(57)【要約】【課題】  厚鋼板や、薄鋼板の移動表面の凹凸キズと汚れとの識別能力を向上させた表面検査装置、表面検査の方法を提供することを目的とする。【解決手段】  移動する被検査物１の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置であって、前記被検査物表面の鉛直方向に対し、所定の角度で傾斜させて前記被検査物表面の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射する照明手段２と、スリット光の反射光を鉛直方向から受光する検出カメラ３と、被検査物１の移動方向の速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成する移動速度検出手段４と、検出カメラ３からの信号及び移動速度検出手段４からの信号とを入力して、スリット光の凹凸画像のプロファイルの特徴を捉えて、凹凸キズと汚れとを識別する画像処理装置５とを備える。【選択図】  図１
2006226834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置であって、
前記被検査物表面の鉛直方向に対し所定の角度で傾斜させて、前記被検査物の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射する照明手段と、前記スリット光の反射光をスリット光の照射光軸外で受光し、このスリット光の軌跡を撮像する検出カメラと、前記被検査物の移動方向の速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成する移動速度検出手段と、前記検出カメラからの画像信号及び前記移動速度検出手段からの信号とを入力して、前記被検査物表面の凹凸キズを前記スリット光の軌跡の変化(高さの変化)を計測して判定する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、前記スリット光の軌跡を、前記被検査物の移動方向の単位長さ毎に、前記被検査物の幅方向及び高さ方向を所定の分解能の画像として記憶した単位長プロファイルを生成する前処理手段と、
前記単位長プロファイルを、前記単位長さの所定回数分(判定長)、移動方向に重ね合わせて記憶した第1の判定長・幅プロファイルを生成し、更に、この第1の判定長・幅プロファイルから同じ画像位置毎の発生回数を加算して発生頻度を求める幅方向加算手段と、前記単位長プロファイルのピーク値を前記判定長分連ねて記憶した、判定長・長さプロファイルを生成する移動方向加算手段とからなるプロファイル演算手段と、
前記第１の判定長・幅プロファイルの所定の高さ以上のデータについて、対応する幅位置の前記発生頻度との乗算値の和を幅方向に連ねた幅判定プロファイルを求め、この幅判定プロファイルについて幅方向の重心位置、及び幅方向の標準偏差を、また、前記判定長・長さプロファイルの所定の高さ以上のデータについて、移動方向の重心位置、及び移動方向の標準偏差を求め、これらの重心位置と標準偏差から凹凸キズの位置と形状とを求める特徴抽出・形状判定処理手段と、
前記特徴抽出・形状判定処理手段の出力を入出装置に表示及び印字させる出力処理手段とを備えたことを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記特徴抽出・形状判定処理手段は、前記幅判定プロファイルのデータを全幅分加算した総和求め、この総和から凹凸キズの大きさ（程度）を判定するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。
【請求項３】
移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置であって、
前記被検査物表面の鉛直方向に対し所定の角度で傾斜させて、前記被検査物の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射する照明手段と、前記スリット光の反射光をスリット光の照射光軸外で受光し、このスリット光の軌跡を撮像する検出カメラと、前記被検査物の移動方向の速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成する移動速度検出手段と、前記検出カメラからの画像信号及び前記移動速度検出手段からの信号とを入力して、前記被検査物表面の凹凸キズを前記スリット光の軌跡の変化(高さ情報の変化)を計測して判定する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、前記スリット光の軌跡を、前記被検査物の移動方向の単位長さ毎に、前記被検査物の幅方向及び高さ方向を所定の分解能の画像として記憶した単位長プロファイルを生成する前処理手段と、
前記単位長プロファイルを、前記単位長さの所定回数分(判定長)、移動方向に重ね合わせて、その幅方向の画素単位のピーク値を記憶した第２の判定長・幅プロファイルを生成する幅方向加算手段と、前記単位長プロファイルのピーク値を前記判定長分連ねて記憶した、判定長・長さプロファイルを生成する移動方向加算手段とからなるプロファイル演算手段と、
前記第２の判定長・幅プロファイルの所定の高さ以上のデータについて、幅方向の重心位置、及び幅方向の標準偏差を、また、前記判定長・長さプロファイルの所定の高さ以上のデータについて、移動方向の重心位置、及び移動方向の標準偏差を求め、これらの重心位置と標準偏差から凹凸キズの位置と形状とを求める特徴抽出・形状判定処理手段と、
前記特徴抽出・形状判定処理手段の出力を入出装置に表示及び印字させる出力処理手段とを備えたことを特徴とする表面検査装置。
【請求項４】
前記特徴抽出・形状判定処理手段は、前記第２の判定長・長さプロファイルの総面積、及び前記判定長・長さプロファイルの総面積を求め、これらの総面積と前記凹凸キズの形状判定出力とを所定のロジックで対応させて、凹凸キズの大きさ(程度)を判定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記特徴抽出・形状判定手段の出力が複数発生した場合、前記幅方向の重心位置、及び標準偏差、前記移動方向の重心位置、及び標準偏差の出力から、幅方向及び移動方向で対応する夫々位置情報の距離が所定の値以下になった場合に、同じ凹凸キズであると判定する繋がり判定処理手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記被検査物表面と前記検出カメラとの距離変動量を検出する距離検出手段を備え、前記前処理手段において、前記単位長幅プロファイルの高さ情報を補正するようにしたことをと特徴とする請求項1または請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項７】
前記単位長プロファイル、または前記判定長・幅プロファイルのデータを幅方向に複数点サンプリングして、その平均値を求め、求めた平均値と予め設定される基準位置データとの差から前記被検査物との距離変動量を求め、前記単位プロファイル、または、前記判定長・幅プロファイル及び前記判定長・長さプロファイルの高さ情報を補正するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項８】
前記判定長・長さプロファイルについて、予め設定される基準位置からの変動量を求め、前記単位プロファイル、または、前記判定長・幅プロファイル及び前記判定長・長さプロファイルの高さ情報を補正するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項９】
移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査の方法であって、
前記被検査物表面の法線方向に対し、所定の角度で傾斜させて、前記被検査物表面の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射し、
前記スリット光の反射光を、このスリット光の照射光軸外で受光し、スリット光の軌跡を画像として捉え、
前記画像を前記被検査物の移動方向に連ねてそのプロファイルを生成し、
前記プロファイルの形状の特徴量と予め設定される判定閾値とを比較して、前記被検査物の凹凸キズを検出するようにしたことを特徴とする表面検査の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置、表面検査の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力容器、タンカー、建材などに使用される厚鋼板や、自動車、家電、缶などに使用される薄鋼板などは、これらの鋼板の製造プロセスに起因するなんらかの異常が原因でその表面にキズや汚れが発生する。
【０００３】
厚鋼板や薄鋼板の表面のキズは、２種に大別される。その一つは、鋼板の表面が割れたり、剥離したり、または、異物が混入することが原因で発生する凹凸キズで、他の一つは酸化膜のムラや、圧延油等痕跡が模様状に発生する汚れである。
【０００４】
これらの鋼板の表面のキズを検査する表面検査装置においては、通常、製品の品質保証と歩留まり向上の観点から、凹凸キズと汚れ識別して、特に有害な凹凸キズを確実に検出し、汚れをキズとして検出しないことが要求される。
【０００５】
従来このような表面検査装置として、スペクトルの異なる３種類の光束を被検査物表面に照射し、１つの光束は明視野、他の２つの光束は暗視野とする検出光学系を構成して、３種類の反射光を１台のカメラで時分割検出する方法が開示されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００６】
この方法では、左右対称に照射される暗視野条件での２種の反射光の画像信号の差から表面の勾配を検出し、明視野条件の反射光の画像信号と暗視野条件の反射光の画像信号との差および和から、夫々、光沢と反射性を検出するように構成している。
【０００７】
ここで、勾配の検出は主に凹凸キズの検出を、反射性の検出は主に汚れの検出を想定したものである。
【０００８】
また、光切断法において、ワークにスリット光を照射し、同一位置におけるワーク両面を照射光軸外に配置された撮像器で撮像し、撮像器により得た同一位置におけるワーク両面のスリット画像データに基づいて、ワークの品質を判定する方法が開示されている(例えば、特許文献２参照。)。
【０００９】
また、画像認識による不良検出方法として、所定の分割メッシュ単位の良品のテンプレート画像と、撮像された画像信号との正規化相関係数を求めて、この係数値が所定の値以下の場合を不良と判定するパターンマッチング法が開示されている(例えば、特許文献３参照。)。
【特許文献１】特表２００１−５１４３８６号公報（第２ページ、図１１）
【特許文献２】特開２０００−２９２１３２号公報（第１ページ、図７）
【特許文献３】特開２００４−１７７１７０号公報（第３ページ、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特表２００１−５１４３８６号公報による勾配と反射性の夫々の検出系は、時分割で３種類の光束を照射し、その反射光からの３種類の画像を使用して、その差の画像、及びその和の画像から特徴を抽出するもので、３系統の時分割信号から検出するため構成が複雑となる問題がある。
【００１１】
また、凹凸キズと汚れとの識別は、夫々の光学条件で撮像されたカメラ信号から生成された画像の特徴量の相違で判別することになるが、その識別アルゴリズムや、識別性能向上のための手段については開示されたものがない。
【００１２】
この方法では、左右の暗視野画像の差や、明視野画像と暗視野画像の和で求められる画像信号から特徴を抽出し、その画像の特徴量から凹凸キズと汚れを識別する方法においては、凹凸キズの程度、汚れの程度が軽度になってくると、その差、和信号に差異が無く、特徴が抽出できないために識別できなくなる問題がある。
【００１３】
そこで、多様に変化するキズの特徴量を統計的に捉えて識別する方法も採用されるが、軽度になればその特徴量の統計的特徴にも差異がなくなるため、識別性能には問題がある。
【００１４】
次に、上述した特開２０００−２９２１３２号公報の光切断法によるワークの品質検査方法においては、ワークの上下動があってもその表面の凹凸を検出できるものの、凹凸キズと他の汚れキズとを識別する方法は、開示されていない。
【００１５】
次に、上述した特開２００４−１７７１７０号公報による凹凸キズの検出については、良品表面のテンプレート画像と予め定義された凹凸キズ画像との正規化相関値を求める、パターンマッチング法により凹凸キズを認識しようとするもので、不特定のパターンの凹凸キズを検出する場合には、多数の凹凸キズのテンプレートを用意することが必要で、認識処理が複雑になり処理に時間がかかるため、被検査物が高速で移動する場合には検査できなくなる問題がある。
【００１６】
また、被検査物の良品表面は固定されたものでなく、例えば、無害とされる良品表面の汚れについては千差万別の発生パターンがあり、この汚れと凹凸キズのいずれをもテンプレートパターンとすることは困難なため、凹凸キズと汚れとをパターンマッチング法で識別することは困難である。
【００１７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、厚鋼板や、薄鋼板の移動表面の凹凸キズと汚れとの識別能力を向上させた表面検査装置、表面検査の方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１による表面検査装置は、移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置であって、前記被検査物表面の鉛直方向に対し所定の角度で傾斜させて、前記被検査物の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射する照明手段と、前記スリット光の反射光をスリット光の照射光軸外で受光し、このスリット光の軌跡を撮像する検出カメラと、前記被検査物の移動方向の速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成する移動速度検出手段と、前記検出カメラからの画像信号及び前記移動速度検出手段からの信号とを入力して、前記被検査物表面の凹凸キズを前記スリット光の軌跡の変化(高さの変化)を計測して判定する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記スリット光の軌跡を、前記被検査物の移動方向の単位長さ毎に、前記被検査物の幅方向及び高さ方向を所定の分解能の画像として記憶した単位長プロファイルを生成する前処理手段と、前記単位長プロファイルを、前記単位長さの所定回数分(判定長)、移動方向に重ね合わせて記憶した第1の判定長・幅プロファイルを生成し、更に、この第1の判定長・幅プロファイルから同じ画像位置毎の発生回数を加算して発生頻度を求める幅方向加算手段と、前記単位長プロファイルのピーク値を前記判定長分連ねて記憶した、判定長・長さプロファイルを生成する移動方向加算手段とからなるプロファイル演算手段と、前記第１の判定長・幅プロファイルの所定の高さ以上のデータについて、対応する幅位置の前記発生頻度との乗算値の和を幅方向に連ねた幅判定プロファイルを求め、この幅判定プロファイルについて幅方向の重心位置、及び幅方向の標準偏差を、また、前記判定長・長さプロファイルの所定の高さ以上のデータについて、移動方向の重心位置、及び移動方向の標準偏差を求め、これらの重心位置と標準偏差から凹凸キズの位置と形状とを求める特徴抽出・形状判定処理手段と、前記特徴抽出・形状判定処理手段の出力を入出装置に表示及び印字させる出力処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項３による表面検査装置は、移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査装置であって、前記被検査物表面の鉛直方向に対し所定の角度で傾斜させて、前記被検査物の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射する照明手段と、前記スリット光の反射光をスリット光の照射光軸外で受光し、このスリット光の軌跡を撮像する検出カメラと、前記被検査物の移動方向の速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成する移動速度検出手段と、前記検出カメラからの画像信号及び前記移動速度検出手段からの信号とを入力して、前記被検査物表面の凹凸キズを前記スリット光の軌跡の変化(高さ情報の変化)を計測して判定する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記スリット光の軌跡を、前記被検査物の移動方向の単位長さ毎に、前記被検査物の幅方向及び高さ方向を所定の分解能の画像として記憶した単位長プロファイルを生成する前処理手段と、前記単位長プロファイルを、前記単位長さの所定回数分(判定長)、移動方向に重ね合わせて、その幅方向の画素単位のピーク値を記憶した第２の判定長・幅プロファイルを生成する幅方向加算手段と、前記単位長プロファイルのピーク値を前記判定長分連ねて記憶した、判定長・長さプロファイルを生成する移動方向加算手段とからなるプロファイル演算手段と、前記第２の判定長・幅プロファイルの所定の高さ以上のデータについて、幅方向の重心位置、及び幅方向の標準偏差を、また、前記判定長・長さプロファイルの所定の高さ以上のデータについて、移動方向の重心位置、及び移動方向の標準偏差を求め、これらの重心位置と標準偏差から凹凸キズの位置と形状とを求める特徴抽出・形状判定処理手段と、前記特徴抽出・形状判定処理手段の出力を入出装置に表示及び印字させる出力処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項９による表面検査の方法は、移動する被検査物の表面の凹凸キズと汚れを識別検出する光切断法を用いた表面検査の方法であって、前記被検査物表面の法線方向に対し、所定の角度で傾斜させて、前記被検査物表面の移動方向と直交する幅方向にスリット光を照射し、前記スリット光の反射光を、このスリット光の照射光軸外で受光し、スリット光の軌跡を画像として捉え、前記画像を前記被検査物の移動方向に連ねてそのプロファイルを生成し、前記プロファイルの形状の特徴量と予め設定される判定閾値とを比較して、前記被検査物の凹凸キズを検出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べた様に、本発明によれば、被検査物表面の凹凸をスリット光の画像の歪として検出して、このスリット光の画像データを移動方向の単位長さ毎に記憶して、単位長プロファイルを生成し、この単位長プロファイルについて、所定の判定長さ分、被検査物の移動方向に重ね合わせて、判定長・幅プロファイルを生成し、また単位長プロファイルのピーク値を、移動方向に判定長分連ねて記憶して、判定長・長さプロファイルを生成し、更に、判定長・幅プロファイルから、所定高さ以上の同じ画像位置（幅、高さ情報）の発生頻度と幅方向の幅判定プロファイルを生成し、また、移動方向にも判定長・長さプロファイルから所定の高さ以上の長さ判定プロファイルを形成して、これらの幅判定プロファイルと長さ判定プロファイルの画像の形状の特徴量から凹凸キズを判定するようにしたので、凹凸キズのプロファイル（高さの輪郭）の形状を捉え、且つ、汚れ部分からの情報が検出されない構成としたので、凹凸キズと汚れとの識別能力の高い表面検査装置を提供することが出来る。
【００２２】
また、幅判定プロファイルおよび長さ判定プロファイルの総面積から凹凸キズの程度を判定するようにしたので、キズの程度を判定する場合に、凹凸キズの大きさと総面積の対応が付けやすい表面検査装置を提供することが出来る。
【００２３】
さらに、被検査物が高さ方向に動揺した場合でも、この変動量を検出する距離検出器、またはスリット光の変動から自動的に高さ方向の変動量を求めるようにしたので、高さ変動に対して誤検出の恐れのない表面検査装置、表面検査の方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明による表面検査装置の構成図である。表面検査装置は、高速で水平方向に移動する薄鋼板などの被検査物１の表面にスリット光を鉛直方向に対し、所定の角度で傾斜させて照射する照明部２、被検査物１表面からのスリット光の反射光を、照射角度と異なる受光角度で撮像する検出カメラ３、被検査物１の移動速度を検出し、移動方向の単位長さ信号を生成するための速度検出器４、及び、検出カメラ３及び速度検出器４からの信号を入力し、スリット光の歪から画像から凹凸キズを検出する画像処理装置５とから構成される。
【００２６】
画像処理部５は、検出カメラ３からの画像信号と速度検出器４からの長さ信号を入力して、単位長さ毎のスリット光の画像データを２値化した単位長プロファイルを生成する前処理部５ａ、この単位長プロファイルから、被検査物１の幅方向及び移動方向のプロファイルの特徴を予め設定される凹凸キズ判定長さ単位で求めるプロファイル演算部５ｂ、プロファイル演算部５ｂのプロファイル出力からそのプロファイル画像の特徴量を求め形状を判定する特徴抽出・形状判定部５ｃ、そして判定された凹凸キズの出力を処理する出力処理部５ｄとから構成される。
【００２７】
次に、各部の詳細構成につて説明する。被検査物１は搬送ロール１ａ上をその移動方向（ｔ軸）に高速で移動している。照明部２は、被検査物１の表面の鉛直方向（ｙ軸）に対し、所定の角度以上傾斜させて、被検査物１と検出カメラ３との距離の変化が撮像できるように、且つ、被検査物１の幅方向（ｘ軸）に、その幅全域をカバーするようなスリット光線を照射する。
【００２８】
このスリット光線は、図示しない、例えば、光源にレーザ光線を使用し、コリメータを介して被検査物１の表面位置で所定幅以下の細線が形成されるようにしておく。
【００２９】
検出カメラ３は、例えば、エリアＣＣＤカメラとし、照明部２と異なる受光角度、たとえば法線方向（ｙ軸）の上部に配置される。
【００３０】
そして、このエリアＣＣＤカメラの分解能は、垂直方向には、被検査物１が所定量以上に上下に変化したときに、スリット光線の受光位置が所定の分解能で、水平方向には、スリット光の全幅を所定の分解能で撮像できるような素子数を備えたものを選択する。
【００３１】
また、速度検出器４は、例えば、被検査物１の移動速度を非接触で、所定の分解能で得られるようなレーザドップラー方式の速度計で構成される。この速度検出器４は、搬送ロール１ａに機械的に直結されるパルス発信器で構成することもできる。
【００３２】
また、画像処理装置５は、上述したような機能を備えた各部で構成されるが、一般的にはこの実現手段は、図３に示すような画像処理装置５で構成される。
【００３３】
この構成は、検出カメラ３、速度検出器４からの信号を入力するカメラインタフェース５１、カメラインタフェース５１からの信号で、単位長さ毎の画像信号を記憶する画像メモリ５２、記憶された画像信号を処理する処理プログラムを内蔵し、この処理プログラムを実行する画像演算処理部５３、及び処理された結果を、入出力インタフェース５４を介して表示、記録するための入出力装置、およびこれらを接続する内部バス５６とから構成される画像処理コンピュータで実現される。
【００３４】
この構成によれば、図１に示した、各部の処理機能がプログラムの変更で対応できるので、効率的である。但し、ここでは、画像処理装置５は図1に示す各部から構成されているものとして説明する。
【００３５】
まず、このように構成される表面検査装置の測定原理について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３６】
図２は、被検査物１矢印Ｄに示す移動した時に、移動方向の座標ｔ０、ｔｉ、ｔｎにおいて検出カメラ３で撮像して、得られるスリット光の画像を前処理部５ａで２値化処理したときの画像出力のモデル図である。
【００３７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図の横軸（ｘ軸）座標は、被検査物１の幅方向の位置を示し、縦軸（ｙ軸）座標は、各幅位置での被検査物１の基準面位置からの高さ位置を示す。
【００３８】
例えば、図２（ａ）に示すような、被検査物１の表面にキズが存在しないＡ部の座標ｔ０の画像は、Ａ部に歪が無いので、スリット光線は歪のない直線状の画像となる。
【００３９】
ところが、図２(ｂ)に示すような、被検査物１の表面に凹キズＢ部が存在する座標ｔｉの画像は、凹凸キズＢ部と他の表面との高さ位置が異なるため、検出カメラ３の方向から見たスリット光線の画像は、門形の形状の画像となる。
【００４０】
一方、図２（ｃ）に示すような、被検査物１の表面に汚れＣ部が存在する座標ｔｎの画像は、汚れＣ部と他の表面での高さ位置が異ならないが、この汚れ部分の反射光が弱いため検出できず、汚れＣ部の画像が欠落したものになる。
【００４１】
このような移動方向のスリット光線の画像を、移動方向に重ねてプロファイル画像を作成する。例えば、各画像をｙ−ｔ軸平面上に射影し時のプロファイル画像のピーク値を移動方向に連ねると図２（ｄ）に示すような、傾斜した山形プロファイルの射影画像が得られる。
【００４２】
また、幅方向から見たｔ０乃至ｔｎの各プロファイル画像を移動方向に多数重ねると、凹凸キズＢ部は図２（ｅ）に示すような複数の門形プロファイルの射影画像が得られる。
【００４３】
汚れＣ部の情報は、凹凸部がないため、いずれのプロファイル画像（射影画像）からも見えなくなる。そして、射影した２方向からのそれぞれのプロファイル画像の形状の特徴量求めて、凹凸キズの形状、大きさを判定する。
【００４４】
次に、このような測定原理に基づく、本発明の動作について図４乃至図６を参照して説明する。図４は、画像処理装置５で処理される凹凸キズの処理フロー図である。
【００４５】
まず、前処理部５ａにおいて、検出カメラ３からのスリット光の画像を、被検査物１が移動方向に単位長さ、例えば、１ｍｍ移動する毎に所定の閾値で判定(凹凸キズ候補探索)して２値化画像とされた単位長プロファイルとして記憶する（ｓ１、ｓ２）。
【００４６】
この単位長プロファイルの画像メモリのイメージを図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示す。図６（ａ）乃至図６（ｃ）は、被検査物１の移動方向の座標ｔ０、ｔ１、乃至ｔｎで得られた単位長プロファイルを図示したもので、各図の縦軸（ｙ軸）は、被検査物１の基準面位置からの高さを、また、横軸（ｘ軸）は、被検査物１の幅方向の位置を示す。
【００４７】
この基準面位置からの高さは、スリット光の照射角度と検出カメラ３の光学的な条件で一義的に求められるので、予め検出カメラ３で撮像した位置を補正して、単位長プロファイルのデータとしておく。
【００４８】
次に、プロファイル演算部５ｂにおいては、単位長移動する毎に順次得られる単位長プロファイルを移動方向の側面方向への射影像を、凹凸キズの存在を判定する判定単位の長さ(以後判定長と称す)連ねて、また、移動方向にも判定長分重ね合わせる。
【００４９】
そして、この凹凸キズの存在を判定する判定長は、例えば、単位長１ｍｍの５００回分の５００ｍｍとし、この判定長分のプロファイルの画像データとして、図６(ｄ)に示すような判定長・長さプロファイル（ｄｆ）、及び図６（ｅ）に示すような第１の判定長・幅プロファイル（ｄｗ）を生成する（ｓ３、ｓ４）。
【００５０】
次に、特徴抽出・形状判定部５ｃにおいては、この判定長・長さプロファイル、及び第１の判定長・幅プロファイルを所定の判定長閾値（ｔｆ、ｔｗ）で判定して、その判定長閾値以上を凹凸キズのデータとして生成した図６(ｆ)に示すような長さ判定プロファイル（Ｐｆ）、及び図６(ｇ)に示すような幅判定プロファイル（Ｐｗ）を求める（ｓ５）。
【００５１】
この凹凸判定処理については、その詳細を図５に示す凹凸判定処理フロー図で後述する。
【００５２】
次に、判定長で抽出された凹凸キズが複数存在する場合、この凹凸キズの座標位置相互の距離を求めて、つながりの有無を判定し、所定の値以下の場合には同じ凹凸キズと判定する（ｓ６）。この詳細は、図７及び図８で後述する。
【００５３】
そして、検出された凹凸キズは図示しないＣＲＴなどの表示モニタや、プリンタなどの出力装置に出力される（ｓ７）。
【００５４】
次に、この凹凸判定処理（ｓ６）の詳細について再び、図５および図６を参照して説明する。図６（ａ）乃至(ｃ)に示す単位長プロファイルから生成された判定長単位の第１の判定長・幅プロファイルｄｗ（ｘ、ｙ）と、判定長・長さプロファイルｄｆ（ｙｐｔ、ｔ）とを夫々図６（ｄ）、(ｅ)に示した。
【００５５】
これらの図は、被検査物１の長さ方向（ｔ座標）、及び幅方向位置(ｘ座標)における高さ（ｙ座標）のプロファイルの情報が記憶されている様子を示している。
【００５６】
第１の判定長・幅プロファイルｄｗ（ｘ、ｙ）は、複数の単位長プロファイルが複数重ね合わされたデータなので、その画像には同じ高さのデータが多数発生する。そこで、同じ幅位置の高さ情報毎の発生頻度ｎ（ｘ、ｙ）を、判定長分求めておく。
【００５７】
また、単位長プロファイルをｙ-ｔ平面に射影した場合、その幅方向の高さのピーク値ｙｐｔを、単位長プロファイル毎に連ねたものを判定長・長さプロファイルｄｆ（ｙｐｔ、ｔ）とする。
【００５８】
先ず、この判定長・長さプロファイルｄｆ、及び第１の判定長・幅プロファイルｄｗの特徴量を求める夫々の閾値、判定長閾値ｔｆ、ｔｗの初期値を設定する（ｓ６１）。
【００５９】
この値は、凹凸キズの有無を判定する値となるので、必要とされる微小な凹凸キズが検出できる程度の値に予め設定しておく。
【００６０】
次に、幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）及び長さ判定プロファイルＰｆ（ｘ）の処理手順を説明する。
【００６１】
幅判定プロファイルは、図６(ｇ)に示すように、判定長閾値ｔｗ以上、最大ｙｅの範囲までのデータについて、同じ高さ情報毎にその発生頻度ｎ（ｘ、ｙ）を掛け合わせて、その総和を同じ幅位置ごとに求めて幅方向の幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）とする。
【００６２】
幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）は、下記演算式で示される。
【数１】
2006226834.tif 000003
【００６３】
この演算は、処理フロー図に示すようにまず判定長閾値ｔｗ（ｔｆ）の初期値を設定（ｓ６１）、さらにその幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）をｔｗから順次更新してｙｅまでの積和計算を繰り返し処理することで、達成される（ｓ６２乃至ｓ６４）。
【００６４】
そして求めた幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）から、その重心Ｐｃｇｘと、標準偏差σｘを求め（ｓ６５）、この値から凹凸キズの発生位置とその幅を算出する。
【００６５】
さらに、求めた幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）の総面積、ΣＰｗ（ｘ）を求めて凹凸キズの大きさを評価する特徴量とする。
【００６６】
ここで、凹凸キズの発生位置は、求めた重心の座標位置とし、また、凹凸キズの幅は標準偏差の座標位置とするが、複合して発生した場合には、詳細を後述する繋がり判定処理で変更する。
【００６７】
次に、長さ判定プロファイルＰｆ（ｘ）は、図６(ｆ)に示すように、閾値ｔｆ以上最大ｙｅまでの範囲のデータについて、ピーク値（ｙｐｔ）を移動方向に連ねて生成する。
【００６８】
この演算は、処理フロー図に示すようにまず判定長閾値ｔｆから順次ｙｅまで更新することで実行される（ｓ６７乃至ｓ６９）。そして求めた長さ判定プロファイルＰｆ（ｘ）から、その重心Ｐｃｇｆと、標準偏差σｆを求め（ｓ６９ａ）、さらに、この値から凹凸キズの発生位置とその幅を算出する（ｓ６９ｂ）。
【００６９】
前述したように、求めた重心、標準偏差の座標位置を凹凸キズの発生位置としてもよいが、複合して発生した場合には、後述する繋がり判定処理で変更する。
【００７０】
尚、判定長閾値ｔｆ、ｔｗは、通常、同じ値に設定されるが、個別に設定するようにしておけば、移動方向に長い凹凸キズと、幅方向に長い凹凸キズなどその凹凸キズの形状によって判定を変えることが可能なるので、判定の自由度が増すメリットがある。
【００７１】
次に繋がり判定処理について、図７、図８を参照して説明する。例えば、図７（ａ）は、凹凸キズＡ１、凹凸キズＡ２が、連続して検出された場合を、また、同図(ｂ)は、凹凸キズＡ３、凹凸キズＡ４が幅方向に近接して近接した場合を図示したものである。
【００７２】
図７（ａ）は、それぞれの移動方向の重心の座標間の距離をＴｄ、標準偏差の最小距離をＧｔの場合を示し、この場合、繋ぎ判定処理は、Ｇｔの値が所定値以下の場合に凹凸キズＡ１と、凹凸キズＡ２とは、同じ凹凸キズＡ１２と判定する。
【００７３】
そして、夫々の重心の座標の中間位置を同じ凹凸キズＡ１２の位置とし、その長さは、それぞれの標準偏差σｔ１、標準偏差σｔ２と最小距離Ｇｔを加算した値とする。
【００７４】
同様に幅方向についても幅方向の位置とその幅を幅判定プロファイルから求めた重心とその標準偏差から求める。
【００７５】
この処理は、図８に示すように、まず複数の凹凸の有無を判定し(ｓ７１)、次に、複数の凹凸キズが検出されている場合、上述したような繋がり判定処理を実行して、その座標位置と長さが補正される（ｓ７２）。
【００７６】
図７(ｂ)に示す幅方向の凹凸キズが複合した場合も同様に処理することが出来るので、その説明を省略する。
【００７７】
次に、以上のように処理された凹凸キズの位置と形状の出力の例を図９に示す。まず凹凸キズの移動方向の位置は、移動方向の重心の座標から求められ、被検査物１の先端を原点とする凹凸キズが発生したその重心位置までの距離で記録される。
【００７８】
同様に、その幅方向位置は、被検査物１の一方の端部を原点とする幅方向の距離が記録される。
【００７９】
また、凹凸キズの大きさは、幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）の総面積、ΣＰｗ（ｘ）が記録される。このΣＰｗ（ｘ）を予め設定する判定値と比較して大きさを識別して、凹凸キズの程度を記録する。
【００８０】
一般に、凹凸キズは、被検査物１の移動方向に長い形状のものと、幅方向に長い形状のものとがあるので、長さ判定プロファイルＰｔ（ｘ）の総面積、ΣＰｔ（ｘ）も求めておき、凹凸キズの形状によって、ΣＰｗ（ｘ）とΣＰｔ（ｘ）とのいずれかを、または両者を組み合わせて、選択的に使用することも出来る。
【００８１】
以上述べたように、本実施例１によれば、スリット光の歪み画像を撮像して、その移動方向のプロファイル画像から歪みの全体形状を捉えるようにしたので、凹凸キズと汚れとの識別が高い精度で行える。また、その全体の形状を捉えて凹凸キズを判定しているので、キズの程度を評価も行える。
【実施例２】
【００８２】
本発明の実施例２について、図１０を参照して説明する。実施例２の構成が実施例１と異なる点は、被検査物１の基準平面位置と検出カメラ３との距離が法線方向に上下動した場合、その距離変動による検出画像の高さ位置を補正するための距離センサ７を備え、及び単位長プロファイルの高さ方向の座標を補正する機能を前処理部５ａに設けた点にある。
【００８３】
この実施例の各部について、図１に示す各部と同一部分は同一の記号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
被検査物１は、通常、搬送ロール１ａ上を移動するので基準平面位置は変動しないが、搬送ロール１ａを交換した場合や、図示しない搬送機の張力状態に異常が発生したりした場合に上下方向に変動することがある。
【００８５】
この場合、単位長プロファイルのデータは、例えば、図１０（ｂ）に示すように基準平面位置からΔｈ高い位置に移動する。この高さ方向の移動量Δｈを距離検出器７で検出して、単位長プロファイルのｙ軸方向の高さデータを補正する。
【００８６】
また、距離検出器７がない場合には、前処理部５ｃにおいて、単位長プロファイルのデータを幅方向、または移動方向に所定の間隔Δｘでサンプリングして、基準位置との差を求め、補正するようにすることも出来る。
【００８７】
本実施例２によれば、被検査物1と検出カメラ３との距離が変動した場合でもその変動量を自動的に補正することが出来る。
【実施例３】
【００８８】
本発明の実施例３について、図１１を参照して説明する。実施例３が実施例１と異なる点は、実施例１においては、単位長プロファイルから第１の判定長・幅プロファイルｄｗ（ｘ）を求める場合に、同じ画像位置（高さ）のデータを移動方向に加算して、幅判定プロファイルＰｗ（ｘ）と、その発生頻度ｎ（ｘ、ｙ）とを求めたが、本第３の実施例では、移動方向には、重ね合わせた単位長プロファイルのピーク値を各幅ごとに求め第２の判定長・幅プロファイルｄ`ｗ（ｘ）を生成するようにしたことにある。
【００８９】
そして、この場合には、第２の判定長・幅プロファイルを判定長閾値ｔｗで判定した幅判定プロファイルＰ`ｗ（ｘ）を生成し、幅判定プロファイルＰ`ｗ（ｘ）の総面積、ΣＰ`ｗ（ｘ）をこの凹凸キズの大きさとする。
【００９０】
本実施例３によれば、幅判定プロファイルを長さ判定プロファイルと同じように、移動方向の高さ情報のピーク値を各幅のデータとした幅判定プロファイルとしたので、シンプルで演算速度も速くできる。
【００９１】
本発明は、上述したような各実施例に何ら限定されるものではなく、被検査物１は、厚鋼板や、薄鋼板以外の材料にも適用可能であることは言うまでもない。
【００９２】
そして、被検査物１の凹凸キズと汚れのコントラストを得やすい波長特性の光源として、例えば、照明部２の照明光源としてはレーザ光以外に、高輝度のＬＥＤを幅方向に並べてスリット光を生成しても良く、光切断法による被検査物表面の歪の射影像を撮像して、凹凸キズを検出する構成であれば良く、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による表面検査装置の構成図。
【図２】本発明の凹凸キズの検出の原理説明図。
【図３】本発明による表面検査装置の画像処理装置の構成図。
【図４】本発明の凹凸キズ処理を説明するフロー図。
【図５】本発明の凹凸キズ処理フローの凹凸判定処理部の詳細フロー図。
【図６】本発明の凹凸キズ処理説明図。
【図７】本発明の繋がり判定説明図。
【図８】本発明の繋がり判定の処理フロー図。処理動作説明図。
【図９】本発明の表面検査装置の凹凸キズの判定出力の例。
【図１０】測定距離が変動したときの距離補正のための構成、動作説明図。
【図１１】幅プロファイルの発生頻度を考慮しない場合の第２の幅判定プロファイルを求める場合の処理フロー図。
【符号の説明】
【００９４】
１  被測定物
１ａ  搬送ロール
２  照明部
３  検出カメラ
４  速度検出器
５  画像処理部
５ａ  前処理部
５ｂ  プロファイル演算部
５ｃ  特徴抽出／形状判定部
５ｄ  出力処理部
６  速度検出器
７  距離検出器
５１  カメラインタフェース
５２  画像メモリ
５３  画像演算処理部
５４  入出力インタフェース
５５  入出力装置
５６  内部バス
【図１】
2006226834.tif 000004
【図２】
2006226834.tif 000005
【図３】
2006226834.tif 000006
【図４】
2006226834.tif 000007
【図５】
2006226834.tif 000008
【図６】
2006226834.tif 000009
【図７】
2006226834.tif 000010
【図８】
2006226834.tif 000011
【図９】
2006226834.tif 000012
【図１０】
2006226834.tif 000013
【図１１】
2006226834.tif 000014