(57)【要約】【課題】鋼板Ｐの品種がＧＡ鋼板とＧＩ鋼板のように大きく表面性状が変わるような変化をした場合であっても表面欠陥を精度よく検出可能な鋼板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態である鋼板の欠陥検査装置１は、光源２から鋼板Ｐの表面に照明光を照射し、照明光が照射された鋼板Ｐの表面画像を撮像装置３により撮影し、表面画像の輝度値に基づいて鋼板Ｐの表面欠陥を検出する鋼板の欠陥検査装置であって、鋼板Ｐの光沢度を測定する光沢度計４と、光沢度計４によって測定された鋼板Ｐの光沢度に応じて光源２及び撮像装置３の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する制御装置５と、を備える。【選択図】図３
2019138900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から鋼板の表面に照明光を照射し、照明光が照射された前記鋼板の表面画像を撮像装置により撮影し、前記表面画像の輝度値に基づいて前記鋼板の表面欠陥を検出する鋼板の欠陥検査装置であって、
前記鋼板の光沢度を測定する光沢度計と、
前記光沢度計によって測定された前記鋼板の光沢度に応じて前記光源及び前記撮像装置の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する制御装置と、
を備えることを特徴とする鋼板の欠陥検査装置。
【請求項２】
光源から鋼板の表面に照明光を照射し、照明光が照射された前記鋼板の表面画像を撮像装置により撮影し、前記表面画像の輝度値に基づいて前記鋼板の表面欠陥を検出する鋼板の欠陥検査方法であって、
前記鋼板の光沢度を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定された前記鋼板の光沢度に応じて前記光源及び前記撮像装置の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する制御ステップと、
を含むことを特徴とする鋼板の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋼板の欠陥検査方法として、特許文献１には、鋼板の法線に対して光源と撮像装置とを同じ側に配置し、光源から鋼板に照明光を照射し、照明光の反射光を撮像装置で撮影することによって得られた鋼板の画像を所定の輝度閾値で切り出すことにより、表面欠陥を検出する方法が開示されている。特にこの方法は、合金化処理を施した合金化溶融亜鉛めっき鋼板特有の表面性状に起因する地合ノイズを抑制するため、鋼板の法線に対して光源と撮像装置とを同じ側に配置していることに特徴がある。また、特許文献２には、光源と撮像装置とを反対側に配置する正反射ないしは準正反射の光学系をとり、光沢度に応じて撮像装置の受光光量を調整するために撮像装置の位置を変えることで、入射角度を変化させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０３０１７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の鋼板の欠陥検査方法では、鋼板の品種に応じて表面粗さや光沢度が変化した場合、表面欠陥からの反射光の輝度と健全部からの反射光の輝度との差が小さくなり、表面欠陥を検出できなくなることがある。具体的には、合金化処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）と合金化処理を施していない溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ鋼板）とでは表面粗さや光沢度が異なるために、固定された光源や撮像装置の配置ではドロスブツ欠陥を検出することができない。また、特許文献２には光沢度に応じて撮像装置の受光光量を調整するために入射角度を変える方法が開示されているが、光量を調整するために入射角度を変えるのみであるため、ＧＡ鋼板特有の表面性状に起因する地合ノイズを抑制できず、結果としてドロス欠陥等を検出できない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼板の品種がＧＡ鋼板とＧＩ鋼板のように大きく表面性状が変わるような変化をした場合であっても表面欠陥を精度よく検出可能な鋼板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋼板の欠陥検査装置は、光源から鋼板の表面に照明光を照射し、照明光が照射された前記鋼板の表面画像を撮像装置により撮影し、前記表面画像の輝度値に基づいて前記鋼板の表面欠陥を検出する鋼板の欠陥検査装置であって、前記鋼板の光沢度を測定する光沢度計と、前記光沢度計によって測定された前記鋼板の光沢度に応じて前記光源及び前記撮像装置の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る鋼板の欠陥検査方法は、光源から鋼板の表面に照明光を照射し、照明光が照射された前記鋼板の表面画像を撮像装置により撮影し、前記表面画像の輝度値に基づいて前記鋼板の表面欠陥を検出する鋼板の欠陥検査方法であって、前記鋼板の光沢度を測定する測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定された前記鋼板の光沢度に応じて前記光源及び前記撮像装置の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る鋼板の欠陥検査装置及び欠陥検査方法によれば、鋼板の品種がＧＡ鋼板とＧＩ鋼板のように大きく表面性状が変わるような変化をした場合であっても表面欠陥を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、照明角度及びカメラ角度を変更した時のＧＡ鋼板の微小欠陥部の検出状況の一例を示す図である。
【図２】図２は、ＧＩ鋼板の表面画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である鋼板の欠陥検査装置の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示す鋼板の欠陥検査装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、ＧＩ鋼板の黒斑点欠陥の検出をした際のＳ／Ｎ比の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の発明者らは、実験によりＧＡ鋼板及びＧＩ鋼板の表面性状の違いを検討した。その結果、図１に示すように、ＧＡ鋼板の場合、正反射では微細欠陥を検出することが難しく、表面の反射光の微細な変化を捉えるためには後方拡散光を撮影する方法が有利であることがわかった。具体的には、図１に示す例では、照明角度αが−６０〜−８０°の範囲内にあり、且つ、カメラ角度βが−６０〜−２０°の範囲内にあるときに、ＧＡ鋼板特有の表面性状に起因する地合ノイズを抑制することができ、表面画像のＳ／Ｎ比≒３と他の部分より高く良好となり、精度よく欠陥を検出できていることがわかった。以上のように、ＧＡ鋼板では欠陥サンプルの法線に対して光源とカメラが同じ側に配置された場合に有利であることがわかった。これに対して、ＧＩ鋼板では、ＧＡ鋼板と同様に後方拡散光を撮影した場合、表面の光沢度が高いために照明光の多くが前方に反射し、後方拡散光が少なくなることによって表面画像が全体的に暗くなることがわかった。またその一方で、図２に示すように、ＧＩ鋼板では、ダル目（調質圧延の際にロールから転写された鋼板表面の凹凸）のエッジ部の表面画像に部分的に後方拡散光が増加して明るくなっている領域（図２において破線で囲った領域）があることがわかった。このため、同じ光学系を用いてＧＡ鋼板及びＧＩ鋼板の表面欠陥を検査した場合、ダル目のエッジ部を表面欠陥と認識することによって表面欠陥の過検出が多くなり、表面欠陥を精度高く検出することが困難になることがわかった。
【００１１】
以下、図３，図４を参照して、上記知見に基づき想倒された、本発明の一実施形態である鋼板の欠陥検査装置の構成について説明する。
【００１２】
図３は、本発明の一実施形態である鋼板の欠陥検査装置の構成を示す模式図である。図３に示すように、本発明の一実施形態である鋼板の欠陥検査装置１は、矢印Ｌ方向に走行する鋼板Ｐの表面欠陥を検査する装置であり、光源２、撮像装置３、光沢度計４、及び制御装置５を備えている。なお、図３中、符号Ｘは、鋼板Ｐ表面の法線を示している。
【００１３】
光源２は、ストロボ光源、ＬＥＤ光源、メタルハライドランプ等の光源により構成され、鋼板Ｐの走行方向と直交する鋼板Ｐの幅方向に複数配置されている。光源２は、鋼板Ｐの表面に照明光を照射する。なお、ライトガイドを用いて照明光の形状を鋼板Ｐの幅方向に細長い形状にすることが望ましい。これにより、鋼板Ｐの幅方向にむらのない欠陥検査を行うことができる。
【００１４】
撮像装置３は、１次元のリニアアレイカメラ、２次元のエリアセンサカメラ等の撮像装置により構成され、鋼板Ｐの幅方向に複数配置されている。撮像装置３は、照明光が照射された鋼板Ｐの表面画像を撮影し、撮影された表面画像の輝度データを図示しない画像処理装置に出力する。なお、カメラとしては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を利用できるが、必ずしもこれに限定されることはない。
【００１５】
ここで、図示しない画像処理装置は、撮像装置３から出力された表面画像の輝度データに対してシェーディング補正処理、エッジ処理、フィルタリング処理等の処理を施した後、閾値処理により欠陥候補部を２値化してラベリングする。そして、画像処理装置は、欠陥候補部の面積、長さ、幅、縦横比等の特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいて表面欠陥の種別や等級を判定する。種別や等級が判定された表面欠陥の情報は、図示しない集計用コンピュータに送信されてコイル毎に集計され、コイル内の欠陥種、等級毎の欠陥数、欠陥密度等によってコイルの合否が判定される。
【００１６】
光沢度計４は、鋼板Ｐの表面の光沢度を測定し、測定された光沢度を示す電気信号を制御装置５に出力する。
【００１７】
制御装置５は、光沢度計４から出力された電気信号に基づいて、鋼板Ｐの表面に対する光源２及び撮像装置３の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整する。光源２及び撮像装置３の位置及び角度は、撮像装置３が後方散乱光を受光可能な位置及び角度と撮像装置３が正反射光を受光可能な位置及び角度との範囲内で調整可能となっている。
【００１８】
このような構成を有する鋼板の欠陥検出装置１では、制御装置５が、鋼板Ｐの表面の光沢度に応じて鋼板Ｐの表面に対する光源２及び撮像装置３の少なくとも一方の位置及び／又は角度を調整するので、鋼板Ｐの品種がＧＡ鋼板とＧＩ鋼板のように大きく表面性状が変わるような変化をした場合であってもＳ／Ｎ比が良好な鋼板Ｐの表面画像を撮影して、鋼板Ｐの表面欠陥を精度よく検出することができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、鋼板Ｐの表面の光沢度に応じて光源２及び撮像装置３の少なくとも一方の位置及び／又は角度を制御することとしたが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、光源２ａ及び光源２ｂの２つの光源を用意し、鋼板Ｐの表面の光沢度に応じて点灯する光源を切り換えてもよい。具体的には、光沢度が高い鋼板（例えばＧＩ鋼板）を検査する場合、図４（ａ）に示すように、光源２ａを消灯して光源２ｂを点灯することによって撮像装置３で正反射光を撮影する。一方、光沢度が低い鋼板（例えばＧＡ鋼板）を検査する場合には、図４（ｂ）に示すように、光源２ａを点灯して光源２ｂを消灯することによって撮像装置３で後方拡散光を撮影する。これにより、鋼板Ｐの品種がＧＡ鋼板とＧＩ鋼板のように大きく表面性状が変わるような変化をした場合であっても、Ｓ／Ｎ比が良好な鋼板Ｐの表面画像を撮影し、鋼板Ｐの表面欠陥を精度よく検出することができる。
【００２０】
なお、複数の光源を異なる角度で配置し、鋼板Ｐの表面の光沢度に応じて照明光を照射する光源を複数の光源の中で切り換えるようにしてもよい。また同様に、複数の撮像装置を異なる角度で配置し、鋼板Ｐの表面の光沢度に応じて鋼板Ｐの表面の画像を撮影する撮像装置を複数の撮像装置の中で切り換えるようにしてもよい。
【実施例】
【００２１】
図５は、ＧＩ鋼板において、検出対象の表面欠陥である黒斑点欠陥について光源及び撮像装置の角度を変えて検出実験を行った結果を示す図であり、表中の数字は表面画像のＳ／Ｎ比（Ｎ＝３σ）を示している。また、図５中の領域Ｒ１は図１に示すＧＡ鋼板の例における光源及び撮像装置の角度の好適範囲を示し、図５中の領域Ｒ２は図５に示すＧＩ鋼板の例における光源及び撮像装置の角度の好適範囲を示す。図５に示すように、ＧＩ鋼板では、照明角度が＋１０〜＋４０°の範囲内にあり、且つ、撮像装置の角度（カメラ角度）が−１０〜−５０°の範囲内にあるときに表面画像のＳ／Ｎ比が高くなり、欠陥を良好に検出できることが確認された。特に照明角度３０°及びカメラ角度３０°の正反射、及びカメラ角度に対して照明角度が±１０°以内の概正反射では、表面画像のＳ／Ｎ比が良好であることが確認された。このことから、光沢度が通常４０ＧＵ以下の範囲内にあるＧＡ鋼板を検査する際は後方拡散光で撮影する光学系を採用し、光沢度が通常５０ＧＵ以上２００ＧＵ以下の範囲内にあるＧＩ鋼板を検査する際には正反射又は概正反射で撮影する光学系を採用することにより、ＧＡ鋼板及びＧＩ鋼板のどちらについても表面欠陥を精度よく検出できることが確認された。以上のように、あらかじめ光沢度を測定することにより、適正なカメラ角度、照明角度を選択できることがわかった。
【００２２】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１  鋼板の欠陥検査装置
２，２ａ，２ｂ  光源
３  撮像装置
４  光沢度計
５  制御装置
Ｐ  鋼板
【図１】
2019138900.tif 000003
【図２】
2019138900.tif 000004
【図３】
2019138900.tif 000005
【図４】
2019138900.tif 000006
【図５】
2019138900.tif 000007