JPH0749314A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺板材の表面欠陥の種別, 等級を高精度に
判定する、オンラインに適用可能な表面欠陥検査装置を
提供する。 【構成】 鋼板１の表面を投光器2aにより幅方向に光学
的に走査し、表面からの反射光を受光器2bにて受光し、
その検出信号を弁別回路３にて欠陥部と地肌健全部とを
弁別するためのレベルで２値化し、欠陥部を示す２値化
信号をヒストグラム作成回路４にて鋼板１の所定長さ毎
及び所定幅毎に加算してそれぞれのヒストグラムを作成
し、特徴量抽出回路５により各ヒストグラムから特徴量
を抽出し、判定回路６においてそれらの特徴量を総合的
に判断して、鋼板１の表面欠陥の種別, 等級を判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行する被検査材の表
面欠陥を検査する装置に関し、特に、表面欠陥の種別判
定を行なうために有効である特徴量（欠陥長さ，欠陥幅
など）の抽出機能を備えた表面欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば鋼板，アルミ板などの
長尺の被検査材の圧延ラインでは、目視による表面検査
が行なわれている。近年、この目視による検査に代わっ
て、被検査材の表面にレーザ光を照射してその表面から
の反射光を受光し、その受光結果に基づいて表面欠陥を
検査するレーザ光走査方式、ＣＣＤカメラにて被検査材
の表面画像を撮影し、その表面画像から表面欠陥を検査
するＣＣＤカメラ方式などの光学的検査方法が採用さ
れ、自動化への試みがなされている。

【０００３】表面欠陥の種別，等級に関して目視検査と
同等の判定精度を得るためには、表面欠陥の特徴量を正
確に抽出する必要がある。表面欠陥の特徴量を抽出する
ためには、光学的手法にて得られた被検査材の表面画像
にラベリング処理などの画像処理を施すことが考えられ
る。ところが、ラベリング処理を施す場合、その処理速
度が被検査材の走行速度に追いつかず、オンラインリア
ルタイムにて表面欠陥を検査することは困難である。

【０００４】処理速度が遅いという問題点を解消するた
めの装置として、特公昭63−21857号公報, 特公昭４−5
0528 号公報に開示された表面検査装置がある。この装
置では、被検査材からの反射光の検出信号を所定長さ毎
に加算して長さ方向のヒストグラムを作成し、作成した
ヒストグラムから表面欠陥の特徴量を抽出してその種
別, 等級の判定を行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の表面検査
装置では、画像処理を高速に行なえてオンラインでの検
査が可能であるという利点はあるが、反射光の検出信号
を長さ方向に加算した結果（ヒストグラム）のみに基づ
いて表面欠陥の種別, 等級の判定を行なっているので、
情報量の不足により目視検査と同等の判定精度が得られ
ないという問題がある。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、反射光の検出信号を長さ方向に加算して得られ
るヒストグラムに加えて、反射光の検出信号を幅方向に
加算して得られるヒストグラムを作成し、これらのヒス
トグラムに基づいて表面欠陥の種別, 等級の判定を行な
うことにより、オンラインでの適用が可能であり、しか
も表面欠陥の種別, 等級を高精度に判定できる表面欠陥
検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面欠陥検
査装置は、走行する被検査材の表面を幅方向に光学的に
走査し、その表面からの反射光に基づいて前記被検査材
の表面欠陥を検査する装置において、前記被検査材の表
面からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段にて
得られる前記被検査材の幅方向毎の検出信号を所定の２
値化レベルで弁別する弁別手段と、得られた２値化信号
を前記被検査材の所定長さ毎及び所定幅毎に加算してそ
れぞれのヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段
と、作成されたヒストグラムに基づいて前記被検査材の
表面欠陥の特徴量を抽出する特徴量抽出手段とを備える
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の表面欠陥検査装置では、被検査材の表
面を幅方向に光学的に走査し、その表面からの反射光を
受光し、その検出信号を欠陥部と地肌健全部とを弁別す
るためのレベルで２値化し、欠陥部を示す２値化信号を
被検査材の所定長さ毎及び所定幅毎に加算してそれぞれ
のヒストグラムを作成し、各ヒストグラムから表面欠陥
の特徴量をそれぞれに抽出し、抽出したそれらの特徴量
を総合的に判断して、表面欠陥の種別, 等級を判定す
る。

【０００９】従って、長さ方向及び幅方向のヒストグラ
ムの総合判断により表面欠陥の種別, 等級を判定するの
で、加算前の原画像における表面欠陥の形状・大きさを
より正確に把握することが可能であり、長さ方向のヒス
トグラムのみから表面欠陥の種別, 等級を判定する従来
の装置に比べて、その判定精度は大幅に向上する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る表面欠陥検査装置の
全体構成を示す概略図である。図１において１は、図中
白抜矢符方向に走行されている被検査材としての鋼板で
ある。鋼板１の上方には、光学的検査ヘッド２が配設さ
れている。光学的検査ヘッド２は、鋼板１の表面に光を
幅方向に走査照射する投光器2aと、鋼板１の表面からの
反射光を受光する受光器2bとから構成されている。投光
器2aと受光器2bとの組み合わせとしては、レーザ光走査
器, 光電子増倍管, 高周波蛍光灯とＣＣＤラインセンサ
との組み合わせなどが考えられるが、鋼板１の表面に走
査光を照射してその反射光を受光し、欠陥部と地肌健全
部とにおける反射光量の変化を検出できるような光学系
であれば、任意の光学系を光学的検査ヘッド２として使
用できる。

【００１２】光学的検査ヘッド２（受光器2b）は、検出
した受光信号を弁別回路３へ出力する。弁別回路３は、
入力した受光信号を所定のレベルで２値化し、正極性の
２値化レベルの場合にはそのレベル以上の信号（負極性
の２値化レベルの場合にはそのレベル以下の信号）を欠
陥部信号として弁別し、弁別した欠陥部信号をヒストグ
ラム作成回路４へ出力する。ヒストグラム作成回路４
は、入力された欠陥部信号を鋼板１の所定長さ毎及び所
定幅毎に加算して、それぞれの方向のヒストグラムを作
成し、その作成したヒストグラムを特徴量抽出回路５へ
出力する。特徴量抽出回路５は、入力された各ヒストグ
ラムから特徴量（例えば表面欠陥の長さ，幅など）をそ
れぞれ抽出し、各ヒストグラムに対応して抽出した特徴
量を判定回路６へ出力する。

【００１３】判定回路６は、特徴量抽出回路５にて抽出
されたこれらの特徴量を比較して表面欠陥の種別，等級
を判定する。判定回路６における判定方法としては、あ
らかじめサンプルの鋼板を用いて抽出した特徴量に基づ
いてＩＦ−ＴＨＥＮルールを作成しておき、そのルール
に従って判定を行なうツリーロジック方式、または、表
面欠陥の種別，等級とその特徴量との組み合わせを学習
させておいたニューラルネットワークを用いる方式など
を採用できる。

【００１４】次に、動作について説明する。走行する鋼
板１に対して、受光器2aから光がその表面に幅方向に走
査され、その反射光が受光器2bにて受光される。受光器
2bで得られた受光信号は、弁別回路３において所定のレ
ベルで２値化され、レベル値以上（または以下）の部分
が欠陥部信号として弁別される。次いで、ヒストグラム
作成回路４において、弁別された欠陥部信号が鋼板１の
所定長さ毎及び所定幅毎に加算され、その加算結果を示
すそれぞれの方向のヒストグラムが作成される。そし
て、作成された各ヒストグラムから、特徴量抽出回路５
において、特徴量が抽出される。判定回路６では、抽出
された特徴量が所定のルールに従って総合的に判断され
て、その結果、表面欠陥の種別，等級が判定される。

【００１５】以下、被検査材（鋼板１）の幅方向のヒス
トグラムも判定材料に加えることによって欠陥種別の判
定精度が向上することを、具体的な表面欠陥例を取り上
げて説明する。

【００１６】図２（ａ）〜（ｃ）は、弁別回路３により
弁別された鋼板１の欠陥部の２値化原画像を示してお
り、図２（ａ）はスリ疵、図２（ｂ）は長手方向の同一
線状に存在するスリ疵とロール疵などの点状疵、図２
（ｃ）は代表的な形状のヘゲ疵をそれぞれ示している。
このような３種の欠陥部について長手方向に加算したヒ
ストグラムは何れの場合にも、図２（ｄ）のようにな
る。従って、長手方向の積算結果を示すヒストグラム
（図２（ｄ））の特徴量からだけでは、図２（ａ）〜
（ｃ）の欠陥の種別を判定できないことは自明である。
ところが、これらの３種の欠陥部について幅方向に加算
したヒストグラムを作成すると、それぞれ図２（ｅ）〜
（ｇ）のように異なったパターンを呈する。よって、長
手方向積算ヒストグラム（図２（ｄ））からの特徴量に
幅方向積算ヒストグラム（図２（ｅ）〜（ｇ））からの
特徴量（例えば最大疵幅，疵個数など）を加えることに
より、これらの欠陥の種別判定は容易である。

【００１７】また図３（ａ），（ｂ）も、弁別回路３に
より弁別された鋼板１の欠陥部の２値化原画像を示して
おり、図３（ａ）は幅方向に延びた欠陥である例えば絞
り込み、図３（ｂ）は面分布点状欠陥である例えば巻締
りをそれぞれ示している。このような２種の欠陥部につ
いて長手方向に加算したヒストグラムは何れの場合に
も、図３（ｃ）のようになって、長手方向の積算結果を
示すヒストグラム（図３（ｃ））の特徴量からだけで
は、図３（ａ），（ｂ）の欠陥の種別を判定できない。
ところが、幅方向のヒストグラムは、図３（ｄ），
（ｅ）のように異なったパターンを示し、容易に種別判
定を行なえる。

【００１８】次に、長手方向のヒストグラムと幅方向の
ヒストグラムとを作成するための２値化レベルを変える
ことにより、欠陥種別の判定精度が向上する例について
説明する。

【００１９】図４（ａ），（ｂ）は、同一のスリ疵をそ
のレベルを異ならせて２値化した２値化原画像を示して
いる。スリ疵のような長手方向に延びた欠陥は、正極性
の２値化レベルを地肌レベルよりも十分高く（または負
極性の２値化レベルを地肌レベルよりも十分低く）する
と、本来は連続した欠陥であるにも関わらず、図４
（ａ）のように途中で寸断されて検出される場合があ
る。一方、２値化レベルを地肌レベルに近く設定する
と、図４（ｂ）のように地肌健全部を欠陥部として過検
出する場合がある。このような場合には、適当な２値化
レベルの設定が困難である。図４（ａ）に対する長手方
向のヒストグラム（図４（ｃ））では、欠陥の幅につい
ては真の値に近い特徴量が得られるが、欠陥の長さにつ
いては真の値よりも小さくなる。一方、図４（ｂ）に対
する長手方向のヒストグラム（図４（ｄ））では、欠陥
の長さについては真の値に近い特徴量が得られるが、欠
陥の幅については真の値よりも大きくなる。

【００２０】従って、長手方向のヒストグラムからの特
徴量を用いて欠陥の種別判定を行なった場合には、その
設定した２値化レベルの大きさによって図４（ｃ）また
は図４（ｄ）からの何れかの特徴量を用いることになる
が、上述したように何れのヒストグラムも正確に欠陥の
特徴を示していないので、その判定精度は低い。

【００２１】ここで、長手方向のヒストグラムを作成す
るための２値化レベルとは異なる２値化レベルにより作
成した幅方向のヒストグラムを併用することにより、欠
陥種別の判定精度を高めることができる。例えば、長手
方向のヒストグラムを作成するための２値化レベルを図
４（ａ）のように設定し、幅方向のヒストグラムを作成
するための２値化レベルを図４（ｂ）のように設定する
と、長手方向のヒストグラム（図４（ｃ））における欠
陥の幅、及び、幅方向のヒストグラム（図４（ｅ））に
おける欠陥の幅が何れも真の値に近づく。よって、図４
（ｃ），（ｅ）のヒストグラムから得られる、真の値に
近いと予測される特徴量（この例では欠陥の幅）のみを
同時に使用して欠陥の種別，等級を判定すれば、その判
定精度は極めて高い。

【００２２】通常の光学式の検査装置では被検査材の幅
方向に照射光を走査するので、図５（ａ）に示すような
絞り込みなどの幅方向に延びた表面欠陥は、検出が困難
であり、２値化レベルをかなり地肌レベルに近付けない
と検出できない場合が多い。このような場合には、通常
の表面欠陥（図５（ｂ））の特徴量を抽出するために長
手方向のヒストグラム（図５（ｃ））を用い、幅方向に
延びた表面欠陥の特徴量を抽出するために幅方向のヒス
トグラム（図５（ｄ））を用いることとし、幅方向のヒ
ストグラムを作成するための２値化レベルのみを地肌レ
ベルに近い値に設定しておき、幅方向のヒストグラムに
おける最大疵長さを算出し、その算出値が所定値よりも
大きいときには、幅方向に延びた表面欠陥が存在すると
判定することも可能である。

【００２３】図６は、長手方向のヒストグラムと幅方向
のヒストグラムとを組み合わせて表面欠陥の種別の判定
アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。ま
ず、ステップＳ１において、長手方向に欠陥部信号を加
算して作成した長手方向積算ヒストグラムにおける疵長
さが所定値Ｌ以上であるか否かを判定する。所定値Ｌ以
上である場合にはステップＳ２に進み、所定値Ｌ未満で
ある場合にはステップＳ４に進む。ステップＳ２におい
て、幅方向に欠陥部信号を加算して作成した幅方向積算
ヒストグラムにおける最大疵幅が所定値Ｗ１以上である
か否かを判定する。所定値Ｗ１以上である場合にはスリ
疵であると判断する（ステップＳ５）。所定値Ｗ１未満
である場合には、ステップＳ３において、その最大疵幅
が所定値Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ１）以上であるか否かを判定す
る。所定値Ｗ２以上（但し所定値Ｗ１未満）である場合
にはスリ疵＋点状疵であると判断し（ステップＳ６）、
所定値Ｗ２未満である場合にはヘゲ疵であると判断する
（ステップＳ７）。一方、ステップＳ４において、幅方
向積算ヒストグラムにおける最大疵幅が所定値Ｗ３以上
であるか否かを判定する。所定値Ｗ３以上である場合に
は巻締りであると判断し（ステップＳ８）、所定値Ｗ３
未満である場合には絞り込みであると判断する（ステッ
プＳ９）。

【００２４】従来のような長手方向のヒストグラムのみ
による判定では、「スリ疵」，「スリ疵＋点状疵」，
「ヘゲ疵」からなるＡグループと、「巻締り」，「絞り
込み」からなるＢグループとのグループ分けしか行なえ
ないが、本発明では、幅方向のヒストグラムを付加する
ことにより、各グループ内におけるそれぞれの欠陥の種
別まで判定することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明の表面欠陥検査装
置では、長手方向のヒストグラムから得られる特徴量と
幅方向のヒストグラムから得られる特徴量とを総合的に
判断して欠陥の種別を判定するので、従来の長手方向の
ヒストグラムのみからでは判定困難であった表面欠陥の
種別を容易に判定することができ、また従来は検出が困
難であった幅方向に延びる表面欠陥に対する検出精度を
大幅に向上できるなど、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面欠陥検査装置の全体構成を示す概
略図である。

【図２】本発明の表面欠陥検査装置におけるヒストグラ
ムの作成例を示す図である。

【図３】本発明の表面欠陥検査装置におけるヒストグラ
ムの作成例を示す図である。

【図４】本発明の表面欠陥検査装置におけるヒストグラ
ムの作成例を示す図である。

【図５】本発明の表面欠陥検査装置におけるヒストグラ
ムの作成例を示す図である。

【図６】本発明の表面欠陥検査装置における表面欠陥の
種別の判定アルゴリズムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 光学的検査ヘッド 2a 投光器 2b 受光器 ３ 弁別回路 ４ ヒストグラム作成回路 ５ 特徴量抽出回路 ６ 判定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する被検査材の表面を幅方向に光学
   的に走査し、その表面からの反射光に基づいて前記被検
   査材の表面欠陥を検査する装置において、前記被検査材
   の表面からの反射光を受光する受光手段と、該受光手段
   にて得られる前記被検査材の幅方向毎の検出信号を所定
   の２値化レベルで弁別する弁別手段と、得られた２値化
   信号を前記被検査材の所定長さ毎及び所定幅毎に加算し
   てそれぞれのヒストグラムを作成するヒストグラム作成
   手段と、作成されたヒストグラムに基づいて前記被検査
   材の表面欠陥の特徴量を抽出する特徴量抽出手段とを備
   えることを特徴とする表面欠陥検査装置。