TWI457556B - 具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法及其表面檢查裝置 - Google Patents

具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法及其表面檢查裝置 Download PDF

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Description

具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法及其表面檢查裝置
本發明是有關於一種具透明的樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法及其表面檢查裝置。
在鋼板的表面檢查中，通常多數情況下是使用單向反射與漫反射兩者進行檢查。若將未使用偏光的通常的裝置使用於經樹脂塗層後的鋼板的檢查，則在單向反射中塗層表面的反射過強，鋼板板材表面被掩蓋，因而缺陷檢測變得困難。此與例如白天觀察河面時水面的反射較強而看不見河底的現象為相同現象。
且說，存在有一種使用偏光濾鏡來抑制與鋼板的面平行的偏光即S偏光的反射的技術。該技術可藉由將僅透射與鋼板面垂直的方向的P偏光的偏光濾鏡用於受光側而實現。此與藉由以廣泛市售的偏光眼鏡抑制水面的S偏光的反射而看見水底的現象為相同現象。
作為工業上實現其之方法，有專利文獻1及專利文獻2的檢查方法。該些方法是將光源的角度設定為布如士特角(Brewster's angle)此種特殊的角度。P偏光的反射中布如士特角為零，故可藉由於受光側設置將S偏光截止的P偏光方向的濾光片(filter)而抑制來自塗層覆膜表面的反射。
先行技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-26060號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-214150號公報
專利文獻1及專利文獻2的檢查方法中所設定的布如士特角度具有根據樹脂覆膜的折射率而變化的性質。因此，在覆膜成分不同的情況下，每次必需重新設定光源的角度。受光側通常必需設定與光源角度對應的受光角度，故受光側亦只能進行受光角度的變更。因此，裝置構成變得複雜。另一方面，根據本案發明的發明者等人的知識見解，即便可將S偏光截止，於單向反射角度中，亦可明顯地觀察到樹脂覆膜本身的厚度、成分或某些異常。因此，該種具樹脂覆膜鋼板的表面檢查中，欲解決的技術問題有如下2點。
(1)必需依賴於樹脂成分而變更光源的入射角度及受光角度；(2)於單向反射受光中，看見覆膜部分的異常，而難以進行鋼板板材表面的觀察。
本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供一種無需依賴於樹脂成分而變更入射角度等即可精度良好地檢查鋼板板材表面的具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法及其表面檢查裝置。
本發明的具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法是對具樹脂覆膜鋼板進行拍攝而檢查表面缺陷的表面檢查方法，其包括下述步驟：以規定的入射角度來對上述鋼板照射以規 定的偏光角度而直線偏光後的薄片狀的光；以及，以相對於入射光的單向反射角度而偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度0度的直線偏光。上述規定的入射角度較佳為與上述覆膜的布如士特角度相差規定的角度(例如1度)以上。而且，較佳為更包括以自單向反射受光角度偏離規定的角度(例如10度以上)後的角度來拍攝上述鋼板表面的步驟。
本發明的具樹脂覆膜鋼板的表面檢查裝置是對具樹脂覆膜鋼板進行拍攝而檢查表面缺陷的表面檢查裝置，其包括：光源，對上述鋼板以規定的入射角度照射以規定的偏光角度而直線偏光後的薄片狀的光；以及第一拍攝裝置，以相對於入射光的單向反射角度而偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度0度的直線偏光。較佳為，上述光源的入射角度被設定為與上述樹脂覆膜的布如士特角度相差規定的角度(例如1度)以上的角度。而且，較佳為，更包括以自單向反射受光角度偏離規定的角度(例如10度以上)後的角度來拍攝上述鋼板表面的第二拍攝裝置。
根據本發明，以規定的入射角度來對鋼板照射以規定的偏光角度而直線偏光後的薄片狀的光，並以相對於入射光的單向反射角度而偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度約0度的直線偏光。因此，根據本發明，來自覆膜的反射受到抑制，可不觀察覆膜自身的異常便能觀察到 鋼板的板材表面，從而可進行高精度的檢查。而且，根據本發明，無需依賴於樹脂成分而變更入射角度及受光角度，故可精度良好地檢查鋼板板材表面。再者，根據本發明的較佳形態，以與覆膜的布如士特角度相差規定的角度(例如1度)以上的入射角度來對鋼板照射薄片狀的光，因此可藉由穩定的反射而進行檢查。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是表示本發明之一實施形態的具樹脂覆膜鋼板(以下，僅稱為鋼板)的表面檢查裝置的構成的方塊圖。該表面檢查裝置適用於經過輥壓、退火、樹脂塗敷等後剛要被捲繞成線圈狀之前的鋼板表面的缺陷檢查。在鋼板的兩面上，為了在用於運輸等時與上下鋼板絕緣而形成有樹脂覆膜。缺陷檢查中鋼板的兩面成為對象，但於圖1之例中，為方便起見而對檢查其中一個表面的事例進行圖示。
該表面檢查裝置於發光側具備薄片狀光源10及偏光濾鏡11。薄片狀光源10具備：多個燈；針對每個燈而以線狀排列的光導纖維束(以下稱為光纖束(Bundle Fiber))；以及柱狀透鏡(cylindrical lens)，且全體是以出射薄片狀(線狀)的光的方式而形成。薄片狀光源10被配置成相對於鋼板30的入射角例如為60度，並經由偏光濾鏡11而對鋼板30照射薄片狀的光。將入射角設定為60度的理由是，為了形成與鋼板30的覆膜的布如士特角度相 差規定的角度(例如1度)以上的入射角度。樹脂覆膜的成分例如為透明的丙烯酸樹脂，其布如士特角度為56.1度。因此，光源對鋼板30的入射角度被設定為60.0度。偏光濾鏡11是由例如45度的偏光濾鏡所構成。偏光濾鏡11是在薄片狀光源10與鋼板30之間，例如與薄片狀光源10的出射面接近而配置，使來自薄片狀光源10的薄片狀(線狀)的光直線偏光。偏光角度於鋼板的法線方向為0(零)度。
該表面檢查裝置於受光側具備偏光濾鏡21、準單向反射相機22、漫射相機23、及圖像處理裝置24。偏光濾鏡21設定為例如約0度(-5至5度)的偏光角度。準單向反射相機22是由線感測器(line sensor)而構成。準單向反射相機22配置成使其受光角成為例如57.5度，並經由偏光濾鏡21而拍攝基於來自鋼板30的反射光的影像。漫射相機23是由線感測器而構成，並配置成使其受光角成為30度至50度的範圍。該例中配置成使受光角成為40度。通常，在漫射相機23與鋼板30之間未設置偏光濾鏡。圖像處理裝置24取得準單向反射相機22及漫射相機23的輸出而進行圖像處理，判定表面缺陷的有無。準單向反射相機22相當於本發明的第一拍攝裝置，漫射相機23相當於本發明的第二拍攝裝置。
其次，根據圖2至圖4來對將偏光濾鏡21及準單向反射相機22以圖1之方式而配置的技術意義進行說明，根據圖5來對將漫射相機23以圖1之方式而配置的技術意義 進行說明。
圖2是對在受光側配置有偏光濾鏡21的情況下光學系統的偏光狀態進行說明的圖。鋼板30的塗層表面反射光多為S偏光成分。因此，藉由以偏光濾鏡21將S偏光截止而使塗層表面反射光成為1/2以下，故來自塗層表面的反射受到抑制，從而變得容易看見鋼板30的板材表面。
圖3A、圖3B分別是於圖2的光學系統中不存在偏光濾鏡的情況下及存在有偏光濾鏡的情況下同一樣本的缺陷圖像的例。如圖3A所示，於不存在偏光濾鏡21的情況下，缺陷訊號與雜訊訊號之比S/N為1.3，難以看見缺陷。但是，如圖3B所示，於存在有偏光濾鏡21的情況下，S/N為2.6，容易看見缺陷。
圖4是表示準單向反射相機22的受光角度與缺陷圖像的關係的圖。圖4中，圖示出使相機的受光角度為60度(單向反射受光)、59度、及57.5度時的缺陷圖像的例。當相機的受光角度為60度時，S/N較低，無法檢測出缺陷。相對於此，使相機的受光角度逐漸偏離，隨著相機的受光角度變為59度、57.5度而難以看見認為由於樹脂覆膜的不均質而導致的雜訊，從而S/N變高。若使相機的受光角度自單向反射的位置偏離例如2度至5度左右，則確認到S/N得以改善。於該情況下，亦確認到相比前方擴散而言，後方擴散、即朝受光角度變小的方向偏離為良好。於本發明中，將如此自單向反射的位置偏離上述角度後的狀態稱為準單向反射。再者，若超過5度而傾斜，則與其單向反 射倒不如成為漫反射的拍攝，因此有可能無法檢測出以準單向反射應檢測出的缺陷。
圖5A、圖5B分別是漫射相機23的受光角度的說明圖。如圖5A所示，若將漫射相機23配置於單向反射的位置，則由塗層C所致的反射光較強，鋼板的表面反射被掩蓋。其結果成為如下狀態：藉由漫射相機23所拍攝的圖像中，可看見塗層不均但看不見板材表面(缺陷)。然而，如圖5B所示，若將漫射相機23配置於對漫射光進行受光的位置(自單向反射受光角度偏離規定的角度(例如10度以上)後的角度)，則單向反射光的影響消失，成為可清晰地看見板材表面(缺陷)之狀態。再者，圖5A、圖5B的圖像是對非缺陷部拍攝所得的圖像。
根據以上說明，本實施形態之偏光濾鏡21、準單向反射相機22、及漫射相機23的技術意義已明確瞭解，返回圖1，對圖像處理裝置24進行說明。
圖像處理裝置24是藉由對以準單向反射相機22及漫射相機23分別拍攝的影像訊號進行圖像處理，並將亮度值與規定的臨限值加以對比來判定表面缺陷的有無。鋼板在檢查位置的上游被焊接，在檢查位置處是連續的，但在檢查裝置的下游藉由剪切機(shear)切斷而作為線圈發貨。因此，檢查裝置根據切斷位置的資訊而對每一線圈製作缺陷圖，對照缺陷數或密度等的管理基準，針對每一線圈而判斷是否可向顧客發貨。圖像處理裝置24將該判斷結果通過上位通訊網而傳送至發貨管理部門。
如上所述於本實施形態中，對鋼板30照射由偏光濾鏡11以規定的偏光角度(例如45度)而直線偏光後的薄片狀的光，並藉由偏光濾鏡21而使其反射光偏光，藉由準單向反射相機22以相對於入射光的單向反射角度而偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度約0度的直線偏光。因此，來自覆膜表面的反射受到抑制，可不觀察覆膜自身的異常便能觀察到鋼板30的板材表面，從而可進行高精度的檢查。尤其，於本實施形態中採用下述構成，即，於光源側使用約45度的直線偏光，使P偏光與S偏光的比例在光源側穩定為約1：1，且以避開布如士特角度後的角度進行入射。因此，可穩定地獲得覆膜表面反射的抑制效果。根據本案發明的發明者等人的知識見解，上述效果在將偏光濾鏡11的偏光角度設定為30至60度之間的角度時大致良好。再者，來自薄片狀光源10的光的入射角較佳為40~85°的範圍內。
而且，於本實施形態中，以與覆膜的布如士特角度相差1度以上的入射角度而對鋼板照射來自薄片狀光源10的薄片狀的光，可藉由穩定的反射而進行檢查。在設定布如士特角度而進行檢查的方法中存在有以下課題，但如上所述於本實施形態中該些課題全部得以解決。
(1)布如士特角度是P偏光反射成為零的針點(pin point)的微妙的角度，設定中必需使入射角度的精度小於0.1度。若入射角度自布如士特角度偏離0.1度，則P偏光自樹脂表面反射而難以看見鋼板的板材表面。在如鋼板般 大規模的製造線的工業應用中，難以進行入射角度的維持，從而檢查結果變得不穩定；(2)必需針對每一樹脂成分而設定不同的布如士特角度，故裝置變得複雜化；(3)由於檢測出依賴於樹脂厚度的情況，故難以進行充分的檢查。
於本實施形態中，藉由漫射相機23以自單向反射受光角度偏離規定的角度後的角度來拍攝鋼板表面，而可進行高精度的檢查。而且，藉由將漫射相機23的拍攝與準單向反射相機22的拍攝加以組合，而可進行更高精度的檢查。
又，於本實施形態中，可對如上所述的具覆膜鋼板進行穩定的表面檢查。因此，可提昇對顧客的品質保證水平，且可即時把握產品品質，提早發現步驟內的異常，提高良率、生產性。
以上，對應用有由本發明者所完成的發明的實施形態進行了說明，但本發明並不藉由本實施形態的構成本發明之一部分揭示的記述及圖式而限定。例如，如上所述，由本領域技術人員等根據本實施形態而完成的其他實施形態、實施例及運用技術等全部屬於本發明的範疇。
[產業上的可利用性]
本發明可應用於具透明的樹脂覆膜鋼板的表面的缺陷檢查。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧薄片狀光源
11、21‧‧‧偏光濾鏡
22‧‧‧準單向反射相機
23‧‧‧漫射相機
24‧‧‧圖像處理裝置
30‧‧‧鋼板
C‧‧‧塗層
圖1是表示本發明的一實施形態的具樹脂覆膜鋼板的表面檢查裝置的構成的方塊圖。
圖2是對在受光側配置有偏光濾鏡的情況下光學系統的偏光狀態進行說明的圖。
圖3A是表示於圖2的光學系統中不存在偏光濾鏡的情況下樣本缺陷圖像之例的圖。
圖3B是表示於圖2的光學系統中存在有偏光濾鏡的情況下樣本缺陷圖像之例的圖。
圖4是表示準單向反射相機的受光角度與缺陷圖像的關係的圖。
圖5A是表示在單向反射的位置配置有相機的情況下具樹脂覆膜鋼板的圖像的例的圖。
圖5B是表示在對漫射光進行受光的位置配置有相機的情況下具樹脂覆膜鋼板的圖像的例的圖。
10‧‧‧薄片狀光源
11、21‧‧‧偏光濾鏡
22‧‧‧準單向反射相機
23‧‧‧漫射相機
24‧‧‧圖像處理裝置
30‧‧‧鋼板

Claims (4)

  1. 一種具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法，對具樹脂覆膜鋼板進行拍攝而檢查表面缺陷，其包括下述步驟：對所述鋼板照射以規定的偏光角度而直線偏光後的薄片狀的光；以及以相對於入射光的單向反射角度而朝受光角度變小的方向偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度0度的直線偏光；其中，以與所述覆膜的布如士特角度相差規定的角度以上的入射角度來對所述鋼板照射所述薄片狀的光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具樹脂覆膜鋼板的表面檢查方法，其更包括以自單向反射受光角度偏離規定的角度後的角度來拍攝所述鋼板表面的步驟。
  3. 一種具樹脂覆膜鋼板的表面檢查裝置，對具樹脂覆膜鋼板進行拍攝而檢查表面缺陷，其包括：光源，對所述鋼板照射以規定的偏光角度而直線偏光後的薄片狀的光；以及第一拍攝裝置，以相對於入射光的單向反射角度而朝受光角度變小的方向偏離規定的角度後的受光角度來拍攝偏光角度0度的直線偏光；其中，以與所述覆膜的布如士特角度相差規定的角度以上的入射角度來對所述鋼板照射所述薄片狀的光。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具樹脂覆膜鋼板的表面檢查裝置，其更包括第二拍攝裝置，以自單向反射受 光角度偏離規定的角度後的角度來拍攝所述鋼板表面。
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