JPH06160302A - 走行ストリップの表面疵検査方法及び装置 - Google Patents

走行ストリップの表面疵検査方法及び装置

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JPH06160302A
JPH06160302A JP30679892A JP30679892A JPH06160302A JP H06160302 A JPH06160302 A JP H06160302A JP 30679892 A JP30679892 A JP 30679892A JP 30679892 A JP30679892 A JP 30679892A JP H06160302 A JPH06160302 A JP H06160302A
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signal
threshold value
strip
flatness
differential
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Yoshiki Fukutaka
善己 福高
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストリップの幅方向に一様でない、光学系や
電気回路に起因するノイズに拘らず、SN比を限界まで
高めて、軽度の欠陥信号の弁別を可能とする。 【構成】 受光信号を微分処理した微分信号の、ストリ
ップ幅方向のうねりを検出し、検出されたうねりに基づ
いて、前記微分信号又は閾値を補正して、前記うねりの
影響を除く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走行しているストリッ
プの表面に、幅方向に光を投影し、その反射光による受
光信号を微分処理した後、閾値と比較して表面疵を検査
する走行ストリップの表面疵検査方法及び装置に係り、
特に、光学系や電気回路に起因する、幅方向に一様でな
いノイズの影響を除去して、SN比を改善した走行スト
リップの表面疵検査方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】走行しているストリップの表面に、幅方
向にレーザビームを走査しつつ投影し、その反射光によ
る受光信号を微分処理した後、閾値と比較して表面疵を
検査するレーザビーム走査型の表面疵検査装置が知られ
ている。
【0003】これは、例えば図1に示す如く構成されて
おり、検査対象のストリップ(金属帯)10は、図の例
えば右から左側へ矢印方向に移動している。レーザ光源
20で発生し、反射鏡22を経て回転ミラー24に投射
されるレーザビームを、該回転ミラー24でストリップ
10の表面の幅方向(移動方向に直交する方法)に走査
する。その反射光をレンズ28で集光し、マスク30を
介して例えばフォトマル(光電子増倍管)32等の光電
変換器で電気信号(受光信号)に変換する。フォトマル
32で得られた受光信号は、増幅機能を有する微分器3
4で増幅、微分される。微分器34出力の微分信号は、
コンパレータ38で、閾値設定器36から入力される閾
値と比較され、微分信号のレベルが閾値より大となった
ときに欠陥信号が発生される。この欠陥信号は、例えば
コンピュータ40でデータ処理され、疵種や疵のランク
が判定される。
【0004】このような表面疵検査装置で、できるだけ
軽度な疵を検出する場合、閾値をノイズレベルより大き
く、且つ、できるだけ低く設定する必要がある。この方
法の1つに、特開平1−313744に示すように、出
力波形(幅方向に走査した信号の波形)の平均レベル、
即ち、ノイズ成分のレベルを測定し、その測定値に基づ
いて閾値を自動設定する方法が記載されている。
【0005】一方、表面疵検査装置のノイズの要因に
は、次の2つがある。
【0006】ストリップの表面状態(表面の粗度、色
調など)に起因するノイズ。このノイズは、地合ノイズ
と呼ばれ、表面状態の変化によって、その大きさが変動
する。
【0007】表面疵検査装置の光学系、電気回路の周
波数特性に起因するノイズ。この一例を図2に示す。図
の上段が微分前の受光信号、下段が微分後の微分信号で
ある。
【0008】前記特開平1−313744に示される従
来技術は、ストリップの表面状態の変化に伴うノイズレ
ベルの変動(即ち前記地合ノイズ)に対しては有効であ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面疵
検査装置の光学系や電気回路に起因する後者のノイズ
は、走査方向に一様でないため、前記従来技術では対応
できないという問題点を有していた。
【0010】即ち、特開平1−313744の技術で
は、検出されるノイズレベルは、図3のVN+、VN-であ
り、これに従って、閾値VC+、VC-は、次のように設定
される。
【0011】Vc+=A1 *VN++B1 …(1) Vc-=A2 *VN-+B2 …(2)
【0012】このため、疵信号が同じレベルであって
も、図3中の閾値Vc+より大きな疵信号 a1 は検出でき
るが、閾値Vc+より小さな疵信号 a2 は検出できないと
いう問題がある。更に、疵信号 a3 のように、ノイズレ
ベルVN+よりも小さな疵信号の検出は、全く不可能であ
る。
【0013】前記地合ノイズレベルの低周波変動、特
に、温度むらによる出力信号のうねりを平坦化するため
に、特公昭52−25118や特公昭58−34774
では、ハイパスフィルタ(前記微分器34に対応)を設
けることが提案されている。しかしながら、ハイパスフ
ィルタでは、欠陥部で発生する疵信号と同程度の周波数
特性を有する定常的内部ノイズ(例えばレンズやミラー
の汚れ、フレネルレンズにみられる非線形特性、電気回
路に起因するノイズなど)には対処できないという問題
点を有していた。
【0014】又、特開昭60−179640には、1走
査線毎の電気信号を、該走査線をローパスフィルタリン
グした信号又は移動平均をとった信号で規格化すること
によって、温度むら等の背景信号の変動の影響を軽減化
して、S/Nを改善することが提案されている。しかし
ながら、この特開昭60−179640においても、特
公昭52−25118や特公昭50−34774と同じ
問題を有しており、平坦度の検出精度が良くない。更
に、実際に欠陥がある場合も、図4に示す如く、ローパ
スフィルタの出力が、原信号に含まれる疵信号の影響を
受けてしまい、平坦度検出の精度が低下するという問題
点を有していた。
【0015】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
く成されたもので、表面疵検査装置の内部要因、即ち光
学系や電気回路に起因するノイズのうち、ストリップ幅
方向にその大きさが変化するノイズレベルに閾値を追従
させることによって、小さな疵信号を検出できる走行ス
トリップの表面疵検査方法及び装置を提供することを目
的とする。
【0016】
【問題点を解決するための手段】本発明は、走行してい
るストリップの表面に、幅方向に光を投影し、その反射
光による受光信号を微分処理した後、閾値と比較して表
面疵を検査する方法において、前記受光信号を微分処理
した微分信号の、ストリップ幅方向のうねりを検出し、
検出されたうねりに基づいて、前記微分信号又は閾値を
補正して、前記うねりの影響を除くことにより、前記目
的を達成したものである。
【0017】又、本発明は、同様の走行ストリップの表
面疵検査装置において、前記受光信号を微分処理する微
分手段と、該微分手段出力の微分信号の、ストリップ幅
方向のうねりを検出する微分波形平坦度検出手段と、該
微分波形平坦度検出手段の出力により、前記うねりがな
くなるように、前記微分信号を補正する平坦度補正手段
と、該平坦度補正手段出力の補正微分信号を、前記閾値
と比較して、欠陥信号を発生する比較手段とを備えるこ
とにより、前記目的を達成したものである。
【0018】又、前記閾値を、前記補正微分信号から求
められる地合ノイズのレベルに基づいて設定するように
したものである。
【0019】又、本発明は、同様の走行ストリップの表
面疵検査装置において、前記受光信号を微分処理する微
分手段と、該微分手段出力の微分信号の、ストリップ幅
方向のうねりを検出する微分波形平坦度検出手段と、該
微分波形平坦度検出手段によって検出されたうねりに応
じて、ストリップ幅方向で閾値を変化させる閾値補正手
段と、前記微分信号を、閾値補正手段によって補正され
た閾値と比較して、欠陥信号を発生する比較手段とを備
えることにより、同じく前記目的を達成したものであ
る。
【0020】又、前記閾値を、前記微分波形平坦度検出
手段の出力により、前記うねりがなくなるように、前記
微分信号を補正した補正微分信号から求められる地合ノ
イズのレベルに基づいて設定するようにしたものであ
る。
【0021】又、前記微分波形平坦度検出手段が、スト
リップの幅方向位置毎に、前記微分信号の平均値を算出
する平均化処理を行うものとしたものである。
【0022】
【作用】発明者が、表面疵検査装置の光学系や電気回路
の周波数特性に起因するノイズの安定性を調査したとこ
ろ、図5に示す如く、ストリップの長手方向(流れ方
向)には定常的にノイズが発生しているが、これをスト
リップの幅方向に見ると、非常に安定しており、同じパ
ターンのうねりが繰り返されていることが分かった。本
発明は、このような地合ノイズのランダム性と、定常的
内部ノイズの定常性を利用したものであり、従来のよう
に走査方向(ストリップの板幅方向)に平均処理を行う
のではなく、ストリップの流れ方向に平均処理を行うこ
とを特徴とする。
【0023】今、平均回数をn とすると、地合ノイズの
変動幅は、元信号の1/√n に減少する。一方、定常的
外乱の大きさは変わらない。
【0024】本発明の方法は、信号の周波数特性の影響
を受けないため、欠陥部にて発生する疵信号と同定度の
周波数特性を有する定常的内部ノイズに対しても、問題
なく検出可能である。
【0025】
【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。
【0026】本発明の第1実施例は、図6に示す如く、
従来と同様のレーザ光源20、反射鏡22、回転ミラー
24、レンズ28、マスク30、フォトマル32、微分
器34、コンパレータ38、コンピュータ40を備えた
レーザビーム走査型の表面疵検査装置において、更に、
前記微分器34出力の微分信号から、そのストリップ幅
方向のうねり(平坦度と称する)を検出する微分波形平
坦度検出器50と、該微分波形平坦度検出器50の出力
を前記微分器34出力の微分信号から減算して、前記う
ねりがなくなるように微分信号を補正する平坦度補正器
52と、該平坦度補正器52出力の補正微分信号から地
合ノイズを測定するノイズレベル測定器54と、該ノイ
ズレベル測定器54の測定値に基づいて閾値を設定する
前記閾値設定器36と、前記平坦度補正器52出力の補
正微分信号を該閾値設定器36出力の閾値と比較して欠
陥信号を発生する前記コンパレータ38と、回転ミラー
24の回転位置に応じて、前記各機器に対してレーザビ
ーム26の板幅方向の走査位置を出力する走査位置発信
器56と、前記微分波形平坦度検出器50に微分信号を
サンプリングするタイミングをラインパルス信号として
出力するラインパルス発生器58とを設けたものであ
る。
【0027】以下、第1実施例の作用を説明する。
【0028】前記微分波形平坦度検出器50は、例えば
前出図2の下段に示したような微分信号を、走査位置発
信器56からの走査位置(ストリップ幅方向位置)デー
タと共にサンプリングして、微分器34の出力波形の平
坦度(うねり)を検出する。なお、走査速度が一定であ
る場合には、一定時間毎にサンプリングしてもよい。実
施例では、0.1μ秒経過毎に1データをサンプリング
している。板幅方向のサンプリングメッシュは、実施例
では約0.3mmに相当する。
【0029】ストリップ10が一定量(実施例では5m
m)移動する毎に、微分波形をサンプリングし、これを
設定回数繰り返す。実施例では256回としている。
【0030】次に、この微分波形の平均値から平坦度信
号を求める。実施例では、ストリップ移動方向の移動平
均処理を行っている。この結果の一例を図7に示す。
【0031】次に、平坦度補正器52は、微分波形平坦
度検出器50から入力される平坦度信号に基づいて、実
探傷時の微分波形の平坦度を補正する。具体的には、微
分波形平坦度検出器50で求めた平坦度信号を、実探傷
時の微分信号に、走査位置発信器56の信号に基づいて
位置を合せながら加算(減算)し、微分波形の平坦度を
補正する。図8に、結果の一例を示す。
【0032】次いで、ノイズレベル測定器54で、前記
補正微分信号のノイズレベルを測定して閾値を設定す
る。具体的には、平坦度が補正された微分信号を、ノイ
ズレベル測定器54に入力し、ノイズレベルVN+、VN-
(図8参照)を測定する。このノイズレベルに対して、
次の(3)式又は(4)式によって閾値VL を求める。
【0033】VL =A・VN …(3) VL =VN +B …(4)
【0034】コンパレータ38は、図9に示す如く、こ
のようにして設定された閾値VL と、前記平坦度補正器
52で平坦度補正された微分信号を比較して、前記補正
微分信号が前記閾値を超えたときに欠陥信号を発生す
る。
【0035】次に、本発明の第2実施例を詳細に説明す
る。
【0036】本実施例は、図10に示す如く、前記第1
実施例と同様の、レーザ光源20、反射鏡22、回転ミ
ラー24、レンズ28、マスク30、フォトマル32、
微分器34、閾値設定器36、コンパレータ38、コン
ピュータ40、微分波形平坦度検出器50、平坦度補正
器52、ノイズレベル測定器54、走査位置発信器56
及びラインパルス発生器58を備えたレーザビーム走査
型の表面疵検査装置において、前記微分波形平坦度検出
器50出力の平坦度信号により、閾値設定器36で設定
される閾値をストリップ幅方向に変化させるようにし、
コンパレータ38には、この補正閾値と前記微分器34
出力の補正前の微分信号を入力するようにしたものであ
る。
【0037】本実施例におけるコンパレータ38への入
力信号の一例を、図11に示す。
【0038】本実施例においては、微分波形の平坦度に
応じて閾値を補正するようにしたので、平坦度補正する
前の微分信号を直接コンパレータ38に入力することが
できる。
【0039】前記実施例においては、いずれも、(補正
前の)閾値を、平坦度補正器52出力の補正微分信号か
ら、ノイズレベル測定器54で求められる地合ノイズの
レベルに基づいて設定するようにしているので、高精度
の閾値を設定することができる。なお、閾値を設定する
方法はこれに限定されず、従来と同様に、平坦度補正を
行う前の微分信号に基づいて設定したり、あるいは、固
定値に設定することも可能である。
【0040】又、前記実施例においては、いずれも、本
発明がレーザビーム走査型の表面疵検査装置に適用され
ていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例え
ばストリップ幅方向に長いスリット光を照射し、これを
CCDなどによって電子的に走査しながら取り込むよう
にした表面疵検査装置にも同様に適用できることは明ら
かである。
【0041】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、表
面疵検査装置の光学系や電気回路に起因する、ストリッ
プ幅方向のうねりに合せて低い閾値を設定することがで
きるので、従来よりも一層軽度な欠陥の検出が可能にな
る。
【0042】発明者等の実験によれば、重レベルの欠陥
の場合、従来法では97%であった検出率が本発明では
100%に、中レベルの欠陥の場合、従来法では86%
であった検出率が本発明では92%に、軽レベルの欠陥
の場合、従来法では74%であった検出率が本発明では
85%になり、特に、軽度な欠陥では、11%も検出率
が向上することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のレーザビーム走査型表面疵検出装置の一
例の構成を示す、一部ブロック線図を含む斜視図
【図2】表面疵検査装置における受光信号と微分信号の
例を示す線図
【図3】特開平1−313744による閾値設定の例を
示す線図
【図4】特開昭60−17964における原信号とロー
パスフィルタの出力の関係の例を示す線図
【図5】本発明の原理を説明するための線図
【図6】本発明に係る表面疵検査装置の第1実施例の構
成を示す、一部ブロック線図を含む斜視図
【図7】前記第1実施例における微分波形平坦度検出器
出力の平坦度信号の一例を示す線図
【図8】同じく平坦度補正器出力の補正微分信号の一例
を示す線図
【図9】同じくコンパレータへの入力信号の例を示す線
【図10】本発明に係る表面疵検査装置の第2実施例の
構成を示す、一部ブロック線図を含む斜視図
【図11】前記第2実施例におけるコンパレータへの入
力信号の例を示す線図
【符号の説明】
10…ストリップ 20…レーザ光源 24…回転ミラー 26…レーザビーム 32…フォトマル 34…微分器 36…閾値設定器 38…コンパレータ 40…コンピュータ 50…微分波形平坦度検出器 52…平坦度補正器 54…ノイズレベル測定器 56…走査位置発信器 58…ラインパルス発生器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行しているストリップの表面に、幅方向
    に光を投影し、その反射光による受光信号を微分処理し
    た後、閾値と比較して表面疵を検査する方法において、 前記受光信号を微分処理した微分信号の、ストリップ幅
    方向のうねりを検出し、 検出されたうねりに基づいて、前記微分信号又は閾値を
    補正して、前記うねりの影響を除いたことを特徴とする
    走行ストリップの表面疵検査方法。
  2. 【請求項2】走行しているストリップの表面に、幅方向
    に光を投影し、その反射光による受光信号を微分処理し
    た後、閾値と比較して表面疵を検査する装置において、 前記受光信号を微分処理する微分手段と、 該微分手段出力の微分信号の、ストリップ幅方向のうね
    りを検出する微分波形平坦度検出手段と、 該微分波形平坦度検出手段の出力により、前記うねりが
    なくなるように、前記微分信号を補正する平坦度補正手
    段と、 該平坦度補正手段出力の補正微分信号を、前記閾値と比
    較して、欠陥信号を発生する比較手段と、 を備えたことを特徴とする走行ストリップの表面疵検査
    装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記閾値が、前記補正
    微分信号から求められる地合ノイズのレベルに基づいて
    設定されたものであることを特徴とする走行ストリップ
    の表面疵検査装置。
  4. 【請求項4】走行しているストリップの表面に、幅方向
    に光を投影し、その反射光による受光信号を微分処理し
    た後、閾値と比較して表面疵を検査する装置において、 前記受光信号を微分処理する微分手段と、 該微分手段出力の微分信号の、ストリップ幅方向のうね
    りを検出する微分波形平坦度検出手段と、 該微分波形平坦度検出手段によって検出されたうねりに
    応じて、ストリップ幅方向で閾値を変化させる閾値補正
    手段と、 前記微分信号を、閾値補正手段によって補正された閾値
    と比較して、欠陥信号を発生する比較手段と、 を備えたことを特徴とする走行ストリップの表面疵検査
    装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記閾値が、前記微分
    波形平坦度検出手段の出力により、前記うねりがなくな
    るように、前記微分信号を補正した補正微分信号から求
    められる地合ノイズのレベルに基づいて設定されたもの
    であることを特徴とする走行ストリップの表面疵検査装
    置。
  6. 【請求項6】請求項2又は4において、前記微分波形平
    坦度検出手段が、ストリップの幅方向位置毎に、前記微
    分信号のストリップの流れ方向の平均値を算出する平均
    化処理を行うものであることを特徴とする走行ストリッ
    プの表面疵検査装置。
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