JPH09133639A - 表面欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つの表面欠陥が複数の表面欠陥として誤って
検出されることのない、正確な表面欠陥検査方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】被検査材表面で反射した光を受光すること
により、被検査材表面の二次元画像を表す画像信号を得
（Ｓ０１）、その画像信号を二値化する（Ｓ０２）こと
により上記二次元画像に表れた被検査材表面の欠陥部を
抽出する表面欠陥検査方法において、上記二値化により
得られた、互いに所定距離範囲内に存在する複数の欠陥
部の、二値化前の画像信号レベルどうしを比較し、これ
ら画像信号レベルの差が所定値以内であるか否か（Ｓ０
６）に応じて、これら複数の欠陥部を、それぞれ、連続
した一つ欠陥部として、あるいは、別々の欠陥部として
処理する（Ｓ０７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板、アルミ板、
紙などの表面に生ずる欠陥を光学的に検出する表面欠陥
検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板、アルミ板、紙等の製造工程におい
て、その品質管理あるいは品質保証を推進するために、
これらの表面に発生する種々の表面欠陥を検出すること
が重要であり、従来より、光学的手法による表面欠陥自
動検査方法が実用化されてきている。

【０００３】図３は、従来の一般的な光学式表面欠陥検
査方法の概要を示す模式図である。図３に示すように、
この表面欠陥検査方法では、矢印Ａ方向に走行する被検
査材１１表面に投光器１２からの入射光１２ａが照射さ
れ、被検査材１１表面からの反射光１１ａを受光器１３
で受光して被検査材１１表面の二次元画像を表す画像信
号が得られる。得られた画像信号は二値化処理手段１４
により所定のしきい値で二値化され欠陥部が検出され
る。さらに、必要に応じ、欠陥判定手段１５により、欠
陥部の数、寸法、形状などによって、表面欠陥の種類や
グレードが判定される。

【０００４】図４は、被検査材表面からの反射光を受光
して得られた画像信号のグラフである。被検査材に表面
欠陥が存在すると、図４に示すように、被検査材の幅方
向の表面欠陥に対応する位置の画像信号２１の信号レベ
ルが上下に大きく変化する。上記の表面欠陥検出方法
は、この画像信号２１の信号レベルを所定の弁別しきい
値２２ａ，２２ｂと比較し、弁別しきい値２２ａ以上の
画像信号及び弁別しきい値２２ｂ以下の画像信号を欠陥
部信号２３として検出することにより、被検査材の表面
欠陥を検査するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
表面欠陥検査方法には次のような問題点がある。即ち、
実際の画像信号をミクロに観察してみると、１つの表面
欠陥内にも欠陥の性状を異にする微細部分が存在してお
り、そのような欠陥の性状を異にする各微細部分からの
反射光強度が異なるため、１つの表面欠陥内でのそれら
各微細部分の画像信号レベルが弁別しきい値を挟んで上
下する現象が見られる。そのため、前述の二値化処理に
よって１つの表面欠陥が複数個の表面欠陥に分断されて
検出されるという問題がある。

【０００６】図５は、１つの表面欠陥が複数個の表面欠
陥に分断されて検出される様子を示す図である。図５
（ａ）に示すように、細長い１本の線状欠陥２４が二値
化処理によって３本の線状欠陥２４ａ，２４ｂ，２４ｃ
に分断された状態で検出されたり、あるいは、図５
（ｂ）に示すように、１つの面状の欠陥２５が５個の欠
陥２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅに分断され
た状態で検出されたりすることがある。

【０００７】この問題は、光学的な表面欠陥検出方法に
は不可避の問題であり、二値化処理における弁別しきい
値の設定の仕方や、投光器、受光器などを工夫しても解
決することはできない。このように１つの表面欠陥が複
数の表面欠陥に分断された状態て検出されると、表面欠
陥の寸法が過小評価されたり、表面欠陥の発生数が過大
評価されたりして、被検査材の品質が誤認されるという
弊害が生じる。

【０００８】そこで、この問題の対策として、特開平７
−０４９３１４号公報には、被検査材表面上の所定の検
査領域毎に、検出された欠陥部信号を加算してヒストグ
ラムを作成し、このヒストグラムに基づいて欠陥の寸法
や形状を判定する方法が開示されている。しかし、この
方法では、隣接して存在する複数の異なる表面欠陥を１
つの表面欠陥と誤って判定するという新たな問題が生じ
る恐れがある。

【０００９】また、特開平７−０６３６９８号公報に
は、検出された欠陥部信号に対して、より低レベルの第
２の弁別しきい値を用いて再度二値化処理を行う方法が
開示されている。しかし、この方法では、第２の弁別し
きい値のレベル設定が非常に難しく、実用に適さないと
いう問題点がある。即ち、第２の弁別しきい値を高目に
設定すると、１つの表面欠陥が依然として複数の表面欠
陥に分断されて検出されることとなり、また、第２の弁
別しきい値を低目に設定すると、被検査材の地肌部から
の画像信号を欠陥部として誤って検出するという新たな
問題を生じる恐れがあるからである。

【００１０】本発明は、上記の事情に鑑み、１つの表面
欠陥が複数の表面欠陥として誤って検出されることのな
い、正確な表面欠陥検査方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の表面欠陥検査方法は、被検査材表面で反射した光
を受光することにより、被検査材表面の二次元画像を表
す画像信号を得、その画像信号を二値化することにより
上記二次元画像に表れた被検査材表面の欠陥部を抽出す
る表面欠陥検査方法において、上記二値化により得られ
た、互いに所定距離範囲内に存在する複数の欠陥部の、
二値化前の画像信号レベルどうしを比較し、これら画像
信号レベルの差が所定値以内であるか否かに応じて、こ
れら複数の欠陥部を、それぞれ、連続した一つ欠陥部と
して、あるいは、別々の欠陥部として処理することを特
徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の表面欠陥検出方法の一実施
形態を示すフローチャートであり、図２は本発明の表面
欠陥検出方法の一実施形態における欠陥部の処理の様子
を示す模式図である。

【００１３】先ず、矢印Ａ方向に走行する被検査材１１
（図３参照）表面からの反射光１１ａを受光器１３で受
光し画像信号を得る（図１：ステップＳ０１）。次に、
二値化処理手段１４（図３参照）を用いて、画像信号を
所定の弁別しきい値で二値化して欠陥部信号を抽出する
（図１：ステップＳ０２）。ここまでの手順は、図３に
示した従来の表面欠陥検出方法と同一である。図２に
は、二次元画像として表された領域内に、図１のステッ
プＳ０２による二値化処理で検出された８つの欠陥部２
６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６
ｇ，２６ｈが斜線で示されている。

【００１４】次に、欠陥部の二値化処理前の画像信号レ
ベルとして各欠陥部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，
２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈの二値化処理前の平均
信号レベルをそれぞれ算出する（図１：ステップＳ０
３）。例えば、１４画素から成る欠陥部２６ａについて
は、１４画素の二値化処理前の各信号レベルを平均値処
理して欠陥部２６ａの平均信号レベルとする。

【００１５】次に、これら８つの欠陥部２６ａ，２６
ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈ
のうち、第１番目の欠陥部２６ａについての処理開始の
準備を行った（図１：ステップＳ０４）後、第１番目の
欠陥部２６ａから所定距離範囲内に他の欠陥部が存在す
るか否かが判定される（図１：ステップＳ０５）。図２
に太線で示された矩形の枠は、或る欠陥部から所定距離
範囲内に他の欠陥部が存在するか否かを探索するための
走査窓２７であり、７画素×７画素の大きさを有してい
る。この走査窓２７を被検査材の幅方向及び走行方向に
走査し、走査窓２７の中心画素を欠陥２６ａの１４画素
それぞれに順次一致させ、一致させた時の走査窓２７内
に他の欠陥部の画素が入っているかどうかが判定され
る。

【００１６】その結果、図２の例では、欠陥部２６ｂ及
び欠陥部２６ｃが、欠陥部２６ａから所定距離範囲内に
存在する欠陥部として判定され、それ以外の欠陥部２６
ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈは、欠陥部２６ａ
から所定距離範囲内に存在する欠陥部ではないと判定さ
れる。次に、上記欠陥部２６ｂ及び欠陥部２６ｃのう
ち、先ず欠陥部２６ｂの平均信号レベルを欠陥部２６ａ
の平均信号レベルと比較し、両者の信号レベルの差が所
定値以内であるか否かが判定される（図１：ステップＳ
０６）。判定の結果、両者の平均信号レベルの差が所定
値以内であるので欠陥部２６ｂと欠陥部２６ａとが連続
した一つの欠陥部であるものとして処理される。もし、
両者の平均信号レベルの差が所定値以内でなければ欠陥
部２６ｂと欠陥部２６ａとは別個の欠陥部であるものと
して処理される（図１：ステップＳ０７）。

【００１７】同様に、欠陥部２６ｃの平均信号レベルを
欠陥部２６ａの平均信号レベルと比較し、両者の信号レ
ベルの差が所定値以内であるか否かが判定される。判定
の結果、両者の平均信号レベルの差が所定値以内である
ので欠陥部２６ｃと欠陥部２６ａとが連続した一つの欠
陥部であるものとして、従って、欠陥部２６ａ、欠陥部
２６ｂ、及び欠陥部２６ｃが連続した一つの欠陥部であ
るものとして処理される。もし、両者の平均信号レベル
の差が所定値以内でなければ欠陥部２６ｃは、欠陥部２
６ｂと欠陥部２６ａとから成る一つの欠陥部とは別個の
欠陥部であると判定される。

【００１８】さらに、上記の欠陥部２６ａについての処
理を、欠陥部２６ｂ，２６ｃ，・・・，２６ｈについて
も順次実行する（図１：ステップＳ０８，Ｓ０９，・・
・，Ｓ０５，Ｓ０６，Ｓ０７）。その結果、図２に見掛
け上８個あるように見えた欠陥の数は、実際は、欠陥部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃから成る欠陥、欠陥部２６ｄ単
独の欠陥、欠陥部２６ｅ，２６ｆ，２６ｇから成る欠
陥、及び欠陥部２６ｈ単独の欠陥の合計４個であること
が判明する。

【００１９】８つの欠陥部についての上記の処理が終了
すると、ステップＳ１０に進み、被検査材上に存在する
表面欠陥の種類やグレードが判定される。なお、本実施
形態において、互いに所定範囲内に存在する複数の欠陥
部について、それらの二値化前の画像信号レベルを比較
して、それらが一つの欠陥部であるか否かを判定してい
るのは、一つの欠陥部が処理の過程で複数の欠陥部に分
断された状態で検出された場合は、両者の信号レベルが
ほぼ等しいという本発明者らの知見に基づくものであ
る。

【００２０】そこで、欠陥を比較するための二値化前の
画像信号レベルは、前記した二値化前の平均信号レベル
のみに限定されるものではなく、被検査材の種類や表面
欠陥の性状によっては、例えば、各欠陥部の信号レベル
の分散、信号レベルの最大値、最小値などのいずれかを
用いてもよく、それらを適宜組み合わせて用いてもよ
い。

【００２１】なお、本実施形態では、近傍の欠陥部を探
索する走査窓２７（図２参照）の中心画素を、各欠陥部
内の全画素上に順次走査する例について説明したが、走
査窓２７を、欠陥部の存在に無関係に被検査材表面上を
隈なく走査して、走査窓２７内に２つ以上の欠陥のある
画素が含まれるか否かを判定するようにしてもよい。ま
た、走査窓２７の形状は、実施例に示した矩形に限られ
るものではなく、例えば、円形あるいは多角形など、本
発明の趣旨に沿うものであればいずれの形状でもよい。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。こ
の実施例では、矢印Ａ方向に走行する３コイルの被検査
材Ａ，Ｂ，Ｃの（それぞれ板幅１２００ｍｍ、長さ１４
７０ｍの冷延帯鋼の被検査材１１（図３参照））の３個
に対して、投光器２から白色の入射光１２ａを照射し、
被検査材１１表面からの反射光１１ａを空間分解能０．
２５ｍｍ×０．２５ｍｍの１次元ＣＣＤカメラ（受光器
１３）で受光し、その画像信号を図１に示したフローチ
ャートの手順に基づき、表面欠陥の検出処理を行った。

【００２３】本実施例には、さきに説明した実施形態と
同一の、７画素×７画素の大きさの走査窓２７（図２参
照）が用いられているので、走査窓２７の中心画素から
距離０．７５ｍｍ（即ち、空間分解能０．２５ｍｍの３
画素分）の範囲内に存在する欠陥部が所定距離範囲内に
存在する欠陥部と判定される。表１は、本実施例による
表面欠陥の検出結果である。

【００２４】

【表１】

【００２５】ここで、表１に示された実際の欠陥数と
は、上記被検査材を検査員が実際に目視判定した表面欠
陥の数を示すものであり、従来法で検出した欠陥数と
は、本実施例における処理過程のうち、二値化処理後の
（即ち、図２に示した状態の）、互いに所定距離範囲内
に存在する複数の欠陥部どうしを１つの欠陥部として処
理する前の欠陥部の数、即ち、図３を参照して説明した
従来の一般的な光学式表面欠陥検査方法により検出した
欠陥数を示すものである。

【００２６】表１に示すように、本実施例により検出し
た欠陥数は、被検査材Ａ，Ｂ，Ｃ共に、従来法で検出し
た欠陥数に比べ実際の欠陥数に極めて近いものであり、
表面欠陥の検出精度が格段に改善されていることが判
る。また、本実施例では、投光器１２として白色光源、
受光器１３として一次元ＣＣＤカメラを用いた例につい
て説明したが、投光器に例えばレーザ光源など、受光器
に例えば二次元ＣＣＤカメラや光電子増倍管などを用い
てもよい。

【００２７】さらに、上記実施例では冷延帯鋼を検査対
象にした例を示したが、本発明による表面欠陥検査方法
は、他の鋼板類や、アルミ板、紙などに対しても適用す
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面欠陥
検出方法によれば、本来、連続した一つの欠陥部が検出
処理の過程で複数の欠陥部と誤って判定されるという従
来の表面欠陥検出方法の問題点が解消され、被検査材上
に存在する欠陥部の寸法や欠陥数を正確に検出すること
ができるので、被検査材表面の品質管理上及び品質保証
上の信頼性を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面欠陥検出方法の一実施形態を示す
フローチャートである。

【図２】本発明の表面欠陥検出方法の一実施形態におけ
る欠陥部の処理の様子を示す模式図である。

【図３】従来の一般的な光学式表面欠陥検査方法の概要
を示す模式図である。

【図４】被検査材表面からの反射光を受光して得られた
画像信号のグラフである。

【図５】１つの表面欠陥が複数個の表面欠陥に分断され
て検出される様子を示す図である。

【符号の説明】

１１ 被検査材 １１ａ 反射光 １２ 投光器 １２ａ 入射光 １３ 受光器 １４ 二値化処理手段 １５ 欠陥判定手段 ２１ 画像信号 ２２ａ，２２ｂ 弁別しきい値 ２３ 欠陥部信号 ２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 線状欠陥 ２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ 欠陥 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２
６ｇ，２６ｈ 欠陥部 ２７ 走査窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査材表面で反射した光を受光するこ
   とにより、該被検査材表面の二次元画像を表す画像信号
   を得、該画像信号を二値化することにより前記二次元画
   像に表れた前記被検査材表面の欠陥部を抽出する表面欠
   陥検査方法において、 前記二値化により得られた、互いに所定距離範囲内に存
   在する複数の欠陥部の、二値化前の画像信号レベルどう
   しを比較し、 該画像信号レベルの差が所定値以内であるか否かに応じ
   て、これら複数の欠陥部を、それぞれ、連続した一つ欠
   陥部として、あるいは、別々の欠陥部として処理するこ
   とを特徴とする表面欠陥検査方法。