(57)【要約】【課題】スケールや無害模様と表面欠陥とを精度よく弁別すること。【解決手段】本発明の一実施形態である表面欠陥検出処理は、２つの弁別可能な光源２ａ，２ｂを利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光Ｌを照射する照射し、各照明光Ｌの反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と照明光Ｌの照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定する。これにより、スケールや無害模様と凹凸性の表面欠陥とを精度よく弁別することができる。【選択図】図１
2015210150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面欠陥を光学的に検出する表面欠陥検出方法であって、
２つ以上の弁別可能な光源を利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光を照射する照射ステップと、
各照明光の反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と前記照明光の照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする表面欠陥検出方法。
【請求項２】
前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対して膨張処理を施し、膨張処理された明部及び暗部の画像の重なり部分を抽出することによって明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項３】
前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対して二値化処理及びラベリング処理を施し、ラベリング処理された画像の重心位置を比較することによって明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項４】
前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対してフィルタリング処理を施すことによって明部及び暗部を強調することによって、明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項５】
前記判定ステップは、明部及び暗部の位置関係を算出することによって得られた前記明部と前記暗部との組み合わせから明部及び暗部の輝度比、面積比、及び円形度のうちの少なくとも１つを特徴量として算出し、算出された特徴量に基づいて凹凸性の表面欠陥の有無を判定するステップを含むことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の表面欠陥検出方法。
【請求項６】
鋼材の表面欠陥を光学的に検出する表面欠陥検出装置であって、
２つ以上の弁別可能な光源を利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光を照射する照射手段と、
各照明光の反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と前記照明光の照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする表面欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の表面欠陥を光学的に検出する表面欠陥検出方法及び表面欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄鋼製品の製造工程では、大量不適合防止による歩留まり向上の観点から、熱間又は冷間で鋼材の表面欠陥を検出することが求められている。ここで述べる鋼材とは、継目無鋼管、溶接鋼管、熱延鋼板、冷延鋼板、厚板等の鋼板や形鋼をはじめとする鉄鋼製品、及びこれら鉄鋼製品が製造される過程で生成されるスラブ等の半製品のことを意味する。このため、鋼材の表面欠陥を検出する方法として、継目無鋼管の製造工程におけるビレットに光を照射して反射光を受光し、反射光の光量によって表面欠陥の有無を判別する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、熱間鋼材から放射される自発光と相互に影響を及ぼさず、互いに影響を及ぼしあうことのない複数の波長域の可視光を、熱間鋼材表面の法線に対し互いに対称な斜め方向から照射し、合成反射光による像及び個々の反射光による像を熱間鋼材表面の法線方向で得て、これらの像の組み合わせから熱間鋼材の表面欠陥を検出する方法も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３７９４９号公報
【特許文献２】特開昭５９−５２７３５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記載の方法によれば、スケールや無害模様の反射率が地鉄部分の反射率とは異なることから、表面欠陥ではない健全なスケールや無害模様を表面欠陥と誤検出してしまう可能性がある。このため、特許文献１記載の方法では、ビレットの形状が直線状であることを利用してビレットとスケールとを弁別している。しかしながら、鋼材の表面欠陥は直線状だけでなく円形状等の様々な形状を有している。このため、特許文献１記載の方法を鋼材の表面欠陥の検出処理に適用することは難しい。一方、特許文献２記載の方法では、表面欠陥、スケール、無害模様等の種類が膨大にあることから、単純に像を組み合わせるだけではスケールや無害模様と表面欠陥とを弁別することは困難である。また、膨大な像の組み合わせに対応した検出ロジックを構築することは現実的には困難である。
【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、スケールや無害模様と表面欠陥とを精度よく弁別可能な表面欠陥検出方法及び表面欠陥検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る表面欠陥検出方法は、鋼材の表面欠陥を光学的に検出する表面欠陥検出方法であって、２つ以上の弁別可能な光源を利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光を照射する照射ステップと、各照明光の反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と前記照明光の照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る表面欠陥検出方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対して膨張処理を施し、膨張処理された明部及び暗部の画像の重なり部分を抽出することによって明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る表面欠陥検出方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対して二値化処理及びラベリング処理を施し、ラベリング処理された画像の重心位置を比較することによって明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る表面欠陥検出方法は、上記発明において、前記判定ステップは、前記明部及び前記暗部の画像に対してフィルタリング処理を施すことによって明部及び暗部を強調することによって、明部及び暗部の位置関係を算出するステップを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る表面欠陥検出方法は、上記発明において、前記判定ステップは、明部及び暗部の位置関係を算出することによって得られた前記明部と前記暗部との組み合わせから明部及び暗部の輝度比、面積比、及び円形度のうちの少なくとも１つを特徴量として算出し、算出された特徴量に基づいて凹凸性の表面欠陥の有無を判定するステップを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る表面欠陥検出装置は、鋼材の表面欠陥を光学的に検出する表面欠陥検出装置であって、２つ以上の弁別可能な光源を利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光を照射する照射手段と、各照明光の反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と前記照明光の照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る表面欠陥検出方法及び表面欠陥検出装置によれば、スケールや無害模様と表面欠陥とを精度よく弁別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である表面欠陥検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、凹凸性の表面欠陥とスケール及び無害模様とを撮影した２つの２次元画像及びその差分画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、検査対象部位の表面形状が凹形状及び凸形状である場合における一方から光を照射した時の陰影を示す図である。
【図４】図４は、凹形状の表面欠陥の差分画像の一例を示す図である。
【図５】図５は、膨張処理を利用した明部及び暗部の位置関係算出方法の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は、差分画像及び明暗パターンの一次元プロファイルの一例を示す図である。
【図７】図７は、フィルターの二次元画像及び一次元プロファイルの一例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示すフィルターを用いたフィルター処理が施された差分画像及び一次元プロファイルの一例を示す図である。
【図９】図９は、光源の配置位置の変形例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、図９に示す光源の配置位置によって得られる明暗パターンを示す模式図である。
【図１１】図１１は、実施例の表面欠陥検出処理結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である表面欠陥検出装置の構成及びその動作について説明する。
【００１５】
〔表面欠陥検出装置の構成〕
図１は、本発明の一実施形態である表面欠陥検出装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である表面欠陥検出装置１は、図示矢印方向に搬送される円筒形状の鋼管Ｐの表面欠陥を検出する装置であり、光源２ａ，２ｂ、ファンクションジェネレータ３、エリアセンサ４ａ，４ｂ、画像処理装置５、及びモニター６を主な構成要素として備えている。
【００１６】
光源２ａ，２ｂは、ファンクションジェネレータ３からのトリガー信号に従って鋼管Ｐの表面上の同一の検査対象部位に対して弁別可能な照明光Ｌを照射する。光源２ａ，２ｂは、検査対象部位に対して対称に配置されている。すなわち、光源２ａ，２ｂは、鋼管Ｐ表面の法線ベクトルに対して同一の入射角だけずらし、照明光Ｌの照射方向ベクトルと鋼管Ｐ表面の法線ベクトルとが同一平面上となるように配置されている。
【００１７】
ここで、照明光Ｌの入射角を同一にする目的は、異なる入射方向の光源を弁別した時に光学条件をできるだけ等しくし、スケールや無害模様を含む健全部の信号を後述する差分処理によって大きく低減できるようにすることにある。しかしながら、健全部の信号は検査対象部位の表面性状に大きく依存し、一概に健全部の信号の同一性を同一の入射角で保証することは困難である。従って、２５〜５５°の範囲内であれば、多少入射角が異なっていても健全部の信号を後述する差分処理によって低減できている限り同一の入射角と表現する。
【００１８】
また、本実施形態では、光源の数を２つとしたが、弁別可能であれば光源の数を３つ以上にしてもよい。ここで述べる弁別可能な光源とは、検査対象部位から得られる反射光についてそれぞれの光源別に反射光量を求めることが可能な光源を意味する。
【００１９】
エリアセンサ４ａ，４ｂは、ファンクションジェネレータ３からのトリガー信号に従って光源２ａ，２ｂから照射された照明光Ｌの反射光による２次元画像を撮影する。エリアセンサ４ａ，４ｂは、撮影した２次元画像のデータを画像処理装置５に入力する。エリアセンサ４ａ，４ｂは、それぞれの撮像視野を確保した状態で可能な限り検査対象部位の法線ベクトル上に設置されている。
【００２０】
画像処理装置５は、エリアセンサ４ａ，４ｂから入力された２つの２次元画像間で後述する差分処理を行うことによって検査対象部位における表面欠陥を検出する装置である。画像処理装置５は、エリアセンサ４ａ，４ｂから入力された２次元画像や表面欠陥の検出結果に関する情報をモニター６に出力する。
【００２１】
このような構成を有する表面欠陥検出装置１は、以下に示す表面欠陥検出処理を実行することによって、検査対象部位におけるスケールや無害模様と凹凸性の表面欠陥とを弁別する。なお、スケールや無害模様とは、厚さ数〜数十μm程度の地鉄部分とは光学特性の異なる表面皮膜や表面性状を有する部分のことを意味し、表面欠陥検出処理においてノイズ要因となる部分である。
【００２２】
〔表面欠陥検出処理〕
本発明の一実施形態である表面欠陥検出処理では、画像処理装置５が、エリアセンサ４ａ，４ｂから入力された２つの２次元画像に対して予め導出しておいたカメラパラメータを用いてキャリブレーション、シェーディング補正、及びノイズ除去等の画像処理を施した後、２次元画像間で差分処理を行うことによって差分画像を生成し、生成された差分画像から検査対象部位における凹凸性の表面欠陥を検出する。
【００２３】
具体的には、光源２ａから照明光Ｌを照射した時に得られた２次元画像Ｉａを構成する各画素の輝度値をＩａ（ｘ，ｙ）（但し、画素数Ｘ×Ｙとし、ｘ座標を１≦ｘ≦Ｘ、ｙ座標を１≦ｙ≦Ｙとする）、光源２ｂから照明光Ｌを照射した時に得られた２次元画像Ｉｂを構成する各画素の輝度値をＩｂ（ｘ，ｙ）とした時、差分処理によって得られる差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆの各画素の輝度値Ｉ＿ｄｉｆｆ（ｘ，ｙ）は以下に示す数式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
2015210150.tif 000003
【００２５】
ここで、凹凸性の表面欠陥と表面欠陥で無い健全なスケール及び無害模様を撮像した２次元画像Ｉａ、Ｉｂ及びその差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆの例をそれぞれ図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、健全部では、スケールや無害模様の有無に関わらず表面の法線ベクトルと光源２ａの成す角と表面の法線ベクトルと光源２ｂの成す角とが等しいため、輝度値Ｉａ（ｘ，ｙ）＝輝度値Ｉｂ（ｘ，ｙ）、すなわち輝度値Ｉ＿ｄｉｆｆ（ｘ，ｙ）＝０となる。
【００２６】
しかしながら、凹凸性の表面欠陥部分では、表面が凹凸形状を有するため、表面の法線ベクトルと光源２ａの成す角と表面の法線ベクトルと光源２ｂの成す角とが等しくない箇所が必ず存在し、輝度値Ｉａ（ｘ，ｙ）≠輝度値Ｉｂ（ｘ，ｙ）、すなわち輝度値Ｉ＿ｄｉｆｆ（ｘ，ｙ）≠０となる。従って、差分器１１によって２つの２次元画像の差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆを生成することによって表面欠陥でない健全なスケールや無害模様の画像を除去することができる。
【００２７】
次に、差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆから凹凸性の表面欠陥を検出するロジックについて説明する。図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ、検査対象部位の表面形状が凹形状及び凸形状である場合における一方の光源から検査対象部位に照明光を照射した時の陰影を示す図である。図３（ａ）に示すように、検査対象部位の表面形状が凹形状である場合、光源の手前側が単位面積当たりの照射光の光量低下によって暗くなり、光源の奥側が正反射方向に近づくため明るくなる。これに対して、図３（ｂ）に示すように、検査対象部位の表面形状が凸形状である場合には、光源の手前側が正反射方向に近づくため明るくなり、光源の奥側が凸形状の影となり暗くなる。
【００２８】
すなわち、検査対象部位の表面形状が凹形状である場合と凸形状である場合とで照明光の反射光の明暗パターンが異なる。従って、反射光の明暗パターンを認識することによって凹凸性の表面欠陥の有無を検出することができる。そこで、以下では、反射光の明暗パターンを認識することによって凹凸性の表面欠陥を検出する方法について述べる。なお、以下では、凹凸性の表面欠陥のうち、凹形状の表面欠陥を検出するものとするが、凸形状の表面欠陥も同様のロジックで検出することができる。また、以下で述べる明部とは、差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆにおいて輝度が所定閾値以上である画素に対して連結処理を行うことによって得られる所定値以上の面積を持つブロブを意味する。また、以下で述べる暗部とは、差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆにおいて輝度が所定閾値以下である画素に対して連結処理を行うことによって得られるある所定値以上の面積を持つブロブを指す。ブロブとはラベリングされた画素の集合を意味する。
【００２９】
本実施形態では、閾値処理を行うことによって明部と暗部とを抽出することにより明暗パターンを認識する。具体的には、図１に示す表面欠陥検出装置１では、光源２ａ，２ｂは検査対象部位の法線ベクトルに対して左右対称に配置されているため、表面の凹凸形状に起因する反射光の明暗パターンは左右方向に発生する。明暗の左右は差分処理の順番によって逆となるため、ここでは右が明・左が暗である場合を凹形状、右が暗・左が明である場合を凸形状とする。従って、凹形状の表面欠陥の差分画像Ｉ＿ｄｉｆｆは図４に示すようになる。そこで、明部と暗部の画像をそれぞれ輝度閾値Ｔｈｅ，−Ｔｈｅによって二値化すると、明部及び暗部の二値化画像Ｉ＿ｂｌｉｇｈｔ，Ｉ＿ｄａｒｋはそれぞれ以下に示す数式（２）のように表される。
【００３０】
【数２】
2015210150.tif 000004
【００３１】
そして、このようにして明部及び暗部の画像を二値化し、必要に応じて連結・孤立点除去を行った後、明部及び暗部の位置関係を算出することによって凹凸性の表面欠陥の有無を検出する。なお、明部及び暗部の位置関係の算出方法には様々な方法があり、以下では代表的な３つの算出方法を述べるが、その他の算出方法であっても明部と暗部の位置関係が算出できれば良い。
【００３２】
第１の位置関係算出方法は、明部及び暗部に対して特定方向の膨張収縮処理を施すことによって明部及び暗部の位置関係を算出する方法である。本算出方法のフローチャートを図５に示す。本実施形態では、凹形状の表面欠陥を検出するため、右が明、左が暗である明暗のパターンを認識する場合について説明する。右が明、左が暗ということは明部の左側には必ず暗部があり、暗部の右側には必ず明部があるということである。そこで、本算出方法では、始めに、画像処理装置５が、暗部に対して右方向に膨張処理を施し、明部に対しては左方向に膨張処理を施す（ステップＳ１ａ，Ｓ１ｂ）。ここで、膨張処理が施された明部及び暗部の画像をそれぞれI_blight_extend、I_dark_extendとし、膨張する長さをＷとすると膨張処理は以下に示す数式（３）のように表される。但し、二次元画像の左上を原点として下方向をｙ軸方向正、右方向をｘ軸方向正とする。
【００３３】
【数３】
2015210150.tif 000005
【００３４】
なお、本実施形態では、明部と暗部とを同じ長さＷだけ膨張させているが、膨張する長さＷは必ずしも同じである必要は無く、極端に述べれば明部及び暗部の一方のみに対して膨張処理を施してもよい。また、膨張する長さＷは検出したい表面欠陥の大きさにも依存する。
【００３５】
次に、画像処理装置５は、以下に示す数式（４）のように膨張処理が施された明部及び暗部の画像I_blight_extend、I_dark_extendに対してand処理を行うことにより、膨張処理が施された明部及び暗部の画像I_blight_extend、I_dark_extendの重なり部分を欠陥候補部画像I_defectとして抽出する（ステップＳ２ａ，Ｓ２ｂ）。
【００３６】
【数４】
2015210150.tif 000006
【００３７】
次に、画像処理装置５は、得られた各欠陥候補部画像I_defectに対して、必要に応じて連結・孤立点除去処理を行った後、ラベリング処理を行うことによって、欠陥候補ブロブI_defect_blobを生成する（ステップＳ３）。そして、画像処理装置５は、各欠陥候補ブロブI_defect_blobの特徴量を抽出し、抽出結果に基づいて各欠陥候補ブロブI_defect_blobが凹形状の表面欠陥であるか否かを判別する（ステップＳ４ａ，４ｂ）。なお、欠陥候補ブロブI_defect_blobの特徴量を調査するためには、明部及び暗部の情報が必要となるため、欠陥候補ブロブI_defect_blobから明部と暗部を復元する。
【００３８】
具体的には、欠陥候補部の右側には必ず明部が存在し、左側には必ず暗部が存在するため、画像処理装置５は、欠陥候補ブロブI_defect_blobの重心を起点として暗部二値化画像I_darkを左側に探索し、最初に見つかったブロブを暗部欠陥候補ブロブI_dark_blobとする。同様に、画像処理装置５は、欠陥候補ブロブI_defect_blobの重心を起点として明部二値化画像I_blightを右側に探索し、最初に見つかったブロブを明部欠陥候補ブロブI_blight_blobとする。そして、画像処理装置５は、こうして復元された明部欠陥候補ブロブI_blight_blob及び暗部欠陥候補ブロブI_dark_blobから特徴量を抽出し、抽出された特徴量に基づいて各欠陥候補ブロブI_defect_blobが凹形状の表面欠陥であるか否かを判別する。具体的な特徴量は欠陥により異なるため、ここでは述べず後述する実施例で一例を挙げる。
【００３９】
第２の位置関係算出方法では、上述の閾値処理を行い、必要に応じて連結・孤立点除去処理を行った後、明部及び暗部を抽出してラベリングを実施し、明部及び暗部の位置関係を認識することにより凹形状の表面欠陥を検出する。具体的には、始めに、画像処理装置５は、ラベリングにより明部及び暗部を個別に認識し、明部及び暗部の重心情報を得る。次に、画像処理装置５は、明部及び暗部の重心情報から各明部の右側の所定範囲内に暗部の重心が存在するか否かを判定する。そして、暗部の重心が存在する場合、画像処理装置５は、対となる明部と暗部との組み合わせを明暗パターンとして認識し、明暗パターンの特徴量解析を行うことによって、凹形状の表面欠陥であるか否かを判別する。なお、ここでは重心情報を用いて明暗パターンを認識したが、明部及び暗部の位置が把握できる情報（例えば上端位置や下端位置等）であれば、明暗パターンの認識に用いる情報は必ずしも重心情報でなくてよい。
【００４０】
第３の位置関係算出方法では、上述の閾値処理を行わず、フィルターを用いて明暗パターンを認識することによって、凹形状の表面欠陥を検出する。具体的には、図１に示す表面欠陥検出装置１では、光源２ａ，２ｂが検査対象部位の法線に対して左右対称に配置されているため、表面の凹凸に起因する明暗パターンは左右方向に発生する。図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ、差分画像の一例及び図６（ａ）に示す線分Ｌにおける明暗パターンの一次元プロファイルを示す図である。
【００４１】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、凹形状の表面欠陥では右が明、左が暗であるため、明暗パターンの一次元プロファイルは右側が山形、左側が谷形の特徴的な一次元プロファイルになる。そこで、本実施形態では、右側が山形、左側が谷形となるようなフィルターＨを予め作成し、以下の数式（５）に示すように差分画像I_diffにフィルターＨをかけることにより、高周波数のノイズが低減され、明暗パターンのみが強調された二次元画像I_contを生成する。
【００４２】
【数５】
2015210150.tif 000007
【００４３】
図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ予め作成したフィルターＨの二次元画像及びその左右方向の一次元プロファイルの一例を示す図である。図８（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図７（ａ），（ｂ）に示すフィルターＨを用いたフィルター処理が施された差分画像及びその左右方向の一次元プロファイルを示す図である。図８（ａ），（ｂ）に示すように、高周波数のノイズが低減され、明暗パターンのみが強調された二次元画像が得られることがわかる。
【００４４】
なお、必要に応じて、幅方向にレンジが異なるフィルターを数種類用意しておくことにより、多くの表面欠陥サイズに対応できるようにしてもよい。画像処理装置５は、このようにして明暗パターンが強調された二元画像に対して、必要に応じて連結・孤立点除去処理を施した後、閾値処理を行うことによって欠陥候補部画像I_defectを抽出する。そして、画像処理装置５は、抽出された欠陥候補部画像I_defectに対して第１の位置関係算出方法と同様の処理を施すことによって、凹形状の表面欠陥を検出する。
【００４５】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である表面欠陥検出処理は、２つの弁別可能な光源２ａ，２ｂを利用して同一の検査対象部位に異なる方向から略同一の入射角度で照明光Ｌを照射する照射し、各照明光Ｌの反射光による画像を取得し、取得した画像間で差分処理を行うことによって得られた画像の明部及び暗部を抽出し、抽出された明部及び暗部の位置関係と照明光Ｌの照射方向とから凹凸性の表面欠陥の有無を判定するので、スケールや無害模様と凹凸性の表面欠陥とを精度よく弁別することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、光源を左右対称に設置したために左右の明暗パターンを認識したが、光源の設置位置が左右ではなく、上下対称又は対称でなかったとしても同様の処理によって凹凸性の表面欠陥を検出することができる。具体的には、光源が上下対称に配置されている場合には、明暗パターンが左右方向から上下方向に変わるだけであるので、明暗パターンを９０度回転させれば同様の処理によって凹凸性の表面欠陥を検出することができる。
【００４７】
また、図９に示すように照明光の照射方向が９０度異なるように光源２ａ，２ｂを設置した場合には、表面欠陥が凹形状であれば光源の手前側が暗く奥側が明るくなり、表面欠陥が凸形状であれば光源の手前側が明るく、奥側が暗くなる。具体的には、表面欠陥が凹形状である場合、光源２ａからの照明光によって得られる二次元画像は図１０（ａ）に示すようになり、光源２ｂからの照明光によって得られる二次元画像は図１０（ｂ）に示すようになる。このため、差分画像は図１０（ｃ）に示すような左下から右上にかけてコントラストがある明暗パターンとなる。従って、明暗パターンを４５度回転させれば、左右方向の明暗パターンと同様の方法によって凹形状の表面欠陥を検出することができる。さらに、３つ以上の光源を用いることによって、それぞれ複数パターンの差分画像を得ることができるので、表面欠陥の検出精度をより向上させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では検査対象部位の法線に対して対称となる方向から照明光を照射した場合について凹凸性の表面欠陥を検出したが、照明光の照射方向は必ずしも対称である必要はない。また、本実施形態の表面欠陥検出処理は熱間、冷間に関わらず鋼材の製造ライン全般に適用することができる。
【実施例】
【００４９】
本実施例では、ピット疵が形成されている検査対象部位とピット疵が形成されていない健全な検査対象部位に対して上記第１の位置関係算出方法を用いた表面欠陥検出処理を適用した。本実施例では、特徴量として、明部及び暗部の輝度比、面積比、及び円形度を算出した。円形度とは、明部及び暗部の面積をその周の長さの二乗で割って正規化した値であり、明部及び暗部の形状が円形状に近いか否かを判定する際に用いられる。同一起因の表面欠陥であれば、左右の信号で輝度や面積が著しく異なるということは考えにくく、輝度比や面積比を用いて左右のバランスを評価することによって表面欠陥の検出精度が向上する。また、陰影を評価するため明部及び暗部が円形状になることはほとんどなく、円形状に近いものは別起因であると判断できるために、特徴量に円形度を組み入れた。また、明部及び暗部の面積を算出し、面積が所定値以上である表面欠陥のみを検出できるようにした。検出結果を図１１に示す。図１１に示すように、本実施例によれば、ピット疵とピット疵が形成されていない健全部とを精度よく弁別できることが確認された。
【００５０】
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】
【００５１】
１  表面欠陥検出装置
２ａ，２ｂ  光源
３  ファンクションジェネレータ
４ａ，４ｂ  エリアセンサ
５  画像処理装置
６  モニター
Ｌ  照明光
Ｐ  鋼管
【図１】
2015210150.tif 000008
【図９】
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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１０】
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【図１１】
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