JPH05203586A - 形状不良検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状不良の種類と程度を定量的に、高精度で
判別する。 【構成】 レーザー走査式の疵検出において反射光を複
数の受光素子で検知し、その複数の受光素子から反射光
分布の巾・重心・ピーク強度・山の数及び全輝度加算値
を算出し、これらの値を神経回路網でいくつかの疵波形
パターン属性値に変換し、これらの属性値より形状不良
を判定し、判定した不良領域の広がりよりその程度を判
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯状体例えば鋼板等に
発生する形状不良部を、帯状体の走行中に高精度に検出
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】鋼板等の帯状体に発生する形状不良には、
中のび，側のび，側波等のように、ある程度の範囲にま
たがっているものもあるが、凹凸，折れ等のように局部
的なものもある。

【０００３】これらの帯状体の形状不良を走行中に検出
する場合、従来、ある程度の範囲にまたがる形状不良の
検出には、例えば特開昭５７−１２４２４３号公報に開
示された、帯状体に映った棒状光源の虚像をテレビカメ
ラで撮影し、形状不良により発生する像の歪みをビデオ
信号から自動検出する方法や、変位計により帯状体の高
さ変化を直接検出する方法などは良く知られている。し
かしこれらの方法では帯状体表面全体をくまなく検査す
ることは極めて困難である上、凹凸不良に代表される微
小な形状不良に対する感度も低い。

【０００４】微小な形状不良の検出は、従来、例えば特
開平２−２９８８４０号公報に開示されたような所謂光
学的疵検出器の役割であったが、基本的に対象物からの
反射光量の変化を測定するものであるため、色ムラや光
沢が変化している疵、さらには甚だひどい形状不良には
威力を発揮するが、のびや波のように形状が緩やかに変
化する形状不良や周辺と光沢の差がない凹凸不良のよう
な微小な形状不良の検出に関しては無力である。

【０００５】また、特開昭６１−２５４８０９号公報に
開示の技術は、レーザービームを被検材に照射し反射ビ
ームを縦列配置した受光素子で受光し、受光位置の上下
変動から形状不良を検出するものである。形状不良の検
出に一定の効果があるが、形状不良の有無を判断するの
みで、形状不良の種類や有害度を認識することができな
かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来は、
微小な形状不良の検出精度が低いとか、のびや波のよう
に形状が緩やかに変化する形状不良や周辺と光沢の差が
ない凹凸不良にような微小な形状不良の検出が難かしい
とか、形状不良の種類や有害度が分からないとかの問題
があった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の欠点を克
服し、帯状体に発生する種々の形状不良を、高精度で検
出することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示す、
レーザービーム３を鋼板１等の帯状体の幅方向ｘへ走査
する走査装置（５，６），帯状体１から反射された反射
ビームを入射し、幅方向ｘの拡がりを圧縮する走査方向
集光装置９，走査方向集光装置９からの反射ビームを受
光するＣＣＤ撮像素子１０等の受光素子群でなるレーザ
ー走査式の形状不良検出装置を用いて、受光素子群の各
素子が受光した信号から、反射光分布の幅，重心位置，
ピーク強度，山の数等を算出することにより数種の形状
不良波形パターンに分類し、それらパターンの情報をあ
る範囲にわたって蓄積することにより形状不良の種類と
有害度を算出することを特徴とする。

【０００９】

【作用】受光素子群１０の受光面を示す図２の（ｐ）お
よび各素子の受光量を示す図４を参照すると、図４は各
素子の受光量によって現われる受光量分布を示し、幅方
向ｘは、受光素子の縦列すなわちチャンネルの配列方
向、高さ方向ｚは受光素子の横列の配列方向（エレメン
ト配列方向）である。帯状体１表面の反射光の広がりを
表わす幅は、受光した素子の縦列方向の数Ｄzおよび横
列方向の数Ｄyで表わされる。該反射光の分散は受光量
ピ−ク値を得た各素子（Ｐi，Ｐj）の個数で表わされ、
主たる方向は最大検出値Ｐmaxを得た素子の位置（Ｐmax
ｉ，Ｐmaxｊ）で表わされ、全体としての方向は反射光
を受光した素子領域の重心位置（Ｇi，Ｇj）で表わされ
る。また、全素子の受光量の加算値すなわち全輝度加算
値は、受光素子群１０に対する反射光の整合度合を表わ
す。これらの情報は、レ−ザ−７を照射した表面の傾
斜，凹凸等に対応する。これらの情報を、例えばニュー
ラルネットで形状不良属性値に変換することで、形状不
良を評価および判定できる。判定した形状不良の、小領
域の面配列に対応する分布より形状不良領域を検出する
ことができ、形状不良領域の大きさより有害度を算出し
うる。

【００１０】

【実施例】図１に、本発明を一態様で実施するレ−ザ−
走査装置を示す。レ−ザ−装置２がレ−ザビ−ム３を発
生し、ビームエキスパンダ４を通してポリゴンミラ−５
に照射する。ミラー５で反射されたレーザービーム３
は、放物面鏡６で反射され、板幅方向ｘに平行走査する
走査ビーム７となって、帯状体（鋼板）１の表面に、あ
る角度で当る。鋼板１上の照射点８で反射されたビーム
７は走査方向集光装置、例えば放物面鏡９、によって折
り返され、更に幅方向ｘに集光され、受光素子群（ＣＣ
Ｄ撮像素子）１０に入射する。

【００１１】ここで、鋼板１に対して幅方向ｘのどの点
でも同一の角度θで入射するとすれば、ＣＣＤ撮像素子
１０上に投影された反射スポットは、レ−ザ−照射点で
の鋼板１の走行方向ｙの傾きにより次のように変化す
る。

【００１２】すなわち、図２の（ｓ）に示すように、正
常部（平担部）により走査ビーム７が反射される場合
は、走査ビーム７は、ＣＣＤ撮像素子１０の受光面の中
心Ｚｓ点（図２のｐに示すＣＣＤ撮像素子１０の受光面
の中心）に入射する。走査ビ−ム７が当る位置で鋼板１
表面が長手方向ｙに傾斜しているときには、走査ビーム
７の反射光がＣＣＤ撮像素子１０に入射する位置は、傾
斜方向に依存して図２の（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、Ｚｓ点より高い位置のＺａ点になったり、Ｚｓ点よ
り低い位置のＺｂ点になったりする。鋼板１の表面が幅
方向ｘに傾斜しているときには走査ビ−ム７の反射光が
ＣＣＤ撮像素子１０の受光面の中心Ｚｓより幅方向ｘに
ずれる。

【００１３】さらにレーザービーム７は有限の太さを有
しており、鋼板１表面の走査箇所（ビ−ム７照射点）で
形状不良部の傾きが一定でない場合には、図２の（ｐ）
に示すように、走査ビ−ム７の反射光がＣＣＤ撮像素子
１０の受光面の中心Ｚｓより高さ方向ｚおよび幅方向ｘ
にずれる。高さ方向のみを示す図３の（ａ）のように、
走査ビーム７はＣＣＤ撮像素子１０の受光面上の狭い箇
所に当たるのではなく、広い範囲Ｚａ〜Ｚｂにまたがっ
て入射する。特に微小な凹凸疵のような場合には、図３
の（ｂ）に示すように受光量の極大点が２か所以上出現
する。

【００１４】このように、形状不良の種類およびその大
きさによって生じる特徴がある。当然、形状不良部では
幅方向ｘの形状不良があるため、図１に示すＣＣＤ撮像
素子１０は光電変換素子（エレメント）を図２の（ｐ）
に示すように２次元（面）配列したものであるが、これ
に限らず、一次元（直線）配列したものや、十文字に配
列したものを用いることもできる。

【００１５】これらの走査ビーム７の反射光の、鋼板１
の形状不良に対応するＣＣＤ撮像素子１０の受光面上の
光強度分布を表わす必要最低限のパラメ−タは、広がり
および強度分布である。広がりは「幅」（ｘ幅およびｚ
幅）で表わされるが、値が大きい方の一方のみを摘出し
てもよい。強度分布は、「ピ−ク（山）の数」，「重心
位置」および「ピーク強度最高値」で表わすことができ
る。これらの特徴を算出すれば、形状不良を特定するこ
とができる。なお、ビ−ム７が鋼板１表面を外れて反射
光が無いとか鋼板１に穴が開いているとか、あるいは、
鋼板１表面の傾斜が極端に大きく（例えば座屈）、反射
光がすべてＣＣＤ撮像素子１０の受光面を外れしまうな
どの検出も行なうには、ＣＣＤ撮像素子１０の全エレメ
ントの検出値の総和（全輝度加算値）を算出し、算出値
が所定値以下であるかをチェックすればよい。加えて、
全輝度加算値は、反射光全体としてのずれ量に対応する
ので、これに基づいてずれ量を推定しうる。

【００１６】図１に示すＣＣＤ撮像素子１０は、図２の
（ｐ）に示すように、高さ方向ｚおよび幅方向ｘに多数
のエレメントを二次元配列したものであり、ｘ方向の配
列数は例えば１６（ｉ＝１〜１６の１６チャンネル）、
ｚ方向の個数は例えば２０４８である。１つのチャンネ
ルでの受光量分布（一次元）を図４の（ｐ）に示す。各
チャンネルにき、受光幅Ｄdz，重心位置Ｇgz，ピ−ク強
度最高値Ｐpmaxおよび全輝度加算値ΣＶjを算出する
と、ｚ方向の「幅」Ｄzは各チャンネルｉで検出した幅
Ｄdzの最大値で表わすことができ、各チャンネルの重心
位置Ｇgzの全体としての重心位置（Ｇd）が、ＣＣＤ撮
像素子１０全面での受光「重心位置」となり、各チャン
ネルのピ−ク強度最高値Ｐpmaxの内の最高値ＰmaxがＣ
ＣＤ撮像素子１０全面での「ピーク強度最高値」Ｐmax
となり、各チャンネルの全輝度加算値ΣＶjの和ΣＶji
が、ＣＣＤ撮像素子１０全面での「全輝度加算値」ΣＶ
jiとなる。ピ−ク数の算出については後述する。

【００１７】図４はＣＣＤ撮像素子１０上の各エレメン
トの受光光量を概念的に示したものである。鋼板１の表
面が平担であると図４の（ｓ）に示すように、ビ−ム７
の反射光はＣＣＤ撮像素子１０の第９チャンネル（ｉ＝
９；基準チャンネル）に集光し、第９チャンネルの各エ
レメント（ｊ＝１〜２０４８）の出力もほぼ一定であ
る。一方、形状不良のｚ幅がレーザービ−ム７のｚ幅よ
りも大きく、その形状不良の傾きが比較的ゆるやかな疵
（折れ，中のび，中歪み，大きな凹凸疵等／これを疵パ
ターンＡとする）の場合、図４の（ａ）に示すように、
形状不良の山部でピーク位置が移動し、形状不良斜面で
反射光はエレメント列からはずれるために、各エレメン
トの出力は低下する。また、形状不良のｚ幅がレーザー
ビ−ム７のｚ幅よりも小さい疵（押疵や小さな凹凸疵等
／これを疵パターンＢとする）の場合、第９チャンネル
以外のチャンネルのエレメントも受光し、第９チャンネ
ルにおいても山が２つ以上出現することもある（図４の
ａ，ｂ，ｐ）。さらに、座屈や大きな側歪みのように比
較的広い範囲に形状のうねりがある疵（これを疵パター
ンＣとする）の場合、受光素子の出力はランダムに変化
する（図４のｂ）。

【００１８】再度図１を参照する。ポリゴンミラ−５を
回転駆動する電気モ−タにはロ−タリエンコ−ダＲxが
結合されており、このエンコ−ダＲxが、ビ−ム７がｘ
方向走査の始点（ｘホ−ムポジション）にあるときにこ
れを示す信号Ｐxmを発生し、ビ−ム７がｘ方向の該始点
から終点の間を走査しているときビ−ム７の微小距離
（ｘ方向）の移動毎に一パルスの走査同期パルスＰxsを
発生する。なお、この実施例では、ビ−ム７のｘ方向の
一走査の間（Ｐxm発生の１周期の間）、鋼板１はｙ方向
に１０mm進行する。

【００１９】ロ−タリエンコ−ダＲxが発生するＰxmと
Ｐxsは図５に示す走査アドレス処理回路（１２〜１９）
に与えられる。図５を参照すると、ＣＣＤ撮像素子１０
は画像信号処理回路１１に接続されている。画像処理コ
ンピュ−タおよび演算コンピュ−タ２０（以下単にコン
ピュ−タ）には、走査アドレス処理回路（１２〜１９）
が走査アドレスデ−タＦ，Ｙ，Ｘおよび小フレ−ム同期
パルスＰfを与える。

【００２０】この実施例では、鋼板１の表面のｘ方向５
mm×ｙ方向１０mmの小領域(小フレ-ム)単位を形状不良
検出単位としている。この小フレ−ム区分を図７に示
す。この小フレ−ム区分に対応して、図５に示す走査ア
ドレス処理回路（１２〜１９）の分周カウンタ１２が、
ビ−ム７のｘ方向５mmの移動につき１パルスの小フレ−
ムｘ同期パルスＰfを発生して、Ｘカウンタ１３および
コンピュ−タ２０に与える。Ｘカウンタ１３のカウント
デ−タＸは、ｘ方向走査が、その始点（ｘホ−ムポジシ
ョン）から、何番目の小フレ−ムであるか（小フレ−ム
のｘ方向Ｎｏ．）を示す。図５のＹカウンタ１４が、エ
ンコ−ダＲxが発生するホ−ムポジション信号Ｐxmをカ
ウントする。上述のようにビ−ム７のｘ方向の一走査の
間（Ｐxm発生の１周期の間）、鋼板１はｙ方向に１０mm
進行するので、Ｙカウンタ１４のカウントデ−タＹは、
鋼板１に対するビ−ム７のｙ方向走査がｙ方向の何番目
の小フレ−ムであるか（小フレ−ムのｙ方向Ｎｏ．）を
示す。比較器１５には、小フレ−ム群でなる大フレ−ム
のｙ方向の長さ（小フレ−ムの個数）を表わす設定値Ｍ
と、Ｙカウンタ１４のカウントデ−タＹが与えられ、比
較器１５は、カウントデ−タＹがＭに合致したとき（ｙ
方向で１個の大フレ−ム分の走査が終了したとき）に１
個のカウントオ−バパルスを発生する。このカウントオ
−バパルスでＹカウンタ１４がクリアされる。カウント
オ−バパルスをＦカウンタ１６がカウントアップする。
Ｆカウンタ１６のカウントデ−タＦは、大フレ−ムＮ
ｏ．を表わす。鋼板１，小フレ−ムおよび大フレ−ムの
関係を図７に示す。

【００２１】なお、コンピュ−タ２０は、形状不良検出
を開始するときスタ−ト信号をフリップフロップ１７に
与える。フリップフロップ１７はこれによりセットされ
てＦカウンタ１６およびＹカウンタ１４をクリアする。
その後、ｘ走査始点を示す信号Ｐxmが発生すると、そこ
でフリップフロップ１７がリセットされて、このリセッ
トが完了した時点に、分周カウンタ１２，Ｘカウンタ１
３，Ｙカウンタ１４およびＦカウンタ１６のすべてが、
カウント値０で（大フレ−ムＮｏ．Ｆ＝０，小フレ−ム
Ｎｏ．Ｘ，Ｙ＝０）ある。すなわち、コンピュ−タ２０
がスタ−ト信号を発生したときに、走査アドレス処理回
路（１２〜１９）の初期化が行なわれ、図７に示す小フ
レ−ム区分，大フレ−ム区分を行ないそれらにアドレス
を付与するためのカウント処理が０から開始される。

【００２２】次にコンピュ−タ２０の形状不良検出処理
の内容を、図５および図６を参照して説明する。

【００２３】まず図５を参照する。コンピュ−タ２０
は、小フレ−ムｘ同期パルスＰfが発生する度に、すな
わちビ−ム７のｘ走査が５mm進む毎に、以下に説明する
処理を実行する。

【００２４】まず、画像信号処理回路１１よりＣＣＤ撮
像素子１０の画像デ−タ（各エレメントの受光レベルを
示すエレメント単位のデジタルデ−タ）を一画面（全エ
レメント）分読込み、このとき、デジタルデ−タのデ−
タビットの下位所定桁分の情報を捨てて、所定上位桁の
デ−タを多値メモリに書込む（サブル−チン２２；以下
カッコ内では、サブル−チンとかステップとかの語を省
略し、その番号数字のみを記す）。このデ−タ変換によ
り、多値メモリに書込まれたデ−タは、図４の（ｐ）に
示す、閾値を基点にそれより高い値（斜線部）を表わす
デ−タと同等のデ−タに変換されたことになる。

【００２５】コンピュ−タ２０は次に、多値メモリの、
１以上の値を示すデ−タは「１」、０の値を示すデ−タ
は「０」と、複数ビットデ−タを１ビット情報（２値信
号）に変換して２値メモリに書込む（２３）。以上によ
り、多値メモリには階調デ−タ（３値以上を示すデ−
タ）が、２値メモリには所定レベル以上の受光有無を表
わす２値デ−タが書込まれたことになる。

【００２６】コンピュ−タ２０は次に、２値メモリのデ
−タに基づいてｘ方向の受光幅Ｄｘおよびｚ方向の受光
幅Ｄｙを算出して、両者の内大きい値を幅Ｄmaxと定め
る（２４）。ｚ方向の受光幅Ｄzは、例えば、２値メモ
リのチャンネル１〜１６の２値デ−タの、同じｚアドレ
スｊのものの論理和をとって１チャンネル分の２値デ−
タ（ｚアドレス対応）を算出し、この１チャンネル分の
２値デ−タの、「１」が最初に現われたｚアドレスｊs
と最後に現われたアドレスｊfの差ｊf−ｊsをＤｚとす
ることにより算出する。ｘ方向の受光幅Ｄｘは、例え
ば、チャンネル１〜１６のそれぞれに少くとも１個の
「１」があるか否かを、チャンネル１から順番にチェッ
クして、「１」があった最初のチャンネルのNo.ｉsと
「１」があった最後のチャンネルのNo.ｉfとの差ｉf−
ｉsをＤｘとすることにより算出する。

【００２７】コンピュ−タ２０は次に、ピ−ク点を検出
する（２５）。多値メモリのデ−タを、最高値より所定
値低い値を参照値として２値化して、「１」（参照値以
上）となった領域の中心のアドレス（ｊ，ｉ）をセ−ブ
し、次に参照値を更に所定値低い値に変更して同様に２
値化して「１」となった領域の中心のアドレスをセ−ブ
する。ただしすでにセ−ブしている領域と重なる領域の
アドレスはセ−ブしない。この処理を最低値（０：図４
のＰの閾値）より所定値高い値を参照値とするところま
で同様に繰返す。そしてセ−ブした点数Ｐnをカウント
する。このＰnが山（ピ−ク）の数である（２６）。

【００２８】コンピュ−タ２０は次に、セ−ブしたアド
レスの多値デ−タを比較して最高値Ｐmaxを摘出する
（２７）。これが最高ピ−ク値である。

【００２９】次に、重心位置Ｇdを算出する（２８）。
これにおいては、各チャンネルにおける多値デ−タの重
心位置Ｇizを算出し、そして全体の重心位置Ｇxzを算出
し、ＣＣＤ撮像素子１０の基準点（ｉ＝９，ｊ＝１０２
４）に対する重心位置Ｇxzの距離Ｇdを算出し、これを
重心位置Ｇd（正確には基準点に対する位置偏差）デ−
タとする。

【００３０】コンピュ−タ２０は次に、多値メモリの多
値デ−タすべての総和を算出し、これを小範囲の階調デ
−タΣＶjiに変換する。すなわち、該総和の範囲が広い
（デ−タ桁数が大きい）ので、これを、属する大きさ領
域を表わすデ−タ（少い桁数）に変換する。

【００３１】次にコンピュ−タ２０は、ニューラルネッ
トを用いて、形状不良（疵）パターン属性値を算出する
（属性値の算出１）。図５に示すようにこのニューラル
ネットは入力層，中間層及び出力層の３層構造で、ノー
ド数は入力層が５、中間層が１０、出力層が４である。
５個の入力（Ｄmax，Ｐn，Ｐmax，ＧdおよびΣＶij）よ
り、１０個の中間値を算出する関数ｆ₁₀〜ｆ₁₉のそれぞ
れを、例えば、 ｆ_1k＝ａ_k・Ｄmax＋ｂ_k・Ｐn＋ｃ_k・Ｐmax＋ｄ_k・Ｇd＋ｅ_k・ΣＶij ｋ＝０〜９ ・・・(1) とし、４個の出力値（Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｏ）を算出する関数
ｆ₂₀〜ｆ₂₃のそれぞれを、例えば、 ｆ_2u＝ ｆ_u・ｆ₁₀＋ｇ_u・ｆ₁₁＋ｈ_u・ｆ₁₂＋ｉ_u・ｆ₁₃＋ｊ_u・ｆ₁₄ ＋ｐ_u・ｆ₁₅＋ｑ_u・ｆ₁₆＋ｒ_u・ｆ₁₇＋ｓ_u・ｆ₁₈＋ｔ_u・ｆ₁₉ ｕ＝０〜３ ・・・(2) とすると、合計１４個の式ｆ₁₀〜ｆ₁₉，ｆ₂₀〜ｆ₂₃であ
り、これら１４個の式中に、計５×９＋１０×４＝８５
個の係数ａ_k〜ｅ_k（ｋ＝０〜９），ｆ_u〜ｔ_u（ｕ＝０〜
３）が含まれる。４個の出力関数ｆ_2u（ｕ＝０〜３）す
なわちｆ₂₀〜ｆ₂₃のそれぞれは、標準平面属性値
（Ｓ），パタ−ンＡ属性値（Ａ），パタ−ンＢ属性値
（Ｂ）および受光外れ属性値（Ｏ）を算出するものであ
る。

【００３２】これらの出力値（Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｏ）はすべ
て０〜１の範囲、しかも、Σｆ_2u＝１としており、コン
ピュ−タ２０は、後述するように、ｆ₂₀の出力値（Ｓ）
が設定値（Ｐss；例えば０．５）を越えるとき、標準平
面であると判定し、ｆ₂₁の出力値（Ａ）が設定値（Ｐa
s；例えば０．５）を越えるとき、パタ−ンＡの形状不
良であると判定し、ｆ₂₂の出力値（Ｂ）が設定値（Ｐb
s；例えば０．５）を越えるとき、パタ−ンＢの形状不
良であると判定し、ｆ₂₃の出力値（Ｏ）が設定値（例え
ば０．５）を越えるとき、反射光がＣＣＤ撮像素子１０
を外れていると判定する。

【００３３】このような判定を行なうために、合計１４
個の式ｆ₁₀〜ｆ₁₉，ｆ₂₀〜ｆ₂₃〔それらの中の８５個の
係数ａ_k〜ｅ_k（ｋ＝０〜９）〕は、例えば、鋼板１の表
面が最も良好な平面で反射光の中心が撮像素子１０の基
準点に整合しているときの入力値（Ｄmax，Ｐn，Ｐma
x，ＧdおよびΣＶij）で所定出力値（ｆ₂₀の出力値
（Ｓ）＝１，ｆ₂₁の出力値（Ａ）＝０，ｆ₂₂の出力値
（Ｂ）＝０，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）＝０）が現われ、最も
代表的なパタ−ンＡの形状不良での入力値（Ｄmax，Ｐ
n，Ｐmax，ＧdおよびΣＶij）で所定の出力値（ｆ₂₀の
出力値（Ｓ）＝０，ｆ₂₁の出力値（Ａ）＝１，ｆ₂₂の出
力値（Ｂ）＝０，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）＝０）が現われ、
最も代表的なパタ−ンＢの形状不良での入力値（Ｄma
x，Ｐn，Ｐmax，ＧdおよびΣＶij）で所定の出力値（ｆ
₂₀の出力値（Ｓ）＝０，ｆ₂₁の出力値（Ａ）＝０，ｆ₂₂
の出力値（Ｂ）＝１，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）＝０）が現わ
れ、反射光が撮像素子１０に全く当っていないときの入
力値（Ｄmax，Ｐn，Ｐmax，ＧdおよびΣＶij）で所定の
出力値（ｆ₂₀の出力値（Ｓ）＝０，ｆ₂₁の出力値（Ａ）
＝０，ｆ₂₂の出力値（Ｂ）＝０，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）＝
１）が現われ、パタ−ンＡとパタ−ンＢの中間的な形状
不良での入力値（Ｄmax，Ｐn，Ｐmax，ＧdおよびΣＶi
j）で所定の出力値（ｆ₂₀の出力値（Ｓ）＝０，ｆ₂₁の
出力値（Ａ）＝０．５オ−バ，ｆ₂₂の出力値（Ｂ）＝
０．５未満，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）＝０）又は（ｆ₂₀の出
力値（Ｓ）＝０，ｆ₂₁の出力値（Ａ）＝０．５未満，ｆ
₂₂の出力値（Ｂ）＝０．５オ−バ，ｆ₂₃の出力値（Ｏ）
＝０）が現われる等々、実際の鋼板１の表面性状に対し
て適正な属性値出力が得られるように、学習に基づいて
回帰計算により算定されたものであり、その後も、入力
値（Ｄmax，Ｐn，Ｐmax，ＧdおよびΣＶij）および出力
値（ｆ₂₀の出力値（Ｓ），ｆ₂₁の出力値（Ａ），ｆ₂₂の
出力値（Ｂ），ｆ₂₃の出力値）が与えられると回帰計算
により、合計１４個の式ｆ₁₀〜ｆ₁₉，ｆ₂₀〜ｆ₂₃〔それ
らの中の８５個の係数ａ_k〜ｅ_k（ｋ＝０〜９）〕が更新
される。

【００３４】以上に説明したニュ−ラルネットによる計
算（図５の属性値の算出１）により、出力関数ｆ₂₀〜ｆ
₂₃の値すなわち属性値が算出される。

【００３５】次に図６を参照する。コンピュ−タ２０は
次に、ｆ₂₁の出力値すなわちパタ−ンＡ属性値がＰas
（＝０．５）を越えているかをチェックする（３１）。
Ｐasを越えているとパタ−ンＡの形状不良があるとして
これを示す情報「Ａ」を、疵検出メモリの、Ｆ（大フレ
−ムＮｏ．），Ｙ（小フレ−ムのｙ位置Ｎｏ．）および
Ｘ（小フレ−ムのｘ位置Ｎｏ．）に割り当てられた領域
に、書込む（３２）。Ｆ，ＹおよびＸは、図５に示す走
査アドレス処理回路（１２〜１９）が与えているアドレ
スデ−タである。

【００３６】Ｐasを越えていないときには、ｆ₂₂の出力
値すなわちパタ−ンＢ属性値がＰbs（＝０．５）を越え
ているかをチェックする（３９）。Ｐbsを越えていると
パタ−ンＢの形状不良があるとしてこれを示す情報
「Ｂ」を、疵検出メモリの、Ｆ，ＹおよびＸに割り当て
られた領域に、書込む（４０）。

【００３７】Ｐbsを越えていないときには、ｆ₂₀の出力
値すなわちパタ−ンＳ（平担面）属性値がＰss（＝０．
５）を越えているかをチェックする（４７）。Ｐssを越
えているとパタ−ンＳで正常平面であるとしてこれを示
す情報「Ｓ」を、疵検出メモリの、Ｆ，ＹおよびＸに割
り当てられた領域に、書込む（４８）。

【００３８】Ｐssも越えていないと、ｆ₂₃の出力値すな
わちパタ−ン０（受光外れ）属性値がＰos（＝０．５）
を越えているかをチェックする（４９）。Ｐosを越えて
いると鋼板１領域外（又は穴開き）であるとしてこれを
示す情報「Ｏ」を、疵検出メモリの、Ｆ，ＹおよびＸに
割り当てられた領域に、書込む（５０）。

【００３９】ｆ₂₀〜ｆ₂₃の属性出力値がいずれも０．５
以下であったときには、グレイ（不明瞭）を示す情報
「？」を、疵検出メモリの、Ｆ，ＹおよびＸに割り当て
られた領域に、書込む（５１）。

【００４０】以上に説明したパタ−ン判定処理により、
疵検出メモリには、平面展開すると図７に示すように、
小フレ−ムそれぞれの形状パタ−ンを示す情報「０」，
「？」，「Ｓ」，「Ａ」および「Ｂ」が書込まれること
になる。図７において「Ｏ」を付した小フレ−ムは鋼板
１の領域外で反射光がない走査領域であり、「？」を付
した小フレ−ムは鋼板１の側端近辺で十分な反射光がな
い不明瞭領域であり、「Ｓ」を付した小フレ−ムは鋼板
１の平担面領域であり、「Ａ」を付した小フレ−ムはパ
タ−ンＡの形状不良領域である。図７には示していない
が、「Ｂ」が付される小フレ−ムはパタ−ンＢの形状不
良領域である。

【００４１】コンピュ−タ２０は、パタ−ンＡの形状不
良を検出した（３２）ときには、疵検出メモリの、パタ
−ンＡと検出した小フレ−ム（Ｙd，Ｘd）に隣接する４
個の小フレ−ム（Ｙd，Ｘd-1）,（Ｙd-1，Ｘd-1）,（Ｙ
d-1，Ｘd）,（Ｙd-1，Ｘd+1）の情報が同じ情報「Ａ」
であるかをチェックし、図７に示す小フレ−ムのそれぞ
れに１ビットを割り当てた２値メモリ上の、同じ情報で
あった小フレ−ム対応位置に「１」を書込み、同じ情報
であった小フレ−ムに隣接する別の小フレ−ムが同様に
同じ情報「Ａ」であるかをチエックして、同じ情報がな
くなるまで、２値メモリ上に「１」を書込んで行く。２
値メモリ上の「１」領域の広がりが、パタ−ン「Ａ」領
域であり、２値メモリ上の１ビットが図７の小フレ−ム
の１つに対応する（図６の３３）。コンピュ−タ２０は
次に、２値メモリ上の「１」領域のＹ幅（長さ）を算出
し（３４）、Ｘ幅（幅）を算出する（３５）。そして上
述の「属性値の算出１」（図５の３０）と同様な、入力
数を、鋼板１のセンタ−Ｘ1cから「Ａ」領域の中心位置
Ｘacまでの距離（│Ｘac-Ｘ1c│)，Ｙ幅（長さ）とＸ幅
（幅）の３個とし、出力数を、側波属性値，側歪（小）
属性値，中延・折れ属性値、および、中歪・凹凸（大）
属性値の４個とするニュ−ラルネットにより、これら側
波属性値，側歪属性値，中延・折れ属性値、および、中
歪・凹凸属性値を算出する（３６）。この場合も、各属
性値の範囲は０〜１、属性値の総和は１としている。そ
して、いずれかの属性値が設定値Ｐcas(＝０．５）を越
えると、該属性値の名称を形状不良情報とする不合格情
報を生成して、判定メモリに、パタ−ンＡ領域の中心位
置情報Ｙac，Ｘacと共に書込むと共に、図示しない出力
装置に形状不良情報（上記属性値の名称）による不合格
を表わす警報を出力する（図６の３７〜３８）。

【００４２】コンピュ−タ２０は、パタ−ンＢの形状不
良を検出した（４０）ときには、上述の、パタ−ンＡの
形状不良を検出したときと同様な処理により、パタ−ン
Ｂ領域を摘出して鋼板１のセンタ−Ｘ1cから「Ｂ」領域
の中心位置Ｘbcまでの距離（│Ｘbc-Ｘ1c│)を算出し
（４１）、「Ｂ」領域の長さおよび幅を算出し（４２，
４３）、そしてニュ−ラルネットにより、押疵属性値，
凹凸歪（小）属性値，座屈属性値、および、側歪（大）
属性値、の４個の値を算出して（４４）、いずれかの属
性値が設定値Ｐcbs(＝０．５）を越えると、該属性値の
名称を形状不良情報とする不合格情報を生成して、判定
メモリに、パタ−ンＢ領域の中心位置情報Ｙbc，Ｘbcと
共に書込むと共に、図示しない出力装置に形状不良情報
（上記属性値の名称）による不合格を表わす警報を出力
する（図６の４５〜４６）。ただし、ここで用いるニュ
−ラルネットは、パタ−ンＢとパタ−ンＡで合否判定の
内容が異なるので、変換関数は相互に異ったものであ
り、個別に学習処理および回帰計算により設定されかつ
修正される。

【００４３】以上に説明した１小フレ−ムの、表面形状
の判定等の処理を終了すると、コンピュ−タ２０は図５
のステップ２１のチェックに戻り、小フレ−ムｘ同期パ
ルスＰfが到来(発生)するのを待ち、それが到来する
と、上述の処理を同様に実行する。このようにして疵検
出メモリには、平面展開では図７に示すような、小フレ
-ム単位の表面形状情報が書込まれ、パタ−ンＡ〔側
波，側歪（小），中延・折れ、および、中歪・凹凸
（大）〕又はパタ−ンＢ〔押疵，凹凸歪（小），座屈、
および、側歪（大）〕の形状不良がある大きさ以上の広
がりで表われると、不合格情報が出力され、かつ、該形
状不良の広がりの中心位置座標と形状不良の種類（側波
等，押疵等）を表わす情報が判定メモリに書込まれる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によると、帯状体例
えば冷延鋼板，表面処理鋼板等の形状不良検出が、形状
不良の種類や形態に対応させた不良弁別の閾値を用い
て、精度よくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を一態様で実施する検出装置の概要を
示す斜視図である。

【図２】 図１に示す鋼板１により反射されるレ−ザビ
−ム７の行路の概要を示す図面であり、（ｓ）は形状不
良がない場合の行路を示す側面図、（ａ）および（ｂ）
は形状不良がある場合の行路を示す側面図、（ｐ）は形
状不良がある場合の行路を示す斜視図である。

【図３】 （ａ）は形状不良がある場合の、図１に示す
鋼板１により反射されるレ−ザビ−ム７の行路概要を示
す側面図、（ｂ）は図１に示す撮像素子１０の、図３に
示すｚ方向に並んだエレメントの受光量を示すグラフで
ある。

【図４】 図１に示す撮像素子１０のエレメントの受光
量を示すグラフであり、（ｓ）は形状不良がない場合の
ものを、（ａ）および（ｂ）は形状不良がある場合のも
のを示し、（ｐ）は形状不良がある場合のｚ方向に並ん
だエレメントの受光量を示すグラフである。

【図５】 図１に示す検出装置の信号処理回路の構成を
ブロックで示し、信号処理回路に接続されたコンピュ−
タ２０の形状不良検出処理の内容の一部をフロ−チャ−
トで示す、ブロック図である。

【図６】 コンピュ−タ２０の形状不良検出処理の内容
の他の部分を示すフロ−チャ−トである。

【図７】 図６に示す形状不良判定により、コンピュ−
タ２０の疵検出メモリに格納される検出情報Ｓ，Ａ等
を、平面展開で示す平面図である。

【符号の説明】

１：鋼板（帯状体） ２：レ−ザ装置 ３：レ−ザビ−ム ４：ビ−ムエキス
パンダ ５：ミラ− ６：放物面鏡 ７：走査ビ−ム ８：照射点 ９：放物面鏡 １０：ＣＣＤ撮像
素子（受光素子群） Ｒｘ：ロ−タリエンコ−ダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー走査式の形状不良検出方法におい
   て、反射光を複数の受光素子で検知し、その複数の受光
   素子から反射光分布の幅，重心位置，ピーク強度および
   山の数を算出し、この値を形状不良波形パターンに分類
   し、あらかじめ求められた形状不良波形パタ−ンと比較
   し、形状不良の種類と有害度を判別することを特徴とし
   た形状不良検出方法。
2. 【請求項２】帯状体表面にレ−ザ−光を照射し、帯状体
   の反射光を光／電気変換素子で検出する形状不良検出方
   法において、 前記反射光を画像読取素子で検出し、検出信号に基づい
   て、帯状体表面の小領域区分毎に反射光の広がりおよび
   強度分布を算出し、広がりおよび強度分布より光反射パ
   タ−ン属性値を算出してこれに基づいて小領域それぞれ
   の形状不良を判定し、判定した形状不良の、小領域の面
   配列に対応する面分布より形状不良領域を検出すること
   を特徴とする形状不良検出方法。