KR20160090359A - 표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

표면 결함 검출 방법은, 강관 (P) 의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 방법으로서, 2 개의 변별 가능한 광원 (2a, 2b) 을 이용하여 강관 (P) 의 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광 (L) 을 조사하는 조사 스텝과, 각 조명광 (L) 의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 검출 스텝을 포함한다. 이에 따라, 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 양호한 정밀도로 변별할 수 있다.

Description

표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치{SURFACE DEFECT DETECTION METHOD AND SURFACE DEFECT DETECTION DEVICE}
본 발명은 강재 (鋼材) 의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치에 관한 것이다.
최근, 철강 제품의 제조 공정에서는, 대량 부적합 방지에 의한 수율 향상의 관점에서, 열간 또는 냉간에서 강재의 표면 결함을 검출하는 것이 요구되고 있다. 여기서 말하는 강재란, 이음매 무강관, 용접 강관, 열연 강판, 냉연 강판, 후판 (厚板) 등의 강판이나 형강 (形鋼) 을 비롯한 철강 제품, 및 이들 철강 제품이 제조되는 과정에서 생성되는 슬래브 등의 반제품을 의미한다. 이 때문에, 강재의 표면 결함을 검출하는 방법으로서, 이음매 무강관의 제조 공정에 있어서의 빌렛에 광을 조사하여 반사광을 수광하고, 반사광의 광량에 의해 표면 결함의 유무를 판별하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조). 또, 열간 강재로부터 방사되는 자발광과 상호 영향을 미치지 않고, 서로 영향을 미치는 일이 없는 복수의 파장역의 가시광을, 열간 강재 표면의 법선에 대해 서로 대칭인 비스듬한 방향으로부터 조사하고, 합성 반사광에 의한 이미지 및 개개의 반사광에 의한 이미지를 열간 강재 표면의 법선 방향에서 얻어, 이들 이미지의 조합으로부터 열간 강재의 표면 결함을 검출하는 방법도 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 평11-37949호 일본 공개특허공보 소59-52735호
특허문헌 1 기재의 방법에 의하면, 무해 모양이나 스케일의 반사율이 지철 (地鐵) 부분의 반사율과는 상이하기 때문에, 건전한 무해 모양이나 스케일을 표면 결함으로 오검출해 버릴 가능성이 있다. 이 때문에, 특허문헌 1 기재의 방법에서는, 빌렛의 형상이 직선상인 것을 이용하여 빌렛과 스케일을 변별하고 있다. 그러나, 강재의 표면 결함은 직선상 뿐만 아니라 원 형상 등의 다양한 형상을 갖고 있다. 이 때문에, 특허문헌 1 기재의 방법을 강재의 표면 결함의 검출 처리에 적용하는 것은 어렵다. 한편, 특허문헌 2 기재의 방법에서는, 결함, 스케일, 무해 모양 등의 종류가 방대하게 있기 때문에, 단순히 이미지를 조합하는 것만으로는 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 변별하는 것은 곤란하다. 또, 방대한 이미지의 조합에 대응한 검출 로직을 구축하는 것은 현실적으로는 곤란하다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 양호한 정밀도로 변별 가능한 표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 방법으로서, 2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 스텝과, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 상기 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 검출 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 조사 스텝은, 2 개 이상의 플래시 광원을 서로의 발광 타이밍이 겹치지 않도록 반복 발광시킴으로써 조명광을 조사하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 조사 스텝은, 2 개 이상의 서로 파장 영역이 겹치지 않는 광원의 조명광을 동시에 조사하는 스텝을 포함하고, 상기 검출 스텝은, 서로 섞인 각 조명광의 반사광을 조명광의 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 투과하는 필터를 사용하여 분리함으로써 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 조사 스텝은, 서로 직교하는 직선 편광 특성을 갖는 2 개의 광원의 조명광을 동시에 조사하는 스텝을 포함하고, 상기 검출 스텝은, 서로 섞인 각 조명광의 반사광을 서로 직교하는 직선 편광 특성을 갖는 2 개의 편광판을 사용하여 분리함으로써 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 검사 대상 부위에 대한 각 광원의 조명광의 입사각이 25° 이상 55° 이하의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 검출 스텝은, 하프 미러, 빔 스플리터, 및 프리즘 중 어느 것을 이용하여, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하는 복수의 촬상 장치의 광축이 동축이 되도록 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 검출 스텝은, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 (明部) 및 암부 (暗部) 를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 위치 관계와 상기 조명광의 조사 방향으로부터 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하는 제 1 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 판정 스텝은, 상기 명부 및 상기 암부의 화상에 대해서 팽창 처리를 실시하고, 팽창 처리된 명부 및 암부의 화상의 겹침 부분을 추출함으로써 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 판정 스텝은, 상기 명부 및 상기 암부의 화상에 대해서 2치화 처리 및 라벨링 처리를 실시하고, 라벨링 처리된 화상의 무게 중심 위치를 비교함으로써 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 판정 스텝은, 상기 명부 및 상기 암부의 화상에 대해서 필터링 처리를 실시함으로써 명부 및 암부를 강조함으로써, 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 판정 스텝은, 명부 및 암부의 위치 관계를 산출함으로써 얻어진 상기 명부와 상기 암부의 조합으로부터 명부 및 암부의 휘도비, 면적비, 및 원형도 중 적어도 1 개를 특징량으로서 산출하고, 산출된 특징량에 기초하여 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 검출 스텝은, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 가늘고 긺의 지표가 되는 형상 특징량을 산출하고, 산출된 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 제 2 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 2 판정 스텝은, 상기 형상 특징량으로서, 타원 근사에 의한 장축 단축비, 최대 페레 직경, 및 원형도와 볼록 다각형 충전율 중 적어도 1 개를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 2 판정 스텝은, 상기 형상 특징량에 더하여 명부 및 암부의 방향에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 제 2 판정 스텝은, 타원 근사에 의한 장축 단축비, 최대 페레 직경, 및 선형 필터 중 어느 것을 이용하여 명부 및 암부의 방향을 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 장치는, 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서, 2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 상기 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 장치는, 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서, 2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 위치 관계와 상기 조명광의 조사 방향으로부터 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하는 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 장치는, 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서, 2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 가늘고 긺의 지표가 되는 형상 특징량을 산출하고, 산출된 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치에 의하면, 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 양호한 정밀도로 변별할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 에어리어 센서의 변형예의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 광원과 에어리어 센서의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4 는, 표면 결함과 스케일 및 무해 모양을 촬영한 2 개의 2 차원 화상 및 그 차분 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 조명광의 입사각과 건전부 (지철 부분) 의 반사율의 관계를 조사하는 실험에 사용한 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 레이저의 입사각과 파워미터의 수광량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 제 2 실시양태인 표면 결함 검출 처리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 3 실시양태인 표면 결함 검출 처리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9 는, 실시예에서 이용한 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 실시예의 표면 결함 검출 처리 결과를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 스케일이 발생한 부분에 대한 표면 결함 검출 처리 결과를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 변형예의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 다른 변형예의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 14 는, 검사 대상 부위의 표면 형상이 오목 형상 및 볼록 형상인 경우에 있어서의 일방으로부터 광을 조사했을 때의 음영을 나타내는 도면이다.
도 15 는, 오목 형상의 표면 결함의 차분 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16 은, 팽창 처리를 이용한 명부 및 암부의 위치 관계 산출 방법의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 17 은, 차분 화상 및 명암 패턴의 1 차원 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18 은, 필터의 2 차원 화상 및 1 차원 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19 는, 도 18 에 나타내는 필터를 사용한 필터 처리가 실시된 차분 화상 및 1 차원 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20 은, 광원의 배치 위치의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 21 은, 도 20 에 나타내는 광원의 배치 위치에 의해 얻어지는 명암 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 22 는, 실시예의 표면 결함 검출 처리 결과를 나타내는 도면이다.
도 23 은, 반사광의 명암 패턴이 생기지 않는 직선상의 가늘고 긴 결함의 일례를 나타내는 도면이다.
도 24 는, 본 발명의 일 실시형태인 가늘고 긴 결함의 검출 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 25 는, 표면 결함의 형상 특징량의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 26 은, 실시예의 표면 결함 검출 처리 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성 및 그 동작에 대하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
먼저, 도 1 내지 도 13 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성 및 그 동작에 대하여 설명한다.
[표면 결함 검출 장치의 구성]
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치 (1) 는, 도시하는 화살표 방향으로 반송되는 원통 형상의 강관 (P) 의 표면 결함을 검출하는 장치이며, 광원 (2a, 2b), 펑션 제너레이터 (3), 에어리어 센서 (4a, 4b), 화상 처리 장치 (5), 및 모니터 (6) 를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.
광원 (2a, 2b) 은, 펑션 제너레이터 (3) 로부터의 트리거 신호에 따라서 강관 (P) 의 표면 상의 동일한 검사 대상 부위에 변별 가능한 조명광 (L) 을 조사한다. 광원 (2a, 2b) 은, 검사 대상 부위에 대해서 대칭으로 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 광원 (2a, 2b) 은, 강관 (P) 표면의 법선 벡터에 대해서 동일한 각도만 어긋나게 하여, 조명광 (L) 의 조사 방향 벡터와 강관 (P) 표면의 법선 벡터가 동일 평면 형상이 되도록 배치되어 있다. 여기서 말하는 입사각의 동일성이란, 상이한 방향의 광원을 변별했을 때에 광학 조건을 가능한 한 동일하게 하고, 스케일이나 무해 모양을 포함하는 건전부의 신호를 차분 처리에 의해 크게 저감하는 것을 목적으로 한다. 또, 건전부의 신호는 대상의 표면 성상에 크게 의존하여, 동일성을 일률적으로 일정 각도로 보증하는 것은 곤란하다. 따라서, 25 ∼ 55° 의 범위 내이면, 다소 각도가 상이해도 건전부의 신호를 차분 처리에 의해 저감할 수 있는 한 동일 각이라고 표현한다. 또한, 본 실시형태에서는, 광원의 수를 2 개로 했지만, 변별 가능하면 광원의 수를 3 개 이상으로 해도 된다. 여기서 말하는 변별 가능한 광원이란, 대상으로부터 얻어지는 반사광에 대해 각각의 광원별로 반사광량을 구하는 것이 가능해지는 광원을 나타낸다.
에어리어 센서 (4a, 4b) 는, 펑션 제너레이터 (3) 로부터의 트리거 신호에 따라서 광원 (2a, 2b) 으로부터 조사된 조명광 (L) 의 반사광에 의한 2 차원 화상을 촬영한다. 에어리어 센서 (4a, 4b) 는, 촬영한 2 차원 화상의 데이터를 화상 처리 장치 (5) 에 입력한다. 에어리어 센서 (4a, 4b) 는, 각각의 촬상 시야를 확보한 상태에서 가능한 한 검사 대상 부위의 법선 벡터 상에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 위치 맞춤의 문제를 해결하기 위해서, 에어리어 센서 (4a, 4b) 를 가능한 한 가까이 하고, 각각의 광축을 가능한 한 서로 평행하게 하는 것이 바람직하다. 또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 하프 미러 (10), 빔 스플리터, 및 프리즘 중 어느 것을 이용하여 에어리어 센서 (4a, 4b) 의 광축이 동축이 되도록 조정해도 된다. 이에 따라, 후술하는 차분 화상을 양호한 정밀도로 취득할 수 있다.
화상 처리 장치 (5) 는, 에어리어 센서 (4a, 4b) 로부터 입력된 2 개의 2 차원 화상간에서 후술하는 차분 처리를 실시함으로써 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 장치이다. 화상 처리 장치 (5) 는, 에어리어 센서 (4a, 4b) 로부터 입력된 2 차원 화상이나 표면 결함의 검출 결과에 관한 정보를 모니터 (6) 에 출력한다.
이와 같은 구성을 갖는 표면 결함 검출 장치 (1) 는, 이하에 나타내는 표면 결함 검출 처리를 실행함으로써, 검사 대상 부위에 있어서의 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 변별한다. 여기서 말하는 표면 결함이란, 요철성의 결함으로 한다. 또, 스케일이나 무해 모양이란, 두께 수 ∼ 수 십 ㎛ 정도의 지철 부분과는 광학 특성이 상이한 표면 피막이나 표면 성상을 갖는 부분을 의미하며, 표면 결함 검출 처리에 있어서 노이즈 요인이 되는 부분이다. 이하, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시양태인 표면 결함 검출 처리에 대하여 설명한다.
[제 1 실시양태]
먼저, 도 3 내지 도 6 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시양태인 표면 결함 검출 처리에 대하여 설명한다.
도 3 은, 광원 (2a, 2b) 과 에어리어 센서 (4a, 4b) 의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 중, d 는 광원 (2a, 2b) 의 발광 시간, T 는 에어리어 센서 (4a, 4b) 에 의한 2 차원 화상의 촬영 주기를 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시양태인 표면 결함 검출 처리에서는, 광원 (2a, 2b) 을 플래시 광원으로 하여, 플래시 광원을 서로의 발광 타이밍이 겹치지 않도록 반복 발광시킴으로써 광원 (2a, 2b) 을 변별한다.
즉, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시양태에서는, 먼저, 펑션 제너레이터 (3) 가 광원 (2a) 및 에어리어 센서 (4a) 에 트리거 신호를 송신하고, 광원 (2a) 이 조명광 (L) 을 조사하고, 시간 (d) 이내에 에어리어 센서 (4a) 가 2 차원 화상의 촬영을 완료한다. 그리고, 에어리어 센서 (4a) 에 의한 2 차원 화상의 촬영 완료 후에 펑션 제너레이터 (3) 가 광원 (2b) 과 에어리어 센서 (4b) 에 트리거 신호를 송신하고, 마찬가지로 2 차원 화상을 촬영한다. 본 실시양태에 의하면, 시간차 (d) 로 광량 저하를 발생하는 일 없이 각 광원으로부터 조사된 조명광 (L) 에 대한 개개의 반사광에 의한 2 차원 화상을 촬영할 수 있다.
또한, 강관 (P) 의 반송 속도가 빠른 경우에는, 플래시 광원은 발광 시간 (d) 이 짧은 것인 것이 바람직하다. 이것은, 발광 시간 (d) 이 짧으면 짧을수록, 에어리어 센서 (4a, 4b) 에 의해 얻어지는 2 개의 2 차원 화상간의 셔터 지연이 작아지고, 셔터 지연에 의한 2 차원 화상의 위치 어긋남을 작게 할 수 있기 때문이다. 또, 개개의 반사광에 의한 2 차원 화상의 차분 화상을 이용하여 표면 결함을 검출하는 것을 목적으로 했을 때, 플래시 광원의 발광 시간 (d) 은 이하의 수학식 (1) 에 나타내는 조건을 만족할 필요가 있다.
Figure pct00001
검출 목표의 표면 결함의 크기를 예를 들어 20 ㎜ 로 하면, 경험상, 표면 결함을 검출하기 위해서는 최소 5 각 화소의 신호가 필요해지므로, 4 ㎜/화소의 분해능이 있으면 된다. 또, 이 경우, 허용되는 조명광 (L) 의 조사 타이밍에 의한 위치 어긋남은, 경험상, 0.2 화소 이내로 할 필요가 있으므로, 강관 (P) 의 반송 속도가 1, 3, 5 m/s 인 경우, 광원 (2a, 2b) 의 발광 시간은 각각, 800, 270, 160 μsec 이하가 아니면 안 된다. 또한, 강관 (P) 의 반송 속도나 반송 방향이 일정한 경우에는, 이 위치 어긋남은 2 차원 화상의 촬영 후에 보정할 수 있다.
본 실시양태에서는, 화상 처리 장치 (5) 는, 에어리어 센서 (4a, 4b) 로부터 입력된 2 차원 화상에 대해서 미리 도출해 둔 카메라 파라미터를 이용하여 캘리브레이션, 쉐이딩 보정이나 노이즈 제거 등의 화상 처리를 실시한 후, 2 차원 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출한다.
구체적으로는, 광원 (2a) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상 (Ia) 을 구성하는 각 화소의 휘도값을 Ia(x, y) (단, 화소 수 X × Y 로 하고, x 좌표를 1 ≤ x ≤ X, y 좌표를 1 ≤ y ≤ Y 로 한다), 광원 (2b) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상 (Ib) 을 구성하는 각 화소의 휘도값을 Ib(x, y) 로 했을 때, 그 차분 화상 I＿diff 의 각 화소의 휘도값 I＿diff(x, y) 는 이하에 나타내는 수학식 (2) 로 나타내어진다.
Figure pct00002
여기서, 표면 결함과 결함이 아닌 스케일 및 무해 모양을 촬상한 2 차원 화상 (Ia, Ib) 및 그 차분 화상 I＿diff 의 예를 각각 도 4 의 (a), (b), (c) 에 나타낸다. 도 4 의 (a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 건전부에서는, 스케일이나 무해 모양에 관계없이 법선 벡터와 광원 (2a) 이 이루는 각과 법선 벡터와 광원 (2b) 이 이루는 각이 동일하기 때문에, 휘도값 Ia(x, y) = 휘도값 Ib(x, y), 즉 휘도값 I＿diff(x, y) = 0 이 된다. 그러나, 표면 결함 부분에서는, 표면이 요철 형상을 갖기 때문에, 법선 벡터와 광원 (2a) 이 이루는 각과 법선 벡터와 광원 (2b) 이 이루는 각이 동일하지 않은 지점이 반드시 존재하고, 휘도값 Ia(x, y) ≠ 휘도값 Ib(x, y), 즉 휘도값 I＿diff(x, y) ≠ 0 이 된다.
따라서, 차분기 (11) 에 의해 2 개의 2 차원 화상의 차분 화상을 생성함으로써 결함이 아닌 스케일이나 무해 모양이 제거되고, 표면 결함만을 검출할 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여 표면 결함만을 검출하고, 다양한 특징량에 의해 표면 결함이 유해한지 어떤지 최종적인 평가를 실시하고, 모니터 (6) 에 평가 결과를 표시한다.
또한, 2 개의 2 차원 화상간에 위치 어긋남이 있어, 차분 화상에 영향을 주는 경우에는, 2 차원 로우 패스 필터를 실시하고, 2 차원 화상간의 위치 어긋남의 영향을 경감시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 2 차원 로우 패스 필터를 H 로 하면, 차분 화상의 휘도값 I'＿diff(x, y) 는 이하에 나타내는 수학식 (3) 으로 나타내어진다.
Figure pct00003
또, 광원 (2a, 2b) 은 동일한 것을 사용하여, 각 광원은 가급적 균일한 평행 광이 되도록 조사하고, 검사 대상 부위는 평면에 가까운 쪽이 좋다. 그러나, 표면이 다소 균일하지 않은 경우나 강관 (P) 과 같은 완만한 곡면에 대한 적용에 있어서도, 일반적인 쉐이딩 보정에 의해 표면 결함을 검출할 수 있다.
또, 조명광 (L) 의 입사각에 관해서는, 건전부의 반사광에 경면 반사 성분이 들어가지 않고, 또한, 충분한 광량을 확보할 수 있는 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 발명자들은, 조명광 (L) 의 입사각과 건전부 (지철 부분) 의 반사율의 관계를 조사하는 실험을 실시하였다. 실험에 사용한 장치의 구성을 도 5 에 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 실험에서는, 파워미터 (12) 를 주편 (鑄片) 샘플 (14) 의 바로 위의 위치에 고정시키고, 레이저 (13) 의 입사각 (θ) 을 0° 에서 90° 까지 변화시켰을 때의 파워미터 (12) 의 수광량을 계측하였다. 실험 결과를 도 6 에 나타낸다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 입사각 (θ) 이 0° 내지 20° 의 범위 내에서는, 경면 반사 성분이 포함되어 있기 때문에 파워미터 (12) 의 수광량은 크지만, 입사각 (θ) 이 60° 이상이 되면, 파워미터 (12) 의 수광량은 크게 저하된다. 따라서, 조명광 (L) 의 입사각은 검사 대상 부위의 법선 벡터에 대해서 25° 내지 55° 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
검사 대상 부위의 깊이 방향의 분해능은, 결함의 경사각 및 에어리어 센서 (4a, 4b) 의 분해능에 의존한다. 여기서, 결함의 경사각이란, 「결함부의 법선 벡터」 를 「검사 대상 부위의 건전부 표면의 법선 벡터와 광원 방향 벡터가 이루는 평면」 에 정사영하고, 정사영된 벡터와 건전부 표면의 법선 벡터가 이루는 각을 취한 것이다. 검사 대상 부위의 표면 성상에도 의존하지만, 예를 들어 입사각 45° 로 입사광을 조사했을 때, 결함의 경사각이 광원 방향에 대해서 약 10° 이상이면, 차분 처리에 의해 결함 신호를 검출할 수 있는 것이 확인되고 있다. 따라서, 1 화소의 분해능을 0.5 ㎜ 라고 가정하면, 이론상 0.5 × tan 10° = 0.09 ㎜ 정도의 깊이 방향의 분해능을 갖게 된다.
[제 2 실시양태]
다음으로, 도 7 을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시양태인 표면 결함 검출 처리에 대하여 설명한다.
본 발명의 제 2 실시양태인 표면 결함 검출 처리에서는, 광원 (2a, 2b) 을 서로 파장 영역이 겹치지 않는 광원으로 함으로써 광원 (2a, 2b) 을 변별한다. 구체적으로는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 광원 (2a, 2b) 에 파장 영역이 겹치지 않는 2 종류의 파장 선택 필터 (20a, 20b) 를 설치하고, 조명광 (L) 의 파장 영역을 선택한다. 또, 동일한 파장 선택 특성을 갖는 파장 선택 필터 (21a, 21b) 를 에어리어 센서 (4a, 4b) 에 설치한다.
이와 같은 구성에 의하면, 광원 (2a) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광은 파장 선택 필터 (20a, 21a) 에 의해 에어리어 센서 (4a) 만으로 수광되고, 광원 (2b) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광은 파장 선택 필터 (20b, 21b) 에 의해 에어리어 센서 (4b) 만으로 수광된다. 따라서, 에어리어 센서 (4a, 4b) 의 촬영 타이밍을 일치시킴으로써, 위치 어긋남 없이 광원 (2a, 2b) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광에 의한 2 차원 화상을 촬영할 수 있다. 2 차원 화상을 촬영한 후의 처리는 제 1 실시양태와 동일하다.
또한, 검사 대상 부위의 이동 속도가 큰 경우에는, 검사 대상 부위의 이동에 의한 위치 어긋남을 방지하기 위해서 광원 (2a, 2b) 을 플래시 광원으로 하고, 광원 (2a, 2b) 의 조사 타이밍을 변화시키지 않고 2 차원 화상의 촬영 시간을 단축시켜도 된다. 또, 파장 선택 필터 (20a) 를 청색 투과 필터, 파장 선택 필터 (20b) 를 녹색 투과 필터로 하고, 1 대의 컬러 카메라를 사용하여 2 차원 화상을 촬영함으로써, 청색 채널에는 광원 (2a) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광만이 수광되고, 녹색 채널에는 광원 (2b) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광만이 수광된다는 구성해도 된다.
[제 3 실시양태]
다음으로, 도 8 을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시양태인 표면 결함 검출 처리에 대하여 설명한다.
본 발명의 제 3 실시양태인 표면 결함 검출 처리에서는, 광원 (2a, 2b) 을 서로 직교하는 직선 편광 특성을 갖는 광원으로 함으로써 광원 (2a, 2b) 을 변별한다. 구체적으로는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 광원 (2a, 2b) 에 직선 편광판 (30a, 30b) 을 α° 및 (α＋90) ° (α 는 임의의 각도) 로 설치하고, 각각 서로 직교하는 편광 성분의 광만 투과시킨다. 여기서, 직선 편광판이란, 입사광에 대해서 일정 방향의 직선 편광 성분만 투과시키는 필터를 의미한다. 또, 직선 편광판 (30a, 30b) 과 동일한 직선 편광 특성을 갖는 직선 편광판 (31a, 31b) 을 α° 및 (α＋90) ° 로 에어리어 센서 (4a, 4b) 에 설치한다.
이와 같은 구성에 의하면, 광원 (2a) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광은 에어리어 센서 (4a) 만으로 수광되고, 광원 (2b) 으로부터의 조명광 (L) 의 반사광은 에어리어 센서 (4b) 만으로 수광된다. 따라서, 에어리어 센서 (4a, 4b) 의 촬영 타이밍을 일치시킴으로써, 위치 어긋남 없이 각 광원으로부터의 조명광의 반사광에 의한 2 차원 화상을 촬영할 수 있다.
또한, 검사 대상 부위의 이동 속도가 큰 경우에는, 광원 (2a, 2b) 을 플래시 광원으로 하고, 광원 (2a, 2b) 의 조사 타이밍을 변화시키지 않고 2 차원 화상의 촬영 시간을 단축시켜도 된다. 이하, 위치 맞춤 및 2 차원 화상 촬영 후의 처리는 제 1 및 제 2 실시양태와 동일하다.
[실시예]
본 실시예에서는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 광원 (2a, 2b) 으로서 플래시 광원을 사용하고, 광원 (2a, 2b) 의 발광 타이밍을 변화시키는 방법을 이용하여 강관 (P) 의 표면 결함을 검출하였다. 에어리어 센서 (4a, 4b) 는 병렬시켜 2 차원 화상을 촬영하고, 화상 처리에 의해 위치 맞춤을 실시하였다. 도 10 에 표면 결함의 검출 결과를 나타낸다. 도 10 의 (a) 가 광원 (2a) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상, 도 10 의 (b) 가 광원 (2b) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상, 도 10 의 (c) 가 도 10 의 (a) 에 나타내는 2 차원 화상과 도 10 의 (b) 에 나타내는 2 차원 화상의 차분 화상이다. 도 10 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 화상의 S/N 비는 순서대로 3.5, 3.5, 6.0 이며, 단순히 일방향으로부터 조명광 (L) 을 조사한 경우보다 차분 화상의 SN 비가 향상되었다.
도 11 은, 스케일이 발생한 강관 부분에 대한 표면 결함 검출 처리 결과를 나타내는 도면이다. 도 11 의 (a) 가 광원 (2a) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상, 도 11 의 (b) 가 광원 (2b) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때의 2 차원 화상, 도 11 의 (c) 가 도 11 의 (a) 에 나타내는 2 차원 화상과 도 11 의 (b) 에 나타내는 2 차원 화상의 차분 화상이다. 도 11 의 (a), (b) 에 나타내는 2 차원 화상 전체에 퍼져 있는 흑색 반점이 노이즈가 되는 스케일이다. 스케일의 형상은 평평하므로, 차분 화상을 취득함으로써 스케일의 화상은 제거되었다. 또, 차분 화상에서는, 단순히 일방향으로부터 조명광 (L) 을 조사한 경우와 비교하여, 노이즈가 되는 스케일의 신호가 1/4 정도로 저감되었다.
[변형예 1]
도 12 는, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 변형예의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 본 변형예는, 1 개의 광원 (2a) 으로부터 조사한 조명광을 복수의 미러 (40a, 40b, 40c, 40d) 에 의해 분할하고, 최종적으로 2 방향으로부터 강관 (P1) 의 검사 대상 부위에 조명광을 조사한다. 이 경우, 조명광의 각 광로에 파장 선택 필터 (20a, 20b) 나 직선 편광판 (30a, 30b) 을 설치함으로써, 제 2 및 제 3 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예는 조명광을 2 방향으로부터 조사하는 것이지만, 3 방향 이상으로부터 조명광을 조사하는 경우도 동일하다.
[변형예 2]
도 13 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 다른 변형예의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 본 변형예는, 도 7 에 나타내는 표면 결함 검출 장치에 있어서, 파장 선택 필터 (20a, 20b) 에 의해 광원의 파장을 한정하는 것이 아니라, 펄스 레이저 (51a, 51b) 와 확산판 (50a, 50b) 을 사용하여 광원의 파장을 한정하는 것이다. 본 변형예에서는, 서로 파장 영역이 상이한 2 개의 펄스 레이저 (51a, 51b) 로부터의 레이저 광을 검사 대상 부위의 좌우 방향으로부터 조사하여 광원을 변별한다. 이 때, 펄스 레이저 (51a, 51b) 로부터 조사된 레이저 광을 검사 대상 부위 전역에 조사하기 위해서 레이저 광의 광로에 확산판 (50a, 50b) 을 삽입한다. 또한, 본 변형예는 2 방향으로부터 조명광을 조사하는 것이지만, 3 방향 이상으로부터 조명광을 조사하는 경우도 동일하다.
[변형예 3]
본 변형예는, 도 7 에 나타내는 표면 결함 검출 장치에 있어서, 에어리어 센서 (4a, 4b) 에 설치하는 파장 선택 필터 (21a, 21b) 대신에 다이크로익 미러를 사용하는 것이다. 다이크로익 미러란, 특정한 파장 성분의 광을 반사하고, 그 밖의 파장 성분의 광을 투과하는 미러이다. 다이크로익 미러를 사용함으로써 파장 선택 필터가 불필요해진다. 또한, 본 변형예는 2 방향으로부터 조명광을 조사하는 것이지만, 3 방향 이상으로부터 조명광을 조사하는 경우도 동일하다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 도 14 내지 도 22 를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성 및 그 동작에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태의 표면 결함 검출 장치의 구성은 상기 제 1 실시형태의 표면 결함 검출 장치의 구성과 동일하므로, 이하에서는 그 구성의 설명을 생략하고, 표면 결함 검출 장치의 동작에 대해서만 설명한다.
본 발명의 제 2 실시형태인 표면 결함 검출 장치 (1) 는, 이하에 나타내는 표면 결함 검출 처리를 실행함으로써, 검사 대상 부위에 있어서의 스케일이나 무해 모양과 요철성의 표면 결함을 변별한다. 또한, 스케일이나 무해 모양이란, 두께 수 ∼ 수 십 ㎛ 정도의 지철 부분과는 광학 특성이 상이한 표면 피막이나 표면 성상을 갖는 부분을 의미하며, 표면 결함 검출 처리에 있어서 노이즈 요인이 되는 부분이다.
[표면 결함 검출 처리]
본 발명의 일 실시형태인 표면 결함 검출 처리에서는, 화상 처리 장치 (5) 가, 에어리어 센서 (4a, 4b) 로부터 입력된 2 개의 2 차원 화상에 대해서 미리 도출해 둔 카메라 파라미터를 이용하여 캘리브레이션, 쉐이딩 보정, 및 노이즈 제거 등의 화상 처리를 실시한 후, 2 차원 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 차분 화상을 생성하고, 생성된 차분 화상으로부터 검사 대상 부위에 있어서의 요철성의 표면 결함을 검출한다.
구체적으로는, 광원 (2a) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때에 얻어진 2 차원 화상 (Ia) 을 구성하는 각 화소의 휘도값을 Ia(x, y) (단, 화소 수 X × Y 로 하고, x 좌표를 1 ≤ x ≤ X, y 좌표를 1 ≤ y ≤ Y 로 한다), 광원 (2b) 으로부터 조명광 (L) 을 조사했을 때에 얻어진 2 차원 화상 (Ib) 을 구성하는 각 화소의 휘도값을 Ib(x, y) 로 했을 때, 차분 처리에 의해 얻어지는 차분 화상 I＿diff 의 각 화소의 휘도값 I＿diff(x, y) 는 이미 서술한 수학식 (1) 로 나타내어진다.
여기서, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 건전부에서는, 스케일이나 무해 모양의 유무에 관계없이 표면의 법선 벡터와 광원 (2a) 이 이루는 각과 표면의 법선 벡터와 광원 (2b) 이 이루는 각이 동일하기 때문에, 휘도값 Ia(x, y) = 휘도값 Ib(x, y), 즉 휘도값 I＿diff(x, y) = 0 이 된다. 그러나, 요철성의 표면 결함 부분에서는, 표면이 요철 형상을 갖기 때문에, 표면의 법선 벡터와 광원 (2a) 이 이루는 각과 표면의 법선 벡터와 광원 (2b) 이 이루는 각이 동일하지 않은 지점이 반드시 존재하고, 휘도값 Ia(x, y) ≠ 휘도값 Ib(x, y), 즉 휘도값 I＿diff(x, y) ≠ 0 이 된다. 따라서, 차분기 (11) 에 의해 2 개의 2 차원 화상의 차분 화상 I＿diff 를 생성함으로써 표면 결함이 아닌 건전한 스케일이나 무해 모양의 화상을 제거할 수 있다.
다음으로, 차분 화상 I＿diff 로부터 요철성의 표면 결함을 검출하는 로직에 대하여 설명한다. 도 14 의 (a), (b) 는 각각, 검사 대상 부위의 표면 형상이 오목 형상 및 볼록 형상인 경우에 있어서의 일방의 광원으로부터 검사 대상 부위에 조명광을 조사했을 때의 음영을 나타내는 도면이다. 도 14 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 검사 대상 부위의 표면 형상이 오목 형상인 경우, 광원의 앞쪽이 단위 면적당 조사광의 광량 저하에 의해 어두워지고, 광원의 안쪽이 정반사 방향에 가까워지기 때문에 밝아진다. 이에 반해, 도 14 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 검사 대상 부위의 표면 형상이 볼록 형상인 경우에는, 광원의 앞쪽이 정반사 방향에 가까워지기 때문에 밝아지고, 광원의 안쪽이 볼록 형상의 그림자가 되어 어두워진다.
즉, 검사 대상 부위의 표면 형상이 오목 형상인 경우와 볼록 형상인 경우에서 조명광의 반사광의 명암 패턴이 다르다. 따라서, 반사광의 명암 패턴을 인식함으로써 요철성의 표면 결함의 유무를 검출할 수 있다. 그래서, 이하에서는, 반사광의 명암 패턴을 인식함으로써 요철성의 표면 결함을 검출하는 방법에 대하여 서술한다. 또한, 이하에서는, 요철성의 표면 결함 중, 오목 형상의 표면 결함을 검출하는 것으로 하지만, 볼록 형상의 표면 결함도 동일한 로직으로 검출할 수 있다. 또, 이하에서 서술하는 명부란, 차분 화상 I＿diff 에 있어서 휘도가 소정 임계값 이상인 화소에 대해서 연결 처리를 실시함으로써 얻어지는 소정값 이상의 면적을 갖는 블로브를 의미한다. 또, 이하에서 서술하는 암부란, 차분 화상 I＿diff 에 있어서 휘도가 소정 임계값 이하인 화소에 대해서 연결 처리를 실시함으로써 얻어지는 어느 소정값 이상의 면적을 갖는 블로브를 가리킨다. 블로브란, 라벨링된 화소의 집합을 의미한다.
본 실시형태에서는, 임계값 처리를 실시함으로써 명부와 암부를 추출함으로써 명암 패턴을 인식한다. 구체적으로는, 본 실시형태의 표면 결함 검출 장치 (1) 에서는, 광원 (2a, 2b) 은 검사 대상 부위의 법선 벡터에 대해서 좌우 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 표면의 요철 형상에서 기인하는 반사광의 명암 패턴은 좌우 방향으로 발생한다. 명암의 좌우는 차분 처리의 순번에 따라 반대가 되기 때문에, 여기서는 오른쪽이 명 (明)·왼쪽이 암 (暗) 인 경우를 오목 형상, 오른쪽이 암·왼쪽이 명인 경우를 볼록 형상으로 한다. 따라서, 오목 형상의 표면 결함의 차분 화상 I＿diff 는 도 15 에 나타내는 바와 같이 된다. 그래서, 명부와 암부의 화상을 각각 휘도 임계값 The, ―The 에 의해 2치화하면, 명부 및 암부의 2치화 화상 I＿blight, I＿dark 는 각각 이하에 나타내는 수학식 (4) 와 같이 나타내어진다.
Figure pct00004
그리고, 이와 같이 하여 명부 및 암부의 화상을 2치화하고, 필요에 따라 연결·고립점 제거를 실시한 후, 명부 및 암부의 위치 관계를 산출함으로써 요철성의 표면 결함의 유무를 검출한다. 또한, 명부 및 암부의 위치 관계의 산출 방법에는 다양한 방법이 있으며, 이하에서는 대표적인 3 개의 산출 방법을 서술하지만, 그 밖의 산출 방법이라도 명부와 암부의 위치 관계를 산출할 수 있으면 된다.
제 1 위치 관계 산출 방법은, 명부 및 암부에 대해서 특정 방향의 팽창 수축 처리를 실시함으로써 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 방법이다. 본 산출 방법의 플로우 차트를 도 16 에 나타낸다. 본 실시형태에서는, 오목 형상의 표면 결함을 검출하기 위해서, 오른쪽이 명, 왼쪽이 암인 명암의 패턴을 인식하는 경우에 대하여 설명한다. 오른쪽이 명, 왼쪽이 암이라고 하는 것은 명부의 좌측에는 반드시 암부가 있고, 암부의 우측에는 반드시 명부가 있다고 하는 것이다. 그래서, 본 산출 방법에서는, 먼저, 화상 처리 장치 (5) 가, 암부에 대해서 우방향으로 팽창 처리를 실시하고, 명부에 대해서는 좌방향으로 팽창 처리를 실시한다 (스텝 S1a, S1b). 여기서, 팽창 처리가 실시된 명부 및 암부의 화상을 각각 I_blight_extend, I_dark_extend 로 하고, 팽창하는 길이를 W 로 하면, 팽창 처리는 이하에 나타내는 수학식 (5) 와 같이 나타내어진다. 단, 2 차원 화상의 왼쪽 위를 원점으로 하여 하방향을 y 축 방향 정 (正), 우방향을 x 축 방향 정으로 한다.
Figure pct00005
또한, 본 실시형태에서는, 명부와 암부를 동일한 길이 (W) 만 팽창시키고 있지만, 팽창하는 길이 (W) 는 반드시 동일할 필요는 없고, 극단적으로 말하면 명부 및 암부의 일방에 대해서만 팽창 처리를 실시해도 된다. 또, 팽창하는 길이 (W) 는 검출하고자 하는 표면 결함의 크기에도 의존한다.
다음으로, 화상 처리 장치 (5) 는, 이하에 나타내는 수학식 (6) 과 같이 팽창 처리가 실시된 명부 및 암부의 화상 I_blight_extend, I_dark_extend 에 대해서 and 처리를 실시함으로써, 팽창 처리가 실시된 명부 및 암부의 화상 I_blight_extend, I_dark_extend 의 겹침 부분을 결함 후보부 화상 I_defect 로서 추출한다 (스텝 S2a, S2b).
Figure pct00006
다음으로, 화상 처리 장치 (5) 는, 얻어진 각 결함 후보부 화상 I_defect 에 대해서, 필요에 따라 연결·고립점 제거 처리를 실시한 후, 라벨링 처리를 실시함으로써, 결함 후보 블로브 I_defect_blob 를 생성한다 (스텝 S3). 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 각 결함 후보 블로브 I_defect_blob 의 특징량을 추출하고, 추출 결과에 기초하여 각 결함 후보 블로브 I_defect_blob 가 오목 형상의 표면 결함인지 여부를 판별한다 (스텝 S4a, S4b). 또한, 결함 후보 블로브 I_defect_blob 의 특징량을 조사하기 위해서는, 명부 및 암부의 정보가 필요해지기 때문에, 결함 후보 블로브 I_defect_blob 로부터 명부와 암부를 복원한다.
구체적으로는, 결함 후보부의 우측에는 반드시 명부가 존재하고, 좌측에는 반드시 암부가 존재하기 때문에, 화상 처리 장치 (5) 는, 결함 후보 블로브 I_defect_blob 의 무게 중심을 기점으로 하여 암부 2치화 화상 I_dark 를 좌측으로 탐색하고, 최초로 발견된 블로브를 암부 결함 후보 블로브 I_dark_blob 로 한다. 마찬가지로, 화상 처리 장치 (5) 는, 결함 후보 블로브 I_defect_blob 의 무게 중심을 기점으로 하여 명부 2치화 화상 I_blight 를 우측으로 탐색하고, 최초로 발견된 블로브를 명부 결함 후보 블로브 I_blight_blob 로 한다. 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 이렇게 하여 복원된 명부 결함 후보 블로브 I_blight_blob 및 암부 결함 후보 블로브 I_dark_blob 로부터 특징량을 추출하고, 추출된 특징량에 기초하여 각 결함 후보 블로브 I_defect_blob 가 오목 형상의 표면 결함인지 여부를 판별한다. 구체적인 특징량은 결함에 따라 상이하기 때문에, 여기서는 서술하지 않고 후술하는 실시예에서 일례를 든다.
제 2 위치 관계 산출 방법에서는, 상기 서술한 임계값 처리를 실시하고, 필요에 따라 연결·고립점 제거 처리를 실시한 후, 명부 및 암부를 추출하여 라벨링을 실시하고, 명부 및 암부의 위치 관계를 인식함으로써 오목 형상의 표면 결함을 검출한다. 구체적으로는, 먼저, 화상 처리 장치 (5) 는, 라벨링에 의해 명부 및 암부를 개별적으로 인식하고, 명부 및 암부의 무게 중심 정보를 얻는다. 다음으로, 화상 처리 장치 (5) 는, 명부 및 암부의 무게 중심 정보로부터 각 명부의 우측의 소정 범위 내에 암부의 무게 중심이 존재하는지 여부를 판정한다. 그리고, 암부의 무게 중심이 존재하는 경우, 화상 처리 장치 (5) 는, 쌍이 되는 명부와 암부의 조합을 명암 패턴으로서 인식하고, 명암 패턴의 특징량 해석을 실시함으로써, 오목 형상의 표면 결함인지 여부를 판별한다. 또한, 여기서는 무게 중심 정보를 이용하여 명암 패턴을 인식했지만, 명부 및 암부의 위치를 파악할 수 있는 정보 (예를 들어, 상단 위치나 하단 위치 등) 이면, 명암 패턴의 인식에 사용하는 정보는 반드시 무게 중심 정보가 아니어도 된다.
제 3 위치 관계 산출 방법에서는, 상기 서술한 임계값 처리를 실시하지 않고, 필터를 사용하여 명암 패턴을 인식함으로써, 오목 형상의 표면 결함을 검출한다. 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 표면 결함 검출 장치 (1) 에서는, 광원 (2a, 2b) 이 검사 대상 부위의 법선에 대해서 좌우 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 표면의 요철에서 기인하는 명암 패턴은 좌우 방향으로 발생한다. 도 17 의 (a), (b) 는 각각, 차분 화상의 일례 및 도 17 의 (a) 에 나타내는 선분 (L4) 에 있어서의 명암 패턴의 1 차원 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 17 의 (a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 오목 형상의 표면 결함에서는 오른쪽이 명, 왼쪽이 암이기 때문에, 명암 패턴의 1 차원 프로파일은 우측이 산형 (山形), 좌측이 골형 (谷形) 인 특징적인 1 차원 프로파일이 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 우측이 산형, 좌측이 골형이 되는 필터 (H) 를 미리 작성하고, 이하의 수학식 (7) 에 나타내는 바와 같이 차분 화상 I_diff 에 필터 (H) 를 실시함으로써, 고주파수의 노이즈가 저감되고, 명암 패턴만이 강조된 2 차원 화상 I_cont 를 생성한다.
Figure pct00007
도 18 의 (a), (b) 는 각각 미리 작성한 필터 (H) 의 2 차원 화상 및 그 좌우 방향의 1 차원 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다. 도 19 의 (a), (b) 는 각각, 도 18 의 (a), (b) 에 나타내는 필터 (H) 를 사용한 필터 처리가 실시된 차분 화상 및 그 좌우 방향의 1 차원 프로파일을 나타내는 도면이다. 도 19 의 (a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 고주파수의 노이즈가 저감되고, 명암 패턴만이 강조된 2 차원 화상이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 필요에 따라, 폭 방향으로 레인지가 상이한 필터를 몇 종류 준비해 둠으로써, 많은 표면 결함 사이즈에 대응할 수 있도록 해도 된다. 화상 처리 장치 (5) 는, 이와 같이 하여 명암 패턴이 강조된 2 차원 화상에 대해서, 필요에 따라 연결·고립점 제거 처리를 실시한 후, 임계값 처리를 실시함으로써 결함 후보부 화상 I_defect 를 추출한다. 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 추출된 결함 후보부 화상 I_defect 에 대해서 제 1 위치 관계 산출 방법과 동일한 처리를 실시함으로써, 오목 형상의 표면 결함을 검출한다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 표면 결함 검출 처리는, 2 개의 변별 가능한 광원 (2a, 2b) 을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 대략 동일한 입사 각도로 조명광 (L) 을 조사하고, 각 조명광 (L) 의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 위치 관계와 조명광 (L) 의 조사 방향으로부터 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하므로, 스케일이나 무해 모양과 요철성의 표면 결함을 양호한 정밀도로 변별할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 광원을 좌우 대칭으로 설치했기 때문에 좌우의 명암 패턴을 인식했지만, 광원의 설치 위치가 좌우가 아니라, 상하 대칭 또는 대칭이 아니었다고 해도 동일한 처리에 의해 요철성의 표면 결함을 검출할 수 있다. 구체적으로는, 광원이 상하 대칭으로 배치되어 있는 경우에는, 명암 패턴이 좌우 방향으로부터 상하 방향으로 바뀔 뿐이므로, 명암 패턴을 90 도 회전시키면, 동일한 처리에 의해 요철성의 표면 결함을 검출할 수 있다.
또, 도 20 에 나타내는 바와 같이 조명광의 조사 방향이 90 도 상이하도록 광원 (2a, 2b) 을 설치한 경우에는, 표면 결함이 오목 형상이면 광원의 앞쪽이 어둡고 안쪽이 밝아지고, 표면 결함이 볼록 형상이면 광원의 앞쪽이 밝고, 안쪽이 어두워진다. 구체적으로는, 표면 결함이 오목 형상인 경우, 광원 (2a) 으로부터의 조명광에 의해 얻어지는 2 차원 화상은 도 21 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 되고, 광원 (2b) 으로부터의 조명광에 의해 얻어지는 2 차원 화상은 도 21 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 된다. 이 때문에, 차분 화상은 도 21 의 (c) 에 나타내는 바와 같은 왼쪽 아래로부터 오른쪽 위에 걸쳐서 콘트라스트가 있는 명암 패턴이 된다. 따라서, 명암 패턴을 45 도 회전시키면, 좌우 방향의 명암 패턴과 동일한 방법에 의해 오목 형상의 표면 결함을 검출할 수 있다. 또한, 3 개 이상의 광원을 사용함으로써, 각각 복수 패턴의 차분 화상을 얻을 수 있으므로, 표면 결함의 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 검사 대상 부위의 법선에 대해서 대칭이 되는 방향으로부터 조명광을 조사한 경우에 대해 요철성의 표면 결함을 검출했지만, 조명광의 조사 방향은 반드시 대칭일 필요는 없다. 또, 본 실시형태의 표면 결함 검출 처리는 열간, 냉간에 관계없이 강재의 제조 라인 전반에 적용할 수 있다.
[실시예]
본 실시예에서는, 피트 흠이 형성되어 있는 검사 대상 부위와 피트 흠이 형성되어 있지 않은 건전한 검사 대상 부위에 대해서 상기 제 1 위치 관계 산출 방법을 이용한 표면 결함 검출 처리를 적용하였다. 본 실시예에서는, 특징량으로서, 명부 및 암부의 휘도비, 면적비, 및 원형도를 산출하였다. 원형도란, 명부 및 암부의 면적을 그 둘레 길이의 제곱으로 나누어 정규화한 값이며, 명부 및 암부의 형상이 원 형상에 가까운지 여부를 판정할 때에 사용된다. 동일 기인의 표면 결함이면, 좌우의 신호로 휘도나 면적이 현저하게 상이하다는 것은 생각하기 어렵고, 휘도비나 면적비를 사용하여 좌우의 밸런스를 평가함으로써 표면 결함의 검출 정밀도가 향상된다. 또, 음영을 평가하기 위해서 명부 및 암부가 원 형상이 되는 경우는 거의 없고, 원 형상에 가까운 것은 다른 기인이라고 판단할 수 있기 때문에, 특징량에 원형도를 넣었다. 또, 명부 및 암부의 면적을 산출하고, 면적이 소정값 이상인 표면 결함만을 검출할 수 있도록 하였다. 검출 결과를 도 22 에 나타낸다. 도 22 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 피트 흠과 피트 흠이 형성되어 있지 않은 건전부를 양호한 정밀도로 변별할 수 있는 것이 확인되었다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 도 23 내지 도 26 을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태인 표면 결함 검출 장치의 구성 및 그 동작에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태의 표면 결함 검출 장치의 구성은 상기 제 1 및 제 2 실시형태의 표면 결함 검출 장치의 구성과 동일하므로, 이하에서는 그 구성의 설명을 생략하고, 표면 결함 검출 장치의 동작에 대해서만 설명한다.
본 발명의 제 3 실시형태인 표면 결함 검출 장치 (1) 는, 이하에 나타내는 표면 결함 검출 처리를 실행함으로써, 검사 대상 부위에 있어서의 스케일이나 무해 모양과 요철성의 표면 결함을 변별한다. 또한, 스케일이나 무해 모양이란, 두께 수 ∼ 수 십 ㎛ 정도의 지철 부분과는 광학 특성이 상이한 표면 피막이나 표면 성상을 갖는 부분을 의미하며, 표면 결함 검출 처리에 있어서 노이즈 요인이 되는 부분이다.
[표면 결함 검출 처리]
상기 제 2 실시형태인 표면 결함 검출 장치 (1) 는, 반사광의 명암 패턴을 인식함으로써 요철성의 표면 결함의 유무를 검출하였다. 그러나, 표면 결함의 형상이나 위치에 따라서는, 반사광의 명암 패턴이 생기지 않는 경우가 있다. 구체적으로는, 특히 강관의 표면에 있어서 법선 벡터 방향이 에어리어 센서의 광축 방향과 크게 상이하고, 또한, 도 23 에 나타내는 바와 같이 표면 결함의 형상이 가늘고 긴 경우에는, 명부 및 암부의 일방이 시야로부터 숨고, 명부 및 암부의 타방만이 검출되기 때문에, 반사광의 명암 패턴이 생기지 않는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 일 실시형태인 표면 결함 검출 처리는, 반사광의 명암 패턴을 인식함으로써 요철성의 표면 결함을 검출하는 로직과는 별도로, 표면 결함의 형상을 인식함으로써 가늘고 긴 결함을 검출하는 로직을 구비하고 있다. 여기서 말하는 가늘고 긴 결함이란, 직선상으로 가늘고 긴 형상 특징을 갖는 표면 결함인 것을 의미한다. 도 24 는, 본 발명의 일 실시형태인 가늘고 긴 결함의 검출 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 본 실시형태에서는, 검출 대상의 표면 결함을 오목 형상의 가늘고 긴 결함으로 하지만, 볼록 형상의 가늘고 긴 결함에 대해서도, 명부 및 암부의 타방밖에 검출되지 않는 경우에는 본 검출 처리에 의해 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태인 표면 결함 검출 처리에서는, 먼저, 화상 처리 장치 (5) 가, 명부 및 암부의 차분 화상을 소정의 휘도 임계값으로 2치화하고, 필요에 따라 연결·고립점 제거를 실시한 후, 명부 및 암부의 화상에 라벨링 처리를 실시한다 (스텝 S1a, S1b). 다음으로, 화상 처리 장치 (5) 는, 라벨링 처리된 명부 및 암부의 화상 중, 소정의 임계값 이상의 면적을 갖는 명부 및 암부의 화상을 추출한다 (스텝 S2). 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 추출된 명부 및 암부의 화상에 대해 가늘고 긺의 지표가 되는 표면 결함의 형상 특징량을 산출하고, 산출된 표면 결함의 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함을 검출한다 (스텝 S3).
여기서, 가늘고 긺의 지표가 되는 표면 결함의 형상 특징량으로는, 타원의 장축 단축비, 최대 페레 직경, 원형도, 및 볼록 다각형 충전율을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 형상 특징량으로서 장축 단축비를 산출하는 경우, 도 25 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 화상 처리 장치 (5) 는, 명부 또는 암부의 화상에 대해서 타원 (R) 을 피팅한다. 화상에 타원을 피팅하는 방법으로는 최소 자승법이나 2 차 모멘트 도출법 등이 있지만, 계산 시간을 고려하면, 2 차 모멘트 도출법의 쪽이 유용하다. 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 피팅한 타원 (R) 의 장축 (L1) 및 단축 (L2) 의 길이를 산출하고, 산출된 장축 (L1) 과 단축 (L2) 의 비를 형상 특징량으로 한다.
한편, 페레 직경이란, 도 25 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 명부 또는 암부의 화상을 1 차원으로 정사영했을 때의 사상 (寫像) 의 길이 (L3) 이다. 형상 특징량으로서 최대 페레 직경을 산출하는 경우, 먼저, 화상 처리 장치 (5) 는, 명부 또는 암부의 화상을 180 도 회전시키면서 정사영의 길이의 최대값을 최대 페레 직경으로서 산출한다. 그리고, 화상 처리 장치 (5) 는, 최대 페레 직경이 산출된 지점에 직교하는 방향의 페레 직경과 최대 페레 직경의 비를 형상 특징량으로 한다.
또, 도 25 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 원형도란, 명부 또는 암부의 면적을 명부 및 암부의 둘레 길이의 제곱으로 나눈 값을 명부 또는 암부의 형상이 원에 가까울수록 값이 1 에 가까워지도록 정규화한 값을 의미한다. 또, 볼록 다각형 충전율이란, 명부 또는 암부에 외접하는 다각형의 면적에 대한 명부 또는 암부의 면적률을 의미하며, 명부 또는 암부가 직선상일수록 값은 1 에 가까워진다. 따라서, 명부 또는 암부의 원형도가 낮고, 반대로 볼록 다각형 충전율이 높으면, 그 명부 또는 암부의 형상은 가늘고 긴 형상이라고 판정할 수 있다.
또한, 가늘고 긴 결함을 검출할 때, 표면 결함의 형상 특징량 뿐만 아니라, 세로 방향, 가로 방향, 또는 비스듬한 방향 등의 표면 결함의 방향도 고려함으로써, 가늘고 긴 결함의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 표면 결함의 형상 특징량으로서 장축 단축비를 산출한 경우에는 장축이 향하고 있는 방향, 표면 결함의 형상 특징량으로서 최대 페레 직경을 산출한 경우에는 최대 페레 직경이 얻어졌을 때의 명부 또는 암부의 화상의 회전각을 구함으로써, 표면 결함의 방향을 확인할 수 있다. 또, 상세한 내용은 할애하지만, 특정 방향을 강조하는 선형 필터에 화상을 넣음으로써 표면 결함의 방향을 확인할 수도 있다.
또, 본 실시형태에서는, 강관의 법선 벡터에 대해서 광원을 좌우 대칭으로 설치했지만, 광원의 설치 위치가 강관의 법선 벡터에 대해서 좌우 대상이 아니라, 예를 들어 도 20 에 나타낸 바와 같이 상하 대칭 또는 대칭이 아니어도, 동일한 검출 처리에 의해 가늘고 긴 결함을 검출할 수 있다. 또, 스케일이나 무해 모양은 평탄하기 때문에 조명광의 입사 방향이 변화해도 보이는 방식이 동일한 데 반해, 가늘고 긴 결함에서는 조명광의 입사광이 변화하면 보이는 방식이 변화하기 때문에, 상기 서술한 로직에 의해 가늘고 긴 결함을 검출할 수 있다. 또한, 3 개 이상의 광원을 이용하면, 각각 복수 패턴의 차분 화상이 얻어지므로, 가늘고 긴 결함의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 표면 결함 검출 처리는, 2 개의 변별 가능한 광원 (2a, 2b) 을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 대략 동일한 입사 각도로 조명광 (L) 을 조사하고, 각 조명광 (L) 의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 가늘고 긺의 지표가 되는 형상 특징량을 산출하고, 산출된 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하므로, 스케일이나 무해 모양과 가늘고 긴 결함을 양호한 정밀도로 변별할 수 있다.
[실시예]
본 실시예에서는, 비어져 나온 흠이 형성되어 있는 검사 대상 부위와 비어져 나온 흠이 형성되어 있지 않은 건전한 검사 대상 부위에 대해서 본 발명의 표면 결함 검출 처리를 적용하였다. 비어져 나온 흠이란, 직선상으로 가늘고 긴 형상을 갖고, 압연 방향에 대해서 오른쪽 비스듬한 상방향을 향하고 있다는 특징을 갖는 표면 결함이다. 표면 결함의 형상 특징량으로는 장축 단축비 및 장축 각도를 산출하고, 산출된 장축 단축비 및 장축 각도와 소정의 임계값을 비교함으로써, 비어져 나온 흠의 유무를 판별하였다. 판별 결과를 도 26 에 나타낸다. 도 26 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 표면 결함 검출 처리에 의하면, 비어져 나온 흠과 비어져 나온 흠이 형성되어 있지 않은 건전부를 양호한 정밀도로 변별할 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 실시형태에 의한 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술 및 도면에 의해 본 발명은 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시형태에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예, 및 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 스케일이나 무해 모양과 표면 결함을 양호한 정밀도로 변별 가능한 표면 결함 검출 방법 및 표면 결함 검출 장치를 제공할 수 있다.
1 : 표면 결함 검출 장치
2a, 2b : 광원
3 : 펑션 제너레이터
4a, 4b : 에어리어 센서
5 : 화상 처리 장치
6 : 모니터
L : 조명광
P : 강관

Claims (12)

  1. 강재 (鋼材) 의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 방법으로서,
    2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 스텝과,
    각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 상기 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 검출 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조사 스텝은, 2 개 이상의 플래시 광원을 서로의 발광 타이밍이 겹치지 않도록 반복 발광시킴으로써 조명광을 조사하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조사 스텝은, 2 개 이상의 서로 파장 영역이 겹치지 않는 광원의 조명광을 동시에 조사하는 스텝을 포함하고, 상기 검출 스텝은, 서로 섞인 각 조명광의 반사광을 조명광의 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 투과하는 필터를 사용하여 분리함으로써 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 스텝은, 하프 미러, 빔 스플리터, 및 프리즘 중 어느 것을 이용하여, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하는 복수의 촬상 장치의 광축이 동축이 되도록 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 스텝은, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 (明部) 및 암부 (暗部) 를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 위치 관계와 상기 조명광의 조사 방향으로부터 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하는 제 1 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 판정 스텝은, 상기 명부 및 상기 암부의 화상에 대해서 팽창 처리를 실시하고, 팽창 처리된 명부 및 암부의 화상의 겹침 부분을 추출함으로써 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 판정 스텝은, 상기 명부 및 상기 암부의 화상에 대해서 2치화 처리 및 라벨링 처리를 실시하고, 라벨링 처리된 화상의 무게 중심 위치를 비교함으로써 명부 및 암부의 위치 관계를 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 스텝은, 각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 가늘고 긺의 지표가 되는 형상 특징량을 산출하고, 산출된 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 제 2 판정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 판정 스텝은, 상기 형상 특징량에 더하여 명부 및 암부의 방향에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 방법.
  10. 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서,
    2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과,
    각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 상기 검사 대상 부위에 있어서의 표면 결함을 검출하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 장치.
  11. 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서,
    2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과,
    각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 위치 관계와 상기 조명광의 조사 방향으로부터 요철성의 표면 결함의 유무를 판정하는 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 장치.
  12. 강재의 표면 결함을 광학적으로 검출하는 표면 결함 검출 장치로서,
    2 개 이상의 변별 가능한 광원을 이용하여 동일한 검사 대상 부위에 상이한 방향으로부터 조명광을 조사하는 조사 수단과,
    각 조명광의 반사광에 의한 화상을 취득하고, 취득한 화상간에서 차분 처리를 실시함으로써 얻어진 화상의 명부 및 암부를 추출하고, 추출된 명부 및 암부의 가늘고 긺의 지표가 되는 형상 특징량을 산출하고, 산출된 형상 특징량에 기초하여 가늘고 긴 결함의 유무를 판정하는 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 결함 검출 장치.
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