KR101800597B1 - 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법 - Google Patents

용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법 Download PDF

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Abstract

편차가 생기기 쉬운 표면 결함의 면적, 형상 등의 정보에 최대한 의존하지 않고, 복수 종류의 표면 결함을 높은 정밀도로 분류 판정하는 것이다. 정반사광 촬상부(4)와 난반사광 촬상부(5)는 동시에 강판(2)상의 촬상 대상 부위로부터의 반사광을 촬상한다. 화상 신호 처리부(6)는 정반사광 촬상부(4)가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 T1 중, 소정의 임계치보다 저휘도인 부위를 표면 결함 부위로서 추출한다. 추출된 표면 결함 부위에 대응하는 부위에 관해, 난반사광 촬상부(5)가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호 T2에 대해, 임계치 처리를 행함으로써, 추출된 상기 표면 결함 부위의 결함 종류를 분류 판정한다.

Description

용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법
본 발명은 용융(溶融) 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 관한 것이다.
용융 아연 도금 강판의 표면에 나타내지는 표면 결함으로서는, 도금 불량, 스캐브(scab), 드로스(dross), 얼룩 등 다양한 것이 있다. 이들 결함의 종류에 따라서 대응이 상이하기 때문에, 결함의 종류를 정확하게 분류 판정하는 것이 바람직하다. 결함의 종류의 분류 판정은 일반적으로 작업자가 눈으로 보아서 행하고 있었지만, 근래, 라인의 고속화나 유저의 표면 외관 엄격화 등에 따라서, 분류 판정의 기계화가 진행되고 있다.
용융 아연 도금 강판의 표면 결함 검사에 관한 기술은, 예를 들면 특허 문헌 1, 2에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에는, 스킨 패스 밀(skin pass mill)의 상류측에 있어서, 용융 아연 도금 강판의 표면 결함을 드로스와 그 외의 결함으로 판별하는 드로스 결함 검사 장치가 개시되어 있다. 이 장치에서는, 용융 아연 도금 강판의 표면에, 강판의 법선에 대해서 50°~80°의 각도로 광을 조사하고, 동 법선에 대해서 0°~40°의 각도 방향에서 난(亂)반사광을 촬상하여 화상 신호를 얻도록 하고 있다. 그리고 얻어진 화상 신호 중, 화상 휘도가 소정의 임계치보다 낮으면서, 또한 면적이 소정 범위 내에 있는 부위를 드로스라고 판정하고, 화상 휘도가 소정의 임계치보다 낮으면서, 또한 면적이 소정 범위 외인 것을 드로스 이외의 표면 결함이라고 판정한다. 또한, 동 문헌에는, 추출한 표면 결함에 대해서, 표면 결함의 면적, 표면 결함의 화상 휘도, 표면 결함의 애스펙트비(aspect ratio)의 3개의 특징량을 이용하여, 동 문헌의 제5 도에 나타내진 판정 로직에 의해서, 「무해(無害)」, 「드로스」, 「얼룩, 선모양 결함(linear flaw)」, 「스캐브, 스케일(scale)」, 「구멍」, 「모양(模樣) 결함(pattern flaw)」으로 분류 판정하는 것이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 용융 아연 도금 강판을 권취(卷取)하여 코일로 하기 전의 단계에 설치한 품질 관리 장치가 개시되어 있다. 이 품질 관리 장치는, 우선, 용융 아연 도금 강판의 표면에 광을 조사하고, 그 광의 정(正)반사광을 촬상하여 얻어지는 화상 신호로부터 하자 후보의 화상 신호를 취출하는 처리와, 그 광의 난반사광을 촬상하여 얻어지는 화상 신호로부터도 하자 후보의 화상 신호를 취출하는 처리를 행한다. 하자 후보의 화상 신호의 취출은, 정반사광, 난반사광 별로, 어느 품질 레벨로 설정된 임계치를 이용하여 행한다. 다음에, 「선모양 결함」, 「도금 불량」 등의 하자의 종류마다 미리 설정된 기준 정보를 참조하여, 상기 하자 후보의 화상 신호로부터 참된(true) 하자 화상 신호를 선별하고, 하자의 종류별로 참된 하자 화상 신호의 분포 상태의 정보를 얻는다. 그리고 얻어진 정보로부터 하자의 종류별로 결함 길이를 계산하여, 강판 전체 길이에 있어서의 산출한 결함 길이의 존재율 등에 기초하여, 품질 레벨을 만족하는지 여부에 대한 합격 여부 판정을 행한다.
특허 문헌 1: 일본 특허 제5594071호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2004－151006호 공보
특허 문헌 1에 개시된 드로스 결함 검사 장치는, 난반사광으로부터 얻어진 표면 결함의 화상 신호 중, 화상 휘도가 소정의 임계치보다 낮게 되어 있는 부위의 면적이 소정 범위 내에 있는 것을 드로스라고 판정한다. 그러나 표면 결함의 면적에는 반드시 편차(variation)가 생기기 때문에, 이러한 수법에서는, 드로스 보다도 화상 휘도가 낮아지는 표면 결함(예를 들면 도금 불량, 스캐브, 얼룩 등)도 드로스라고 판정해 버릴 우려가 있다. 또한, 동 문헌의 청구항 2에 기재된 장치에서는, 표면 결함의 애스펙트비(형상)도 고려하여 그 표면 결함이 드로스인지 여부에 대한 판정을 행하고 있지만, 애스펙트비에도 반드시 편차가 생기기 때문에, 드로스를 잘못하여 도금 불량, 스캐브, 얼룩 등의 표면 결함으로 판정할 우려가 있다.
특허 문헌 2에는, 상기에 설명한 것처럼, 정반사광 및 난반사광을 각각 촬상하여 얻어진 화상 신호로부터 정반사광, 난반사광의 별도로 설정된 임계치를 이용하여 하자 후보의 화상 신호를 취출하는 것이나, 「선모양 결함」, 「도금 불량」 등의 하자의 종류마다 미리 설정된 기준 정보를 참조하여, 취출한 상기 하자 후보의 화상 신호로부터 참된 하자 화상 신호를 선별하는 것이 기재되어 있다. 그러나 하자 후보의 화상 신호가 어떤 종류의 하자(「선모양 결함」, 「도금 불량」 등)에 해당하는지를 판별하는 수법에 대해 아무것도 기재되어 있지 않다. 즉, 동 문헌에는, 강판의 표면 결함을 정확하게 분류 판정하기 위한 기술은 개시되어 있지 않다.
본 발명은 상기 종래 기술에서는 해결할 수 없는 과제를 해결하는 것으로, 편차가 생기기 쉬운 표면 결함의 면적, 형상 등의 정보에 최대한 의존하지 않고, 복수 종류의 표면 결함을 높은 정밀도로 분류 판정할 수 있는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치는, 용융 도금 강판의 표면을 조명하는 조명부와, 상기 용융 도금 강판상의 촬상 대상 부위로부터의 정반사광을 촬상하는 정반사광 촬상부와, 같은 촬상 대상 부위로부터의 난반사광을 촬상하는 난반사광 촬상부와, 상기 정반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호와, 상기 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호를 처리하는 화상 신호 처리부를 구비하는 것을 전제로 하고, 상기 정반사광 촬상부와 상기 난반사광 촬상부는 동시에 상기 촬상 대상 부위로부터의 반사광을 촬상하는 것이다. 상기 화상 신호 처리부는 상기 정반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 중, 소정의 임계치보다 저휘도인 부위를 표면 결함 부위로서 추출하고, 추출된 상기 표면 결함 부위에 대응하는 부위에 관해, 상기 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호에 대해, 임계치 처리를 행함으로써, 추출된 상기 표면 결함 부위의 결함 종류를 분류 판정한다.
상기 구성을 구비하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치에 있어서, 상기 화상 신호 처리부는 상기 난반사광 촬상부가 바탕(texture)를 촬상하여 얻어지는 난반사 화상 신호의 이동 평균치를 산출하고, 산출된 이동 평균치를 상기 임계치 처리의 임계치로서 사용하여, 당해 임계치보다 고휘도인 부위와 당해 임계치보다 저휘도인 부위를 서로 상이한 종류의 표면 결함으로서 분류 판정하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 구비하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치에 의하면, 정반사광과 난반사광으로부터 얻어지는 반사 화상 신호의 휘도 정보를 병용(倂用)·동기시킴으로써, 편차가 생기기 쉬운 표면 결함의 면적, 형상 등의 정보에 의존하지 않고, 표면 결함의 종류를 고정밀도로 분류 판정할 수 있다.
본 발명의 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법은, 용융 도금 강판의 표면을 조명하고, 상기 용융 도금 강판상의 촬상 대상 부위로부터의 정반사광 및 난반사광을 각각 촬상하고, 촬상하여 각각 얻어진 정반사 화상 신호와 난반사 화상 신호를 처리하는 것을 전제로 하여, 상기 촬상 대상 부위로부터의 정반사광의 촬상과 난반사광의 촬상은 동시에 행해지는 것이다. 상기 처리는 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 중, 소정의 임계치보다 저휘도인 부위를 표면 결함 부위로서 추출하고, 추출된 상기 표면 결함 부위에 대응하는 부위에 관해, 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호에 대해, 임계치 처리를 행함으로써, 추출된 상기 표면 결함 부위의 결함 종류를 분류 판정하는 것이다.
상기 구성을 구비하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법에 있어서, 상기 처리에 있어서, 바탕을 촬상하여 얻어지는 난반사 화상 신호의 이동 평균치를 산출하고, 산출된 이동 평균치를 상기 임계치 처리의 임계치로서 사용하여, 당해 임계치보다 고휘도인 부위와 당해 임계치보다 저휘도인 부위를 서로 상이한 종류의 표면 결함으로서 분류 판정하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 구비하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법에 의하면, 정반사광과 난반사광으로부터 얻어지는 반사 화상 신호의 휘도 정보를 병용·동기시킴으로써, 편차가 생기기 쉬운 표면 결함의 면적, 형상 등의 정보에 의존하지 않고, 표면 결함의 종류를 고정밀도로 분류 판정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 편차가 생기기 쉬운 표면 결함의 면적, 형상 등의 정보에 최대한 의존하지 않고, 복수 종류의 표면 결함을 높은 정밀도로 분류 판정하는 것이 가능해진다.
도 1은 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 롤을 따라서 이동하는 강판의 표면을 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치를 이용하여 검사하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 반사 각도와 반사광의 휘도의 관계를, 바탕, 도금 불량, 드로스에 관해서 나타낸 그래프이다.
도 4는 용융 도금 강판의 표면에 나타난 드로스 내 도금 불량에 관한 각종 화상이다.
도 5는 반사광을 촬상하여 얻어진 화상 신호로부터 결함을 검출하고, 그 결함을 분류 판정할 때까지의 절차를 나타내는 순서도이다.
도 6은 결함의 종류마다 미리 설정된 애스펙트비, 진원도(眞圓度), 방향, 밀도 등에 관한 임계치 조건을 나타낸 표이다.
도 7은 정규화 처리의 설명도이다.
도 8은 노이즈 제거 처리의 설명도이다.
도 9는 결함 연결 처리의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 용융 도금 강판의 일례로서 용융 아연 도금 강판을 들어 설명한다.
도 1에 나타내는 것처럼, 본 실시 형태에 따른 표면 결함 검사 장치(1)는 용융 아연 도금 강판(2)(이하, 간단하게 「강판(2)」이라고 함. )의 표면에 나타나는 결함을, 강판(2)을 연속 주행시키면서 분류 판정하는 것으로, 조명부(3), 정반사광 촬상부(4), 난반사광 촬상부(5), 화상 신호 처리부(6), 분류 판정 결과 출력부(7) 등으로 구성되어 있다.
조명부(3)는 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)를 조명한다. 이 조명부(3)는 촬상 대상 부위(8)에 있어서 강판(2)의 주행 방향에 직교하는 면(9)(이하 「직교면(9)」이라고도 함. )보다 강판(2)의 주행 방향 하류측에 설치되고, 강판(2)의 표면에 대한 조명의 입사각이, 직교면(9)에 대해서 소정 각도 α(본 실시 형태에서는 α=10°)로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 조명부(3)의 광원으로서, 강판(2)을 판폭(板幅) 방향으로 조명하는 LED식의 라인 조명을 사용하고 있다. 단, 조명부(3)의 광원은, 이것으로 한정되지 않고 LED를 대신하여 할로겐, 메탈 핼라이드(metal halide), 형광등 등을 채용하는 것도 가능하다.
정반사광 촬상부(4)는 조명부(3)로부터 조사된 광이 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)에서 반사된 정반사광을 촬상하는 것이다. 따라서, 정반사광 촬상부(4)는 상기 직교면(9)보다 강판(2)의 주행 방향 상류측에 설치되고, 상기 직교면(9)에 대해서 각도 α의 위치에서 정반사광을 수광하도록 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 정반사광 촬상부(4)에는 CCD 라인 센서 카메라를 사용하고 있다. CCD 라인 센서 카메라를 대신하여, CCD 에어리어 센서 카메라 등을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 정반사광 촬상부(4)의 공간 분해능은, 검출 대상으로 하는 표면 결함의 종류에 따라 적당히 정해진다.
난반사광 촬상부(5)는 조명부(3)로부터 조사된 광이 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)에서 반사된 난반사광을 촬상하는 것이다. 이 난반사광 촬상부(5)는 상기 직교면(9)보다 강판(2)의 주행 방향 상류측에 설치되고, 상기 직교면(9)에 대해서 소정 각도 β(본 실시 형태에서는 β=30°)의 위치에서 난반사광을 수광하도록 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 난반사광 촬상부(5)에도 CCD 라인 센서 카메라를 사용하고 있지만, 마찬가지로, CCD 라인 센서 카메라를 대신하여, CCD 에어리어 센서 카메라 등을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 난반사광 촬상부(5)의 공간 분해능도, 검출 대상으로 하는 표면 결함의 종류에 따라 적당히 정해진다.
화상 신호 처리부(6)는 정반사광 촬상부(4)가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 T1과, 난반사광 촬상부(5)가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호 T2를 처리하여, 강판(2)의 표면 결함을 추출하고, 또한 추출한 표면 결함을 분류 판정한다. 이 화상 신호 처리부(6)는 각종의 연산 처리 장치(예를 들면, 후술하는 분류 판정 로직을 실행하기 위해서 필요한 프로그램이 설치된 퍼스널 컴퓨터 등)로 구성된다. 또한, 판정 결과는 상위의 프로세스 컴퓨터로 송신되어 품질 판정을 행한다.
분류 판정 결과 출력부(7)는 화상 신호 처리부(6)에 의해 분류 판정된 표면 결함의 종류를 표시, 인쇄 등의 수단에 의해 당해 제조 공정, 다음의 제조 공정 혹은 유저에게 알린다. 이 분류 판정 결과 출력부(7)는, 예를 들면, 모니터 장치, 프린터 장치 등에 의해 구성된다.
또한, 도 1에서는, 수평 방향으로 이동하는 강판(2)의 표면에 대해서 표면 결함 검사를 행하는 모습을 나타내고 있지만, 표면 결함 검사 장치(1)는 도 2에 나타내는 것처럼, 롤(10)의 외주면(外周面)을 따라서 이동하는 강판(2)의 표면에 대해서도 표면 결함 검사를 행할 수 있다. 또, 표면 검사 장치(1)의 설치 장소는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 표면 검사 장치(1)에 의한 표면 결함 검사가 강판(2)의 제조의 최종 공정에서 행해지는 장소에 설치되는 것이 바람직하다. 보다 특정적으로는, 표면 검사 장치(1)에 의한 표면 결함 검사는, 스킨 패스 밀에 의한 조질(調質) 압연 처리가 실시된 후, 텐션 릴에 권취되기 전의 강판(2)에 대해서 행해지는 것이 바람직하다.
그런데, 강판(2)의 표면에 있어서의 반사 각도와 반사광의 휘도의 관계는, 바탕, 표면 결함의 종류마다 정성적(定性的)으로 상위하기 때문에, 이것을 고려하여 난반사광 촬상부(5)의 수광 각도 β를 설정하는 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 그래프는, 가로축이 반사 각도, 세로축이 반사광의 휘도를 나타낸다. 곡선 G1은 반사면이 바탕인 경우, 곡선 G2는 반사면이 도금 불량 또는 스캐브(이하 「도금 불량」만을 적음. )인 경우, 곡선 G3는 반사면이 드로스 또는 얼룩(이하 「드로스」만을 적음. )인 경우를 각각 나타내고 있다. 곡선 G1~G3가 나타내는 것처럼, 모두 정반사각 10°에서의 휘도가 최고가 되고, 정반사각 10°로부터 반사 각도가 멀어질수록 휘도가 감쇠한다. 이 휘도의 감쇠의 정도는 드로스, 도금 불량의 경우 보다도, 바탕의 경우가 현격히 크다.
본 실시 형태에서는, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G1)를 기준으로 하여, 반사면이 드로스인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 반사면이 도금 불량인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)가 상기 기준보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치, 즉, β=30°의 위치에 난반사광 촬상부(5)를 설치하고 있다.
도 4에 나타내는 화상은 모두, 강판(2)의 표면에 나타난 드로스 내 도금 불량에 관한 것이다. 드로스 내 도금 불량은 드로스의 내측에 도금 불량이 있는 표면 결함이다. 동 도면에 있어서, 「실물 사진」은 드로스 내 도금 불량을 촬영한 사진이다. 「정반사 화상 신호(α=10°)」는 정반사광 촬상부(4)에 있어서 촬상된 정반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다. 「난반사 화상 신호(β=45°)」, 「난반사 화상 신호(β=40°)」, 「난반사 화상 신호(β=35°)」, 「난반사 화상 신호(β=30°)」는, 각각 시험적으로 난반사각 β=45°, β=40°, β=35°, β=30°가 되는 반사 각도 위치에 난반사광 촬상부(4)를 설치하여 촬상한 난반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다.
도 4에 있어서의 「실물 사진」이 나타내는 것처럼, 육안으로는, 드로스 내 도금 불량은, 드로스 부분도 도금 불량 부분도 주위의 바탕과 비교해서 검게(어둡게) 보인다. 「정반사 화상 신호(α=10°)」에서도 마찬가지로, 드로스 부분도 도금 불량 부분도 주위의 바탕과 비교해서 검게 보인다. 한편, 「난반사 화상 신호(β=45°)」에서는, 드로스 부분도 도금 불량 부분도, 바탕과 비교해서 난반사 화상 신호의 휘도가 높아지기 때문에(도 3 참조), 하얘진다. 한편, β이 α에 가까워짐에 따라, 「난반사 화상 신호(β=40°)」, 「난반사 화상 신호(β=35°)」에 나타내는 것처럼, 도금 불량 부분이 점차 검어지고, 「난반사 화상 신호(β=30°)」에서는, 드로스 부분이 하얀 채, 도금 불량 부분만이 검게 반전된다.
따라서, 도 3에 나타내는 것처럼, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G1)를 기준으로 하여, 반사면이 드로스인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 또한 반사면이 도금 불량인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)가 상기 기준보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치에 난반사광 촬상부(5)를 설치하고, 상기 기준(곡선 G1)을 임계치라고 하면 드로스와 도금 불량을 분류 판정할 수 있다. 이것은 드로스와 도금 불량의 사이에서의 분류 판정으로 한정되지 않고, 다른 종류의 표면 결함끼리의 분류 판정에도 적용할 수 있다.
이하, 각 반사광 촬상부(4, 5)에 있어서 반사광을 촬상하여 얻어진 화상 신호로부터 결함을 검출하고, 그 결함을 분류 판정할 때까지의 절차를 도 5를 참조하면서 설명한다.
우선, 정반사광 촬상부(4), 난반사광 촬상부(5)는, 각각, 강판(2)의 표면에서 반사된 반사광을 촬상하고, CCD에 의한 디지털 변환 처리를 행하여 256계조(階調)의 정반사 화상 신호 T1 및 난반사 화상 신호 T2를 각각 얻는다(S1).
다음에, 화상 신호 처리부(6)는 정반사 화상 신호 T1, 난반사 화상 신호 T2에 대해서 정규화 처리를 실시한 후(S2), 각각에 임계치 처리를 행한다(S3). 상기 정규화 처리는 각 반사광 촬상부(4, 5)가 구비하는 렌즈의 수차의 영향이나, 강판(2)상의 촬상 위치의 차이에 의해 조명 조건이 상이한 것 등에 의해서, 강판(2)상의 촬상 위치의 차이에 의해 생기는 화상 신호 T1, T2의 값의 편차나 편향을 시정하기 위해서 행해진다. 상기 정규화 처리로서, 예를 들면, 상기 S1에서 얻어진 화상 신호 T1, T2의 정규 분포 N(μ,σ2)를 각각 평균치 μ를 0, 분산치 σ를 1로 하는 표준 정규 분포 N(0, 12)로 변환하고, 추가로, 평균치를 0에서 128로 오프셋하는 처리가 행해진다. 예를 들면, 상기 정규화 처리 전에 있어서, 화상 신호 T1, T2의 값의 파형이, 강판(2)의 폭방향 양측단으로부터 폭방향 중앙부를 향해 서서히 높아지는 것 같은 곡선 B1(도 7 참조)을 중심으로 형성되는 것인 경우, 상기 정규화 처리 후에는, 화상 신호 T1, T2의 값의 파형은, 평균치가 128이고 편차가 없는 선분 B2(도 7 참조)를 중심으로 형성된다. 또한, 도 7의 그래프의 세로축은 0~255의 범위의 계조치를 나타내고, 가로축은 강판(2)의 폭방향 위치를 나타내고 있다. 곡선 B1, 선분 B2의 양단이 강판(2)의 양측단 위치에 대응하고 있다. 또, 곡선 B1, 선분 B2로부터 하방으로 돌출된 돌기(11)는 결함의 화상 신호를 나타내고 있다.
정반사 화상 신호 T1에 대한 임계치 처리에서는, 소정의 임계치 P1보다 저휘도인 정반사 화상 신호 T1L을 결함 부위로서 간주한다(추출한다). 상기 임계치 P1은, 미리 설정한 상수여도 되지만, 본 실시 형태에서는, 정반사광 촬상부(4)의 촬상 범위에 있어서의 각 정반사 화상 신호 T1의 이동 평균치 보다도 소정치만큼 낮은 값을 상기 임계치 P1로 하고 있다.
난반사 화상 신호 T2에 대한 임계치 처리에서는, 상기 결함 부위(정반사 화상 신호 T1이 소정의 임계치 P1보다 저휘도인 강판(2)상의 부위)에 관해, 소정의 임계치 P2 보다도 고휘도인 난반사 화상 신호 T2H를 제1종 결함(본 실시 형태에서는 드로스 또는 얼룩)이라고 판정하고, 소정의 임계치 P2 보다도 저휘도인 난반사 화상 신호 T2L를 제2종 결함(본 실시 형태에서는 도금 불량 또는 스캐브)이라고 판정한다. 상기 임계치 P2는 미리 설정한 상수여도 되지만, 본 실시 형태에서는, 바탕으로부터 난반사되어 난반사광 촬상부(5)에서 촬상하여 얻어지는 난반사 화상 신호의 이동 평균치가 상기 임계치 P2로 된다.
다음에, 화상 신호 처리부(6)는 정반사 화상 신호 T1의 임계치 처리에서 결함 부위로 간주된 화소를 추출하기 위한 노이즈 제거 처리를 행하고(S4), 추출된 결함 부위와 관련된 화소끼리를 결합하는 결함 연결 처리(S5)를 실시한다. 상기 노이즈 제거 처리는 도 8의 왼쪽 도면에 나타내는 것처럼, 상기 임계치 처리에서 결함 화소(12, 13)로서 검출한 것 중, 그 근방과 구별할 수 있는 고립점(미소 결함)으로 되어 있는 결함 화소(13)를 노이즈로 간주하고, 이것을 도 8의 오른쪽 도면에 나타내는 것처럼 정상 화소로 변경하는 것이다. 결함 화소(13)를 정상 화소로 변경하기 위한 필터(노이즈 제거 처리의 수법)로서는, 평균화 필터, 로우패스 필터, 가우시안 필터, 라플라시안 필터 등이 주지되어 있다. 또, 상기 결함 연결 처리는, 예를 들면, 도 9의 왼쪽 도면에 나타내는 것처럼, 서로 근접한 복수의 결함(12)이 존재하는 경우, 도 9의 오른쪽 도면에 나타내는 것처럼, 당해 복수의 결함(12)을 포함하는 1개의 영역(도 9에 있어서 점선에서 예시하는 영역은 사각 영역)을 1개의 결함(12)으로서 인식하는 것이다.
그리고 화상 신호 처리부(6)는 결함 연결 처리에 의해 1개의 결함(12)으로서 인식된 결함 부위의 윤곽에 기초하여, 당해 결함의 애스펙트비, 진원도, 방향(강판(2)의 주행 방향에 대한 결함의 길이 방향의 방향) 등의 특징량을 해석한다. 또, 윤곽선에 둘러싸인 영역에 존재하는 화소 중, 정반사 화상 신호 T1의 임계치 처리에 의해 결함 부위로 간주된 화소가 차지하는 밀도, 난반사 화상 신호 T2의 임계치 처리에 의해 제1종 결함 부위로 간주된 화소가 차지하는 밀도, 및 난반사 화상 신호 T2의 임계치 처리에 의해 제2종 결함 부위로 간주된 화소가 차지하는 밀도를 각각 산출한다(S6).
마지막으로, 화상 신호 처리부(6)는 제1종 결함 부위, 제2종 결함 부위에 대해서, 도 6에 나타내는 것처럼, 결함의 종류마다 미리 설정된 애스펙트비, 진원도, 방향, 상기 밀도에 관한 임계치 조건을 적용시켜, 제1종 결함 부위(드로스, 얼룩), 제2종 결함 부위(도금 불량, 핀홀 도금 불량, 스캐브)의 종류를 더욱 세밀하게 분류 판정하여, 결함 부위가 제1종 결함 부위이면, 드로스, 얼룩［1］, 얼룩［2］ 중 어느 것으로 하여 더욱 세밀하게 분류 판정하고, 결함 부위가 제2종 결함 부위이면, 도금 불량, 핀홀 도금 불량, 스캐브 중 어느 곳으로 하여 더욱 세밀하게 분류 판정한다(S7). 도 6에 있어서의 임계치 조건 중, 대문자 「A」, 「B」, 「C」, 「D」는 실제로 표면 결함 검사에서 얻어지는 실제 값이고, 소문자와 숫자의 조합 「a1」, 「b1」,···는, 미리 설정된 임계치이다. 이 임계치에는, 각종의 표면 결함에 대해 반복 실험 등을 행함으로써 얻어진 최적인 값이 채용된다. 또한, 「정반사 화상 신호」란의 「어두움(暗)」은, 상기한 임계치 P1보다 저휘도인 것을 나타내고, 「난반사 화상 신호」란의 「어두움」은, 상기한 임계치 P2보다 저휘도인 것을 나타내고, 「난반사 화상 신호」란의 「밝음」은, 상기한 임계치 P2보다 고휘도인 것을 나타내고 있다.
이상의 설명으로부터 분명한 것처럼, 본 발명의 실시 형태에 따른 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 의하면, 정반사광과 난반사광으로부터 얻어지는 반사 화상 신호의 휘도 정보를 병용·동기시킴으로써, 편차가 생기기 쉬운 결함의 특징량(애스펙트비, 결함의 진원도, 결함의 방향 등)에 의존하지 않고, 추출된 표면 결함의 종류를 고정밀도로 분류 판정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 특징량에 의존하지 않고, 적어도 제1종 결함과 제2종 결함을 고정밀도로 분류 판정할 수 있다.
또, 상기 밀도에 관한 임계치 조건을 적용시키면, 더욱 상세하게 고정밀도로 분류 판정하는 것도 가능하다. 그 다음에, 추가로 애스펙트비, 결함의 진원도, 결함의 방향 등의 특징량에 관한 임계치 조건을 적용시키면, 더욱 상세하게 고정밀도로 분류 판정하는 것이 가능해진다.
또한, 이미 기술한 실시 형태에 있어서는, 조명부(3)의 조명 각도 α, 정반사광 촬상부(4)로의 정반사광의 입사각도 α, 난반사광 촬상부(5)로의 난반사광의 입사각도 β는 α=10°,β=30°로 했지만, α에 대해서는 10°≤α≤25°로 해도 된다. β에 대해서는 이미 기술한 조건을 만족하는 것을 전제로, 30°≤ β≤45°라고 해도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 예를 들면, 용융 아연 도금 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 적용할 수 있다.
1: 표면 결함 검사 장치
2: 용융 아연 도금 강판(용융 도금 강판)
3: 조명부
4: 정반사광 촬상부
5: 난반사광 촬상부
6: 화상 신호 처리부
8: 촬상 대상 부위
T1: 정반사 화상 신호
T2: 난반사 화상 신호

Claims (4)

  1. 용융(溶融) 도금 강판의 표면상에 있는 촬상 대상 부위를 조명하는 조명부와,
    상기 촬상 대상 부위로부터의 정(正)반사광을 촬상하는 정반사광 촬상부와,
    같은 촬상 대상 부위로부터의 난(亂)반사광을 촬상하는 난반사광 촬상부와,
    상기 정반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호와, 상기 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호를 처리하는 화상 신호 처리부를 구비하고,
    난반사광의 휘도가, 난반사 각도가 정반사 각도에 대해 소정 각도차 이내인 경우에, 바탕에서의 난반사광의 휘도 보다도 저휘도로 되고, 난반사 각도가 정반사 각도에 대해 소정 각도차를 초과하는 경우에, 바탕에서의 난반사광의 휘도 보다도 고휘도로 되는, 제1종 결함과 제2종 결함을 분류하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치로서,
    상기 정반사광 촬상부와 상기 난반사광 촬상부는 동시에 상기 촬상 대상 부위로부터의 반사광을 촬상하는 것이고,
    상기 난반사광 촬상부가 촬상하는 상기 난반사광의 난반사 각도는, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도를 기준으로 하여, 반사면이 제1종 결함인 경우의 반사광의 휘도가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 또한 반사면이 제2종 결함인 경우의 반사광의 휘도가 상기 기준보다 저휘도가 되는 각도이고,
    상기 화상 신호 처리부는,
    상기 정반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 중, 소정의 임계치보다 저휘도인 부위를 표면 결함 부위로서 추출하고,
    추출된 상기 표면 결함 부위에 대응하는 부위에 관해, 상기 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호에 대해, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도를 임계치로 하여 임계치 처리를 행함으로써, 추출된 상기 표면 결함 부위의 결함 종류를 제1종 결함과 제2종 결함으로 분류 판정하는 것을 특징으로 하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상 신호 처리부는, 상기 난반사광 촬상부가 바탕을 촬상하여 얻어지는 난반사 화상 신호의 이동 평균치를 산출하고, 산출된 이동 평균치를 상기 임계치 처리의 임계치로서 사용하여, 당해 임계치보다 고휘도인 부위를 제1종 결함으로 판정하고, 당해 임계치보다 저휘도인 부위를 제2종 결함으로 판정하는 것을 특징으로 하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 장치.
  3. 용융 도금 강판의 표면을 조명하고,
    상기 용융 도금 강판상의 촬상 대상 부위로부터의 정반사광 및 난반사광을 각각 촬상하고,
    촬상하여 각각 얻어진 정반사 화상 신호와 난반사 화상 신호를 처리함으로써, 난반사광의 휘도가, 난반사 각도가 정반사 각도에 대해 소정 각도차 이내인 경우에, 바탕에서의 난반사광의 휘도 보다도 저휘도로 되고, 난반사 각도가 정반사 각도에 대해 소정 각도차를 초과하는 경우에, 바탕에서의 난반사광의 휘도 보다도 고휘도로 되는, 제1종 결함과 제2종 결함을 분류하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법으로서,
    상기 촬상 대상 부위로부터의 정반사광의 촬상과 난반사광의 촬상은 동시에 행해지는 것이고,
    촬상하는 상기 난반사광의 난반사 각도는, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도를 기준으로 하여, 반사면이 제1종 결함인 경우의 반사광의 휘도가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 또한 반사면이 제2종 결함인 경우의 반사광의 휘도가 상기 기준보다 저휘도가 되는 각도이고,
    상기 처리는,
    촬상하여 얻어진 정반사 화상 신호 중, 소정의 임계치보다 저휘도인 부위를 표면 결함 부위로서 추출하고,
    추출된 상기 표면 결함 부위에 대응하는 부위에 관해, 촬상하여 얻어진 난반사 화상 신호에 대해, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도를 임계치로 하여 임계치 처리를 행함으로써, 추출된 상기 표면 결함 부위의 결함 종류를 제1 결함과 제2 결함으로 분류 판정하는 것인 것을 특징으로 하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 처리에 있어서, 바탕을 촬상하여 얻어지는 난반사 화상 신호의 이동 평균치를 산출하고, 산출된 이동 평균치를 상기 임계치 처리의 임계치로서 사용하여, 당해 임계치보다 고휘도인 부위를 제1종 결함으로 판정하고, 당해 임계치보다 저휘도인 부위를 제2종 결함으로 판정하는 것을 특징으로 하는 용융 도금 강판의 표면 결함 검사 방법.
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