JPH07198627A - 金属表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 周期的に発生するロール疵と散発的に発生す
るその他の疵が並存する場合、散発的に発生する微小な
疵を過検出することなく、継続的に発生する微小なロー
ル疵を確実に検出する。 【構成】 検出した疵の種別を分類する疵分類手段と、
疵の種別毎に欠陥の評価値を予め設定する評価値設定手
段と、評価値のしきい値を予め設定する第１しきい値設
定手段と、該第１しきい値設定手段に設定された第１し
きい値を越えた評価値をもつ疵のみを抽出する疵抽出手
段とを有すると共に、同一種類の疵が連続して発生した
場合、位置ずれ量測定手段と、流れ方向についての疵の
間隔ずれ量測定手段と、位置ずれ量と間隔ずれ量とが、
予め設定された値以下の場合にのみその評価値を合計す
る評価値合計手段と、評価値合計値のしきい値を予め設
定する第２しきい値設定手段と、第２しきい値とを比較
する比較手段とを有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属表面の欠陥を検査
するための装置に関し、特に、帯状に圧延された鋼板等
の表面に於て、周期的に発生するロール疵と散発的に発
生するその他の疵とが並存する場合に、品質上問題とな
らない散発的に発生する微小な疵と、品質上大きな問題
となる継続的に発生するロール疵とを分類可能なように
構成された金属表面欠陥検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属表面の欠陥を検査するために、レー
ザ及びＣＣＤ装置を用いた光学式の疵検出装置が一般に
用いられているが、これらは、疵部に於て回折現象によ
って光が散乱することで生じる受光光量の差に基づいて
疵を検出している。そのため、特に圧延鋼板の場合、ロ
ール表面の付着物、あるいは疵が板材に転写されて発生
する疵は、板材の全体に渡って発生するために極めて有
害であるにも関わらず、個々の疵は非常に微小なため、
その検出が困難である。このような微小な疵を検出する
ためには、光量変化に対する検出感度を高める必要があ
るが、検出感度を高めると、ノイズをも疵と判定してし
まう（過検出）ため、実際に使用することは不可能であ
った。また、これら板材のユーザー個々の有害、無害の
判定基準がそれぞれ異なる場合があるため、的確に欠陥
を判別することは極めて困難であった。

【０００３】このように問題点を克服し、ロール疵を有
効に検出する方法としては、特開昭５８−１５６８４２
号公報に示されるような、板の流れ方向に対して垂直な
方向（以下幅方向と称す）の受光信号の板の流れ方向
（以下長さ方向と称す）の自己相関係数を演算して周期
性疵を検出する方法や、特開平１−２３２２５８号公報
に示されているような、受光信号のノイズレベルに対応
した感度を設定する方法等が既に開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記特開昭
５８−１５６８４２号公報及び特開平１−２３２２５８
公報に開示された方法では、幅方向の全信号を記憶し、
それを検出すべきロールピッチの全てについて自己相関
をとる演算を必要とすることから、極めて多大な記憶容
量と演算時間とを要するため、計算装置が高価になって
しまう。また、特開昭５８−１５６８４２号公報に開示
された方法で感度を調整すると、多量に疵が発生した場
合には、感度が低下して見逃しにつながることがあり、
更にその影響が自己相関演算にもおよぶため、周期性疵
をも見逃すおそれがある。

【０００５】本発明は、このような従来技術の不都合を
改善するべく案出されたものであり、その主な目的は、
過検出を防止し、かつ高い疵検出能力が得られ、品質保
証能力を高めることのできる金属表面欠陥検査装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、帯状に圧延された鋼板等の表面欠陥を検査
する装置の構成を、検出した疵の種別を分類する疵分類
手段と、前記疵の種別毎に欠陥の評価値を予め設定する
評価値設定手段と、前記評価値のしきい値を予め設定す
る第１しきい値設定手段と、該第１しきい値設定手段に
設定された第１しきい値を越えた評価値をもつ疵のみを
抽出する疵抽出手段とを有すると共に、同一種類の疵が
連続して発生した場合、それらの疵の当該帯状金属の流
れ方向に対して垂直な方向についての発生位置のずれ量
を測定する位置ずれ量測定手段と、流れ方向についての
疵の発生間隔のずれ量を測定する間隔ずれ量測定手段
と、位置ずれ量と間隔ずれ量とが、予め設定された値以
下の場合にのみその評価値を合計する評価値合計手段
と、評価値合計値のしきい値を予め設定する第２しきい
値設定手段と、評価値合計手段にて得られた値と第２し
きい値設定手段に設定された第２しきい値とを比較する
比較手段とを有するものとすることによって達成され
る。

【０００７】

【作用】このような構成によれば、周期的に発生するロ
ール疵と、散発的に発生するその他の疵とが並存する場
合に、品質上問題とならない微小な散発的に発生する疵
を過検出することなく、品質上大きな問題となる継続的
に発生する微小なロール疵を確実に検出することが可能
になる。

【０００８】

【実施例】以下、添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成について詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明が適用された金属表面欠陥
検査装置の概略構成を示すものである。本装置は、冷延
鋼板等の金属表面１を照明する光源装置２と、これの反
射光を捕らえる受光装置３とからなり、光源装置２とし
ては、高周波蛍光灯やハロゲンランプ等が用いられ、受
光装置３としては、ＣＣＤラインセンサ等が用いられ
る。ここで金属表面１に疵４があると、無疵部では概略
鏡面反射状態で光が反射されるのに対し、有疵部では光
が拡散反射される。従って、この反射光の拡散状態の変
化を検出することで疵の有無が判別できる。尚、上記光
学系のほかに、幅方向に高速スキャンされるレーザ光を
光源装置として用いたり、フォトマルチプレイヤを受光
装置として用いたりすることもできる。

【００１０】受光装置３は、被検査鋼板の幅方向に並列
設置することにより、幅方向についての画素数を増や
し、必要な検出分解能を確保することができる。また受
光装置３は、疵部での光の反射状態の違いを検出するた
めに、金属表面１に対する入射角θ1に対し、反射角θ2
の光を受光し得るように設置される。通常は、入射角θ
1＝反射角θ2となるように設置することが有効である
が、これらの角度が互いに異なる場合もあり、検査対象
に応じて適宜決定される。更に、互いに異なる複数角度
の反射光を捕らえることができるように、受光装置を複
数位置に設置しても良い。

【００１１】このような光学系によって採取された反射
光の信号は、Ａ／Ｄ変換部５にてデジタル信号に変換さ
れた後、疵の可能性のある画素がコンパレータ部６にて
２値化抽出され、第１バッファメモリ７に記録される。
尚、これらの処理を全てアナログで処理する場合や、コ
ンパレータ部６に入力する前に疵部の信号変化を強調す
るために微分、あるいは差分処理を施す場合もある。ま
た、第１バッファメモリ７には、２値化された画素の輝
度レベルが記録される場合もある。

【００１２】第１バッファメモリ７には、画素情報と共
に、圧延ラインに設置されたパルス発生器８の出力パル
ス数をカウントするパルスカウンタ９によって演算され
た鋼板の長さ方向位置が、コンパレータ部６からの検出
トリガをもとに転送されて記録される。そして第１バッ
ファメモリ７に記録された画素データに対し、孤立点除
去等のフィルタリング処理、およびラベリング処理を画
像前処理用ＣＰＵ１０で行い、疵であるかどうかの判定
を行うべき一固まりの画像として抽出し、これが第２バ
ッファメモリ１１に記憶される。この記録されたデータ
は、特徴抽出用ＣＰＵ１２にて特徴量が計算される。こ
こで計算された特徴量は、第３バッファメモリ１３を経
由して主ＣＰＵ１４に送られる。

【００１３】主ＣＰＵ１４では、この特徴量を用いて疵
種認識判定処理が行われる。この疵種認識判定は、樹枝
状論理、テーブル検索、或いはニューラルネットワーク
等の技術を利用して行われる。更に、認識判定された疵
種に対応した評価値を、メモリ１５に予め記録された各
疵種ごとの評価値テーブルを用いて決定し、この評価値
が第１しきい値よりも高ければ、重大疵警報機１６を鳴
らして検査員に警告を発する。

【００１４】一方、主ＣＰＵ１４は、メモリ１５に記録
されている周期性を判別するべき疵種との照合を行う。
ここで周期性を判別するべき疵種に該当した場合は、そ
の疵の長さ方向の発生間隔および幅方向の発生位置とそ
のずれ量とを、メモリ１５に記録されている許容距離値
と比較し、許容値以内であれば、その評価値を該当する
周期性得点に加算する。そして加算された値が、予め設
定された第２のしきい値よりも大きければ、周期性疵警
報機１７を鳴らし、検査員に警告を発する。

【００１５】図２は、コンパレータ部６に入力される受
光信号の様子と、２値化のためのしきい値との関係を示
している。ここで横軸は幅方向の位置を示し、縦軸は出
力電圧値を示す。符号Ａは鋼板上の微小なロール疵での
信号の出力を、符号Ｂは大きなスリバ疵での信号出力を
それぞれ示す。一般に微小なロール疵は、鋼板表面の微
小な凹凸と大差なく、またセンサ系の検出分解能よりも
小さい等の理由から、無疵の鋼板表面での信号出力レベ
ル（ノイズレベル）と比べてさほど大きな変化がない。
従って、これを検出するためのしきい値レベルを、符号
Ｔ1で示すようなノイズレベル近くに設定すると、例え
ば符号Ｃのような鋼板表面の微小な変化を拾ってしまう
ため、無疵部が有疵部と判定される過検出を発生する。
これを避けるために、しきい値レベルをノイズレベルか
ら離れたレベルＴ2に設定すると、微小なロール疵を見
落とす結果となる。そこで本発明に於ては、２値化のた
めしきい値は、微小なロール疵の検出が可能なしきい値
レベルＴ1近くを用いるものとしている。これにより、
微小なロール疵の検出が可能となる。

【００１６】図３は、主ＣＰＵにて行われる疵判別処理
のフローチャートを示したものである。先ず、第３バッ
ファメモリ１３から特徴量データを読み出し（ステップ
１）、これに基づいて樹枝状論理等を用いて疵種認識処
理を実行する（ステップ２）。その結果、入力データに
対応する疵種が決定され、メモリ１５に記憶された疵種
毎の評価値設定テーブルから、対応する疵種の評価値が
設定される（ステップ３）。次いでこの評価値と予め設
定された第１しきい値とを比較する（ステップ４）。そ
の結果、評価値の方が大きければ重大疵警報を出力する
（ステップ５）。また、評価値の方が小さい場合、並び
に重大疵警報が出力された場合は、その重大疵が予め設
定された周期性を判定するべき疵に含まれるか否かを判
定し（ステップ６）、周期性を判定するべき疵でない場
合には、処理を停止してステップ１にて次の疵の特徴量
データの読み出しを実行する。

【００１７】他方、ステップ６で周期性を判定するべき
疵種であると判定された場合には、同種の疵種の発生記
録がメモリ１５に残っているか否かを判別し（ステップ
７）、発生記録が残っていない場合には、この疵種の初
期疵としてその位置を記録すると同時に、その評価値を
周期性得点として記録した上で（ステップ８）、ステッ
プ１へ戻る。この反対に、同種の疵種の発生記録がメモ
リ１５に残っている場合には、今回発生した疵の位置と
前回発生した疵の位置とを比較し、幅方向位置のずれが
予め定められた許容距離以内であるか否かを判別する
（ステップ９）。その結果、許容距離以上であれば、ス
テップ８にてこれを初期疵として記録し、かつステップ
１へ戻り、この反対に許容距離以内である場合には、前
回の疵と今回の疵との長さ方向の距離をメモリ１５に記
録する（ステップ１０）。

【００１８】次に、長さ方向距離として、この疵種につ
いて既に記録されているデータの有無を判別する（ステ
ップ１１）。そしてデータが無ければ、この距離をメモ
リ１５に記録し（ステップ１２）、かつ周期性得点に評
価値を加算した上で（ステップ１３）、ステップ１へ戻
る。この反対にデータが有れば、今回の距離と既に記録
されている距離との差が、予め設定された許容距離以内
となるものがあるか否かを判別する（ステップ１４）。
そして許容距離以内となるものが無い場合には、ステッ
プ１２にてその距離をメモリ１５に記録すると共に、ス
テップ１３にて周期性得点に評価値を加算した後、ステ
ップ１へ戻る。また、ここで許容距離以内となるものが
あれば、その距離についての周期性得点に評価値を加算
し（ステップ１５）、その後、予め設定された第２しき
い値とこの周期性得点の大小を比較する（ステップ１
６）。ここで周期性得点が大きいと判定された場合に
は、周期性疵警報を出力し（ステップ１７）、周期性得
点、長さ方向距離データ、及び疵の発生記録を全てリセ
ットした上で（ステップ１８）、次の疵の特徴量データ
の読み出しを実行する。また、周期性得点が第２しきい
値以下と判定された場合には、そのまま次の疵の特徴量
データの読み出しを実行する。

【００１９】なお、各疵種ごとの周期性得点および初期
疵位置は、直前に検出した疵から予め設定された長さ方
向距離だけ検査が進んだ状態になっても対応する入力が
なかった場合には、リセットされる。

【００２０】以上のフローに於ては、長手方向の距離の
差を単純な引き算で求めたが、より高い信頼性を得るた
めには、大きい方の距離を小さい方の距離で除して、そ
の余りについて許容距離を判定する方法を用いることも
可能である。これによれば、２倍周期、３倍周期に対応
可能となるため、疵の見落としが発生した場合にも、確
実に周期性を検出可能となる。

【００２１】尚、上記処理フローは、実質的な処理内容
が変わらない範囲で順序を変更しても、本発明を逸脱す
るものではない。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明者等が実際に使用した疵種と、それ
に対応する評価値、第１しきい値および第２しきい値の
各設定値の一例を表１に示す。微小ロール疵と判定され
るものの中には、疵ではなくノイズであるものが含まれ
ているため、第１しきい値よりも評価値を大幅に小さく
することにより、ノイズの過検出を防いでいる。また、
このような疵の発生するロールは何箇所かに予め特定で
き、それぞれのロールの直径も既知であるので、その値
から決定される周期に対して８個以上の適合する疵検出
があった場合には、微小ロール疵の発生が出力されるこ
ととなる。２個あるいは３個程度の発生に対応するよう
に評価値を設定した場合には（この場合であれば例えば
３０点）、たまたまこの周期の位置にノイズが発生した
場合も検出してしまうため、この程度の評価値が適当で
ある。

【００２４】重大ロール疵に対しては、疵が大きいため
に疵種認識部でノイズとは略分離されるので、微小ロー
ル疵ほど評価値を下げる必要はない。しかしながら、無
害な微小疵やほこりの付着との区別は疵種認識部では行
えないため、第１しきい値よりも評価値を大きく設定す
ると過検出を招くことになる。そこで、明らかにロール
の周期と合致して３回発生した場合には、疵検出を行う
ものとした。

【００２５】スリバ疵やヘゲ疵は、単発的に発生するも
のであり、疵種認識部でノイズは明らかに分離可能であ
る。しかも１個でも非常に有害なため、第１しきい値で
検出可能となるような大きな評価値を設定した。尚、周
期性を判定する際、評価値という得点を用いずに、単に
発生回数をしきい値とする場合も本発明の概念に含まれ
得る。これは評価値を１とした場合に対応する。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、帯
状に圧延された鋼板等の金属表面の欠陥検査装置に於
て、周期的に発生するロール疵と、散発的に発生するそ
の他の疵とが並存する場合に、品質上問題とならない微
小な散発的に発生する疵を過検出することなく、品質上
大きな問題となる継続的に発生する微小なロール疵を確
実に検出することが可能になるため、出荷するコイルの
品質保証力を高め、またロールの損疵を早期に警告する
ことにより、不良コイルの発生防止による生産性向上が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略構成図。

【図２】本発明の検出原理の説明図。

【図３】図１の主ＣＰＵに於ける処理フロー図。

【符号の説明】

１ 金属表面 ２ 光源装置 ３ 受光装置 ４ 疵 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ コンパレータ部 ７ 第１バッファメモリ ８ パルス発生器 ９ パルスカウンタ １０ 画像前処理用ＣＰＵ １１ 第２バッファメモリ １２ 特徴抽出用ＣＰＵ １３ 第３バッファメモリ １４ 主ＣＰＵ １５ メモリ １６ 重大疵警報機 １７ 周期的疵警報機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状に圧延された鋼板等の表面欠陥を検
   査する装置であって、 検出した疵の種別を分類する疵分類手段と、 前記疵の種別毎に欠陥の評価値を予め設定する評価値設
   定手段と、 前記評価値のしきい値を予め設定する第１しきい値設定
   手段と、 該第１しきい値設定手段に設定された第１しきい値を越
   えた評価値をもつ疵のみを抽出する疵抽出手段とを有す
   ることを特徴とする金属表面欠陥検査装置。
2. 【請求項２】 同一種類の疵が連続して発生した場合、
   それらの疵の当該帯状金属の流れ方向に対して垂直な方
   向についての発生位置のずれ量を測定する位置ずれ量測
   定手段と、 流れ方向についての疵の発生間隔のずれ量を測定する間
   隔ずれ量測定手段と、 前記位置ずれ量と前記間隔ずれ量とが、予め設定された
   値以下の場合にのみその評価値を合計する評価値合計手
   段と、 前記評価値合計値のしきい値を予め設定する第２しきい
   値設定手段と、 前記評価値合計手段にて得られた値と前記第２しきい値
   設定手段に設定された第２しきい値とを比較する比較手
   段とを有することを特徴とする請求項１に記載の金属表
   面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 周期性のある微小な疵に対しては、前記
   評価値が前記第１しきい値より低い値に設定され、かつ
   検出しようといる最低繰り返し数と前記評価値とを乗し
   た値が前記第２しきい値より大きくなるように設定され
   ることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の
   金属表面欠陥検査装置。