JP4639858B2

JP4639858B2 - 表面欠陥検査方法及びその装置

Info

Publication number: JP4639858B2
Application number: JP2005062733A
Authority: JP
Inventors: 靖夫櫛田; 康弘湯浅
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: JP2006242906A

Description

本発明は、連続的に搬送される帯状の被検査体の表面欠陥を検査する表面欠陥検査方法及びその装置に関し、特に、鋼板やアルミニウム板等の金属帯やフィルム等の被検査体の格付けに関する。

鋼板やアルミニウム板等の帯状被検査体に関して表面欠陥検査装置により薄板表面の欠陥の検査を行うことは従来より一般的に行われている。

図２は従来の表面欠陥検査装置の概略構成を示した図である。図２に示されるように、被検査体１０の表面に対向して画像入力部１１（１１ａ，１１ｂ）が設置されている。画像入力部１１は、ＣＣＤカメラやフォトマル（光電子増倍管）等の画像入力手段と、画像入力手段に被検査体表面からの光を導くためのレンズ、ミラーや光学的な補正を行うためのフィルタから構成されている。画像入力部１１には画像処理部１２に接続されており、画像処理部１２は、画像入力部からの電気信号を増幅する増幅器、電気的ノイズをカットするフィルタ、画像入力部からのアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などの入力手段、入力された信号に対して地合の影響を除くためのシェーディング補正など各種補正処理や空間フィルタなどの前処理部分、得られた画像から２値以上にクラス分けするｎ値化や所定のしきい値により欠陥候補を抽出する処理部から構成されている。

画像処理部１２には特徴量演算部１３に接続されており、特徴量演算部１３は、画像処理部１２で得られた欠陥候補の長さや幅、面積、被検査体基準線から長手方向の距離、被検査体基準端部からの幅方向の距離などの特徴量を演算する。特徴量演算部１３は、欠陥種別判定部１４及び欠陥程度判定部１５にそれぞれ接続されている。欠陥種別判定部１４は、特徴量演算部１３で得られた欠陥候補の特徴量から所定のアルゴリズムにしたがって欠陥種別を判定する。また、欠陥種別判定部１４には欠陥程度判定部１５に接続されている。欠陥程度判定部１５は、特徴量演算部１３で得られた欠陥の特徴量及び欠陥種別判定部１４で判定された欠陥種別から、欠陥の程度を判定する。

欠陥種別判定部１４及び欠陥程度判定部１５には結果出力部１８が接続されており、結果出力部１８は、欠陥種別及び欠陥程度をＣＲＴなどのモニタ、プリンタ、ランプ、ブザーなどのアナンシエータに出力する。

通常、全ての製品を欠陥の無いものとするのは極めて困難である。そのため、当該ラインでＣＲＴ等に表示された欠陥情報に基づいて顧客にとっての有害欠陥部を除去し、あるいは、前記欠陥情報に基づいて次工程で再検査して顧客にとっての有害欠陥部を除去した後に出荷している。また、有害欠陥部を含んだままのコイルとともにプリントアウトされた前記欠陥情報を記載した書類を顧客に提出し、顧客側で有害欠陥を除去してもらうこともある。

当該ライン又は次工程で有害欠陥部を除去する場合には、品質保証面からオーバーアクションとなってしまうことがよくある。また見逃し及びギリギリの判別困難欠陥等での判断ミスにより有害欠陥部が除去されない場合もある。また有害欠陥部を除去することにより、コイルの単重が小さくなり、顧客側の作業能率低下等の弊害がある。

このようなことから、例えば欠陥検出装置により検出された鋼板の欠陥部にマーキング装置を用いてマーキングし、顧客が欠陥部を再検査する際に容易に欠陥部を識別できるようにすることが提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００１−１８８０４６号公報

顧客側の要求品質にもよるが、程度の軽い欠陥である場合多少混入しても支障がない場合もあり、また逆にこれらの軽度の欠陥部を全て切断除去したり、あるいはマーキングすることはオーバーアクションであるとともにコスト増要因となってしまう。

本発明は、上記問題点を考慮したものであり、顧客側の要求品質に応じて出荷可能なものであるかどうか判断するための格付けをすることを可能にした表面欠陥検査方法及びその装置を提供することにある。

本発明に係る表面欠陥検査方法は、被検査体の表面を検査し、その検査信号から欠陥判定のための特徴量を検出し、該特徴量から欠陥の種別及び程度の少なくとも一方を判定する表面欠陥検査方法において、前記欠陥の種別による優先順及び程度に基づいて、被検査体を単位長さ毎に分割して形成される各領域の代表欠陥の欠陥種及び程度を決定し、該代表欠陥が被検査体に混入する欠陥混入率として、表面欠陥混入率、裏面欠陥混入率、両面欠陥混入率、欠陥程度別欠陥混入率、及び欠陥発生要因別欠陥混入率の各欠陥混入率単独又は組み合わせた欠陥混入率の少なくとも一つを演算し、前記演算結果と該当する欠陥混入率の予め設定された許容範囲から被検査体の合否判定を行うことにより被検査体の格付けを行う。
また、本発明に係る表面欠陥検査装置は、被検査体の表面を検査し、その検査信号から少なくとも欠陥判定のための特徴量を検出し、該特徴量から欠陥の種別及び程度の少なくとも一方を判定する表面欠陥検査装置において、前記欠陥の種別による優先順及び程度に基づいて、被検査体を単位長さ毎に分割して形成される各領域の代表欠陥の欠陥種及び程度を決定し、該代表欠陥が被検査体に混入する欠陥混入率として、表面欠陥混入率、裏面欠陥混入率、両面欠陥混入率、欠陥程度別欠陥混入率、及び欠陥発生要因別欠陥混入率の各欠陥混入率単独又は組み合わせた欠陥混入率の少なくとも一つを演算し、前記演算結果と該当する欠陥混入率の予め設定された許容範囲から被検査体の合否判定を行うことにより被検査体の格付けを行う判定部を備えたものである。

以上説明したように本発明によれば、被検査体の格付けを行うようにしたので、欠陥部を全て切断除去したり、あるいはマーキングするなどのオーバーアクションを防止し、顧客側での要求品質に応じたコイルを製造、出荷することができるとともに製造コストを下げることができる。

実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る表面欠陥検査装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、鋼板やアルミニウム等の比較的厚さが薄い被検査体１０の表面側及び裏面側にそれぞれ対向して画像入力部１１ａ，１１ｂが設置されている。画像入力部１１ａ，１１ｂは、ＣＣＤカメラやフォトマル（光電子増倍管）等の画像入力手段と、画像入力手段に被検査体表面からの光を導くためのレンズ、ミラーや光学的な補正を行うためのフィルタから構成されている。画像入力部１１ａ，１１ｂには画像処理部１２ａ，１２ｂがそれぞれ接続されている。画像処理部１２ａ，１２ｂは、画像入力部１１ａ，１１ｂからの電気信号を増幅する増幅器、電気的ノイズをカットするフィルタ、画像入力部からのアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などの入力手段、入力された信号に対して地合の影響を除くためのシェーディング補正など各種補正処理や空間フィルタなどの前処理部分、及び得られた画像から２値以上にクラス分けするｎ値化や所定のしきい値により欠陥（疵）候補を抽出する処理部から構成されている。

画像処理部１２ａ，１２ｂには特徴量演算部１３ａ，１３ｂがそれぞれ接続されている。特徴量演算部１３ａ，１３ｂは画像処理部１２ａ，１２ｂで得られた欠陥候補の長さや幅、面積、被検査体基準線から長手方向の距離、被検査体基準端部からの幅方向の距離などの特徴量を演算する。特徴量演算部１３ａ，１３ｂには記憶部１６が接続されている。記憶部１６は、欠陥候補の長さや幅、面積、被検査体基準線から長手方向の距離、被検査体基準端部からの幅方向の距離等の特徴量等を記憶する。欠陥種別判定部１４は、欠陥の特徴量から、所定のアルゴリズムにしたがって欠陥種別を判定する。また、この欠陥種別判定部１４は、欠陥程度判定部１５に接続されており、欠陥程度判定部１５は、欠陥（疵）の特徴量、及び欠陥種別判定部１４で判定された欠陥種別から、欠陥の程度を判定する。また、欠陥種別判定部１４及び欠陥程度判定部１５には判定部１７が接続されている。判定部１７には結果出力部１８が接続されており、結果出力部１８は判定された結果をＣＲＴなどのモニタ、プリンタ、ランプ、ブザーなどのアナンシエータに出力する。

次に、図１の表面欠陥検査装置の動作を説明するが、画像入力部１１ａ，１１ｂ、画像処理部１２ａ，１２ｂ、特徴量演算部１３、欠陥種別判定部１４及び欠陥程度判定部１５については、図２の従来装置と同様なので説明を省略する。欠陥種別判定部１４及び欠陥程度判定部１５により得られた欠陥種別及び欠陥程度についてのデータは記憶部１６に格納される。判定部１７は、記憶部１６に格納されたデータに基づいて次に述べるように、（１）欠陥混入率、（２）表、裏、両面欠陥混入率、（３）欠陥程度別欠陥混入率（４）欠陥発生要因別欠陥混入率及び（５）組み合わせ欠陥混入率をそれぞれ求めて、（６）コイル格付けを行う。

（１）欠陥混入率
単位長さをｎ、コイル長さをＬとすると、欠陥混入率を以下のようにして演算する。
＜１＞コイルの欠陥情報を単位長さで分割する。なお、１つの欠陥が単位長さで分割した２つの領域に跨る場合には、例えば以下の何れかとして扱う。
（ａ）両方の領域に欠陥がある。
（ｂ）どちらか一方（例えば欠陥の長さの長い方が存在する領域）のみに欠陥がある。また、この（ｂ）の場合でも、３領域以上に跨る非常に長い欠陥がある場合は例外的に全ての領域に欠陥があるとしてもよい。何れにしても長い欠陥（疵）の場合には処理は特に限定されない。
＜２＞各単位長さごとに代表欠陥を決定する。代表欠陥は最も欠陥の程度の悪いものとする。また同じ程度の欠陥が複数ある場合は予め決められた欠陥の優先順にしたがい、最も優先度の高いものとする。これは、例えば、「欠陥種：ヘゲ、程度：Ｃ」、「欠陥種：スリキズ、程度：Ｃ」、及び「欠陥種：押し疵、程度：Ｃ」が検出された場合には、予め、欠陥種優先度：（高）ヘゲ→スリキズ→押し疵(低)と決めておいて、代表欠陥を「欠陥種：ヘゲ、程度：Ｃ」と決定する。この場合には、欠陥混合率には残りの２つの欠陥の存在はなかったことになる。なお、上記の程度は後述の表１を参照されたい。
＜３＞ここで、例えば代表欠陥と判定した部分がｍ個あるとすると、
欠陥混入率＝（ｍ×ｎ／Ｌ）×１００（％）
と定義する。

（２）表、裏、両面欠陥混入率
表面、裏面それぞれの代表欠陥による欠陥混入率をそれぞれ表面欠陥混入率、裏面欠陥混入率とする。また、同じ単位長さ分割位置における表裏それぞれの代表欠陥を比較し、さらに両面における代表欠陥を上記の＜１＞及び＜２＞と同様に決定して、これにより欠陥混入率を演算したものを両面欠陥混入率とする。これは、表面、裏面を別々にカウントするのでなく、一体物としてカウントすることを意味しており、例えば、表側に、「欠陥種：ヘゲ、程度：Ｃ」と「欠陥種：スリキズ、程度：Ｂ」、裏面に「欠陥種：押し疵、程度：Ｃ」がある場合は、表側の「欠陥種：ヘゲ、程度：Ｃ」を表裏の代表欠陥とする。なお、表裏の代表欠陥が同一欠陥種、等級であった場合には、どちらかの面の欠陥を代表欠陥としても同じ結果になるが、例えば表面側の欠陥を優先（採用）するように設定しておく。

（３）欠陥程度別欠陥混入率
欠陥の程度を複数のランクに分けたとき、それぞれの欠陥程度別の代表欠陥による欠陥混入率を演算する。また、或る欠陥程度より悪い程度のものを全て累積した欠陥混入率を演算する。これは、例えば、次の表１に示されるように、程度が、大分類Ａ〜Ｅの５ランクに設定（Ｅほど悪い）された場合には、それぞれの程度の欠陥混入率ｘ１〜ｘ５を算出する（欠陥程度別の欠陥混入率）。ｘ1〜ｘ５の累積は最大で１００%。である。例えば、Ｃ〜Ｅを管理項目とした場合には、ｘ３〜ｘ５を累積する（累積した欠陥混入率）。

（４）欠陥発生要因別欠陥混入率
欠陥発生の要因別、例えば上工程以前を発生場所とする原板性欠陥、自ラインで発生した自ライン性欠陥等に予め分類しておき、各分類ごとに代表欠陥による欠陥混入率を演算する。例えば、表面欠陥計で検出された欠陥種によって、４種類に分類して、各欠陥種の程度毎に欠陥混入率例えば次の表２のように整理する。ここで、欠陥種と欠陥原因とは、例えば、ヘゲ、スリバー→製鋼起因、スケール→熱延起因、ドロス、不めっき→めっき起因、スリキズ、押し疵→通板トラブル、のような関係がある。

（５）組み合わせ欠陥混入率
以上述べた各欠陥混入率単独又は組み合わせた欠陥混入率を演算する。例えば表２に示されるケースにおいて、製鋼起因欠陥、熱延起因欠陥、めっき起因欠陥、通板トラブル欠陥のそれぞれにおいて、程度Ｃ〜Ｅの欠陥混入率の累積値を演算したり、製鋼起因欠陥と熱延起因欠陥とを組み合わせた欠陥混入率の累積を演算する。なお、欠陥種類の組み合わせは、必要な情報にあわせて適宜設定される。

（６）コイル格付け
顧客要求仕様別に、各欠陥混入率の許容範囲を予め決めておき、以上述べた各欠陥混入率と比較することにより、合格か不合格か格付けを決定する。
例えば
＜１＞顧客（又は用途）αの程度Ｃ以上（Ｃ〜Ｅを含む悪いもの）欠陥混入率の許容範囲１％以下 → 格付けＡ級品
＜２＞顧客（又は用途）βの程度Ｃ以上欠陥混入率の許容範囲２％以下
→ 格付けＢ級品
＜３＞顧客（あるいは用途）γの程度Ｃ以上欠陥混入率の許容範囲５％以下
→ 格付けＣ級品
という条件があった場合には、混入率が１．５％の場合には、格付けがＢ級品であり、顧客αには販売不可となるが、顧客β、γには販売ができる。また、混入率が３％の場合には格付けがＣ級品であり、顧客γにしか販売できない。混入率が７％の場合には、格付けがＣ級品にもならないので、格付けがスクラップとなる。

本発明の実施形態の表面欠陥検査装置の概略構成図。従来の表面欠陥検査装置の概略構成図。

符号の説明

１０…被検査体
１１…画像入力部
１２…画像処理部
１３…特徴量演算部
１４…欠陥種別判定部
１５…欠陥程度判定部
１６…記憶部
１７…判定部
１８…結果出力部

Claims

被検査体の表面を検査し、その検査信号から欠陥判定のための特徴量を検出し、該特徴量から欠陥の種別及び程度の少なくとも一方を判定する表面欠陥検査方法において、
前記欠陥の種別による優先順及び程度に基づいて、被検査体を単位長さ毎に分割して形成される各領域の代表欠陥の欠陥種及び程度を決定し、該代表欠陥が被検査体に混入する欠陥混入率として、表面欠陥混入率、裏面欠陥混入率、両面欠陥混入率、欠陥程度別欠陥混入率、及び欠陥発生要因別欠陥混入率の各欠陥混入率単独又は組み合わせた欠陥混入率の少なくとも一つを演算し、前記演算結果と該当する欠陥混入率の予め設定された許容範囲から被検査体の合否判定を行うことにより被検査体の格付けを行うことを特徴とする表面欠陥検査方法。
被検査体の表面を検査し、その検査信号から少なくとも欠陥判定のための特徴量を検出し、該特徴量から欠陥の種別及び程度の少なくとも一方を判定する表面欠陥検査装置において、
前記欠陥の種別による優先順及び程度に基づいて、被検査体を単位長さ毎に分割して形成される各領域の代表欠陥の欠陥種及び程度を決定し、該代表欠陥が被検査体に混入する欠陥混入率として、表面欠陥混入率、裏面欠陥混入率、両面欠陥混入率、欠陥程度別欠陥混入率、及び欠陥発生要因別欠陥混入率の各欠陥混入率単独又は組み合わせた欠陥混入率の少なくとも一つを演算し、前記演算結果と該当する欠陥混入率の予め設定された許容範囲から被検査体の合否判定を行うことにより被検査体の格付けを行う判定部
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。