JPH04128636A - 表面疵検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、帯状体、シート状物体等の被検査体の表面疵
を高精度に検出することができる表面疵検査方法に関す
る。

【従来の技術】

近年、鋼板、コーティング鋼板等の帯状体については、
製品の品質向上のために一段と精度の高い表面疵検査が
要求されている。 例えば、コーティング鋼板は、年々鋼板の板厚が薄くな
り、それに伴って表面を被覆する絶縁被膜も非常に薄く
なってきている。このように、絶縁被膜等の被膜が薄く
なるに従い、コーティング鋼板の製造が離しくなり、そ
れと同時に被膜に厚さむら等に起因する模様状欠陥、変
色欠陥等の検出の困難な表面疵が発生し易くなる傾向に
ある。 それゆえ、コーティング鋼板については、精度の高い表
面疵の検査技術が要望されている。 ところで、従来用いられている表面疵検査装置としては
、例えば、第９図に示すレーザ反射型装置や、第１０図
に示すレーザ回折型装置が知られている。 第９図の装置は、光源としてのレーザ発振器１０と、該
発振器１０から発振されるレーザ光をスポット状にする
光学レンズ１２と、スポット状に形成されたレーザ光を
鋼板Ｓの幅方向に走査するための回転ミラー１４と、該
鋼板Ｓの表面で反射されなレーザ光を検出するためのシ
リコン（Ｓｌ）セル等からなる乱反射用受光器１６Ａ及
び正反射用受光器１６Ｂとを備えている。この装置では
、矢印方向に走行する鋼板Ｓの表面に走査されたレーザ
光の反射光を、上記乱反射用及び正反射用の受光器１６
Ａ及び１６Ｂで検出し、それぞれの検出信号をアンプ１
８Ａ及び１８Ｂを介してアナログ演算器２０に入力し、
所定の演算を行うことにより、上記鋼板Ｓの表面疵の検
出を行っている。 又、第１０図の装置は、光の回折現象を利用して表面疵
の検出を行うものであり、光源としてのレーザ発振器１
０と、該発振器１０から発振されるレーザ光をスポット
状にするコリメータ１２Ａと、そのスポット状の光束を
鋼板Ｓの幅方向に走査する回転ミラー１４と、該鋼板表
面で反射されたレーザ光を集光させるための対物レンズ
（フレネルレンズ）２２と、該レンズ２２で一点に集光
された後、空間フィルタ２４を通して入射されるレーザ
光を検出する光電子増倍管（ホトマルチプライア）２６
とを備えている。この装置では、矢印方向に走行する鋼
板Ｓの表面で反射され、対物レンズ２２及び空間フィル
タ２４を経て入射される反射光を上記光電子増倍管２６
で検出し、その検出信号に基づいて図示しない演算装置
で演算することにより、表面疵の検出を行っている。 なお、上記空間フィルタ２４は、反射光である回折パタ
ーン光線から表面疵特有の回折パターンを抽出する機能
を有する、いわゆるマスクである。 上述した２つの表面疵検査方法は、阿れも光源がレーザ
発振器１０であるため、使用している光は単一波長であ
り、又受光部も単色光の強度を検出する機能を備えたも
のである。 又、光源として白色光を用いた装置もあるが、これらは
光検出器が単に反射光の強度の変化しか出力できない単
一情報をベースとしたものであり、基本的機能は前記第
９図又は第１０図の装置と実質的に同一である。

【発明が達成しようとする課ｉＷ】

しかしながら、前述したような単色又は単一情報をベー
スとした反射光の強度の変化に基づいて表面疵の検出を
行う場合には、被検査体の表面に発生した模様欠陥、例
えばコーティング鋼板であれば絶縁被膜の不良に起因す
る微妙な模様欠陥や変色欠陥等を検出することが困難で
あるという問題があった。これを具体的に示したのが第
１１図である。 第１１図は、前記第１０図に示した装置に相当するレー
ザ回折形の表面疵検査装置で、レーザ光を鋼板Ｓの幅方
向に走査した際に、該＃ｌ板Ｓの表面で反射された光を
受光した光電子増倍管２６の出力電圧の走査波形（上）
と、その微分波形（下）とを示す線図である。上記鋼板
Ｓには、上記走査波形の左端部に相当する位置に変色が
発生しているのであるが、該走査波形からはその変色欠
陥を明確に検出することができないことが判る。 本発明は、前記問題点を解法するべくなされたもので、
従来肉眼によらなければ精度良く検出することができな
かった、被検査体の表面に発生した模様欠陥や変色欠陥
等の表面疵を高精度で検出することを可能とする表面疵
検査方法を提供することを第１の課題とする。 又、本発明は、上記模様欠陥等の表面疵と同時に、斑点
等の微小欠陥、ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥をも高精度で
検出することを可能とする表面疵検査方法を提供するこ
とを第２の課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、被検査体の表面からの反射光を、複数のそれ
ぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受光し、
各波長域の出力信号に基づいて該被検査体の表面疵を検
出することにより、前記第１の課題を達成したものであ
る。 又、第２発明は、被検査体の表面からの反射光を、複数
のそれぞれ異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受
光し、各波長域の出力信号を検出すると共に、前記被検
査体の表面からの反射光の強度を検出し、該被検査体の
表面疵を検出することにより、前記第２の課題を達成し
たものである。

【作用及び効果】

第１発明においては、被検査体の表面における反射光を
カラーセンサで受光し、その出力信号に基づいて表面疵
の検出を行うなめ、該表面疵の検出に２以上の興なる波
長域の光からなる色情報を利用することが可能となる。 その結果、単一情報ベースの光情報では検出が困難な前
記模様、変色等の表面疵を高精度に検出することが可能
となる。 第１図は、カラーセンサとしてカラーＣＣＤカメラを用
い、変色が発生しているコーティング鋼板の表面を走査
した際に検出された、赤色（Ｒ＞受光素子及び緑色（Ｇ
）受光素子それぞれの出力電圧の走査波形を示す線区で
ある０図中（生）は特定の走査波形を、（ＡＶＥ）は複
数回の走査を行ってその平均をとった走査波形をそれぞ
れ示している。この図より、従来（第１１図）は検出で
きなかった変色欠陥が明瞭に検出されることが判る。 又、第２図は、同様に上記カラーＣ（、Ｄカメラで模様
欠陥が発生しているコーティング鋼板を走査した場合の
走査波形を示しており、この図から、模様欠陥が明瞭に
検出されることが判る。 又、第２発明においては、前記第１発明と同機に模様等
の表面疵を高精度に検出すると共に、被検査体の表面に
、例えばレーザ光を照射し、その反射光の強度情報を利
用することにより、微小欠陥、通常欠陥等を精度良く検
出することが可能となる。 【実施例） 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第３図は、第１発明による第１実施例の作用を説明する
ためのブロック線図、第４図は本実施例に適用されるカ
ラーセンサ形表面疵検査装置を示す概略構成図である。 上記検査装置は、光学系として、コーティング鋼板（帯
状体）Ｓに近接した棒状光源である蛍光灯３０と、該コ
ーティング鋼板Ｓの表面からの反射光を受光する一次元
のカラーＣＣＤカメラ３２とを備えている。又、上記検
査装置は、上記ＣＣＤカメラ３２を駆動制御するための
制御回路３４と、該制御回路３４を介して入力される上
記ＣＣＤカメラ３２の出力信号に対して所定の処理を行
う信号処理回路３６と、該信号処理回路３６からの処理
信号を編集し、色毎に欠陥を判別する等の処理を行う編
集処理装置（コンピュータ）３８とを備えている。そし
て、上記編集処理装置３８がらは、編集処理信号が従来
型の表面疵検査装置に入力され、表面疵の総合判定が行
われるようになされている。 上記検査装置において、棒状光源である蛍光灯３０は、
演色ＡＡＡクラスの自然光に近い分光分布を持つ昼白色
蛍光灯で、出力１００Ｗ、点灯周波数３０ＫＨｚである
。なお、上記蛍光灯としては、自然光に近く、高周波点
灯又は直流点灯であることが好ましい、又、カラーＣＣ
Ｄカメラ３２と組合せるため、可視光域のパワースペク
トルができるだけ自然光に近く均一であることが好まし
い。 又、前記−次元のカラーＣＣＤカメラ３２は、フィルタ
で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の色検出を可
能とした一次元リニアアレイセンサであり、Ｒ，Ｇ及び
Ｂそれぞれ８６４ビツトで形成されたカラーセンサと、
焦点距離３５１１のレンズとを備えている。このカラー
ＣＣＤカメラ３２の分光特性は、第５図に示すように、
人間の視感度特性に近いものである１本実施例では、上
記カラーＣＣＤカメラ３２を、２ＭＨｚの速度で走査し
た。 上記検査装置の光学系について更に詳述する。 前記蛍光灯３０と前記カラーＣＣＤカメラ３２とは、第
６図に示す位置関係で配置しな、即ち、コーティング鋼
板Ｓの表面から上記ＣＣＤカメラ３２の受光面までの距
離Ｌ１を１１００１１、蛍光灯３０の中心から最大照度
の照射面（点）までの距離Ｌ２を１１０ｉｉ、　ＣＣＤ
カメラ３２のレンズ中心に入射する垂直反射光（θ＋　
＝　９０°）の反射位置と上記最大照度の照射面までの
距離であるオフセットΔＬを３７Ｉｌｌ、上記蛍光灯３
０の中心から上記最大照度の照射面への照射軸と鋼板Ｓ
に対する垂線との為す角θ２を２０°とした。 なお、上記蛍光灯３０の近傍には、鋼板Ｓの表面に対す
る集光性を与えるために反射板３０Ａが配設されている
。又、上記距離Ｌ１は、疵に対する１　ｂｉｔ当りに必
要な分解能から計算し、距離Ｌ２は必要な照度を実験的
に求めて決定し、オフセットΔＬも実験的に最適値を求
めた。又、角度θ１はパスライン変動の影響の最も少な
い角度とし、角度θ２は疵のＳ／Ｎ比が最大となるよう
調整した。 上記のように、蛍光灯３０の配置に上記オフセットΔＬ
をもたせることにより、ＣＯＤカメラへの入射光量を減
らすことができる。この入射光量を適切に調整すること
により、入射光量が大き過ぎて色情報が飛散することを
防止でき、その結果ｍ妙な表面欠陥を精度良く検出する
ことが可能となった。 次に、本実施例の作用を、第３図に従って説明する。 まず、矢印方向に走行するコーティング鋼板Ｓで反射さ
れ、カラーＣＯＤカメラ３２に入射された反射光は、Ｒ
，Ｇ、Ｂの各受光素子で電気信号に変換され、Ｒ，Ｇ、
Ｂそれぞれに対応する電気信号毎に以下のような処理が
並列に行われる。但し、便宜上、以下の説明ではＲ信号
の場合を代表させて説明する。 Ｒ素子の出力である生信号は、ステップ１００でＲ標準
との間で差動処理が行われ、その差信号がステップ１０
２の２値化処理へ出力される。即ち、第７図（Ａ）に示
すＲ素子からの生信号から、無欠陥試料を用いた場合の
出力信号に相当する同図（Ｂ）のＲ標準信号を差し引い
て同図（Ｃ）の差信号を求め、その差信号をステップ１
０２へ出力する。 上記差動処理には、以下の大きな特長がある。 即ち、Ｒ標準信号は、蛍光灯３０の幅方向のパワースペ
クトルの差、レンズ収差等をも含めたシステム上の総合
レベル信号をメモリーすることにより作成される。そし
て、Ｒ標準信号と生信号との差動処理を行うことにより
コーテイング面を受光した際の信号の変化分を、信号幅
、カラーレベル、［ｉｌを正確に引出すことができ、そ
の結果へ次のステップ１０２の２値化処理を確実に行う
ことが可能となる。 従って、従来、一般的に用いられている微分処理やフィ
ルタ処理では不可能であった、微少な表面変化をも高い
Ｓ／Ｎ比で検出することが可能となる。 上記ステップ１０２では、第７図（Ｃ）に示した差信号
の各ピークについて、それぞれ「１〜ｒ６の２値化レベ
ルを設定し、これら各ピークについて２値化を行う。 上記２値化処理の結果は、上記レベルｒ、〜ｒ６に対応
する±３レベルについて、各レベル毎にレジスタに入力
され、保存される（ステップ１０４）。 上記レジスタから２値化信号を引き出し、該信号と、Ｈ
（長さ）、Ｗ（幅）、Ｄ（濃度）、Ｓ（面積）などの表
面疵の特徴パラメータとを用いてパメラータ演算を行い
（ステップ１０６）、その演算結果を表面疵情報として
外部へ出力する（ステップ１０８）、なお〜上記ステッ
プ１０２〜ステップ１０８のそれぞれには、溶接点検出
器（ＷＰＤ）から溶接点検出信号が、パルスジェネレー
タ（ＰＬＧ）からは走行距離信号が出力され、表面疵の
検出位置が溶接点位置からの距離として算出されるよう
になされている。 上述した演算処理を、Ｇ、Ｂの各色信号についても実行
し、Ｒ，Ｇ、Ｂの３色について表面疵情報を作成し、各
色毎の表面疵情報やこれらを組合せて得られる情報から
表面疵の検出を行う、このように表面疵の検出を、Ｒ，
Ｇ、Ｂの色情報に基づいて行うことができるため、単色
をベースとした場合には検出が困難な、模様、変色等の
微妙な表面疵を精度良く検出することが可能となる。 下記第１表は、本実施例の方法をコーティング鋼板に実
際に適用した結果を、従来のレーザ形検査装置を適用し
た結果と共に示したものである。 表中、分母は対象紙数、分子は検出紙数である。 第 表 上記第１表より、従来検出が難しかった模様、変色系統
の疵の検出率が向上していることが判る。 なお、本実施例では、カラーセンサとして一次元カラー
〇ＣＤカメラを用いることにより、前述の如く棒状光源
、即ち蛍光灯３０を光源として用いることが可能となり
、且つ光源の均一化を計ることができた。 又、同様に、−次元センサを使うことにより被検査体の
移動に件って連続した二次元画像を得ることが可能とな
った。その結果、二次元センサで必要とされる高価な画
像処理装置が不要となり、装置の簡素化を図ることがで
きた。即ち、二次元のカラーセンサ、例えば二次元のカ
ラーＣＣＤカメラを用いて平面画像を画像メモリに取込
み、汎用の画像処理装置により特徴抽出を行うこともで
きる。しかし、例えば、１．５＋１　ｘｌ、５ｎの大き
な面積に均一な照明を得ることは極めて置敷であり、又
汎用の画像処理装置ではリアルタイム処理能力がないパ
め、多数の処理装置が必要になり、その結果、高価なシ
ステムになってしまう等の不都合がある。 又、本実施例では、Ｒ，Ｇ、Ｂの色情報を用いることに
より、コーティング鋼板の表面の測色を行うこともでき
る。 第８図は、第２発明による第２実施例に適用される表面
疵検査装置を示す概略構成図である。 上記検査装置は、図中左側に配されたカラーセンサ形表
面疵検査装置５０と、右側に配されたレーザ回折形表面
疵検査装置５２とを備え、検査システムとして一体的に
形成されている。これら両検査装Ｗ５０．５２による処
理結果はデータ処理・編集処理装置５４に入力され、表
面疵の判定が行われるようになされている。 上記カラーセンサ形表面疵検査装置５０は、前記第１実
施例に適用されたものと実質的に同一であり、二点鎖線
で囲んだ部分５６は、前記第４図に示した蛍光灯３０、
カラーＣＣＤカメラ３２及び制御回路３４に対応してい
る。そして、この制御回路３４からの出力信号は、信号
処理装置３６Ａに入力され、該処理装置３６Ａの出力信
号は前記編集処理装置５４へ入力されるようになされて
いる。 又、前記レーザ回折形表面疵検査装置５２は、二点鎖線
で囲んだ部分５８が、前記第１０図に示した装置と実質
的に同一のものに相当しており、該装置に含まれる光電
子増倍管２６の出力信号が、制御装置６０を介して前記
編集処理装置５４へ入力されるようになされている。 上述した構成からなる検査装置を、第８図に示すように
、コイル巻取を行う最終ラインに設置し、コイルＣに巻
取る直前に位置するコーティング鋼板Ｓの表面疵検査を
行った。 測定は、幅８００〜１３００ｕのコーティング鋼板を、
２０　ＯｆｉｐＩの速度で走行して行った。又、カラー
センサ型検査装置５０の操作条件は前記第１実施例と同
一であり、レーザ回折形検査装置５２は、光源トして２
＋ｇＷのＨｅ−Ｎｅレーザを使用した。 その結果、カラーセンサ形検査装置５０では、従来検出
が難しかった模様、変色等の欠陥を高精度で検出でき、
又、レーザ回折形検査装置５２では、斑点等の微小欠陥
、ヘゲ、スリ疵等の通常欠陥を高精度で検出できること
から、広い範囲の疵種についてその検出を精度良く行う
ことができた。 以上、本発明について具体的に説明したが一本発明の表
面疵検査方法は、前記実施例に示したものに限定される
ものでないことはいうまでもない例えば、カラーセンサ
としては、実施例で示したＲ、Ｃ，、Ｂの３色に感応す
るカラーＣＣＤカメラに限られるものでなく、少なくと
も異なる２波長域以上の光にそれぞれ感応することがで
きるものであれば特に制限されない（但し、白色光に感
応するものは除く）、なお、ここでいう波長域には一定
の広がりを有する場合は勿論、単一波長の光をも含む。 又、カラーセンサは、−次元に限らず、二次元であって
もよい。 又、センサでなく、光源に異なる２波長域以上の光を用
いてもよい。 更に、光源としては、蛍光灯に限らず、キセノンランプ
等であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の詳細な説明する
ための線図、 第３図は、第１実施例の作用を説明するためのブロック
線図、 第４図は、第１実施例に適用される表面疵検査装置を示
す概略構成図、 第５図は、上記検査装置のカラーＣＣＤカメラの分光特
性を示す線図、 第６図は、上記検査装置の要部を拡大して示す概略構成
図、 第７図は、カラーＣＣＤカメラの出力信号に対して行う
差動処理を説明するための線図、第８図は、第２実施例
に適用される表面疵検査装置を示す概略構成図、 第９図は、従来のレーザ反財形表面疵検査装置を示す概
略斜視図、 第１０図は、従来のレーザ回折形表面疵検査装置を示す
概略斜視図、 第１１図は、従来の表面疵検査装置による表面疵の検出
結果を示す線図である。 ３０・・・蛍光灯、 ３２・・・カラーＣＣＤカメラ、 Ｓ・・・コーティング鋼板、 Ｒ・・・赤色、 Ｇ・・・緑色、 Ｂ・・・青色。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査体の表面からの反射光を、複数のそれぞれ
   異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受光し、各波
   長域の出力信号に基づいて該被検査体の表面疵を検出す
   ることを特徴とする表面疵検査方法。
2. （２）被検査体の表面からの反射光を、複数のそれぞれ
   異なる波長域毎に感応するカラーセンサで受光し、各波
   長域の出力信号を検出すると共に、前記被検査体の表面
   からの反射光の強度を検出し、 これらの検出結果に基づいて該被検査体の表面疵を検出
   することを特徴とする表面疵検査方法。