(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置と、
前記形鋼撮像装置により生成された前記形鋼の撮像画像に対して画像処理を行い、前記ウェブ面の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成部と、
前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出部と、
前記エッジ位置検出部により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出部と、
前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出部により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、
を有し、
前記エッジ不感帯算出部は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出することを特徴とする、表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記フランジ照明装置の設置位置は、以下の（１）〜（３）の３つの条件を全て満たす領域内の位置であることを特徴とする、請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
（１）前記フランジ照明装置が位置する側の前記フランジ面の端部のうち前記コーナーＲ部に連なる側の点と、他側の前記フランジ面に連なる前記コーナーＲ部の端部のうち当該他側のフランジ面に連なる側の点と、を結ぶ直線よりも形鋼中心側
（２）前記フランジ面の端部を通り水平面に対して垂直な直線よりも形鋼外側
（３）前記遅延積分型の撮像装置の視野の外側
【請求項３】
前記演算処理装置は、前記表面欠陥検出対象部分を、前記ウェブ面と前記コーナーＲ部とに分離し、前記コーナーＲ部に対応する前記形状画像を平坦化する補正を行う形状補正処理部を更に備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズ、前記遅延積分型の撮像装置、並びに、前記フランジ照明装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
前記フランジ照明装置は、前記フランジ面の幅方向に沿って所定間隔で複数設けられており、
前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】
前記移動制御装置は、前記形鋼撮像装置の前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との間の相対的位置関係を維持したまま、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との前記ウェブ面の高さ方向の位置、及び、前記フランジ面の幅方向の位置を移動させることを特徴とする、請求項４又は５に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項７】
搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼を、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置によって撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成するステップと、
生成された前記光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成するステップと、
生成された前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するステップと、
検出された前記エッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するステップと、
前記形状画像のうち、算出された前記不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出するステップと、
を含み、
前記不感帯を算出するステップでは、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出することを特徴とする、表面欠陥検査方法。
【請求項８】
搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置と通信可能なコンピュータに、
前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成機能と、
前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出機能と、
前記エッジ位置検出機能により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出機能と、
前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出機能により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理機能と、
を実現させ、
前記エッジ不感帯算出機能は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムに関し、特に、鉄鋼製品の一種である形鋼の表面検査に適用して好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々な形状の形鋼（例えばＨ形鋼）は、圧延ラインに設置されたユニバーサル圧延機などで成形されている。その際、圧延材のウェブ部は上下一対の水平ロールで圧延され、フランジ部は左右一対の竪ロールで圧延される。圧延工程の間、Ｈ形鋼のウェブ面は常に上面を向いて搬送されているため、異物が入り込み易く、異物圧着による深い凹み（圧着疵）が発生することがあり、Ｈ形鋼で発生する圧着疵は、８０％〜９０％程度がウェブ面に発生している。従って、製品品質の信頼性の確保と疵流出防止のために、製品出荷前の製品検査のみならず、製造の段階においても表面疵の有無を検査する必要がある。
【０００３】
疵の検査方法として、電磁気的手法や光学的手法など数々の検査方法が開発されている。中でも光学的検査方法は、検査物に非接触で表面の疵が検出可能であり、また、疵画像が高速で容易に得られるために、広く用いられている。
【０００４】
例えば、以下の特許文献１では、搬送する角形鋼材の前後から、角部周辺に所定の角度で交互に照明光を照射し、当該照射部位を対向するＣＣＤカメラで撮像して得られる画像信号に基づいて、鋼材表面の疵を検出している。
【０００５】
また、線状レーザ光源と遅延積分型ニリアセンサを組み合わせた光切断方式の形状測定方法もある。この測定方法では、搬送する鋼材の形状を幅方向、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光切断画像（縞画像）から、検査対象物表面の凹凸形状の表面欠陥を検出する。
【０００６】
例えば、以下の特許文献２に開示された光切断方式の光学的検査方法では、レールや形鋼のような、検査面が比較的に平坦面でなく両端部が低くなる（又は高くなる）湾曲面となっている検査対象物に対して適用したものである。かかる方法では、縞画像から、検査面の形状を表す形状画像と、縞画像の濃淡から検査面の粗度の相違を表す輝度画像とを生成し、得られた形状画像に対して、輝度画像から検出したエッジ位置に基づいて、センタリング処理や偶関数によるフィッティング処理を施すことで、検査面の曲面形状を平面に焼き直す形状補正処理を行って、表面欠陥を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７５３５８号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のようなＣＣＤカメラで撮影される画像輝度から、鋼材表面の疵を検出する技術では、検査面の粗度や汚れがある場合には、微小凹凸疵表面で生じるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性で生じる輝度変化を得ることできず、検出が困難な場合が多いという問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示されている技術は、検査面が比較的に平坦面でない湾曲面となっている検査物に対しても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ために、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、Ｈ形鋼のような形鋼のウェブ検査面（ウェブ面とウェブ面の端部に位置するＲ部とを含む面）の検査に適用しようとすると、ウェブ検査面に対応する形状画像を正確に得ることができないという問題があった。以下に特許文献２に記載されている技術を形鋼のウェブ検査面の検査に適用した場合の問題点について具体的に説明する。
【００１０】
図２０（ａ）は、特許文献２に記載されている技術を、形鋼のウェブ検査面の検査に適用する場合の装置の構成を示す図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のカメラ９０５から形鋼のウェブ検査面を見たときの、カメラ撮像領域ＬＡと照射されたレーザ光ＬＳとの関係を示す図である。
【００１１】
図２０（ａ）に示したレーザ光源９０１から射出されたレーザ光は、ロッドレンズ９０３により線状のレーザ光ＬＳとなり、図２０（ｂ）に示したように、形鋼１に照射される。また、形鋼１に照射された線状のレーザ光ＬＳは、形鋼１のウェブ検査面に対して、斜めに入射する（入射角：θ）。カメラ９０５は、図２０（ａ）に示したように、形鋼１に斜めから入射した線状レーザ光ＬＳが照射されている領域を、形鋼１の側面（すなわち、ウェブ面に正対する方向）から撮影する。
【００１２】
ここで、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示したように、１台のカメラでウェブ検査面を撮影しようとすると、カメラ視野（画角）が形鋼の高さ方向にも広がるために、フランジ面内側に照射されたレーザ光も撮像されることとなる。ここで、線状レーザ光は、図２０（ａ）に示したように、形鋼１に対して斜めに照射されるため、フランジ面に映し出される縞は途中で撮影領域ＬＡから逸脱してしまう。そのため、カメラ９０５は、図２０（ｂ）のレーザ先端部Ｅ１からレーザ線端部Ｅ２の範囲のレーザ光しか撮像できず、フランジのコーナーＲ部を介してウェブ面と接する側の面全体を撮像することはできない。
【００１３】
また、輝度画像上に撮像されるレーザ光端部（図２０（ｂ）のＥ１、Ｅ２の部分であり、これらの端部は、撮像視野の搬送方向幅（図２０（ａ）のＢで示される。）とカメラの撮像位置とで制限される。）をエッジ位置として処理しようにも、ローラ等の搬送部材に接していない形鋼のフランジ部分は、搬送される間に横揺れてしまうため、レーザ光の端部がぶれてしまい、その位置を正確に検出することができない。その結果、輝度画像から検出するウェブ検査面の範囲を設定することが困難であった。
【００１４】
他方、１台のカメラではなく複数のカメラを設置するようにすると、コスト増大に繋がる。画角の無い撮像ができれば良いため、テレセントリックレンズの適用が考えられるが、検査対象は高さ１ｍ程にもなるため、このようなレンズは存在しない。
【００１５】
また、別の手段で検出した形鋼のエッジ位置から、フランジ部分を不感帯として設定し検査範囲から省こうとしても、搬送される製品は様々な規格があるため、その都度規格に対応した幾通りもの不感帯幅を設定する必要がある。また別の手段によるエッジ検出を設けることは、コスト増大につながるという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コストが増大することなく、形鋼のウェブ検査面の範囲を正確に設定することで、ウェブ検査面の表面に存在する可能性のある表面欠陥を正確に検出することが可能な、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置と、前記形鋼撮像装置により生成された前記形鋼の撮像画像に対して画像処理を行い、前記ウェブ面の表面に欠陥が存在するか否かを判断する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成部と、前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出部と、前記エッジ位置検出部により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出部と、前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出部により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理部と、を有し、前記エッジ不感帯算出部は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出する表面欠陥検査装置が提供される。
【００１８】
前記フランジ照明装置の設置位置は、以下の（１）〜（３）の３つの条件を全て満たす領域内の位置であることが好ましい。
（１）前記フランジ照明装置が位置する側の前記フランジ面の端部のうち前記コーナーＲ部に連なる側の点と、他側の前記フランジ面に連なる前記コーナーＲ部の端部のうち当該他側のフランジ面に連なる側の点と、を結ぶ直線よりも形鋼中心側
（２）前記フランジ面の端部を通り水平面に対して垂直な直線よりも形鋼外側
（３）前記遅延積分型の撮像装置の視野の外側
【００１９】
前記演算処理装置は、前記表面欠陥検出対象部分を、前記ウェブ面と前記コーナーＲ部とに分離し、前記コーナーＲ部に対応する前記形状画像を平坦化する補正を行う形状補正処理部を更に備えることが好ましい。
【００２０】
前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズ、前記遅延積分型の撮像装置、並びに、前記フランジ照明装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えてもよい。
【００２１】
前記フランジ照明装置は、前記フランジ面の幅方向に沿って所定間隔で複数設けられており、前記表面欠陥検査装置は、検査対象となる前記形鋼のサイズに応じて、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置の位置を移動させる移動制御装置を更に備えてもよい。
【００２２】
前記移動制御装置は、前記形鋼撮像装置の前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との間の相対的位置関係を維持したまま、前記レーザ光源及びロッドレンズと、前記遅延積分型の撮像装置との前記ウェブ面の高さ方向の位置、及び、前記フランジ面の幅方向の位置を移動させることが好ましい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼を、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置によって撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成するステップと、生成された前記光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成するステップと、生成された前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するステップと、検出された前記エッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するステップと、前記形状画像のうち、算出された前記不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出するステップと、を含み、前記不感帯を算出するステップでは、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出する表面欠陥検査方法が提供される。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、搬送ライン上を搬送される形鋼であって、フランジ面とウェブ面とを有し、前記フランジ面と前記ウェブ面とがコーナーＲ部を介して接続されている形鋼に、変調された線状のレーザ光を照射するレーザ光源及びロッドレンズと、当該形鋼により反射された前記線状のレーザ光を撮像して当該レーザ光の撮像画像である光切断像を生成する遅延積分型の撮像装置と、前記フランジ面の端面を照明するフランジ照明装置と、を有する形鋼撮像装置と通信可能なコンピュータに、前記形鋼撮像装置により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、前記形鋼の表面の凹凸状態を表す形状画像と、前記形鋼の表面での粗度の相違を表す輝度画像と、を生成する画像生成機能と、前記輝度画像に基づいて、前記フランジ面のエッジ位置を検出するエッジ位置検出機能と、前記エッジ位置検出機能により検出されたエッジ位置と、前記形鋼の形状に関する情報と、前記形鋼撮像装置と前記形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、前記形状画像における前記フランジ面に対応する部分を不感帯として算出するエッジ不感帯算出機能と、前記形状画像のうち、前記エッジ不感帯算出機能により算出された不感帯をのぞく部分を表面欠陥検出対象部分とし、当該表面欠陥検出対象部分について、存在する表面欠陥を検出する欠陥検出処理機能と、を実現させ、前記エッジ不感帯算出機能は、前記フランジ面の端面に関する画像情報から、前記フランジ面のエッジ位置を検出するプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、フランジ面のエッジ位置を利用して不感帯を算出し、形状画像のうち不感帯をのぞく部分の表面に存在する表面欠陥を検出するため、形鋼のウェブ検査面の表面に存在する可能性のある表面欠陥を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示したブロック図である。
【図２】Ｈ型鋼の形状を示した説明図である。
【図３】同実施形態に係る形鋼撮像装置を示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る形鋼撮像装置を示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る形鋼撮像装置を示した説明図である。
【図６】同実施形態に係る形鋼撮像装置を示した説明図である。
【図７】同実施形態に係る縞画像の一例を示した説明図である。
【図８】同実施形態に係る画像処理部の構成を示したブロック図である。
【図９】同実施形態に係る位相連続化処理を説明するための説明図である。
【図１０】同実施形態に係る不感帯算出処理を説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係る形状補正処理を説明するための説明図である。
【図１２】形鋼の種類を説明するための説明図である。
【図１３】同実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示した流れ図である。
【図１４】搬送される形鋼のサイズについて説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示したブロック図である。
【図１６】同実施形態に係る形鋼撮像装置の移動量について説明するための説明図である。
【図１７】同実施形態に係るフランジ照明装置の移動量について説明するための説明図である。
【図１８】同実施形態に係るフランジ照明装置の変形例について説明するための説明図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置のハードウェア構成を示したブロック図である。
【図２０】従来技術により形鋼を撮像する場合について示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
以下、図１〜図１４を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法について、詳細に説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
＜表面欠陥検査装置の全体構成について＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る表面欠陥検査装置１０の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した説明図である。
【００３０】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０は、複数のローラ２からなる搬送ライン上を搬送される形鋼１を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、形鋼１の表面に表面欠陥が存在するか否かを検査する装置である。
【００３１】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０は、図１に示したように、搬送ライン上の形鋼１を撮像する形鋼撮像装置１００と、演算処理装置２００と、を備える。
【００３２】
形鋼撮像装置１００は、形鋼１を順次撮像して、形鋼のウェブ検査面の各位置における光切断画像を生成し、演算処理装置２００に出力する装置である。この形鋼撮像装置１００は、演算処理装置２００によって、形鋼の撮像タイミング等が制御されている。
【００３３】
また、演算処理装置２００は、形鋼撮像装置１００によって生成された光切断画像を利用して後述するような縞画像を生成し、この縞画像に対して以下で説明するような画像処理を行うことで、形鋼１の表面に存在している可能性のある表面欠陥を検出する装置である。
【００３４】
以下では、形鋼の一例として、図２に示したようなＨ形鋼を例にとって、詳細な説明を行う。Ｈ型鋼は、ウェブ面の上下にフランジ面がもうけられており、ウェブ面とフランジ面とは、コーナーＲ部（以下、単に「Ｒ部」とも称する。）を介して接続されている。本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０は、ウェブ面とウェブ面の両端に位置するＲ部とを含む領域を、ウェブ検査面とする。ここで、ウェブの厚みをｔ１と表し、フランジの厚みをｔ２と表し、Ｒ部の半径をｒと表すこととする。また、ウェブの高さをｈと表すこととし、フランジの幅をｗと表すこととする。また、フランジの端でのウェブ面と平行な面を、フランジ端面と称することとする。
【００３５】
［形鋼撮像装置１００の構成について］
続いて、図３〜図６を参照しながら、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００の構成について、詳細に説明する。図３〜図６は、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００を示した説明図である。ここで、図３は、形鋼撮像装置１００と形鋼１との位置関係を示した斜視図となっている。また、図４は、形鋼撮像装置１００と形鋼１とを形鋼１の上方から見た場合の上面図であり、図５は、形鋼撮像装置１００と形鋼１とを形鋼１の後方から見た場合の側面図であり、図６は、形鋼撮像装置１００と形鋼１とを形鋼１の側方からみた場合の側面図である。
【００３６】
図３〜図６に示したように、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００は、レーザ光源１０１と、ロッドレンズ１０３と、遅延積分型撮像装置１０５と、フランジ照明装置１０７と、を備える。
【００３７】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置は、形鋼の製造するための圧延工程において常に上面を向いて搬送されるウェブ面の表面欠陥を検査するための装置である。そのため、図３〜図６に示したように、レーザ光源１０１、ロッドレンズ１０３及び遅延積分型撮像装置１０５は、圧延工程において上側を向いていた面側に少なくとも設置されていればよい。また、図３〜図６において、フランジ照明装置１０７は、ローラ２に接していないフランジの上方に設置されているが、フランジ照明装置１０７は、ローラ２に接しているフランジの下方に設置されていてもよく、ローラ２に接していないフランジの上方とローラ２に接しているフランジの下方の両方に設置されていてもよい。
【００３８】
レーザ光源１０１は、例えば、連続的にレーザ発振を行うＣＷレーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源１０１が発振する光の波長は、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源１０１は、後述する演算処理装置２００から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。
【００３９】
ロッドレンズ１０３は、レーザ光源１０１から射出されたレーザ光を、検査対象物である形鋼１のウェブ面の高さ方向に沿って扇状に広げるレンズである。これにより、レーザ光源１０１から射出されたレーザ光は線状レーザ光となり、形鋼１に照射されることとなる。ここで、図３に示したように、線状レーザ光の照射範囲は、図中の太線（ＬＳ）で示した範囲であるものとする。なお、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００では、レーザ光を扇状に広げることが可能なものであれば、シリンドリカルレンズやパウエルレンズ等のロッドレンズ以外のレンズを利用してもよい。
【００４０】
ここで、図３〜図６に示したように、レーザ光源１０１およびロッドレンズ１０３は、線状レーザ光が形鋼１のウェブ検査面に対して斜めに入射する（入射角：θ）ように配置されている。
【００４１】
検査対象物である形鋼１のウェブ検査面の線状レーザ光が照射された部分には、形鋼１のウェブ面の高さ方向に沿って線状の明るい部位が形成される。線状の明るい部分からの反射光（線状反射像）は、遅延積分型撮像装置１０５まで伝播し、遅延積分型撮像装置１０５によって撮像される。
【００４２】
遅延積分型（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：ＴＤＩ）撮像装置の一例である遅延積分型カメラ１０５は、搬送されている形鋼１の線状反射像（対応するレーザ照射装置によって生成されたもの）を撮像する。ＴＤＩカメラ１０５は、多数の光電変換素子がマトリクス状に配置された、２次元の受光面を備える。形鋼１の線状反射像が、ＴＤＩカメラ１０５のレンズを介して、１列分の幅で光電変換素子に入射すると、ＴＤＩカメラ１０５の各光電変換素子は、それぞれで蓄積した電荷を、光電変換素子と同じ行に位置し、かつ、一つ後ろの列に位置する光電変換素子へと転送する。この転送のタイミングは、全ての光電変換素子で同一であり、演算処理装置２００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たびに、各光電変換素子は電荷を一列ごとに転送する。最終列に位置する光電変換素子は、カメラシフトパルス信号が入力されると、蓄積している電荷を読み出して、演算処理装置２００に出力する。これにより、演算処理装置２００には、線状反射像に対応する光切断画像が出力されることとなる。
【００４３】
ここで、形鋼１は、形鋼の長手方向に沿って移動しているため、レーザ光源１０１からレーザ光を形鋼１に照射し、ＴＤＩカメラ１０５を用いて形鋼１の線状反射像を図５及び図６に示したカメラ走査方向に沿って一定時間撮像すると、形鋼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。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、ＴＤＩカメラ１０５が撮像した形鋼１の領域の全体画像を得ることができる。
【００４４】
一般に、ＴＤＩカメラ１０５では、電荷が転送される途中で、各光電変換素子に光が入射すると、入射した光の強度に対応する電荷が上乗せされることとなる。しかしながら、本実施形態に係る形状測定装置１０では、上述したように、光電変換素子に１列分の幅の線状反射像が入射するため、電荷の転送途中で各光電変換素子に電荷が上乗せされることは、ほとんど生じない。また、レーザ光の波長だけを透過するような光学バンドパスフィルタをＴＤＩカメラ１０５の前に設けてもよい。
【００４５】
また、線状レーザ光は周期的に変調され、線状レーザ光の強度が時間的に変化するため、ＴＤＩカメラ１０５の受光面での各行において、列方向の各光電変換素子に蓄積される電荷量（すなわち、受光強度）の分布も周期的に変化することとなる。このため、ＴＤＩカメラ１０５から出力される各光切断画像を縦にした状態で横方向に順に配列することにより得られる画像は、画像の横方向に沿って、各光切断画像の濃度（すなわち、強度に対応）が周期的に変化する縞画像となる。
【００４６】
フランジ照明装置１０７は、フランジの端部（端面）を照らすための装置である。フランジ照明装置１０７は、少なくともＴＤＩカメラ１０５が線状レーザ光の照射されている領域を撮像する際に、フランジの端部を照明する。フランジ照明装置１０７は、発散光源であることが好ましいが、発散光源を用いた場合であっても、フランジが傘となるため、ウェブ検査面には何ら影響せず、外乱の要因とならない。
【００４７】
フランジ照明装置１０７がフランジの端部を照明することで、ＴＤＩカメラ１０５による撮像時には、前述したようなＴＤＩカメラの撮像原理によりフランジの端面からの反射光（散乱光）が積算され、光量が飽和した状態となる。従って、ＴＤＩカメラ１０５による撮像画像では、フランジの端面に対応する部分は白抜けした画像となるため、輝度画像プロファイル計算等に、フランジ端面の輝度に対応した閾値を設定することで、フランジの外側位置（エッジ位置）を容易に計算することが可能となり、ウェブ検査面の範囲を容易に設定することが可能となる。
【００４８】
ここで、レーザ光源１０１（ロッドレンズ１０３を含む。）、ＴＤＩカメラ１０５、及び、フランジ照明装置１０７の配置について、図４〜図６を参照しながら説明する。
【００４９】
図４〜図６に示したように、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３は、ウェブ検査面（ウェブ面）に対して、斜め方向から線状レーザ光を照射する。線状レーザ光の光軸と、ＴＤＩカメラ１０５のレンズの中心軸とのなす角（入射角）をθとする。また、線状レーザ光の投光角ψは、図６に示したように、少なくとも形鋼１のウェブ高さｈを覆うだけの照射面が確保可能な角度であることが必要である。
【００５０】
ＴＤＩカメラ１０５の撮像領域ＬＡは、図４に示したように、搬送方向に沿った幅の大きさはＢであり、その高さ方向は、図６に示したように、ウェブの高さ方向に沿って走査することでウェブの高さｈとなる。
【００５１】
図５に示したように、斜め方向から照射される線状レーザ光の照射領域がＴＤＩカメラの撮像領域から外れる部分が存在する。従って、フランジ面の内面は、図４に示した領域ｑ以内しか撮像されない。ここで、図４に示した領域ｑは、ウェブ面の表面から、フランジ面の内面に照射されている線状のレーザ光ＬＳとＴＤＩカメラ１０５の撮像領域ＬＡの境界線との交点までに対応する領域である。このようなフランジ部分の領域は、ウェブ検査面の正確な検査を妨げる部分となりうる。そこで、本実施形態に係る演算処理装置２００では、後で説明するような方法で図１０に示す不感帯の大きさＤを算出し、フランジ部分に対応する縞画像の領域を適切にマスクする。これにより、ウェブ検査面を正確に検査することが可能となる。
【００５２】
また、フランジ照明装置１０７は、ＴＤＩカメラ１０５の視野に入らない位置に設置されることが好ましい。その位置は、図５に示したように、フランジ照明装置１０７から最も近いフランジの端部と、他側のフランジ面に連なるＲ部の端部とを結ぶラインＬ（実際には、面となる。）よりも形鋼中心側に設けることが好ましい。このような位置にフランジ照明装置１０７を設けることで、Ｒ部及びウェブ面に照明が届かないようにしつつ、かつフランジ端部を適切に照明することが可能となる。
【００５３】
図７に、上述のようにして生成される縞画像の一例を示す。ただし、図７は、撮像される形鋼の高さ方向全域ではなく、上側部分のみを切り出した縞画像の一部であり、縞画像上で、下から上に向かって形鋼が搬送されている。したがって、レーザ光は、縞画像上、下側斜めから照射されている。ここで、縞とは、濃度変化の一周期分に相当する光切断画像のことである。このような縞画像では、縦方向、すなわち縞に直交する方向が検査対象物である形鋼１の長手方向に対応し、横方向、すなわち縞に平行な方向が、検査対象物である形鋼１のウェブ高さ方向に対応する。ＴＤＩカメラ１０５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、すなわち横方向のＭ画素分が、一本の縞を構成することとなる。
【００５４】
図７から明らかなように、フランジ照明装置１０７によってフランジ端面が照明されているため、フランジ端面の光量が飽和しており、フランジ端面が白く抜けた画像となっている。従って、フランジ外側のエッジ位置（図２に示したフランジ上端の位置）は輝度閾値設定により容易に検出することが可能となる。
【００５５】
図７に示した領域ａは、画像が白抜けしている領域であり、フランジ端面に対応する領域である。また、図７に示した領域ｂは、フランジ面の内側であり、画像の濃淡が暗くなっていることがわかる。また、図７に示した領域ｃは、フランジ面とウェブ面とを連結するＲ部に対応する領域であり、縞模様が湾曲していることがわかる。
【００５６】
ここで、線状レーザ光は、検査対象物である形鋼１の表面に斜めから入射する（入射角：θ）ので、例えば形鋼１に凹部が存在すると、線状レーザ光の反射点は縞画像上で上方向にずれることとなる。その結果、ＴＤＩカメラ１０５の光電変換素子上での光切断画像の位置も、右方向すなわち列方向にずれることになる。このため、縞画像において、この凹部で反射した線状レーザ光に対応する光切断画像は、凹部以外の平坦部で反射した線状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１０５から出力される１次元画像を順に配列することにより得られる２次元画像において、形鋼１に存在する凹部は、縞のずれとして認識することができる。
【００５７】
なお、線状レーザ光の形鋼１への入射角θは、任意の値に設定することが可能であるが、例えば４５度とすることが好ましい。入射角を４５度とすることで、検査対象物である形鋼１の深さ変化量が縞の移動量と等しくなり、縞の移動量から容易に形鋼１に存在する凹部の深さに関する情報を得ることができるためである。
【００５８】
以下に、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００の有する各装置について、その具体的な構成を列挙する。かかる構成は、あくまでも一例であって、本発明に係る形鋼撮像装置１００が、以下の具体例に限定されるわけではない。
【００５９】
○レーザ照射装置
入射角θ＝４５度、投光角ψ＝６０度でレーザ光を照射。形鋼１（検査面）との距離＝１０４０ｍｍ、線状レーザ光の照射幅＝１２００ｍｍ
○ＴＤＩカメラ
２０４８ｂｉｔｓ×９６ｂｉｔｓ、カメラの撮影領域ＬＡ＝２０４８ｍｍ×９６ｍｍ（撮影分解能１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）
○ＴＤＩカメラのカメラシフト周波数（＝１８．７ｋＨｚ）とレーザ光の変調周波数（＝４６７５Ｈｚ）との比が、Ｍ：１（＝４：１）の一定周期で縞画像を撮像する。
【００６０】
［演算処理装置の全体構成について］
以上、形鋼撮像装置１００の構成について説明した。続いて、再び図１に戻って、本実施形態に係る表面欠陥検査装置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。
【００６１】
本実施形態に係る演算処理装置２００は、例えば図１に示したように、タイミング信号発生部２０１、画像処理部２０３、表示部２０５及び記憶部２０７を主に備える。
【００６２】
タイミング信号発生部２０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。タイミング信号発生部２０１は、所定の周波数ωをもつ正弦波形の信号を発生させ、発生させた正弦波形の信号を、レーザ光源１０１に送出する。レーザ光源１０１は、外部から入力される照射タイミング制御信号により、発振強度を連続的に変化させられるものであるため、タイミング信号発生部２０１から送出された正弦波形の信号を受信することで、正弦波形で出力が変化するレーザ光を発振することが可能となる。すなわち、タイミング信号発生部２０１は、発生させた正弦波形をレーザ光源１０１に送出することで、レーザ光源１０１が発するレーザ光を周期的に変調させることができる。
【００６３】
また、タイミング信号発生部２０１は、上記周波数ωのＭ倍の周波数をもつ矩形波形を発生させてカメラシフトパルス信号とし、発生させたカメラシフトパルス信号を、ＴＤＩカメラ１０５に送出する。
【００６４】
以上説明したように、タイミング信号発生部２０１は、形鋼撮像装置１００に設けられたレーザ光源１０１及びＴＤＩカメラ１０５の駆動を制御する駆動制御部であるといえる。
【００６５】
画像処理部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像処理部２０３は、形鋼撮像装置１００（より詳細には、形鋼撮像装置１００のＴＤＩカメラ１０５）から取得した撮像データを利用して生成した縞画像に対して、以下で説明するような画像処理を行い、検査対象物である形鋼１の表面に存在する欠陥を検出する。画像処理部２０３は、形鋼１に対応する縞画像への画像処理が終了すると、得られた形鋼１の検査結果に関する情報を、表示部２０５に伝送する。
【００６６】
なお、この画像処理部２０３については、以下で改めて詳細に説明する。
【００６７】
表示部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。表示部２０５は、画像処理部２０３から伝送された、検査対象物である形鋼１の検査結果を、演算処理装置２００が備えるディスプレイ等の出力装置に表示する。これにより、表面欠陥検査装置１０の利用者は、搬送されている検査対象物（形鋼１のウェブ検査面）の表面欠陥に関する検査結果を、その場で把握することが可能となる。
【００６８】
記憶部２０７は、演算処理装置２００が備える記憶装置の一例である。記憶部２０７には、本実施形態に係る演算処理装置２００が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部２０７は、タイミング信号発生部２０１、画像処理部２０３、表示部２０５等が、自由に読み書きを行うことが可能である。
【００６９】
［画像処理部について］
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００が備える画像処理部２０３について、詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る演算処理装置が有する画像処理部の構成を示したブロック図である。
【００７０】
本実施形態に係る画像処理部２０３は、図８に示したように、画像生成部２０９と、エッジ位置検出部２２５と、エッジ不感帯算出部２２７と、センタリング処理部２２９と、形状補正処理部２３１と、欠陥検出処理部２３３と、を主に備える。
【００７１】
画像生成部２０９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像生成部２０９は、形鋼撮像装置１００により生成された光切断像から構成される縞画像を利用して、形鋼１の表面の凹凸状態を表す複数の形状画像を生成する。
【００７２】
この画像生成部２０９は、Ａ／Ｄ変換部２１１、プレフィルタ部２１３、直交正弦波発生部２１５、ローパスフィルタ部２１７，２１９、位相算出部２２１、振幅算出部２２３及び位相連続化処理部２２５を更に備える。
【００７３】
Ａ／Ｄ変換部２１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。Ａ／Ｄ変換部２１１は、ＴＤＩカメラ１０５から出力された各光切断像をＡ／Ｄ変換し、デジタル多値画像データとして出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部２０７等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データを順に配置することにより、図７に示したような縞画像が形成される。
【００７４】
このような縞画像（又はデジタル多値画像データ）からは、搬送方向の各位置において、ウェブ高さ方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータが生成される。これらウェブ高さ方向に沿った縞画像の濃度分布を表すデータを、以下では、「スライス縞画像データ」と称することとする。搬送方向の各位置におけるスライス縞画像データは、記憶部２０７等に設けられた画像メモリから順次出力される。
【００７５】
プレフィルタ部２１３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。プレフィルタ部２１３は、各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、各スライス縞画像データからノイズを除去し、縞の状態を鮮明にする。なお、プレフィルタ部２１３によるフィルタ処理は必ずしも行わなくてもよく、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よい。
【００７６】
プレフィルタ部２１３は、スライス縞画像データに対するノイズ除去処理が終了すると、搬送方向の各位置ｊ（ｊ＝０，１，２，・・・）におけるスライス縞画像データＩｊ（ｋ）を出力する。ここで、ｋ（ｋ＝０，１，２，・・・）は、ウェブ高さ方向の位置を表すパラメータである。このとき、搬送方向の位置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）は、以下に示す式１０１のように表されるものとする。
【００７７】
【数１】
0005561178.tif 000002
・・・（式１０１）
【００７８】
ここで、上記式１０１において、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を表し、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を表す。
【００７９】
ここで、形鋼１の表面の凹み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、線状レーザ光の振幅は一定であるが、形鋼１の表面が汚れていたり、スケール疵のような模様状の疵があったりする場合には、その位置に対応する画素位置において振幅が変動することがある。このため、上記式１０１では、振幅Ａを画素位置（ｊ，ｋ）に依存する形で表記している。なお、上記式１０１において、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という条件を満たすためである。したがって、スライス縞画像データＩｊ（ｋ）は、０から２Ａの間で変化することとなる。
【００８０】
直交正弦波発生部２１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。直交正弦波発生部２１５は、記憶部２０７等に予め生成されている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。以下では、前者の正弦波データを基準ｓｉｎデータと称することとし、後者の正弦波データを基準ｃｏｓデータと称することとする。
【００８１】
これら二種類の基準正弦波データは、それぞれ、プレフィルタ部２１３から出力されたスライス縞画像データＩｊ（ｋ）に乗算される。この乗算処理により、二つの出力Ｉａｊ（ｋ）及びＩｂｊ（ｋ）が生成されることとなる。Ｉａｊ（ｋ）及びＩｂｊ（ｋ）の詳細は、以下の式１０２及び式１０３の通りである。
【００８２】
【数２】
0005561178.tif 000003
・・・（式１０２）
0005561178.tif 000004
・・・（式１０３）
【００８３】
ここで、上記式１０２で表される出力データＩａｊ（ｋ）は、後述するローパスフィルタ部２１７に入力され、上記式１０３で表される出力データＩｂｊ（ｋ）は、後述するローパスフィルタ部２１９に入力される。
【００８４】
ローパスフィルタ部２１７，２１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。ローパスフィルタ部２１７，２１９は、上述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。かかる処理により、入力されたデータＩａｊ（ｋ），Ｉｂｊ（ｋ）の中から、位相のずれφのみを含む成分を抽出することができる。ここで、ローパスフィルタ部２１７は、入力されたデータＩａｊ（ｋ）に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部であり、ローパスフィルタ部２１９は、入力されたデータＩｂｊ（ｋ）に対して、所定のフィルタ処理を施す処理部である。
【００８５】
ローパスフィルタ部２１７からの出力をＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））とし、ローパスフィルタ部２１９からの出力をＬＰＦ（Ｉｂｊ（ｋ））とすると、これらは、以下の式１０４及び式１０５のように表される。
【００８６】
【数３】
0005561178.tif 000005
・・・（式１０４）
0005561178.tif 000006
・・・（式１０５）
【００８７】
ローパスフィルタ部２１７は、フィルタ処理によって得られたデータＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））を、後述する位相算出部２２１及び振幅算出部２２３に出力する。また、ローパスフィルタ部２１９は、フィルタ処理によって得られたデータＬＰＦ（Ｉｂｊ（ｋ））を、後述する位相算出部２２１及び振幅算出部２２３に出力する。
【００８８】
位相算出部２２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。位相算出部２２１は、ローパスフィルタ部２１７，２１９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。位相のずれφ（ｊ，ｋ）は、ＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））及びＬＰＦ（Ｉｂｊ（ｋ））の値に応じて、以下の式１０７〜式１０９により算出することができる。
【００８９】
ここで、以下の式１０７は、ＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））≧０の場合に位相算出部２２１が利用する式である。また、以下の式１０８は、ＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））＜０、かつ、ＬＰＦ（Ｉｂｊ（ｋ））＜０の場合に位相算出部２２１が利用する式である。また、以下の式１０９は、ＬＰＦ（Ｉａｊ（ｋ））＜０、かつ、ＬＰＦ（Ｉｂｊ（ｋ））≧０の場合に位相算出部２２１が利用する式である。
【００９０】
【数４】
0005561178.tif 000007
・・・（式１０７）
0005561178.tif 000008
・・・（式１０８）
0005561178.tif 000009
・・・（式１０９）
【００９１】
位相算出部２２１は、上記式１０７〜式１０９において、逆三角関数（ａｒｃｔａｎ）の値域を−π／２〜＋π／２とするとともに、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’と表すこととする。この場合、上記式１０７〜式１０９で求めた位相のずれφ’は、形鋼１のウェブ検査面の表面の凹み（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、かかる位相のずれφ’を用いたのでは、形鋼１のウェブ検査面の表面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、形鋼１のウェブ検査面の表面の凹み（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、後述する位相連続化処理部２２５によって行われる。
【００９２】
そこで、位相算出部２２１は、算出した位相のずれφ’に関する情報を、後述する位相連続化処理部２２５に出力する。なお、位相のずれφ’（ｊ，ｋ）を図示することで、画像を生成することができる。このような位相のずれφ’に基づいて生成される画像のことを、以下では位相画像と称することとする。位相のずれφ’（ｊ，ｋ）を図示する方法は、各種存在するが、例えば、位相のずれφ’が＋πのときに画像が白くなり、位相のずれφ’が−πのときに画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。
【００９３】
振幅算出部２２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。振幅算出部２２３は、ローパスフィルタ部２１７，２１９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）を算出する。振幅算出部２２３は、振幅Ａ（ｊ，ｋ）を、以下の式１１０により算出する。
【００９４】
【数５】
0005561178.tif 000010
・・・（式１１０）
【００９５】
振幅算出部２２３は、このようにして算出した振幅Ａに関する情報を、後述するエッジ位置検出部２２７に出力する。なお、振幅Ａ（ｊ，ｋ）を図示することで、画像を生成することができる。このような振幅Ａに基づいて生成される画像のことを、以下では振幅画像と称することとする。振幅Ａ（ｊ，ｋ）を図示する方法は、各種存在するが、例えば、振幅Ａが小さいほど画像が黒くなるような濃淡画像として図示することが可能である。
【００９６】
また、本実施形態に係る演算処理装置２００では、このようにして生成することができる振幅画像を、形鋼の表面での粗度の相違を表す画像である輝度画像として利用する。
【００９７】
位相連続化処理部２２５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。位相連続化処理部２２５は、例えば、図９に示したように、位相算出部２２１により算出さ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。
【００９８】
上述したように、位相算出部２２１で算出した位相のずれφ’の値域は、−π〜＋πであるため、位相のずれφ’は、図９に示したように、−π及び＋πで不連続となる。例えば、濃淡画像として表わされている位相画像において、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。かかる位相画像をそのまま用いたのでは、形鋼１の表面形状を認識することは困難である。従って、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。かかる補正（位相飛び補正）は、２πの範囲で定義された位相のずれφ’から形鋼１の表面の凹み（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。
【００９９】
具体的には、位相連続化処理部２２５は、まず、位相のずれφ’の不連続点を検出するとともに、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、一つの画素だけを参照したとしても判断が困難であり、隣り合う画素同士を参照して判断することが好ましい。そこで、位相連続化処理部２２５は、位相画像の縦方向の各位置において位相画像を横方向に沿って調べ、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。ここで、形鋼１の表面における深さは、急激に変化しないため、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であると考えられる。従って、位相連続化処理部２２５は、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、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よい。
【０１００】
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、位相連続化処理部２２５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、位相連続化処理部２２５は、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、位相連続化処理部２２５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、位相連続化処理部２２５は、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。
【０１０１】
位相連続化処理部２２５は、以上説明したような方法で、縦方向の各位置において横方向に沿って隣り合う画素を調べ、位相のずれφ’を補正した後、横方向の各位置において縦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。かかる補正後の各画素位置における位相のずれは、形鋼１の表面の凹み（深さ）に比例する一義的な位相のずれφである。
【０１０２】
次に、位相連続化処理部２２５は、かか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、形鋼１の表面形状を正確に表している。この新たな位相画像のことを、以下では、形状画像と称することとする。
【０１０３】
位相連続化処理部２２５は、位相のずれが補正された形状画像を、後述するセンタリング処理部２３１に出力する。
【０１０４】
エッジ位置検出部２２７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。エッジ位置検出部２２７は、振幅算出部２２３により算出された振幅画像（輝度画像）に基づいて、１ライン毎に、左右（すなわち、Ｈ型鋼の上下）のフランジのエッジ位置を検出する。より詳細には、エッジ位置検出部２２７は、輝度画像の輝度値に着目し、輝度値が所定の閾値以上となっている部分を検出する。本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０では、フランジ端面がフランジ照明装置１０７によって照明されているため、フランジ端面を撮像した部分は、ＴＤＩカメラ１０５によって露光が積算されるために、常に露出が飽和した状態となっている。そのため、このような閾値処理により、エッジ位置を容易に検出することができる。エッジ位置検出部２２７が検出したエッジ位置に関する情報は、後述するエッジ不感帯算出部２２９に出力する。
【０１０５】
エッジ不感帯算出部２２９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。エッジ不感帯算出部２２９は、形鋼の形状に関する情報と、形鋼撮像装置と形鋼との位置関係に関する情報と、を利用して、形状画像におけるフランジ面（特に、フランジのウェブ面側）に対応する部分を不感帯として算出する。
【０１０６】
以下に、図１０を参照しながら、不感帯の算出方法について、具体的に説明する。
図１０において、ｔ１は、ウェブ厚を表し、ｔ２は、フランジ厚を表し、ｒは、Ｒ部の半径を表す。また、Ａは、フランジのウェブ面からの幅を表し、Ａ＝（１／２）×（ｗ−ｔ１）で算出される。ただし、ｗは、フランジ幅である。これらのデータは、形鋼（Ｈ型鋼）の形状に関する情報である。これらの形状に関する情報は、形鋼（Ｈ形鋼）の設計値であってもよく、形鋼（Ｈ形鋼）を実際に測定して得られた測定値であってもよい。これらの形状に関する情報は、表面欠陥検査装置１０の利用者により入力されたものであってもよく、表面欠陥検査装置１０以外の装置から取得したものであってもよい。
【０１０７】
また、図１０において、角度αは、ウェブ面とＲ部との交点と、ＴＤＩカメラの画像中央（水平線）とのなす角度であり、Ｂは、カメラ画像中心からフランジ上面までの高さであり、Ｌは、ウェブ検査面とカメラとの離隔距離である。これらのデータは、形鋼１とＴＤＩカメラ１０５との位置関係に関する情報である。
【０１０８】
エッジ不感帯算出部２２９は、これら形鋼の形状に関する情報と、形鋼とＴＤＩカメラとの位置関係に関する情報とを利用して、以下の式１１１により、不感帯の幅Ｄを算出する。ここで、式１１１における角度αは、以下の式１１２から算出される値である。
【０１０９】
【数６】
0005561178.tif 000011
・・・（式１１１）
0005561178.tif 000012
・・・（式１１２）
【０１１０】
また、下部フランジ部（ローラ２に接しているフランジ部）の不感帯については、同様に、カメラ画像中心とフランジ下面までの高さから算出してもよいし、形状に関する情報であるウェブ高さｈからパラメータＢを差し引いて求めてもよい。
【０１１１】
エッジ不感帯算出部２２９は、エッジ位置検出部２２７により検出されたエッジ位置に関する情報と、算出した不感帯幅Ｄに関する情報とを利用して、１ライン毎に、形状画像において不感帯の端部（不感帯のウェブ面側の端部）に対応する位置を特定する。エッジ不感帯算出部２２９は、この不感帯の端部に対応する位置に関する情報を、後述するセンタリング処理部２３１に出力する。
【０１１２】
厳密には、算出した不感帯幅Ｄから、画像上の不感帯の端部に対応する位置を特定する際には、カメラ位置からウェブ検査面までの距離とフランジ端部までの距離との相違に伴う補正を行う必要がある。しかしながら、形鋼のウェブ検査面からカメラ位置までの距離は、フランジ幅Ａと比較して十分に大きいので、撮像される画像の画素サイズに比較すると実用上無視できる。
【０１１３】
センタリング処理部２３１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。センタリング処理部２３１は、エッジ不感帯算出部２２９から出力された不感帯の端部に対応する位置に関する情報に基づいて、位相連続化処理部２２５から出力された形状画像にセンタリング処理を実施する。
【０１１４】
センタリング処理部２３１は、１ライン毎に、左右の不感帯端部の位置に基づいて、検査対象物である形鋼１のウェブ検査面のセンタ位置を算出し、形鋼１の長手方向（搬送方向）に揃えるようにする。かかるセンタリング処理により、形鋼１が搬送される間に横揺れしてしまったとしても、表面欠陥の検出精度を高めることができる。
【０１１５】
センタリング処理部２３１は、センタリング処理後の形状画像を、後述する形状補正処理部２３３に出力する。
【０１１６】
形状補正処理部２３３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。形状補正処理部２３３は、センタリング処理後の形状画像のうち不感帯をのぞく部分（すなわち、表面欠陥検出対象部分）を、ウェブ面とＲ部とに分離し、Ｒ部に対応する形状画像を平坦化する補正を行う。
【０１１７】
図１１からも明らかなように、中央部分（ウェブ面、図１１中の領域（２））は平坦である一方、フランジ面との付け根にはＲ部が存在するため、Ｒ部に対応する部分（図１１中の領域（１）及び（３））の輝度レベルは、一様ではなくなる。かかる形状に由来する形状画像に対して、表面欠陥の判別を行うための処理を施しても、形鋼の表面の凹みや疵等の表面欠陥を抽出することは困難である。そこで、形状補正処理部２３３は、検査対象物である形鋼２の曲面形状を平面に焼き直す形状補正処理を実施する。
【０１１８】
ただ、得られた形状画像の全面に対して偶関数等を用いた形状補正処理を施したとしても、Ｒ部に対応する部分については形状補正が成功するものの、平坦面に対応する部分では、Ｒ部の形状に引きずられて平面部が凹んだような形状に補正されてしまう。そこで、本実施形態に係る形状補正処理部２３３は、センタリング処理後の形状画像のうち不感帯をのぞく部分を、ウェブ面とＲ部とに分離し、Ｒ部に対応する形状画像にのみ平坦化処理を行う。
【０１１９】
本実施形態に係る演算処理装置２００では、不感帯の算出処理により上部フランジ及び下部フランジの位置を正確に算出することが可能となるため、Ｒ部とウェブ面との分離を容易に行うことが可能となる。Ｒ部は、図１０に例示したように、不感帯に隣接しているので、Ｒ部の位置は、形状に関する情報（ｒの大きさに関する情報）と、不感帯端部の位置に関する情報と、を利用することで、容易に特定可能である。
【０１２０】
また、統計処理等を用いた事前の検証により形状画像におけるＲ部に該当する部分の大きさをある程度把握できるのであれば、予め固定値を決定しておき、かかる固定値を利用してもよい。例えば、規格に則したＨ型鋼であれば、Ｒ部に該当する部分は８ｍｍ〜２４ｍｍとなると推察されるため、固定値として３０ｍｍを設定しておけば、Ｒ部に対応する部分を効率よく特定することが可能となる。
【０１２１】
具体的には、センタリング処理後のＲ部に対応する形状画像に対して、１ライン毎に奇関数又はスプライン関数等の所定の関数によるフィッティング処理を施し、元データ（センタリング処理後のＲ部に対応する形状画像）との差分演算を行う。
【０１２２】
続いて、フィッティング処理後のＲ部の形状画像を形鋼１の搬送方向（長手方向）に所定の長さだけ平均（積算）し、ローパスフィルタ処理を施して、元データ（フィッティング処理後のＲ部の形状画像）との差分演算（又は除算演算）を行う。このシェーディング補正により、表面欠陥候補となる凹凸情報を保持したまま、Ｒ部に対応する形状画像を平坦化することができる。
【０１２３】
以上のように、形状補正処理部２３３は、Ｒ部に対応する形状画像への形状補正処理として、所定の関数によるフィッティング処理、更にはシェーディング補正という二段階の処理を行う。かかる形状補正処理によって、形状画像のうち不感帯をのぞいた部分の画像は、凹凸情報を保持したまま全て平坦となり、容易に後述する表面欠陥の検出処理を行うことが可能となる。以下では、形状補正処理後の形状画像のことを、深さ画像と称することとする。
【０１２４】
形状補正処理部２３３は、形状補正処理が終了した深さ画像を、後述する欠陥検出処理部２３５へと出力する。
【０１２５】
欠陥検出処理部２３５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。欠陥検出処理部２３５は、形状補正処理部２３３から出力された、形状補正処理後の形状画像（深さ画像）に基づいて、検査対象物である形鋼１の表面に存在する凹みの深さｄを算出し、検査対象物の形状を特定する。その後、欠陥検出処理部２３５は、検査対象物である形鋼１の形状を特定すると、形鋼１のウェブ検査面の表面に表面欠陥があるかないかを判断する。
【０１２６】
ここで、ＴＤＩカメラ１０５における光電変換素子の列方向の撮影分解能をｓ（ｍｍ／画素）とし、線状レーザ光の垂直成分入射角をθ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＝ｄ・ｔａｎθは、縞画像においてｈ／ｓ画素に相当する。また、ＴＤＩカメラ１０５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、縞画像において横方向の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Ｌの反射点が長手方向に距離ｈずれたときの縞画像データにおける位相のずれΔφは、Ｍ／２π＝（ｈ／ｓ）／Δφの関係より、以下の式１１３のようになる。
【０１２７】
ｄ＝｛Ｍ・ｓ／（２π・ｔａｎθ）｝・Δφ  ・・・（式１１３）
【０１２８】
従って、欠陥検出処理部２３５は、ＴＤＩカメラ１０５の撮影分解能や線状レーザ光の入射角θといった形鋼撮像装置１００の設定値と、タイミング信号発生部２０１から取得した周波数の比Ｍと、形状補正処理部２３３から出力された深さ画像から得られる位相φと、上記式１１３とを用いて、検査対象物（形鋼１）のウェブ検査面の表面に存在する凹みの深さｄを算出することができる。
【０１２９】
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、補正を行う必要があるが、形鋼の凹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微小な場合は、かかる撮影分解能ｓの変化を実用上無視することができる。また、テレセントリックレンズを使えば、撮影分解能ｓを深さｄによらず、一定とすることができる。
【０１３０】
欠陥検出処理部２３５は、形鋼１のウェブ検査面の表面に存在する凹みの深さの算出が終了すると、得られた情報に基づいて、ウェブ検査面の表面に存在する表面欠陥（疵）の位置を特定する。
【０１３１】
欠陥検出処理部２３５は、このようにして検出された表面欠陥（疵）に関する情報を、表示部２０５に出力したり、帳票出力したりする。
【０１３２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像処理部２０３では、伸縮処理後の形状画像（深さ画像）を利用することで、形鋼１の表面形状を正確、かつ、容易に把握することができる。
【０１３３】
また、欠陥検出処理部２３５は、上述の方法に換えて以下の方法でも、ウェブ検査面に存在する可能性のある表面欠陥を検出することが可能である。すなわち、欠陥検出処理部２３５は、まず、形状補正処理部２３３で得られた深さ画像を二値化処理する。二値化処理では、閾値を設定し、閾値内部分には０を、閾値を超える部分に１を与えて画像化する。
【０１３４】
続いて、欠陥検出処理部２３５は、生成した二値化画像を用いて表面欠陥判別を行い、表面欠陥を検出する。また、欠陥検出処理部２３５は、二値化画像だけでなく、深さ画像の最大、最小深さ等に基づいて、表面欠陥判別を行ったり、振幅算出部２２３で得られた振幅画像（輝度画像）の最大輝度、最小輝度、平均輝度等に基づいて、表面欠陥判別を行ったりしてもよい。
【０１３５】
以上、本実施形態に係る演算処理装置２００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１３６】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１３７】
また、上記説明において、形鋼１としてＨ型鋼を例にとって説明を行ったが、ウェブ面とフランジ面とがＲ部を介して接続されているような形状を有する形鋼であれば、同様に処理を行うことが可能である。
【０１３８】
本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、例えば図１２（ａ）に示したようなＩ型鋼に対しても適用可能であり、図１２（ｂ）に示したような溝形鋼にも適用可能であり、図１２（ｃ）に示したような、各種の山形鋼に対しても適用可能である。また、本実施形態に係る表面欠陥検査方法は、これらの形鋼のみならず、図１２（ｄ）に示したような形状を有するレールに対しても適用可能であり、鋼矢板に対しても適用可能である。
【０１３９】
＜表面欠陥検査方法の流れについて＞
続いて、図１３を参照しながら、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れについて、簡単に説明する。図１３は、本実施形態に係る表面欠陥検査方法の流れを示した流れ図である。
【０１４０】
まず、表面欠陥検査装置１０は、線状レーザ光が照射されている形鋼１を形鋼撮像装置１００のＴＤＩカメラ１０５で撮像して、縞画像を生成する（ステップＳ１０１）。その後、演算処理装置２００の画像処理部２０３（より詳細には、画像生成部２０９）は、縞画像の信号に基づいて振幅及び位相を算出する（ステップＳ１０３）。
【０１４１】
続いて、位相連続化処理部２２５は、位相算出部２２１によって生成された位相画像について位相連続化処理を実施し（ステップＳ１０５）、位相連続化処理が終了した位相画像（形状画像）を、センタリング処理部２３１に出力する。
【０１４２】
他方、エッジ位置検出部２２７は、振幅算出部２２３によって生成された振幅画像に基づいて、エッジ位置の検出処理を実施する（ステップＳ１０７）。エッジ位置検出部２２７は、検出したエッジ位置を表す情報を、エッジ不感帯算出部２２９に出力する。
【０１４３】
エッジ不感帯算出部２２９は、形鋼１の形状に関する情報と、形鋼と形鋼撮像装置との位置関係に関する情報と、を利用して、エッジ不感帯の幅Ｄを算出する（ステップＳ１０９）。その後、エッジ不感帯算出部２２９は、形鋼１の形状に関する情報と、算出したエッジ不感帯の幅Ｄに関する情報とを利用して、エッジ不感帯の端部に関する情報を算出し、センタリング処理部２３１に出力する。
【０１４４】
センタリング処理部２３１は、エッジ不感帯の端部に関する情報を利用して、形状画像のセンタ位置を算出し、算出したセンタ位置に形状画像を合わせるセンタリング処理を実施する（ステップＳ１１１）。
【０１４５】
センタリング処理部２３１は、センタリング処理後の形状画像（すなわち、深さ画像）を、形状補正処理部２３３に出力する。
【０１４６】
形状補正処理部２３３は、不感帯に対応する部分をのぞいた深さ画像を、ウェブ面に対応する部分とＲ部に対応する部分とに分け、Ｒ部に対応する深さ画像に対して、形状補正処理を実施する（ステップＳ１１３）。これにより、Ｒ部に対応する深さ画像が平坦化され、より正確に表面欠陥を検出することが可能となる。
【０１４７】
形状補正処理部２３３は、形状補正処理の終了した深さ画像を、欠陥検出処理部２３５に出力する。
【０１４８】
続いて、欠陥検出処理部２３５は、形状補正処理の終了した深さ画像を利用して、ウェブ検査面の表面に存在しうる表面欠陥の検出処理を実施する（ステップＳ１１５）。
【０１４９】
かかる流れで処理を行うことで、形鋼の表面形状を正確、かつ、容易に把握することが可能となり、微小な凹凸形状の疵や模様状の疵を高精度でかつ高速に同時に検出することができる。
【０１５０】
（第２の実施形態）
搬送ライン上を搬送される形鋼の種別は１種類に限られるわけでなく、例えば以下の表１に示すように、互いに異なるサイズを有する複数種類の形鋼が搬送ライン上を搬送される場合がある。
【０１５１】
【表１】
0005561178.tif 000013
【０１５２】
上記表１に記載されているような各種の形鋼を、搬送ライン上で安定して搬送させるために、図１４に示したように、スキッドＳ（あるいはガイド）による送り込みにより、テーブルロール２の端部から所定距離Ｄ（例えば、２００ｍｍ）だけ内側に、上述のような各種形鋼のフランジ端部（例えば図１４におけるフランジの左端）が重なるようになる。
【０１５３】
このため、図１４に示したように、形鋼Ａのウェブ高さにあわせて形鋼撮像装置が設置されている搬送ラインに、形鋼撮像装置の視野中心よりも低いウェブ高さを有する形鋼（例えば、上記表１における形鋼Ｂ）が搬送された場合には、フランジが傘になり撮影できない領域が生じることとなる。
【０１５４】
また、図１４に示したように、形鋼Ｃのフランジ幅にあわせて形鋼撮像装置が設置されている搬送ラインに、形鋼Ｄのようなフランジ幅の狭い形鋼が搬送された場合には、形鋼撮像装置の焦点がウェブ面に合わなくなり、焦点ボケが生じることとなる。
【０１５５】
このように、様々なサイズを有する形鋼が搬送ライン上を搬送される場合には、検査対象であるウェブ面位置が形鋼撮像装置の光学条件から外れてしまう場合があり、結果、検査面全面が撮像されなかったり、焦点ボケが生じたりして、正確な検査が実施できない場合がある。
【０１５６】
そこで、以下で説明する本発明の第２の実施形態に係る表面欠陥検査装置は、形鋼撮像装置の撮像位置を移動させる移動制御装置を更に備えることで、撮像手段の一例であるＴＤＩカメラとレーザ光源との光学系配置を維持したまま、形鋼撮像装置を形鋼のサイズにあわせて適切に移動させる。その結果、形鋼撮像装置は、検査対象である形鋼のウェブ面を適切に撮像することが可能となるので、複数種類の形鋼が搬送ライン上を搬送される場合であっても、正確に表面欠陥の検査を行うことが可能となる。
【０１５７】
＜表面欠陥検査装置の全体構成について＞
まず、図１５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る表面欠陥検査装置１０の全体構成について説明する。図１５は、本実施形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した説明図である。
【０１５８】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０は、複数のローラ２からなる搬送ライン上を搬送される形鋼１を撮像して、撮像の結果得られる画像を画像処理することにより、形鋼１の表面に表面欠陥が存在するか否かを検査する装置である。
【０１５９】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置１０は、図１５に示したように、搬送ライン上の形鋼１を撮像する形鋼撮像装置１００と、演算処理装置２００と、移動制御装置３００と、を備える。
【０１６０】
ここで、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００は、撮像位置を変化させるための任意の移動機構（図示せず。）が取り付けられている。形鋼撮像装置１００に設けられた移動機構は、後述する移動制御装置３００の制御により、水平方向（フランジ幅方向）及び上下方向（ウェブ高さ方向）に、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３と、ＴＤＩカメラ１０５との間の相対的位置関係を維持したまま、撮像位置を移動させる。
【０１６１】
なお、本実施形態において、形鋼撮像装置１００のレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３と、ＴＤＩカメラ１０５とは、それぞれの光軸が、基準となる形鋼（例えば、搬送ライン上を搬送される形鋼のうち最大のウェブ高さを有するもの。以下の説明ではこれを形鋼ａと呼ぶ。）のウェブ面を垂直に横切る水平面上に存在するように、予め配置されているものとする。以下では、この基準となる形鋼ａにあわせたレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の位置を、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の基準撮像位置と称することとする。
【０１６２】
本実施形態に係る形鋼撮像装置１００は、以上述べた点以外では、本発明の第１の実施形態に係る形鋼撮像装置１００と同様の構成を有しており、同様の効果を奏するものであるため、以下では、更なる詳細な説明は省略する。
【０１６３】
また、本実施形態に係る演算処理装置２００は、本発明の第１の実施形態に係る演算処理装置２００と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下では詳細な説明は省略する。
【０１６４】
移動制御装置３００は、形鋼撮像装置１００に設けられた各種の移動機構を制御することで、形鋼撮像装置１００の撮像位置の変更を制御する装置である。かかる移動制御装置３００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等を備えたコンピュータにより実現されてもよいし、形鋼撮像装置１００に設けられた各種の移動機構を制御するための専用回路であってもよい。また、図１５においては、移動制御装置３００は、演算処理装置２００とは異なる装置であるように図示されているが、演算処理装置２００が移動制御装置３００の機能を兼ね備えていてもよい。
【０１６５】
移動制御装置３００は、表面欠陥検査装置１０のユーザによる入力操作や、移動制御装置３００と通信可能な装置（例えば、製造管理用プロコン等）から出力された制御信号等により、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズが変更となる旨が通知されると、形鋼１のサイズが変更となる旨の情報を、形鋼撮像装置１００及び演算処理装置２００に通知する。
【０１６６】
移動制御装置３００は、形鋼１のサイズが変更となる旨の通知の取得とあわせて、変更後の形鋼１のサイズに関する情報を取得する。かかる変更後の形鋼のサイズに関する情報は、例えば、表面欠陥検査装置１０のユーザによる入力操作や、移動制御装置３００と通信可能な装置（例えば、製造管理用プロコン等）や、演算処理装置２００等に格納されている各種データベース等から取得する。
【０１６７】
移動制御装置３００は、基準となる形鋼のサイズに関する情報、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の基準撮像位置に関する情報、及び、取得した変更後の形鋼のサイズに関する情報に基づいて、かかる形鋼の変更が所定の条件を満足するか否かを判断する。移動制御装置３００は、形鋼の変更が所定の条件を満たすと判断した場合に、判断に利用した上述の情報に基づいて、形鋼撮像装置１００の移動量（より詳細には、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量）を算出する。
【０１６８】
以下では、図１６を参照しながら、移動制御装置３００が実施する所定の条件を満たすか否かの判断処理、及び、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量の算出処理について、具体的に説明する。
【０１６９】
図１６は、形鋼撮像装置１００の移動量（より詳細には、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５）について説明するための説明図である。
図１６において、形鋼ａが基準となる形鋼であり、搬送される形鋼のうちで最大のウェブ高さｈａを有しており、フランジ幅ｗａ、ウェブ厚ｔ１ａ、フランジ厚ｔ２ａを有しているものとする。また、かかる場合において、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の基準撮像位置は、図１６に示したように、Ｈ０＝（１／２）ｈａとなっている。
【０１７０】
また、図１６において、形鋼ｂがサイズ変更後の形鋼に対応しており、ウェブ高さｈｂ、フランジ幅ｗｂ、ウェブ厚ｔ１ｂ、フランジ厚ｔ２ｂを有しているものとする。
【０１７１】
かかる場合において、移動制御装置３００は、まず、形鋼ｂについて、（ｈｂ−ｔ２ｂ）で表される値（すなわち、図１６に示したように、上側のフランジのうちウェブに接続されている側の面までの高さＨ１）が、ＴＤＩカメラ１０５の視野中心を表す値（すなわち、Ｈ０）未満であるか否かを判断する。
【０１７２】
かかる条件が成立する場合には、形鋼ｂのフランジが傘となって、形鋼ｂのウェブ検査面全面を撮像できなくなってしまうため、移動制御装置３００は、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量を算出して、これらの機器の位置変更を制御する。また、かかる条件が成立しない場合（すなわち、Ｈ０≦Ｈ１である場合）には、サイズ変更後の形鋼のフランジにより撮像領域がさえぎられることはないため、移動制御装置３００は、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動を実施しない。
【０１７３】
移動制御装置３００は、上述のような条件が成立する場合には、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の水平方向移動量ＭＸ及び上下方向移動量ＭＹを算出する。ここで、水平方向移動量ＭＸは、ＴＤＩカメラ１０５とウェブ検査面との離隔距離Ｌが一定となるように決定される。すなわち、移動制御装置３００は、以下の式２０１により、水平方向移動量ＭＸを算出する。水平方向移動量ＭＸは、下記式２０１から明らかなように、形鋼ａのウェブ検査面と、形鋼ｂのウェブ検査面との離隔距離を表している。また、移動制御装置３００は、上下方向移動量ＭＹを、図１６から明らかなように、以下の式２０２により算出する。
【０１７４】
ＭＸ＝１／２（ｗａ＋ｔ１ａ）−１／２（ｗｂ＋ｔ１ｂ）  ・・・（式２０１）
ＭＹ＝Ｈ０−Ｈ１＝（１／２）ｈａ−（ｈｂ−ｔ２ｂ）  ・・・（式２０２）
【０１７５】
移動制御装置３００は、水平方向移動量ＭＸ及び上下方向移動量ＭＹを算出すると、形鋼撮像装置１００（レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５）に設けられた移動機構に対して、算出したこれらの移動量を表す情報を送信する。これにより、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５は、サイズ変更後の形鋼（すなわち、形鋼ｂ）のウェブ検査面全体を撮像可能な位置に、自身の位置を移動させることができる。形鋼撮像装置１００は、位置変更が終了すると、その旨を演算処理装置２００に通知する。これにより、サイズ変更後の形鋼である形鋼ｂに対する表面欠陥検査処理が開始されることとなる。
【０１７６】
なお、サイズ変更後の形鋼に対する表面欠陥検査処理が終了すると、移動制御装置３００は、基準撮像位置へと復帰する旨を指示する制御信号を、形鋼撮像装置１００に対して送信する。
【０１７７】
以上説明したようなレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の位置制御を実施することにより、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズが多種多様であり、ウェブ検査面の搬送位置が異なる場合であっても、形鋼撮像装置１００の光学系配置が適切な位置に移動することとなる。その結果、様々なサイズの形鋼に対して、正確に表面欠陥検査処理を実施することが可能となる。
【０１７８】
以上、図１６を参照しながら、移動制御装置３００によるレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動制御処理について説明した。
【０１７９】
ここで、本実施形態に係る移動制御装置３００は、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５に加えて、フランジ照明装置１０７の移動制御を行うことも可能である。
【０１８０】
以下、図１７を参照しながら、移動制御装置３００によるフランジ照明装置１０７の移動制御処理について説明する。図１７は、本実施形態に係るフランジ照明装置の移動量について説明するための説明図である。
【０１８１】
なお、以下の説明では、図１７に示したように、搬送ライン上を搬送される形鋼のうち最大のウェブ高さを有する形鋼（形鋼ａ）を撮像する際のレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の基準撮像位置の高さを高さ方向の原点とした座標系（ｕ，ｖ）を用いることとする。すなわち、図１７に示した座標系（ｕ，ｖ）では、スキッドＳの右端に対応し、かつ、形鋼ａを撮像する際のレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の基準撮像位置の高さに対応する点を、原点として取り扱う。また、フランジ照明装置１０７の位置を、上記ｕｖ座標系を用いてＦＳ（ｕ，ｖ）と表すこととする。
【０１８２】
ここで、図１７に示した形鋼は、ウェブ高さｈ、フランジ幅ｗ、ウェブ厚ｔ１、フランジ厚ｔ２、コーナーＲ部の半径ｒとなっており、テーブルロール２の端部からＤの位置に配設されているものとする。
【０１８３】
かかる場合において、図１７に示した形鋼に適したフランジ照明装置１０７の設置位置は、以下の３つの条件を全て満たす領域（図１７において、斜線で示した領域）内の位置となる。
【０１８４】
（１）フランジ照明装置１０７側のフランジの端部Ｍと、他側のフランジ面に連なるＲ部の端部Ｎとを結ぶ直線ＬＥよりも形鋼中心側
（２）フランジ端部に垂直な直線Ｌ０よりも形鋼外側
（３）カメラ視野の外側（形鋼ａを撮像する際のカメラ視野と直線Ｌ０との交点の高さＶＣよりも上側）
【０１８５】
ここで、上記３つの条件を満たす形鋼ａを基準としたフランジ照明装置１０７の初期設定位置座標を、ＦＳ（ｕ０，ｖ０）と表すこととする。かかる初期設定位置ＦＳ（ｕ０，ｖ０）において、ｖ０は、ｖ０＞ＶＣを満足するように予め設定された値となっている。
【０１８６】
このような条件において、直線ＬＥ及び直線Ｌ０が、ｕｖ座標系においてどのように定式化されるかについて考える。
まず、直線ＬＥに関し、座標Ｍ及び座標Ｎは、ｕｖ座標系において以下のように表される。
【０１８７】
【数７】
0005561178.tif 000014
0005561178.tif 000015
【０１８８】
従って、直線ＬＥを表すｕｖ座標系での式は、以下の式２５１のようになる。ここで、以下の式２５１において、係数ａ及び係数ｂは、以下の式２５２及び式２５３で表される値である。
【０１８９】
【数８】
0005561178.tif 000016
・・・（式２５１）
0005561178.tif 000017
・・・（式２５２）
0005561178.tif 000018
・・・（式２５３）
【０１９０】
また、直線Ｌ０は、座標Ｍを通りウェブ高さ方向と平行な直線であるため、以下の式２５４のように表すことができる。
【０１９１】
ｕ＝ｗ  ・・・（式２５４）
【０１９２】
従って、図１７に示した形鋼に対するフランジ照明装置１０７の位置は、以下の３つの条件式を全て満たす範囲内の位置として表すことができる。
【０１９３】
（１）ｖ＞ａ・（ｕ−ｗ）＋ｂ
（２）ｕ＞ｗ
（３）ｖ＞ＶＣ
【０１９４】
ここで、式２５１を変形してｕについて解くと、以下の式２５５を得ることができる。
【０１９５】
【数９】
0005561178.tif 000019
・・・（式２５５）
【０１９６】
従って、上記式２５５を考慮して、先述の（１）〜（３）の条件を整理すると、以下の式２５６及び式２５７のように表すことができる。
【０１９７】
【数１０】
0005561178.tif 000020
・・・（式２５６）
0005561178.tif 000021
・・・（式２５７）
【０１９８】
従って、本実施形態に係る移動制御装置３００は、形鋼のサイズに応じてフランジ照明装置１０７に設けられた各種の移動機構を制御し、初期設定位置の座標ＦＳ（ｕ０，ｖ０）から、上記式２５６及び式２６７を共に満たすような位置ＦＳ（ｕ，ｖ）へとフランジ照明装置１０７を移動させればよい。
【０１９９】
ここで、フランジ照明装置１０７の移動方法として、主に以下の２種類の方法が考えられる。
【０２００】
・フランジ照明装置１０７の高さ位置をレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５と連動して移動させ、フランジ照明装置１０７の水平方向の位置を水平方向に移動させる方法
・フランジ照明装置１０７の高さ位置をレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の高さ位置と連動させずに一定とし、水平方向にのみ移動させる方法
【０２０１】
以下では、まず、移動制御装置３００がフランジ照明装置１０７の高さ方向及び水平方向を移動させる場合について、具体的に説明する。
【０２０２】
移動制御装置３００に対して形鋼の形状に関する情報が入力されると、移動制御装置３００は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量ＭＸ及びＭＹを算出する。ここで、移動制御装置３００は、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５を高さ方向（すなわち、ｖ軸方向）に関してｖ軸負方向側にＭＹだけ移動させる場合、フランジ照明装置１０７についても、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の高さ方向の移動に連動させて、ｖ軸負方向側にＭＹだけ移動させる。従って、フランジ照明装置１０７の高さ方向の座標ｖは、移動制御装置３００の制御により、ｖ＝ｖ０−ＭＹに移動することとなる。
【０２０３】
また、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向（すなわち、ｕ軸方向）の位置を、上記式２５６を満たす位置、すなわち、ｗ＜ｕ＜（１／ａ）・（ｖ０−ＭＹ−ｂ）＋ｗを満たす位置ｕまで移動させる。
【０２０４】
なお、式２５６で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向位置ｕを、上記式２５４で表される位置と上記式２５５で表される位置との中間位置となるように移動させればよい。すなわち、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向位置ｕを、以下の式２５８で表される位置に設定する。
【０２０５】
【数１１】
0005561178.tif 000022
・・・（式２５８）
【０２０６】
従って、式２５６で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の位置を以下で表される座標ＦＳに設定して、フランジ照明装置１０７の移動制御を実施することとなる。
【０２０７】
【数１２】
0005561178.tif 000023
【０２０８】
次に、移動制御装置３００がフランジ照明装置１０７の水平方向のみを移動させる場合について、具体的に説明する。
【０２０９】
移動制御装置３００に対して形鋼の形状に関する情報が入力されると、移動制御装置３００は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量ＭＸ及びＭＹを算出する。ここで、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の高さ（すなわち、ｖ軸方向の位置）については、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の高さ方向の移動に連動させず、初期設定位置のｖ座標であるｖ０のままで一定とする。
【０２１０】
また、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向（すなわち、ｕ軸方向）の位置を、上記式２５６を満たす位置、すなわち、ｗ＜ｕ＜（１／ａ）・（ｖ０−ｂ）＋ｗを満たす位置ｕまで移動させる。
【０２１１】
なお、式２５６で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向位置ｕを、上記式２５４で表される位置と上記式２５５で表される位置との中間位置となるように移動させればよい。すなわち、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の水平方向位置ｕを、以下の式２５９で表される位置に設定する。
【０２１２】
【数１３】
0005561178.tif 000024
・・・（式２５９）
【０２１３】
従って、式２５６で表される条件が成立しない場合には、移動制御装置３００は、フランジ照明装置１０７の位置を以下で表される座標ＦＳに設定して、フランジ照明装置１０７の移動制御を実施することとなる。
【０２１４】
【数１４】
0005561178.tif 000025
【０２１５】
なお、上記説明では、形鋼撮像装置１００が、移動機構を備えた１台のフランジ照明装置１０７を備えている場合について説明したが、形鋼撮像装置１００は、複数台のフランジ照明装置１０７を備えていてもよい。形鋼撮像装置１００が複数台のフランジ照明装置１０７を備えることで、上述のようなフランジ照明装置１０７の移動制御処理を実施することなく、形鋼のフランジ端部を適切に照明することが可能となる。
【０２１６】
以下では、図１８を参照しながら、形鋼撮像装置１００が複数台のフランジ照明装置１０７を備える場合におけるフランジ端部の照明制御処理について、簡単に説明する。図１８は、本実施形態に係るフランジ照明装置の変形例について説明するための説明図である。
【０２１７】
図１８に示したように、本実施形態に係る形鋼撮像装置１００は、ｖ＞ＶＣを満たすｖ＝ｖ０の高さに、ｕ軸方向に沿って複数のフランジ照明装置１０７を有していてもよい。図１８に示したようにアレイ状に照明装置を設けることで、以上説明したような移動制御を実施することなく、形鋼のフランジ端部を照明可能となる。
【０２１８】
なお、かかる場合には、上述のようなフランジ照明装置１０７の移動制御を行うのではなく、フランジ照明装置１０７の点灯制御が行われることとなる。フランジ照明装置の点灯制御は、移動制御装置３００が実施してもよいし、移動制御装置３００の算出したレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量ＭＸ，ＭＹを取得したタイミング信号発生部２０１が実施してもよい。以下では、移動制御装置３００がフランジ照明装置１０７の点灯制御を行う場合を例にとって説明する。
【０２１９】
フランジ照明装置１０７は、図１８に示したように、ｕ軸方向（すなわち、形鋼の搬送方向に垂直な方向）に沿って等間隔に、ｍ台設けられているものとする。ここで、隣り合うフランジ照明装置１０７の間隔は、実際に搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズに基づいて決定することが可能であり、例えば、搬送される形鋼のサイズに基づいて算出される（１／ａ）・（ｖ０−ｂ）の値の中で最小値と同等となるように決定すればよい。この際、フランジ照明装置１０７の配置間隔は、上記式２５６を満たす領域内に少なくとも１個のフランジ照明装置が配置されるように調整される。また、設置するフランジ照明装置の台数についても、搬送ライン上を搬送される形鋼のサイズを考慮して、適宜設定すればよい。ここで、各フランジ照明装置の位置座標を、ＦＳｍ（ｕｍ，ｖ０）（ｍ＝１，２，・・・，ｍ）と表すこととする。
【０２２０】
かかる場合において、搬送される形鋼のサイズが変更になると、移動制御装置３００は、取得した形鋼の形状に関する情報を利用して、先述のようにしてレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の移動量ＭＸ及びＭＹを算出する。続いて、移動制御装置３００は、以下の式２６０を満たすｕ座標値ｕｍを特定する。
【０２２１】
【数１５】
0005561178.tif 000026
・・・（式２６０）
【０２２２】
その後、移動制御装置３００は、特定したｕ座標値ｕｍを利用して、位置座標ＦＳｍ（ｕｍ，ｖ０）に存在するフランジ照明装置のみを点灯させるように、フランジ照明装置１０７の点灯制御を実施する。
【０２２３】
以上、図１７及び図１８を参照しながら、移動制御装置３００によるフランジ照明装置１０７の移動制御処理について説明した。
【０２２４】
なお、上述の実施形態では、移動制御装置３００がレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の撮像位置を制御する際の条件としてＨ０＞Ｈ１が成立するか否かに着目し、Ｈ０≦Ｈ１である場合にはレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の撮像位置を変更しない場合について説明した。
【０２２５】
しかしながら、移動制御装置３００がレーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５の撮像位置を制御する際の条件は、上記例に限定されるわけではない。例えば、移動制御装置３００は、形鋼の種別が切り替わる際に、ウェブ高さの中心位置が変化するか否かに着目して、撮像位置を制御するか否かを判断してもよい。かかる場合には、移動制御装置３００は、現在搬送されている形鋼の種別やサイズを把握しておき、搬送される形鋼のサイズが変更となる場合には、ウェブ高さの中心位置が変化するか否かを判断する。移動制御装置３００は、ウェブ高さの中心位置が変化すると判断した場合に、レーザ光源１０１及びロッドレンズ１０３、並びに、ＴＤＩカメラ１０５が常に形鋼のウェブ高さの中心位置となるように、これら機器の位置制御を行うことができる。
【０２２６】
（ハードウェア構成について）
次に、図１９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１９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。
【０２２７】
演算処理装置２００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０２２８】
ＣＰＵ９０１は、演算装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置２００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０２２９】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０２３０】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置２００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。演算処理装置２００のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０２３１】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０２３２】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置２００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０２３３】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【０２３４】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置２００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置２００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０２３５】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【０２３６】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０２３７】
なお、本発明の実施形態に係る移動制御装置３００のハードウェア構成は、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と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０２３８】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法では、遅延積分型撮像装置で得られた光切断画像を順に配列することにより得られる縞画像について、検査対象物の検査範囲を正確に決定することが可能となった。そのため、検査対象物がＨ形鋼のウェブ面のように横断面形状において両端部が低くなる又は高くなる曲線を有する長丈材である場合にも、凹凸を含む表面欠陥の検出精度を高めることができる。
【０２３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０２４０】
１    形鋼
２    ローラ
１０    表面欠陥検査装置
１００    形鋼撮像装置
１０１    レーザ光源
１０３    ロッドレンズ
１０５    遅延積分型撮像装置（ＴＤＩカメラ）
２００    演算処理装置
２０１    タイミング信号発生部
２０３    画像処理部
２０５    表示部
２０７    記憶部
２０９    画像生成部
２１１    Ａ／Ｄ変換部
２１３    プレフィルタ部
２１５    直交正弦波発生部
２１７，２１９    ローパスフィルタ部
２２１    位相算出部
２２３    振幅算出部
２２５    位相連続化処理部
２２７    エッジ位置検出部
２２９    エッジ不感帯算出部
２３１    センタリング処理部
２３３    形状補正処理部
２３５    欠陥検出処理部
３００    移動制御装置
【図１】
0005561178.tif 000027
【図２】
0005561178.tif 000028
【図３】
0005561178.tif 000029
【図４】
0005561178.tif 000030
【図５】
0005561178.tif 000031
【図６】
0005561178.tif 000032
【図８】
0005561178.tif 000033
【図９】
0005561178.tif 000034
【図１０】
0005561178.tif 000035
【図１１】
0005561178.tif 000036
【図１２】
0005561178.tif 000037
【図１３】
0005561178.tif 000038
【図１４】
0005561178.tif 000039
【図１５】
0005561178.tif 000040
【図１６】
0005561178.tif 000041
【図１７】
0005561178.tif 000042
【図１８】
0005561178.tif 000043
【図１９】
0005561178.tif 000044
【図２０】
0005561178.tif 000045
【図７】
0005561178.tif 000046