JPH11337323A

JPH11337323A - 表面検査方法

Info

Publication number: JPH11337323A
Application number: JP14353098A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yokoyama; 廣一横山; Shunji Kamata; 俊二鎌田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】検査面に存在する欠陥を誤検出することなく
容易に検出できる表面検査方法を提供する。【解決手段】鋼板１の表面を研磨装置２によって所定
深さ研磨することで、表面に付着している油及び汚れを
除去し、また、研磨された凸部と研磨されていない凹部
の表面性状を著しく異ならせることで、凹凸欠陥を誤検
出することなく容易に検出可能とさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板などの金属板
表面、又はプラスチック板表面の凹凸欠陥の検出を行な
う表面検査方法に関し、特に、金属板表面、プラスチッ
ク板表面等の検査面に照射した光の反射光についての反
射輝度分布の画像を得、該画像を処理して凹凸欠陥を検
出する光学方式の表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板及びプラスチック板の表面には、
その製造過程において発生した種々の欠陥が存在する。
金属板のうち圧延鋼板には、圧延中における操業条件に
より、表面に微小なうねりからなる横縞の凹凸欠陥が生
じることがある。このような凹凸欠陥が発生した鋼板の
場合、鋼板を連続圧延する際、コイル端は先行コイル又
は後行コイルのコイル端と接続されるが、この接続部分
付近に前述した如き凹凸欠陥が存在すると、該凹凸欠陥
部分から鋼板が破断する等の不都合を招く。一方、プラ
スチック板の表面にも製造工程で凹凸欠陥が発生し、こ
の凹凸欠陥は縞の方向が一定でなく、その表面品質の信
頼性を低下させることは避けられない。

【０００３】この対策として、特開平５−２５６６２９
号公報には、被検査材であるシート状の物体に平行光を
照射し、該平行光の反射光をスクリーンにて受光し、該
スクリーン上に投影された反射光像から被検査材表面の
凹凸縞を検出する表面検査装置が開示されている。この
表面検査装置においては被検査材表面に凹凸が存在した
場合、反射光が歪んでスクリーンに投影されるため反射
光像の反射輝度分布が変化することに着目し、反射光像
を撮像し、得られた画像に処理を施し、撮像されている
縞の方向を特定し、縞の方向が所定の方向に一致するよ
うに前記画像をアフイン変換によって回転させ、周波数
分析によって縞の評価を行なうことにより、縞の発生方
向に関係なく高精度に凹凸欠陥を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に金属板表面及び
プラスチック板表面の凹凸欠陥は微細であって、しかも
非常に小さな傾斜を持ったうねりであり、また、製造段
階の金属板表面は、通常粗く、照射した光が表面で乱反
射する他、表面に付着した汚れ等と凹凸欠陥との正確な
識別が困難であった。

【０００５】更に、圧延鋼板では、凹凸欠陥による破断
に伴うトラブルを防ぐために、圧延工程中で表面検査を
行なう必要があるが、製造段階の金属板表面には多くの
油及び汚れが付着しており、上述の如き従来の方法で
は、汚れによる反射光の減少、反射輝度分布のむらの発
生により、この部分を凹凸欠陥と誤検出してしまう虞れ
があった。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、微細で小さな傾斜を持ったうねりである凹凸欠
陥を正確に、しかも表面に油及び汚れが付着した被検査
材に対しても凹凸欠陥を誤検出することなく、精度よく
検査し得るようにした表面検査方法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】第１発明に係る表面検査
方法は、被検査材表面に沿ってこれと相対移動する照射
手段及び反射光の受光手段を設け、前記照射手段で被検
査材表面を照射し、その反射光を受光手段によって受光
し、得られた２次元画像を画像処理手段によって処理
し、被検査材表面の反射輝度分布を調べることにより、
表面の凹凸欠陥を検査する表面検査方法において、予
め、被検査材表面に存在する凹凸欠陥の所定値以上に窪
んでいる凹部を残して被検査材表面を研磨することを特
徴とする。

【０００８】第１発明に係る表面検査方法によれば、被
検査材表面に存在する凹凸欠陥のうち所定値以上に窪ん
でいる凹部を残して被検査材表面を研磨することで、研
磨された正常面又は凸部と、研磨されていない凹部との
表面性状、特に光学的特性を著しく異ならせ、凹凸欠陥
部位を容易にしかも正確に検出することが可能となる。

【０００９】第２発明に係る表面検査方法は、被検査材
表面に沿ってこれと相対移動する照射手段及び反射光の
受光手段を設け、前記照射手段で被検査材表面を照射
し、その反射光を受光手段によって受光し、得られた２
次元画像を画像処理手段によって処理し、被検査材表面
の反射輝度分布を調べることにより、表面の凹凸欠陥を
検査する表面検査方法において、予め、被検査材表面に
存在する凹凸欠陥の所定値以上に窪んでいる凹部を残し
て被検査材表面に液体を塗布することを特徴とする。

【００１０】第２発明に係る表面検査方法によれば、被
検査材表面に存在する凹凸欠陥のうち所定値以上に窪ん
でいる凹部を残して被検査材表面に液体を塗布すること
で塗布される正常面又は凸部と、塗布されない凹部とに
その表面性状を区分し、液体が塗布された部分か否かを
検出することにより、容易に、しかも正確に凹凸欠陥部
位を検出することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。（実施の形態１）図１は、被検査材が圧延鋼板である場
合における本発明に係る表面検査方法を実施するための
装置の構成を示す模式図である。図において、１はロー
ルコンベヤにより長手方向に搬送されている圧延工程中
の鋼板（例えばストリップ）である。鋼板１の搬送域の
上方であって、ロールコンベヤの１個のロールＲと対応
する位置に研磨装置２が設置されている。研磨装置２は
少なくとも鋼板１の幅寸法に相当する軸長寸法を有する
ロール状の砥石を、その回転軸の軸長方向を鋼板１の幅
方向に一致させて、昇降可能に設置してあり、図示しな
い駆動源にて回転駆動されるようにしてある。

【００１２】図２は鋼板１と、ロールコンベヤのロール
Ｒと、砥石との関係を示す説明図である。研磨装置２は
ロールＲと対向する位置にあって、鋼板１の搬送方向と
反対向きに鋼板１の表面に摺接するよう回転駆動され、
所定以上窪んだ凹部（正常面からの深さγ）のみを残し
て鋼板１の表面を研磨できるように、ロールコンベヤの
搬送面を基準にして砥石周面の高さＬが次の範囲となる
よう設定されている。Ｄ＞ロールコンベヤの搬送面から砥石表面（最下面）ま
での寸法Ｌ＞Ｄ−γ 但し、Ｄ：鋼板１の公称板厚寸法 γ：正常な鋼板１の表面からの凹み深さ

【００１３】研磨装置２よりも鋼板１の搬送方向の下流
側には、鋼板１の搬送域の上方に適宜長さの光源（例え
ば蛍光灯）３が、更にその下流側にはラインセンサ４
１，４２が夫々その長手方向を鋼板１の幅方向にして設
置されている。光源３の光は鋼板１の表面のＡ点を横切
ってその全幅にわたって照射し、鋼板１の全幅からの反
射角θ１の反射光をラインセンサ４１にて、またこれと
異なる反射角θ２の反射光をラインセンサ４２にて夫々
受光するようにしてある。

【００１４】光源３としては、蛍光灯を使用した場合に
ついて説明したが、これに限るものではなく、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ等のレーザビームをミラースキャナを介して鋼
板１の幅方向に照射することとしてもよい。ラインセン
サ４１, ４２は鋼板１の全幅にわたる幅方向各部からの
反射光を受光し、各部の輝度に応じた電気信号を出力す
るようにしてある。また、鋼板１の搬送距離を計測する
ために前記ロールコンベヤのロールＲと同軸にエンコー
ダ５が設置され、ロールＲの回転速度、換言すれば鋼板
１の搬送距離に対応した信号を出力する。

【００１５】ラインセンサ４１，４２、及びエンコーダ
５の出力は、ＭＰＵを用いて構成されている画像処理装
置６に入力される。画像処理装置６は処理する２次元画
像を格納するためにメモリ７を備え、欠陥の判定を画像
処理によって行い、その判定結果を鋼板製造設備の操業
を行なうための制御装置８へ出力する。

【００１６】図３は画像処理装置６の処理手順を示すフ
ローチャートである。まず、ラインセンサ４１，４２、
及びエンコーダ５からの出力を読み込む（Ｓ１）。エン
コーダ５から出力される信号に対応する鋼板１の搬送距
離夫々に対しメモリ７の１つのメモリアドレスを割り当
て、ラインセンサ４１，４２からの２つの１次元信号
を、鋼板１の搬送距離夫々に対してそれぞれメモリ７に
蓄積していくことにより２つの２次元画像を構成する
（Ｓ２）。

【００１７】図４（ａ）は正反射光を受光したラインセ
ンサ４１から得られた１次元検査信号により構成した２
次元画像の模式図である。該２次元画像は信号レベルの
強弱によって輝度が表され、これによって濃淡が定まる
多階調画像であるため、研磨面では受光量が多いために
明るく、研磨されていない凹部に対応する領域８１，８
２では受光量が少ないために研磨面に比べて暗くなる。

【００１８】一方、図４（ｂ）は散乱光を受光したライ
ンセンサ４２から得られた１次元検査信号により構成し
た２次元画像の模式図である。該画像では研磨面からの
受光量が少なく、凹部で受光量が増加するため、凹部に
対応する領域８１，８２は研磨面に比べて明るくなる。
なお、ラインセンサ４１からの画像の研磨面の信号レベ
ルとラインセンサ４２からの画像の研磨されていない凹
部の信号レベルが同程度になるように予めサンプルテス
トで調整を行なっておく。

【００１９】次に、正反射光受光用ラインセンサ４１か
らの信号によって得られた２次元画像を二値化処理する
（Ｓ３）。図５はラインセンサ４１の出力信号９の概念
図である。研磨部に対応する信号のレベルは研磨部の平
均信号レベルＬＶ0 付近に集中するが、研磨部に比べ受
光量が落ちる凹部等に対応する信号のレベルも落ちる。
そこで、ＬＶ0 より低い信号レベルに閾値ｔｈ2 を定め
て夫々二値化を行なう。なお、ラインセンサ４１の出力
信号についてはＬＶ0 より所定以上高い信号レベルにつ
いても閾値ｔｈ1 （図５参照）を定めて二値化を行う。
つまり閾値ｔｈ1 〜ｔｈ2 の間を“１”又は“０”と
し、ｔｈ1 を越える場合、又はｔｈ2 未満の場合を“０
“又は“１”とする。図６は正反射光受光用ラインセン
サ４１からの信号によって得られた二値化画像の模式図
である。

【００２０】二値化処理にて得られた正反射光受光用ラ
インセンサ４１からの信号による二値化画像、及び正反
射光、散乱光の２つの多階調画像から、二値化された領
域について公知の処理方法に基づき各種特徴量の算出を
行なう（Ｓ４）。図７は二値化で得られた領域８２につ
いての特徴量の説明図である。計測される特徴量は幅
Ｗ、長さＬ、面積Ａ、比率Ｋ＝Ａ／（Ｗ×Ｌ）、及び正
反射光受光用ラインセンサ４１から得た画像の領域８２
についての平均濃度Ｎｒ、散乱光受光用ラインセンサ４
２から得た画像の領域８２についての平均濃度Ｎｓであ
る。ここに平均濃度とは、二値化画像から検出された領
域８２に対応する、多階調画像上の領域の画素値の合計
を前記領域の画素数で除した値である。

【００２１】次いで、検出された領域８２が凹凸欠陥、
汚れ、油、他の欠陥、又は正常のうちの何れであるかの
判別を行ない（Ｓ５）、欠陥の程度が重度、中程度、軽
度の内の何れであるかの判定を行なう（Ｓ６）。Ｓ６に
おける判定結果が画像処理装置６の出力となる。これが
制御装置８に入力され、程度の重い欠陥であると判定さ
れた場合には制御装置８は鋼板１の搬送を停止し、緊急
停止ベルを鳴らすといった、結果に対応した操業を行な
う。

【００２２】図８は検出された領域８２の判別 (Ｓ５)
の処理手順を示すフローチャートである。先ず、検出さ
れた領域８２の内、面積Ａと予め定めてある所定の面積
ａとが、Ａ＞ａである場合は凹凸、汚れ、油、又は他の
欠陥のいずれかであるとし（Ｓ７）、Ａ≦ａである場合
は欠陥ではないと判断する（Ｓ８）。Ａ＞ａの場合であ
って、Ｎｒ≧Ｎｓであるとき、対象外の欠陥または汚れ
と判断する（Ｓ９，Ｓ１０）。これは、検出対象である
凹凸欠陥では凹部が研磨されていないことにより、研磨
面よりも多くの光が散乱し、ラインセンサ４２の受光量
の方がラインセンサ４１の受光量よりも多くなるため、
Ｎｓの方がＮｒよりも大きな値となることによる。

【００２３】Ｎｒ＜Ｎｓであった場合であって、Ｎｒ≦
ｂ（ｂ：予め定めた値）であり、しかもＮｓ≦（ｃ：予
め定めた値）であるときは、汚れであると判断される
（Ｓ１１，Ｓ１２）。これは、汚れの場合は正反射光及
び散乱光ともに汚れによって吸収されるため、どちらの
受光量も低くなることによる。ただし、ａ、ｂ及びｃは
予め過去の実績に基づいて定められた値である。Ｎｒ＞
ｂであるか又はＮｓ＞ｃであった場合であって、Ｎｒ≧
ｄであり、しかもＮｓ≧ｅであるときは、油であると判
断する（Ｓ１３，Ｓ１４）。これは、油により反射率が
上がるため、正反射光及び散乱光のいずれもが明るくな
ることによる。Ｎｒ＜ｄであるか又はＮｓ＜ｅである場
合は凹凸欠陥であると判断する（Ｓ１５）。ただし、ｄ
及びｅは予め過去の実績に基づいて定めた所定の値であ
る。

【００２４】図９は欠陥の程度の判定Ｓ６の処理手順を
示すフローチャートである。まず欠陥の面積Ａが所定値
Ｘ以上の場合、重度の欠陥と判断する（Ｓ１６，Ｓ１
７）。次に、面積Ａが所定値Ｘより小さい場合であっ
て、比率Ｋが所定値Ｙ以下であるか又は平均濃度Ｎｓが
所定値Ｚ以上であるときは、中程度の欠陥と判断される
（Ｓ１８，Ｓ１９）。以上の条件のいずれにも合わない
もの、つまり、Ａ＜Ｘの場合であって、Ｋ＞ＹかつＮｓ
＜Ｚのときは、軽度の欠陥と判断される（Ｓ２０）。な
おＸ, Ｙ, Ｚはいずれも予め過去の実績に基づいて定め
た値である。

【００２５】上述した実施の形態１においては、被検査
材として鋼板１の場合を説明したが、プラスチック板に
ついても適用することが出来る。プラスチック板が表面
研磨を行ってよい材料である場合は前述した鋼板１の場
合と全く同じ態様で適用することが出来る。また上述の
実施の形態では、鋼板１を搬送し、研磨装置２、光源３
及びラインセンサ４１，４２を固定した構成を説明した
が、逆に鋼板１を固定し、研磨装置２、光源３及びライ
ンセンサ４１，４２を鋼板１の表面に沿うよう移動させ
てもよいことは勿論である。

【００２６】（実施の形態２）この実施の形態２におい
ては、被検査材である金属板表面又はプラスチック板表
面の凹凸欠陥を検出するための前処理として実施の形態
１における砥石による研磨に替えて塗布ロールにより塗
料などの液体の塗布を行い、液体が塗布された正常面及
び凸面と液体が塗布されなかった凹面とに区分し、これ
を光学的に識別することで凹凸欠陥の検出を行う。

【００２７】図１０は被検査材たるプラスチック板１１
とこれに液体を塗布する塗布ロール１２との関係を示す
説明図である。プラスチック板１１はロールコンベヤ上
を矢符方向に搬送されており、このプラスチック板１１
の搬送域上にその略全幅にわたるよう塗布ロール１２が
昇降可能に設置されている。１３は塗料タンク、１４は
塗料を塗布ロール１２の周面に塗布するためのブレード
である。ロールコンベヤの搬送面を基準として塗布ロー
ル１２の周面（最下面）の高さＬはプラスチック板１１
の公称板厚寸法Ｄと略等しく（Ｌ≒Ｄ）設定してあり、
これによってプラスチック板１１における正常な平坦面
１１ａ及び凸面１１ｂには液体が塗布され、正常面より
もγだけ凹んだ凹面１１ｃには塗料が塗布されない状態
となる。

【００２８】塗料としては塗料が塗布された面と塗布さ
れなかった面との光学的特性、特に反射特性が著しく変
化する蛍光材料等とするのが望ましいが、単に水等を塗
布してもよい。プラスチック板に塗装を施す必要のある
場合には、その塗装用の塗料を用いるのが効率的であ
り、また塗装を施す必要のない場合には透明な塗料を塗
布しても表面の光学的特性の変化が大きくなるから十分
識別は可能である。また塗料の塗布が不都合な場合には
塗布した後、適宜の洗剤を用いて洗浄を行うこととして
もよい。液体を塗布したプラスチック板１１は光源によ
ってその全幅にわたって照射され、２つのラインセンサ
によって異なる反射角の反射光が個別に捉えられ、実施
の形態１における図１〜図８に示したのと実質的に同じ
態様で凹凸欠陥の検出が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述した如く第１の発明に係る表面
検査方法にあっては、検査面を所定の深さ研磨すること
により、汚れ・油を取り除くと同時に研磨部分と研磨さ
れていない部分とでは表面性状を大きく異ならせること
ができるため、凹凸欠陥を誤検出なく検出することが可
能となる。

【００３０】また、第２の発明に係る表面検査方法にあ
っては、研磨することができない場合においても、検査
面に液体を塗布することによって、正常面及び凸面と凹
面とでその表面性状を大きく異ならせることができるた
め、凹凸欠陥を誤検出なく検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】検査対象が圧延鋼板の場合における本発明に係
る表面検査方法の装置構成を示す模式図である。

【図２】鋼板と砥石との配置関係を示す説明図である。

【図３】画像処理装置の処理手順を示すフローチャート
である。

【図４】（ａ）は正反射光受光用ラインセンサから得ら
れた１次元検査信号により構成した２次元画像を示す模
式図、（ｂ）は散乱光受光用ラインセンサから得られた
１次元検査信号により構成した２次元画像を示す模式図
である。

【図５】正反射光受光用ラインセンサの出力信号を示す
概念図である。

【図６】正反射光受光用ラインセンサからの信号によっ
て得られた二値化画像の模式図である。

【図７】二値化によって得られた受光量の低い領域の特
徴量計測を示す説明図である。

【図８】検出された領域の判別の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図９】欠陥の程度の判定の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】実施の形態２における被検査材と塗布ロール
との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１鋼板２研磨装置３光源６画像処理装置１１プラスチック板１２塗布ロール１３塗料タンク１４ブレード４１正反射光受光用ラインセンサ４２散乱光受光用ラインセンサ８１，８２凹部に対応する領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査材表面に沿ってこれと相対移動す
る照射手段及び反射光の受光手段を設け、前記照射手段
で被検査材表面を照射し、その反射光を受光手段によっ
て受光し、得られた２次元画像を画像処理手段によって
処理し、被検査材表面の反射輝度分布を調べることによ
り、表面の凹凸欠陥を検査する表面検査方法において、予め、被検査材表面に存在する凹凸欠陥の所定値以上に
窪んでいる凹部を残して被検査材表面を研磨することを
特徴とする表面検査方法。
【請求項２】被検査材表面に沿ってこれと相対移動す
る照射手段及び反射光の受光手段を設け、前記照射手段
で被検査材表面を照射し、その反射光を受光手段によっ
て受光し、得られた２次元画像を画像処理手段によって
処理し、被検査材表面の反射輝度分布を調べることによ
り、表面の凹凸欠陥を検査する表面検査方法において、予め、被検査材表面に存在する凹凸欠陥の所定値以上に
窪んでいる凹部を残して被検査材表面に液体を塗布する
ことを特徴とする表面検査方法。