WO2016194698A1 - 金属体の形状検査装置及び金属体の形状検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照しながら、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置(以下、単に「形状検査装置」ともいう。)10の全体的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係る形状検査装置10の一構成例を示した説明図である。
まず、図2A~図4を参照しながら、本実施形態に係る測定装置100について、詳細に説明する。
図2A~図2Dは、本実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の一例を模式的に示した説明図である。図3は、本実施形態に係る測定装置について説明するための説明図である。図4は、本実施形態に係る形状検査装置が備える測定装置の他の一例を模式的に示した説明図である。
続いて、図5を参照しながら、本実施形態に係る形状検査装置10が備える演算処理装置200の構成について、詳細に説明する。図5は、本実施形態に係る演算処理装置200の全体構成の一例を示したブロック図である。
次に、図6~図8を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置200が備えるデータ処理部205の構成について、詳細に説明する。
図6は、本実施形態に係る演算処理装置が備えるデータ処理部の構成の一例を示したブロック図である。図7は、本実施形態に係る形状検査装置における反射光の選択方法を説明するための説明図である。図8は、搬送方向の傾きと測定輝度値の差分値との関係について説明するためのグラフ図である。
差分データ生成部221は、上記のように、まず、差分データの算出に利用する2つの輝度値の測定データを選択する。測定データの選択基準としては、例えば、以下の2つを考えることができる。
D=IA-IB+ΔI ・・・(式103)
続いて、図10を参照しながら、本実施形態に係る形状検査装置10で実施される形状検査方法の流れの一例について、簡単に説明する。図10は、本実施形態に係る形状検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
次に、図11を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図11は、本発明の実施形態に係る演算処理装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、形状検査に用いられる照明光源の組み合わせを適切に選択することで、金属体の表面の形状を正確に検査することが可能となる。また、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、モノクロラインセンサカメラによって撮像された撮像画像の1画素毎の検査用情報が得られるため、非常に高密度な形状検査が可能である。更に、本発明の実施形態に係る金属体の形状検査装置及び形状検査方法では、上記のような簡便な演算により検査用情報を算出することが可能であるため、非常に高速な形状検査が可能である。
図12~図15は、実施例1について説明するための説明図である。図12に示したように、本実施例では、鋼板の表面に図12に示したような凹凸性形状(V溝)を意図的に形成し、このV溝を含む表面の形状測定を試みた。ここで、V溝の幅は3mmとし、溝の深さdは、50μm、100μm、200μm、300μmの4種類とした。かかる鋼板では、鋼板の長手方向に、4種類の深さの溝を形成した。
図16及び図17は、実施例2について説明するための説明図である。以下で説明する実施例2では、表面に平坦な赤錆(Fe2O3を主成分とする錆)が発生している鋼板を試料として、赤錆の発生している部分の形状検査を試みた。なお、実施例2では、上記実施例1で使用した、本発明に係る形状検査装置10を用いた。
100 測定装置
101 ラインセンサカメラ群
103 バンドパスフィルタ
105 第1照明光源
107 第2照明光源
109 第3照明光源
200 演算処理装置
201 データ取得部
203 測定制御部
205 データ処理部
207 表示制御部
209 記憶部
221 差分データ生成部
223 傾き算出部
225 高さ算出部
227 結果出力部
Claims (16)
- 金属体に対して少なくとも2つの照明光を照射し、前記金属体の同一部位からの前記少なくとも2つの照明光の反射光を互いに区別して測定する測定装置と、
前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて、前記金属体の形状検査に用いられる情報を算出する演算処理装置と、
を備え、
前記測定装置は、
前記金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、
前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、
を有し、
前記複数の照明光源のうち少なくとも2つは、前記金属体の表面の法線方向と第1の前記照明光源の光軸とがなす第1の角度と、前記法線方向と第2の前記照明光源の光軸とがなす第2の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体と前記測定装置との相対移動方向に対向するように配設され、
それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像し、
前記演算処理装置は、前記第1の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第2の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査装置。 - 前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群を配設する、請求項1に記載の金属体の形状検査装置。
- 前記第1の角度及び前記第2の角度は、それぞれ30度以上である、請求項1又は2に記載の金属体の形状検査装置。
- 前記測定装置は、3つ以上の前記照明光源を有し、
前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定する、請求項1~3の何れか1項に記載の金属体の形状検査装置。 - 前記測定装置は、3つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、
前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定する、請求項1~3の何れか1項に記載の金属体の形状検査装置。 - 前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定する、請求項1~5の何れか1項に記載の金属体の形状検査装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出する、請求項1~6の何れか1項に記載の金属体の形状検査装置。
- 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査する、請求項1~7の何れか1項に記載の金属体の形状検査装置。
- 金属体に対してピーク波長が互いに異なる帯状の照明光をそれぞれ照射する複数の照明光源と、前記金属体の表面の鉛直上方に、前記複数の照明光源から照射される照明光のピーク波長の個数と同じ数だけ並置されており、それぞれが有するシフトレンズにより前記金属体の同一部位を撮像するように設定された複数のモノクロラインセンサカメラからなるラインセンサカメラ群と、を有し、前記複数の照明光源のうち少なくとも2つは、前記金属体の表面の法線方向と第1の前記照明光源の光軸とがなす第1の角度と、前記法線方向と第2の前記照明光源の光軸とがなす第2の角度と、が略等しくなり、かつ、前記モノクロラインセンサカメラを挟んで前記金属体との相対移動方向に対向するように配設され、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラには、当該モノクロラインセンサカメラが有する撮像素子の前段に、前記複数の照明光源のうちのそれぞれ異なる照明光源のピーク波長に対応した透過波長帯域を有するバンドパスフィルタが設けられており、それぞれの前記モノクロラインセンサカメラでは、前記バンドパスフィルタの透過波長帯域に含まれるピーク波長を有する前記照明光源からの照明光の反射光が結像する測定装置から、前記金属体に対して少なくとも2つの前記照明光を照射して、前記金属体からの前記照明光の反射光を互いに区別して測定し、
前記測定装置による測定処理を制御しつつ、前記測定装置による前記反射光の輝度値の測定結果に基づいて前記金属体の形状を検査するための情報を算出する演算処理装置により、前記第1の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値と、前記第2の照明光源のピーク波長を最も高い透過率で透過させる前記バンドパスフィルタを有する前記モノクロラインセンサカメラの輝度値との差分を用いて、前記情報として前記金属体の表面の傾きを算出する、金属体の形状検査方法。 - 前記ラインセンサカメラ群の、前記相対移動方向に沿った上流側と下流側のそれぞれに対して、当該ラインセンサカメラ群のそれぞれに結像する照明光を照射する複数の前記照明光源からなる照明光源群が配設される、請求項9に記載の金属体の形状検査方法。
- 前記第1の角度及び前記第2の角度は、それぞれ30度以上に設定される、請求項9又は10に記載の金属体の形状検査方法。
- 前記測定装置は、3つ以上の前記照明光源を有し、
前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、前記金属体の反射スペクトルに基づいて事前に決定する、請求項9~11の何れか1項に記載の金属体の形状検査方法。 - 前記測定装置は、3つ以上の前記照明光源を有し、それぞれの前記照明光源は、当該照明光源の長手方向が前記金属体の幅方向と略平行となるように配置されており、
前記演算処理装置は、前記差分を算出する際に用いる前記反射光を与える前記照明光のピーク波長の組み合わせを、算出した前記差分の面内平均値が最もゼロに近づく組み合わせとなるように動的に決定する、請求項9~11の何れか1項に記載の金属体の形状検査方法。 - 前記演算処理装置は、前記差分の正負に基づいて前記傾きの方向を特定するとともに、前記差分の絶対値に基づいて前記傾きの大きさを特定する、請求項9~13の何れか1項に記載の金属体の形状検査方法。
- 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを、前記モノクロラインセンサカメラと前記金属体との相対移動方向に沿って積分して、前記金属体の表面の高さを前記情報として更に算出する、請求項9~14の何れか1項に記載の金属体の形状検査方法。
- 前記演算処理装置は、算出した前記金属体の表面の傾きを所定の閾値と比較することで、前記金属体の形状を検査する、請求項9~15の何れか1項に記載の金属体の形状検査方法。
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