JPH09113465A - 亜鉛メッキ系鋼板用表面欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 亜鉛メッキ系鋼板表面の微小欠陥を高精度に
かつ連続して検出する高分解能ＣＣＤカメラを用いた欠
陥検出装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 閾値は高輝度微小点を除いた濃度に設定
し、画素数の違いによって微小欠陥と高輝度微小点を弁
別し、かつ閾値の切り替えはメッキ前の粗度情報により
行うことで微小欠陥を高精度に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛メッキ系鋼板
の表面にて反射した光に基づき欠陥を検査する欠陥検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の欠陥検出装置としては、
特開昭６２−２８９７５２号公報が挙げられる。これ
は、微小な欠陥を検出することを目的として、被検査表
面からの反射光を検出して電気信号に変換し、この電気
信号を信号処理部へ入力して上記被検査体表面の単位面
積当たりのノイズ上限平均値を測定し、この測定された
ノイズ上限平均値に基づいて前記電気信号を弁別する閾
値を設定し、この閾値により前記電気信号を弁別してそ
の出力を画像処理することにより前記被検査体の表面欠
陥を画像表示するようにしたものである。

【０００３】また、特開昭６３−６４４５号公報には、
レーザー光の反射光を受光した場合、その微分信号が、
表面粗度あるいはメッキ付着量等の表面状態によって反
射パターンが変わることを利用して、バックグラウンド
信号の大きさが許容値以上になると閾値を切り替えると
いう技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−２８
９７５２号公報の発明では、被検査体表面の単位面積当
たりのノイズ上限平均値に基づいて閾値を設定している
が、亜鉛メッキ系鋼板上の微小欠陥を精度よく検出する
ために高分解能のＣＣＤカメラを用いた場合、亜鉛メッ
キ鋼板特有の突発的な高輝度微小点が原因で、閾値が高
く設定されてしまうという問題がある。

【０００５】また、特開昭６３−６４４５号公報の発明
では、バックグラウンドの微分信号の大きさが許容値以
上になると閾値と切り替える仕組みになっているが、前
述のように亜鉛メッキ系鋼板を１mm×１mm以下の高分解
能のＣＣＤカメラでとらえた場合、突発的な高輝度微小
点により、高い閾値に切り替えられてしまうという問題
がある。

【０００６】従って、本発明では上記問題点を解決し、
高分解能のＣＣＤカメラを用いた亜鉛メッキ鋼板の表面
微小欠陥を高精度に検出することが可能な欠陥検出装置
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】上記目的を達成するため
本発明では、図１にも示すように、可視光を鋼板に照射
する光源１と鋼板からの反射光を受光する１mm×１mm以
下の高分析能のＣＣＤカメラを有する受光器２と受光器
２の出力電気信号をディジタル画像処理し、画像の濃淡
の程度により疵の有無を判定する信号処理部３で構成す
る表面欠陥検出装置において、疵検出に利用する画素の
濃淡の閾値の設定は予め被検査材のサンプルについて濃
度値に対応する画素数の分布を求め、亜鉛メッキ系鋼板
固有の高輝度微小点に相当する濃度値分布を含まないレ
ベルにするとともに、該閾値以上の高輝度濃度値をもつ
画素を疵候補とし、該疵候補から微小欠陥と高輝度微小
点との弁別を該当画素の集積数の大小により決定するこ
とを特徴とする。さらに、閾値の切り替えは鋼板表面を
メッキする前の素材の粗度情報を上位計算機より受け取
り、それに応じて設定を変えることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】亜鉛メッキ系鋼板は主として自動
車の外板に用いられるため、厳格な品質計測を必要とす
る鋼板のうちの１つである。実際、現場においては直径
２mm程度の押し疵や幅１mm以下のスリ疵などの検出が不
可欠である。

【０００９】したがって、このような微小欠陥を高精度
に検出するための表面欠陥検出装置として、ＣＣＤカメ
ラの分解能は、１mm×１mm以下の高分析能のものが必要
になってくる。一方、亜鉛メッキ系鋼板は他の鋼板に比
べ表面が均一でないため、可視光を照射した場合、光の
拡散が大きい反射（すなわち反射指向性の小さい反射）
となるという特徴がある。これを表したのが図２であ
る。ただし、図２は、変角光度計で各種鋼板試料の反射
指向性を測定した結果であり、横軸に角度を縦軸に各試
料の正反射方向反射光量を１．０００とした場合の光量
の相対値を示している。

【００１０】このように拡散の大きい反射特性をもつ亜
鉛メッキ系鋼板に可視光を照射し、１mm×１mm以下の分
解能をもつＣＣＤカメラで正反射方向または正反射方向
近傍から表面を検査した場合、表面は高輝度微小点が生
じる。このことを表したのが図３のＡおよびＢである。
ただし、図３のＡは一定面積における全体の濃度ヒスト
グラムを表しており、横軸に濃度、縦軸に各濃度の画素
数の全体に占める割合を示す。ただし、横軸の濃度はア
ナログ信号を０から２５５の２５６階調のディジタル信
号に変換したものについて、最大濃度２５５を１００
％、最小濃度０を０％とおいている。また、図３のＢは
図３のＡの濃度ヒストグラムの裾野の部分を拡大したも
ので、図３のＡと同様に横軸に濃度、縦軸に各濃度の画
素数の全体に占める割合を示す。

【００１１】全体の濃度ヒストグラム（図３のＡ）では
裾野の広がりが小さく見えるが部分的に拡大して見ると
（図３のＢを見ると）、実際は裾野の広がりが広いこと
がわかる。この裾野の広い部分が高輝度微小点であり、
全体に対して非常に少数の割合で点在していることを示
している。しかも、この高輝度微小点の濃度の最高値は
全体濃度分布を示す図３のＡと比べると突出しており、
この値をもとに閾値を設定すると非常に高い値に設定し
てしまう。そこで、この突発的な高輝度微小点を除いて
閾値の設定をすることが必要になってくる。このことか
ら閾値は一定面積における最高濃度値をもとに決めるの
ではなく、突発的な高輝度微小点を除いた濃度（図３の
Ｂの矢印）に設定すれば良いことがわかる。

【００１２】なお、亜鉛メッキ系鋼板上の微小欠陥の濃
度値分布も高輝度微小点の濃度値分布も同じ領域に存在
するため、このように設定した閾値では微小欠陥ととも
に点在する高輝度微小点が検出されてしまうことになる
が、この程度の閾値の場合、検出される高輝度微小点は
１画素ないし２画素であるのに対して、微小欠陥は最低
でも５画素ないし６画素以上有することから、画素数の
違いによって微小欠陥との弁別が容易に可能であるとい
える。

【００１３】また、このときの閾値は、メッキ前の鋼板
の表面粗度と相関がある。このことを示したのが図４で
ある。ただし、図４は横軸にメッキ前の鋼板の表面粗
度、縦軸に高輝度微小点を除いた濃度（図３のＢの矢印
に相当する濃度）を示す。これより、事前に各粗度にお
ける高輝度微小点を除いた濃度を調査しておき、そのテ
ーブルを持っておけば、上位計算機からの粗度情報に応
じて閾値を変えることで連続して欠陥検査を行うことが
可能である。

【００１４】

【実施例】本発明に係る表面欠陥検査装置の一実施例を
図面に基づき説明する。図１において検査装置は亜鉛メ
ッキ系鋼板を検査対象物として、この鋼板表面及び裏面
に存在する欠陥を検査するものであり、その機能部は、
ハロゲンランプを使用しかつ光ファイバーアレイと棒状
レンズにより、検査対象物に対してスリット状に照射す
る光源１及び０．２５mm×０．３５mmの分解能をもつ一
次元のＣＣＤカメラを利用した受光器２と、受光器２か
らの出力信号を処理して最終的に疵の有無を判別する信
号処理部３とから構成されている。鋼板４は電気亜鉛メ
ッキ鋼板で、搬送ロール５に巻装されている。

【００１５】検査は検査面の振動を防止するために鋼板
４が搬送ロール５に巻装されている部分でおこなう。ま
た光源１はθ＝３０度に保って光を照射するように設置
されており、受光器２は正反射角度に設置されている。
また、閾値はメッキ前の粗度の異なる鋼板毎に５００画
素×８００画素の一定面積の濃淡画像における濃度ヒス
トグラム分布の９９．９９％以上となる濃度に設定され
ており、上位計算機からの粗度情報をもとに変えられる
ようになっている。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した本発明の表面欠陥検出装置
によれば、亜鉛メッキ系鋼板上に存在する微小欠陥を安
定的にかつ、連続して検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における装置の概略図を示す。

【図２】変角光度計を使用して各試料の正反射方向反射
光量を測定したもので、他の鋼板に比べて亜鉛メッキ計
鋼板に光を照射した場合の反射の拡散が大きいことを示
す。

【図３】一定面積における濃度ヒストグラムで、亜鉛メ
ッキ系鋼板特有の高輝度微小点が生じていることを示
す。

【図４】メッキ前の粗度と高輝度微小点を除いた濃度と
の関係を示す。

【符号の説明】

１ 光照射用光源 ２ 受光器 ３ 信号処理部 ４ 鋼板 ５ 搬送用ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 宏幸 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 圓山 勝俊 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光を鋼板に照射する光源（１）と鋼
   板からの反射光を受光するＣＣＤカメラを有する受光器
   （２）と該受光器（２）の出力信号をディジタル画像処
   理し、画像の濃淡の程度により疵の有無を判定する信号
   処理部（３）で構成する亜鉛メッキ系鋼板用表面欠陥検
   出装置において、前記受光器（２）のＣＣＤカメラは１
   mm×１mm以下の分析能を持ち、かつ信号処理部は予め被
   検査材のサンプルについて濃度値に対応する画素数の分
   布を求め、亜鉛メッキ系鋼板固有の高輝度微小点に相当
   する濃度値分布を含まないレベルに閾値を決定するとと
   もに、該閾値以上の高輝度濃度値をもつ画素を疵候補と
   し、該疵候補から微小欠陥と高輝度微小点との弁別を該
   当画素の集積数の大小により決定することを特徴とする
   亜鉛メッキ系鋼板用表面欠陥検出装置。
2. 【請求項２】 信号処理部に鋼板表面をメッキする前の
   素材の粗度情報を上位計算機より受け取り、それに応じ
   て閾値の設定値を変える機能を付与したことを特徴とす
   る請求項１記載の亜鉛メッキ系鋼板用表面欠陥検出装
   置。