(57)【要約】【課題】搬送中の鋼板等の帯状体のエッジ部に発生する歪のような緩やかな形状欠陥及び表面疵を検査し、高い精度でトリム代を設定できるようにする。【解決手段】搬送される帯状体エッジ部の形状を表す形状画像から、帯状体の幅方向各位置において、予め設定された間隔で帯状体の長手方向に沿っての急峻度最大値を求め、幅方向各位置と長手方向急峻度最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成し、該最大急峻度プロフィールから、該長手方向急峻度最大値が予め設定された閾値と等しくなる幅方向位置を形状欠陥幅として算出する形状欠陥幅算出部５０７と、エッジ部の輝度画像から有害表面疵を検出し、エッジからの幅方向距離の最大値である表面疵幅を算出する表面疵幅算出部５１１と、前記形状欠陥幅と前記表面疵幅とを比較して、エッジ欠陥切除位置を出力するエッジ欠陥切除位置出力部５１２とを備える。【選択図】図１
2010243263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される帯状体のエッジを含む領域であるエッジ部の形状を表す形状画像と、該エッジ部の輝度画像とを、それぞれフレーム画像として生成する帯状体の表面検査装置において、
前記形状画像一フレーム毎に、前記帯状体の幅方向各位置において、予め設定された間隔で帯状体の長手方向に沿っての急峻度の最大値である長手方向急峻度最大値を求め、幅方向各位置と長手方向急峻度最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成し、該最大急峻度プロフィールから、該長手方向急峻度最大値が予め設定された閾値と等しくなる幅方向位置を形状欠陥幅として算出する形状欠陥幅算出手段と、
前記輝度画像一フレーム毎に、画像処理を行って、前記帯状体のエッジ部の有害な表面疵を検出し、該表面疵の幅位置を基に、有害な表面疵のエッジからの幅方向距離の最大値である表面疵幅を算出する表面疵幅算出手段と、
前記形状欠陥幅と前記表面疵幅とを比較して、値が大きい方を、エッジ部欠陥を切除する帯状体幅方向位置であるエッジ欠陥切除位置として出力するエッジ欠陥切除位置出力手段とを備えることを特徴とする帯状体の表面検査装置。
【請求項２】
周期的に変調された線状レーザ光を、前記帯状体のエッジ部に、帯状体の幅方向に沿って照射する照射手段と、帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像する撮像手段とを用いて、該帯状体に対する線状レーザ光の照射位置を連続的にずらしながら、前記撮像手段により帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像して、フレーム画像である帯状体表面の光切断画像（縞画像）を取得して、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の形状を表す形状画像を生成する形状画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項３】
前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項４】
面状光或いは帯状光を前記帯状体の表面に照射する照明手段と、該帯状体の表面からの反射光を撮像する撮像手段と、該反射光の撮像画像から該帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項５】
前記形状画像生成手段は、
互いに直交する二つの基準正弦波データを発生し、前記各基準正弦波データを、縞に平行な方向の各位置において、縞に直交する方向に沿っての前記縞画像の濃度分布を表すスライス縞画像データに乗算する第１手段と、
前記第１手段により得られた二つの乗算結果データの各々から、縞に直交する方向に沿っての縞周波数成分及びその高調波成分を除去する第２手段と、
前記第２手段により得られた二つの除去結果データに基づいて前記各スライス縞画像データについて各位置における基準正弦波に対する位相のずれを算出する第３手段と、
前記第３手段により得られた位相のずれを表す位相画像に基づいて位相のずれが不連続になっている位置を検出し、その検出した位置における位相のずれを滑らかに繋ぐことにより位相のずれを連続化する第４手段と、
前記第４手段により連続化された後の位相のずれを表す画像を前記形状画像とする第５ 手段とを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項６】
前記第２手段により得られた二つの除去結果データに基づいて前記各スライス縞画像データについて各位置における振幅を算出する第６手段と、
前記第６手段により得られた振幅を表す振幅画像に基づいて振幅が所定のしきい値以下である領域を欠損領域として特定する第７手段とを更に有し、
前記第４手段では、前記第３により得られた位相のずれを表す位相画像において前記欠損領域に対応する領域をマスクした後、前記位相画像に基づいて位相のずれが不連続になっている位置を検出し、位相のずれを連続化する手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項７】
前記第６手段により得られた振幅を表す振幅画像を前記輝度画像とすることを特徴とする請求項６に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項８】
前記帯状体が電磁鋼板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の帯状体の表面検査装置。
【請求項９】
搬送される帯状体のエッジを含む領域であるエッジ部の形状を表す形状画像と、帯状体エッジ部の輝度画像とを、それぞれフレーム画像として生成する帯状体の表面検査方法において、
前記形状画像一フレーム毎に、前記帯状体の幅方向各位置において、予め設定された間隔で帯状体の長手方向に沿っての急峻度の最大値である長手方向急峻度最大値を求め、幅方向各位置と長手方向急峻度最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成し、該最大急峻度プロフィールから、該長手方向急峻度最大値が予め設定された閾値と等しくなる幅方向位置を形状欠陥幅として算出する形状欠陥幅算出手順と、
前記輝度画像一フレーム毎に、画像処理を行って、前記帯状体のエッジ部の有害な表面疵を検出し、該表面疵の幅位置を基に、有害な表面疵のエッジからの幅方向距離の最大値である表面疵幅を算出する表面疵幅算出手順と、
前記形状欠陥幅と前記表面疵幅とを比較して、値が大きい方を、エッジ部欠陥を切除する帯状体幅方向位置であるエッジ欠陥切除位置として出力するエッジ欠陥切除位置出力手順とを有することを特徴とする帯状体の表面検査方法。
【請求項１０】
周期的に変調された線状レーザ光を、前記帯状体のエッジ部に、帯状体の幅方向に沿って照射する照射手段と、帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像する撮像手段とを用いて、該帯状体に対する線状レーザ光の照射位置を連続的にずらしながら、前記撮像手段により帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像して、フレーム画像である帯状体表面の光切断画像（縞画像）を取得して、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の形状を表す形状画像を生成する形状画像生成手順を有することを特徴とする請求項９に記載の帯状体の表面検査方法。
【請求項１１】
前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手順を有することを特徴とする請求項１０に記載の帯状体の表面検査方法。
【請求項１２】
面状光或いは帯状光を前記帯状体の表面に照射する照明手段と、該帯状体の表面からの反射光を撮像する撮像手段とから、該帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する手順を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の帯状体の表面検査方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の帯状体の表面検査方法の各手順をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送中の鋼板等の帯状体の表面、特にエッジ部に発生する欠陥を検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板等の帯状体の製造工程において、例えば、鋼板を冷間圧延する工程では鋼板幅方向の圧延条件の相違により、鋼板エッジ部の長手方向の伸びが中央部に比して大きい場合に耳波と称する鋼板エッジ部に波打つ形状不良が発生することがあり、耳割れと称する鋼板エッジ部から幅方向へ数ｍｍ〜数十ｍｍの割れが発生することがある。これらの製品の品質を損なう恐れのある欠陥は製造段階で早期に発見し、製造工程又は上工程の製造条件を変更する等して、後続の製品について欠陥の発生を未然に防ぐ必要がある。
【０００３】
また、方向性電磁鋼板は、所定成分組成に調整された熱延板に、１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施し、ついで脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤を塗布して乾燥した後、巻取り張力付与下でコイル状に巻取り、その後、所定の雰囲気ガス中で高温仕上げ焼鈍することによって製造されている。仕上げ焼鈍では、コイルをその巻取り軸をコイル受台の上面に対して垂直にした状態で焼鈍炉内に配置し、約１２００℃の高温で長時間実施することから、コイル受台と接するコイル端部には側歪と称する座屈歪が発生することが知られている。このような側歪は、磁気特性及び加工性の両面に大きな障害となるため商品価値を低下し、また材質上にも悪影響を及ぼすために、切除（トリミング）して廃棄する必要がある。
【０００４】
従来、これらエッジ部に発生する欠陥の検出は検査員による目視で行われることが多く、製品となる鋼板が処理されている間、常時監視し、切除範囲（トリム代）を把握する必要があった。
【０００５】
これら鋼板のエッジ部の形状不良又は疵を検出する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。図１４にその原理を示すように、搬送中の鋼板のエッジ部に向けて照射された光を、複数の受光素子を搬送方向と垂直方向に走査して得た出力信号に基づいて鋼板エッジ部欠陥に関する複数の長さを得ることでエッジ部に存在する欠陥形状に関連する形状パラメータを演算し、その演算結果を評価指数として、エッジ割れや、穴あきの形状の則した判定を行う。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、金属帯のエッジ形状検出方法が開示されている。その構成は、図１５に示すように、幅方向に伸びる一次元イメージセンサ（受光素子１０３、集光レンズ１０４、形状判定装置１０５を含む）と投光器１０２を搬送される鋼板等の金属板１のエッジ部を挟むように配置し、投光器１０２で照射される光が鋼板エッジ部で遮光される部分とそのまま一次元イメージセンサで受光される部分の境界の変動によりエッジ部の形状を判定する。
【０００７】
一方、出力が変調された線状レーザ光源と遅延積分型リニアセンサを組み合わせた光切断方式の形状測定方法においては、高速に搬送する鋼板の形状を幅方向、長手方向で密に測定することが可能であり、遅延積分型リニアセンサから得られる各光切断画像を構成する縞画像から、縞のずれに基づいて鋼板の形状を表す形状画像を、また、縞画像の濃淡から鋼板表面での粗度の相違を表す輝度画像を生成する技術が例えば特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２８３９３２号公報
【特許文献２】特開２００４−２５７８５９号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８１２号公報
【特許文献４】特開２００８−２８６６４６号公報
【特許文献５】特開２００４−１３８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来技術では、以下のような問題がある。
上記特許文献１に開示されている技術は、搬送中の鋼板のエッジ部を挟んで対向した下方に投光器を、上方に受光器を配置して、投光器によりエッジ部を照明しエッジ部の投影像を受光することでエッジ部の欠陥を検出している。そのため、原理的にエッジ割れや、穴あき等の開口した欠陥しか対応することができず、耳波等の形状変化欠陥は検出できないという問題があった。
【００１０】
また、上記特許文献２に開示されている技術は、搬送中の鋼板エッジ部の投影像を高分解能な１次元イメージセンサで撮影し、耳波形状や耳割れによって生じる鋼板エッジによる遮光部分の境界の変動量を捕らえることで、これらのエッジ部形状欠陥を判別して検出している。しかしながら、鋼板エッジ部の形状欠陥の有無しか判断できず、欠陥の凹凸量等の形状を表す指標がないために、最終的にどの程度のトリム代を設定するかの判断は人に頼ることになるという問題があった。
【００１１】
また、上記特許文献３に開示されている技術は、鋼板の形状を表す形状画像と鋼板表面の粗度の相違を表す輝度画像を得ることができるので、凹凸のある疵、模様状の疵を検出可能である。しかしながら、これらの疵の検出は、得られる形状画像や輝度画像に二値化やラベリング等の手段により凹凸のある疵又は模様状の疵を特異点として検出する方法を講じることにより行っているに過ぎず、エッジ部に発生する歪のようにゆるやかな形状変化がある場合には、どこまでが歪の範囲であるかを判定することはしておらず、トリム代をどの程度設定すれば満足する平坦度の鋼板を製造できるかについて示唆されていなかった。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、搬送中の鋼板等の帯状体のエッジ部における形状欠陥及び疵を検査し、高い精度でトリム代を設定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題に対して本願発明の要旨とすることろは以下の如くである。
本発明の帯状体の表面検査装置は、搬送される帯状体のエッジを含む領域であるエッジ部の形状を表す形状画像と、該エッジ部の輝度画像とを、それぞれフレーム画像として生成する帯状体の表面検査装置において、
前記形状画像一フレーム毎に、前記帯状体の幅方向各位置において、予め設定された間隔で帯状体の長手方向に沿っての急峻度の最大値である長手方向急峻度最大値を求め、幅方向各位置と長手方向急峻度最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成し、該最大急峻度プロフィールから、該長手方向急峻度最大値が予め設定された閾値と等しくなる幅方向位置を形状欠陥幅として算出する形状欠陥幅算出手段と、
前記輝度画像一フレーム毎に、画像処理を行って、前記帯状体のエッジ部の有害な表面疵を検出し、該表面疵の幅位置を基に、有害な表面疵のエッジからの幅方向距離の最大値である表面疵幅を算出する表面疵幅算出手段と、
前記形状欠陥幅と前記表面疵幅とを比較して、値が大きい方を、エッジ部欠陥を切除する帯状体幅方向位置であるエッジ欠陥切除位置として出力するエッジ欠陥切除位置出力手段とを備えることを特徴とする。
また、周期的に変調された線状レーザ光を、前記帯状体のエッジ部に、帯状体の幅方向に沿って照射する照射手段と、帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像する撮像手段とを用いて、該帯状体に対する線状レーザ光の照射位置を連続的にずらしながら、前記撮像手段により帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像して、フレーム画像である帯状体表面の光切断画像（縞画像）を取得して、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の形状を表す形状画像を生成する形状画像生成手段を備えることを特徴とする。
また、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手段を備えることを特徴とする。
また、面状光或いは帯状光を前記帯状体の表面に照射する照明手段と、該帯状体の表面からの反射光を撮像する撮像手段と、該反射光の撮像画像から該帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手段とを備えることを特徴とする。
また、前記形状画像生成手段は、
互いに直交する二つの基準正弦波データを発生し、前記各基準正弦波データを、縞に平行な方向の各位置において、縞に直交する方向に沿っての前記縞画像の濃度分布を表すスライス縞画像データに乗算する第１手段と、
前記第１手段により得られた二つの乗算結果データの各々から、縞に直交する方向に沿っての縞周波数成分及びその高調波成分を除去する第２手段と、
前記第２手段により得られた二つの除去結果データに基づいて前記各スライス縞画像データについて各位置における基準正弦波に対する位相のずれを算出する第３手段と、
前記第３手段により得られた位相のずれを表す位相画像に基づいて位相のずれが不連続になっている位置を検出し、その検出した位置における位相のずれを滑らかに繋ぐことにより位相のずれを連続化する第４手段と、
前記第４手段により連続化された後の位相のずれを表す画像を前記形状画像とする第５ 手段とを含むことを特徴とする。
また、前記第２手段により得られた二つの除去結果データに基づいて前記各スライス縞画像データについて各位置における振幅を算出する第６手段と、
前記第６手段により得られた振幅を表す振幅画像に基づいて振幅が所定のしきい値以下である領域を欠損領域として特定する第７手段とを更に有し、
前記第４手段では、前記第３により得られた位相のずれを表す位相画像において前記欠損領域に対応する領域をマスクした後、前記位相画像に基づいて位相のずれが不連続になっている位置を検出し、位相のずれを連続化する手段を備えることを特徴とする。
また、前記第６手段により得られた振幅を表す振幅画像を前記輝度画像とすることを特徴とする。
また、前記帯状体が電磁鋼板であることを特徴とする。
本発明の帯状体の表面検査方法は、搬送される帯状体のエッジを含む領域であるエッジ部の形状を表す形状画像と、帯状体エッジ部の輝度画像とを、それぞれフレーム画像として生成する帯状体の表面検査方法において、
前記形状画像一フレーム毎に、前記帯状体の幅方向各位置において、予め設定された間隔で帯状体の長手方向に沿っての急峻度の最大値である長手方向急峻度最大値を求め、幅方向各位置と長手方向急峻度最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成し、該最大急峻度プロフィールから、該長手方向急峻度最大値が予め設定された閾値と等しくなる幅方向位置を形状欠陥幅として算出する形状欠陥幅算出手順と、
前記輝度画像一フレーム毎に、画像処理を行って、前記帯状体のエッジ部の有害な表面疵を検出し、該表面疵の幅位置を基に、有害な表面疵のエッジからの幅方向距離の最大値である表面疵幅を算出する表面疵幅算出手順と、
前記形状欠陥幅と前記表面疵幅とを比較して、値が大きい方を、エッジ部欠陥を切除する帯状体幅方向位置であるエッジ欠陥切除位置として出力するエッジ欠陥切除位置出力手順とを有することを特徴とする。
また、周期的に変調された線状レーザ光を、前記帯状体のエッジ部に、帯状体の幅方向に沿って照射する照射手段と、帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像する撮像手段とを用いて、該帯状体に対する線状レーザ光の照射位置を連続的にずらしながら、前記撮像手段により帯状体からの線状レーザ光の反射光を撮像して、フレーム画像である帯状体表面の光切断画像（縞画像）を取得して、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の形状を表す形状画像を生成する形状画像生成手順を有することを特徴とする。
また、前記光切断画像から、前記帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する輝度画像生成手順を有することを特徴とする。
また、面状光或いは帯状光を前記帯状体の表面に照射する照明手段と、該帯状体の表面からの反射光を撮像する撮像手段とから、該帯状体のエッジ部の輝度画像を生成する手順を有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、本発明の帯状体の表面検査方法の各手順をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鋼板等の帯状体を搬送中に、リアルタイムで全長に亘ってエッジ部の形状欠陥及び疵を検出することができ、検査員の常時監視がなくても、鋼板の切除すべきエッジ部の不良範囲を高い精度で判定でき、高い精度でトリム代を設定できるので、鋼板製造のコスト削減と品質向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】遅延積分型カメラの構造と動作を説明するための図である。
【図３】縞画像の一例を示す図である。
【図４】縞画像における縞のずれを説明するための図である。
【図５】スライス縞画像データにおける位相のずれと測定対象物の深さとの関係を説明するための図である。
【図６】画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】各段階での画像を説明する図であり、（ａ）は撮影する鋼板の図、（ｂ）は形状画像の図、（ｃ）は輝度画像の図である。
【図８】形状画像の鋼板幅方向の断面形状を表す図である。
【図９】形状画像の鋼板長手方向の高さプロフィールを表す図である。
【図１０】鋼板幅方向と長手方向急峻度の最大値との関係を表す図である。
【図１１】画像処理装置の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】各段階での画像の写真を示す図であり、（ａ）は位相画像の写真を示す図、（ｂ）は形状画像の写真を示す図、（ｃ）は輝度画像の写真を示す図である。
【図１３】急峻度を説明するための図である。
【図１４】従来技術により、鋼板エッジ部の疵を検出する態様を説明するための図である。
【図１５】従来技術により、鋼板エッジ部の形状を判定する態様を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態の一例を示すもので、被検査体の帯状体が鋼板であり、当該鋼板がロールに巻き付いた形状で移動しながら加工される鋼板製造ライン（鋼板ラインと記す）に設置された表面検査装置の概略図である。そして、本鋼板ラインで加工される鋼板は、上位プロセスコンピュータから伝送される製品情報に則した製品長さに分割された出側コイルとして出荷される。なお、本実施形態では、鋼板を対象にする場合を例としているが、本発明の対象は鋼板に限定されるものではなく、鋼以外の金属材料、樹脂材料、フィルム等のように表面が平滑状態であって、光をほぼ一様に反射できるものに対しても適用可能であることは勿論である。また、図１では、鋼板の片側のエッジ部を検査する例を示しているが、両側に装置を設置して鋼板の両エッジを検査しても良いのは明らかである。
【００１７】
本発明の実施形態に係る表面検査装置は、レーザ装置１０とロッドレンズ２０で構成される照射手段と、撮像手段である遅延積分型カメラ（以下、ＴＤＩカメラと記す）３０と、タイミング信号発生部４０と、画像処理装置５０と、表示装置６０と、トリム代出力装置７０を備える。
【００１８】
また、本発明の実施形態に係る表面検査装置は、鋼板１の形状を光学的に光切断法により測定するものである。ここで、鋼板１としては、特に、鋼板のエッジ部に側歪と称する座屈歪みが頻繁に発生する方向性電磁鋼板を想定し、鋼板１がロール２に巻き付いている部分のエッジ端を含む範囲を測定している。したがって、パスライン変動による誤差を少なく耳波や側歪等の形状欠陥を検出することが可能である。また、装置設置箇所は、鋼板１はロール２に巻き付いている箇所に限定されるものではなく、パスライン変動が少なければ、ロール間に設置しても本発明は適用可能であることは明かである。
【００１９】
レーザ装置１０は、連続発信のレーザ光を発生するものである。ロッドレンズ２０は、レーザ装置１０から発せられたレーザ光を、鋼板１の幅方向に沿って扇状に広げるものである。これにより、レーザ装置１０が発したレーザ光は、線状レーザ光Ｌ１として鋼板１のエッジを含む範囲に照射される。このとき、線状レーザ光Ｌ１は鋼板１の表面の撮像領域ＬＡの鋼板幅方向に平行で、且つ鋼板の垂直方向から角度θで斜めに入射するよう予め設置されている。ここで、湾曲した電磁鋼板面のある位置における垂直方向とは、電磁鋼板の当該位置おける接平面の垂直方向をさす。このようして線状レーザ光Ｌ１が照射された鋼板１の表面には、鋼板１の幅方向に沿って線状の明るい部位が形成される。また、鋼板１は長手方向に搬送されているので、鋼板１から見ると、線状の明るい部位も鋼板１の長手方向に沿って移動する。
【００２０】
係る線状の明るい部分からの反射光（線状反射像）はＴＤＩカメラ３０により撮像される。ここで、ＴＤＩカメラ３０は撮像領域ＬＡから垂直方向に予め設置されている。このため、線状レーザ光Ｌ１が鋼板に入射する角度θが大きくなるとＴＤＩカメラ３０で撮像される線状の明るい部分の反射強度が小さくなり、逆に角度θが小さくなると、後述する鋼板表面の高さ変位に依存する縞のずれも小さくなる。したがって、通常は、角度θは４５度にすると良い。
【００２１】
撮像領域ＬＡは、鋼板ラインを搬送する際、鋼板１に蛇行（ウォーク）が生じた場合でも、撮像領域ＬＡからエッジ部が逸脱しない条件で、ＴＤＩカメラ３０の視野角、必要分解能等、及び設置場所近辺の他の装置配置等を考慮して決定すれば良い。本実施形態では、幅方向１０２４画素、長手方向９６画素の画素を有するＴＤＩカメラ３０を使用し、撮像領域ＬＡは幅方向３００ｍｍ、長手方向２８ｍｍ程度になるように予め光学条件を設定している。
【００２２】
タイミング信号発生部４０は、所定の周波数ωをもつ正弦波形の信号を発生し、その正弦波形の信号をレーザ装置１０に送出するものである。レーザ装置１０は、外部信号によりその発振強度を連続的に変化させられるものであり、タイミング信号発生部４０から送出される正弦波形の信号を受けると、正弦波形で出力が変化するレーザ光を発生する。すなわち、本実施形態では、レーザ装置１０が発するレーザ光の発振強度を周期的に変調させている。また、タイミング信号発生部４０は、上記周波数ωのＭ倍の周波数をもつカメラシフトパルス信号を発生し、そのカメラシフトパルス信号をＴＤＩカメラ３０に送出する。なお、レーザ装置１０は半導体レーザを用いて構成することができる。そして、レーザ装置１０は連続発振以外に、上記周波数ωに比べて数桁以上の高周波数でパルス発振させ、当該パルスのピーク強度を変調させても良い。
【００２３】
ＴＤＩカメラ３０は、移動する鋼板１の線状反射像を撮像するものである。図２はＴＤＩカメラの構造と動作を説明するための図である。このＴＤＩカメラ３０では、図２（ａ）に示すように、受光面上に多数の光電変換素子３５がマトリクス状に配置されている。ここでは、例えば、これらの光電変換素子３５を、行方向にｎ個、列方向にＮ個配置したものとする。そして、各行については、最上行を第１行として、上から順に番号付けをし、各列については、最左列を第１列として、左から順に番号付けをしている。ここで、受光面の光軸は、鋼板１の幅方向が光電交換素子３５の行方向と平行になり、且つ、鋼板１の移動方向が光電交換素子の列方向と平行になるように向けられている。
【００２４】
光電変換素子３５は、受光した光の強度に対応する電荷を蓄積する。本実施形態では、鋼板１の線状反射像が、ＴＤＩカメラ３０のレンズ３１を介して、１列分の幅で光電変換素子３５に入射するものとする。このＴＤＩカメラ３０では、各光電変換素子３５は、その蓄積した電荷を、当該光電変換素子３５と同じ行に位置し且つ一つ後の列に位置する光電変換素子に転送する。この転送のタイミングは、すべての光電変換素子３５で同一であり、タイミング信号発生部４０から送出されるカメラシフトパルス信号によって制御される。すなわち、カメラシフトパルス信号が入力する度に、各光電変換素子３５は電荷を転送する。本実施形態では、係るカメラシフトパルス信号の周波数（カメラシフト周波数）はＭωである。そして、第Ｎ列（最終列）に位置する光電変換素子３５は、カメラシフトパルス信号が入力すると、その蓄積している電荷を読出しレジスタに送る。鋼板１の移動による受光面上の線状反射像の移動に同期して、カメラシフトパルス信号で各光電変換素子３５の電荷を順次転送することにより、線状反射像に対応する一本の光切断画像が出力される。
【００２５】
なお、一般に、ＴＤＩカメラ３０では、図２（ｂ）に示すように、電荷が転送される途中で、各光電変換素子３５に光が入射すると、その入射した光の強度に対応する電荷が上乗せされる。しかし、本実施形態では、上述したように、光電変換素子３５に１列分の幅の線状反射像が入射するように構成している。このため、電荷の転送途中で、各光電変換素子３５において電荷が上乗せされることはほとんどない。特に、背景光が問題となる場合でも、レンズ前面にレーザ波長のみを透過する光学フィルタを設置することで、これを抑制することができる。
【００２６】
鋼板１はその長手方向に沿って移動しているので、レーザ装置１０からレーザ光を鋼板１に照射し、ＴＤＩカメラ３０を用いて鋼板１の線状反射像を一定時間撮像すると、鋼板１の長手方向の各位置における光切断画像を順次得ることができる。したがって、こうして得られた各光切断画像を順に配列することにより、鋼板１のエッジを含む領域を表す画像が得られる。
【００２７】
また、本実施形態では、線状レーザ光Ｌ１を周期的に変調させており、その線状レーザ光Ｌ１の強度が時間的に変化するので、各行において列方向の各光電変換素子に蓄積される電荷量（受光強度）の分布も周期的に変化する。したがって、ＴＤＩカメラ３０から出力される各光切断画像を順に配列することにより得られる画像は、その配列方向に沿って、各光切断画像の濃度（強度）が周期的に変化する縞画像となる。図３に縞画像の一例を示す。ここで、濃度変化の一周期分に相当する光切断画像のことを「縞」と称することにする。係る縞画像では、縞に平行な方向が鋼板１の幅方向に対応し、縞に直交する方向が鋼板１の長手方向、すなわち鋼板１の移動方向に対応する。ＴＤＩカメラ３０のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比を、Ｍ：１とすると、Ｍ個の光切断画像、すなわち配列方向のＭ画素分が、一本の縞を構成する。
【００２８】
ところで、レーザ光は鋼板１の表面に斜めから入射するので、例えば鋼板１に歪みで凹んでいる部分があると、図１においてレーザ光の反射点は鋼板移動方向にずれる。したがって、光電変換素子３５上での光切断画像の位置は、図２（ａ）において列方向にずれることになる。このため、縞画像において、当該凹んでいる部分で反射したレーザ光に対応する光切断画像は、当該凹んでいない部分で反射したレーザ光に対応する光切断画像よりも時間的に早く出力されることになる。したがって、ＴＤＩカメラ３０から出力される画像を順に配列することにより得られる画像において、凹んでいる部分は縞のずれとして明白に認識することができる。
【００２９】
この縞のずれについてもう少し詳しく説明する。図４（ａ）はある縞画像の概略拡大図である。図４（ａ）では、縞毎に最大濃度を与える位置を実線で結んで示している。例えば、この縞画像では、幅方向の位置Ａにおいて最大濃度位置を配列方向に沿って調べると、最大濃度位置は等間隔に位置しており、縞のずれは生じていない。すなわち、当該鋼板１は、幅方向の位置Ａでは配列方向に沿って平坦な形状をしている。この場合、幅方向の位置Ａにおいて配列方向に沿っての縞画像の濃度分布（スライス縞画像データ）は、図４（ｂ）に示すように、きれいな正弦波形状をしている。
【００３０】
一方、図４（ａ）に示す幅方向の位置Ｂにおいて最大濃度位置を配列方向に沿って調べると、最大濃度位置の間隔は左から右に向かって徐々に広がっており、縞のずれが生じている。すなわち、当該鋼板１には、幅方向の位置Ｂで配列方向に沿って凹みが生じている。この場合、幅方向の位置Ｂにおいて配列方向に沿っての縞画像の濃度分布（スライス縞画像データ）は、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示す正弦波と比べて位相がずれている。このように、鋼板１の凹みによる縞のずれは、スライス縞画像データにおける位相のずれとして現れてくる。実際、係る位相のずれと鋼板１の凹み（深さ）とは比例関係にある。深さが深くなるほど、スライス縞画像データにおける位相のずれが大きくなる。本実施形態の表面検査装置では、縞画像に基づいて位相のずれに関する情報を算出し、その位相のずれに関する情報に基づいて鋼板１の欠陥形状を測定することにしている。この位相のずれを計算する方法を用いると、例えば、カメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比を４：１としたとき、縞が明確に一画素以上ずれなくても凹凸として検出できる感度がある。
【００３１】
次に、スライス縞画像データにおける位相のずれと鋼板１の深さとの関係について説明する。図５はスライス縞画像データにおける位相のずれと鋼板１の深さとの関係を説明するための図である。いま、図５に示すように、線状レーザ光Ｌ１が鋼板１の表面に垂直方向入射角度をθで入射するとする。また、鋼板１に凹部があり、線状レーザ光はその凹部に入ったときに鋼板１の表面から深さｄで反射して、ＴＤＩカメラ３０に入射したとする。このとき深さｄで反射した線状レーザ光Ｌ１は、鋼板１の平坦な表面で反射した線状レーザ光に比べて、鋼板１の長手方向（右方向）に距離ｈだけ反射点がずれる。ここで、ｈ＝ｄ・ｔａｎθである。係る線状レーザ光Ｌ１の反射点が長手方向に距離ｈだけずれた結果として、スライス縞画像データにおいて位相のずれが生ずるが、この位相のずれをφとする。
【００３２】
ＴＤＩカメラ３０における光電変換素子３５の列方向の撮影分解能をｓ（ｍｍ／画素）とすると、線状レーザ光の反射点が長手方向にずれた距離ｈは、縞画像においてｈ／ｓ画素に相当する。また、ＴＤＩカメラ３０のカメラシフト周波数とレーザ光の変調周波数との比がＭ：１のとき、縞画像において配列方向のＭ画素分が一本の縞を構成する。すなわち、縞がＭ画素分だけずれたときに、位相のずれは２πとなる。したがって、線状レーザ光の反射点が長手方向に距離ｈずれたときのスライス縞画像データにおける位相のずれφは、
Ｍ／２π＝（ｈ／ｓ）／φ
より、
ｄ＝｛Ｍ・ｓ／（２π・ｔａｎθ）｝φ
となる。これより、スライス縞画像データにおける位相のずれφと鋼板１の深さｄとは比例関係にあることが分かる。
【００３３】
厳密には、通常のレンズを用いた場合、撮影分解能ｓは深さｄに応じて変化するため、補正する必要があるが、鋼板の歪みを測定する場合のように、レンズ作動距離に対して深さ変化が少ない場合は、係る撮影分解能ｓの変化を実用上無視することができる。同様に、本実施形態では、ロール形状に湾曲した鋼板１を測定しているが、ＴＤＩカメラ３０の撮影領域ＬＡの長手方向幅が、ロール形状の湾曲に比べて微小になるようなロール直径を選択することで実用上無視することができる。
【００３４】
画像処理装置５０は、ＴＤＩカメラ３０から出力された各光切断画像に基づいて鋼板１のエッジ領域を含む領域の形状を表す画像（以下、形状画像と記す）を生成する処理と、鋼板１のエッジ領域を含む領域の表面粗度を表す画像（以下、輝度画像と記す）を生成する処理と、形状画像に基づいてエッジ部に発生した形状欠陥のエッジからの幅を算出する処理と、輝度画像からエッジ部に発生した表面疵の有害幅を算出する処理とを行い、鋼板の切除すべきエッジ部の不良範囲を判定して出力する。
【００３５】
図６に、画像処理装置５０の概略ブロック図を示す。画像処理装置５０は、Ａ／Ｄ変換部５０１と、プレフィルタ部５０２と、直交正弦波発生部５０３と、ローパスフィルタ部５０４ａ、５０４ｂと、位相算出部５０５と、位相連続化処理部５０６と、形状欠陥幅算出部５０７と、振幅算出部５０８と、エッジ位置検出部５０９と、表面疵検出部５１０と、表面疵幅算出部５１１と、エッジ欠陥切除位置出力部５１２とを有する。エッジ欠陥切除位置出力部５１２で算出されたエッジ欠陥切除位置の情報は、表示装置６０の画面上に表示されると同時に、トリム代出力装置７０から上位プロセスコンピュータ８０に出力される。そして、上位プロセスコンピュータ８０は、入力された結果に基づいて、不図示のトリミング装置等を制御する。
【００３６】
また、図１１は、画像処理装置５０を用いて行う本発明の表面検査方法の各手順、及びプログラムの各処理を説明するためのフローチャートである。以下、図１１も参照しつつ、画像処理装置５０の各部の処理動作について説明する。
【００３７】
まずは、ＴＤＩカメラ３０が鋼板１を撮像した光切断画像をＡ／Ｄ変換部５０１に入力する（ステップＳ１０１）。Ａ／Ｄ変換部５０１は、ＴＤＩカメラ３０から出力された各光切断画像をＡ／Ｄ変換し、ディジタル多値画像データとして出力する。係るディジタル多値画像データは、不図示の画像メモリに記憶される。これらのディジタル多値画像データを順に配置することにより、一フレームの画像として縞画像が形成される。
【００３８】
形成される一フレームの縞画像（又はディジタル多値画像データ）から、幅方向の各位置において配列方向に沿っての縞画像の濃度分布を表すデータが生成される。係る配列方向に沿っての縞画像の濃度分布を表すデータが「スライス縞画像データ」である。幅方向の各位置におけるスライス縞画像データは一フレーム毎に、画像メモリから順次出力される。
【００３９】
プレフィルタ部５０２は、一フレーム毎にスライス縞画像データに所定のフィルタ処理を施すことにより、ノイズを除去し、縞の状態を鮮明にする。なお、プレフィルタ部５０２によるフィルタ処理は必ずしも行う必要はない。例えば縞画像に細かいノイズが多数生じているような場合にのみ行うようにすれば良い。
【００４０】
プレフィルタ部５０２からは、幅方向の各位置ｊ（ｊ＝０、１、２、・・・）におけるスライス縞画像データＩj（ｋ）が二つ出力される。ｋ（ｋ＝０、１、２、・・・）は配列方向の位置である。このとき、幅方向の位置ｊにおけるスライス縞画像データＩj（ｋ）は正弦波的に変化すると仮定する。すなわち、
Ｉj（ｋ）＝Ａ（ｊ，ｋ）｛ｃｏｓ（（２πｋ／Ｍ）＋φ（ｊ，ｋ））＋１｝
である。ここで、Ａ（ｊ，ｋ）は画素位置（ｊ，ｋ）におけるスライス縞画像データの振幅、φ（ｊ，ｋ）は画素位置（ｊ，ｋ）におけるスライス縞画像データの位相のずれである。鋼板１の凹凸によって縞画像に発生する縞のずれの影響は、位相のずれφとして現れる。また、線状レーザ光Ｌ１の振幅は一定であるので、通常、上記振幅Ａは一定である。しかし、鋼板１の表面が汚れているような場合には、係る汚れ位置に対応する画素位置において振幅Ａは急激に減少することがある。このため、上式では、振幅Ａを画素位置（ｊ，ｋ）に依存する形で書いている。なお、ｃｏｓの項の次に「１」を加えているのは、スライス縞画像データ（濃度値）Ｉj（ｋ）はマイナスにならないので、このことを保証するためである。したがって、スライス縞画像データＩj（ｋ）は０から２Ａの間で変化する。
【００４１】
直交正弦波発生部５０３は、ＲＯＭ等のメモリ上に予め作成しておいた、直交する二つの基準正弦波データｓｉｎ（２πｋ／Ｍ）、ｃｏｓ（２πｋ／Ｍ）を発生する。特に、前者を基準ｓｉｎデータ、後者を基準ｃｏｓデータとも称する。これらの二つの基準正弦波データはそれぞれ、プレフィルタ部５０２から出力されたスライス縞画像データＩj（ｋ）と乗算される。この乗算処理により、下記の二つの出力Ｉaj（ｋ）、Ｉbj（ｋ）が得られる。
【００４２】
【数１】
2010243263.tif 000003
【００４３】
ローパスフィルタ部５０４ａ、５０４ｂはそれぞれ、上記の乗算処理で得られた出力Ｉaj（ｋ）、Ｉbj（ｋ）について、所定のフィルタ処理を施すことにより、縞周波数成分及びその高調波成分を除去する、すなわち位相のずれφのみを含む成分を抽出する。ローパスフィルタ部５０４ａからの出力をＬＰＦ（Ｉaj（ｋ））、ローパスフィルタ部５０４ｂからの出力をＬＰＦ（Ｉbj（ｋ））とすると、
ＬＰＦ（Ｉaj（ｋ））＝（Ａｃｏｓφ）／２
ＬＰＦ（Ｉbj（ｋ））＝−（Ａｓｉｎφ）／２
である。
【００４４】
位相算出部５０５は、二つのローパスフィルタ部５０４ａ、５０４ｂから出力された結果に基づいて、各画素位置（ｊ，ｋ）における位相のずれφ（ｊ，ｋ）を算出する（ステップＳ１０２）。位相のずれφ（ｊ，ｋ）は、下式より求めることができる。
【００４５】
【数２】
2010243263.tif 000004
【００４６】
上式では、ａｒｃｔａｎの値域を−π／２〜＋π／２とすると共に、ＬＰＦ（Ｉaj（ｋ））、ＬＰＦ（Ｉbj（ｋ））の符号についての情報を利用して、位相のずれφを−π〜＋πの範囲で求めている。ここで、この範囲で求めた位相のずれを改めてφ′と記すことにする。この場合、上式で求めた位相のずれφ′は、鋼板１の深さと周期的な関係があり、位相のずれφ′のある値をとるような深さは複数ある。したがって、係る位相のずれφ′を用いたのでは、鋼板１の形状について正確な情報は得られない。このため、この位相のずれφ′から、鋼板１の深さと比例関係にあるような位相のずれφを求める必要がある。深さと比例関係にある位相のずれφを得る処理は、位相連続化処理部５０６によって行われる。図１２（ａ）に、位相算出部５０５で得られた位相画像の一例を示す。
【００４７】
位相連続化処理部５０６は、位相算出部５０５で得られた位相画像に基づいて、位相のずれφ′の不連続点を検出し、位相のずれφ′が滑らかに繋がるように位相のずれφ′を補正する（ステップＳ１０３）。上述したように、位相算出部５０５で算出した位相のずれφ′の値域は−π〜＋πであるので、位相のずれφ′は−π及び＋πで不連続となる。例えば、図１２（ａ）に示す位相画像において、白（又は黒）から黒（又は白）に変化している部分が位相のずれφ′の不連続点に対応する。係る位相画像をそのまま用いたのでは、鋼板１の形状を認識することは困難である。したがって、位相のずれφ′の不連続点において位相のずれφ′が滑らかに繋がるように位相のずれφ′を補正する必要がある。係る補正（位相飛び補正）は、２πの範囲で定義された位相のずれφ′から鋼板１の深さに比例する一義的な位相のずれφを求める処理である。
【００４８】
具体的には、位相連続化処理部５０６は、位相のずれφ′の不連続点を検出すると共に、その不連続点において位相のずれφ′を補正する。位相のずれφ′が不連続であるかどうかは、一つの画素だけを見ても分からない。隣り合う画素同士を見て判断する必要がある。まず、位相連続化処理部５０６は、位相画像の幅方向の各位置において位相画像を配列方向に沿って調べ、隣り合う画素での位相のずれφ′を比較する。その隣り合う画素において位相のずれφ′が大きく異なる場合には、当該画素間で位相のずれφ′が不連続であると判断し、これらの位相のずれφ′を補正する。実際、鋼板等の鋼板１の表面における深さは、急激に変化しない。このため、位相のずれφ′が大きく異なるのは、位相のずれφ′が±２πだけ変化しているために生じたと考えられる。したがって、位相のずれφ′がその隣接する画素での位相のずれφ′と大きく異なっている画素を調べて、それらの位相のずれφ′を滑らかに繋げていくようにすれば良い。
【００４９】
例えば、ある画素位置では、位相のずれφ′が＋πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ′が−πに近い値である場合には、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ′が＋２πだけ変化していると認識する。そして、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ′に＋２πを加算することにより、位相のずれφ′を補正する。また、ある画素位置では、位相のずれφ′が−πに近い値であり、その右隣りの画素位置では、位相のずれφ′が＋πに近い値である場合には、当該右隣りの画素位置では位相のずれφ′が−２πだけ変化していると認識する。そして、当該右隣りの画素位置における位相のずれφ′に−２πを加算することにより、位相のずれφ′を補正する。
【００５０】
こうして、幅方向の各位置において配列方向に沿って隣り合う画素を調べて、位相のずれφ′を補正した後、位相連続化処理部５０６は、今度は、配列方向の各位置において幅方向に沿って隣り合う画素を調べ、同様にして、位相のずれφ′を補正する。係る補正後の各画素位置における位相のずれは、鋼板１の深さに比例する一義的な位相のずれφである。
【００５１】
次に、位相連続化処理部５０６は、係る補正後の位相のずれφに基づいて新たに位相画像を作成する。この新たな位相画像は鋼板１の形状を正確に表している。この新たな位相画像のことを形状画像と称することにする。図１２（ｂ）には、位相連続化処理部５０６で得られた形状画像の一例を示す。係る形状画像を見れば、鋼板１の表面形状を正確且つ容易に理解することができる。なお、形状画像を作成する手法は、光切断画像からの作成に限定されるものではなく、例えばモアレ法、格子投影法、ホログラフィ法等の被検査対象である帯状体の形状を示す画像を作成可能な手法であれば良い。また、本実施形態の形状画像は凹凸高さを輝度階調で表示しているが、それに限定されるものではなく、例えば、等高線表示や３次元表示等でも良い。
【００５２】
一方、振幅算出部５０８は、二つのローパスフィルタ部５０４ａ、５０４ｂから出力された結果に基づいて、各画素位置（ｊ，ｋ）における振幅Ａ（ｊ，ｋ）、すなわち輝度を算出する（ステップＳ１０４）。振幅Ａ（ｊ，ｋ）は、
Ａ（ｊ，ｋ）＝２［｛ＬＰＦ（Ｉbj（ｋ））｝2＋｛ＬＰＦ（Ｉaj（ｋ））｝2］1/2
より求めることができる。そして、算出された振幅Ａに基づいて振幅画像（輝度画像）を作成する。振幅画像は、例えば振幅が小さいほど画像が黒くなるような濃淡画像で表現される。図１２（ｃ）には、振幅算出部５０８で得られた振幅画像の一例を示す。
【００５３】
エッジ位置検出部５０９は、振幅算出部５０８で得られた振幅画像（輝度画像）に基づいて、閾値を利用する等して、１ライン毎にエッジ位置を検出する（ステップＳ１０５）。
【００５４】
形状欠陥幅算出処理部５０７は、位相連続化処理部５０６で得られた形状画像の一フレーム毎に、エッジ位置検出部５０９で得られるエッジ位置を開始点として、鋼板内側へ幅方向に沿って、鋼板幅方向位置毎に、鋼板長手方向における歪の高さと長さとの比である長手方向急峻度を算出し、上記で算出された該長手方向急峻度のうち、最大値となるものを探索し、鋼板幅方向位置と長手方向急峻度の最大値との関係である最大急峻度プロフィールを生成する。次に、一フレーム毎に生成された最大急峻度プロフィールから、エッジ位置から鋼板内側へ幅方向位置を走査させ、予め設定してある閾値に達した最大幅方向位置を形状欠陥幅として算出し（ステップＳ１０６）、エッジ欠陥切除位置出力処理部５１２に出力する。
【００５５】
この形状画像から一フレーム毎に形状欠陥幅を算出する処理ついて詳しく説明する。図７（ａ）は、鋼板１のエッジ部分に側歪とスケール疵が混在した場合の模式図、図７（ｂ）は、位相連続化処理部５０６で得られた形状画像、図７（ｃ）は、振幅算出部で得られた輝度画像である。また、図８は、図７（ｂ）の形状画像の鋼板移動方向位置Ｃにおける輝度変化を表したグラフであり、輝度が鋼板断面の高さに対応している（輝度２５６階調が高低差６．４ｍｍに対応）。
【００５６】
まず、図１３を用いて形状欠陥の急峻度の定義を説明する。形状画像における高さプロフィール（断面曲線とも記す）で現れる高さ歪を波形状と考え、波の山と谷の高さの差を波高さＨ、また山と山或いは谷と谷との間隔をピッチＰと定義する。ここで、図１３のように、山に隣接する両側の谷の高さがそれぞれ異なる場合には、山と谷の高さの差が大きい方を波高さＨとする。長手方向の急峻度λは、鋼板１長手方向の波高さＨとピッチＰとの比として、λ＝Ｈ／Ｐと定義される。
【００５７】
図７（ｂ）の形状画像の幅方向座標Ｄ、Ｅの鋼板長手方向の断面曲線を図９（ａ）、（ｂ）に示す。鋼板幅方向各位置において、予め設定された間隔毎に、鋼板長手方向の急峻度を算出するために、エッジ位置を開始点に鋼板内側へ幅位置毎に図９（ａ）、（ｂ）に示す断面曲線の山部と谷部を特定し、夫々の急峻度λを算出する。なお、山部、谷部の特定方法は、例えば断面曲線の鋼板長手方向微分ｄＹをとることで行う。図９（ａ）で示す山部Ｐ、谷部Ｑ、Ｒは微分値ｄＹの符号変化点（極値を取る点）等から容易に、幅方向座標、高さ座標を得ることができ、山部夫々の急峻度λXnを算出することができる。ここで、Ｘはエッジ位置を開始点とした幅方向座標、ｎ（ｎ＝０、１、２、・・・）は断面曲線上の山の個数である。上記の処理を、幅方向座標を変えて順次繰り返し行うことで、エッジ内の撮像領域全てについて長手方向の急峻度を得ることができる。なお、全ての山部を特定する際に、鋼板長手方向に亘り、連続して微分値ｄＹ＜α（αは任意の定数）を満足する場合は平坦部であるとして、急峻度λの算出を省略すると計算負荷を少なくすることができ効率が良い。ここで、図９（ａ）、図９（ｂ）のような断面曲線を求める間隔は予め設定しておくが、例えば、形状画像の幅方向座標で１０画素間隔（約３ｍｍ）とすれば良い。
【００５８】
次に、上記の処理で算出された幅方向座標毎のλXn夫々について最大値となる最大急峻度λXmaxを探索し、図１０に示す最大急峻度プロフィールを生成する（図９（ａ）、（ｂ）のλDmax、λEn参照）。
【００５９】
ステップＳ１０６は、図１０に示す生成された最大急峻度プロフィールに対して、幅方向座標を走査して、製品規格や仕様等から決められる急峻度の上限値等から決まる値に基づいて設定した閾値Δλを満足する最大急峻度を検索し、その幅方向座標Ｆを算出する。なお、複数の閾値Δλを満たす幅方向座標が算出された場合には、最も鋼板内側の座標を算出する。以上述べたように、形状欠陥幅算出部５０７で算出された幅方向座標、すなわち鋼板エッジからの形状欠陥幅が一フレーム毎の形状画像からエッジ欠陥切除位置出力処理部５１２に出力される。
【００６０】
表面疵検出処理部５１０は、振幅算出部５０８で得られた輝度画像に対して、シェーディング補正等の画質改善、ラベリング処理や幾何学的特徴量抽出等の画像解析等の画像処理、及び疵判定処理を行って有害疵を検出する（ステップＳ１０７）。例えば、特許文献３に開示されているように、得られたフレーム画像に、エッジ位置検出、エッジ外埋め込み処理を行い、疵の面積が大きくても消滅しないように二次元関数近似でシェーディング補正した後、二値化やラベリングの処理を施す等して模様状の疵候補を抽出する。更に、抽出された疵候補から、幾何学的特徴量等を用いて、疵種及び有害度を判定する疵判定処理を行い、有害疵のみを検出する。これらの処理によって、鋼板１の濃淡のある表面疵を検出することができるが、表面疵検出方法としては、上記方法に限定されるものではなく輝度画像を生成することができれば良い。例えば、特許文献４に開示されているように、面状光を照射する照明装置と２次元ＣＭＯＳカメラによって、鋼板に発生する疵に合わせた複数の受光角度を選択し、所定の受光角度で輝度画像を生成して疵をリアルタイム検出しても良いし、或いは、特許文献５に開示されているように、帯状光を照射する照明装置と一次元カメラを組み合わせて輝度画像を生成して疵を検出しても良い。
【００６１】
表面疵幅算出部５１１は、表面疵検出部５１０で検出された有害疵の幾何学的特長量等に基づいて、一フレーム画像内で、表面疵領域が、鋼板エッジを起点に、最も鋼板内側の座標である表面疵幅を算出し（ステップＳ１０８）、エッジ欠陥切除位置出力処理部５１２に出力する（図７（ｃ）の例ではＧが表面疵幅となる）。
【００６２】
エッジ欠陥切除位置出力部５１２は、形状欠陥幅算出部５０７と表面疵幅算出部５１１から出力された形状欠陥幅と表面疵幅とを比較し、値が大きい方をエッジ欠陥切除位置として出力する（ステップＳ１０９）。すなわち、形状欠陥幅と表面疵幅とを比較して最も鋼板内側である座標を求め、エッジ欠陥として切除すべき幅を一フレーム毎にリアルタイムで、表示装置６０とトリム代出力装置７０へ出力する。
【００６３】
トリム代出力装置７０は、エッジ欠陥切除位置出力部５１２からコイル長手方向に亘って一フレーム毎に入力される切除すべき幅を集計、加工して、上位プロセスコンピュータ８０に出力する。例えば、一フレーム毎に入力される切除すべき幅の最大値を、上位プロセスコンピュータ８０から得た出側分割コイルの長さ単位で検索して、出側コイルのトリム代として出力する。
【００６４】
画像処理装置５０は、個別の専用装置で構成されても良いが、夫々作業者が上記の疵検出のための設定値を入力するためのキーボードやマウス等の入力装置、表示装置６０とトリム代出力装置７０との入力／出力インターフェイス、画像メモリを含む内部メモリ、ＤＶＤ−ＲＡＭやＨＤＤ等の外部記録装置、及びコンピュータ・ディスプレイを具備するコンピュータで構成することもできる。また、設置場所や製作費を低減するために一台で構成しても良い。更に、鋼板等の製造ラインを統括するプロセスコンピュータとＬＡＮ又は専用のケーブル等で接続するＩ／Ｏボードを備えて、被検査材の鋼板の種類の情報を当該プロセスコンピュータから得るようにしても良く、また、疵検出結果を当該プロセスコンピュータに出力するようにしても良い。このようにコンピュータ等で構成した装置で、画像処理装置５０で行う上記の制御や各データ処理（情報処理）は、予め作成したプログラムをＨＤＤ及び内部メモリにロードして実行させる。
【００６５】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、上記実施形態では、エッジ位置の検出のための輝度画像をＴＤＩカメラ３０で取得するようにしたが、ＴＤＩカメラ３０とは別の撮像装置、例えばＣＭＯＳのような二次元カメラで取得するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１      鋼板
２      ロール
１０    レーザ装置
２０    ロッドレンズ
３０    遅延積分型カメラ
４０    タイミング信号発生部
５０    画像処理装置
６０    表示装置
７０    トリム代出力装置
８０    上位プロセスコンピュータ
１０１  エッジ割れ
１０２  投光器
１０３  受光素子
１０４  集光レンズ
１０５  形状判定装置
５０１  Ａ／Ｄ変換部
５０２  プレフィルタ部
５０３  直交正弦波発生部
５０４ａ、５０４ｂ  ローパスフィルタ部
５０５  位相算出部
５０６  位相連続化処理部
５０７  形状欠陥幅算出部
５０８  振幅算出部
５０９  エッジ位置検出部
５１０  表面疵検出処理部
５１１  表面疵幅算出部
５１２  エッジ欠陥切除位置出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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