JP6690519B2 - 金属帯表面欠陥の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属帯生産ラインにおいて金属帯表面の品質を検査するための金属帯表面欠陥の検査装置および検査方法に関する。

従来の金属帯生産ラインに設置される表面欠陥検査装置においては、一つの光源によって検査箇所を照射し、単体あるいは角度を変えた複数のカメラによって撮像を行う方法での検査が行われている。(例えば、特許文献1参照。)

特開平５−１８８０１０号公報

金属帯生産ラインに設置される表面欠陥検査装置においては、一つの光源によって検査箇所を照射し、それに対して単体あるいは角度のことなる複数のカメラによって撮像を行う構成が一般的であるが、表面欠陥検査装置によって多様な欠陥に対応して表面検査する場合、噛み疵等の凹凸性を含む欠陥においては複数の反射光による撮像を得ることでより詳細な特定が可能となり、また鍍金ムラやテンパーカラー等による変色についてはＲＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）それぞれの色要素を含むカラー撮影が有効となる。

しかし、反射像を同時に複数得ようとして複数の光源を設置すると、他方の照射光からの乱反射光が混ざってしまうため、同位置での測定検査は困難である。また、ＲＧＢそれぞれの異なる色に分けて照射することで互いの光干渉を防ぐ方法を用いた場合、各カメラが得る像はＲＧＢそれぞれの単色光によるモノトーン画像となるため、ＲＧＢが合わさったカラー像を得られず、鍍金ムラやテンパーカラーなどの変色欠陥の検出は困難である。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１４）を提供する。

（１）金属帯生産ラインにおける金属帯の表面欠陥を検査する金属帯表面欠陥の検査装置であって、
前記金属帯表面に光を照射する可視光の白色光源と、
前記白色光源に対応して設けられ、前記白色光源から前記金属帯表面に入射され、前記金属帯表面で反射した光を受光する光学的カメラを有する受光部と
を有するユニットを複数有し、
前記複数のユニットの前記白色光源からの光は、前記金属帯表面の同一箇所に照射され、
前記複数のユニットは、それぞれ、前記白色光源から前記受光部に至る光路に設けられ、前記光源からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ２以上の所定数の波長領域に分割する光分割フィルタ装置を有し、
前記光分割フィルタ装置のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割される前記所定数は、前記ユニットの数に見合う数であり、
それぞれの前記光分割フィルタ装置は、前記ＲＧＢの各色ごとにそれぞれ、分割された波長領域のうち、各色ごとにそれぞれ異なる波長領域が透過・遮断されるように構成され、
前記複数のユニットのそれぞれの前記受光部は、対応する前記光分割フィルタを透過したＲＧＢの各色のそれぞれの波長領域のみを受光することを特徴とする、金属帯表面欠陥の検査装置。

（２）前記光分割フィルタ装置は、前記白色光源の近傍に設けられた光源側の光分割フィルタ装置、および、前記受光部の近傍に設けられた受光部側の光分割フィルタ装置の少なくとも一つを有することを特徴とする、（１）に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（３）前記光分割フィルタ装置として、前記光源側の光分割フィルタ装置を用いる場合は、前記光源側の光分割フィルタ装置で分割された各領域すべてに亘る領域の入射光が前記同一箇所に照射されることを特徴とする、（２）に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（４）前記光分割フィルタ装置として、前記光源側の光分割フィルタ装置および前記受光部側の光分割フィルタ装置の両方を用いる場合は、これらが同じ構成を有することを特徴とする、（２）または（３）に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（５）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色の境界の波長領域に不感帯を設けたことを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（６）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色ごとのそれぞれの波長領域を均等に細分化することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（７）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査装置。

（８）前記金属帯表面に光を照射する可視光の白色光源と、
前記白色光源に対応して設けられ、前記白色光源から前記金属帯表面に入射され、前記金属帯表面で反射した光を受光する光学的カメラを有する受光部と
を有するユニットを複数有する装置を用いて金属帯生産ラインにおける金属帯の表面欠陥を検査する金属帯表面欠陥の検査方法であって、
前記複数のユニットの前記白色光源からの光を、前記金属帯表面の同一箇所に照射し、
前記複数のユニットのそれぞれに、前記白色光源から前記受光部に至る光路に、前記光源からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ２以上の所定数の波長領域に分割する光分割フィルタ装置を設け、
前記光分割フィルタ装置のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割される前記所定数を、前記ユニットの数に見合う数とし、
前記複数のユニットの前記光分割フィルタ装置を、前記ＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割された波長領域のうち、各色ごとにそれぞれ異なる波長領域が透過・遮断されるようにし、
前記光分割フィルタ装置のＲＧＢの各色ごとに分割される前記所定数を、前記ユニットの数に見合う数とし、それぞれの前記光分割フィルタ装置を、前記ＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割された波長領域のうち、各色ごとにそれぞれ異なる波長領域を透過・遮断するようにし、
前記複数のユニットのそれぞれの前記受光部は、対応する前記光分割フィルタを透過したＲＧＢの各色の波長領域のみを受光し、対応していない入射光の乱反射の受光を防止することを特徴とする、金属帯表面欠陥の検査方法。

（９）前記光分割フィルタ装置として、前記白色光源の近傍に光源側の光分割フィルタ装置を設けるか、または、前記受光部の近傍に受光部側の光分割フィルタ装置を設けるか、またはこれらの両方を設けることを特徴とする、（８）に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

（１０）前記光分割フィルタ装置として、前記光源側の光分割フィルタ装置を用いる場合は、前記光源側の光分割フィルタ装置で分割された各領域すべてに亘る領域の入射光が前記同一箇所に照射されることを特徴とする、（９）に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

（１１）前記光分割フィルタ装置として、前記光源側の光分割フィルタ装置および前記受光部側の光分割フィルタ装置の両方を用いる場合は、これらが同じ構成を有することを特徴とする、（９）または（１０）に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

（１２）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色の境界の波長領域に不感帯を設けたことを特徴とする、（８）〜（１１）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

（１３）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色ごとのそれぞれの波長領域を均等に細分化することを特徴とする、（８）〜（１１）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

（１４）前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化することを特徴とする、（８）〜（１１）のいずれかに記載の金属帯表面欠陥の検査方法。

本発明によれば、光学式カメラおよび人間の目がＲＧＢの三つの波長領域を用いて色を認識することを利用し、光源およびカメラに対していずれもＲＧＢの各波長領域の光を含むようにし、かつ、ＲＧＢの各色をそれぞれ各光分割フィルタ装置により分割して重複しない形で振り分けを行い、互いに別の光分割フィルタ装置を通した光を遮断するようにした。これにより、他の入射光の乱反射の影響を防止することができるので、高精度の検査を行うために金属帯表面の同一位置に対して複数の光源から光を照射した場合でも、それぞれの光源から照射された光が互いに干渉されることなくカラー撮像を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態係る金属帯表面欠陥の検査装置を示す概略構成図である。 第１の光分割フィルタ装置および第２の光分割フィルタ装置の所定数（２）の波長領域に分割した例、および光の透過・遮断を振り分けた例を示す図である。 カメラ側のＲＧＢ感度の重複領域を示す図である。 カメラ側のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、ＲＧＢの各色の境界の波長領域に不感帯を設けた例を示す図である。 カメラ側のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、ＲＧＢの各色の光分割数を均等に細分化（６）した例を示す図である。 カメラ側のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、ＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化した例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る金属帯表面欠陥の検査装置を示す概略構成図である。

金属帯表面欠陥の検査装置１００は、金属帯１の生産ラインに設けられている。２はロールである。金属帯表面欠陥の検査装置１００は、金属帯１の表面に光を照射する第１の白色光源１１と、第１の白色光源１１に対応して設けられ、第１の白色光源１１から金属帯１の表面に入射され、金属帯１の表面で反射した光を受光する受光部である第１のカメラ１２とを含む第１ユニット１０、および金属帯１の表面に光を照射する第２の白色光源２１とそれに対応して設けられ、第２の白色光源２１から金属帯１の表面に入射され、金属帯１の表面で反射した光を受光する受光部である第２のカメラ２２とを含む第２ユニット２０を有する。第１の白色光源１１および第２の白色光源２１は、可視光の白色光を照射する。第１の白色光源１１および第２の白色光源２１は、金属帯１表面の同一箇所に光を照射する。なお、反射光は正反射光でも、それ以外でもよい。

第１ユニット１０は、第１の白色光源１１および第１のカメラ１２の他に、第１の白色光源１１に近接して設けられた第１の光源側の光分割フィルタ装置１３と、第１のカメラ１２に近接して設けられた第１のカメラ側の光分割フィルタ装置１４とからなる第１の光分割フィルタ装置１５を有している。

第１の光源側の光分割フィルタ装置１３および第１のカメラ側の光分割フィルタ装置１４は、第１の白色光源１１から第１のカメラ１２に至る光路に設けられ、第１の白色光源１１からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）の各色ごとにそれぞれ所定数の波長領域に分割するものであり、これらは同じ構成を有している。

第２ユニット２０は、第２の白色光源２１および第２のカメラ２２の他に、第２の白色光源２１に近接して設けられた第２の光源側の光分割フィルタ装置２３と、第２のカメラ２２に近接して設けられた第２のカメラ側の光分割フィルタ装置２４とからなる第２の光分割フィルタ装置２５を有している。

第２の光源側の光分割フィルタ装置２３および第２のカメラ側の光分割フィルタ装置２４は、第２の白色光源２１から第２のカメラ２２に至る光路に設けられ、第２の白色光源１１からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ所定数の波長領域に分割するものであり、これらも同じ構成を有している。

このように第１の光分割フィルタ装置１５および第２の光分割フィルタ装置２５を、光源側の光分割フィルタ装置およびカメラ側の光分割フィルタ装置の２つを有するものとすることにより光分割および光の透過・遮断を確実に行うことができる。ただし、第１の光分割フィルタ装置１５および第２の光分割フィルタ装置２５は、光源側の光分割フィルタ装置およびカメラ側の光分割フィルタ装置のいずれか一方のみであってもよい。

第１の光分割フィルタ装置１５および第２の光分割フィルタ装置２５として、第１の光源側の光分割フィルタ装置１３および第２の光源側の光分割フィルタ装置２３を用いる場合は、光が金属帯１に入射する前に光分割されることになるが、当然のことながら、これらで分割された各領域すべてに亘る領域の入射光が同一箇所に照射される。

第１の光分割フィルタ装置１５（第１の光源側の光分割フィルタ装置１３および第１のカメラ側の光分割フィルタ装置１４）および第２の光分割フィルタ装置２５（第２の光源側の光分割フィルタ装置２３および第２のカメラ側の光分割フィルタ装置２４）は、図２に示すように、ＲＧＢの各色ごとに分割される所定数がユニットの数に見合う数である２である。そして、第１の光分割フィルタ装置１５および第２の光分割フィルタ装置２５は、ＲＧＢの各色ごとに分割された波長領域のうち、それぞれ異なる波長領域が透過・遮断されるようになっている。なお、ユニットの数に見合う数とは、ユニットの数のみならず、ユニットの数の整数倍であってもよい。

このようにすることにより、互いのユニットの対象以外の光を遮断することができ、第１のカメラ１２および第２のカメラ２２は、それぞれ、対応する第１の白色光源１１および第２の白色光源２１の反射光のみを撮影（受光）し、検査することができる。

したがって、このように高精度の検査を行うために金属帯１の同一位置に対して複数の光源から光を照射した場合でも、それぞれの光源から照射された光が互いに干渉されることなくカラー撮像を行うことが可能となる。

本例では、白色光源とカメラを含むユニットを２つ設けた場合を示したが、本発明は、ユニットが３つ以上の場合でも、ユニット数に応じて光分割数を増やすことで対応可能である。また、光分割の仕方が必ずしも均等である必要はない。

カメラ側のＲＧＢ感度には、図３のように重複領域が存在するため、図２のような単純分割では、この領域の割り当てが一方の側の光分割フィルタ装置に偏ることで撮像に若干の色偏向が発生する。

これを解決するため、図４に示すように、第１および第２の光分割フィルタ装置１５および２５において、重複の大きいＲＧＢの境界付近の波長領域に対して不感帯を設ける手法を用いることができる。

他の解決手法として、図５に示すように、光分割フィルタ装置におけるＲＧＢの各色の光分割数を均等に細分化し、透過・遮断を振り分ける手法を用いてもよい。図５の例では、ユニットの数が２の場合において、第１および第２の光分割フィルタ装置１５および２５のＲＧＢの各色におけるユニットの数に見合う分割数として２の整数倍である６に細分化した場合であり、この細分化した光領域について透過・遮断の振り分けを行った例である。もちろん、このようにＲＧＢの各色の分割数を６にする場合に、白色光源とカメラを含むユニットの数を６にしてもよい。

さらに他の解決手法として、図６に示すように、光分割フィルタ装置におけるＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化し、透過・遮断を振り分ける手法を用いてもよい。図６の例では、ユニットの数が２の場合において、第１および第２の光分割フィルタ装置１５および２５のＲＧＢの各色におけるユニットの数に見合う分割数として２の整数倍に細分化した場合であり（Ｒ，Ｂが４分割、Ｇが６分割）、この細分化した光領域について透過・遮断の振り分けを行った例である。

１ 金属帯
２ ロール
１０ 第１ユニット
１１ 第１の白色光源
１２ 第１のカメラ
１３ 第１の光源側の光分割フィルタ装置
１４ 第１のカメラ側の光分割フィルタ装置
１５ 第１の光分割フィルタ装置
２０ 第２ユニット
２１ 第２の白色光源
２２ 第２のカメラ
２３ 第２の光源側の光分割フィルタ装置
２４ 第２のカメラ側の光分割フィルタ装置
２５ 第２の光分割フィルタ装置
１００ 金属帯表面欠陥の検査装置

Claims (8)

1. 金属帯生産ラインにおける金属帯の表面欠陥を検査する金属帯表面欠陥の検査装置であって、
   前記金属帯表面に光を照射する可視光の白色光源と、
   前記白色光源に対応して設けられ、前記白色光源から前記金属帯表面に入射され、前記金属帯表面で反射した光を受光する光学的カメラを有する受光部と
   を有するユニットを複数有し、
   前記複数のユニットの前記白色光源からの光は、前記金属帯表面の同一箇所に照射され、
   前記複数のユニットは、それぞれ、前記白色光源から前記受光部に至る光路に設けられ、前記白色光源からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ２以上の所定数の波長領域に分割する光分割フィルタ装置を有し、
   前記光分割フィルタ装置のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割される前記所定数は、前記ユニットの数または前記ユニット数の整数倍の数であり、
   それぞれの前記光分割フィルタ装置は、前記ＲＧＢの各色ごとにそれぞれ、分割された波長領域のうち、各色ごとにそれぞれ異なる波長領域が透過・遮断されるように構成され、
   前記光分割フィルタ装置は、光源側の光分割フィルタ装置および受光部側の光分割フィルタ装置を有し、これらはいずれも同じ前記所定数の同じ前記波長領域に分割する同じ構成を有し、
   前記光源側の光分割フィルタ装置で分割された各領域すべてに亘る領域の入射光が前記同一箇所に照射され、
   前記複数のユニットのそれぞれの前記受光部は、対応する前記光分割フィルタ装置の前記光源側の光分割フィルタ装置および前記受光部側の光分割フィルタ装置を透過したＲＧＢの各色のそれぞれの波長領域のみを同時に受光することを特徴とする、金属帯表面欠陥の検査装置。
2. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色の境界の波長領域に不感帯を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。
3. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色ごとのそれぞれの波長領域を均等に細分化することを特徴とする、請求項１に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。
4. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化することを特徴とする、請求項１に記載の金属帯表面欠陥の検査装置。
5. 前記金属帯表面に光を照射する可視光の白色光源と、
   前記白色光源に対応して設けられ、前記白色光源から前記金属帯表面に入射され、前記金属帯表面で反射した光を受光する光学的カメラを有する受光部と
   を有するユニットを複数有する装置を用いて金属帯生産ラインにおける金属帯の表面欠陥を検査する金属帯表面欠陥の検査方法であって、
   前記複数のユニットの前記白色光源からの光を、前記金属帯表面の同一箇所に照射し、
   前記複数のユニットのそれぞれに、前記白色光源から前記受光部に至る光路に、前記白色光源からの白色光のうち、特定の波長について透過・遮断可能な光学フィルタを組合せて白色光のＲＧＢの各色ごとにそれぞれ２以上の所定数の波長領域に分割する光分割フィルタ装置を設け、
   前記光分割フィルタ装置のＲＧＢの各色ごとに分割される前記所定数を、前記ユニットの数または前記ユニット数の整数倍の数とし、それぞれの前記光分割フィルタ装置を、前記ＲＧＢの各色ごとにそれぞれ分割された波長領域のうち、各色ごとにそれぞれ異なる波長領域を透過・遮断するようにし、
   前記光分割フィルタ装置として、光源側の光分割フィルタ装置および受光部側の光分割フィルタ装置の両方を用い、これらはいずれも同じ前記所定数の同じ前記波長領域に分割する同じ構成を有し、
   前記光源側の光分割フィルタ装置で分割された各領域すべてに亘る領域の入射光が前記同一箇所に照射され、
   前記複数のユニットのそれぞれの前記受光部は、対応する前記光分割フィルタ装置の前記光源側の光分割フィルタ装置および前記受光部側の光分割フィルタ装置を透過したＲＧＢの各色の波長領域のみを同時に受光し、対応していない入射光の乱反射の受光を防止することを特徴とする、金属帯表面欠陥の検査方法。
6. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色の境界の波長領域に不感帯を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。
7. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの各色ごとのそれぞれの波長領域を均等に細分化することを特徴とする、請求項５に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。
8. 前記光分割フィルタ装置は、前記受光部のＲＧＢ感度の重複を緩和するために、前記ＲＧＢの境界部のみ光分割数を細分化することを特徴とする、請求項５に記載の金属帯表面欠陥の検査方法。