JP5418378B2 - Surface defect inspection apparatus, surface defect inspection method, and program - Google Patents

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

本発明は、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a surface defect inspection apparatus, a surface defect inspection method, and a program.

鋼板等の帯状体の製造工程において、製品の品質を損なうおそれのある疵は製造段階で早期に発見し、製造条件を変更するなどして後続の製品について疵の発生を未然に防ぐ必要がある。かかる目的のために、例えば、製造ライン中では、鋼板を移動しながら疵の検査を行っている。疵の検査方法として、電磁的、光学的など数々の検査方法が開発されており、なかでも光学的検査方法は、鋼板に非接触で疵が検出可能であり、疵画像が容易に得られるために広く用いられている。   In the manufacturing process of strips such as steel sheets, it is necessary to detect defects that may impair the quality of the product at an early stage in the manufacturing stage and to prevent generation of defects in subsequent products by changing manufacturing conditions. . For this purpose, for example, in the production line, the inspection of the flaw is performed while moving the steel plate. Numerous inspection methods, such as electromagnetic and optical, have been developed as inspection methods for wrinkles. In particular, optical inspection methods can detect wrinkles without contact with steel plates, and can easily obtain wrinkle images. Widely used in

一般的に適用される光学的検査方法は、通板する鋼板の表面をCCDカメラのような撮像装置を搬送中の鋼板の幅方向の複数箇所に設置して撮影して得られる画像信号に基づいて、鋼板表面の疵を検出している(例えば、以下の特許文献1を参照。)。   A generally applied optical inspection method is based on image signals obtained by photographing the surface of a steel plate to be passed through a plurality of locations in the width direction of the steel plate being transported by an imaging device such as a CCD camera. Thus, wrinkles on the surface of the steel plate are detected (see, for example, Patent Document 1 below).

また、出力が変調された線状レーザ光源と遅延積分型リニアセンサを組み合わせた光切断方式の形状測定方法もある。この測定方法では、高速に搬送する鋼板の形状を幅方向、長手方向で密に測定することが可能であり、遅延積分型リニアセンサから得られる各光切断画像(縞画像)から、縞のずれに基づいて鋼板の形状を表す形状画像と、また、縞画像の濃淡から鋼板表面での粗度あるいは色調の相違を表す輝度画像を生成する技術が開示されている。かかる光切断像方式形状測定方法によれば、オンライン形状寸法計測において高密度な全面全長計測が可能となる。そのため、かかる形状測定方法は、鋼板表面にある凹凸疵の検出に適している(例えば、以下の特許文献2を参照。)。   There is also an optical cutting type shape measuring method in which a linear laser light source whose output is modulated and a delay integration type linear sensor are combined. With this measurement method, it is possible to measure the shape of a steel plate transported at high speed in the width direction and longitudinal direction, and from each light section image (stripe image) obtained from a delay-integration linear sensor, the fringe shift A technique for generating a shape image representing the shape of a steel sheet based on the above, and a luminance image representing a difference in roughness or color tone on the surface of the steel sheet from the density of the stripe image is disclosed. According to this optical section image type shape measurement method, it is possible to measure the entire length of the entire surface with high density in online shape measurement. Therefore, this shape measuring method is suitable for detection of uneven ridges on the steel sheet surface (see, for example, Patent Document 2 below).

特開平11−183399号公報JP-A-11-183399 特開2005−30812号公報JP 2005-30812 A

ところで、近年は、出荷時の品質検査や、疵早期発見による疵発生防止対策等の観点から、より微小な疵を検出することがますます重要になっている。そのため、より高分解能の画像を撮像する必要性が生じている。   By the way, in recent years, it has become more and more important to detect finer wrinkles from the viewpoint of quality inspection at the time of shipment and measures for preventing wrinkles by early detection of wrinkles. For this reason, there is a need to capture a higher resolution image.

この点に関し、特許文献1に開示されているような、CCDカメラで撮影される画像輝度から鋼板表面の疵を検出する技術では、微小凹凸疵表面でおこるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性でおこる輝度変化を得ることできず、検出が困難な場合が多いという問題があった。   With regard to this point, the technique for detecting wrinkles on the surface of a steel sheet from the image brightness photographed by a CCD camera as disclosed in Patent Document 1 reveals slight irregular reflection differences and reflectance angles that occur on the surface of a minute uneven surface. There has been a problem that it is often difficult to detect the luminance change caused by the dependency.

他方、特許文献2に開示されている技術は、鋼板の形状を表す形状画像と鋼板表面の粗度の相違を表す輝度画像を得ることができるために、凹凸のある疵、模様状の疵を検出可能である。しかしながら、遅延積分型リニアセンサの画素数には上限があるため、1台では、幅の広い鋼板を検査する際に高分解能な縞画像が撮像できないという問題があった。   On the other hand, since the technology disclosed in Patent Document 2 can obtain a shape image representing the shape of the steel sheet and a luminance image representing the difference in roughness of the steel sheet surface, It can be detected. However, since there is an upper limit to the number of pixels of the delay integration type linear sensor, there is a problem that a single unit cannot pick up a high-resolution fringe image when inspecting a wide steel plate.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、幅の広い鋼板を検査する際に高分解能な縞画像を撮像して、微小な表面欠陥を検出することが可能な、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to capture a high-resolution fringe image when inspecting a wide steel plate and to detect minute surface defects. An object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus, a surface defect inspection method, and a program that can be detected.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、搬送ライン上を搬送される鋼板に線状のレーザ光を照射し、当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像を生成する鋼板撮像装置と、前記鋼板撮像装置により生成された前記鋼板の撮像画像に対して画像処理を行い、前記鋼板の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、を備え、前記鋼板撮像装置は、変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように前記鋼板に照射する複数のレーザ照射装置と、前記複数のレーザ照射装置それぞれから前記線状のレーザ光が照射されたときに、前記鋼板によって反射された前記線状のレーザ光それぞれを撮像し、当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成する複数の遅延積分型撮像装置と、を有しており、前記演算処理装置は、前記鋼板撮像装置によりそれぞれ生成された光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成部と、前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、を有し、前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分である表面欠陥検査装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a linear laser beam is irradiated on a steel sheet transported on a transport line, and the linear laser light reflected by the steel sheet is imaged. A steel plate imaging device that generates a captured image of the laser beam, and image processing is performed on the captured image of the steel plate generated by the steel plate imaging device to determine whether or not a defect exists on the surface of the steel plate A plurality of laser irradiation apparatuses that irradiate the steel sheet so that the modulated linear laser beams do not overlap each other, and the plurality of laser irradiation apparatuses, respectively. When the linear laser beam is irradiated, each of the linear laser beams reflected by the steel plate is imaged, and a plurality of light cut images of the steel plate that are captured images of the laser beam are generated. The integral processing type imaging device, and the arithmetic processing unit respectively configures a fringe image from the light section images generated by the steel plate imaging device, and uses the fringe image, An image generation unit that generates a plurality of shape images that represent the uneven state of the surface and a plurality of luminance images that represent differences in roughness on the surface of the steel sheet, and the shape image, two of the defect detection processing unit for detecting surface defects on the surface, was closed, of the plurality of delayed integration type imaging apparatus for imaging a respective said line-shaped laser beam, adjacent to each other in the width direction of the steel sheet The imaging regions of the imaging devices are not overlapped with each other in the conveyance direction of the steel plate, and are overlapped with each other in the width direction of the steel plate, In the width direction of the steel sheet Range of areas in which the line-shaped laser light is irradiated, a surface defect inspection apparatus is a portion located substantially in the center with respective excluding a portion of the constant width from both ends of the plate width direction are provided .

前記演算処理装置は、前記搬送ラインにおける前記鋼板の搬送速度に応じて前記画像生成部により生成された前記形状画像及び前記輝度画像を伸縮させて、当該鋼板の搬送速度によらず搬送方向分解能が一定である画像を生成する画像伸縮処理部を更に有することが好ましい。   The arithmetic processing unit expands and contracts the shape image and the luminance image generated by the image generation unit in accordance with a conveyance speed of the steel plate in the conveyance line, and has a conveyance direction resolution regardless of the conveyance speed of the steel plate. It is preferable to further include an image expansion / contraction processing unit that generates an image that is constant.

前記欠陥検出処理部は、互いに隣接する前記遅延積分型撮像装置それぞれから得られた前記形状画像のうち、前記鋼板の幅方向の重畳部分に対応する領域に前記表面欠陥が検出された場合、当該互いに隣接する遅延積分型撮像装置それぞれから得られた形状画像から検出された表面欠陥を、1つの表面欠陥として統合する統合処理を実施することが好ましい。   The defect detection processing unit, when the surface defect is detected in a region corresponding to the overlapped portion in the width direction of the steel plate among the shape images obtained from the delay integral imaging devices adjacent to each other, It is preferable to perform an integration process for integrating surface defects detected from shape images obtained from the delay integration type imaging devices adjacent to each other as one surface defect.

前記画像伸縮処理部は、前記鋼板の起点を撮像した時点についての情報と、前記鋼板の搬送を行う搬送速度についての情報とを利用して、前記形状画像及び前記輝度画像の搬送方向分解能が一定である画像を生成してもよい。   The image expansion / contraction processing unit uses information on a point in time when the starting point of the steel plate is imaged and information on a conveyance speed for conveying the steel plate, and the conveyance direction resolution of the shape image and the luminance image is constant. An image may be generated.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される鋼板に、複数の変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように照射するレーザ光照射ステップと、当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を複数の遅延積分型撮像装置でそれぞれ撮像して当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成する光切断像生成ステップと、前記光切断像生成ステップにおいて生成されたそれぞれの光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成ステップと、前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を含み、前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分である表面欠陥検査方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, a laser beam for irradiating a plurality of modulated linear laser beams on a steel plate transported on a transport line so as not to overlap each other An irradiation step, and a light cut image that respectively images the linear laser light reflected by the steel plate with a plurality of delay integration imaging devices to generate a light cut image of the steel plate that is an image of the laser light A plurality of shape images representing a concavo-convex state of the surface of the steel sheet using the fringe images, each of which forms a fringe image from each light cut image generated in the generation step and the light cut image generation step; An image generation step for generating a plurality of luminance images each representing a difference in roughness on the surface of the steel sheet, and a defect for detecting a surface defect existing on the surface of the steel sheet using the shape image. Seen including a detection step, the respective imaging regions imaging device of, two adjacent in the width direction of the steel plate among the plurality of delayed integration type imaging apparatus for imaging a respective said line-shaped laser beam, the steel plate Are not superimposed on each other in the conveying direction of the steel sheet, and are superimposed on each other in the width direction of the steel sheet, and the range in the plate width direction of the steel sheet of each imaging region of the delay integration type imaging device is A surface defect inspection method is provided which is a portion located in a substantially central portion of a region irradiated with a linear laser beam except for a portion having a certain width from both ends in the plate width direction .

また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される鋼板に、複数の変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように照射し、当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を複数の遅延積分型撮像装置でそれぞれ撮像して、当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成するものであり、前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分である鋼板撮像装置と通信可能なコンピュータに、前記複数の遅延積分型撮像装置によりそれぞれ生成された光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成機能と、前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to still another aspect of the present invention, a steel sheet transported on a transport line is irradiated with a plurality of modulated linear laser beams so as not to overlap each other, the line-shaped laser beam reflected by the steel plates by imaging a plurality of delay integration type imaging device, and a light section image of the steel sheet is a captured image of the laser beam and generates respectively, the line Imaging regions of two imaging devices adjacent to each other in the width direction of the steel plate among a plurality of delay integration type imaging devices that capture each of the laser beams in a shape do not overlap each other in the conveyance direction of the steel plate And in the width direction of the steel plate, they overlap each other, and the range in the plate width direction of the steel plate of each imaging region of the delay integration type imaging device is irradiated with the linear laser light Out of the area, The portion at which the steel plate imaging apparatus capable of communicating with a computer located in a substantially central with each except the portion of constant width from both ends in the width direction, fringe from light section image generated respectively by the plurality of delay integration type imaging device Each image is configured, and using the fringe image, a plurality of shape images representing the uneven state of the surface of the steel sheet and a plurality of luminance images representing the difference in roughness on the surface of the steel sheet are generated. There is provided a program for realizing an image generation function to be performed and a defect detection function for detecting a surface defect existing on the surface of the steel sheet by using the shape image.

以上説明したように本発明によれば、鋼板の搬送速度に応じて鋼板の撮像画像から生成される形状画像の画像サイズを変更した上で鋼板の表面欠陥の検出に用いることで、幅の広い鋼板を検査する際に高分解能な画像を得ることが可能となり、微小な表面欠陥を検出することができる。   As described above, according to the present invention, the image size of the shape image generated from the captured image of the steel plate is changed according to the conveyance speed of the steel plate and then used for detection of the surface defect of the steel plate, so that the width is wide. When inspecting a steel sheet, it becomes possible to obtain a high-resolution image and detect a minute surface defect.

本発明の第1の実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the surface defect inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る鋼板撮像装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the steel plate imaging device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る鋼板撮像装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the steel plate imaging device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る鋼板撮像装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the steel plate imaging device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る縞画像の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the fringe image which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る画像処理部の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the image process part which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る位相連続化処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the phase continuation process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る画像伸縮処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the image expansion-contraction process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る画像伸縮処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the image expansion-contraction process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る欠陥検出処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the defect detection process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示した流れ図である。It is the flowchart which showed the flow of the surface defect inspection method which concerns on the same embodiment. 本発明の実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the hardware constitutions of the arithmetic processing unit which concerns on embodiment of this invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(目的)
本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を説明するに先立ち、本発明の目的とするところについて、まず簡単に説明する。
(the purpose)
Before describing the surface defect inspection apparatus and the surface defect inspection method according to the embodiment of the present invention, the object of the present invention will be briefly described first.

先に説明したような、幅の広い鋼板を高分解能の画像を利用して検査することが困難であるという問題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を行った結果、複数の遅延積分型リニアラインセンサを利用して高分解能な光切断画像を撮影することで実現可能であることに想到した。しかしながら、かかる構成を実現するためには、線状のレーザ光源及び遅延積分型リニアラインセンサの配置方法を検討することが必要となる。   In order to solve the problem that it is difficult to inspect a wide steel plate using a high-resolution image as described above, as a result of intensive studies by the inventors, a plurality of delays have been obtained. It was thought that this can be realized by taking a high-resolution light section image using an integral linear line sensor. However, in order to realize such a configuration, it is necessary to study the arrangement method of the linear laser light source and the delay integration type linear line sensor.

例えば、通常のCCDカメラを複数台使用する疵検査装置のように、照明装置1台に対して複数台の撮像装置をもうける場合、つまり、線状レーザ光源1台で、複数の遅延積分型リニアセンサ複数台を鋼板板幅方向に沿って配置した場合を考える。かかる構成を採用する場合には、以下のような問題が生じることとなる。   For example, when a plurality of image pickup devices are provided for one illumination device, such as a wrinkle inspection device using a plurality of ordinary CCD cameras, that is, a single linear laser light source is used to provide a plurality of delay integration type linear devices. Consider a case in which a plurality of sensors are arranged along the width direction of the steel plate. When such a configuration is adopted, the following problems occur.

すなわち、線状レーザ光源は扇状に広げられた板状光線を照射しているので、照射領域を広げるために鋼板と光源との距離を大きくする必要があり、鋼板に照射される光量が不足するといった問題がある。また、照射されるレーザ光線が発散して、撮影画素サイズよりも太くなれば、レーザ線が形成する縞がぼけることとなり、高分解能な画像を撮影することができないといった問題がある。   That is, since the linear laser light source irradiates a fan-shaped plate-shaped light beam, it is necessary to increase the distance between the steel plate and the light source in order to widen the irradiation area, and the amount of light irradiated to the steel plate is insufficient. There is a problem. Further, if the irradiated laser beam diverges and becomes thicker than the photographing pixel size, the stripes formed by the laser lines are blurred, and there is a problem that a high-resolution image cannot be photographed.

他方、遅延積分型リニアセンサ1台と線状レーザ光源1台をそれぞれ1組の撮像ユニットとし、複数の撮像ユニットを鋼板幅に沿って一列に配置した場合を考える。かかる場合には、隣接した撮像ユニットに悪影響を与えないように、各々の線状レーザの照射位置を正確に合わせる必要や、線状レーザの変調の同期を一致させる必要があるために、現場での調整に時間を要し、また、メンテナンス費用や設備費が高くなるといった問題がある。   On the other hand, let us consider a case where one delay integration type linear sensor and one linear laser light source are each set as one set of imaging units, and a plurality of imaging units are arranged in a line along the steel plate width. In such a case, it is necessary to precisely match the irradiation positions of the respective linear lasers so that the adjacent imaging units are not adversely affected, and to synchronize the modulation of the linear lasers. It takes time to make adjustments, and there are problems such as high maintenance costs and equipment costs.

また、線状レーザ光源は、通常、点状レーザ光源から照射したスポット光をロッドレンズやシリンドリカルレンズ等で線状に形成することで実現される。しかしながら、通常入手できるレーザ光源からの光は、光線断面の光量分布が均一ではなく、照射される線状レーザの側縁部近傍では、中央部と比較して、光強度の上昇や低下といった問題や、線状幅が広がるといった問題があった。   Further, the linear laser light source is usually realized by forming the spot light irradiated from the point laser light source into a linear shape using a rod lens or a cylindrical lens. However, the light from a normally available laser light source has a non-uniform light intensity distribution in the cross section of the light beam, and there is a problem in that the light intensity increases or decreases in the vicinity of the side edge of the irradiated linear laser compared to the central portion. There was also a problem that the linear width widened.

また、線状レーザ光源と遅延積分型リニアセンサで撮像される縞画像は、ライン速度に関わらず常に一定のレートで生成されるため、画像処理の結果得られる画像の長手方向の分解能は、鋼板の搬送速度によって変化することとなる。したがって、検査する鋼板が一定の速度で搬送されないと、鋼板の搬送速度に応じて長手方向に伸びたり縮んだりした画像になってしまい、正確な疵の座標位置を得ることができないといった問題もあった。   In addition, since the fringe image captured by the linear laser light source and the delay integration type linear sensor is always generated at a constant rate regardless of the line speed, the resolution in the longitudinal direction of the image obtained as a result of image processing is It will vary depending on the transport speed. Therefore, if the steel plate to be inspected is not transported at a constant speed, an image that expands or contracts in the longitudinal direction in accordance with the transport speed of the steel plate is generated, and there is a problem that an accurate coordinate position of the ridge cannot be obtained. It was.

そこで、本発明者らは、上述のような問題を解決し、幅の広い鋼板を検査する際に高分解能な画像を得ることが可能な表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的として、鋭意検討を行った。   Therefore, the present inventors provide a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method capable of solving the above-described problems and obtaining a high-resolution image when inspecting a wide steel plate. As a goal, we conducted intensive studies.

その結果、幅の広い鋼板を検査する際における好適な光学系の構成を明らかにすることができ、以下で説明するような、表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に想到した。以下、図1〜図12を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法について、詳細に説明する。   As a result, it was possible to clarify the configuration of a suitable optical system when inspecting a wide steel plate, and the inventors have conceived a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method as described below. Hereinafter, a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

(第1の実施形態)
<表面欠陥検査装置の全体構成について>
まず、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る表面欠陥検査装置10の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した説明図である。
(First embodiment)
<Overall configuration of surface defect inspection apparatus>
First, the overall configuration of the surface defect inspection apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of the surface defect inspection apparatus according to the present embodiment.

本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、搬送ライン上を搬送される鋼板1を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、鋼板1の表面に表面欠陥が存在するか否かを検査する装置である。   The surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment images the steel plate 1 conveyed on the conveyance line, and performs image processing on an image obtained as a result of the imaging, so that a surface defect exists on the surface of the steel plate 1. It is a device that checks whether or not.

本実施形態に係る表面欠陥検査装置10は、図1に示したように、鋼板撮像装置100と、演算処理装置200と、を備える。また、鋼板1を当該鋼板の長手方向に沿って搬送するローラ2には、ローラ2の回転速度(ひいては、鋼板1の搬送速度)を検出する速度検出器300が設置されており、速度検出器300による速度の検出結果を表す情報が、演算処理装置200に出力される。   As shown in FIG. 1, the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment includes a steel plate imaging apparatus 100 and an arithmetic processing apparatus 200. Further, a speed detector 300 that detects the rotational speed of the roller 2 (and hence the transport speed of the steel sheet 1) is installed on the roller 2 that transports the steel sheet 1 along the longitudinal direction of the steel sheet. Information representing the speed detection result by 300 is output to the arithmetic processing unit 200.

鋼板撮像装置100は、鋼板1を順次撮像して、鋼板の長手方向の各位置における光切断画像を生成し、演算処理装置200に出力する装置である。この鋼板撮像装置100は、演算処理装置200によって、鋼板の撮像タイミング等が制御されている。   The steel plate imaging device 100 is a device that sequentially images the steel plate 1, generates a light section image at each position in the longitudinal direction of the steel plate, and outputs it to the arithmetic processing device 200. In this steel plate imaging apparatus 100, the imaging timing of the steel sheet is controlled by the arithmetic processing unit 200.

また、演算処理装置200は、鋼板撮像装置100によって生成された光切断画像を利用して後述するような縞画像を生成し、この縞画像に対して以下で説明するような画像処理を行うことで、鋼板1の表面に存在している可能性のある表面欠陥を検出する装置である。   Further, the arithmetic processing device 200 generates a fringe image as described later using the light section image generated by the steel plate imaging device 100, and performs image processing as described below on the fringe image. Thus, the apparatus detects a surface defect that may exist on the surface of the steel plate 1.

速度検出器300は、鋼板1を搬送するために用いられるローラ2に設置されており、ローラ2の回転速度(ひいては、鋼板1の搬送速度)を検出する装置である。かかる速度検出器300の一例として、PLG(Pulse Logic Generator)を挙げることができる。PLGは、ローラ2の回転軸等に設置されており、ローラ2が回転するとパルスを出力する検出器である。したがって、出力されたパルスの個数を利用することで、ローラ2の回転速度を特定することが可能である。   The speed detector 300 is installed on the roller 2 used for transporting the steel plate 1 and is a device that detects the rotational speed of the roller 2 (and hence the transport speed of the steel plate 1). An example of the speed detector 300 is a PLG (Pulse Logic Generator). The PLG is a detector that is installed on the rotating shaft of the roller 2 and outputs a pulse when the roller 2 rotates. Therefore, the rotational speed of the roller 2 can be specified by using the number of output pulses.

本明細書における以下の説明では、速度検出器300としてPLGを利用した場合を取り上げて説明を行うが、本発明に係る速度検出器がPLGに限定されるわけではない。   In the following description of the present specification, the case where PLG is used as the speed detector 300 will be described. However, the speed detector according to the present invention is not limited to the PLG.

[鋼板撮像装置100の構成について]
続いて、図2〜図4を参照しながら、本実施形態に係る鋼板撮像装置100の構成について、詳細に説明する。図2〜図4は、本実施形態に係る鋼板撮像装置100を示した説明図である。ここで、図2は、鋼板撮像装置100と鋼板1との位置関係を示した斜視図となっている。また、図3は、鋼板撮像装置100と鋼板1とを鋼板1の上方から見た場合の上面図であり、図4は、鋼板撮像装置100と鋼板1とを鋼板1の側面から見た場合の側面図である。
[Configuration of Steel Plate Imaging Device 100]
Next, the configuration of the steel plate imaging apparatus 100 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2-4 is explanatory drawing which showed the steel plate imaging device 100 which concerns on this embodiment. Here, FIG. 2 is a perspective view showing the positional relationship between the steel plate imaging device 100 and the steel plate 1. 3 is a top view when the steel plate imaging device 100 and the steel plate 1 are viewed from above the steel plate 1, and FIG. 4 is a case when the steel plate imaging device 100 and the steel plate 1 are viewed from the side of the steel plate 1. FIG.

図2〜図4に示したように、本実施形態に係る鋼板撮像装置100は、レーザ光源101と、ロッドレンズ103と、遅延積分型撮像装置105と、をそれぞれ複数備える。また、図2〜図4から明らかなように、レーザ光源101及びロッドレンズ103からなるレーザ照射装置と、遅延積分型撮像装置105とは組になっており、遅延積分型撮像装置105は、対応するレーザ照射装置から照射された線状レーザ光の反射光を撮像する。   As shown in FIGS. 2 to 4, the steel plate imaging apparatus 100 according to this embodiment includes a plurality of laser light sources 101, rod lenses 103, and delay integration imaging apparatuses 105. As apparent from FIGS. 2 to 4, the laser irradiation device including the laser light source 101 and the rod lens 103 and the delay integration type imaging device 105 form a set, and the delay integration type imaging device 105 is compatible. The reflected light of the linear laser light irradiated from the laser irradiation apparatus to be imaged.

レーザ光源101は、例えば、連続的にレーザ発振を行うCWレーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源101が発振する光の波長は、例えば、400nm〜800nm程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源101は、後述する演算処理装置200から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。   As the laser light source 101, for example, a CW laser light source that continuously performs laser oscillation can be used. The wavelength of light oscillated by the laser light source 101 is preferably a wavelength belonging to the visible light band of about 400 nm to 800 nm, for example. The laser light source 101 oscillates laser light based on an irradiation timing control signal sent from the arithmetic processing unit 200 described later.

ロッドレンズ103は、レーザ光源101から射出されたレーザ光を、検査対象物である鋼板1の幅方向(図1の紙面に垂直な方向)に沿って扇状に広げるレンズである。これにより、レーザ光源101から射出されたレーザ光は線状レーザ光となり、鋼板1に照射されることとなる。ここで、図3に示したように、線状レーザ光の照射範囲は、図中の太線で示した範囲であるものとする。なお、本実施形態に係る鋼板撮像装置100では、レーザ光を扇状に広げることが可能なものであれば、シリンドリカルレンズやパウエルレンズ等のロッドレンズ以外のレンズを利用してもよい。   The rod lens 103 is a lens that spreads the laser light emitted from the laser light source 101 in a fan shape along the width direction of the steel plate 1 that is the inspection object (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). As a result, the laser light emitted from the laser light source 101 becomes a linear laser light and is irradiated onto the steel plate 1. Here, as shown in FIG. 3, the irradiation range of the linear laser light is assumed to be a range indicated by a thick line in the drawing. In the steel plate imaging apparatus 100 according to the present embodiment, a lens other than a rod lens such as a cylindrical lens or a Powell lens may be used as long as the laser beam can be fanned out.

ここで、図2及び図4に示したように、レーザ光源101およびロッドレンズ103は、線状レーザ光が鋼板1に対して斜めに入射する(垂直成分入射角:θ)ように配置されている。   Here, as shown in FIGS. 2 and 4, the laser light source 101 and the rod lens 103 are arranged so that the linear laser light is obliquely incident on the steel plate 1 (vertical component incident angle: θ). Yes.

検査対象物である鋼板1の表面の線状レーザ光が照射された部分には、鋼板1の幅方向に沿って線状の明るい部位が形成される。また、鋼板1は、鋼板1の長手方向に沿って搬送されているため、鋼板1からみると、線状の明るい部位も鋼板1の長手方向に沿って移動していることとなる。線状の明るい部分からの反射光(線状反射像)は、遅延積分型撮像装置105まで伝播し、遅延積分型撮像装置105によって撮像される。   In the portion irradiated with the linear laser beam on the surface of the steel plate 1 that is the inspection object, a linear bright portion is formed along the width direction of the steel plate 1. Moreover, since the steel plate 1 is conveyed along the longitudinal direction of the steel plate 1, when viewed from the steel plate 1, the linear bright part is also moved along the longitudinal direction of the steel plate 1. The reflected light (linear reflected image) from the linear bright part propagates to the delay integration type imaging device 105 and is imaged by the delay integration type imaging device 105.

遅延積分型(Time Delay Integration:TDI)撮像装置の一例である遅延積分型カメラ105は、搬送されている鋼板1の線状反射像(対応するレーザ照射装置によって生成されたもの)を撮像する。TDIカメラ105は、多数の光電変換素子がマトリクス状に配置された、2次元の受光面を備える。鋼板1の線状反射像が、TDIカメラ105のレンズを介して、1列分の幅で光電変換素子に入射すると、TDIカメラ105の各光電変換素子は、それぞれで蓄積した電荷を、光電変換素子と同じ行に位置し、かつ、一つ後ろの列に位置する光電変換素子へと転送する。この転送のタイミングは、全ての光電変換素子で同一であり、演算処理装置200から送出されるカメラシフトパルス信号によって制御される。すなわち、カメラシフトパルス信号が入力するたびに、各光電変換素子は電荷を一列ごとに転送する。最終列に位置する光電変換素子は、カメラシフトパルス信号が入力されると、蓄積している電荷を読み出して、演算処理装置200に出力する。これにより、演算処理装置200には、線状反射像に対応する光切断画像が出力されることとなる。   A delay integration type camera 105, which is an example of a delay integration type (Time Delay Integration: TDI) imaging device, captures a linear reflection image (generated by a corresponding laser irradiation device) of the steel plate 1 being conveyed. The TDI camera 105 includes a two-dimensional light receiving surface on which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix. When the linear reflection image of the steel plate 1 enters the photoelectric conversion element with a width corresponding to one column through the lens of the TDI camera 105, each photoelectric conversion element of the TDI camera 105 photoelectrically converts the charge accumulated therein. The data is transferred to the photoelectric conversion element located in the same row as the element and located in the next column. The timing of this transfer is the same for all photoelectric conversion elements, and is controlled by a camera shift pulse signal sent from the arithmetic processing unit 200. That is, each time a camera shift pulse signal is input, each photoelectric conversion element transfers the charge one column at a time. When the camera shift pulse signal is input, the photoelectric conversion element located in the last column reads out the accumulated charge and outputs it to the arithmetic processing unit 200. As a result, a light cut image corresponding to the linear reflection image is output to the arithmetic processing device 200.

ここで、鋼板1は、鋼板の長手方向に沿って移動しているため、レーザ光源101からレーザ光を鋼板1に照射し、TDIカメラ105を用いて鋼板1の線状反射像を一定時間撮像すると、鋼板1の長手方向の各位置における光切断画像を順次得ることができる。こうして得られた各光切断画像を縦にした状態で横方向に順に配列することにより、1台のTDIカメラ105が撮像した鋼板1の領域の全体画像を得ることができる。また、鋼板1全体の画像は、各TDIカメラ105から取得した画像を用いて生成することができる。   Here, since the steel plate 1 is moving along the longitudinal direction of the steel plate, a laser beam is irradiated onto the steel plate 1 from the laser light source 101, and a linear reflection image of the steel plate 1 is captured for a certain time using the TDI camera 105. Then, the light cutting image in each position of the longitudinal direction of the steel plate 1 can be obtained sequentially. By arranging each light-cut image obtained in this manner in the horizontal direction in the vertical state, an entire image of the region of the steel sheet 1 captured by one TDI camera 105 can be obtained. In addition, an image of the entire steel plate 1 can be generated using an image acquired from each TDI camera 105.

一般に、TDIカメラ105では、電荷が転送される途中で、各光電変換素子に光が入射すると、入射した光の強度に対応する電荷が上乗せされることとなる。しかしながら、本実施形態に係る形状測定装置10では、上述したように、光電変換素子に1列分の幅の線状反射像が入射するため、電荷の転送途中で各光電変換素子に電荷が上乗せされることは、ほとんど生じない。また、レーザ光の波長だけを透過するような光学バンドパスフィルタをTDIカメラ105の前に設けてもよい。   In general, in the TDI camera 105, when light is incident on each photoelectric conversion element while charges are being transferred, a charge corresponding to the intensity of the incident light is added. However, in the shape measuring apparatus 10 according to the present embodiment, as described above, a linear reflection image having a width corresponding to one column is incident on the photoelectric conversion elements, so that charges are added to the photoelectric conversion elements during the transfer of charges. Little happens. An optical bandpass filter that transmits only the wavelength of the laser beam may be provided in front of the TDI camera 105.

また、線状レーザ光は周期的に変調され、線状レーザ光の強度が時間的に変化するため、TDIカメラ105の受光面での各行において、列方向の各光電変換素子に蓄積される電荷量(すなわち、受光強度)の分布も周期的に変化することとなる。このため、TDIカメラ105から出力される各光切断画像を縦にした状態で横方向に順に配列することにより得られる画像は、画像の横方向に沿って、各光切断画像の濃度(すなわち、強度に対応)が周期的に変化する縞画像となる。   Further, since the linear laser light is periodically modulated and the intensity of the linear laser light changes with time, the charges accumulated in the photoelectric conversion elements in the column direction in each row on the light receiving surface of the TDI camera 105. The distribution of the quantity (that is, the received light intensity) also changes periodically. For this reason, an image obtained by sequentially arranging the light cut images output from the TDI camera 105 in the horizontal direction in the vertical direction is the density of each light cut image (that is, the horizontal direction of the image (that is, (Corresponding to intensity) is a fringe image that periodically changes.

ここで、複数のレーザ光源101(ロッドレンズ103を含む。)と、複数のTDIカメラ105との配置について、図2及び図3を参照しながら説明する。   Here, the arrangement of the plurality of laser light sources 101 (including the rod lens 103) and the plurality of TDI cameras 105 will be described with reference to FIGS.

レーザ光は可干渉性を有する光であるため、複数のレーザ光源101を配置して互いのレーザ光源101から射出された光が重畳すると、重畳しているレーザ光によって干渉が生じてしまい、互いに悪影響を及ぼしあうこととなってしまう。そこで、かかる悪影響を排除するために、本実施形態に係る鋼板撮像装置100では、図2〜図4に示したように、レーザ光源101から射出されたレーザ光が互いに重畳しないように、レーザ光源101及びロッドレンズ103が設置される。ここで、各ロッドレンズ103から射出される線状レーザ光の投光角ψは、例えば60度程度に設定することができる。   Since the laser light is coherent, when a plurality of laser light sources 101 are arranged and the light emitted from each laser light source 101 is superimposed, interference is caused by the superimposed laser light, and mutual interference occurs. It will have an adverse effect. Therefore, in order to eliminate such adverse effects, in the steel plate imaging apparatus 100 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the laser light sources emitted from the laser light sources 101 are not overlapped with each other as shown in FIGS. 101 and a rod lens 103 are installed. Here, the projection angle ψ of the linear laser light emitted from each rod lens 103 can be set to about 60 degrees, for example.

また、TDIカメラ105は、対応するレーザ光源101から射出された線状レーザ光の鋼板1における線状反射光を撮像するが、図2〜図4に示したように、TDIカメラ105の撮像範囲LAは、互いに重畳しないように(すなわち、カメラの視野が重ならないように)設定される。これにより、複数のTDIカメラ105は、隣接する撮像範囲に照射されている線状レーザによる外乱を受けることなく、各々が独立した箇所を撮像することとなる。   The TDI camera 105 captures the linear reflected light of the linear laser light emitted from the corresponding laser light source 101 on the steel plate 1, but as illustrated in FIGS. 2 to 4, the imaging range of the TDI camera 105. LAs are set so that they do not overlap each other (ie, the camera fields of view do not overlap). As a result, the plurality of TDI cameras 105 capture an image of an independent location without receiving disturbance due to the linear laser applied to the adjacent imaging range.

ここで、図3を参照しながら、TDIカメラ105の撮像範囲LAの関係について、更に詳細に説明する。   Here, the relationship of the imaging range LA of the TDI camera 105 will be described in more detail with reference to FIG.

各TDIカメラ105の撮像範囲LAは、図3に示したように、対応するレーザ光源101の照射範囲(図3において太線で示した範囲)よりも狭く、線状レーザ光の側端部近傍は含まれない。線状レーザ光の側端部は、線幅の広がりや輝度の低下等が生じている可能性があるため、略中央部分を撮像するとともに、かかる側端部近傍を撮像しないようにすることで、鮮明な画像を撮像することが可能となる。TDIカメラ105が撮像しない側端部近傍の領域は、例えば、線状レーザ光の側端から内側に向かって線状レーザ光の照射幅の10〜15%程度までとすることができる。この場合、TDIカメラ105の撮像範囲LAの幅方向の長さは、線状レーザ光の照射幅の70〜80%程度となる。   As shown in FIG. 3, the imaging range LA of each TDI camera 105 is narrower than the irradiation range of the corresponding laser light source 101 (the range indicated by the thick line in FIG. 3), and the vicinity of the side edge of the linear laser light is Not included. Since the side edge of the linear laser beam may have a broadened line width or a decrease in brightness, it is possible to take an image of a substantially central portion and not to image the vicinity of the side edge. A clear image can be taken. The region in the vicinity of the side end portion that is not imaged by the TDI camera 105 can be, for example, about 10 to 15% of the irradiation width of the linear laser beam from the side end of the linear laser beam inward. In this case, the length in the width direction of the imaging range LA of the TDI camera 105 is about 70 to 80% of the irradiation width of the linear laser beam.

各TDIカメラ105の撮像範囲LAは、図3に示したように、鋼板1の搬送方向では重なり合っておらず、鋼板1の幅方向では、互いに一部が重なり合っている。すなわち、撮像範囲LAの搬送方向の長さをhとし、図3に示した撮像範囲LAのオフセット値をDとすると、D≧hとなっている。また、撮像範囲LAの幅方向の重なり代OVは、適宜設定することが可能であるが、例えば、検査対象である鋼板1の表面に発生しうる表面欠陥の大きさを予め統計処理等により明らかにしておき、統計処理の結果得られた標準的な表面欠陥を覆うことが可能な長さを、重なり代OVの長さとすることができる。かかる重なり代OVの具体例として、10mm〜20mm程度を挙げることができる。   As shown in FIG. 3, the imaging range LA of each TDI camera 105 does not overlap in the conveyance direction of the steel plate 1 but partially overlaps in the width direction of the steel plate 1. That is, if the length of the imaging range LA in the conveyance direction is h and the offset value of the imaging range LA shown in FIG. The overlap margin OV in the width direction of the imaging range LA can be set as appropriate. For example, the size of surface defects that may occur on the surface of the steel plate 1 to be inspected is clarified in advance by statistical processing or the like. The length that can cover the standard surface defect obtained as a result of the statistical processing can be set as the length of the overlap margin OV. A specific example of such an overlap allowance OV can be about 10 mm to 20 mm.

また、複数のレーザ光源101を用いて鋼板1の幅方向を撮像するため、レーザ光源101の投光角ψを極めて大きな値にする必要がなくなり、レーザ光源101を鋼板1の近傍に設置することが可能となる。そのため、線状ビームプロファイルが劣化することを防止できる。また、線幅の広がりや輝度の低下が生じる可能性のある側端部近傍を撮像することなく、鋼板1の幅方向全体を複数のTDIカメラ105で分担して撮像することが可能となり、低出力のレーザであっても十分な輝度を得ることができる。   Further, since the width direction of the steel plate 1 is imaged using the plurality of laser light sources 101, it is not necessary to set the projection angle ψ of the laser light source 101 to an extremely large value, and the laser light source 101 is installed in the vicinity of the steel plate 1. Is possible. Therefore, it is possible to prevent the linear beam profile from deteriorating. In addition, the entire width direction of the steel sheet 1 can be shared by a plurality of TDI cameras 105 without imaging the vicinity of the side end where the line width may be broadened or the luminance may be lowered. Even with an output laser, sufficient luminance can be obtained.

図5に、上述のようにして生成される縞画像の一例を示す。ここで、縞とは、濃度変化の一周期分に相当する光切断画像のことである。このような縞画像では、縦方向、すなわち縞に平行な方向が検査対象物である鋼板1の幅方向に対応し、横方向、すなわち縞に直交する方向が、検査対象物である鋼板1の長手方向に対応する。TDIカメラ105のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比をM:1とすると、M個の光切断画像、すなわち横方向のM画素分が、一本の縞を構成することとなる。   FIG. 5 shows an example of a fringe image generated as described above. Here, the stripe is a light section image corresponding to one period of density change. In such a fringe image, the vertical direction, that is, the direction parallel to the fringe corresponds to the width direction of the steel plate 1 that is the inspection object, and the horizontal direction, that is, the direction orthogonal to the fringe is the steel plate 1 that is the inspection object. Corresponds to the longitudinal direction. If the ratio of the camera shift frequency of the TDI camera 105 to the modulation frequency of the laser light is M: 1, M light-cut images, that is, M pixels in the horizontal direction form one stripe.

ここで、線状レーザ光は、検査対象物である鋼板1の表面に斜めから入射する(垂直成分入射角:θ)ので、例えば鋼板1に凹部が存在すると、線状レーザ光の反射点は右方向にずれることとなる。その結果、TDIカメラ105の光電変換素子上での光切断画像の位置も、右方向すなわち列方向にずれることになる。このため、縞画像において、この凹部で反射した線状レーザ光に対応する光切断画像は、凹部以外の平坦部で反射した線状レーザ光に対応する光切断画像よりも時間的に早く出力されることになる。したがって、TDIカメラ105から出力される1次元画像を横方向に順に配列することにより得られる2次元画像において、鋼板1に存在する凹部は、縞のずれとして認識することができる。例えば、図5において、縞の曲がっている部分は、検査対象物に存在する凹部に対応している。   Here, since the linear laser light is incident on the surface of the steel plate 1 as an inspection object from an oblique direction (vertical component incident angle: θ), for example, when a concave portion exists in the steel plate 1, the reflection point of the linear laser light is It will shift to the right. As a result, the position of the light section image on the photoelectric conversion element of the TDI camera 105 is also shifted rightward, that is, in the column direction. For this reason, in the fringe image, the light cut image corresponding to the linear laser light reflected by the concave portion is output earlier in time than the light cut image corresponding to the linear laser light reflected by the flat portion other than the concave portion. Will be. Therefore, in the two-dimensional image obtained by sequentially arranging the one-dimensional images output from the TDI camera 105 in the horizontal direction, the concave portions present in the steel plate 1 can be recognized as stripe deviation. For example, in FIG. 5, the portion where the stripes are bent corresponds to a concave portion present in the inspection object.

なお、線状レーザ光の鋼板1への垂直成分入射角θは、検査対象物の表面粗度を考慮しながら適切な値に決定する。例えば、検査対象物の表面粗度が鏡面状態であるならば、垂直成分入射角θを小さくすることで、輝度のある縞からなる縞画像を得ることができる。また、検査対象物の表面粗度が高い場合には、逆に垂直成分入射角θを大きくする。一般的な鋼板表面に適用する際には、45度とすれば、縞は十分な輝度を得ることができる。また、垂直成分入射角を45度とすることで、検査対象物である鋼板1の深さ変化量が縞の移動量と等しくなり、縞の移動量から容易に鋼板1に存在する凹部の深さに関する情報を得ることができ都合がよい。   The vertical component incident angle θ of the linear laser beam on the steel plate 1 is determined to an appropriate value in consideration of the surface roughness of the inspection object. For example, if the surface roughness of the object to be inspected is in a mirror state, a fringe image composed of stripes having luminance can be obtained by reducing the vertical component incident angle θ. On the contrary, when the surface roughness of the inspection object is high, the vertical component incident angle θ is increased. When applied to a general steel plate surface, if the angle is 45 degrees, the stripes can obtain sufficient luminance. Further, by setting the vertical component incident angle to 45 degrees, the depth change amount of the steel plate 1 as the inspection object becomes equal to the movement amount of the stripe, and the depth of the concave portion existing in the steel plate 1 can be easily determined from the movement amount of the stripe. Convenient information can be obtained.

以下に、本実施形態に係る鋼板撮像装置100の有する各装置について、その具体的な構成を列挙する。かかる構成は、あくまでも一例であって、本発明に係る鋼板撮像装置100が、以下の具体例に限定されるわけではない。   Below, the specific structure is enumerated about each apparatus which the steel plate imaging device 100 which concerns on this embodiment has. Such a configuration is merely an example, and the steel plate imaging apparatus 100 according to the present invention is not limited to the following specific examples.

○レーザ照射装置
垂直成分入射角θ=45度、投光角ψ=60度でレーザ光を照射。鋼板1との距離=520mm、線状レーザ光の照射幅=600mm
○TDIカメラ
2048bits×96bits、各カメラの撮影領域LA=410mm×48mm(撮影分解能0.2mm×0.2mm)。鋼板幅方向の重なり代OV=16mm、TDIカメラ全体で1198mmの撮影領域
○TDIカメラのカメラシフト周波数(=18.7kHz)とレーザ光の変調周波数(=4675Hz)との比が、M:1(=4:1)の一定周期であり、TDIカメラは、鋼板の搬送速度と関係なく縞画像を撮像する。すなわち、縞画像の縦分解能は、搬送速度によって変化する。
-Laser irradiation device Laser light is irradiated at a vertical component incident angle θ = 45 degrees and a projection angle ψ = 60 degrees. Distance to steel plate 1 = 520 mm, irradiation width of linear laser beam = 600 mm
O TDI camera 2048 bits × 96 bits, shooting area LA of each camera = 410 mm × 48 mm (shooting resolution 0.2 mm × 0.2 mm). The overlapping range OV in the steel sheet width direction is OV = 16 mm, and the entire TDI camera has an imaging area of 1198 mm. The ratio between the TDI camera's camera shift frequency (= 18.7 kHz) and the laser beam modulation frequency (= 4675 Hz) is M: 1 ( = 4: 1), and the TDI camera captures a fringe image regardless of the conveying speed of the steel plate. That is, the vertical resolution of the fringe image varies depending on the conveyance speed.

[演算処理装置の全体構成について]
以上、鋼板撮像装置100の構成について説明した。続いて、再び図1に戻って、本実施形態に係る表面欠陥検査装置10が備える演算処理装置200の構成について、詳細に説明する。
[Overall configuration of arithmetic processing unit]
The configuration of the steel plate imaging device 100 has been described above. Next, returning to FIG. 1 again, the configuration of the arithmetic processing apparatus 200 provided in the surface defect inspection apparatus 10 according to the present embodiment will be described in detail.

本実施形態に係る演算処理装置200は、例えば図1に示したように、タイミング信号発生部201、画像処理部203、表示部205及び記憶部207を主に備える。   The arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment mainly includes a timing signal generation unit 201, an image processing unit 203, a display unit 205, and a storage unit 207, for example, as illustrated in FIG.

タイミング信号発生部201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信装置等により実現される。タイミング信号発生部201は、所定の周波数ωをもつ正弦波形の信号を発生させ、発生させた正弦波形の信号を、レーザ光源101に送出する。レーザ光源101は、外部から入力される照射タイミング制御信号により、発振強度を連続的に変化させられるものであるため、タイミング信号発生部201から送出された正弦波形の信号を受信することで、正弦波形で出力が変化するレーザ光を発振することが可能となる。すなわち、タイミング信号発生部201は、発生させた正弦波形をレーザ光源101に送出することで、レーザ光源101が発するレーザ光を周期的に変調させることができる。   The timing signal generation unit 201 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication device, and the like. The timing signal generator 201 generates a sine waveform signal having a predetermined frequency ω, and sends the generated sine waveform signal to the laser light source 101. Since the laser light source 101 is capable of continuously changing the oscillation intensity by an irradiation timing control signal input from the outside, the sine wave signal is received by receiving the sine waveform signal sent from the timing signal generator 201. It is possible to oscillate laser light whose output changes with the waveform. That is, the timing signal generator 201 can periodically modulate the laser light emitted from the laser light source 101 by sending the generated sine waveform to the laser light source 101.

また、タイミング信号発生部201は、上記周波数ωのM倍の周波数をもつ矩形波形を発生させてカメラシフトパルス信号とし、発生させたカメラシフトパルス信号を、TDIカメラ105に送出する。   In addition, the timing signal generation unit 201 generates a rectangular waveform having a frequency M times the frequency ω as a camera shift pulse signal, and sends the generated camera shift pulse signal to the TDI camera 105.

以上説明したように、タイミング信号発生部201は、鋼板撮像装置100に設けられたレーザ光源101及びTDIカメラ105の駆動を制御する駆動制御部であるといえる。   As described above, the timing signal generation unit 201 can be said to be a drive control unit that controls the driving of the laser light source 101 and the TDI camera 105 provided in the steel plate imaging apparatus 100.

画像処理部203は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像処理部203は、鋼板撮像装置100(より詳細には、鋼板撮像装置100のTDIカメラ105)から取得した撮像データを利用して生成した縞画像に対して、速度検出器300から取得した鋼板1の搬送速度に関する情報を利用して、以下で説明するような画像処理を行い、検査対象物である鋼板1の表面に存在する欠陥を検出する。画像処理部203は、鋼板1に対応する縞画像への画像処理が終了すると、得られた鋼板1の検査結果に関する情報を、表示部205に伝送する。   The image processing unit 203 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image processing unit 203 uses the steel plate acquired from the speed detector 300 for the fringe image generated using the imaging data acquired from the steel plate imaging device 100 (more specifically, the TDI camera 105 of the steel plate imaging device 100). The image processing described below is performed using the information on the conveyance speed of 1 to detect defects present on the surface of the steel sheet 1 that is the inspection object. When the image processing on the striped image corresponding to the steel plate 1 is completed, the image processing unit 203 transmits information about the obtained inspection result of the steel plate 1 to the display unit 205.

画像処理部203は、鋼板撮像装置100に設けられている複数のTDIカメラ105から画像を取得して、以下で説明するような画像処理を実施するものであるが、画像処理部203には、予め、複数のTDIカメラ105がどのような順番でどの位置に設置されているか(すなわち、あるTDIカメラ105から取得した画像が、鋼板のどの位置を撮像したものであるのか)を表す情報が設定されているものとする。   The image processing unit 203 acquires images from a plurality of TDI cameras 105 provided in the steel plate imaging apparatus 100 and performs image processing as described below. In advance, information indicating in what order and in which order a plurality of TDI cameras 105 are installed (that is, what position on the steel plate the image acquired from a certain TDI camera 105 is captured) is set. It is assumed that

なお、この画像処理部203については、以下で改めて詳細に説明する。   The image processing unit 203 will be described in detail later again.

表示部205は、例えば、CPU、ROM、RAM、出力装置等により実現される。表示部205は、画像処理部203から伝送された、検査対象物である鋼板1の検査結果を、演算処理装置200が備えるディスプレイ等の出力装置に表示する。これにより、表面欠陥検査装置10の利用者は、搬送されている検査対象物(鋼板1)の表面欠陥に関する検査結果を、その場で把握することが可能となる。   The display unit 205 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an output device, and the like. The display unit 205 displays the inspection result of the steel plate 1 that is the inspection object transmitted from the image processing unit 203 on an output device such as a display included in the arithmetic processing device 200. Thereby, the user of the surface defect inspection apparatus 10 can grasp the inspection result regarding the surface defect of the inspection object (steel plate 1) being conveyed on the spot.

記憶部207は、演算処理装置200が備える記憶装置の一例である。記憶部207には、本実施形態に係る演算処理装置200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部207は、タイミング信号発生部201、画像処理部203、表示部205等が、自由に読み書きを行うことが可能である。   The storage unit 207 is an example of a storage device included in the arithmetic processing device 200. The storage unit 207 appropriately records various parameters, the progress of processing, or various databases that need to be saved when the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment performs some processing. The The storage unit 207 can be freely read and written by the timing signal generation unit 201, the image processing unit 203, the display unit 205, and the like.

[画像処理部について]
続いて、図6を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備える画像処理部203について、詳細に説明する。図6は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
[About the image processing unit]
Next, the image processing unit 203 included in the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing unit included in the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment.

本実施形態に係る画像処理部203は、図6に示したように、画像生成部209と、画像伸縮処理部229と、欠陥検出処理部231と、を主に備える。   As illustrated in FIG. 6, the image processing unit 203 according to the present embodiment mainly includes an image generation unit 209, an image expansion / contraction processing unit 229, and a defect detection processing unit 231.

画像生成部209は、例えば、CPU、ROM、RAM、通信装置等により実現される。画像生成部209は、鋼板撮像装置100により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、鋼板1の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像を生成する。   The image generation unit 209 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a communication device, and the like. The image generation unit 209 generates a plurality of shape images representing the uneven state of the surface of the steel plate 1 using a fringe image formed from the light section image generated by the steel plate imaging device 100.

この画像生成部209は、A/D変換部211、プレフィルタ部213、直交正弦波発生部215、ローパスフィルタ部217,219、位相算出部221、振幅算出部223、縞欠損判定部225及び位相連続化処理部227を更に備える。   The image generation unit 209 includes an A / D conversion unit 211, a pre-filter unit 213, an orthogonal sine wave generation unit 215, low-pass filter units 217 and 219, a phase calculation unit 221, an amplitude calculation unit 223, a fringe defect determination unit 225, and a phase A continuous processing unit 227 is further provided.

A/D変換部211は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。A/D変換部211は、TDIカメラ105から出力された各光切断像をA/D変換し、デジタル多値画像データとして出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを順に配置することにより、図5に示したような縞画像が形成される。例えば、TDIカメラ105として、2048bits×96bitsのものが用いられている場合、A/D変換部211は、カメラシフト周波数タイミング信号2048パルスごとに、2048ラインの1フレームの画像として縞画像を形成する。   The A / D conversion unit 211 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The A / D conversion unit 211 performs A / D conversion on each light section image output from the TDI camera 105 and outputs it as digital multivalued image data. Such digital multivalued image data is stored in an image memory provided in the storage unit 207 or the like. By arranging these digital multivalued image data in order, a striped image as shown in FIG. 5 is formed. For example, when a 2048 bit × 96 bit camera is used as the TDI camera 105, the A / D conversion unit 211 forms a fringe image as one frame image of 2048 lines for each 2048 pulses of the camera shift frequency timing signal. .

このような縞画像(又はデジタル多値画像データ)からは、縦方向の各位置において、横方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータが生成される。これら横方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータを、以下では、「スライス縞画像データ」と称することとする。縦方向の各位置におけるスライス縞画像データは、記憶部207等に設けられた画像メモリから順次出力される。   From such a stripe image (or digital multi-valued image data), data representing the density distribution of the stripe image along the horizontal direction is generated at each position in the vertical direction. Hereinafter, the data representing the density distribution of the stripe image along the horizontal direction will be referred to as “slice stripe image data”. The slice fringe image data at each position in the vertical direction is sequentially output from an image memory provided in the storage unit 207 or the like.

プレフィルタ部213は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。プレフィルタ部213は、各スライス縞画像データに所定のフィルタ処理を施すことにより、各スライス縞画像データからノイズを除去し、縞の状態を鮮明にする。なお、プレフィルタ部213によるフィルタ処理は必ずしも行わなくてもよく、例えば縞画像に細かいノイズが多数生じているような場合にのみ行うようにすればよい。   The prefilter unit 213 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The pre-filter unit 213 performs predetermined filter processing on each slice stripe image data, thereby removing noise from each slice stripe image data and making the stripe state clear. Note that the filtering process by the prefilter unit 213 is not necessarily performed. For example, the filtering process may be performed only when a lot of fine noise is generated in the striped image.

プレフィルタ部213は、スライス縞画像データに対するノイズ除去処理が終了すると、縦方向の各位置j(j=0,1,2,・・・)におけるスライス縞画像データI(k)を出力する。ここで、k(k=0,1,2,・・・)は、横方向の位置を表すパラメータである。このとき、縦方向の位置jにおけるスライス縞画像データI(k)は、正弦波的に変化すると仮定する。すなわち、I(k)は、以下に示す式101のように表されるものとする。 When the noise removal processing on the slice fringe image data is completed, the prefilter unit 213 outputs the slice fringe image data I j (k) at each position j (j = 0, 1, 2,...) In the vertical direction. . Here, k (k = 0, 1, 2,...) Is a parameter representing the position in the horizontal direction. At this time, it is assumed that the slice fringe image data I j (k) at the position j in the vertical direction changes sinusoidally. That is, I j (k) is expressed as shown in Equation 101 below.

Figure 0005418378
・・・(式101)
Figure 0005418378
... (Formula 101)

ここで、上記式101において、A(j,k)は、画素位置(j,k)におけるスライス縞画像データの振幅を表し、φ(j,k)は、画素位置(j,k)におけるスライス縞画像データの位相のずれを表す。   Here, in Equation 101 above, A (j, k) represents the amplitude of the slice stripe image data at the pixel position (j, k), and φ (j, k) represents the slice at the pixel position (j, k). This represents the phase shift of the fringe image data.

ここで、鋼板1の表面の凹みによって縞画像に発生する縞のずれの影響は、位相のずれφとして現れる。また、線状レーザ光の振幅は一定であるが、鋼板1の表面が汚れていたり、スケール疵のような模様状の疵があったりする場合には、その位置に対応する画素位置において振幅が変動することがある。このため、上記式101では、振幅Aを画素位置(j,k)に依存する形で表記している。なお、上記式101において、cosの項の次に1を加えているのは、スライス縞画像データ(濃度値)I(k)はマイナスにならないという条件を満たすためである。したがって、スライス縞画像データI(k)は、0から2Aの間で変化することとなる。 Here, the influence of the fringe shift generated in the fringe image due to the dent on the surface of the steel plate 1 appears as a phase shift φ. Further, although the amplitude of the linear laser beam is constant, when the surface of the steel plate 1 is dirty or there are pattern-like wrinkles such as scale wrinkles, the amplitude is at the pixel position corresponding to the position. May fluctuate. Therefore, in the above equation 101, the amplitude A is expressed in a form depending on the pixel position (j, k). In the above equation 101, the reason why 1 is added after the cos term is to satisfy the condition that the slice fringe image data (density value) I j (k) does not become negative. Therefore, the slice fringe image data I j (k) changes between 0 and 2A.

直交正弦波発生部215は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。直交正弦波発生部215は、記憶部207等に予め生成されている直交する二つの基準正弦波データsin(2πk/M),cos(2πk/M)を発生する。以下では、前者の正弦波データを基準sinデータと称することとし、後者の正弦波データを基準cosデータと称することとする。   The orthogonal sine wave generation unit 215 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The orthogonal sine wave generation unit 215 generates two orthogonal reference sine wave data sin (2πk / M) and cos (2πk / M) generated in advance in the storage unit 207 or the like. Hereinafter, the former sine wave data is referred to as reference sin data, and the latter sine wave data is referred to as reference cos data.

これら二種類の基準正弦波データは、それぞれ、プレフィルタ部213から出力されたスライス縞画像データI(k)に乗算される。この乗算処理により、二つの出力Iaj(k)及びIbj(k)が生成されることとなる。Iaj(k)及びIbj(k)の詳細は、以下の式102及び式103の通りである。 These two types of reference sine wave data are respectively multiplied by the slice fringe image data I j (k) output from the prefilter unit 213. By this multiplication processing, two outputs I aj (k) and I bj (k) are generated. The details of I aj (k) and I bj (k) are as shown in Equations 102 and 103 below.

Figure 0005418378
・・・(式102)
Figure 0005418378
・・・(式103)
Figure 0005418378
... (Formula 102)
Figure 0005418378
... (Formula 103)

ここで、上記式102で表される出力データIaj(k)は、後述するローパスフィルタ部217に入力され、上記式103で表される出力データIbj(k)は、後述するローパスフィルタ部219に入力される。 Here, the output data I aj (k) expressed by the equation 102 is input to a low-pass filter unit 217 described later, and the output data I bj (k) expressed by the equation 103 is input by a low-pass filter unit described later. 219 is input.

ローパスフィルタ部217,219は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。ローパスフィルタ部217,219は、上述の乗算処理で得られた出力Iaj(k),Ibj(k)について、所定のフィルタ処理を施すことにより、縞周波数成分及びその高調波成分を除去する。かかる処理により、入力されたデータIaj(k),Ibj(k)の中から、位相のずれφのみを含む成分を抽出することができる。ここで、ローパスフィルタ部217は、入力されたデータIaj(k)に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部であり、ローパスフィルタ部219は、入力されたデータIbj(k)に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部である。 The low-pass filter units 217 and 219 are realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The low-pass filter units 217 and 219 perform predetermined filter processing on the outputs I aj (k) and I bj (k) obtained by the above-described multiplication processing, thereby removing the fringe frequency component and its harmonic components. . By such processing, it is possible to extract a component including only the phase shift φ from the input data I aj (k), I bj (k). Here, the low-pass filter unit 217 is a processing unit that performs a predetermined filter process on the input data I aj (k), and the low-pass filter unit 219 applies the input data I bj (k). And a processing unit that performs predetermined filter processing.

ローパスフィルタ部217からの出力をLPF(Iaj(k))とし、ローパスフィルタ部219からの出力をLPF(Ibj(k))とすると、これらは、以下の式104及び式105のように表される。 Assuming that the output from the low-pass filter unit 217 is LPF (I aj (k)) and the output from the low-pass filter unit 219 is LPF (I bj (k)), these are expressed by the following equations 104 and 105: expressed.

Figure 0005418378
・・・(式104)
Figure 0005418378
・・・(式105)
Figure 0005418378
... (Formula 104)
Figure 0005418378
... (Formula 105)

ローパスフィルタ部217は、フィルタ処理によって得られたデータLPF(Iaj(k))を、後述する位相算出部221及び振幅算出部223に出力する。また、ローパスフィルタ部219は、フィルタ処理によって得られたデータLPF(Ibj(k))を、後述する位相算出部221及び振幅算出部223に出力する。 The low pass filter unit 217 outputs the data LPF (I aj (k)) obtained by the filtering process to a phase calculation unit 221 and an amplitude calculation unit 223 described later. The low-pass filter unit 219 outputs the data LPF (I bj (k)) obtained by the filtering process to a phase calculation unit 221 and an amplitude calculation unit 223 described later.

位相算出部221は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。位相算出部221は、ローパスフィルタ部217,219から出力された結果に基づいて、各画素位置(j,k)における位相のずれφ(j,k)を算出する。位相のずれφ(j,k)は、LPF(Iaj(k))及びLPF(Ibj(k))の値に応じて、以下の式107〜式109により算出することができる。 The phase calculation unit 221 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The phase calculation unit 221 calculates a phase shift φ (j, k) at each pixel position (j, k) based on the results output from the low-pass filter units 217 and 219. The phase shift φ (j, k) can be calculated by the following Expression 107 to Expression 109 according to the values of LPF (I aj (k)) and LPF (I bj (k)).

ここで、以下の式107は、LPF(Iaj(k))≧0の場合に位相算出部221が利用する式である。また、以下の式108は、LPF(Iaj(k))<0、かつ、LPF(Ibj(k))<0の場合に位相算出部221が利用する式である。また、以下の式109は、LPF(Iaj(k))<0、かつ、LPF(Ibj(k))≧0の場合に位相算出部221が利用する式である。 Here, the following expression 107 is an expression used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) ≧ 0. Further, the following formula 108 is a formula used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) <0 and LPF (I bj (k)) <0. Further, the following formula 109 is a formula used by the phase calculation unit 221 when LPF (I aj (k)) <0 and LPF (I bj (k)) ≧ 0.

Figure 0005418378
・・・(式107)
Figure 0005418378
・・・(式108)
Figure 0005418378
・・・(式109)
Figure 0005418378
... (Formula 107)
Figure 0005418378
... (Formula 108)
Figure 0005418378
... (Formula 109)

位相算出部221は、上記式107〜式109において、逆三角関数(arctan)の値域を−π/2〜+π/2とするとともに、LPF(Iaj(k)),LPF(Ibj(k))の符号についての情報を利用して、位相のずれφを−π〜+πの範囲で求めている。ここで、この範囲で求めた位相のずれを改めてφ’と表すこととする。この場合、上記式107〜式109で求めた位相のずれφ’は、鋼板1の表面の凹み(深さ)と周期的な関係があり、位相のずれφ’のある値をとるような深さは複数ある。したがって、かかる位相のずれφ’を用いたのでは、鋼板1の表面形状について正確な情報は得られない。このため、この位相のずれφ’から、鋼板1の表面の凹み(深さ)と比例関係にあるような位相のずれφを求める必要がある。深さと比例関係にある位相のずれφを得る処理は、後述する位相連続化処理部227によって行われる。 The phase calculation unit 221 sets the range of the inverse trigonometric function (arctan) to −π / 2 to + π / 2 in the above formulas 107 to 109, and LPF (I aj (k)), LPF (I bj (k )) Is used to obtain the phase shift φ in the range of −π to + π. Here, the phase shift obtained in this range is represented by φ ′ again. In this case, the phase shift φ ′ obtained by the above formulas 107 to 109 has a periodic relationship with the dent (depth) of the surface of the steel sheet 1, and the depth at which the phase shift φ ′ takes a certain value. There are multiple sizes. Therefore, when such a phase shift φ ′ is used, accurate information on the surface shape of the steel sheet 1 cannot be obtained. For this reason, it is necessary to obtain a phase shift φ that is proportional to the dent (depth) of the surface of the steel sheet 1 from the phase shift φ ′. The process of obtaining the phase shift φ proportional to the depth is performed by the phase continuation processing unit 227 described later.

そこで、位相算出部221は、算出した位相のずれφ’に関する情報を、後述する位相連続化処理部227に出力する。なお、位相のずれφ’(j,k)を図示することで、画像を生成することができる。このような位相のずれφ’に基づいて生成される画像のことを、以下では位相画像と称することとする。位相のずれφ’(j,k)を図示する方法は、各種存在するが、例えば、位相のずれφ’が+πのときに画像が白くなり、位相のずれφ’が−πのときに画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。   Therefore, the phase calculation unit 221 outputs information on the calculated phase shift φ ′ to the phase continuation processing unit 227 described later. An image can be generated by illustrating the phase shift φ ′ (j, k). An image generated based on such a phase shift φ ′ is hereinafter referred to as a phase image. There are various methods for illustrating the phase shift φ ′ (j, k). For example, the image becomes white when the phase shift φ ′ is + π, and the image is displayed when the phase shift φ ′ is −π. It can be illustrated as a grayscale image that becomes black.

振幅算出部223は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。振幅算出部223は、ローパスフィルタ部217,219から出力された結果に基づいて、各画素位置(j,k)における振幅A(j,k)を算出する。振幅算出部223は、振幅A(j,k)を、以下の式110により算出する。   The amplitude calculation unit 223 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The amplitude calculation unit 223 calculates the amplitude A (j, k) at each pixel position (j, k) based on the results output from the low-pass filter units 217 and 219. The amplitude calculation unit 223 calculates the amplitude A (j, k) by the following expression 110.

Figure 0005418378
・・・(式110)
Figure 0005418378
... (Formula 110)

振幅算出部223は、このようにして算出した振幅Aに関する情報を、後述する縞欠損判定部225及び画像伸縮処理部229に出力する。なお、振幅A(j,k)を図示することで、画像を生成することができる。このような振幅Aに基づいて生成される画像のことを、以下では振幅画像と称することとする。振幅A(j,k)を図示する方法は、各種存在するが、例えば、振幅Aが小さいほど画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。   The amplitude calculation unit 223 outputs information on the amplitude A calculated in this way to the fringe defect determination unit 225 and the image expansion / contraction processing unit 229 described later. An image can be generated by illustrating the amplitude A (j, k). Such an image generated based on the amplitude A is hereinafter referred to as an amplitude image. There are various methods for illustrating the amplitude A (j, k). For example, the amplitude A (j, k) can be illustrated as a grayscale image in which the image becomes black as the amplitude A is small.

また、本実施形態に係る演算処理装置200では、このようにして生成することができる振幅画像を、鋼板の表面での粗度の相違を表す画像である輝度画像として利用する。   Further, in the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment, the amplitude image that can be generated in this way is used as a luminance image that is an image representing the difference in roughness on the surface of the steel plate.

ところで、鋼板1の表面が油で汚れているような場合には、その汚れている領域に対応する縞画像の領域は黒くつぶれてしまうことがある。このような領域では、振幅Aが小さく、隣り合う画素位置間で位相のずれφ’が急激に変化するため、該当する領域において算出した位相のずれφ’は、信頼できるものではない。このような汚れている領域では、多数のノイズが発生し、画像がザラつくこととなる。従って、このような位相画像の信頼できない領域については、検出対象から外しておくことが望ましい。   By the way, when the surface of the steel plate 1 is soiled with oil, the region of the striped image corresponding to the soiled region may be crushed in black. In such a region, since the amplitude A is small and the phase shift φ ′ changes abruptly between adjacent pixel positions, the phase shift φ ′ calculated in the corresponding region is not reliable. In such a dirty area, a lot of noise is generated and the image becomes rough. Therefore, it is desirable to remove such an unreliable region of the phase image from the detection target.

このような位相画像における信頼できない領域は、振幅画像から求めることができる。すなわち、振幅が極端に小さい領域を特定することにより、信頼できない位相領域を求めることができる。例えば、振幅画像において、位相画像の信頼できない領域に対応する領域は、他の領域に比べて黒くなるはずであり、このような振幅画像を、形状を測定対象から外すべき領域を特定するために使用することが可能である。   Such an unreliable region in the phase image can be obtained from the amplitude image. That is, an unreliable phase region can be obtained by specifying a region having an extremely small amplitude. For example, in an amplitude image, a region corresponding to an unreliable region of the phase image should be black compared to other regions, and such an amplitude image is used to identify a region whose shape should be excluded from the measurement target. It is possible to use.

縞欠損判定部225は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。縞欠損判定部225は、振幅画像に基づいて、上述のような位相画像における信頼できない領域を判定する。具体的には、縞欠損判定部225は、所定の閾値を用いて振幅画像を二値化する。この閾値としては、例えば、表面の汚れ等に応じた小さな値が設定される。また、必要に応じて、二値画像に対して収縮処理等が行われる。そして、縞欠損判定部225は、こうして得られた二値画像に基づいて、当該閾値よりも値の小さな領域を判定し、その領域を、位相画像における信頼できない領域(欠損領域)として抽出する。   The fringe defect determination unit 225 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The fringe defect determination unit 225 determines an unreliable region in the phase image as described above based on the amplitude image. Specifically, the fringe defect determination unit 225 binarizes the amplitude image using a predetermined threshold. As this threshold value, for example, a small value is set according to the dirt on the surface. Further, contraction processing or the like is performed on the binary image as necessary. Then, the fringe defect determination unit 225 determines an area having a value smaller than the threshold based on the binary image thus obtained, and extracts the area as an unreliable area (deletion area) in the phase image.

位相連続化処理部227は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。位相連続化処理部227は、例えば、図7に示したように、位相算出部221により算出された位相画像に基づいて、位相のずれφ’の不連続点を検出し、位相のずれφ’が滑らかに繋がるように、位相のずれφ’を補正する。   The phase continuation processing unit 227 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. For example, as illustrated in FIG. 7, the phase continuation processing unit 227 detects discontinuous points of the phase shift φ ′ based on the phase image calculated by the phase calculation unit 221, and the phase shift φ ′. The phase shift φ ′ is corrected so as to be smoothly connected.

上述したように、位相算出部221で算出した位相のずれφ’の値域は、−π〜+πであるため、位相のずれφ’は、図7に示したように、−π及び+πで不連続となる。例えば、濃淡画像として表わされている位相画像において、白(又は黒)から黒(又は白)に変化している部分が、位相のずれφ’の不連続点に対応する。かかる位相画像をそのまま用いたのでは、鋼板1の表面形状を認識することは困難である。従って、位相のずれφ’の不連続点において位相のずれφ’が滑らかに繋がるように、位相のずれφ’を補正する必要がある。かかる補正(位相飛び補正)は、2πの範囲で定義された位相のずれφ’から鋼板1の表面の凹み(深さ)に比例する一義的な位相のずれφを求める処理である。   As described above, since the value range of the phase shift φ ′ calculated by the phase calculator 221 is −π to + π, the phase shift φ ′ is not −π and + π, as shown in FIG. It will be continuous. For example, in a phase image represented as a grayscale image, a portion that changes from white (or black) to black (or white) corresponds to a discontinuous point of the phase shift φ ′. If such a phase image is used as it is, it is difficult to recognize the surface shape of the steel plate 1. Accordingly, it is necessary to correct the phase shift φ ′ so that the phase shift φ ′ is smoothly connected at the discontinuous points of the phase shift φ ′. Such correction (phase jump correction) is a process for obtaining a unique phase shift φ proportional to the dent (depth) of the surface of the steel sheet 1 from the phase shift φ ′ defined in the range of 2π.

具体的には、位相連続化処理部227は、まず、位相算出部221により算出された位相画像において、縞欠損判定部225で得られた欠損領域に対応する領域をマスクする。このようなマスク処理により、マスクした領域以外の領域が、位相飛び補正の対象となる。   Specifically, the phase continuation processing unit 227 first masks a region corresponding to the defect region obtained by the fringe defect determination unit 225 in the phase image calculated by the phase calculation unit 221. By such a mask process, a region other than the masked region becomes a target of phase skip correction.

次に、位相連続化処理部227は、位相のずれφ’の不連続点を検出するとともに、その不連続点において位相のずれφ’を補正する。位相のずれφ’が不連続であるかどうかは、一つの画素だけを参照したとしても判断が困難であり、隣り合う画素同士を参照して判断することが好ましい。そこで、位相連続化処理部227は、位相画像の縦方向の各位置において位相画像を横方向に沿って調べ、隣り合う画素での位相のずれφ’を比較する。その隣り合う画素において位相のずれφ’が大きく異なる場合には、当該画素間で位相のずれφ’が不連続であると判断し、これらの位相のずれφ’を補正する。ここで、鋼板1の表面における深さは、急激に変化しないため、位相のずれφ’が大きく異なるのは、位相のずれφ’が±2πだけ変化しているためであると考えられる。従って、位相連続化処理部227は、位相のずれφ’がその隣接する画素での位相のずれφ’と大きく異なっている画素を調べ、それらの位相のずれφ’を滑らかに繋げていくようにすればよい。   Next, the phase continuation processing unit 227 detects a discontinuous point of the phase shift φ ′ and corrects the phase shift φ ′ at the discontinuous point. It is difficult to determine whether or not the phase shift φ ′ is discontinuous even if only one pixel is referred to, and it is preferable to determine by referring to adjacent pixels. Therefore, the phase continuation processing unit 227 examines the phase image along the horizontal direction at each position in the vertical direction of the phase image, and compares the phase shift φ ′ between adjacent pixels. When the phase shift φ ′ differs greatly between the adjacent pixels, it is determined that the phase shift φ ′ is discontinuous between the pixels, and the phase shift φ ′ is corrected. Here, since the depth at the surface of the steel plate 1 does not change abruptly, it is considered that the phase shift φ ′ is largely different because the phase shift φ ′ changes by ± 2π. Therefore, the phase continuation processing unit 227 examines pixels in which the phase shift φ ′ is significantly different from the phase shift φ ′ of the adjacent pixels, and smoothly connects these phase shifts φ ′. You can do it.

例えば、ある画素位置では、位相のずれφ’が+πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ’が−πに近い値である場合には、位相連続化処理部227は、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ’が+2πだけ変化していると認識する。そして、位相連続化処理部227は、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ’に+2πを加算することにより、位相のずれφ’を補正する。また、ある画素位置では、位相のずれφ’が−πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ’が+πに近い値である場合には、位相連続化処理部227は、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ’が−2πだけ変化していると認識する。そして、位相連続化処理部227は、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ’に−2πを加算することにより、位相のずれφ’を補正する。   For example, when the phase shift φ ′ is close to + π at a certain pixel position and the phase shift φ ′ is close to −π at the pixel position on the right side of the pixel position, the phase continuation processing unit 227 recognizes that the phase shift φ ′ is changed by + 2π at the pixel position on the right side. The phase continuation processing unit 227 corrects the phase shift φ ′ by adding + 2π to the phase shift φ ′ at the pixel position on the right side. Further, when the phase shift φ ′ is a value close to −π at a certain pixel position and the phase shift φ ′ is a value close to + π at the pixel position to the right of the pixel position, the phase continuation processing unit 227 recognizes that the phase shift φ ′ is changed by −2π at the pixel position on the right side. Then, the phase continuation processing unit 227 corrects the phase shift φ ′ by adding −2π to the phase shift φ ′ at the pixel position on the right side.

位相連続化処理部227は、以上説明したような方法で、縦方向の各位置において横方向に沿って隣り合う画素を調べ、位相のずれφ’を補正した後、横方向の各位置において縦方向に沿って隣り合う画素を調べ、同様にして、位相のずれφ’を補正する。かかる補正後の各画素位置における位相のずれは、鋼板1の表面の凹み(深さ)に比例する一義的な位相のずれφである。   The phase continuation processing unit 227 examines adjacent pixels along the horizontal direction at each position in the vertical direction by the method described above, corrects the phase shift φ ′, and then performs vertical correction at each position in the horizontal direction. The adjacent pixels along the direction are examined, and the phase shift φ ′ is corrected in the same manner. The phase shift at each pixel position after correction is a unique phase shift φ proportional to the dent (depth) of the surface of the steel plate 1.

次に、位相連続化処理部227は、かかる補正後の位相のずれφに基づいて、新たに位相画像を作成する。この新たな位相画像は、鋼板1の表面形状を正確に表している。この新たな位相画像のことを、以下では、形状画像と称することとする。   Next, the phase continuation processing unit 227 newly creates a phase image based on the corrected phase shift φ. This new phase image accurately represents the surface shape of the steel plate 1. This new phase image is hereinafter referred to as a shape image.

位相連続化処理部227は、位相のずれが補正された形状画像を、後述する画像伸縮処理部227に出力する。   The phase continuation processing unit 227 outputs the shape image whose phase shift is corrected to the image expansion / contraction processing unit 227 described later.

画像伸縮処理部229は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。画像伸縮処理部229は、搬送ラインにおける鋼板1の搬送速度に応じて、画像生成部209により生成された形状画像及び輝度画像を伸縮させて、これらの画像の画像サイズを鋼板の搬送速度を考慮した画像サイズへと変更する。   The image expansion / contraction processing unit 229 is realized by, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The image expansion / contraction processing unit 229 expands / contracts the shape image and the luminance image generated by the image generation unit 209 according to the conveyance speed of the steel plate 1 in the conveyance line, and considers the conveyance speed of the steel plate in the image size of these images. Change to the selected image size.

また、画像伸縮処理部229は、タイミング信号発生部201から取得するカメラシフト周波数タイミング信号と、速度検出器300から取得した所定のパルスレートのオンラインPLG信号(以下、PLG信号とも称する。)と、をカウントするカウンタ機能も有している。なお、本実施形態では、パルスレート0.1mmのPLG信号を利用している。また、画像伸縮処理部229は、RAMや記憶部207等を利用して、上述のカメラシフト周波数タイミング信号と、PLG信号と、を記憶する。以下では、CH1という記憶領域にカメラシフト周波数タイミング信号がメモリされ、CH2という記憶領域にPLG信号がメモリされるものとする。   In addition, the image expansion / contraction processing unit 229 includes a camera shift frequency timing signal acquired from the timing signal generation unit 201, an online PLG signal (hereinafter also referred to as a PLG signal) having a predetermined pulse rate acquired from the speed detector 300, and the like. It also has a counter function for counting. In this embodiment, a PLG signal having a pulse rate of 0.1 mm is used. The image expansion / contraction processing unit 229 stores the above-described camera shift frequency timing signal and the PLG signal using the RAM, the storage unit 207, and the like. In the following, it is assumed that the camera shift frequency timing signal is stored in the storage area CH1, and the PLG signal is stored in the storage area CH2.

また、画像伸縮処理部229には、外部の装置等から、搬送ライン上を搬送されている鋼板1の先頭位置を表す溶接点信号(図示せず。)がトリガー入力されている。   In addition, a welding point signal (not shown) indicating the leading position of the steel sheet 1 being conveyed on the conveyance line is input to the image expansion / contraction processing unit 229 as a trigger from an external device or the like.

画像伸縮処理部229は、鋼板の起点を撮像した時点(すなわち、溶接点信号が入力された時点)と、速度検出器300から取得した搬送速度(PLG信号)とを利用して、形状画像及び輝度画像の搬送方向の分解能が一定となるように画像サイズを変更する。搬送方向の分解能を一定とするために、画像伸縮処理部229は、鋼板の起点を撮像した時点でPLG信号のパルス数のカウントをゼロに初期化し、パルス数ゼロから所定の閾値までに対応する縞画像のラインが一つの形状画像又は輝度画像となるように、画像サイズを変更する。   The image expansion / contraction processing unit 229 uses the time point when the starting point of the steel plate is imaged (that is, the time point when the welding point signal is input) and the conveyance speed (PLG signal) acquired from the speed detector 300, and the shape image and The image size is changed so that the resolution in the conveyance direction of the luminance image is constant. In order to make the resolution in the conveyance direction constant, the image expansion / contraction processing unit 229 initializes the count of the number of pulses of the PLG signal to zero at the time when the starting point of the steel plate is imaged, and handles the number of pulses from zero to a predetermined threshold value. The image size is changed so that the stripe image line becomes one shape image or luminance image.

以下では、図8及び図9を参照しながら、画像伸縮処理部229が実施する画像サイズの変更処理を、具体的に説明する。なお、以下の例では、形状画像を例にとって説明を行うが、輝度画像に対しても同様の処理が実施可能であることは言うまでもない。   Hereinafter, the image size changing process performed by the image expansion / contraction processing unit 229 will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. In the following example, a shape image will be described as an example, but it goes without saying that the same processing can be performed on a luminance image.

画像伸縮処理部229は、記憶領域CH1及びCH2から得られる情報に従って、各々のTDIカメラ105で撮像される2048ラインの縞画像に対して、以下の画像処理を並列に実行する。すなわち、画像伸縮処理部229は、画像生成部209から、2048ラインの縞画像から作成される512ラインの形状画像と輝度画像の各フレームが入力される毎に、鋼板1の搬送速度変化によらず一定の縦分解能となるように伸縮処理を実施する。   The image expansion / contraction processing unit 229 performs the following image processing in parallel on the 2048-line striped image captured by each TDI camera 105 in accordance with information obtained from the storage areas CH1 and CH2. That is, the image expansion / contraction processing unit 229 is caused by a change in the conveyance speed of the steel plate 1 each time a 512-line shape image and a luminance image frame generated from the 2048-line stripe image are input from the image generation unit 209. The expansion / contraction processing is performed so that the vertical resolution is constant.

より詳細には、画像伸縮処理部229は、伸縮処理を実施した形状画像(又は輝度画像)を、RAMや記憶部207等に設けられた画像処理フレームバッファに積み重ねる。ここで、画像処理フレームとは、後処理(すなわち、欠陥検出処理)において、順次、欠陥検出を行う際に用いられる、一定縦分解能に伸縮処理された画像フレームのことである。画像伸縮処理部229は、形状画像から生成される2048ラインの深さ画像処理フレームと、輝度画像から生成される2048ラインの輝度画像処理フレームとが生成され次第、生成された画像処理フレームを、後述する欠陥検出処理部231に出力する。   More specifically, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the shape image (or luminance image) subjected to the expansion / contraction processing on an image processing frame buffer provided in the RAM, the storage unit 207, or the like. Here, the image processing frame is an image frame that has been stretched and contracted to a constant vertical resolution, which is used when performing defect detection sequentially in post-processing (that is, defect detection processing). As soon as the 2048-line depth image processing frame generated from the shape image and the 2048-line luminance image processing frame generated from the luminance image are generated, the image expansion / contraction processing unit 229 converts the generated image processing frame to It outputs to the defect detection process part 231 mentioned later.

以下、1台のTDIカメラ105の出力データに基づく縞画像から生成される形状画像が、どのように処理されるかを具体的に説明するが、輝度画像も同時刻に同様に処理される。   Hereinafter, how the shape image generated from the striped image based on the output data of one TDI camera 105 is processed will be described in detail, but the luminance image is similarly processed at the same time.

図8に示した値PRは、画像処理フレーム縦サイズに相当するPLGカウント値である。他方、CH2のカウント値は、換言すれば、鋼板が搬送ライン上を搬送された距離に対応するものである。従って、画像伸縮処理部229は、CH2のカウント値とパラメータPRとの関係に着目して処理を行うことで、一つの画像フレーム内に存在する鋼板の長手方向の長さを一定とすることができる。このパラメータPRは、具体的には、形状画像処理フレームライン数(2048)×形状画像縦分解能設定値/PLGパルスレートで定義される値である。本実施形態では、TDIカメラ105により鋼板1が縦分解能0.2mmで撮像されていることから、伸縮処理実施後に得られる形状画像の形状画像縦分解能設定値を0.2mmに設定した。したがって、パラメータPRは、4096となる。   The value PR shown in FIG. 8 is a PLG count value corresponding to the vertical size of the image processing frame. On the other hand, the count value of CH2 corresponds to the distance that the steel plate is transported on the transport line. Therefore, the image expansion / contraction processing unit 229 performs processing while paying attention to the relationship between the count value of CH2 and the parameter PR, so that the length in the longitudinal direction of the steel sheet existing in one image frame can be made constant. it can. Specifically, this parameter PR is a value defined by the number of shape image processing frame lines (2048) × the shape image vertical resolution setting value / PLG pulse rate. In the present embodiment, since the steel plate 1 is imaged with a vertical resolution of 0.2 mm by the TDI camera 105, the shape image vertical resolution setting value of the shape image obtained after the expansion / contraction process is set to 0.2 mm. Therefore, the parameter PR is 4096.

画像伸縮処理部229に溶接点信号が入力されると、画像伸縮処理部229は、RAMや記憶部207等を参照して、CH1のカウント数WPを読み取り(図8上側のグラフ)、読み取った値を、前回の読み取り値を記憶する記憶領域(以下、前回読み取り値メモリとも称する。)に記憶させる。また、画像伸縮処理部229は、WP/4ライン目を伸縮画像の起点に設定する。なお、WPを4で割っているのは、本実施形態において、カメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比がM:1=4:1であるからである。   When the welding point signal is input to the image expansion / contraction processing unit 229, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the count number WP of CH1 by referring to the RAM, the storage unit 207, and the like (the upper graph in FIG. 8). The value is stored in a storage area for storing the previous reading value (hereinafter also referred to as a previous reading value memory). The image expansion / contraction processing unit 229 sets the WP / 4 line as the starting point of the expansion / contraction image. The reason why WP is divided by 4 is that, in the present embodiment, the ratio of the camera shift frequency to the modulation frequency of the laser light is M: 1 = 4: 1.

また、画像伸縮処理部229は、CH2の前回読み取り値メモリ、及び、CH2カウント数をクリアする。また、画像伸縮処理部229は、溶接点信号のかわりに、形状画像から溶接点を検出するようにしても良い。形状画像から溶接点を検出する場合には、検出した形状画像の溶接点位置のライン数をCH1の前回読み取り値メモリに記憶させると同時に、CH2の前回読み取り値メモリおよびCH2カウント数をクリアする。   In addition, the image expansion / contraction processing unit 229 clears the CH2 previous reading value memory and the CH2 count number. Further, the image expansion / contraction processing unit 229 may detect the welding point from the shape image instead of the welding point signal. When detecting the welding point from the shape image, the number of lines at the welding point position of the detected shape image is stored in the previous reading value memory of CH1, and at the same time, the previous reading value memory of CH2 and the CH2 count number are cleared.

ここで、図8上側のグラフに示したように、CH1のカウント値が2048に達した場合を考える。このような場合は、記憶領域CH1に格納されている画像データの大きさが、記憶領域CH1の容量に達した場合を意味している。画像伸縮処理部229は、CH1のカウント値が2048に達すると、今回読み取った値である2048から前回読み取り値WPを差し引いたCH1増分値ΔK1を算出するとともに、同様にして、CH2増分値ΔP1を算出する。同時に、画像伸縮処理部229は、CH1カウント数とCH1の前回読み取り値メモリをクリアする。   Here, consider a case where the count value of CH1 reaches 2048 as shown in the upper graph of FIG. In such a case, it means that the size of the image data stored in the storage area CH1 has reached the capacity of the storage area CH1. When the CH1 count value reaches 2048, the image expansion / contraction processing unit 229 calculates a CH1 increment value ΔK1 obtained by subtracting the previous reading value WP from 2048 that is the current reading value, and similarly, calculates the CH2 increment value ΔP1. calculate. At the same time, the image expansion / contraction processing unit 229 clears the CH1 count number and the CH1 previous reading value memory.

ここで、図8下側のグラフに示したCH2増分値ΔP1から算出される、PLGパルスレート×ΔP1は、鋼板1が撮像された長手方向長さに等しい。従って、CH2のカウント値が0からΔP1まで増加するまでの期間に対応する形状画像、すなわち、生成された形状画像の(CH1増分値ΔK1/4)ライン分に相当する形状画像が、鋼板1が撮像された長手方向長さと一致するように画像を伸縮処理することで、一定の縦分解能の形状画像を得ることができる。そのため、画像伸縮処理部229は、図9に示したように、(CH1増分値ΔK1/4×形状画像縦分解能設定値)から算出される値と等しくなるように「形状画像1」の縦方向を伸縮し、「伸縮画像1」を生成する。すなわち、画像伸縮処理部229は、(PLGパルスレート×ΔP1)と(CH1増分値ΔK1/4×形状画像縦分解能設定値)との比率を算出し、算出した比率に基づいて「形状画像1」の縦方向を伸縮する。その後、画像伸縮処理部229は、生成した「伸縮画像1」を、RAMや記憶部207等に設けられた画像処理フレームバッファに積み重ねる。   Here, PLG pulse rate × ΔP1 calculated from the CH2 increment value ΔP1 shown in the lower graph of FIG. 8 is equal to the length in the longitudinal direction in which the steel plate 1 is imaged. Accordingly, the shape image corresponding to the period until the count value of CH2 increases from 0 to ΔP1, that is, the shape image corresponding to the (CH1 increment value ΔK1 / 4) line of the generated shape image, A shape image with a certain vertical resolution can be obtained by expanding and contracting the image so as to coincide with the captured length in the longitudinal direction. Therefore, as shown in FIG. 9, the image expansion / contraction processing unit 229 performs the vertical direction of “shape image 1” to be equal to the value calculated from (CH1 increment value ΔK1 / 4 × shape image vertical resolution setting value). Is expanded and contracted to generate “expanded image 1”. That is, the image expansion / contraction processing unit 229 calculates a ratio between (PLG pulse rate × ΔP1) and (CH1 increment value ΔK1 / 4 × shape image vertical resolution setting value), and “shape image 1” based on the calculated ratio. Stretch the vertical direction. Thereafter, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the generated “expanded image 1” in an image processing frame buffer provided in the RAM, the storage unit 207, or the like.

その後も、同様にして、CH1のカウント数とCH2のカウント数とは加算されていく。次に、図8上側のグラフに示したようにCH1のカウント数が2048に達した場合、画像伸縮処理部229は、まず、CH2のカウント数がPRに達したか否かを判断する。CH2のカウント数がPRに達していない場合には、画像処理フレームの縦サイズが所定の大きさとなるまで画像が画像処理フレームバッファに積み重ねられていないことを意味するため、画像伸縮処理部229は、CH1のカウント値が0から2048までの間に対応する形状画像を、画像処理フレームバッファに積み重ねる処理を実施する。具体的には、画像伸縮処理部229は、前回読み取り値(=0)を差し引いたCH1増分値ΔK2(=2048)を算出するとともに、CH2カウント数を読み取り、CH2の前回読み取り値を差し引いたCH2増分値ΔP2を算出する。算出したCH2増分値ΔP2×PLGパルスレートで表される値が、鋼板1が撮像された長手方向長さとなる。同時に、画像伸縮処理部229は、CH1カウント数とCH1の前回読み取り値メモリをクリアする。   Thereafter, similarly, the count number of CH1 and the count number of CH2 are added. Next, when the CH1 count reaches 2048 as shown in the upper graph of FIG. 8, the image expansion / contraction processing unit 229 first determines whether the CH2 count reaches PR. When the count number of CH2 does not reach PR, it means that the image is not stacked in the image processing frame buffer until the vertical size of the image processing frame reaches a predetermined size. , CH1 count values corresponding to values between 0 and 2048 are stacked in the image processing frame buffer. Specifically, the image expansion / contraction processing unit 229 calculates the CH1 increment value ΔK2 (= 2048) obtained by subtracting the previous reading value (= 0), reads the CH2 count number, and subtracts the previous reading value of CH2. An increment value ΔP2 is calculated. A value represented by the calculated CH2 increment value ΔP2 × PLG pulse rate is the length in the longitudinal direction in which the steel plate 1 is imaged. At the same time, the image expansion / contraction processing unit 229 clears the CH1 count number and the CH1 previous reading value memory.

先に説明した方法と同様にして、画像伸縮処理部229は、PLGパルスレート×ΔP2から算出される値に、(CH1増分値ΔK2/4×形状画像縦分解能設定値)から算出される値が等しくなるように「形状画像2」の縦方向を伸縮し、「伸縮画像2」を生成する。その後、画像伸縮処理部229は、図9に示したように、生成した「伸縮画像2」を画像処理フレームバッファに積み重ねる。   Similarly to the method described above, the image expansion / contraction processing unit 229 has a value calculated from (CH1 increment value ΔK2 / 4 × shape image vertical resolution setting value) as a value calculated from PLG pulse rate × ΔP2. The vertical direction of “shape image 2” is expanded and contracted so as to be equal, and “expanded image 2” is generated. Thereafter, as shown in FIG. 9, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the generated “expanded image 2” in the image processing frame buffer.

その後も、同様にして、CH1のカウント数とCH2のカウント数とは加算されていくが、図8上側のグラフに示したように、CH1カウント数が2048になる前に、CH2カウント数がPR(=4096)に達する場合も生じうる。このような場合は、記憶領域CH2の容量が一杯となった場合であり、欠陥検出処理で用いられる一定分解能の1枚の画像を生成するために必要なデータが、バッファに蓄積されたことを表している。かかる場合、画像伸縮処理部229は、CH2カウント数を読み取り、CH2の前回読み取り値を差し引いたCH2増分値ΔP3aを算出すると同時に、CH2カウント数とCH2の前回読み取り値メモリをクリアする。その後、画像伸縮処理部229は、このときのCH1のカウント数を読み取り、CH1の前回読み取り値を差し引いたCH1増分値ΔK3aを算出する。   Thereafter, the count number of CH1 and the count number of CH2 are added in the same manner, but as shown in the upper graph of FIG. 8, before the CH1 count number reaches 2048, the CH2 count number becomes PR. (= 4096) may also occur. In such a case, the capacity of the storage area CH2 is full, and the data necessary for generating one image with a fixed resolution used in the defect detection process is stored in the buffer. Represents. In such a case, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the CH2 count number, calculates the CH2 increment value ΔP3a obtained by subtracting the previous CH2 reading value, and simultaneously clears the CH2 count number and the CH2 previous reading value memory. Thereafter, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the count number of CH1 at this time, and calculates the CH1 increment value ΔK3a obtained by subtracting the previous reading value of CH1.

PRは、画像処理フレーム縦サイズに相当するPLGカウント値であるので、CH2カウント数がPR(=4096)に達したということは、画像処理フレームライン数が2048ライン(最大ライン数)に達したということであるから、画像伸縮処理部229は、「形状画像3」の先頭から(ΔK3a/4)ライン分の形状画像を伸縮して、画像処理バッファに積み重ねる必要がある。従って、画像伸縮処理部229は、(PLGパルスレート×ΔP3a)から算出される値に、(CH1増分値ΔK3a/4×形状画像縦分解能設定値)から算出される値が等しくなるように「形状画像3」を分割した上で縦方向を伸縮し、「伸縮画像3a」を生成する。その後、画像伸縮処理部229は、図9に示したように、生成した「伸縮画像3a」を画像処理フレームバッファに積み重ねる。   Since PR is a PLG count value corresponding to the vertical size of the image processing frame, that the CH2 count number has reached PR (= 4096) means that the number of image processing frame lines has reached 2048 lines (maximum number of lines). Therefore, the image expansion / contraction processing unit 229 needs to expand / contract the shape image for (ΔK3a / 4) lines from the top of “shape image 3” and stack it in the image processing buffer. Accordingly, the image expansion / contraction processing unit 229 sets the “shape so that the value calculated from (CH1 increment value ΔK3a / 4 × shape image vertical resolution setting value) is equal to the value calculated from (PLG pulse rate × ΔP3a)”. The image 3 "is divided and the vertical direction is expanded and contracted to generate an" expanded image 3a ". After that, as shown in FIG. 9, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the generated “expandable image 3a” in the image processing frame buffer.

また、画像伸縮処理部229は、CH2のカウント数がPRに達した後に、カウント数がクリアされたため、CH1の前回読み取り値(すなわち、CH2がPRに達したときのCH1の読み取り値)/4ライン目を伸縮画像の起点に設定する。すなわち、画像伸縮処理部229は、この時点から、欠陥検出処理で用いられる2枚目の一定分解能の画像を生成するためのデータを、画像処理フレームバッファに蓄積していく。   Further, since the count number is cleared after the count number of CH2 reaches PR, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the previous reading value of CH1 (that is, the reading value of CH1 when CH2 reaches PR) / 4. Set the line to the starting point of the stretchable image. That is, the image expansion / contraction processing unit 229 accumulates data for generating a second fixed-resolution image used in the defect detection process in the image processing frame buffer from this point.

その後も同様にして、CH1のカウント数とCH2のカウント数とは加算されていく。CH2のカウント数はクリアされたばかりであるため、CH1のカウント数が2048となる状況が先に到達すると考えられる。図8上側のグラフに示したように、CH1のカウント数が2048に達した場合、画像伸縮処理部229は、CH2のカウント数を参照し、CH2のカウント数がPRに達していないことを確認する。続いて、画像伸縮処理部229は、CH1のカウント値が前回読み取り値から2048までの間に対応する形状画像を、画像処理フレームバッファに積み重ねる処理を実施する。具体的には、画像伸縮処理部229は、前回読み取り値を差し引いたCH1増分値ΔK3bを算出するとともに、CH2カウント数を読み取り、CH2の前回読み取り値を差し引いたCH2増分値ΔP3bを算出する。算出したCH2増分値ΔP3b×PLGパルスレートで表される値が、鋼板1が撮像された長手方向長さとなる。同時に、画像伸縮処理部229は、CH1カウント数とCH1の前回読み取り値メモリをクリアする。   Similarly, the count number of CH1 and the count number of CH2 are added in the same manner. Since the count number of CH2 has just been cleared, it is considered that the situation where the count number of CH1 reaches 2048 arrives first. As shown in the upper graph of FIG. 8, when the count number of CH1 reaches 2048, the image expansion / contraction processing unit 229 refers to the count number of CH2 and confirms that the count number of CH2 has not reached PR. To do. Subsequently, the image expansion / contraction processing unit 229 performs processing for stacking shape images corresponding to the CH1 count value from the previous reading value to 2048 in the image processing frame buffer. Specifically, the image expansion / contraction processing unit 229 calculates the CH1 increment value ΔK3b obtained by subtracting the previous reading value, reads the CH2 count number, and calculates the CH2 increment value ΔP3b obtained by subtracting the previous reading value of CH2. A value represented by the calculated CH2 increment value ΔP3b × PLG pulse rate is the length in the longitudinal direction in which the steel plate 1 is imaged. At the same time, the image expansion / contraction processing unit 229 clears the CH1 count number and the CH1 previous reading value memory.

先に説明した方法と同様にして、画像伸縮処理部229は、PLGパルスレート×ΔP3bから算出される値に、(CH1増分値ΔK3b/4×形状画像縦分解能設定値)から算出される値が等しくなるように「形状画像3」の残り部分の縦方向を伸縮し、「伸縮画像3b」を生成する。その後、画像伸縮処理部229は、図9に示したように、生成した「伸縮画像3b」を画像処理フレームバッファに積み重ねる。   Similarly to the method described above, the image expansion / contraction processing unit 229 uses a value calculated from (CH1 increment value ΔK3b / 4 × shape image vertical resolution setting value) as a value calculated from PLG pulse rate × ΔP3b. The vertical direction of the remaining part of “shape image 3” is expanded and contracted so as to be equal to generate “expanded image 3b”. Thereafter, as shown in FIG. 9, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the generated “expandable image 3b” in the image processing frame buffer.

その後も、同様にして、CH1のカウント数とCH2のカウント数とは加算されていくが、図8上側のグラフに示したように、CH1カウント数が2048になる前に、CH2カウント数がPR(=4096)に達したものとする。かかる場合、画像伸縮処理部229は、CH2カウント数を読み取り、CH2の前回読み取り値を差し引いたCH2増分値ΔP4aを算出すると同時に、CH2カウント数とCH2の前回読み取り値メモリをクリアする。その後、画像伸縮処理部229は、このときのCH1のカウント数を読み取り、CH1の前回読み取り値を差し引いたCH1増分値ΔK4aを算出する。   Thereafter, the count number of CH1 and the count number of CH2 are added in the same manner, but as shown in the upper graph of FIG. 8, before the CH1 count number reaches 2048, the CH2 count number becomes PR. It is assumed that (= 4096) is reached. In this case, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the CH2 count number, calculates the CH2 increment value ΔP4a obtained by subtracting the previous CH2 reading value, and simultaneously clears the CH2 count number and the CH2 previous reading value memory. Thereafter, the image expansion / contraction processing unit 229 reads the count number of CH1 at this time, and calculates a CH1 increment value ΔK4a obtained by subtracting the previous reading value of CH1.

ここで、画像伸縮処理部229は、「形状画像4」の先頭から(ΔK4a/4)ライン分の形状画像を伸縮して、画像処理バッファに積み重ねる。この際、画像伸縮処理部229は、(PLGパルスレート×ΔP4a)から算出される値に、(CH1増分値ΔK4a/4×形状画像縦分解能設定値)から算出される値が等しくなるように「形状画像4」を分割した上で縦方向を伸縮し、「伸縮画像4a」を生成する。その後、画像伸縮処理部229は、図9に示したように、生成した「伸縮画像4a」を画像処理フレームバッファに積み重ねる。   Here, the image expansion / contraction processing unit 229 expands / contracts the shape image of (ΔK4a / 4) lines from the top of “shape image 4”, and stacks it in the image processing buffer. At this time, the image expansion / contraction processing unit 229 sets the value calculated from (CH1 increment value ΔK4a / 4 × shape image vertical resolution setting value) to be equal to the value calculated from (PLG pulse rate × ΔP4a). After dividing the shape image 4 ”, the vertical direction is expanded and contracted to generate the“ expanded image 4a ”. After that, as shown in FIG. 9, the image expansion / contraction processing unit 229 stacks the generated “expanded image 4a” in the image processing frame buffer.

以下、画像伸縮処理部229は、同様の手順を繰り返すことで、鋼板1の搬送速度変化によらない一定の縦分解能(例えば、本実施形態では、縦方向画素サイズ0.2mm)の画像処理フレームを、鋼板全長の分だけ得ることができる。また、画像伸縮処理部229は、他のTDIカメラ105から取得した画像についても同様に処理を実施し、互いの画像(伸縮処理後の画像)を統合することで、鋼板全体についての形状画像を得ることができる。以下では、画像伸縮処理が行われた後の形状画像の画像処理フレームを、「深さ画像」と称することとする。   Thereafter, the image expansion / contraction processing unit 229 repeats the same procedure, whereby an image processing frame having a constant vertical resolution (for example, a vertical pixel size of 0.2 mm in the present embodiment) that does not depend on a change in the conveyance speed of the steel plate 1. Can be obtained for the entire length of the steel plate. In addition, the image expansion / contraction processing unit 229 performs the same process for images acquired from other TDI cameras 105, and integrates the images (images after the expansion / contraction processing) to obtain a shape image of the entire steel plate. Can be obtained. Hereinafter, the image processing frame of the shape image after the image expansion / contraction process is performed is referred to as a “depth image”.

なお、画像の伸縮を行う手法としては、ニアレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法等多くのアルゴリズムが存在する。本実施形態に係る画像伸縮処理部229においては、処理速度と得られる画像の品質の双方を考慮して、これらのアルゴリズムの中から適切な手法を選択すればよい。   There are many algorithms for image expansion / contraction such as the nearest neighbor method, the bilinear method, and the bicubic method. In the image expansion / contraction processing unit 229 according to the present embodiment, an appropriate method may be selected from these algorithms in consideration of both the processing speed and the quality of the obtained image.

以上説明したような方法で、本実施形態に係る画像伸縮処理部229は、鋼板の搬送速度によらず縦分解能が一定となった形状画像及び輝度画像を生成することができる。画像伸縮処理部229は、このようにして生成された伸縮処理後の形状画像及び輝度画像を、後述する欠陥検出処理部231に出力する。   With the method described above, the image expansion / contraction processing unit 229 according to the present embodiment can generate a shape image and a luminance image with a constant vertical resolution regardless of the conveyance speed of the steel plate. The image expansion / contraction processing unit 229 outputs the shape image and the luminance image after the expansion / contraction processing generated in this way to the defect detection processing unit 231 described later.

欠陥検出処理部231は、例えば、CPU、ROM、RAM等により実現される。欠陥検出処理部231は、画像伸縮処理部229から出力された、伸縮処理後の形状画像に基づいて、検査対象物である鋼板1の表面に存在する凹みの深さdを算出し、検査対象物の形状を特定する。その後、欠陥検出処理部231は、検査対象物である鋼板1の形状を特定すると、鋼板1の表面に表面欠陥があるかないかを判断する。   The defect detection processing unit 231 is realized by a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The defect detection processing unit 231 calculates the depth d of the dent present on the surface of the steel plate 1 that is the inspection target based on the shape image after the expansion / contraction processing output from the image expansion / contraction processing unit 229, and the inspection target Identify the shape of the object. Thereafter, when the shape of the steel plate 1 that is the inspection target is specified, the defect detection processing unit 231 determines whether there is a surface defect on the surface of the steel plate 1.

ここで、TDIカメラ105における光電変換素子の列方向の撮影分解能をs(mm/画素)とし、線状レーザ光の垂直成分入射角をθとすると、線状レーザ光の反射点が長手方向にずれた距離h=d・tanθは、縞画像においてh/s画素に相当する。また、TDIカメラ105のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比がM:1のとき、縞画像において横方向のM画素分が一本の縞を構成する。すなわち、縞がM画素分だけずれたときに、位相のずれは2πとなる。したがって、線状レーザ光Lの反射点が長手方向に距離hずれたときの縞画像データにおける位相のずれΔφは、M/2π=(h/s)/Δφの関係より、以下の式111のようになる。   Here, when the imaging resolution in the column direction of the photoelectric conversion elements in the TDI camera 105 is s (mm / pixel) and the vertical component incident angle of the linear laser light is θ, the reflection point of the linear laser light is in the longitudinal direction. The shifted distance h = d · tan θ corresponds to h / s pixels in the striped image. When the ratio between the camera shift frequency of the TDI camera 105 and the modulation frequency of the laser beam is M: 1, M pixels in the horizontal direction form one stripe in the stripe image. That is, when the fringes are shifted by M pixels, the phase shift is 2π. Therefore, the phase shift Δφ in the fringe image data when the reflection point of the linear laser beam L is shifted by a distance h in the longitudinal direction is expressed by the following formula 111 from the relationship of M / 2π = (h / s) / Δφ. It becomes like this.

d={M・s/(2π・tanθ)}・Δφ ・・・(式111)   d = {M · s / (2π · tan θ)} · Δφ (Formula 111)

従って、欠陥検出処理部231は、TDIカメラ105の撮影分解能や線状レーザ光の垂直成分入射角θといった鋼板撮像装置100の設定値と、タイミング信号発生部201から取得した周波数の比Mと、画像伸縮処理部229から出力された形状画像から得られる位相φと、上記式111とを用いて、検査対象物(鋼板1)の表面に存在する凹みの深さdを算出することができる。   Therefore, the defect detection processing unit 231 includes a set value of the steel plate imaging apparatus 100 such as the imaging resolution of the TDI camera 105 and the vertical component incident angle θ of the linear laser beam, and a frequency ratio M acquired from the timing signal generation unit 201, Using the phase φ obtained from the shape image output from the image expansion / contraction processing unit 229 and the above formula 111, the depth d of the dent existing on the surface of the inspection object (steel plate 1) can be calculated.

厳密には、通常のレンズを用いた場合、撮影分解能sは深さdに応じて変化するため、補正を行う必要があるが、鋼板の凹みを測定する場合のように、レンズ作動距離に対して深さ変化が微小な場合は、かかる撮影分解能sの変化を実用上無視することができる。また、テレセントリックレンズを使えば、撮影分解能sを深さdによらず、一定とすることができる。   Strictly speaking, when a normal lens is used, the imaging resolution s changes according to the depth d, and thus correction is necessary. However, as in the case of measuring the dent of the steel plate, the lens working distance is not affected. When the depth change is very small, the change in the imaging resolution s can be ignored in practice. If a telecentric lens is used, the imaging resolution s can be made constant regardless of the depth d.

欠陥検出処理部231は、鋼板の表面に存在する凹みの深さの算出が終了すると、得られた情報に基づいて、鋼板の表面に存在する表面欠陥(疵)の位置を特定する。疵の鋼板幅方向における位置(X座標)は、該当する画像の画素の位置から特定することが可能である。また、疵の長手方向の発生位置(Y座標)は、WPを0(Y座標の原点)とすることで、深さ画像のフレーム数とライン数から算出することができる。   When the calculation of the depth of the dent existing on the surface of the steel sheet is completed, the defect detection processing unit 231 specifies the position of the surface defect (flaw) existing on the surface of the steel sheet based on the obtained information. The position (X coordinate) in the width direction of the steel plate can be specified from the pixel position of the corresponding image. Further, the generation position (Y coordinate) in the longitudinal direction of the eyelid can be calculated from the number of frames and the number of lines of the depth image by setting WP to 0 (the origin of the Y coordinate).

ここで、例えば図3に示したように、鋼板の搬送の上流方向にオフセットDだけずらして設置されたTDIカメラ105から算出される深さ画像については、WP位置がD分だけ早い位置に該当するため、Y座標を算出するときにDだけ差し引く必要がある。   Here, for example, as shown in FIG. 3, in the depth image calculated from the TDI camera 105 installed by shifting by the offset D in the upstream direction of the steel sheet conveyance, the WP position corresponds to the position earlier by D. Therefore, it is necessary to subtract only D when calculating the Y coordinate.

欠陥検出処理部231は、このようにして検出された表面欠陥(疵)に関する情報を、表示部205に出力したり、帳票出力したりする。   The defect detection processing unit 231 outputs information on the surface defect (wrinkle) detected in this way to the display unit 205 or outputs a form.

なお、疵の検出の際に、各TDIカメラ105から得られる深さ画像において、撮像領域のOV部分に、疵が存在している場合も生じうる。かかる重なり代OVに掛かっている疵は、隣接するTDIカメラ105から得られる深さ画像においても検出される疵であるため、欠陥検出処理部231は、このような疵に対して、疵の統合処理を実施する。   In addition, when detecting wrinkles, there may be a case where wrinkles exist in the OV portion of the imaging region in the depth image obtained from each TDI camera 105. Since the wrinkles applied to the overlap margin OV are wrinkles detected also in the depth image obtained from the adjacent TDI camera 105, the defect detection processing unit 231 integrates the wrinkles with respect to such wrinkles. Perform the process.

具体的には、欠陥検出処理部231は、重なり代OVに掛かっている疵を検出すると、かかる疵に関する情報に、重なり代OVに存在する疵であることを表す識別子(オーバーラップフラグ)を付与する。その後、欠陥検出処理部231は、表示や帳票出力の際に、オーバーラップフラグが付与された疵について、それぞれの深さ画像から得られる(X,Y)座標を利用して、ひとつの疵として出力されるように統合処理を実施する。   Specifically, when the defect detection processing unit 231 detects a wrinkle in the overlap allowance OV, an identifier (overlap flag) indicating that the flaw exists in the overlap allowance OV is added to the information related to the overlap allowance OV. To do. Thereafter, the defect detection processing unit 231 uses the (X, Y) coordinates obtained from the respective depth images for the wrinkles to which the overlap flag has been given at the time of display or form output as one wrinkle. Perform the integration process so that it is output.

以下、この疵の統合処理の具体例について、図10を参照しながら説明する。
図10において、座標(X1,Y1)及び座標(X2,Y2)は、それぞれ疵1、疵2の外接矩形の中心の座標である。また、疵の外接矩形の幅と長さは、疵1においてはm1,n1であり、疵2においてはm2、n2である。
Hereinafter, a specific example of the integration processing of the bag will be described with reference to FIG.
In FIG. 10, coordinates (X1, Y1) and coordinates (X2, Y2) are the coordinates of the center of the circumscribed rectangle of の 1 and 疵 2, respectively. In addition, the width and length of the circumscribed rectangle of the collar are m1 and n1 in the collar 1, and m2 and n2 in the collar 2.

図10(a)に示した疵は、重なり代OVに存在しているため、欠陥検出処理部231は、この疵1及び疵2を結合して、一つの疵として扱う。このとき、鋼板先端(溶接点位置)の左エッジを原点にした鋼板上の座標系では、疵1の外接矩形の中心座標は(X1−E,Y1)となり、疵2の外接矩形の中心座標は(X2+W−E−OV,Y2+D)となる。なお、図10(a)は、鋼板が下から上に向かって搬送されている図であり、図中、Wはカメラの撮影視野幅であり、全てのカメラについて共通である。   Since the heel shown in FIG. 10A exists in the overlap margin OV, the defect detection processing unit 231 combines the heel 1 and the heel 2 and handles them as one heel. At this time, in the coordinate system on the steel plate where the left edge of the steel plate tip (welding point position) is the origin, the center coordinates of the circumscribed rectangle of 疵 1 are (X1-E, Y1), and the center coordinates of the circumscribed rectangle of 疵 2 Becomes (X2 + WE−OV, Y2 + D). FIG. 10A is a view in which the steel plate is conveyed from the bottom to the top. In the drawing, W is the photographing field width of the camera, and is common to all cameras.

欠陥検出処理部231は、図10(a)に示した疵1、疵2を結合して、図10(b)に示したような幅M、長さNの疵とする。ここで、欠陥検出処理部231は、結合後の疵の幅Mは、以下の式112により算出し、結合後の疵の長さNは、以下の式113により算出する。また、欠陥検出処理部231は、結合後の疵の外接矩形の中心座標(鋼板上の座標)を、(X1−E+M/2−m1/2,Y2+D+N/2−n1/2)から算出する。   The defect detection processing unit 231 combines the ridges 1 and 2 shown in FIG. 10A to form a ridge having a width M and a length N as shown in FIG. Here, the defect detection processing unit 231 calculates the width M of the wrinkles after combining using the following expression 112, and calculates the length N of the wrinkles after combining using the following expression 113. Further, the defect detection processing unit 231 calculates the center coordinates (coordinates on the steel plate) of the bounding rectangles of the wrinkles after the combination from (X1−E + M / 2−m1 / 2, Y2 + D + N / 2−n1 / 2).

M=m1+m2−OV ・・・(式112)
N=1/2(n1+n2)+|Y1−Y2| ・・・(式113)
M = m1 + m2-OV (Formula 112)
N = 1/2 (n1 + n2) + | Y1-Y2 | (Formula 113)

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理部203では、伸縮処理後の形状画像(深さ画像)を利用することで、鋼板1の表面形状を正確、かつ、容易に把握することができる。   As described above, the image processing unit 203 according to the present embodiment can grasp the surface shape of the steel sheet 1 accurately and easily by using the shape image (depth image) after the expansion / contraction process. it can.

なお、深さ画像を利用することで、鋼板1の表面全体の凹凸状態を容易に把握することが可能であるが、例えば、鋼板1の傾きを無視して凹凸形状の疵だけを知りたいという場合もある。かかる場合には、欠陥検出処理部231は、位相連続化処理部229から出力された深さ画像に基づいて、以下のように、鋼板1の表面に生じた凹凸形状の疵を検出することが可能である。   Although it is possible to easily grasp the uneven state of the entire surface of the steel plate 1 by using the depth image, for example, it is desired to know only the wrinkles of the uneven shape while ignoring the inclination of the steel plate 1. In some cases. In such a case, the defect detection processing unit 231 can detect the irregular-shaped wrinkles generated on the surface of the steel sheet 1 based on the depth image output from the phase continuation processing unit 229 as follows. Is possible.

具体的には、欠陥検出処理部231は、まず、伸縮処理後の形状画像から、横方向の各位置において縦方向に沿った位相のずれφの分布を抽出する。そして、欠陥検出処理部231は、抽出した位相のずれφの分布に対して、例えば最小二乗近似を行い、当該縦方向に沿った位相のずれφの分布に対する近似曲線を算出する。その後、欠陥検出処理部231は、抽出した縦方向に沿った位相のずれφの分布曲線から、当該近似曲線を減算する。このようにして得られた減算結果には、欠陥に関する情報だけが含まれる。   Specifically, the defect detection processing unit 231 first extracts the distribution of the phase shift φ along the vertical direction at each position in the horizontal direction from the shape image after the expansion / contraction process. Then, the defect detection processing unit 231 performs, for example, least square approximation on the extracted phase shift φ distribution, and calculates an approximate curve for the phase shift φ distribution along the vertical direction. Thereafter, the defect detection processing unit 231 subtracts the approximate curve from the extracted distribution curve of the phase shift φ along the vertical direction. The subtraction result obtained in this way includes only information related to defects.

欠陥検出処理部231は、このような処理を、横方向のすべての位置において実施する。こうして得られた結果を画像として表すことにより、欠陥検出処理部231は、凹凸形状の疵だけが抽出された欠陥画像を得ることができる。その後、欠陥検出処理部231は、得られた欠陥画像に対して二値化やラベリング等の処理を実施して、欠陥を検出する。   The defect detection processing unit 231 performs such processing at all lateral positions. By expressing the result thus obtained as an image, the defect detection processing unit 231 can obtain a defect image in which only the irregular shape wrinkles are extracted. Thereafter, the defect detection processing unit 231 performs processing such as binarization and labeling on the obtained defect image to detect defects.

なお、ここでは、欠陥検出処理部231による欠陥画像を得る際に、横方向の各位置において縦方向に沿った位相のずれφの分布に対して減算処理を行う場合について説明したが、そのかわりに、縦方向の各位置において横方向に沿った位相のずれφに対して減算処理を行うようにしてもよい。   Here, the case where the subtraction process is performed on the distribution of the phase shift φ along the vertical direction at each position in the horizontal direction when obtaining the defect image by the defect detection processing unit 231 has been described. In addition, a subtraction process may be performed on the phase shift φ along the horizontal direction at each position in the vertical direction.

このように、本実施形態に係る演算処理装置200では、溶接点(鋼板コイルの起点)の揃った、鋼板の搬送速度に応じた一定の縦分解能の形状画像処理フレームと輝度画像処理フレームに基づいて疵検出処理を行うことが可能となる。そのため、欠陥の検出された位置を表す欠陥検出位置情報を、正確に算出することが可能となる。   As described above, the arithmetic processing device 200 according to the present embodiment is based on the shape image processing frame and the luminance image processing frame having a constant vertical resolution according to the conveyance speed of the steel plate, in which the welding points (starting points of the steel plate coils) are aligned. Thus, it is possible to perform the wrinkle detection process. For this reason, it is possible to accurately calculate defect detection position information indicating a position where a defect is detected.

以上、本実施形態に係る演算処理装置200の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、CPU等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the function of the arithmetic processing apparatus 200 according to the present embodiment has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member or circuit, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. In addition, the CPU or the like may perform all functions of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at the time of carrying out the present embodiment.

なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。   A computer program for realizing each function of the arithmetic processing apparatus according to the present embodiment as described above can be produced and installed in a personal computer or the like. In addition, a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.

<表面欠陥検査方法の流れについて>
続いて、図11を参照しながら、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れについて、簡単に説明する。図11は、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示した流れ図である。
<Flow of surface defect inspection method>
Next, the flow of the surface defect inspection method according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the surface defect inspection method according to the present embodiment.

まず、表面欠陥検査装置10は、線状レーザ光が照射されている鋼板1を鋼板撮像装置100のTDIカメラ105で撮像して、縞画像を生成する(ステップS101)。その後、演算処理装置200の画像処理部203(より詳細には、画像生成部209)は、縞画像の信号に基づいて振幅及び位相を算出する(ステップS103)。ここで、画像処理部203の縞欠損判定部225は、得られた振幅画像を利用して、縞欠損の有無を判定することが好ましい(ステップS105)。   First, the surface defect inspection apparatus 10 captures the steel sheet 1 irradiated with the linear laser light with the TDI camera 105 of the steel sheet imaging apparatus 100 and generates a fringe image (step S101). Thereafter, the image processing unit 203 (more specifically, the image generation unit 209) of the arithmetic processing device 200 calculates the amplitude and phase based on the signal of the fringe image (step S103). Here, it is preferable that the fringe defect determination unit 225 of the image processing unit 203 determines the presence or absence of the fringe defect using the obtained amplitude image (step S105).

その後、位相連続化処理部227は、位相算出部221によって生成された位相画像について位相連続化処理を実施して(ステップS107)、鋼板の表面の凹凸状態を表す形状画像を生成する。   Thereafter, the phase continuation processing unit 227 performs phase continuation processing on the phase image generated by the phase calculation unit 221 (step S107), and generates a shape image representing the uneven state of the surface of the steel sheet.

続いて、画像伸縮処理部229は、形状画像及び輝度画像(振幅画像)に対して、搬送ラインにおける鋼板の搬送速度に応じて、形状画像及び輝度画像を伸縮させる画像伸縮処理を実施する(ステップS109)。これにより、本実施形態に係る演算処理装置200は、鋼板の搬送速度によらず画像の縦分解能が一定となっている、深さ画像を得ることができる。   Subsequently, the image expansion / contraction processing unit 229 performs image expansion / contraction processing on the shape image and the luminance image (amplitude image) to expand and contract the shape image and the luminance image according to the conveyance speed of the steel plate in the conveyance line (step S109). Thereby, the arithmetic processing apparatus 200 which concerns on this embodiment can obtain the depth image with which the vertical resolution of an image is constant irrespective of the conveyance speed of a steel plate.

次に、欠陥検出処理部231は、画像伸縮処理部229によって生成された深さ画像を利用して、鋼板の表面に欠陥が存在しているか否かを検査する(ステップS111)。また、欠陥検出処理部231は、撮像領域の重なり代に表面欠陥が検出された場合には、かかる表面欠陥に対して、先に説明したような疵の統合処理を実施する。   Next, the defect detection processing unit 231 uses the depth image generated by the image expansion / contraction processing unit 229 to inspect whether or not a defect exists on the surface of the steel plate (step S111). In addition, when a surface defect is detected in the overlapping range of the imaging regions, the defect detection processing unit 231 performs the flaw integration process as described above on the surface defect.

かかる流れで処理を行うことで、鋼板の表面形状を正確、かつ、容易に把握することが可能となり、微小な凹凸形状の疵や模様状の疵を高精度でかつ高速に同時に検出することができる。   By processing in this flow, it becomes possible to accurately and easily grasp the surface shape of the steel sheet, and it is possible to detect minute irregularities and pattern-like wrinkles simultaneously with high accuracy and high speed. it can.

(ハードウェア構成について)
次に、図12を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図12は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
(About hardware configuration)
Next, the hardware configuration of the arithmetic processing apparatus 200 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 12 is a block diagram for explaining a hardware configuration of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention.

演算処理装置200は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、演算処理装置200は、更に、バス907と、入力装置909と、出力装置911と、ストレージ装置913と、ドライブ915と、接続ポート917と、通信装置919とを備える。   The arithmetic processing device 200 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905. The arithmetic processing device 200 further includes a bus 907, an input device 909, an output device 911, a storage device 913, a drive 915, a connection port 917, and a communication device 919.

CPU901は、演算装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置913、またはリムーバブル記録媒体921に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置200内の動作全般またはその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるバス907により相互に接続されている。   The CPU 901 functions as an arithmetic device and a control device, and controls all or a part of the operation in the arithmetic processing device 200 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 913, or the removable recording medium 921. The ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.

バス907は、ブリッジを介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バスに接続されている。   The bus 907 is connected to an external bus such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge.

入力装置909は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置909は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、演算処理装置200の操作に対応したPDA等の外部接続機器923であってもよい。さらに、入力装置909は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置200のユーザは、この入力装置909を操作することにより、演算処理装置200に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。   The input device 909 is an operation unit operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. The input device 909 may be, for example, remote control means (so-called remote control) using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 923 such as a PDA corresponding to the operation of the arithmetic processing device 200. May be. Furthermore, the input device 909 includes, for example, an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the operation unit and outputs the input signal to the CPU 901. The user of the arithmetic processing device 200 can input various data and instruct processing operations to the arithmetic processing device 200 by operating the input device 909.

出力装置911は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置911は、例えば、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置200が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。   The output device 911 is configured by a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles. The output device 911 outputs results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200, for example. Specifically, the display device displays results obtained by various processes performed by the arithmetic processing device 200 as text or images. On the other hand, the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.

ストレージ装置913は、演算処理装置200の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置913は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置913は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。   The storage device 913 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the arithmetic processing device 200. The storage device 913 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device. The storage device 913 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.

ドライブ915は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置200に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ915は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体921に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体921は、例えば、CDメディア、DVDメディア、Blu−rayメディア等である。また、リムーバブル記録媒体921は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、または、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体921は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)または電子機器等であってもよい。   The drive 915 is a recording medium reader / writer, and is built in or externally attached to the arithmetic processing unit 200. The drive 915 reads information recorded on a removable recording medium 921 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905. The drive 915 can also write a record on a removable recording medium 921 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The removable recording medium 921 is, for example, a CD medium, a DVD medium, a Blu-ray medium, or the like. The removable recording medium 921 may be a CompactFlash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 921 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.

接続ポート917は、機器を演算処理装置200に直接接続するためのポートである。接続ポート917の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート、RS−232Cポート等がある。この接続ポート917に外部接続機器923を接続することで、演算処理装置200は、外部接続機器923から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器923に各種のデータを提供したりする。   The connection port 917 is a port for directly connecting a device to the arithmetic processing device 200. Examples of the connection port 917 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and an RS-232C port. By connecting the external connection device 923 to the connection port 917, the arithmetic processing apparatus 200 acquires various data directly from the external connection device 923 or provides various data to the external connection device 923.

通信装置919は、例えば、通信網925に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置919は、例えば、有線または無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、またはWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置919は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置919は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置919に接続される通信網925は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。   The communication device 919 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 925. The communication device 919 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB). The communication device 919 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication. The communication device 919 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet and other communication devices. The communication network 925 connected to the communication device 919 is configured by a wired or wireless network, and may be, for example, the Internet, a home LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. .

以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置200の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。   Heretofore, an example of the hardware configuration capable of realizing the function of the arithmetic processing device 200 according to the embodiment of the present invention has been shown. Each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.

このように、本実施形態に係る表面欠陥検出方法を用いることで、鋼板を搬送中に、リアルタイムで全長、全幅にわたって、微小な凹凸形状の疵や模様状の疵を高精度でかつ高速に同時に検出することができ、疵の発生位置を正確に把握することができる。これにより、鋼板の品質保証が可能となり、鋼板製造の生産性、歩留まり向上に大きく寄与することができる。   In this way, by using the surface defect detection method according to the present embodiment, it is possible to simultaneously generate minute uneven ridges and pattern ridges with high accuracy and high speed over the entire length and width in real time during the conveyance of the steel sheet. It is possible to detect the wrinkle occurrence position accurately. This makes it possible to guarantee the quality of the steel sheet and can greatly contribute to the productivity and yield improvement of the steel sheet manufacturing.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、演算処理装置200は、鋼板撮像装置100に設けられた複数のレーザ照射装置及び遅延積分型撮像装置をまとめて制御するとともに、複数の遅延積分型撮像装置から得られた画像をまとめて画像処理する場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、演算処理装置200は、1つのレーザ照射装置及び1台の遅延積分型撮像装置からなる撮像ユニットごとに設けられていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the arithmetic processing device 200 collectively controls a plurality of laser irradiation devices and delay integration type imaging devices provided in the steel plate imaging device 100, and is obtained from a plurality of delay integration type imaging devices. Although the case where images are processed together has been described, the present invention is not limited to such an example. For example, the arithmetic processing device 200 may be provided for each imaging unit including one laser irradiation device and one delay integration imaging device.

1 鋼板
2 ローラ
10 表面欠陥検査装置
100 鋼板撮像装置
101 レーザ光源
103 ロッドレンズ
105 遅延積分型撮像装置(TDIカメラ)
200 演算処理装置
201 タイミング信号発生部
203 画像処理部
205 表示部
207 記憶部
209 画像生成部
211 A/D変換部
213 プレフィルタ部
215 直交正弦波発生部
217,219 ローパスフィルタ部
221 位相算出部
223 振幅算出部
225 縞欠損判定部
227 位相連続化処理部
229 画像伸縮処理部
231 欠陥検出処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate 2 Roller 10 Surface defect inspection apparatus 100 Steel plate imaging device 101 Laser light source 103 Rod lens 105 Delay integration type imaging device (TDI camera)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 Arithmetic processor 201 Timing signal generation part 203 Image processing part 205 Display part 207 Storage part 209 Image generation part 211 A / D conversion part 213 Prefilter part 215 Orthogonal sine wave generation part 217,219 Low-pass filter part 221 Phase calculation part 223 Amplitude calculation unit 225 Stripe defect determination unit 227 Phase continuation processing unit 229 Image expansion / contraction processing unit 231 Defect detection processing unit

Claims (6)

搬送ライン上を搬送される鋼板に線状のレーザ光を照射し、当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像を生成する鋼板撮像装置と、
前記鋼板撮像装置により生成された前記鋼板の撮像画像に対して画像処理を行い、前記鋼板の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記鋼板撮像装置は、
変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように前記鋼板に照射する複数のレーザ照射装置と、
前記複数のレーザ照射装置それぞれから前記線状のレーザ光が照射されたときに、前記鋼板によって反射された前記線状のレーザ光それぞれを撮像し、当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成する複数の遅延積分型撮像装置と、
を有しており、
前記演算処理装置は、
前記鋼板撮像装置によりそれぞれ生成された光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成部と、
前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、
を有し、
前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、
前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分であることを特徴とする、表面欠陥検査装置。
A steel plate imaging device that irradiates a steel sheet conveyed on a conveying line with linear laser light, images the linear laser light reflected by the steel plate, and generates an image of the laser light;
An arithmetic processing device that performs image processing on a captured image of the steel plate generated by the steel plate imaging device and determines whether or not a defect exists on the surface of the steel plate;
With
The steel plate imaging device
A plurality of laser irradiation devices for irradiating the steel sheet so as not to superimpose modulated linear laser beams on each other;
When the linear laser light is irradiated from each of the plurality of laser irradiation devices, each of the linear laser light reflected by the steel plate is imaged, and the light of the steel plate that is an image captured by the laser light A plurality of delay integration type imaging devices that respectively generate cut images;
Have
The arithmetic processing unit includes:
A fringe image is formed from each of the light cut images generated by the steel plate imaging device, and using the fringe image, a plurality of shape images representing the concavo-convex state of the surface of the steel plate, and a rough surface on the surface of the steel plate A plurality of luminance images representing the difference in degrees, respectively,
Using the shape image, a defect detection processing unit that detects surface defects present on the surface of the steel plate,
I have a,
Of the plurality of delay integration type imaging devices that capture each of the linear laser beams, the imaging regions of the two imaging devices adjacent to each other in the width direction of the steel plate overlap each other in the transport direction of the steel plate. And overlapping with each other in the width direction of the steel sheet,
The range in the plate width direction of the steel plate of each imaging region of the delay integration type imaging device is a constant width from both ends in the plate width direction in the region irradiated with the linear laser beam. A surface defect inspection apparatus characterized by being a portion located substantially in the center excluding the portion .
前記演算処理装置は、
前記搬送ラインにおける前記鋼板の搬送速度に応じて前記画像生成部により生成された前記形状画像及び前記輝度画像を伸縮させて、当該鋼板の搬送速度によらず搬送方向分解能が一定である画像を生成する画像伸縮処理部を更に有することを特徴とする、請求項1に記載の表面欠陥検査装置。
The arithmetic processing unit includes:
The shape image and the luminance image generated by the image generation unit are expanded or contracted according to the conveyance speed of the steel plate in the conveyance line, and an image with a constant conveyance direction resolution is generated regardless of the conveyance speed of the steel plate. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising an image expansion / contraction processing unit.
前記欠陥検出処理部は、
互いに隣接する前記遅延積分型撮像装置それぞれから得られた前記形状画像のうち、前記鋼板の幅方向の重畳部分に対応する領域に前記表面欠陥が検出された場合、当該互いに隣接する遅延積分型撮像装置それぞれから得られた形状画像から検出された表面欠陥を、1つの表面欠陥として統合する統合処理を実施することを特徴とする、請求項に記載の表面欠陥検査装置。
The defect detection processing unit
When the surface defect is detected in a region corresponding to the overlapped portion in the width direction of the steel plate among the shape images obtained from the delay integration imaging devices adjacent to each other, the delay integration imaging adjacent to each other. The surface defect inspection apparatus according to claim 2 , wherein an integration process for integrating surface defects detected from shape images obtained from the respective apparatuses as one surface defect is performed.
前記画像伸縮処理部は、
前記鋼板の起点を撮像した時点についての情報と、前記鋼板の搬送を行う搬送速度についての情報とを利用して、前記形状画像及び前記輝度画像の搬送方向分解能が一定である画像を生成することを特徴とする、請求項に記載の表面欠陥検査装置。
The image expansion / contraction processing unit
Generating an image in which the resolution in the conveyance direction of the shape image and the luminance image is constant, using information about the time when the starting point of the steel plate is imaged and information about the conveyance speed for conveying the steel plate The surface defect inspection apparatus according to claim 3 , wherein:
搬送ライン上を搬送される鋼板に、複数の変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように照射するレーザ光照射ステップと、
当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を複数の遅延積分型撮像装置でそれぞれ撮像して当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成する光切断像生成ステップと、
前記光切断像生成ステップにおいて生成されたそれぞれの光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成ステップと、
前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出ステップと、
を含み、
前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、
前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分であることを特徴とする、表面欠陥検査方法。
A laser beam irradiation step for irradiating a plurality of modulated linear laser beams so as not to overlap each other on a steel plate transported on a transport line;
An optical cut image generation step of imaging the linear laser light reflected by the steel plate with each of a plurality of delay integration imaging devices to generate an optical cut image of the steel plate that is an image of the laser light, and
A stripe image is formed from each of the light cut images generated in the light cut image generation step, and a plurality of shape images representing the uneven state of the surface of the steel sheet using the stripe image, and the surface of the steel plate A plurality of luminance images each representing a difference in roughness at the image generation step,
Using the shape image, a defect detection step for detecting surface defects present on the surface of the steel sheet;
Only including,
Of the plurality of delay integration type imaging devices that capture each of the linear laser beams, the imaging regions of the two imaging devices adjacent to each other in the width direction of the steel plate overlap each other in the transport direction of the steel plate. And overlapping with each other in the width direction of the steel sheet,
The range in the plate width direction of the steel plate of each imaging region of the delay integration type imaging device is a constant width from both ends in the plate width direction in the region irradiated with the linear laser beam. A method for inspecting a surface defect, wherein the surface defect inspection method is a portion located substantially in the center excluding the portion .
搬送ライン上を搬送される鋼板に、複数の変調された線状のレーザ光を互いに重畳しないように照射し、当該鋼板により反射された前記線状のレーザ光を複数の遅延積分型撮像装置でそれぞれ撮像して、当該レーザ光の撮像画像である前記鋼板の光切断像をそれぞれ生成するものであり、前記線状のレーザ光それぞれを撮像する複数の遅延積分型撮像装置のうちの、前記鋼板の幅方向に隣接する2台の撮像装置それぞれの撮像領域は、当該鋼板の搬送方向では互いに重畳しておらず、かつ、前記鋼板の幅方向では互いに重畳しており、前記遅延積分型撮像装置のそれぞれの撮像領域の、前記鋼板の板幅方向での範囲は、前記線状のレーザ光が照射されている領域のうちの、板幅方向の両端からそれぞれ一定の幅の部分を除いた略中央に位置する部分である鋼板撮像装置と通信可能なコンピュータに、
前記複数の遅延積分型撮像装置によりそれぞれ生成された光切断像から縞画像をそれぞれ構成し、当該縞画像を利用して、前記鋼板の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像と、前記鋼板の表面での粗度の相違を表す複数の輝度画像と、をそれぞれ生成する画像生成機能と、
前記形状画像を利用して、前記鋼板の表面に存在する表面欠陥を検出する欠陥検出機能と、
を実現させるためのプログラム。
A plurality of modulated linear laser beams are irradiated onto a steel plate transported on a transport line so as not to overlap each other, and the linear laser beams reflected by the steel plate are irradiated by a plurality of delay integration imaging devices. Each of the plurality of delay-integration imaging devices that captures each of the linear laser beams to generate a light-cut image of the steel plate that is a captured image of the laser light. The imaging regions of the two imaging devices adjacent to each other in the width direction of the steel sheet do not overlap with each other in the conveyance direction of the steel sheet, and overlap with each other in the width direction of the steel sheet. The range in the plate width direction of the steel plate of each of the imaging regions is substantially the same as the region where the linear laser light is irradiated, except for portions of a certain width from both ends in the plate width direction. Located in the center The steel sheet imaging apparatus capable of communicating with a computer is a partial,
A fringe image is formed from each of the light cut images generated by the plurality of delay integration imaging devices, and a plurality of shape images representing the unevenness state of the surface of the steel sheet using the fringe image, and the steel sheet An image generation function for generating a plurality of luminance images each representing a difference in roughness on the surface;
Using the shape image, a defect detection function for detecting surface defects present on the surface of the steel plate,
A program to realize
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