JP3822567B2 - 移動するストリップの自動表面検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、表面欠陥を検出するために移動するストリップ、特に高速で走り去る圧延金属薄板あるいは板の自動表面検査工程に関する。
【０００２】
ストリップ表面検査のための第１の従来技術は、ストリップの表面の目視検査を実施することにある。
【０００３】
このような技術は、作業者に非常な圧迫感を与え、主観的であり、ストリップの検査の不変性を保証しないという事実による欠点を持っている。
【０００４】
更に、この技術は、減速された速度で動作する特定のラインを通してストリップが通過することを必要とし、これがストリップの製造効率に悪影響を及ぼす。
【０００５】
表面検査のもう一つの既知の技術は、一方では光軸が検査すべき表面に向けられており、ストリップの移動方向に対して横向きの照準線を前記表面上に形成するカメラと、他方では照準線の位置でストリップの幅を照明する照明システムと、最後にカメラから供給される画像のリアルタイム分析のための信号処理装置とを用いて自動的にストリップの表面状態を検査することにある。
【０００６】
自動表面検査装置の従来の照明システムは、放射光線がストリップに対して横方向で、垂直になる照明を作り出す。この結果、横向きの照準線の各点においてカメラの観測方向は、鏡面反射光線との間で変化する角度を形成する。
【０００７】
しかしながら、この種の照明システムでは、幾つかのタイプの欠陥は検出が困難であるか、検出されない。これは特に、圧延方向の長い機械的欠陥の場合である。
【０００８】
このタイプの欠陥の検出を改善するための一つの解答は、光線がもはやストリップに対して垂直には放射されない照明システムを備えることにある。
【０００９】
その目的のために、光線の主放射角がストリップの移動方向に垂直な方向に一定であるタイプの照明を作り出すことのできるシステムがある。
【００１０】
しかしながら、これらのシステムの適用は、二つの主要な欠点を持っている。一方では所与の欠陥の視認性が照準線に沿ったこの欠陥の位置に応じて一定でなく、他方ではカメラによって記録され、ストリップの画像を構成する信号が横方向に振幅の変動を示す。
【００１１】
これらの欠点は、このような光源によって得られる画像の効率的な活用に対する現実的な障害となる。
【００１２】
本発明の目的は、欠陥の視認性の大幅な改善と、カメラによって記録される横方向に一定の信号の取得とを可能にし、従って、これらの欠陥の検出を改善する自動検査装置を提供することによってこれらの欠点を回避することである。
【００１３】
それ故、本発明は、一方では、光軸が検査すべき表面に向けられ、ストリップの移動方向に対して横向きの照準線を前記表面と形成する少なくとも１台のカメラと、他方では、入射光線が前記横向きの照準線に向けられ、前記照準線の全長に亘って分配される少なくとも一つの照明システムとを含むタイプの、表面欠陥を検出するための、移動するストリップの自動表面検査装置であって、横向きの照準線の各点の位置において前記カメラの観測方向が、前記各点における鏡面反射光線との間で一定の角度を形成することを特徴とする検査装置に関する。
【００１４】
本発明の他の特徴によれば、
・前記照準線上の鏡面反射光線は、検査すべき表面への垂線との間で、値が前記照準線に沿って連続的に変化する角度を形成し、その最小値は、前記照準線の中心に対応し、その最大値は、前記照準線の端部に対応し、
・前記照明システムは、少なくとも１列の光ファイバによって形成され、
・前記照明システムは、少なくとも１列の発光ダイオードによって形成され、
・前記照明システムは、入射光線を前記横向きの照準線に向けるための少なくとも１つの光学素子に関連したリニア光源によって形成され、
・前記カメラは、検査すべき表面に垂直であって、前記表面と前記カメラの光軸との交点を通って伸びる軸に対して０°から７０°の角度だけ傾斜している。
【００１５】
本発明の他の特徴と利点は、例として与えられる下記の説明を読み、以下の付属の図面を参照すれば明らかになるであろう。
【００１６】
図１に示す装置は、表面の欠陥を検出するために、ストリップ１の表面、例えば圧延ラインから出てくる圧延ストリップの表面を高速で通過する際に検査するための装置である。
【００１７】
ストリップ１の各表面は、光軸Ｘ_１Ｘ_２が検査すべき表面に向けられているカメラ１０を用いて検査される。
【００１８】
図示の実施形態ではこの装置は、ストリップ１の両面のうちの一方に向けられた１台のカメラ１０を持っているが、ストリップ１の各表面の画像を形成するのに適した２台のカメラを装備してもよいことは無論である。
【００１９】
カメラ１０は、例えばストリップ１の移動方向に対して横向きの照準線Ｌをストリップ１の表面に形成するカメラといった使用目的に適したタイプの装置であればあらゆるタイプの装置によって構成してもよい。
【００２０】
図に示す実施形態では、カメラ１０の視野の幅は、ストリップ１の検査領域の幅に等しいか、それより僅かに広い。
【００２１】
したがって横向きの照準線Ｌは、ストリップ１の幅に等しいか、それより僅かに広い。
【００２２】
ストリップ１の幅全部をカバーするのに１台のカメラで十分でない場合には、ストリップ１の幅に亘って分配配置された数台のカメラが使われる。
【００２３】
カメラ１０は、ストリップ１が通過する際にストリップ１の表面の画像を取得し、また例えば切り傷、掻き傷といった検査すべき表面の如何なる欠陥の視認性も改善するために、検査装置はまた、ストリップ状の照明１５といった少なくとも一つの照明システムを含む。
【００２４】
図１に示すように入射光線Ｒ_ｉは、横向きの照準線Ｌに向けられ、この照準線の全長に亘って分配される。
【００２５】
図２に示すように照明システム１５は、横向きの照準線Ｌの各点の位置において、カメラ１０の観測方向ｙは、当該各点において鏡面反射光線Ｒ_ｒとの間で一定の角度δを形成する。
【００２６】
鏡面反射光線Ｒ_ｒは、ストリップ１の表面上の衝突点への垂線との間に、当該点においてこの垂線と入射光線Ｒ_ｉとによって形成される角度に等しい角度を形成する反射光線である。
【００２７】
図２で二つの点Ｐ_１、Ｐ_２はそれぞれ、例として選択されており、これらの点は横向きの照準線Ｌ上にあり、カメラ１０の光軸Ｘ_１Ｘ_２の両側に一つずつ配置されている。
【００２８】
従って、点Ｐ_１はカメラ１０の光軸Ｘ_１Ｘ_２から距離ｄ_１の位置にあり、点Ｐ_２は距離ｄ_１より短い光軸から距離ｄ_２の位置にある。
【００２９】
光源１５によって点Ｐ_１に放射される入射光線Ｒ_ｉは、点Ｐ_１の位置におけるストリップ１の表面への垂線Ｎ_１との間に角β _１ を形成し、カメラ１０の観測方向Ｙ_１は、点Ｐ_１における垂線Ｎ_１との間に角α _１ を形成する。点Ｐ_１における鏡面反射光線Ｒ_ｒは、点Ｐ_１における観測方向Ｙ_１との間に角δを形成する。
【００３０】
同様に、光源１５によって放射される入射光線Ｒ_ｉは、この点Ｐ_２の位置における垂線Ｎ_２との間に点Ｐ_２において角β _２ を形成し、カメラ１０の観測方向Ｙ_２は、点Ｐ_２における垂線Ｎ_２との間に角α _２ を形成する。鏡面反射光線Ｒ_ｒは、点Ｐ_２において観測方向Ｙ_２との間に角δを形成し、この角δは点Ｐ_１の位置において鏡面反射光線とカメラ１０の観測方向Ｙ_１とで形成される角δに等しい。
【００３１】
従って、横方向において一定の検査条件を与えるために入射光線は、横向きの照準線の各点の位置における垂線との間で光源に沿って連続的に変化する角度を形成する。カメラ１０の観測方向Ｙ_ｘは、横向きの照準線Ｌの各点において、これらの点の各々の位置における鏡面反射光線との間で下記の関係にしたがう角度を形成する。
β _ｘ −α _ｘ ＝δ（一定）
【００３２】
更に、照準線Ｌ上で取られる点における鏡面反射光線Ｒ_ｒと入射光線Ｒ_ｉとが前記照準線に沿って連続的にその値が変化する角γを形成することは無論である。この角度の最大値は照準線Ｌの中心に位置し、その最小値は照準線の端部に位置する。
【００３３】
例として、図示のようにストリップ１の縦軸上に配置された１台のカメラ１０の場合、鏡面反射光線Ｒ_ｒまたは入射光線Ｒ_ｉの角度は、照準線Ｌ上で３０°から６０°まで変化し、これは端部に位置する点とカメラ１０の光軸Ｘ_１Ｘ_２上に位置する点との間の各々の半ストリップに当てはまる。
【００３４】
各々が、半ストリップの縦軸上に配置された２台のカメラ１０の場合には、鏡面反射光線Ｒ_ｒまたは入射光線Ｒ_ｉの角度は、１５°から３０°まで変化し、これはストリップの各４分の１に当てはまる。
【００３５】
照明システム１５は、入射光線が向けられる横向き照準線の点に応じて決定される角度にしたがって入射光線を傾斜させ得るように少なくとも１列の光ファイバ、または少なくとも１列の発光ダイオードによって形成される。
【００３６】
更なる変形形態によれば、照明システム１５は、入射光線を横向きの照準線に向けるための、また入射光線に横向きの照準線上に位置する点に応じて所望の傾斜を与えるための少なくとも一つの光学素子に関連したリニア光源によって形成される。
【００３７】
カメラ１０は、ストリップ１の検査表面に垂直であって、当該表面とカメラの光軸Ｘ_１Ｘ_２との交点を通って延びる軸に対して０°から７０°までの角度だけ傾けられる。
【００３８】
ストリップの移動方向に関して側部のストリップの検査表面に光を当てる照明システムを使用する本発明の検査装置は、例えば圧延方向の長い機械的欠陥といったある幾つかのタイプの欠陥の視認性の大幅な改善を可能にする。
【００３９】
更に、本装置は、ストリップ上の欠陥の位置に無関係に、例えば２メートルの幅の移動するストリップといったストリップの全幅に亘る欠陥の最大で一定の視認性を得ることを可能にする。
【００４０】
それ故に、ストリップの品質検査の信頼性は向上し、従って、これらの欠陥を可能な限り早く修正するために、また多量の廃材を回避するためにストリップの製造工程中の迅速な介入を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明による移動するストリップの表面検査のための装置の概略の斜視図である。
【図２】 図２は本発明による検査装置の光学的構成を示す概略図である。

Claims (6)

1. 一方では光軸が検査すべき表面に向けられ、ストリップ（１）の移動方向に対して横向きの照準線を前記表面で形成する少なくとも１台のカメラ（１０）と、他方では入射光線が前記横向きの照準線に向けられ、前記照準線の全長に亘って分配される少なくとも一つの照明システム（１５）とを含むタイプの、表面欠陥を検出するための、移動するストリップ（１）の自動表面検査装置であって、
   入射光線が、横向きの照準線の各点の位置における垂線との間に、光源に沿って連続的に変化する角β _ｘ を形成し、
   横向きの照準線の各点の位置において、前記カメラ（１０）の観測方向が、該点における鏡面反射光線との間に一定の角度δを形成すると共に、前記点の各々の位置における垂線との間に、
   β _ｘ −α _ｘ ＝δ（一定）
   の関係に従った角α _ｘ を形成することを特徴とする、検査装置。
2. 前記照準線上の鏡面反射光線が、検査すべき表面への垂線との間で値が前記照準線に沿って連続的に変化する角を形成し、その最小値は、前記照準線の中心に対応し、その最大値は、前記照準線の端部に対応することを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記照明システム（１５）が、少なくとも１列の光ファイバによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
4. 前記照明システム（１５）が、少なくとも１列の発光ダイオードによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
5. 前記照明システム（１５）が、入射光線を前記横向きの照準線に向けるための光学素子に関連したリニア光源によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
6. 前記カメラ（１０）が、前記ストリップ（１）の検査表面に垂直であって、前記表面と前記カメラの光軸との交点を通って伸びる軸に対して０°から７０°の角度だけ傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。

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