JP6061059B1 - 金属体の形状検査装置及び金属体の形状検査方法 - Google Patents

金属体の形状検査装置及び金属体の形状検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より高速、高密度かつ簡便に金属体の形状検査を実施する。【解決手段】本発明の装置は、金属体に対し少なくとも２つの照明光を照射し反射光を互いに区別して測定する測定装置と、測定結果に基づき金属体の形状検査に用いられる情報を算出する演算処理装置とを備える。測定装置は、ピーク波長の異なる帯状の照明光を夫々照射する複数の照明光源と、金属体の表面の鉛直上方に照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置され、夫々が有するシフトレンズにより金属体の同一部位を撮像するように設定され、バンドパスフィルタを有する複数のモノクロラインセンサカメラとを有する。複数の照明光源のうち少なくとも２つは、金属体表面の法線方向と第１の照明光源の光軸とがなす角度と法線方向と第２の照明光源の光軸とがなす角度とが略等しくなり、ラインセンサカメラを挟んで金属体と測定装置との相対移動方向に対向するよう配設される。

Description

本発明は、金属体の形状検査装置及び金属体の形状検査方法に関する。
測定対象物の表面形状を測定する方法の一つに、蛍光灯、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）、又は、レーザ光等を利用した照明光を用い、照明光の測定対象物からの反射光を撮像することで、測定対象物の表面形状を測定する方法がある。
例えば下記の特許文献１には、ライン光と撮像カメラとを利用して、いわゆる光切断法によりタイヤ表面の形状を測定する方法が開示されている。
また、下記の特許文献２には、周期的に変調された線状レーザ光を照明光として利用し、この線状レーザ光の反射光を遅延積分型の撮像装置で撮像することで、得られた縞画像により測定対象物の形状を測定する技術が開示されている。
特開２０１２−２２５７９５号公報 特開２００４− ３９３０号公報 中国特許出願公開第１０２８３０１２３号明細書
しかしながら、上記特許文献１に開示されているような光切断法では、１枚の撮像画像から１つの断面形状しか得ることができないため、測定対象物の全体形状を高速に測定することが困難であった。
また、上記特許文献２に開示されているような遅延積分型の撮像装置を利用した方法では、縞画像を構成する１本の縞あたり１断面の形状しか得ることができないため、高密度な形状測定が困難であった。
そこで、本発明者は、より高速かつ高密度に金属体の形状を検査することが可能な方法について、鋭意検討を行った。検討に際して、本発明者は、金属体の形状検査に関する技術ではないものの、上記特許文献３に開示されているような、鋼板等の金属体の表面に対して赤色光及び青色光を照射し、金属体からの反射光をカラーラインカメラで撮像することで、金属体の表面に存在する微細欠陥を検査するという検査方法を、金属体の形状測定に適用することも検討した。
しかしながら、上記特許文献３で用いられるような、通常のカラーラインセンサカメラでは、カメラが受光可能な波長帯域がＲＧＢの３色に限定されてしまうため、照明光の波長を任意に選択することができない。また、照明光の波長を任意に選択するために、新規にカラーラインセンサカメラ用のカラーフィルタを設計することも可能であるが、かかる場合には、カラーフィルタを新規に作製するためのコストがかかってしまう。更に、上記特許文献３で用いられるような方法では、製造工程において鋼板に色の変化が生じる場合の外乱に対して自由度が低いという問題があった。また、上記特許文献３で用いられるようなカラーラインセンサカメラは、モノクロ（単色）のラインセンサカメラに比べて低速であり、金属体の形状検査処理の高速化を図ることが困難であるという問題があった。
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、より高速、高密度かつ簡便に金属体の形状検査を実施することが可能な、金属体の形状検査装置及び金属体の形状検査方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、金属体に対して少なくとも２つの照明光を照射し、前記金属体の同一部位からの前記少なくとも２つの照明光の反射光を互いに区別して測定する測定装置と、前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて、前記金属体の形状検査に用いられる情報を算出する演算処理装置と、を備え、前記測定装置は、前記金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、を有し、前記複数の照明光源のうち少なくとも２つは、前記金属体の表面の法線方向と第１の前記照明光源の光軸とがなす第１の角度と、前記法線方向と第２の前記照明光源の光軸とがなす第２の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体と前記測定装置との相対移動方向に対向するように配設され、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像し、前記演算処理装置は、前記第１の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第２の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査装置が提供される。
前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群を配設してもよい。
前記第１の角度及び前記第２の角度は、それぞれ３０度以上であることが好ましい。
前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定してもよい。
前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定してもよい。
前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定することが好ましい。
前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出してもよい。
前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査してもよい。
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、金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、を有し、前記複数の照明光源のうち少なくとも２つは、前記金属体の表面の法線方向と第１の前記照明光源の光軸とがなす第１の角度と、前記法線方向と第２の前記照明光源の光軸とがなす第２の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体との相対移動方向に対向するように配設され、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像する測定装置から、前記金属体に対して少なくとも２つの前記照明光を照射して、前記金属体からの前記照明光の反射光を互いに区別して測定し、前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて前記金属体の形状を検査するための情報を算出する演算処理装置により、前記第１の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第２の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査方法が提供される。
前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群が配設されてもよい。
前記第１の角度及び前記第２の角度は、それぞれ３０度以上に設定されることが好ましい。
前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定してもよい。
前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定してもよい。
前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定することが好ましい。
前記金属体の形状検査方法では、前記演算処理装置により、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出してもよい。
前記金属体の形状検査方法では、前記演算処理装置により、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査してもよい。
以上説明したように本発明によれば、より高速、高密度かつ簡便に金属体の形状検査を実施することが可能となる。
本発明の実施形態に係る形状検査装置の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る測定装置について説明するための説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の他の一例を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査装置が備える演算処理装置の構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係る演算処理装置が備えるデータ処理部の構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係る形状検査装置における反射光の選択方法を説明するための説明図である。 搬送方向の傾きと測定輝度値の差分値との関係について説明するためのグラフ図である。 同実施形態に係る測定装置における照明光源の光源角度と表面の傾き角との関係を模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る形状検査方法の流れの一例を示した流れ図である。 同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。 実施例１について説明するための説明図である。 実施例１について説明するための説明図である。 実施例１について説明するための説明図である。 実施例１について説明するための説明図である。 実施例２について説明するための説明図である。 実施例２について説明するための説明図である。
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。
（形状検査装置の構成について）
まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置（以下、単に「形状検査装置」ともいう。）１０の全体的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係る形状検査装置１０の一構成例を示した説明図である。
本実施形態に係る形状検査装置１０は、所定の場所に載置されている鋼板や所定の搬送ライン上を搬送される鋼板等といった、各種の金属体Ｓの形状（例えば、表面形状）を検査する装置である。
ここで、形状検査装置１０と金属体とは、互いに相対的に運動をしていればよく、上記のように、搬送ラインに対して形状検査装置１０の測定装置１００が固定されており、かつ、金属体が搬送ライン上を搬送されていてもよく、静止した金属体に対して測定装置１００が移動していてもよい。
金属体Ｓのマクロな形状は特に限定されるものではなく、例えば、スラブやビレットといった板状のものであっても良いし、帯状のものであってもよい。
また、金属体Ｓの成分も特に限定されるものではなく、鉄元素を主成分とする各種の鋼であってもよいし、鉄と他の金属元素との各種合金であってもよいし、各種の非鉄金属であってもよい。
以下では、金属体Ｓは、未図示の搬送ライン上を金属体Ｓの長手方向に沿って搬送されているものとし、金属体Ｓの長手方向を搬送方向とも称するものとする。
かかる形状検査装置１０は、図１に示したように、測定装置１００と、演算処理装置２００と、を主に備える。
測定装置１００は、演算処理装置２００による制御のもとで、金属体Ｓ（より詳細には、金属体Ｓの表面）に対して少なくとも２種類の照明光を照射するとともに、当該照明光の金属体Ｓ（より詳細には、金属体Ｓの表面）からの反射光を互いに区別して測定して、反射光の輝度値に関するデータを生成する装置である。測定装置１００は、生成した反射光の輝度値に関するデータを、演算処理装置２００に対して出力する。
演算処理装置２００は、測定装置１００による金属体Ｓの測定処理を制御する。また、演算処理装置２００は、測定装置１００により生成された反射光の輝度値に関するデータを取得し、取得した輝度値に関するデータに対して以下で詳述するデータ処理を行うことで、金属体Ｓの形状（より詳細には、表面形状）を検査するために用いられる各種の情報を算出する。以下では、形状検査に用いられる各種の情報を、まとめて「検査用情報」と称することとする。演算処理装置２００によって算出される検査用情報としては、以下で詳述するように、例えば、２種類の照明光の反射光の輝度値の差分に基づき算出される金属体Ｓの表面の傾きに関する情報、及び、かかる表面の傾きを積分することで得られる金属体Ｓの表面の高さに関する情報等を挙げることができる。換言すれば、これら金属体Ｓの表面の傾きに関する情報及び表面の高さに関する情報が、金属体Ｓの形状を表わす情報となる。
測定装置１００による金属体Ｓの測定処理、及び、演算処理装置２００による検査用情報の算出処理は、金属体Ｓの搬送にあわせてリアルタイムに実施することが可能である。形状検査装置１０の使用者は、形状検査装置１０（より詳細には、演算処理装置２００）から出力される検査結果に着目することで、金属体Ｓの形状をリアルタイムに把握して、金属体Ｓを検査することが可能となる。
以下では、これら測定装置１００及び演算処理装置２００について、それぞれ詳述することとする。
＜測定装置１００について＞
まず、図２Ａ〜図４を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１００について、詳細に説明する。
図２Ａ〜図２Ｄは、本実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。図３は、本実施形態に係る測定装置について説明するための説明図である。図４は、本実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の他の一例を模式的に示した説明図である。
図２Ａは、測定装置１００を金属体Ｓの上方から見た場合の模式図であり、図２Ｂは、測定装置１００を金属体Ｓの幅方向に沿って側方から見た場合の模式図であり、図２Ｃは、測定装置１００を金属体Ｓの長手方向に沿って側方から見た場合の模式図であり、図２Ｄは、測定装置１００を金属体Ｓの上方から見た場合の模式図である。
本実施形態に係る測定装置１００は、図２Ａ〜図２Ｃに示したように、複数のモノクロラインカメラからなるラインセンサカメラ群と、金属体Ｓに対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、を少なくとも有している。ラインセンサカメラ群及び複数の照明光源は、これらの設定位置が変化しないように、公知の手段により固定されている。
なお、図２Ａ〜図２Ｃでは、照明光源として、ピーク波長が互いに異なる３種類の照明光を照射する３つの照明光源が設けられている場合を図示しているが、照明光源の個数は図示した場合に限定されるものではない。本実施形態に係る測定装置１００に設けられる照明光源の個数は、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。また、これらの光源の発光スペクトル分布は、ピーク波長がそれぞれ異なってさえいれば、重なりが生じていてもよい。
複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群１０１は、図２Ｂ及び図２Ｃに示したように、金属体Ｓの表面の鉛直上方（ｚ軸正方向側）に、帯状の照明光の長手方向（図２Ａにおける金属体Ｓの幅方向）に沿って並置されている。換言すれば、ラインセンサカメラ群１０１は、それぞれのモノクロラインセンサカメラの光軸を金属体Ｓの幅方向に射影した射影軸が、金属体Ｓの表面（以下、「金属体表面」ともいう。）に対して垂直となるように（より詳細には、かかる射影軸と金属体表面との交点における金属体Ｓの接平面とのなす角が垂直となるように）配設されている。
また、ラインセンサカメラ群１０１を構成するそれぞれのモノクロラインセンサカメラには、シフト機能を有するレンズ（いわゆる、シフトレンズ）が装着されている。ラインセンサカメラ群１０１は、かかるシフトレンズのシフト機能を適切に利用することで、図２Ｃに模式的に示したように、金属体Ｓの表面の同一部位を撮像するように設定されている。
更に、ラインセンサカメラ群１０１を構成するそれぞれのモノクロラインセンサカメラには、かかるモノクロラインセンサカメラが有する撮像素子（図示せず。）の前段に、複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタ１０３が設けられている。ここで、「照明光源のピーク波長に対応」とは、対応する照明光源のピーク波長の透過率が、その他の照明光源のピーク波長よりも高いことを意味する。なお、図２Ｂ及び図２Ｃでは、バンドパスフィルタ１０３は、シフトレンズの前段に装着されているが、バンドパスフィルタ１０３の配設位置は図示した位置に限定されるものではなく、モノクロラインセンサカメラの内部の撮像素子の前段に設けられていても良い。
上記のバンドパスフィルタ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが装着されることで、モノクロラインセンサカメラ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃには、複数の照明光源から照射される複数の照明光のうち、それぞれ異なる一つの照明光の金属体Ｓでの反射光が最大の輝度値で結像する。そのため、本実施形態に係るラインセンサカメラ群１０１は、以下で説明する照明光源から照射される、ピーク波長が互いに異なる照明光の金属体Ｓでの反射光を、互いに区別して測定することが可能である。また、かかるラインセンサカメラ群１０１を用いることで、本実施形態に係る測定装置１００では、Ｎ種類（Ｎは、２以上の整数。図２Ａ〜図２Ｃでは、３種類）のピーク波長の照明光のマルチスペクトル観察が可能となる。
ラインセンサカメラ群１０１を構成するそれぞれのモノクロラインセンサカメラは、バンドパスフィルタ１０３に対応する照明光の反射光の輝度値を互いに区別して測定すると、得られた測定結果に対応するデータ（反射光の輝度値に関するデータ）を生成して、後述する演算処理装置２００に出力する。
かかるモノクロラインセンサカメラとしては、公知のものを使用することが可能である。一般に、モノクロラインセンサカメラは、上記特許文献１で用いられているようなカラーラインセンサカメラに比べて高速撮像が可能である。カラーラインセンサカメラが例えば３種類の色光を撮像可能なものであり、出力インターフェースが同一であるとすれば、本実施形態のように３つのモノクロラインセンサカメラを利用することで、カラーラインセンサカメラに比べて３倍の高速化を図ることが可能となる。
本実施形態に係る測定装置１００には、複数の照明光源として、例えば、第１の照明光源（以下、「第１照明光源」ともいう。）１０５と、第２の照明光源（以下、「第２照明光源」ともいう。）１０７と、第３の照明光源（以下、「第３照明光源」ともいう。）１０９の３種類の照明光源が配設されている。第１照明光源１０５からは、金属体Ｓの表面に対して、第１の照明光（以下、「第１照明光」ともいう。）が照射され、第２照明光源１０７からは、金属体Ｓの表面に対して、第２の照明光（以下、「第２照明光」ともいう。）が照射され、第３照明光源１０９からは、金属体Ｓの表面に対して、第３の照明光（以下、「第３照明光」ともいう。）が照射される。第１照明光、第２照明光及び第３照明光は、互いにピーク波長が異なる照明光である。
それぞれの照明光源から照射される照明光のピーク波長は、互いに異なっていればよいが、図２Ａ〜図２Ｃに示したように、第１照明光源１０５、第２照明光源１０７及び第３照明光源１０９という３つの照明光源を利用する場合、各照明光源から照射される照明光の色を、赤色光、緑色光、青色光の何れかから重複しないように選択してもよい。
ここで、赤色光は、例えばピーク波長６００〜７００ｎｍの可視光を指し、緑色光は、例えばピーク波長５００〜５６０ｎｍの可視光を指し、青色光は、例えばピーク波長４３０ｎｍ〜５００ｎｍの光を指す。
便宜的に、第１照明光源１０５から照射される照明光が赤色光であり、第２照明光源１０７から照射される照明光が緑色光であり、第３照明光源１０９から照射される照明光が青色光であるとする。また、モノクロラインセンサカメラ１０１ａのバンドパスフィルタ１０３ａの透過波長帯域が赤色光に対応しており、モノクロラインセンサカメラ１０１ｂのバンドパスフィルタ１０３ｂの透過波長帯域が緑色光に対応しており、モノクロラインセンサカメラ１０１ｃのバンドパスフィルタ１０３ｃの透過波長が青色光に対応しているものとする。このような場合、第１照明光源１０５から照射された第１照明光（赤色光）の金属体Ｓでの反射光は、モノクロラインセンサカメラ１０１ａに最も高い輝度値で結像し、第２照明光源１０７から照射された第２照明光（緑色光）の金属体Ｓでの反射光は、モノクロラインセンサカメラ１０１ｂに最も高い輝度値で結像し、第３照明光源１０９から照射された第３照明光（青色光）の金属体Ｓでの反射光は、モノクロラインセンサカメラ１０１ｃに最も高い輝度値で結像する。
図２Ｂに示したように、金属体Ｓの表面の法線方向（より詳細には、モノクロラインセンサの光軸を金属体Ｓの幅方向に射影した射影軸の方向）と第１照明光源１０５の光軸とのなす角をθ１と表わすこととし、当該法線方向と第２照明光源１０７の光軸とのなす角をθ２と表わすこととし、当該法線方向と第３照明光源１０９の光軸とのなす角をθ３と表わすこととする。この場合に、本実施形態に係る測定装置１００では、少なくとも２つの照明光源については、上記で規定されるような角が略等しくなるように、金属体Ｓの上方に配設される。図２Ｂでは、第１照明光源１０５及び第２照明光源１０７が、θ１とθ ２とが略等しくなるように配設されている場合を示している。また、図２Ｂにおける角度θ１とθ３の大きさも、可能な限り近い値とすることが好ましい。
ここで、θ１とθ２とが略等しいとは、θ１とθ２とが等しい場合のみならず、凹凸の存在しない平面を第１照明光源１０５及び第２照明光源１０７で撮像した場合に、凹凸の存在しない平面が、かかる平面に存在する汚れ等による輝度の変化を含めて互いに同じように見える範囲の角度差を有している場合をも含むものとする。このようなθ１とθ２との角度差｜θ１−θ２｜は、例えば、１０度以内であることが好ましく、５度以内であることが更に好ましい。このような範囲の角度差であれば、凹凸の存在しない平面をそれぞれの照明光で撮像した場合、２つの撮像画像が互いに同じように見えるものとなる。
ここで、第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９は、例えば図２Ａに示したように、金属体Ｓの幅方向のほぼ全域にわたって照明光を照射可能なものであれば、任意の光源を利用することが可能である。このような光源として、例えば、棒状のＬＥＤ照明を利用することも可能であるし、レーザ光をロッドレンズ等により線状に広げたもの等を利用することも可能である。また、第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９に利用する可視光光源としては、単波長のレーザ光や発光波長帯域の狭いＬＥＤのような光源を用いてもよいし、キセノンランプのような連続スペクトルを有する光源にカラーフィルタを組み合わせて用いた準単色とみなせる光を照射する光源でもよい。
なお、図２Ｂでは、第１照明光源１０５と第２照明光源１０７とが、ラインセンサカメラ群１０１の搬送方向の上流側及び下流側に、均等に配設されており、第３照明光源１０９は、第１照明光源１０５と同じ側に配設されているが、第３照明光源１０９は、第２照明光源１０７と同じ側に配設されていてもよい。
また、図２Ａ〜図２Ｃに示した例では、第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９の長手方向が、金属体Ｓの幅方向と略平行となるように設置されているが、図２Ｄに示したように、第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９の長手方向が金属体Ｓの幅方向に対して傾斜するように、各照明光源を傾けて配置しても良い。その理由は、後述する。
図３は、図２Ｂに示した３つの照明光源のうち、法線方向と照明光源の光軸とのなす角が互いに略等しくなるように配設された第１照明光源１０５及び第２照明光源１０７を抜き出して図示したものである。図２Ｂ及び図３に示したようにラインセンサカメラ群１０１、第１照明光源１０５及び第２照明光源１０７を配設することにより、凹凸の存在しない平面を測定した場合には、第１照明光の反射光の輝度値と、第２照明光の反射光の輝度値とが略等しくなる。その一方で、金属体表面に凹凸が存在した場合には、凹凸に起因して表面の傾きが変化しており、第１及び第２の照明光のカメラ方向への反射光強度に差が生じるため、第１照明光の反射光の輝度値と第２照明光の反射光の輝度値とに差が生じる。
なお、凹凸に起因する表面の傾きが搬送方向と平行な傾き（より正確には、搬送方向に対して平行な軸周りに回転した場合の傾き）である場合、図２Ａの配置では、第１及び第２の照明光のカメラ方向への反射光強度が同じように変化するため、凹凸を検出できない。しかしながら、図２Ｄに示したように、第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９を搬送方向に対して斜めに配置することで、搬送方向に対して平行な傾きを、二つの反射光の輝度値の差により検出することが可能となる。
また、第３照明光の反射光の輝度値と第２照明光の反射光の輝度値とを比較した場合であっても、第１照明光源１０５及び第３照明光源１０９をなるべく近接するように配設することで、凹凸の存在しない平面を測定した場合には、第３照明光の反射光の輝度値と、第２照明光の反射光の輝度値とが略等しくなる。その一方で、金属体表面に凹凸が存在した場合には、凹凸に起因して第３照明光の反射光の輝度値と第２照明光の反射光の輝度値とに差が生じる。
なお、図２Ｂに示したθ１〜θ３それぞれの大きさは、光源の設置上の制約が存在しない範囲で、なるべく大きな角度とすることが好ましい。これにより、それぞれの照明光の乱反射をラインセンサカメラ群１０１で測定させることが可能となる。例えば、θ１〜θ ３の大きさは、それぞれ３０度以上とすることが好ましい。θ１〜θ３の大きさをそれぞれ３０度以上とすることで、ラインセンサカメラ群１０１によって測定される角度変化に対する輝度値の相対変化を更に大きくすることが可能となる。
以下で詳述するように、本実施形態に係る演算処理装置２００では、金属体Ｓに対して照射された複数の照明光の反射光の輝度値のうち２つの反射光の輝度値を用いて、選択した２つの輝度値の差分を用いた演算処理が実施される。この際、図２Ａ〜図２Ｃに示したように、搬送方向の上流側に第１照明光源１０５及び第３照明光源１０９を配置し、搬送方向の下流側に第２照明光源１０７を配置するといったように、搬送方向の上流側と下流側とで非対称に照明光源を配置した場合には、２つの反射光の選択の組み合わせが限られてしまう。すなわち、図２Ａ〜図２Ｄに示した例では、第１照明光の反射光と第２照明光の反射光との組み合わせ、又は、第３照明光の反射光と第２照明光の反射光との組み合わせ、の２つの組み合わせに限られてしまう。
そこで、本実施形態に係る測定装置１００では、ラインセンサカメラ群１０１の搬送方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、ラインセンサカメラ群１０１のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の照明光源からなる照明光源群を配設してもよい。すなわち、図４に模式的に示したように、第１照明光〜第３照明光を照射する第１照明光源１０５〜第３照明光源１０９からなる照明光源群を、ラインセンサカメラ群１０１に対して、対称に配設してもよい。照明光源群を図４に例示したように配設することで、演算処理に利用する反射光の組み合わせの自由度を向上させることができ、全ての照明光の組み合わせを実現することができる。
以上、図２Ａ〜図４を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１００について、詳細に説明した。
＜演算処理装置２００について＞
続いて、図５を参照しながら、本実施形態に係る形状検査装置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。図５は、本実施形態に係る演算処理装置２００の全体構成の一例を示したブロック図である。
本実施形態に係る演算処理装置２００は、測定装置１００による反射光の輝度値に基づいて、金属体Ｓの形状検査に用いられる検査用情報を算出する装置である。演算処理装置２００では、かかる検査用情報として、金属体Ｓの表面の傾きに関する情報が少なくとも算出され、更に、金属体Ｓの表面形状に関する情報が算出されてもよい。
この演算処理装置２００は、図５に示したように、データ取得部２０１と、測定制御部２０３と、データ処理部２０５と、表示制御部２０７と、記憶部２０９と、を主に備える。
データ取得部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。データ取得部２０１は、測定装置１００によって生成され、測定装置１００から出力された反射光の輝度値に関するデータを取得し、後述するデータ処理部２０５へと伝送する。また、データ取得部２０１は、取得した反射光の輝度値に関するデータに、当該データを取得した日時等に関する時刻情報を紐づけて、履歴情報として後述する記憶部２０９に格納してもよい。
測定制御部２０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。測定制御部２０３は、本実施形態に係る測定装置１００による金属体Ｓの測定制御を実施する。より詳細には、測定制御部２０３は、金属体Ｓの測定を開始する場合に、複数の照明光源（例えば、図２Ａ〜図２Ｃ、又は、図４における第１照明光源１０５、第２照明光源１０７及び第３照明光源１０９）に対して、各照明光の照射を開始させるための制御信号をそれぞれ送出する。
また、複数の照明光源が金属体Ｓの表面に対して各照明光の照射を開始すると、測定制御部２０３は、金属体Ｓと測定装置１００との間の相対的な位置を変化させる駆動機構等から定期的に送出されるＰＬＧ信号（例えば、金属体Ｓが１ｍｍ移動する毎等に出力されるＰＬＧ信号）に基づいて、ラインセンサカメラ群１０１に対して測定を開始するためのトリガ信号を送出する。
これにより、測定装置１００は、金属体Ｓの搬送方向の各位置における測定データ（反射光の輝度値に関するデータ）を生成することが可能となる。
データ処理部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。データ処理部２０５は、測定装置１００により生成された反射光の輝度値に関するデータを用いて、各反射光の輝度値に関するデータに対して以下で説明するようなデータ処理を行い、金属体Ｓの形状検査に用いられる検査用情報を算出する。データ処理部２０５は、検査用情報の算出処理を終了すると、得られた処理結果に関する情報を、表示制御部２０７に伝送する。
なお、このデータ処理部２０５については、以下で詳述する。
表示制御部２０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。表示制御部２０７は、データ処理部２０５から伝送された、金属体Ｓに関する検査用情報の算出結果を含む各種の処理結果を、演算処理装置２００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置２００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、形状検査装置１０の利用者は、金属体Ｓについての検査用情報等といった各種の処理結果を、その場で把握することが可能となる。
記憶部２０９は、例えば本実施形態に係る演算処理装置２００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部２０９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、又は、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部２０９は、データ取得部２０１、測定制御部２０３、データ処理部２０５、表示制御部２０７等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
［データ処理部２０５について］
次に、図６〜図８を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００が備えるデータ処理部２０５の構成について、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備えるデータ処理部の構成の一例を示したブロック図である。図７は、本実施形態に係る形状検査装置における反射光の選択方法を説明するための説明図である。図８は、搬送方向の傾きと測定輝度値の差分値との関係について説明するためのグラフ図である。
本実施形態に係るデータ処理部２０５は、測定装置１００により測定された複数の照明光の反射光の輝度値に関するデータのうち、ラインセンサカメラ群１０１に対して、金属体Ｓの上流方向に設置された照明光の反射光の輝度値に関するデータを１つと、金属体Ｓの下流方向に設置された照明光の反射光の輝度値に関するデータを１つ選択する。選択された計２つのデータは、換言すれば、ラインセンサカメラ群１０１を挟んで相対移動方向に対向するように配設された２つの照明光源に由来する２つの輝度値に関するデータとなる。その後、データ処理部２０５は、上記のようにして選択した２つの輝度値に関するデータの差分（すなわち、輝度差）に基づいて、金属体Ｓの表面の傾きに関する情報を少なくとも含む検査用情報を算出する。このデータ処理部２０５は、図６に示したように、差分データ生成部２２１と、傾き算出部２２３と、高さ算出部２２５と、結果出力部２２７と、を備える。
差分データ生成部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。差分データ生成部２２１は、データ取得部２０１が取得した複数の照明光の反射光の輝度値に関するデータ（以下、第ｎ照明光の反射光の輝度値に関するデータを、単に、「第ｎ照明光の測定データ」という。）の中から、金属体Ｓの性状等に応じて２つの輝度値に関するデータを選択する。その後、差分データ生成部２２１は、選択した２つの輝度値に関する測定データに対して、以下で説明するような差分データの生成処理（すなわち、輝度差データの生成処理）を実施する。
以下、差分データ生成部２２１が実施する差分データの生成処理について説明する。
差分データ生成部２２１は、上記のように、まず、差分データの算出に利用する２つの輝度値の測定データを選択する。測定データの選択基準としては、例えば、以下の２つを考えることができる。
第１の選択基準としては、金属体Ｓの反射スペクトルに基づく方法がある。金属体Ｓが着色している場合、着色の影響を受ける波長の輝度の変動量が大きくなる。選択した２つの輝度値の測定データ間の差分を算出する処理を実施するにあたって、算出される差分の精度を担保するために、差分データ生成部２２１は、金属体Ｓの形状変動以外の要因による輝度値の変動量の大きな測定データを使用しないことが好ましい。そこで、金属体Ｓの反射スペクトルが事前に判っていれば、反射スペクトル強度が最も等しい組み合わせについて、差分算出処理の事前に２つの測定データを選択すればよい。
例えば、差分データ生成部２２１は、データ取得部２０１から随時出力される複数の輝度値の測定データを参照し、図７のように青色光を照明光とする輝度値の測定データの変動量が所定の閾値以上となった場合には、青色光の測定データを用いないように決定すればよい。この際、測定装置１００において、図２Ａ〜図２Ｃ又は図４に示したように３種類の照明光源が設置されている場合には、差分データ生成部２２１は、青色光の測定データ以外の測定データ（すなわち、赤色光の測定データと緑色光の測定データ）を使用する旨を決定する。
第２の選択基準としては、測定装置１００が図２Ａに示した配置となっている場合には、選択しうる輝度値の測定データについて実際に輝度差を算出することで得られる、輝度差の面内平均値を用いる方法がある。図２Ａに示した配置の場合、輝度差は搬送方向に沿った金属帯Ｓの表面の傾きであり、金属体Ｓの平均的な高さが一定ならば、輝度差の面内平均値（金属体Ｓの表面内での輝度差の平均値）はゼロになる。従って、この面内平均値を算出する処理は、金属体Ｓに生じうる形状変化のサイズよりも十分に大きな面積に対して行うことが望ましい。検査対象である金属体Ｓの表面に、他の部分とは色調の異なる部分が存在していたとする。かかる場合、色調変化が生じている部分では、その色調の補色に対応する波長帯域の光が吸収されてしまい、該当する波長帯域の輝度値の測定データ（すなわち、反射強度）が他の部分と変化してしまう。例えば、検査対象である金属体Ｓが、鋼板製造における酸洗工程が施されている鋼板である場合、酸洗時間が長いと黄変と呼ばれる黄色の着色が生じる。検査対象である金属体Ｓに黄色い部分が存在したとすると、図７に示したように、黄色の補色である青色光の帯域の強度が低下してしまう。この場合に、他の輝度値の測定データとの間で輝度差を算出すると、差のバランスが崩れて、輝度差の平均値がゼロに近い値とならなくなる。そこで、差分データ生成部２２１は、選択しうる輝度値の測定データのすべての組み合わせについて実際に輝度差を算出し、算出した輝度差の平均値を算出する。その上で、差分データ生成部２２１は、輝度差の平均値が最もゼロに近い組み合わせ（例えば、図７における緑色光の測定データと、赤色光の測定データと、の組み合わせ）を、例えば撮像フレーム毎のように一定間隔で選択すればよい。
処理に使用する測定データを選択した場合に、差分データ生成部２２１は、使用しない測定データに関する情報を、測定制御部２０３に通知してもよい。かかる通知を受けた測定制御部２０３は、消費電力を節減するために処理に用いられない測定データを与える照明光源を消灯させたり、照明強度を低下させたりしてもよい。
差分データの算出に利用する輝度値の測定データを選択すると、差分データ生成部２２１は、選択した２つの測定データのうち一方の測定データの輝度値から他方の測定データの輝度値を減じた、差分データ（すなわち、輝度差のデータ）を生成する。測定装置１００によって生成される反射光の輝度値の測定データは、実際には、反射光を撮像した画像として把握することが可能であるが、かかる差分データの生成は、それぞれの測定データを構成する画素毎に実施される。
このような差分演算処理を行うことで、差分データ生成部２２１は、金属体Ｓの表面全体についての差の値のデータ群（換言すれば、差の値に関するマップデータ）を得ることができる。このようにして得られる差の値のデータ群が、金属体Ｓの形状（より詳細には、表面形状）を検査する際に用いられる検査用情報となる。また、かかる検査用情報に含まれる差分値を輝度値の高低や濃淡に置き換えることで、検査用情報を画像化することも可能である。生成された輝度差に関するマップデータを画像化して差分画像とすることで、差分画像に基づく形状検査を行うことも可能となる。
なお、どちらの測定データからどちらの測定データを減じるかについては、処理を通じて統一するようにしておけば特に限定されるものではない。すなわち、照明光Ａの測定データから照明光Ｂの測定データを減じたものを差分データとしてもよく、照明光Ｂの測定データから照明光Ａの測定データを減じたものを差分データとしてもよい。
ここで、差分データについては、所定の照明強度において平坦な対象を測定した場合に輝度差がゼロとなるように計算すれば良い。具体的には、照明光Ａの測定データをＩＡ、照明光Ｂの測定データをＩＢとした場合、差分データＤは、例えば、以下の式１０１又は式１０３のようになる。
Ｄ＝ｋ１×ＩＡ−ｋ２×ＩＢ ・・・（式１０１）
Ｄ＝ＩＡ−ＩＢ＋ΔＩ ・・・（式１０３）
ここで、上記式１０１において、ｋ１，ｋ２は正の係数であり、平坦な対象を測定した場合にＤがゼロとなるように、予め決定しておけばよい。または、簡単のためにｋ１＝ｋ ２＝１として、Ｄがゼロとなるように各色の照明強度を予め設定しておいてもよい。
また、上記式１０３は、係数ｋ１、ｋ２ではなく、補正定数ΔＩを用いて差分データＤを算出する例を示したものである。ここで、補正定数ΔＩは、係数ｋ１、ｋ２を用いる場合と同様に、平坦な対象を測定した場合にＤがゼロとなるように、予め決定しておけばよい。
予め決定された係数ｋ１，ｋ２の値又は補正定数ΔＩの値に関する情報は、例えば記憶部２０９等に格納されており、差分データ生成部２２１は、差分データの生成処理を実施する際に記憶部２０９から係数ｋ１，ｋ２の値又は補正定数ΔＩの値に関する情報を取得して、差分データの生成処理を実施する。
変色以外の汚れなどの波長依存性のない反射率変動は、上記ＩＡ，ＩＢに等しく影響を及ぼすため、差分データ生成部２２１が以上のような差分データの生成処理を行うことで、波長依存性のない反射率の違いに伴う影響を測定データから取り除くことが可能となり、微小な形状を精度よく検出することが可能となる。
差分データ生成部２２１は、以上のようにして生成した差分データ（輝度差のデータ）を、傾き算出部２２３に出力する。また、差分データ生成部２２１は、生成した差分データそのものを、結果出力部２２７に対して出力してもよい。
傾き算出部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。傾き算出部２２３は、差分データ生成部２２１から出力された差分データ（輝度差のデータ）を用いて、輝度差と傾きとの関係性に基づき、金属体Ｓの表面の傾きの方向及び大きさを算出する。以下、傾き算出部２２３による傾き算出方法について、図８を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る測定装置１００では、図２Ｂ、図３、図４等に示したように、金属体Ｓの表面の法線方向と、少なくとも２つの照明光源の光軸と、のなす角が、略等しくなるように設置（固定）されている。この角度を光源角度θと称することとする。このように照明光源が設置されているため、水平を維持している平面を撮像した場合に、ラインセンサカメラ群１０１によって検出される反射光の測定輝度において、選択した一方の測定輝度と他方の測定輝度との輝度差は、ゼロと考えることができる。ここで、水平を維持している平面に金属体Ｓの長手方向の傾きｔａｎφが生じると、各照明光の反射の度合いが変化して、各反射光の輝度差が変化する。
表面に凹凸が存在しないことが既知の測定対象物を用いて傾き角φを変化させながら測定を行い、ある一画素での差分データの変化の様子を算出して、図８に示した。図８において、横軸は傾き角φに対応しており、縦軸は、測定輝度値の差分値に対応している。なお、表面の傾き角φは、図９に模式的に示したように、光源角度θとは異なるものである。ここで、図８のグラフ図を得る際において、光源角度θ＝４５度とした。
図８に示した輝度差のデータから明らかなように、傾き角φと輝度差との間には相関がある。そこで、本実施形態に係る演算処理装置２００では、例えば図８に示したような傾き角と輝度差との関係から、差分データ生成部２２１によって算出された輝度差を、傾き角に換算する。より詳細には、図８における原点付近、すなわち、傾き０度の近傍でのグラフの傾きから、輝度差を角度へと換算する換算係数を決定する。この換算係数は、ラインセンサカメラ群１０１に設けたシフトレンズの絞り等によっても変化するため、実際の測定に用いる光学系を用いて予め実験的に決定しておく。
図８からも明らかなように、原点付近でのグラフの傾き（すなわち、変換係数）をαと表わすこととすると、輝度差ΔＬと傾き角φとは、ΔＬ＝α×φという関係で表わすことができる。そこで、傾き算出部２２３は、差分データ生成部２２１から出力されたΔＬに関するデータ群と、変換係数αと、を利用することで、各輝度差ΔＬを表面の傾き角φに変換することができる。着目している金属体Ｓの表面の傾きは、輝度差から換算された傾き角φにおける正接（ｔａｎｇｅｎｔ）に対応する。そこで、傾き算出部２２３は、算出した傾き角φにおける正接であるｔａｎφを算出することで、着目している金属体Ｓの表面の傾きを算出することができる。このようにして算出された傾きは、その正負が傾きの方向を表わしており、絶対値が傾きの具体的な大きさを表わしている。
なお、予め決定された変換係数に関する情報は、例えば記憶部２０９等に格納されており、傾き算出部２２３は、傾きの算出処理を実施する際に記憶部２０９から変換係数に関する情報を取得して、輝度差を傾き角へと変換する。
傾き算出部２２３は、以上説明したような処理を輝度差のデータの全ての要素に対して実施することで、金属体Ｓの表面全体についての傾きの値のデータ群（換言すれば、傾きの値に関するマップデータ）を得ることができる。このようにして得られる傾きの値のデータ群が、金属体Ｓの形状（より詳細には、表面形状）を検査する際に用いられる検査用情報となる。また、かかる検査用情報に含まれる傾きの値を輝度値の高低や濃淡に置き換えることで、検査用情報を画像化することも可能である。生成された傾きに関するマップデータを画像化して傾き画像とすることで、傾き画像に基づく形状検査を行うことも可能となる。
また、傾き算出部２２３は、算出した傾きを所定の閾値と比較することで、金属体Ｓの表面の形状の検査を行うことも可能である。すなわち、過去の操業データ等に基づいて公知の統計処理等を実施することで、金属体Ｓの表面に異常部分が存在する場合における表面の傾きの閾値を予め特定しておき、記憶部２０９等に格納しておく。その上で、傾き算出部２２３は、算出した傾きの値と閾値との大小関係を特定することで、着目している金属体Ｓの表面に異常部分が存在するか否かを検査することが可能となる。
傾き算出部２２３は、以上のようにして生成した金属体Ｓの表面の傾きに関するデータを、高さ算出部２２５に出力する。また、傾き算出部２２３は、生成した金属体Ｓの表面の傾きに関するデータそのものや、金属体Ｓの表面の検査結果等を、結果出力部２２７に対して出力してもよい。
なお、図８に示したような、差分データの値と傾き角との関係は、実測値を利用しても良いし、Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｂｅｃｋｍａｎｎ−Ｓｐｉｚｚｉｃｈｉｎｏモデル、Ｔｏｒｒａｎｃｅ−Ｓｐａｒｒｏｗ−Ｂｅｃｋｍａｎモデル、Ｐｈｏｎｅモデル、Ｂｌｉｎｅモデル等といった公知の各種反射モデルを利用して、シミュレーションにより生成してもよい。
高さ算出部２２５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。高さ算出部２２５は、傾き算出部２２３によって算出された金属体Ｓの表面の傾きを用いて、着目している金属体Ｓの表面の高さを算出する。具体的には、高さ算出部２２５は、傾き算出部２２３によって算出された金属体Ｓの表面の傾きｔａｎφを、モノクロラインセンサカメラと金属体Ｓとの相対移動方向（すなわち、金属体Ｓの長手方向（搬送方向））に沿って積分していくことで、金属体Ｓの表面の高さを算出する。
高さ算出部２２５は、以上説明したような積分処理を表面の傾きに関するデータの全ての要素に対して実施することで、金属体Ｓの表面全体についての表面の高さに関するデータ群（換言すれば、表面の高さに関するマップデータ）を得ることができる。このようにして得られる表面の高さに関するデータ群が、金属体Ｓの形状（より詳細には、表面形状）を検査する際に用いられる検査用情報となる。また、かかる検査用情報に含まれる表面の高さに関する値を輝度値の高低や濃淡に置き換えることで、検査用情報を画像化することも可能である。生成された表面の高さに関するマップデータを画像化して高さ画像とすることで、高さ画像に基づく形状検査を行うことも可能となる。
高さ算出部２２５は、以上のようにして生成した金属体Ｓの表面の高さに関するデータを、結果出力部２２７に出力する。
結果出力部２２７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。結果出力部２２７は、差分データ生成部２２１により生成された輝度差に関するデータ、傾き算出部２２３により算出された金属体Ｓの表面の傾きや検査結果に関するデータ、及び、高さ算出部２２５により算出された金属体Ｓの表面の高さに関するデータ等、金属体の形状検査結果に関する様々な情報を、表示制御部２０７に出力する。これにより、金属体Ｓの形状検査結果に関する様々な情報が、表示部（図示せず。）に出力される。また、結果出力部２２７は、得られた形状検査結果を、製造管理用プロコン等の外部の装置に出力してもよく、得られた形状検査結果を利用して、製品に関する各種の帳票を作成してもよい。また、結果出力部２２７は、金属体Ｓの形状検査結果に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部２０９等に履歴情報として格納してもよい。
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。
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。
（形状検査方法の流れについて）
続いて、図１０を参照しながら、本実施形態に係る形状検査装置１０で実施される形状検査方法の流れの一例について、簡単に説明する。図１０は、本実施形態に係る形状検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
形状検査装置１０の測定装置１００は、演算処理装置２００の測定制御部２０３の制御下で、金属体Ｓの表面の所定領域を複数の照明光を利用して測定し、それぞれの照明光に関する測定データを生成する（ステップＳ１０１）。その後、測定装置１００は、生成した測定データを、演算処理装置２００に出力する。
演算処理装置２００のデータ取得部２０１は、測定装置１００から出力された測定データを取得すると、取得した測定データを、データ処理部２０５の差分データ生成部２２１に出力する。
データ処理部２０５の差分データ生成部２２１は、先だって説明したような方法により複数の照明光の測定データの中から処理に利用する２つの測定データを選択した上で、差分データ（すなわち、輝度差に関するデータ）を生成する（ステップＳ１０３）。その後、差分データ生成部２２１は、生成した輝度差に関するデータを、傾き算出部２２３に出力する。
傾き算出部２２３は、差分データ生成部２２１から出力された差分データ（輝度差に関するデータ）を利用して、着目する金属体Ｓの表面の傾きに関するデータ（すなわち、測定領域の傾き）を算出する（ステップＳ１０５）。その後、傾き算出部２２３は、算出した傾きに関するデータを、高さ算出部２２５へと出力する。
その後、高さ算出部２２５は、傾き算出部２２３から出力された傾きに関するデータに格納されている傾きを積分することで、金属体の表面の高さを算出する（ステップＳ１０７）。高さ算出部２２５は、得られた金属体の表面の高さに関するデータを、結果出力部２２７に出力する。
結果出力部２２７は、金属体Ｓの表面検査に用いられる各種の検査用情報が入力されると、得られた結果を、ユーザや外部に設けられた各種の機器に出力する（ステップＳ１０９）。これにより、ユーザは、金属体Ｓの形状に関する検査結果を把握することが可能となる。
以上、図１０を参照しながら、本実施形態に係る形状検査装置１０で実施される形状検査方法の一例について、簡単に説明した。
（ハードウェア構成について）
次に、図１１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１１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。
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。
ＣＰＵ９０１は、中心的な処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、又は、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内の動作全般又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。
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。
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、スイッチ及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。更に、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。ユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、形状検査装置１０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。
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的又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ディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及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、テキスト又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。
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、又は、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、及び、外部から取得した各種のデータなどを格納する。
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、又は、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、又は、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、又は、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）又は電子機器等であってもよい。
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。
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、有線又は無線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、又は、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、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
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。
（まとめ）
以上説明したように、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、形状検査に用いられる照明光源の組み合わせを適切に選択することで、金属体の表面の形状を正確に検査することが可能となる。また、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、モノクロラインセンサカメラによって撮像された撮像画像の１画素毎の検査用情報が得られるため、非常に高密度な形状検査が可能である。更に、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、上記のような簡便な演算により検査用情報を算出することが可能であるため、非常に高速な形状検査が可能である。
続いて、具体例を示しながら、本発明に係る形状検査装置１０について、具体的に説明を行う。ここで、以下に示す実施例は、本発明に係る形状検査装置及び形状検査方法のあくまでも一例であって、本発明に係る形状検査装置及び形状検査方法が、以下に示す実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１２〜図１５は、実施例１について説明するための説明図である。図１２に示したように、本実施例では、鋼板の表面に図１２に示したような凹凸性形状（Ｖ溝）を意図的に形成し、このＶ溝を含む表面の形状測定を試みた。ここで、Ｖ溝の幅は３ｍｍとし、溝の深さｄは、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍの４種類とした。かかる鋼板では、鋼板の長手方向に、４種類の深さの溝を形成した。
本発明に係る形状検査装置１０として、図２Ａ〜図２Ｃに示した測定装置１００を有する形状検査装置１０を用いた。ここで、本実施例では、第１照明光源１０５を緑色光（ピーク波長：５３０ｎｍ）とし、第２照明光源１０７を青色光（ピーク波長：４６０ｎｍ）とし、第３照明光源１０９を赤色光（ピーク波長：６４０ｎｍ）とした。本実施例では、輝度差を算出する際に利用する測定データとして、第１照明光である緑色光の測定データと、第２照明光である青色光の測定データを利用した。ここで、第１照明光源１０５用に設けられたモノクロラインセンサカメラ１０１ａに設けたバンドパスフィルタ１０３ａの透過帯域のピーク波長は、５３０ｎｍであり、半値全幅は６０ｎｍである。また、第２照明光源１０７用に設けられたモノクロラインセンサカメラ１０１ｂに設けたバンドパスフィルタ１０３ｂの透過帯域のピーク波長は、４６０ｎｍであり、半値全幅は６０ｎｍである。また、第３照明光源１０９用に設けられたモノクロラインセンサカメラ１０１ｃに設けたバンドパスフィルタ１０３ｃの透過帯域のピーク波長は、６４０ｎｍであり、半値全幅は６０ｎｍである。
また、ラインセンサカメラ群１０１は、鋼板表面に対して垂直に設置し、図２Ａに示したθ１及びθ２は、それぞれ４５度とした。本実施例で利用したラインセンサカメラ群１０１は、０．１ｍｍ／画素の分解能を有している。
上記のような形状検査装置１０を用いて、（緑−青）という測定値の差に基づいて、上記のＶ溝を測定した。
なお、差分データ値から傾きを算出するために、ｙ＝−ｘで表される直線を利用した。本実施例における測定装置１００の構成では、図８に示したような差分データ値と傾きとの関係が得られるが、原点付近のグラフ形状に着目すると、ｙ＝−ｘという直線に近似可能であると判断したためである。
なお、比較例として、上記特許文献１に開示されているような一般的に用いられる光切断法による形状検査装置を用いて、上記のＶ溝の形成された鋼板を検査した。かかる光切断法においても、撮像分解能は０．１ｍｍとし、レーザ線状光源の設置角度は４５度とし、エリアカメラの設置角度は０度とした。
図１３に、本発明に係る形状検査装置１０により得られた表面の高さ画像（図１３における本発明例）と、光切断法による表面形状画像（図１３における比較例）と、をあわせて示した。図１３では、鋼板の平坦な部分よりも溝の部分が暗く見えるように（換言すれば、高さが輝度と対応するように）、表面の高さが描画されており、高さ０ｍｍを１２８とし、−４００μｍから４００μｍのレンジを０〜２５５の８ｂｉｔ画像に対応させることで得られた高さ画像が図示されている。
図１３では、本発明例及び比較例ともに、４種類の深さに対応するＶ溝の部分が、周囲よりも暗く撮像されていることがわかる。一方で、本発明例の撮像画像と、比較例の撮像画像とを比較すると、特にｄ＝５０μｍ及びｄ＝１００μｍに対応する部分から明らかなように、本発明例の撮像画像の方が、信号雑音比が高いことがわかる。
図１３に示したような高さ画像において、ある幅方向位置（図１３における水平方向位置）の表面の高さをグラフ化して示したものが、図１４及び図１５である。図１４から明らかなように、本発明例では、４種類のＶ溝に対応する画素位置に、それぞれ、下に凸のピークが観測されている。一方、図１５から明らかなように、比較例では、ｄ＝５０μｍ、ｄ＝１００μｍに対応する位置のピークは不鮮明である。この結果からも明らかなように、本発明に係る形状検査装置１０を用いることで、金属体Ｓの表面の高さを、精度よく高密度に測定することが可能となる。
（実施例２）
図１６及び図１７は、実施例２について説明するための説明図である。以下で説明する実施例２では、表面に平坦な赤錆（Ｆｅ２Ｏ３を主成分とする錆）が発生している鋼板を試料として、赤錆の発生している部分の形状検査を試みた。なお、実施例２では、上記実施例１で使用した、本発明に係る形状検査装置１０を用いた。
図１６は、各照明光を単独で点灯した場合に得られる撮像画像（すなわち、輝度値に関する測定データ）をそれぞれ示したものである。試料に発生している赤錆は、５５０ｎｍ以上の波長の可視光を用いて観察した場合に、反射率が増加してしまうことが知られている。その結果、このような波長の可視光を用いて撮像処理を行った場合、赤錆に由来する部分は、周囲よりも明るく映し出される。従って、図１６に示した３種類の撮像画像のうち、６４０ｎｍの照明光を点灯させて撮像した画像に見られる明るい色の部分が、赤錆の発生した領域である。このような赤錆の発生している領域を観察する場合に、照明光として赤色光を用いて撮像した撮像画像は、図７を参照しながら説明した場合における、反射スペクトルの変動量の大きな測定データに該当している。
本実施例では、このような３種類の撮像画像を利用し、（Ｇ画像−Ｂ画像）、及び、（Ｒ画像−Ｂ画像）という差分データ生成処理を行って、２種類の輝度差の測定データを生成し、得られた輝度差の測定データを用いて、実施例１と同様にして表面の高さの測定データを算出した。
得られた結果を、図１７に示した。図１７において、横軸は、赤錆が発生している部分における撮像画像の長手方向位置を表わしており、縦軸は、鋼板の表面の高さ変化を表わしている。
図１７から明らかなように、反射スペクトルの変動量の大きな測定データを用いて算出した、（Ｒ画像−Ｂ画像）という輝度差に基づく表面の高さのデータでは、高さ変化の変動が大きく、赤錆の発生している部分に由来する誤差が重畳していると考えられる。一方、反射スペクトルの変動量の大きな測定データを用いずに算出した、（Ｇ画像−Ｂ画像）という輝度差に基づく表面の高さのデータでは、高さ変化の変動は小さいことがわかる。ここで、赤錆の発生している部分の表面の真の高さを触針式粗さ計により別途測定した結果、真の高さは、（Ｇ画像−Ｂ画像）という輝度差に基づく表面の高さのデータに極めて近いことが明らかとなった。かかる結果より、反射スペクトルの変動量の大きな測定データを用いずに算出した輝度差に着目することで、試料表面の高さをより正確に測定できたことが明らかとなった。
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。
１０ 形状検査装置
１００ 測定装置
１０１ ラインセンサカメラ群
１０３ バンドパスフィルタ
１０５ 第１照明光源
１０７ 第２照明光源
１０９ 第３照明光源
２００ 演算処理装置
２０１ データ取得部
２０３ 測定制御部
２０５ データ処理部
２０７ 表示制御部
２０９ 記憶部
２２１ 差分データ生成部
２２３ 傾き算出部
２２５ 高さ算出部
２２７ 結果出力部

Claims (16)

  1. 金属体に対して少なくとも２つの照明光を照射し、前記金属体の同一部位からの前記少なくとも２つの照明光の反射光を互いに区別して測定する測定装置と、
    前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて、前記金属体の形状検査に用いられる情報を算出する演算処理装置と、
    を備え、
    前記測定装置は、
    前記金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、
    前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、
    を有し、
    前記複数の照明光源のうち少なくとも２つは、前記金属体の表面の法線方向と第１の前記照明光源の光軸とがなす第１の角度と、前記法線方向と第２の前記照明光源の光軸とがなす第２の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体と前記測定装置との相対移動方向に対向するように配設され、
    それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像し、
    前記演算処理装置は、前記第１の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第２の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査装置。
  2. 前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群を配設する、請求項１に記載の金属体の形状検査装置。
  3. 前記第１の角度及び前記第２の角度は、それぞれ３０度以上である、請求項１又は２に記載の金属体の形状検査装置。
  4. 前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、
    前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定する、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属体の形状検査装置。
  5. 前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、
    前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定する、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属体の形状検査装置。
  6. 前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定する、請求項１〜５の何れか１項に記載の金属体の形状検査装置。
  7. 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出する、請求項１〜６の何れか１項に記載の金属体の形状検査装置。
  8. 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査する、請求項１〜７の何れか１項に記載の金属体の形状検査装置。
  9. 金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、を有し、前記複数の照明光源のうち少なくとも２つは、前記金属体の表面の法線方向と第１の前記照明光源の光軸とがなす第１の角度と、前記法線方向と第２の前記照明光源の光軸とがなす第２の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体との相対移動方向に対向するように配設され、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像する測定装置から、前記金属体に対して少なくとも２つの前記照明光を照射して、前記金属体からの前記照明光の反射光を互いに区別して測定し、
    前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて前記金属体の形状を検査するための情報を算出する演算処理装置により、前記第１の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第２の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査方法。
  10. 前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群が配設される、請求項９に記載の金属体の形状検査方法。
  11. 前記第１の角度及び前記第２の角度は、それぞれ３０度以上に設定される、請求項９又は１０に記載の金属体の形状検査方法。
  12. 前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、
    前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定する、請求項９〜１１の何れか１項に記載の金属体の形状検査方法。
  13. 前記測定装置は、３つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、
    前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定する、請求項９〜１１の何れか１項に記載の金属体の形状検査方法。
  14. 前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定する、請求項９〜１３の何れか１項に記載の金属体の形状検査方法。
  15. 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出する、請求項９〜１４の何れか１項に記載の金属体の形状検査方法。
  16. 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査する、請求項９〜１５の何れか１項に記載の金属体の形状検査方法。
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