WO2020067262A1

WO2020067262A1 - 金属板の表面欠陥検出方法及び装置並びにめっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: WO2020067262A1
Application number: PCT/JP2019/037800
Authority: WO
Inventors: 健夫菊池; 鈴木　克一; Hitoshi SUGA (菅仁志)
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JPWO2020067262A1; JP6950811B2

Abstract

【課題】金属板表面に存在するスパッタ疵などのような金属板の走行方向と平行に金属板の変形が起こる有害欠陥を的確に検出する。【解決手段】照明された金属板表面を撮像し、得られた画像情報をしきい値処理して金属板の表面欠陥を抽出するに際し、得られた画像情報のなかで、画像輝度が暗部しきい値a1未満となる暗部p1と画像輝度が明部しきい値a2を超える明部p2との距離が距離しきい値（ｘ）以下となる場合に、暗部p1と明部p2を合わせて１つの欠陥箇所として抽出し、この欠陥箇所のなかで、少なくとも［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足する欠陥箇所を有害欠陥と判定する。

Description

金属板の表面欠陥検出方法及び装置並びにめっき鋼板の製造方法

　本発明は、金属板表面の凹凸欠陥を光学的に検出するための検出方法に関するものであり、特に、冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板の表面に存在するスパッタ疵を検出するのに好適な表面欠陥検出方法及び装置並びにめっき鋼板の製造方法に関する。

　溶融亜鉛めっき鋼板などの薄鋼板の表面品質に対する要求レベルは近年厳格化が進んでおり、寸法が０．２ｍｍ程度の欠陥であっても問題にされるようになってきている。したがって、そのような欠陥を有する製品を出荷しないよう品質保証を行うことが重要である。また、これらの欠陥は鋼板表面にランダムに発生する形態のものもあるため、鋼板全長に渡って検査を行う必要があり、そのための自動検査装置（特に、光学的な手法を用いた検査装置）の開発が進められている。

　特許文献１には、照明手段と撮像手段を鋼板の進行方向に対して後方側に配置するとともに、照明手段による照明光の鋼板表面に対する入射角と、撮像手段の受光角を所定の角度範囲とした欠陥検査装置が示されている。この装置によれば、欠陥ではないバックグラウンドの影響を抑制し、微小な欠陥を撮像することができるとしている。
　また、特許文献２では、照明手段と撮像手段に加えて、検査対象の画像を反射する反射面を有する画像反射手段を備えた表面検査装置が示されており、複数の角度からの欠陥画像を解析する。これにより、有害疵と汚れなどの無害疵の識別や、欠陥種類の判別が可能であるとしている。

　また、特許文献３には、金属板表面を照明して、金属板上の照明部分を撮像し、得られた画像情報をしきい値処理して金属板の表面欠陥を抽出する金属板の表面欠陥検査方法が示されている。特許文献３において、得られた画像情報のなかで、画像輝度が暗部しきい値a1未満となる画像情報s1と画像輝度が明部しきい値a2を超える画像情報s2であって、両画像情報s1，s2の部位p1，p2間の距離が距離しきい値（ｘ）以下となる関係の画像情報s1，s2がある場合、これら画像情報s1，s2の部位p1，p2を合わせた１つの欠陥箇所が抽出される金属板の表面欠陥検出方法が示されている。さらに、特許文献３では、欠陥部分の明度・暗度に加えアスペクト比によって分類することで、過検出を抑えて微小な有害欠陥を抽出することが可能であるとしている。

特開２０１２－１０３０１７号公報特開２０１１－５３２２８号公報特開２０１６－１８８７６８号公報

　特許文献１の装置では、欠陥部分とバックグラウンド部分の輝度差によって欠陥識別は可能である。しかしながら、その欠陥種類の判別や重篤度の判別という処理については言及されておらず、このためそれらの判別は困難であると考えられる。

　また、特許文献２の装置では、画像反射手段があるため設備が複雑になること、反射板の手入れが適切に行われないと欠陥検出能力に影響を与えること、画像処理が複雑になるため検査対象が高速で移動する際には通信速度・計算速度を十分確保する必要があること、などの点が問題として挙げられる。

　また、特許文献３の方法では、鋼板の幅方向と平行に鋼板の変形が起こる欠陥については分類・検出が可能である。しかしながら、鋼板の走行方向と平行に鋼板の変形が起こる欠陥、例えば、冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板の表面に存在するスパッタ疵などについては分類・検出が難しく、そのような欠陥の検出方法には適用することができない。スパッタ疵とドロス欠陥やスリ疵は同じ微小欠陥であるが、鋼板の加工時にプレス機金型等に与える影響度が異なる（一般にスパッタ疵の方が硬いため悪影響を与えやすい）ため、スパッタ疵をドロス欠陥やスリ疵と区別して検出する必要がある。また、スパッタ疵とドロス欠陥やスリ疵は、発生原因が全く異なるため、区別して検出できないと適切な原因特定や欠陥抑止対策につなげることができない。

　したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、金属板の表面欠陥を検出する方法において、簡便な設備構成で冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板の表面に存在するスパッタ疵などのような金属板の走行方向と平行に金属板の変形が起こる有害欠陥を的確に検出することができる表面欠陥検出方法及び装置並びにめっき鋼板の製造方法を提供することにある。

　上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］照明された金属板表面を撮像し、得られた画像情報をしきい値処理してめっき金属板の表面欠陥を抽出する表面欠陥検査方法において、
　得られた画像情報のなかで、画像輝度が暗部しきい値（a1）未満となる暗部（p1）と画像輝度が明部しきい値（a2）を超える明部（p2）との距離が距離しきい値（ｘ）以下となる暗部（p1）と明部（p2）を検出し、
　検出した暗部（p1）に相当する部位と明部（p2）に相当する部位を合わせて１つの欠陥箇所として抽出し、
　抽出した欠陥箇所のなかで、少なくとも［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足する欠陥箇所を有害欠陥と判定する
金属板の表面欠陥検査方法。
［2］距離しきい値（ｘ）を０．１～５．０ｍｍの範囲で設定する［1］に記載の金属板の表面欠陥検出方法。

［3］比率しきい値（ｙ）を１．０～５．０の範囲で設定する［1］または［2］に記載の金属板の表面欠陥検出方法。
［4］　抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ下記（1）～（3）のうちの１つ以上を満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する［1］～［3］のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　（1）欠陥箇所内の明部（p2）の合計面積が面積しきい値（w）以上である。
　（2）欠陥箇所内の明部（p2）の金属板長手方向での合計長さが長さしきい値（ｚ）以上である。
　（3）欠陥箇所内の明部（p2）の最大輝度値が、明部しきい値（a2）よりも高輝度に設定された明部しきい値（a20）を超える。

［5］抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ上記（1）～（3）のうちの２つ以上を満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する［4］に記載の金属板の表面欠陥検出方法。

［6］抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ上記（1）～（3）のすべてを満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する［4］に記載の金属板の表面欠陥検出方法。

［7］面積しきい値（ｗ）を０．０６～３４．００ｍｍ^２の範囲で設定することを特徴とする［4］～［6］のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
［8］長さしきい値（ｚ）を０．６～１０．０ｍｍの範囲で設定することを特徴とする［4］～［7］のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
［9］金属板表面を照明する照明手段と、該照明手段による金属板上の照明部分を撮像する撮像手段が、金属板進行方向において金属板法線よりも前方側または後方側のいずれか一方に配置される［1］～［8］のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。

［11］［10］に記載の金属板の表面欠陥検出方法によってスパッタ疵と判定された場合に、スリ疵及び／又はドロス欠陥と判定された場合とは異なる対処を、有害欠陥があると判定されためっき鋼板に対して実施することを特徴とするめっき鋼板の製造方法。
［12］［1］～［11］のいずれかに記載の表面欠陥検出方法による表面欠陥検出を行う画像処理装置と欠陥判定装置を備えることを特徴とする金属板の表面欠陥検査装置。

　本発明によれば、簡便な設備構成で冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板の表面に存在するスパッタ疵などのような金属板の走行方向と平行に金属板の変形が起こる有害欠陥を的確に検出することができる。

本発明に実施に供される表面欠陥検査装置の一例を示す説明図撮像器で撮像されたスパッタ疵の画像（左図）と、その画像処理後の画像（右図）を示す図面本発明において図２の画像情報に対してなされるしきい値処理の一例を示す概念図本発明の一実施形態において、欠陥抽出及び有害欠陥の判定を行う画像情報を模式的に示す図面本発明の他の実施形態において、欠陥抽出及び有害欠陥の判定を行う画像情報を模式的に示す図面撮像器で撮像されたドロス欠陥、スリ疵、スパッタ疵の各画像を示す図面

　本発明は、鋼板をはじめとする各種の金属板の表面欠陥を検出する方法であるが、鋼板の表面に存在するスパッタ疵を検出するのに特に好適な方法であるため、以下においては、主に冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板などのような鋼板の表面欠陥を検出する場合を例に説明する。
　微小な欠陥には、実際の使用状況では害とならない汚れや微小異物、軽微なスリ疵などの無害欠陥と、加工・塗装時に問題となる有害欠陥がある。例えば、無害欠陥には極微量の油滴の飛散による汚れがあり、有害欠陥には冷延鋼板や亜鉛めっき鋼板におけるスパッタ疵によるものがある。このスパッタ疵とは、連続ラインにおいて鋼板の端部どうしを溶接接合する際に発生するスパッタ（溶接において溶融した金属液滴が飛散し、冷却後に小球状の固体となったもの）が金属板に押し込まれることで発生する欠陥である。スパッタ疵は、鋼板面に付着したスパッタ（スパッタが酸化したもの）とこのスパッタを起点として生じた鋼板変形部からなる表面欠陥である。従来の手法では、上記の有害欠陥と無害欠陥を判別することが困難である。その理由は、有害欠陥と無害欠陥の表面粗さや光学的特性に差が無い場合、光学的手法では差異を見出すことができないからである。

　そこで本発明では、欠陥部分だけでなく、その周辺の鋼板部分が受ける影響を加味して欠陥の判定を行うものである。例えば、酸洗工程前の溶接で鋼板に付着したスパッタは、その後の冷間圧延工程やプロセスロール通過の際に、鋼板に割れ目を形成しながら鋼板に押し込まれる。また、この割れ目は走間で押し込まれることから走行方向（鋼板長手方向）に伸びた形状となる。この変形の度合いは、鋼板をプレス成型する場合に有害欠陥となるか否かに強い関係があるとともに、有害欠陥となる場合の重篤度の高さと相関があることが分かっている。重篤度が高い場合には、プレス成型工程においてプレス金型に疵をつけることがあり、このような疵が生じたプレス金型は手入れ・交換の必要が生じる。このため、プレス成型工程の品質・生産能率に多大な悪影響を及ぼす。したがって、鋼板のスパッタ疵を精度よく検出し、その重篤度を適切に判定することは極めて重要な技術である。

　例えば、鋼板の進行方向に対して後方側に照明手段と撮像手段を有する検査装置により欠陥検出が行われる。冷延鋼板におけるスパッタ疵の特性を考えると、スパッタそのものは表面が酸化してされており、黒色を呈するため、バックグラウンドに対し暗い画像となる。また、スパッタ上層にめっきが施された亜鉛めっき鋼板の場合にもスパッタ表面は金属光沢を有し、バックグラウンドに対し暗い画像となる。一方で、スパッタの前後に長手方向に入る割れ目部分（鋼板変形部）に関しては、照明の入射角度がバックグラウンドと異なるため、バックグラウンドに対して明るい部分が存在する。

　したがって、この暗い画像と明るい画像が近接しているときに合わせて一つの欠陥箇所として画像処理を行うことで、スパッタ押込みに起因した鋼板の変形を伴わないスリ疵等の無害欠陥と区別して、鋼板の変形を伴う重篤欠陥と認識することができる。そこで、本発明では、この暗い画像と明るい画像が近接しているときに合わせて一つの欠陥箇所として抽出を行うとともに、スリ疵等の無害欠陥とを区別するため、この欠陥箇所の鋼板長手方向と幅方向の寸法比（アスペクト比）を指標として用いる。これにより、検査目的の有害欠陥の判別を的確に行うことができるようにしたものである。
　ここで、図６に、撮像器で撮像されたドロス欠陥、スリ疵、スパッタ疵の各画像を示す。

　本発明は、鋼板表面を照明して、鋼板上の照明部分を撮像し、得られた画像情報をしきい値処理して鋼板の表面欠陥を抽出する表面欠陥検査方法である。図１は、本発明の実施に供される表面欠陥検査装置の一例を示している。表面欠陥検査装置は、投光器１、撮像器２、画像処理装置３、欠陥判定装置４などで構成される。
　前記投光器１は、鋼板５（例えば、溶融亜鉛めっき鋼板など）の表面に光を投射するものである。照明の種類は特に限定されず、例えば、従来の表面欠陥検査で使われているハロゲン照明、メタルハライド照明、蛍光灯、ＬＥＤ照明、キセノンストロボ照明などを用いることができる。
　前記撮像器２は、鋼板５の表面から反射された光を撮像するものであり、例えばＣＣＤエリアセンサカメラやＣＣＤラインセンサカメラなどを用いることができる。撮像器２の空間分解能は、微小な欠陥を検出するため０．２ｍｍ以下にするのが適当である。

　図１の例では、投光器１と撮像器２が鋼板進行方向において鋼板法線よりも後方側（下流側）に配置されている。一般に、投光器１からの光の入射角αは鋼板法線に対して例えば５０°～８０°程度に設定され、撮像器３の受光角βは鋼板法線に対して例えば０°～４０°程度に設定される。なお、投光器１と撮像器２は、鋼板進行方向において鋼板法線よりも前方側（上流側）に配置されてもよい。
　画像処理装置３は、撮像器２により得られた画像をしきい値処理して欠陥判定に必要な画像情報とする。欠陥判定装置４は、画像処理装置３で得られた画像情報に基づき、欠陥箇所の抽出と有害欠陥の判定などを行う。なお、入射角αは５５～７０°、受光角は２０～４０°の範囲で設定することが好ましい。
　撮像器２による撮像は、連続搬送される鋼板の全幅全長に対して所定の設備分解能（好ましくは０．２ｍｍ以下）のスポットで行われる。

　本発明では、例えば、以上のような表面欠陥検査装置において、撮像器２で撮像された画像が画像処理装置３で画像処理され、その画像情報（画像信号）のなかから欠陥判定装置４で欠陥箇所が検出される。欠陥判定装置４において、画像輝度が暗部しきい値a1未満となる画像情報の暗部p1と、画像輝度が明部しきい値a2を超える画像情報の明部p2が検出される。暗部p1と明部p2との距離が距離しきい値（ｘ）以下となる場合に、暗部p1に相当する部位と明部p2に相当する部位（但し、暗部p1に相当する部位と明部p2に相当する部位との間に他の部位がある場合にはこれを含む。）を合わせた１つの欠陥箇所が抽出される。ここで、カッコ書きの意味は、暗部ｐ1，明部ｐ2間の距離が距離しきい値（ｘ）以下であれば、暗部p1に相当する部位と明部p2に相当する部位間に他の部位、すなわち画像輝度が暗部しきい値ａ1以上、明部しきい値ａ2以下の画像情報の部位があっても、これも合わせて一つの欠陥箇所として抽出する。

　ここで、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1は、通常、鋼板上の付着物の画像情報である。スパッタ疵を例にとると、鋼板面に付着したスパッタそのものは、表面が酸化され、黒色を呈するため、バックグラウンドに対し暗い画像となる。よって、スパッタそのものの画像情報は上述した暗部p1となる。一方、画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2は、通常、付着物の周辺での鋼板の変形部の画像情報である。スパッタ疵を例にとると、鋼板に押し込まれたスパッタの前後に鋼板長手方向と平行に入る割れ目（鋼板変形部）は、照明の入射角度がバックグラウンドと異なるため、バックグラウンドに対して明るい画像となる。よって、鋼板変形部の画像情報は上述した明部p2となる。

　図２は、撮像器で撮像されたスパッタ疵の画像（左図）と、このスパッタ疵の画像処理後の画像（右図）を示しており、右図中に表した数値は画像輝度である。また、図３は、図２の画像情報に対してなされるしきい値処理の一例を示す概念図である。図３では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる画像情報の暗部p1と、この暗部p1の両側（鋼板長手方向両側）に画像輝度が明部しきい値ａ2を超える画像情報の明部p2（明部p2_Ａ、明部p2_Ｂ）が存在している。この場合、例えば、暗部p1と明部p2_Ａ間の距離ｘ_０Ａと、暗部p1と明部p2_Ｂ間の距離ｘ_０Ｂがいずれも距離しきい値（ｘ）以下であれば、暗部p1に相当する部位と明部p2_Ａ，p2_Ｂに相当する両部位を合わせて１つの欠陥箇所として抽出する。一方、暗部p1と明部p2_Ｂ間の距離ｘ_０Ｂが距離しきい値（ｘ）以下であるが、暗部p1と明部p2_Ａ間の距離ｘ_０Ａが距離しきい値（ｘ）を超える場合には、明部p2_Ａに相当する部位は欠陥箇所から除外され、暗部p1に相当する部位と明部p2_Ｂに相当する部位のみを合わせた１つの欠陥箇所が抽出される。

　本発明において、暗部p1と明部p2間の距離に関する距離しきい値（ｘ）は、小さすぎると暗い画像と明るい画像が離れている場合に一つの欠陥箇所として抽出ができない。一方、距離しきい値（ｘ）が大きすぎると実際には別の欠陥である２つの画像を結合してしまい、欠陥の種類・重篤度を正しく判定することができない。このため距離しきい値（ｘ）は０．１～５．０ｍｍの範囲で設定する（例えば、距離しきい値（ｘ）＝０．３０ｍｍ）ことが好ましい。さらに、距離しきい値（ｘ）は、０．１～１．０ｍｍの範囲で設定することがより好ましい。

　また、画像輝度の暗部しきい値ａ1は、低すぎると有害欠陥を検知できない場合がある。一方、暗部しきい値ａ1が高すぎると無害な色調ムラなどを検知して過検出の原因となるおそれがある。このため暗部しきい値ａ1は７０～１１０の範囲で設定する（例えば、暗部しきい値ａ1＝９０）ことが好ましい。さらに、暗部しきい値ａ1は、７５～１０５の範囲で設定することがより好ましい。

　また、画像輝度の明部しきい値ａ2は、低すぎると無害な色調ムラなどを検知して過検出の原因となるおそれがある。一方、明部しきい値ａ2が高すぎると有害欠陥を検知できない場合がある。このため明部しきい値ａ2は１４０～１９０の範囲で設定する（例えば、明部しきい値ａ2＝１５０）ことが好ましい。さらに、明部しきい値ａ2は、１４５～１７０の範囲で設定することがより好ましい。

　本発明は、スパッタ疵のような鋼板の走行方向と平行に鋼板の変形が起こる有害欠陥の検出を目的としている。本発明では、上記のようにして欠陥箇所の抽出を行うことにより、実際の使用状況では害とならない汚れや微小異物（無害欠陥）、スリ疵など鋼板の変形を伴わない欠陥の多くが除かれる。しかしながら、抽出された欠陥箇所のなかには、目的とする特定の有害欠陥以外の欠陥（例えばドロス欠陥など）が含まれる可能性がある。そこで、本発明では、上記のように抽出した欠陥箇所のなかで、少なくとも［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足する欠陥箇所を有害欠陥と判定する。これにより、スパッタ疵などのような鋼板の走行方向（鋼板長手方向）と平行に鋼板の変形が起こる欠陥を、他の欠陥（例えばスリ疵、ドロス欠陥）と区別して有害欠陥として検出（判定）することができる。このため欠陥毎に適切な原因特定や欠陥抑止対策をとることが可能となる。

　本発明において、［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］に関する比率しきい値（ｙ）が、小さすぎるとスパッタ疵のような鋼板の走行方向と平行に形成される有害欠陥をうまく検出できない。一方、比率しきい値（ｙ）が大きすぎると暗部と明部を合わせて１つの欠陥として抽出するなかで撮像画像ノイズ等による誤検出があった場合に、長く線状に発生したスリ疵等の欠陥と区別することができないおそれがある。また、スパッタ疵の場合に、一般的には［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］が５．０を超えるようなものが生じることはない。このため比率しきい値（ｙ）は１．０～５．０の範囲で設定する（例えば、比率しきい値（ｙ）＝３．０）ことが好ましい。さらに、比率しきい値（ｙ）は、２．０よりも大きいことがより好ましい。これは、比率しきい値（ｙ）が２．０以下であると、鋼板長手方向に短いドロス欠陥と区別して判別できないおそれがあるからである。

　図４は、本発明において欠陥部抽出を行う画像情報を模式的に示したものである。
　図４（Ａ）～（Ｃ）において、左図は画像処理後の鋼板表面の画像情報であり、１マスが１画素（鋼板幅方向０．１１ｍｍ×鋼板長手方向０．１６ｍｍ）を示している。また、右図が画像から抽出された欠陥箇所である。ここでは、距離しきい値（ｘ）を０．３０ｍｍに、比率しきい値（ｙ）を２．０にそれぞれ設定したとする。

　図４（Ａ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（４画素からなる暗部）と、その板長手方向両側に１画素分あけて、画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ，p2_Ｂ（各４画素からなる明部）がある。この暗部p1と明部p2_Ａ、暗部p1と明部p2_Ｂの各距離ｘ_０が０．１６ｍｍであり、いずれも距離しきい値（ｘ）以下であるため、これらを合わせて１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）として抽出される。さらに、欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝３．０≧比率しきい値（ｙ）であるため、検査目的の「有害欠陥」であると判定される。すなわち、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵であると判定される。

　図４（Ｂ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（８画素からなる暗部）と、その板長手方向両側に１画素分あけて画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ，p2_Ｂ（各３画素からなる明部）がある。この場合も、暗部p1と明部p2_Ａ、暗部p1と明部p2_Ｂの各距離ｘ_０がいずれも０．１６ｍｍであり、いずれも距離しきい値（ｘ）以下であるため、これらを合わせて１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）として抽出される。しかし、この欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝１．５＜比率しきい値（ｙ）であるため検査目的の「有害欠陥」とは判定されない。すなわち、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵とは判定されない。

　図４（Ｃ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（４画素からなる暗部）と、その板長手方向の一方の側に２画素分あけて画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ（２画素からなる明部）があり、他方の側に１画素分あけて画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ｂ（４画素からなる明部）がある。この場合は、暗部p1と明部p2_Ｂ間の距離ｘ_０Ｂは０．１６ｍｍであり、距離しきい値（ｘ）以下である。一方、暗部p1と明部p2_Ａ間の距離ｘ_０Ａは０．３２ｍｍであり、距離しきい値（ｘ）を超える。このため、明部p2_Ａは欠陥箇所ｄとして抽出されず、暗部p1と明部p2_Ｂを合わせて１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）として抽出される。さらに、欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝２．５≧比率しきい値（ｙ）であるため検査の目的の「有害欠陥」であると判定される。すなわち、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵であると判定される。

　また、本発明では、上述のようにして抽出された欠陥箇所について、有害欠陥をより高精度に検出するために、上述した［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）という基準に加えて、下記（1）～（3）のような基準を用いて判定することができる。換言すれば、検出精度を高めるために、距離しきい値（ｘ）及び比率しきい値（ｙ）に基づく有害欠陥の検出結果が正しいか否かを判定することができる。或いは、距離しきい値（ｘ）及び比率しきい値（ｙ）に基づいて検出された有害欠陥のなかでも、重篤な有害欠陥であるか否かを下記（1）～（3）の基準を用いて判定してもよい。

　ここで、抽出された欠陥箇所が下記（1）～（3）の基準の１つ以上を満足する場合に、その欠陥箇所が有害欠陥又は重篤な有害欠陥であると判定としてもよい。あるいは、下記（1）～（3）の基準の２つ以上若しくは全部を満足する場合に有害欠陥又は重篤な有害欠陥であると判定してもよい。また、重篤か否かという判定だけでなく、下記（1）～（3）の基準のうち満足する数が多い程、悪影響の大きいより重篤な有害欠陥である、というように重篤度を段階的に判断してもよい。
　（1）明部p2の面積（但し、明部p2が２つ以上ある場合は、それらの合計面積）が面積しきい値（ｗ）以上である。
　（2）明部p2の鋼板長手方向での長さ（但し、明部p2が２つ以上ある場合は、それらの合計長さ）が長さしきい値（ｚ）以上である。
　（3）明部p2の最大輝度点（但し、明部p2が２つ以上ある場合は、少なくも１つの明部p2の最大輝度点）が、明部しきい値a2よりも高輝度に設定された明部しきい値a20を超える。

　上記（1）の基準のように明部p2の面積が大きいほど有害欠陥である可能性がより高く、或いは有害欠陥が重篤である可能性が高いと言える。特に、スパッタ疵の場合には、地鉄の割れ部である明部p2の面積が大きいという特徴がある。スパッタ疵などの明部p2の面積からして、面積しきい値（ｗ）は０．０６～３４．００ｍｍ^２程度の範囲で設定する（例えば、面積しきい値（ｗ）＝０．０８ｍｍ^２）ことが好ましい。また、スパッタ疵の場合、通常、暗部p1の面積に較べて明部p2の面積の方が大きいため（２倍程度であることが多い）、明部p2の面積と暗部p1の面積の比p2／p1が面積しきい値（ｗ）’以上であることを判定条件としてもよい。さらに、面積しきい値（ｗ）は０．６～８．０ｍｍ^２の範囲で設定することがより好ましい。

　上記（2）の基準のように明部p2の鋼板長手方向での長さが大きいほど有害欠陥である可能性がより高く、或いは有害欠陥が重篤である可能性が高いと言える。特に、スパッタ疵の場合には、地鉄の割れ部である明部p2の長さが大きいという特徴がある。スパッタ疵などの明部p2の長さからして、長さしきい値（ｚ）は０．６～１０．０ｍｍ程度の範囲で設定する（例えば、長さしきい値（ｚ）＝０．８ｍｍ）ことが好ましい。また、スパッタ疵の場合、通常、暗部p1の鋼板長手方向での長さに較べて明部p2の鋼板長手方向での長さの方が大きいため、明部p2の鋼板長手方向での長さと暗部p1の鋼板長手方向での長さの比p2／p1が長さしきい値（ｚ）’以上であることを判定条件としてもよい。さらに、長さしきい値（ｚ）は０．６～５．０ｍｍの範囲で設定することがより好ましい。

　上記（3）の基準のように、明部p2の最大輝度点が、明部しきい値a2よりも高輝度に設定された明部しきい値a20を超える場合には、有害欠陥である可能性がより高く、或いは有害欠陥が重篤である可能性が高いと言える。特に、スパッタ疵の場合には地鉄の割れ部である明部p2の輝度が高いという特徴がある。スパッタ疵などの明部p2の輝度からして、明部しきい値ａ20（輝度）は１４５～２０５の範囲で設定する（例えば、明部しきい値ａ20＝１８０）ことが好ましい。さらに、明部しきい値ａ20は１４５～１９０ｍｍの範囲で設定することがより好ましい。

　図５は、本発明において、欠陥部抽出を行い且つ上記（1）～（3）の判定基準を加えて判定を行う場合について、判定の対象となる画像情報を模式的に示したものである。ここでは、上述した距離しきい値（ｘ）及び比率しきい値（ｙ）の基準に加えて、上記（1）～（3）の基準のいずれか１つを満足する場合に検査目的の「有害欠陥」と判定し、或いは有害欠陥のなかでも「重篤な有害欠陥」であると判定する場合について説明する。なお、上記（1）～（3）の基準の２つ以上或いは全部を満足する場合に検査目的の「有害欠陥」と判定し、或いは有害欠陥のなかでも「重篤な有害欠陥」であると判定してもよい。

　図５（Ａ）～（Ｃ）において、左図は画像処理後の鋼板表面の画像であり、１マスが１画素（鋼板幅方向０．１１ｍｍ×鋼板長手方向０．１６ｍｍ）を示している。また、右図が画像から抽出された欠陥箇所である。ここでは、距離しきい値（ｘ）を０．３０ｍｍ、比率しきい値（ｙ）を２．０、面積しきい値（ｗ）を０．１０ｍｍ^２、長さしきい値（ｚ）を０．４０ｍｍ、明部しきい値a20を１８０にそれぞれ設定したとする。

　図５（Ａ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（４画素からなる暗部）と、その板長手方向両側に１画素分あけて、画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ，p2_Ｂ（各４画素からなる明部）があり、暗部p1と明部p2_Ａ、暗部p1と明部p2_Ｂの各距離ｘ_０が０．１６ｍｍであり、いずれも距離しきい値（ｘ）以下であるため、これらを合わせた１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）が抽出される。さらに、欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝３．０≧比率しきい値（ｙ）であり、且つ明部ｓ2の最高輝度点（部位）が明部しきい値ａ20を超えている。このため、欠陥箇所は検査目的の「有害欠陥」であると判定され、或いは有害欠陥のなかでも「重篤な有害欠陥」であると判定される。なお、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵（有害欠陥）と判定され、或いは重篤なスパッタ疵（有害欠陥）と判定される。一方、仮に図５（Ａ）とは異なり、明部ｓ2の最高輝度点（部位）が明部しきい値ａ20以下であって、明部p2の鋼板長手方向での合計長さが長さしきい値（ｘ）未満の場合には、欠陥箇所ｄは検査目的の「有害欠陥」ではないと判定され、或いは「有害欠陥」ではあるが、重篤なものではないと判定される。

　図５（Ｂ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（４画素からなる暗部）と、その板長手方向両側に接して画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ，p2_Ｂ（各２画素からなる明部）があり、暗部p1と明部p2_Ａ、暗部p1と明部p2_Ｂの各距離はいずれも距離しきい値（ｘ）以下であるため、これらを合わせた１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）が抽出される。この欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝２．０≧比率しきい値（ｙ）である。しかしながら、鋼板長手方向での明部p2_Ａ，p2_Ｂの合計長さが０．３２ｍｍであり、長さしきい値（ｚ）（０．４０ｍｍ）未満である。このため、検査目的の「有害欠陥」ではないと判定され、或いは「有害欠陥」ではあるが、重篤なものではないと判定される。なお、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵ではないと判定され、或いはスパッタ疵ではあるが、重篤なものではないと判定される。一方、仮に図５（Ｂ）とは異なり、鋼板長手方向での明部p2_Ａ，p2_Ｂの合計長さが長さしきい値（ｚ）（０．４０ｍｍ）以上の場合には、欠陥箇所ｄは「有害欠陥」であると判定され、或いは有害欠陥のなかでも「重篤な有害欠陥」であると判定される。

　図５（Ｃ）では、画像輝度が暗部しきい値ａ1未満となる暗部p1（２画素からなる暗部）と、その板長手方向の一方の側に接して画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ａ（２画素からなる明部）があり、他方の側に接して画像輝度が明部しきい値ａ2を超える明部p2_Ｂ（１画素からなる明部）があり、暗部p1と明部p2_Ａ、暗部p1と明部p2_Ｂの各距離はいずれも距離しきい値（ｘ）以下であるため、これらを合わせて１つの欠陥箇所ｄ（欠陥部）として抽出される。この欠陥箇所ｄは［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］＝５．０≧比率しきい値（ｙ）であるが、明部p2_Ａ，p2_Ｂの合計面積が０．０９ｍｍ^２であり、面積しきい値（ｗ）（０．１０ｍｍ^２）未満である。さらに、明部p2の鋼板長手方向での合計長さが長さしきい値（ｘ）未満であれば、検査目的の「有害欠陥」ではないと判定され、或いは「有害欠陥」ではあるが、重篤なものではないと判定される。すなわち、検査の目的がスパッタ疵の検出である場合には、スパッタ疵ではないと判定され、或いはスパッタ疵ではあるが、重篤なものではないと判定される。一方、仮に図５（Ｃ）とは異なり、明部p2_Ａ，p2_Ｂの合計面積が面積しきい値（ｗ）（０．１０ｍｍ^２）以上の場合には、欠陥箇所ｄは「有害欠陥」であると判定され、或いは有害欠陥のなかでも「重篤な有害欠陥」であると判定される。

　なお、本発明を実施するに当たっては、従来の検査装置でも用いられている欠陥寸法・積算濃度等のパラメータにも適切なしきい値を設定し、判別精度を高めることが望ましい。

　本発明で検出対象となる表面欠陥に制限はないが、本発明はめっき鋼板（例えば、溶融亜鉛系めっき鋼板、合金化溶融亜鉛系めっき鋼板など）のスパッタ疵の検出に好適であり、この場合には、スパッタ疵がスリ疵又は／及びドロス欠陥と区別されて検出され、有害欠陥と判定される。　

　ここで、上述には検査目的の有害欠陥（スパッタ疵）の検出について説明したが、ドロス欠陥も有害欠陥の１つとして挙げられる。すなわち、めっき鋼板の製造プロセスにおいて、めっき鋼板の表面に付着したドロスがロールへの巻き付けや圧延において押し込められる場合がある。すると、めっき鋼板の表面に微小な変形が生じてドロス欠陥になる。このドロス欠陥も塗装等に悪影響を及ぼす有害欠陥である。ここで、ドロス欠陥も、ドロス付着部分とその周辺の変形部を伴うものであるため、暗部lang=EN-US>p1と明部p2の距離しきい値（ｘ）を用いて判定することができる。そこで、上述した検査目的の有害欠陥（スパッタ疵）の検出方法に基づき、有害欠陥のうち、ドロス欠陥とスパッタ疵とを区別して判定することができる。

　例えば、ドロス欠陥とスパッタ疵との双方を欠陥箇所として抽出可能な距離しきい値（ｘ）を設定しておき、抽出した欠陥箇所のうち、比率しきい値（ｙ）、さらには（１）～（３）の基準を用いてスパッタ疵ではないと判定された欠陥箇所をドロス欠陥であると判定してもよい。あるいは、ドロス欠陥検出のためのドロス用距離しきい値を例えば０．１～２．０ｍｍの範囲から別途設定し、暗部lang=EN-US>p1と明部p2がドロス用距離しきい値以下である場合、欠陥箇所はドロス欠陥であると判定してもよい。さらに、ドロス欠陥は板幅方向に延びる性質を利用し、欠陥箇所のうち、板幅方向の長さが設定長さ以上であるという条件を加えてドロス欠陥の判定を行うようにしてもよい。このように、有害欠陥の中でも欠陥種類の異なるスパッタ疵とドロス欠陥を区別して判定することができる。

　連続溶融亜鉛めっきラインに図１に示すような表面欠陥検査装置を設置し、めっき鋼板の表面欠陥の検出を行った。連続溶融亜鉛めっきラインは、鋼帯の通板速度：８０～１４０ｍｐｍ、鋼帯の寸法：鋼帯幅８２０～１８４０ｍｍである。
　検査設備分解能は、幅方向０．１１ｍｍ×通板方向０．１６ｍｍであり、画像処理では、各画素の輝度を２５６段階（０～２５５）に分類し処理を行った。
　本発明では、欠陥箇所ｄを抽出するに当たり、暗部しきい値a1を輝度８５、明部しきい値a2を輝度１５０で設定し、暗部p1と明部p2間の距離に関する距離しきい値（ｘ）を０．４８ｍｍに設定した。また、抽出された欠陥箇所ｄが有害欠陥かどうかの判定基準として、［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］に関する比率しきい値（ｙ）を２．０、鋼板長手方向での明部p2の長さ（但し、明部p2が２つ以上ある場合は、それらの合計長さ）に関する長さしきい値（ｚ）を０．８ｍｍにそれぞれ設定し、［鋼板長手方向での長さ］／［鋼板幅方向での長さ］が比率しきい値（ｙ）（＝２．０）以上で且つ鋼板長手方向での明部p2の合計長さが長さしきい値（ｚ）（＝０．８ｍｍ）以上の欠陥箇所ｄを検査目的の有害欠陥と判定した。

　スパッタ疵サンプル（鋼板長手方向長さ３ｍｍ－鋼板幅方向長さ１ｍｍ程度）を設けた溶融亜鉛めっき鋼板を用い、本発明と従来法により表面欠陥の検出試験を行った。従来法としては、欠陥として判定された領域の輝度のうち最も低い値が暗部しきい値a1を下回った場合、その輝度に応じて欠陥の重篤度を判定する手法を用いた。
　従来法を適用した場合、検査設備では無害な汚れ・微小異物と有害なスパッタ疵との判別は不能であり、鋼板走行を止めた状態での検査員の目視検査でのみ発見が可能であった。このため製品全長を確認することは不可能であった。

　これに対して、本発明を適用した場合、検査設備でスパッタ疵サンプルを無害な汚れ・微小異物と区別して判定することが可能であった。具体的には、実際にスパッタ疵１３個を調査し、これらの検出状況を評価した。その結果、完全一致（判定：有害、実欠陥：有害）＝１０個、未検出（判定：無害、実欠陥：有害）＝３個であり、信頼率（有害な実欠陥を有害と判定する割合）は７７％であり、有害な表面欠陥を的確に検出できることが確認できた。
　以上により、検査設備において製品全長を確認することが可能となり、例えば、スパッタ疵の検出箇所については、再検査を実施して検査員が目視検査を行い、最終判定を実施すればよい。

　さらに、上述した表面欠陥検査をめっき鋼板の製造方法に適用してもよい。めっき鋼板の製造工程として、例えば、鋼板を焼鈍する工程、焼鈍した鋼板の表面にめっき層を付着させる工程、めっき層が付着した鋼板を化成処理する工程、化成処理しためっき鋼板に対し表面検査する工程があり、この表面検査する工程において上述した表面欠陥検査が実施される。そして、この表面検査によってめっき鋼板に有害欠陥（スパッタ疵）があると判定された場合、めっき製造ラインに設置された表示装置にその旨が表示されるようにしてもよい。表示される情報として、例えば、有害欠陥の存在の有無、有害欠陥の位置情報の他、重篤度、有害欠陥の長さもしくは面積等が挙げられる。

　また、上述しためっき鋼板にスパッタ疵があると判定された場合、スリ疵及び／又はドロス欠陥と判定された場合とは異なる対処が、めっき鋼板に対して実施されるようにしてもよい。

　異なる対処としては以下のようなことが挙げられる。例えば欠陥箇所がスリ疵及び／又はドロス欠陥であると判定された場合、金属板を巻き取った鋼板コイル内へのドロス欠陥等の混入率が算出される。なお、混入率とは、（ドロス欠陥等が抽出された長さ（ｍ）／全長（ｍ））を意味する。そして、混入率が設定しきい値以上である場合、当該めっき鋼板コイルは不合格であると判定する。

　一方、欠陥箇所はスパッタ疵であると判定した場合、スパッタ疵はドロス欠陥等と異なり、プレス金型の破損等の重大な不具合を引き起こす可能性がある。このため、鋼板コイル内の個数にかかわらず不合格判定を行う。そして、スパッタ疵の除去が行われる。

　１　投光器
　２　撮像器
　３　画像処理装置
　４　欠陥判定装置
　５　鋼板

Claims

　照明された金属板表面を撮像し、得られた画像情報をしきい値処理してめっき金属板の表面欠陥を抽出する表面欠陥検査方法において、
　得られた画像情報のなかで、画像輝度が暗部しきい値（a1）未満となる暗部（p1）と画像輝度が明部しきい値（a2）を超える明部（p2）との距離が距離しきい値（ｘ）以下となる暗部（p1）及び明部（p2）を検出し、
　検出した暗部（p1）に相当する部位と明部（p2）に相当する部位を合わせて１つの欠陥箇所として抽出し、
　抽出した欠陥箇所のなかで、少なくとも［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足する欠陥箇所を有害欠陥と判定する
金属板の表面欠陥検査方法。
　距離しきい値（ｘ）を０．１～５．０ｍｍの範囲で設定する請求項１に記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　比率しきい値（ｙ）を１．０～５．０の範囲で設定する請求項１または２に記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ下記（1）～（3）のうちの１つ以上を満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する請求項１～３のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　（1）欠陥箇所内の明部（p2）の合計面積が面積しきい値（ｗ）以上である。
　（2）欠陥箇所内の明部（p2）の金属板長手方向での合計長さが長さしきい値（ｚ）以上である。
　（3）欠陥箇所内の明部（p2）の最大輝度値が、明部しきい値（a2）よりも高輝度に設定された明部しきい値（a20）を超える。
　抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ上記（1）～（3）のうちの２つ以上を満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する請求項４に記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　抽出した欠陥箇所のなかで、［金属板長手方向での長さ］／［金属板幅方向での長さ］≧比率しきい値（ｙ）を満足し、且つ下記（1）～（3）のすべてを満足する欠陥箇所を有害欠陥又は重篤な有害欠陥と判定する請求項４に記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　面積しきい値（w）を０．０６～３４．００ｍｍ^２の範囲で設定することを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　長さしきい値（ｚ）を０．６～１０．０ｍｍの範囲で設定することを特徴とする請求項４～７のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　金属板表面を照明する照明手段と、該照明手段による金属板上の照明部分を撮像する撮像手段が、金属板進行方向において金属板法線よりも前方側または後方側のいずれか一方に配置される請求項１～８のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　金属板がめっき鋼板であり、該めっき鋼板の母材鋼板面に付着したスパッタとこのスパッタを起点として生じた鋼板変形部からなるスパッタ疵が、ドロス欠陥と区別されて有害欠陥と判定される請求項１～９のいずれかに記載の金属板の表面欠陥検出方法。
　請求項１０に記載の金属板の表面欠陥検出方法によってスパッタ疵と判定された場合に、スリ疵及び／又はドロス欠陥と判定された場合とは異なる対処を、有害欠陥があると判定されためっき鋼板に対して実施するめっき鋼板の製造方法。
　請求項１～１１のいずれかに記載の表面欠陥検出方法による表面欠陥検出を行う画像処理装置と欠陥判定装置を備える金属板の表面欠陥検査装置。