(57)【要約】【課題】疵の検査対象である薄鋼板等の帯状体のエッジの位置を精度良く特定して帯状体表面の疵を適切に検出する疵検査装置及び疵検査方法を提供すること。【解決手段】移動する帯状体１を幅方向に横切る照射領域４００に帯状光を照射し帯状体１の表面の疵を検査する疵検査装置が提供される。この疵検査装置１００は、帯状体の移動方向Ｖに対して帯状体の幅方向の一側に所定の第１角度θ１だけ傾いた第１方向３１１に出射される第１帯状光と、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の他側に所定の第２角度θ２だけ傾いた第２方向３２１に出射される第２帯状光とを、照射領域に照射する照明手段１１０と、照射領域における第１及び第２帯状光の反射光を撮像して照射領域の画像を出力する撮像手段１２０と、撮像手段により撮像した反射光の強度に基づいて、照射領域の画像における帯状体１の幅方向の両エッジの位置を特定する画像処理手段１３０と、を備える。【選択図】図１
2008304306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する帯状体を幅方向に横切る照射領域に帯状光を照射して、前記帯状体の表面の疵を検査する疵検査装置であって、
前記帯状体の移動方向に対して前記帯状体の幅方向の一側に所定の第１角度だけ傾いた第１方向に出射される第１帯状光と、前記帯状体の移動方向に対して前記帯状体の幅方向の他側に所定の第２角度だけ傾いた第２方向に出射される第２帯状光とを、前記照射領域に照射する照明手段と、
前記照射領域における前記第１帯状光及び前記第２帯状光の反射光を撮像して前記照射領域の画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した前記反射光の強度に基づいて、前記照射領域の画像における前記帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする、疵検査装置。
【請求項２】
前記照明手段は、
前記帯状体の幅方向に配列され光源からの光を前記第１方向に出射する複数の第１光ファイバと、
前記帯状体の幅方向に配列され前記光源からの光を前記第２方向に出射する複数の第２光ファイバと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の疵検査装置。
【請求項３】
前記照明手段は、光源からの前記帯状光を前記第１方向及び前記第２方向に屈折させて、前記第１帯状光及び前記第２帯状光を出射するプリズムシートを備えることを特徴とする、請求項１に記載の疵検査装置。
【請求項４】
前記照明手段は、
前記帯状体の幅方向に配置され前記第１方向に前記第１帯状光を出射する第１ＬＥＤアレイと、
前記帯状体の幅方向に配置され前記第２方向に前記第２帯状光を出射する第２ＬＥＤアレイと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の疵検査装置。
【請求項５】
前記帯状体を移動させながら、前記撮像手段により、前記照射領域における前記第１帯状光及び前記第２帯状光の反射光を複数回撮像し、
前記画像処理手段は、撮像された複数の前記反射光の強度を加算し、当該加算した反射光の強度に基づいて、前記照射領域の画像における前記帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の疵検査装置。
【請求項６】
移動する帯状体を幅方向に横切る照射領域に帯状光を照射して、前記帯状体の表面の疵を検査する疵検査方法であって、
前記帯状体の移動方向に対して前記帯状体の幅方向の一側に所定の第１角度だけ傾いた第１方向に出射される第１帯状光と、前記帯状体の移動方向に対して前記帯状体の幅方向の他側に所定の第２角度だけ傾いた第２方向に出射される第２帯状光とを、前記照射領域に照射し、
前記照射領域における前記第１帯状光及び前記第２帯状光の反射光を撮像して前記照射領域の画像を出力し、
前記撮像された前記反射光の強度に基づいて、前記照射領域の画像における前記帯状体の幅方向の両エッジの位置を所定の画像処理により特定することを特徴とする、疵検査方法。
【請求項７】
前記帯状体を移動させながら、前記照射領域における前記第１帯状光及び前記第２帯状光の反射光を複数回撮像し、
撮像した複数の前記反射光の強度を加算し、
当該加算した反射光の強度に基づいて、前記照射領域の画像における前記帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定することを特徴とする、請求項６に記載の疵検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状体の疵検査装置及び疵検査方法に関し、特に帯状体のエッジ位置を高精度に検出して疵検査を好適に行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業での薄鋼板等の製造において、製造される薄鋼板の製品品質の表す一項目として、薄鋼板の表面の疵ができるだけ少ないことが求められる。しかし、例えば薄鋼板の製造プロセスにおいて、製造ラインの圧延ロールに異物が付着していると、この異物に起因して薄鋼板にロール疵が形成されることがある。また、圧延ロールが微小振動していると、振動によって鋼板表面に微細な横縞（チャタマーク）が形成されることがある。また、熱間圧延のロールの表面に肌荒れが発生している場合には、薄鋼板の表面のスケールが均一に生成せず、冷間圧延後おいても表面に微細な肌荒れが形成されることがある（スケール疵）。薄鋼板のこのような表面形状の不良を、ここでは疵と総称する。
【０００３】
このような疵が一旦発生すると、ロールを交換したり製造プロセスを改善したりするまで、薄鋼板の表面に同様の疵が繰り返し発生してしまう。このような疵は、薄鋼板の製品品質を著しく低下させる要因となる。
【０００４】
従って、このような薄鋼板の疵を検出する疵検査装置の開発が成されている。従来の疵検査装置は、鋼板製造工程において通板する薄鋼板の表面に光を照射し、その反射光を撮像装置によって撮像して得られる画像信号に基づいて、表面の疵を検査していた。
【０００５】
しかし、従来の疵検査装置において、薄鋼板は製造ライン方向に長い帯状体として通板されるので、帯状体のエッジ部において光が乱反射したり、帯状体外のロール等の疵や汚れ等に照射された光が反射することにより、これらの反射光を誤って薄鋼板の疵として検出してしまう、いわゆるエッジ誤検出が発生し、その結果、良品を不良品であると判断してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１〜４には、帯状体の薄鋼板のエッジ部を検出しつつ、薄鋼板の疵を検出する疵検査装置についての発明が開発されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９２１６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５８２５号公報
【特許文献３】特開平１１−２３７２２０号公報
【特許文献４】特開２００２−１７４５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の特許文献１〜４等の従来の疵検査装置によっても、通板される薄鋼板の蛇行や振動、又は、ロール上の汚れや疵等の検査環境の影響により、適切に疵を検出できない可能性は依然として存在していた。この従来の疵検査装置について、図１２〜図１５を参照して、より具体的に説明する。
【０００９】
（従来の疵検査装置１０）
図１２は、従来の疵検査装置１０の概略構成を示す斜視図である。
図１２に示すように、従来の疵検査装置１０は、検査対象に光を照射する光源１１と、検査対象で反射した光を撮像する撮像装置１２とを備えて、ロール２とロール３との間において、通板する薄鋼板等の帯状の検査対象（以下、「鋼板１」という。）の疵を検査する。
【００１０】
従来の疵検査装置１０によれば、光源１１から出射された光は、鋼板１で反射して、撮像装置１２に撮像される。よって、鋼板１に疵等があった場合、疵からの反射光により撮像装置１２で撮像される画像の輝度に濃淡が発生して疵を検出することができる。
【００１１】
また、従来の疵検査装置１０によれば、鋼板１から外れた光は、鋼板１の側方を通過して、鋼板１及びロール２、３等では反射されないため、ロール２、３等上の汚れ等によって光が反射されて、この反射光を疵と誤認してしまうことを防ぐことができる。
【００１２】
しかし、通板中の鋼板１に振動が発生した場合、撮像装置１２に到達する光が変化してしまい、検出信号に変化が生じて疵の検査性能が低下してしまうという問題が発生した。
【００１３】
一方、上記の特許文献１、２に開示された疵検査装置は、ロール上を通板する鋼板１の疵を検査するので、鋼板１の振動を抑えることができ、このような疵の検査性能の低下を防ぐことができる。この上記特許文献１に開示された従来の疵検査装置２０と上記特許文献２に開示された従来の疵検査装置３０について、図１３、１４を参照して説明する。
【００１４】
（従来の疵検査装置２０）
図１３は、従来の疵検査装置２０の概略構成を示す斜視図である。
図１３に示すように、従来の疵検査装置２０は、ロール４上の鋼板１にレーザ光等の光を照射する光源２１と、鋼板１及びロール４で反射した光を撮像する撮像装置２２と、を備える。更に、従来の疵検査装置２０によれば、ロール４の表面の反射光と鋼板１の反射光と間に明度差がつくように、ロール４を着色する。
【００１５】
従来の疵検査装置２０によれば、鋼板１からの反射光とロール４からの反射光との間に明度差がつくため、撮像装置２２によって撮像された画像において、鋼板１からの反射光の強度だけが強調されて、ロール４等からの反射光を誤って鋼板１の疵であると認識してしまうことを防ぐことができる。
【００１６】
しかし、従来の疵検査装置２０によれば、着色する必要があるためにロール４の材質を、顔料等を混入することができる材質に選択する必要がある。つまり、スチール等のように耐摩耗性のある堅い材質ではなく、ウレタンやゴム等の摩耗しやすい柔らかい材質を選ぶ必要がある。この結果、ロール４が摩耗して、装置の寿命が短くなる可能性があり、かつ、鉄粉などのゴミがロール４と鋼板１との間に押し込まれ易くなり、鋼板に押疵等が発生する原因となる可能性を払拭することは難しかった。
【００１７】
（従来の疵検査装置３０）
図１４は、従来の疵検査装置３０の概略構成を示す側面図である。
図１４に示すように、従来の疵検査装置３０は、ロール２上の鋼板１に光を照射する光源３１と、鋼板１及びロール２で反射した光を撮像する撮像装置３２と、ロール２よりも通板方向上流に配置され鋼板１のエッジを検出するエッジ検出器３３と、を備える。このエッジ検出器３３として、特許文献３には、鋼板１を挟んで配置されたエッジ検出用投光器３４及びエッジ検出用受光器３５とが開示されている。
【００１８】
従来の疵検査装置３０によれば、まずエッジ検出器３３により鋼板１のエッジを検出する。つまり、エッジ検出器３３は、エッジ検出用投光器３４から投射された光のうち、鋼板１により遮蔽されずにその側方を通過する光をエッジ検出用受光器３５で受光することにより鋼板１のエッジを検出して、エッジの位置情報を生成する。
【００１９】
また、従来の疵検査装置３０は、エッジ検出器３３の通板方向下流側のロール２上の鋼板１に光源３１から光を照射して、鋼板１とロール２からの反射光を撮像装置３２により撮像する。そして、エッジ検出器３３からのエッジの位置情報を基に、撮像装置３２の撮像画像を処理して、鋼板１外からの反射光を疵と判断しないように、疵を検出する。よって、従来の疵検査装置３０によれば、適正な条件下においては、鋼板１のエッジ外を検査対象から外すことができ、適切に疵を検出することができる。
【００２０】
しかし、この従来の疵検査装置３０によれば、装置を配置するスペースの制約から、エッジ検出器３３とロール２との間には数ｍ程度の距離が存在する一方、通板する鋼板１は、数〜数十ｍｍ程度蛇行する場合がある。従って、鋼板１の蛇行が大きい場合には、エッジ検出器３３によるエッジの位置情報と、実際に撮像装置３２によって撮像される画像中のエッジの位置との間に差が生じる可能性があり、従来の疵検査装置３０がエッジ部からの反射光を疵と誤って認識したり、エッジ部が不感帯となってしまう可能性を完全に取り除くには至っていなかった。
【００２１】
（従来の疵検査装置による測定例）
一方、エッジを検出することができる他の疵検査装置として、上記の特許文献４には、コイル毎に鋼板１の板幅等の情報を得て、エッジが存在する許容範囲を決定するとともに、エッジ位置を検出する複雑な処理を実行することによって、撮像装置で撮像した画像中の検査対象を特定することができる疵検査装置が開示されている。しかしながら、図１５に示すように測定結果においてロール２からの反射光の受信強度と、鋼板１からの反射光の受信強度とに差が少ない場合には、鋼板１のエッジ部を正確に認識することが困難となる。このことについて図１５を参照して以下に説明する。
【００２２】
図１５は、従来の疵検査装置による測定結果の例を示すグラフである。
図１５に示す測定結果は、例えば、図１４に示した従来の疵検査装置３０のように、光源３１から光を投射して、検査対象である鋼板１と検査対象外のロール２からの反射光を撮像装置３２によって撮像した場合における撮像結果を示している。
【００２３】
図１５において、横軸（ｘ軸）は鋼板１の幅方向の座標を示し、縦軸は撮像装置３２で撮像された反射光の信号強度を示す。より具体的には、ｘ＝０〜ｘ１の範囲の信号強度は、ロール２からの反射光を示し、ｘ＝ｘ１〜ｘ２の範囲の信号強度は、鋼板１からの反射光を示し、ｘ＞ｘ１の範囲の信号強度は、ロール２からの反射光を示す。つまり、ｘ＝ｘ１、ｘ２の位置が鋼板１のエッジ部に対応している。
【００２４】
図１５に示すように、ｘ＝ｘ１において、エッジ部に対応した信号強度の増加が測定され、ｘ＝ｘ１〜ｘ２の範囲（鋼板１）において、鋼板１上の疵からの信号強度のピークＡ２〜Ａ４が測定される。しかし、ｘ＝０〜ｘ１の範囲（ロール２）において、ロール２の疵や汚れ等による信号強度のピークＡ１が測定され、ｘ＞ｘ２の範囲（ロール２）においても、ロール２の疵や汚れ等による信号強度のピークＡ５が測定される。
【００２５】
よって、鋼板１のエッジを判別して検査範囲（ｘ＝ｘ１〜ｘ２）を特定するために、信号強度に対して閾値ＴｈＢを設けても、鋼板１のエッジ（ｘ＝ｘ１、ｘ２）からの信号強度と、ロール２の表面からの強度やロール２上の疵、汚れ等からのピークＡ１、Ａ５との強度の差が少ないため、ピークＡ１等を鋼板１のエッジと誤認識してしまう可能性があった。また、鋼板１のエッジ部付近に汚れ等が付着した場合には、この汚れからの反射光の信号強度をエッジと誤認識してしまう可能性もあったので、特許文献４に開示された疵検査装置によっても、鋼板１のエッジ部を正確に認識することが困難となる場合があった。
【００２６】
以上のように、上記特許文献１〜４等の従来の疵検査装置によっても、測定環境に影響を受けずに、鋼板１のエッジを正確に認識して検査範囲を特定するまでには至っていなかった。よって、疵をより正確に検出するために、鋼板１の振動や蛇行などの測定環境に影響を受けずにエッジを検出して、疵を検出する検査対象の範囲をより正確に確定することが可能な疵検査装置の開発が期待されていた。
【００２７】
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、疵の検査対象である薄鋼板等の帯状体のエッジの位置を精度良く特定して、帯状体表面の疵を適切に検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、移動する帯状体を幅方向に横切る照射領域に帯状光を照射して、帯状体の表面の疵を検査する疵検査装置であって、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の一側に所定の第１角度だけ傾いた第１方向に出射される第１帯状光と、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の他側に所定の第２角度だけ傾いた第２方向に出射される第２帯状光とを、照射領域に照射する照明手段と、照射領域における第１帯状光及び第２帯状光の反射光を撮像して照射領域の画像を出力する撮像手段と、撮像手段により撮像した反射光の強度に基づいて、照射領域の画像における帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定する画像処理手段と、を備えることを特徴とする、疵検査装置が提供される。
【００２９】
この構成によれば、照明手段により、帯状体をその帯状体の幅方向に横切る照射領域に、第１帯状光と第２帯状光とを照射する。この際、第１帯状光は、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の一側に第１角度θ１だけ傾いた第１方向に出射されるので、第１角度θ１の水平方向入射角度で、照射領域に入射する。そして、第２帯状光は、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の他側に第２角度θ２だけ傾いた第２方向に出射されるので、第２角度θ２の水平方向入射角度で、照射領域に入射する。よって、第１帯状光は、帯状体の一側のエッジにより散乱され、第２帯状光は、帯状体の他側のエッジにより散乱される。そして、撮像手段によって、この両エッジによって散乱された光を含む反射光を撮像することができる。この際、撮像手段により撮像される反射光の強度には、両エッジからの散乱光が含まれるので、画像処理手段により、撮像手段が撮像した反射光の強度に含まれる両エッジからの散乱光から、帯状体の両エッジの位置を特定することができる。従って、帯状体の両エッジからの反射光を疵と誤って検出してしまうことを防ぐことができる。
【００３０】
また、照明手段は、帯状体の幅方向に配列され光源からの光を第１方向に出射する複数の第１光ファイバと、帯状体の幅方向に配列され光源からの光を第２方向に出射する複数の第２光ファイバと、を備えてもよい。この構成によれば、幅方向に配列された複数の第１光ファイバによって、第１方向に第１帯状光を出射することができ、幅方向に配列された複数の第２光ファイバによって、第２方向に第２帯状光を出射することができる。よって、第１帯状光をθ１の水平方向入射角度で照射領域に照射することができ、第２帯状光をθ２の水平方向入射角度で照射領域に照射することができる。
【００３１】
また、照明手段は、光源からの帯状光を第１方向及び第２方向に屈折させて、第１帯状光及び第２帯状光を出射するプリズムシートを備えてもよい。この構成によれば、プリズムシートによって、光源からの帯状光を、第１方向に屈折させて、第１帯状光を出射することができ、光源からの帯状光を、第２方向に屈折させて、第２帯状光を出射することができる。よって、第１帯状光をθ１の水平方向入射角度で照射領域に照射することができ、第２帯状光をθ２の水平方向入射角度で照射領域に照射することができる。
【００３２】
また、照明手段は、帯状体の幅方向に配置され第１方向に第１帯状光を出射する第１ＬＥＤアレイと、帯状体の幅方向に配置され第２方向に第２帯状光を出射する第２ＬＥＤアレイと、を備えてもよい。この構成によれば、幅方向に配置された第１ＬＥＤアレイによって、第１方向に第１帯状光を出射することができ、幅方向に配置された第２ＬＥＤアレイによって、第２方向に第２帯状光を出射することができる。よって、第１帯状光をθ１の水平方向入射角度で照射領域に照射することができ、第２帯状光をθ２の水平方向入射角度で照射領域に照射することができる。
【００３３】
また、帯状体を移動させながら、撮像手段により、照射領域における第１帯状光及び第２帯状光の反射光を複数回撮像し、画像処理手段は、撮像された複数の反射光の強度を加算し、当該加算した反射光の強度に基づいて、照射領域の画像における帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定してもよい。この構成によれば、帯状体が移動している際に、撮像手段により、照射領域からの反射光を複数回撮像して、画像処理手段により、撮像された複数の反射光の強度を加算し、この加算した強度から帯状体の両エッジを判定することができる。従って、帯状体の両エッジからの光の強度を増加させることができ、両エッジの位置の特定をより正確かつ容易にすることができる。
【００３４】
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、移動する帯状体を幅方向に横切る照射領域に帯状光を照射して、帯状体の表面の疵を検査する疵検査方法であって、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の一側に所定の第１角度だけ傾いた第１方向に出射される第１帯状光と、帯状体の移動方向に対して帯状体の幅方向の他側に所定の第２角度だけ傾いた第２方向に出射される第２帯状光とを、照射領域に照射し、照射領域における第１帯状光及び第２帯状光の反射光を撮像して照射領域の画像を出力し、撮像された反射光の強度に基づいて、照射領域の画像における帯状体の幅方向の両エッジの位置を所定の画像処理により特定することを特徴とする、疵検査方法が提供される。この構成によれば、撮像ステップによって撮像される反射光の強度には、帯状体の両エッジからの散乱光が含まれるため、この散乱光によって両エッジの位置を特定することができる。
【００３５】
また、帯状体を移動させながら、照射領域における第１帯状光及び第２帯状光の反射光を複数回撮像し、撮像した複数の反射光の強度を加算し、当該加算した反射光の強度に基づいて、照射領域の画像における帯状体の幅方向の両エッジの位置を特定してもよい。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように本発明によれば、疵の検査対象である薄鋼板等の帯状体のエッジの位置を精度良く特定して、帯状体表面の疵を適切に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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。
【００３８】
＜第１実施形態＞
上記課題を鑑みて、エッジをより正確に検出しつつ、疵を検出することが可能な疵検査装置について鋭意研究を行った結果、本発明者が想到した本発明の第１実施形態に係る疵検査装置１００について、図１〜図９を参照して、説明する。
【００３９】
（１．疵検査装置１００の構成）
まず、図１〜３を参照して、本実施形態に係る疵検査装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る疵検査装置１００の概略を説明する説明図である。図２は、本実施形態に係る疵検査装置１００の概略を上方から説明する説明図である。図３は、本実施形態に係る疵検査装置１００の概略を側面から説明する説明図である。尚、図２と、後述する図４，５，１０，１１とには、説明の便宜上、図１，３に記載したｘ、ｙ、ｚ軸をｘ軸周りに約（９０−α）度回転させた軸を記載している。
【００４０】
疵検査装置１００は、通板する検査対象の帯状体の一例である鋼板１がロール２上を通過する際に、この鋼板１の表面の疵を光を用いて検査する。なお、疵検査装置１００の検査対象は、かかる例に限定されず、紙、樹脂の板等のいかなる帯状で通板される帯状体であってもよい。
【００４１】
疵検査装置１００は、上記のようにロール２によって支持された鋼板１を検査することにより、鋼板１の振動等の影響を受けることなく、疵を検出することができる。図１〜３に示すように、この鋼板１は、例えば、移動方向Ｖに通板されて、ロール２で折り返されるとして以下では説明する。しかし、本発明はかかる例に限定されるものではなく、疵検査装置１００は、如何なる状態の鋼板１をも検査することができるが、例えばロール２等によって支持された状態の鋼板１を検査する場合に特に効果を発揮する。
【００４２】
疵検査装置１００は、図１〜３に示すように、照明装置１１０と、撮像装置１２０と、画像処理装置１３０と、表示装置１４０と、を備える。以下、各構成及びそれらの配置について説明する。
【００４３】
（１−１．照明装置１１０）
照明装置１１０は、照明手段の一例であって、所定の波長の２つの帯状光をロール２に支持された鋼板１に照射する。この帯状光が照射される位置を照射領域４００という。また、帯状光とは、例えば、鋼板１の移動方向Ｖ（例えば、図２におけるｙ軸方向）に比べて、鋼板１の幅方向（図２におけるｘ軸方向）に長い光をいう。換言すれば、帯状光とは、例えば、鋼板１を幅方向に横切って、鋼板１の照射領域４００に照射される光をいう。
【００４４】
照明装置１１０は、照射領域４００に帯状光を照射するために、その照射口１１０Ａ（光が出射される部位）が照射領域４００に面するように配置される。より具体的には、照明装置１１０は、照射領域４００における法線２１０に対して、移動方向Ｖの上流側に角αの傾きを有する方向から帯状光を照射するように、配置される。換言すれば、照明装置１１０は、鋼板１の幅方向（図２中のｘ軸方向）と垂直な線のうち、法線２１０に対して角αを成す第１垂直線２２０上に配置され、照明装置１１０は、鋼板１の照射領域４００に、垂直方向の入射角度がαとなるように帯状光を照射する。この垂直方向の入射角度αを垂直方向入射角αとする（図３参照。）。
【００４５】
この垂直方向入射角αは、検査したい疵の形態や鋼板１の表面の粗度に依存するが、例えば、約１５度から７０度に設定することが好ましい。αを１５度未満に設定すると、照明装置１１０及び撮像装置１２０の配置スペースを確保するために光路長を長くする必要があり、光学系の調整が困難となり、αを７０度よりも大きく設定すると、疵による反射光の強度変化の割合が減少してしまい、疵の検出が困難になる。また、垂直方向入射角度αを、約１５度から７０度の範囲内で、小さくすると鋼板表面の粗度による悪影響を受け難くなり、大きくすると微小な凹凸疵の検出が容易になる。
【００４６】
照明装置１１０は、図１〜３に示すように、光源１１１と、光ファイバ束１１２と、光ファイバユニット１１３と、を有する。
【００４７】
光源１１１は、照射領域４００に照射する帯状光の光源であり、発した光を光ファイバ束１１２に供給する。光源１１１は、如何なる波長の光を発する光源をも使用することが可能であるが、より好ましくは、鋼板１の表面の疵を検出し易いように、例えば、近赤外の可視光を発する光源を使用することができる。また、光源１１１として、例えば、蛍光灯、白熱灯、又は放電灯等を使用することもできる。蛍光灯、白熱灯、又は放電灯等を使用することにより、照明装置１１０を容易に、かつ安価に作成することができる。しかし、本発明はかかる構成に限定されないことは言うまでもない。
【００４８】
光ファイバ束１１２は、光源１１１から発せられた光を光ファイバユニット１１３に伝搬する。そのために、光ファイバ束１１２の一端は、光源１１１に接続され、他端を光ファイバユニット１１３を構成する複数の光ファイバに接続される。
【００４９】
光ファイバユニット１１３は、光源１１１が発した光を光ファイバ束１１２によって伝搬されて、当該光を２つの帯状光として出射する。この２つの帯状光をここでは、第１帯状光及び第２帯状光とする。
【００５０】
第１帯状光は、図２に示すように、光ファイバユニット１１３から第１方向３１１に出射される略平行光の帯状光である。この第１方向３１１は、鋼板１の移動方向Ｖから幅方向の一側にθ１だけ傾いた方向である。換言すれば、第１方向３１１は、照射領域４００に垂直な第１垂直線２２０から略水平方向に第１角度θ１（以下、「θ１」という。）だけ傾いた方向である。即ち、第１帯状光は、光ファイバユニット１１３から、鋼板１の移動方向Ｖから略水平方向にθ１だけ傾いた第１方向３１１に出射される。そして、第１帯状光は、照射領域４００に対して、移動方向Ｖから鋼板１の幅方向（ｘ軸方向）の一側（一のエッジ側）にθ１だけ傾いた水平方向入射角度で照射される。
【００５１】
尚、ここで略水平方向とは、図３に示す照明装置１１０からの光の法線２１０に対する入射角度αの傾きの方向である垂直方向と対比して、当該光の第１垂直線２２０に対する水平方向の入射角度の傾きの方向を意味する。そして、上記のように入射角度αを垂直方向入射角度といい、この入射角度θ１と後述する入射角度θ２を水平方向入射角度という。
【００５２】
第２帯状光は、図２に示すように、光ファイバユニット１１３から第２方向３２１に出射される略平行光の帯状光である。この第２方向３２１は、鋼板１の移動方向Ｖから幅方向の他側に第２角度θ２（以下、「θ２」という。）だけ傾いた方向である。換言すれば、第２方向３２１は、照射領域４００に垂直な第１垂直線２２０から略水平方向にθ２だけ傾いた方向である。即ち、第１帯状光は、光ファイバユニット１１３から、鋼板１の移動方向Ｖから略水平方向にθ１だけ傾いた第１方向３１１に出射される。そして、第１帯状光は、照射領域４００に対して、移動方向Ｖから鋼板１の幅方向（ｘ軸方向）の他側（他のエッジ側）にθ２だけ傾いた水平方向入射角度で照射される。
【００５３】
この第１帯状光の水平方向入射角度θ１と、第２帯状光の水平方向入射角度θ２とは、略等しく設定されることが望ましい。このように水平方向入射角度を設定することにより、第１帯状光と第２帯状光との反射光の強度比を等しくすることができるため、鋼板１のエッジの判定及び鋼板１の表面の疵の検出を容易にすることができる。
【００５４】
また、θ１及びθ２は、例えば、約３０度から６０度の範囲内で設定することが好ましい。このθ１及びθ２を３０度未満に設定すると、鋼板１のエッジからの散乱光が減少して、エッジを判定し難くなり、θ１及びθ２を６０度より大きく設定すると、チャターマークや横折れ等の鋼板１の幅方向に伸びる疵からの反射光の強度が減少して、このような疵の検出が難しくなる。また、θ１及びθ２を、約３０度から６０度の範囲内で、大きくすると正反射成分を取り除くことが可能となり、エッジからの散乱光の強度を増加させることができる。
【００５５】
この光ファイバユニット１１３について、図４、５を更に参照して、説明する。
図４は、本実施形態に係る光ファイバユニット１１３の概略を説明する説明図である。図５は、本実施形態に係る光ファイバユニット１１３の概略を上方から説明する説明図である。
【００５６】
光ファイバユニット１１３は、図４に示すように、複数の第１光ファイバ１１４と複数の第２光ファイバ１１５とを有する。第１光ファイバ１１４及び第２光ファイバ１１５は、それぞれ鋼板１の幅方向（ｘ軸方向）に複数配列され、第１光ファイバ１１４の配列と、第２光ファイバ１１５の配列とは、交互にｚ軸方向に積層される。そして、図５に示すように、第１光ファイバ１１４は、それぞれ第１垂直線２２０に対して幅方向にθ１の傾きで配置されて、第１方向３１１に光を出射し、第２光ファイバ１１５は、それぞれ第１垂直線２２０に対して幅方向にθ２の傾きで配置されて、第２方向３２１に光を出射する。
【００５７】
このような構成により第１光ファイバ１１４は、鋼板１の移動方法Ｖから幅方向（ｘ軸方向）の一側にθ１だけ傾いた第１方向３１１に第１帯状光を出射することができ、第２光ファイバ１１５は、鋼板１の移動方法Ｖから幅方向（ｘ軸方向）の他側にθ２だけ傾いた第２方向３２１に第２帯状光を出射することができる。そして、このような光ファイバユニット１１３は、２つの帯状光が出射される位置を略同一にすることができる。即ち、第１帯状光と第２帯状光とを重畳して出射することができる。よって、第１帯状光の光路と第２帯状光の光路とを同一平面内にすることができるため、垂直方向の光路差及び光路の方向の違いによって反射光の垂直方向の角度に違いが出ることを防ぐことができる。このように反射光の垂直方向の角度の違いを少なくして、疵やエッジ以外の反射光を同一平面内に伝搬することができるので、第１帯状光による反射光と、第２帯状光による反射光との強度比をほぼ一定にすることができ、エッジの判定や疵の検出を容易にすることができる。
【００５８】
一方、この第１帯状光と第２帯状光との間に垂直方向の光路差があると、撮像装置１２０により第１帯状光の反射光と第２帯状光の反射光との両者を撮像することが困難となり、エッジの判定が難しくなる。しかし、上記の光ファイバユニット１１３を使用することにより、本実施形態の疵検査装置１００はエッジの判定を可能としている。ただし、照明装置１１０は、かかる例に限定されず、例えば、後述する第２実施形態及び第３実施形態のような照明装置を使用することも可能であり、他の構成により第１帯状光及び第２帯状光を同様に照射することができる如何なる照明装置をも使用可能である。
【００５９】
（１−２．撮像装置１２０）
再び、図１〜３を参照する。
撮像装置１２０は、撮像手段の一例であって、照明装置１１０から照射された第１帯状光及び第２帯状光が鋼板１及びロール２の照射領域４００において反射した反射光を撮像する。撮像装置１２０は、この反射光を撮像するために、反射光の入射口１２０Ａ（例えば、撮像装置１２０がレンズを備える場合は、当該レンズ等）が、照射領域４００に面するように配置される。より具体的には、撮像装置１２０は、照射領域４００における法線２１０に対して、移動方向Ｖの下流側に角βの傾きを有する方向において反射光を撮像するように、配置される。換言すれば、撮像装置１２０は、照射領域４００と垂直な線のうち、法線２１０に対して角βを成す第２垂直線２３０上に配置される。そして、撮像装置１２０は、第２垂直線２３０上において、鋼板１及びロール２の照射領域４００で反射した反射光を撮像する。その後、撮像装置１２０は、撮像した照射領域４００の画像を、画像処理装置１３０に出力する。
【００６０】
この角βは、垂直方向入射角度αに対して、±５度の範囲を満たすように設定されることが好ましい。βがこの範囲を逸脱すると、鋼板１の表面からの反射光の強度を適切に撮像することができず、疵の検出が困難となる。
【００６１】
撮像装置１２０としては、反射光を撮像して、反射光の強度をデータとして画像処理装置１３０に出力できる如何なる撮像装置をも使用することが可能であるが、以下では、撮像装置１２０は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子によって構成される場合について説明する。また、撮像装置１２０は、撮像素子による撮像を容易にし、反射光を適切に撮像するために所定のレンズ系を備えてもよい。
【００６２】
また、図１〜３には、説明の便宜上、撮像装置１２０を１台示したが、複数台の撮像装置１２０が、鋼板１の幅方向（ｘ軸方向）に並列に配置されてもよい。このように複数台の撮像装置１２０を使用することにより、検査幅に対する疵検出の分解能を向上させることができる。
【００６３】
（１−３．画像処理装置１３０）
画像処理装置１３０は、画像処理手段の一例であって、撮像装置１２０によって撮像された照射領域４００の画像が入力され、この照射領域４００の画像に所定の画像処理を行って鋼板１の表面の疵を検出する。この際、撮像された画像には鋼板１の照射領域４００からの反射光の強度だけでなく、ロール２の照射領域４００からの反射光の強度も含まれる。そこで、画像処理装置１３０は、入力された画像をもとに、照射領域４００の画像における鋼板１のエッジを判定して、判定したエッジから疵を検査すべき検査対象の範囲、つまり鋼板１からの反射光を判別する。そして、画像処理装置１３０は、鋼板１からの反射光によって、鋼板１の表面の疵を検出する。その後、画像処理装置１３０は、検出した疵の情報と、撮像装置１２０によって撮像した画像とを表示装置１４０に出力する。
【００６４】
画像処理装置１３０の構成を、図６を参照して説明する。
図６は、本実施形態に係る画像処理装置１３０の概略を説明する説明図である。図６に示すように、画像処理装置１３０は、画像取得部１３０１と、加算処理部１３０３と、平均処理部１３０５と、微分処理部１３０７と、エッジ判定部１３０９と、記憶部１３１１と、シェーディング補正部１３１３と、疵候補抽出部１３１５と、疵判定部１３１７と、出力部１３１９と、を有する。
【００６５】
画像取得部１３０１は、撮像装置１２０で撮像された照射領域４００の画像を取得して、加算処理部１３０３とシェーディング補正部１３１３とに出力する。加算処理部１３０３は、撮像された複数の画像に撮像された反射光の強度を加算して、加算した強度を平均処理部１３０５に出力する。尚、加算処理部１３０３は、例えば、２〜５枚程度の画像について加算することにより、鋼板１のエッジの検出を容易にすることができる。
【００６６】
平均処理部１３０５は、加算処理部１３０３によって加算された反射光の強度を平均化し、平均化した反射光の強度を微分処理部１３０７に出力する。より具体的には、平均処理部１３０５は、例えば、加算した反射光の強度を、加算した画像の枚数で割ることにより、平均化を行うことができる。
【００６７】
微分処理部１３０７は、平均処理部１３０５によって平均化された反射光の強度を微分処理して、微分処理した反射光の強度をエッジ判定部１３０９に出力する。このように反射光の強度を微分することにより、鋼板１のエッジの検出を更に容易にすることができる。
【００６８】
エッジ判定部１３０９は、微分処理部１３０７によって微分処理された反射光の強度から、鋼板１のエッジを判定して、エッジの位置を特定する。この際、エッジ判定部１３０９は、記憶部１３１１に予め定められた所定の閾値を取得して、この閾値によってエッジを判定して、エッジの位置を特定する。
【００６９】
尚、例えば、画像処理装置１３０は、図示しない入出力部を更に備えて、記憶部１３１１は、入出力部（図示せず）等からこの所定の閾値及び後述する疵判定のための他の閾値や疵を判定するのに必要な情報を受け取り、予め記憶してもよく、この記憶部１３１１に記憶された情報は、入出力部を介して適宜変更されてもよい。そして、エッジ判定部１３０９は、鋼板１のエッジの位置を検出して、エッジの位置情報をシェーディング補正部１３１３及び疵候補抽出部１３１５に出力する。
【００７０】
シェーディング補正部１３１３は、画像取得部１３０１で撮像された画像と、エッジ判定部１３０９で判定された鋼板１のエッジの位置とを取得する。そして、シェーディング補正部１３１３は、画像中の鋼板１のエッジの間の反射光の強度について、シェーディング補正を行って平均化し、シェーディング補正した画像を疵候補抽出部１３１５に出力する。尚、シェーディング補正とは、光学系や撮像系の特性による輝度ムラに対して、撮像画像が一様な明るさ（強度）の画像になるように補正する処理のことをいい、このシェーディング補正としては、様々な方法を使用しうる。
【００７１】
疵候補抽出部１３１５及び疵判定部１３１７は、鋼板１の表面の疵を検出する。そのために、疵候補抽出部１３１５は、エッジ判定部１３０９で判定されたエッジの位置と、シェーディング補正部１３１３でシェーディング補正された画像とを取得する。そして、疵候補抽出部１３１５は、シェーディング補正された画像中の鋼板１のエッジの間の反射光の強度から、疵の反射光を識別して疵候補として抽出する。その後、疵候補抽出部１３１５は、疵候補の情報とシェーディング補正された画像とを疵判定部１３１７に出力する。
【００７２】
この際、疵候補抽出部１３１５は、例えば、強度の急激な増加又は減少を検出して、鋼板１の表面の疵候補として抽出してもよく、強度の変化のプロファイルからピークを検出して、鋼板１の表面の疵候補として抽出してもよい。そして、疵候補抽出部１３１５は、例えば、疵候補の情報として、疵候補の位置とこの位置の周囲における反射光の強度とを疵判定部１３１７に出力してもよい。
【００７３】
疵判定部１３１７は、疵候補抽出部１３１５から疵候補の情報とシェーディング補正された画像とを取得して、この疵候補が有害な疵であるか否か及び疵の種類を判定する。この際、疵判定部１３１７は、記憶部１３１１に予め定められた所定の他の閾値や疵を判定するのに必要な情報を取得して、この閾値及び情報に基づいて、疵候補が有害な疵であるか否か及び疵の種類を判定する。そして、疵判定部１３１７は、この判定結果の情報及びシェーディング補正された画像を出力部１３１９に出力する。尚、判定結果の情報は、疵の種類、位置、大きさ、有害度などのデータを含んでいる。
【００７４】
このように、疵候補を抽出した後に判定して疵を検出することにより、製造品質上許容しうる疵からの反射光及びシェーディング補正で補正しきれない光学系や撮像系の特性による輝度ムラを、疵として判定することを防ぐことができる。
【００７５】
出力部１３１９は、疵判定部１３１７から疵の判定結果の情報及びシェーディング補正された画像を取得して、シェーディング補正された画像に疵の判定結果の情報を重畳して、表示装置１４０等に出力する。この際、出力部１３１９は、例えば、この画像において疵の位置を認識しうるように、疵の位置をマークしたり、疵の強度に色彩をほどこしてもよい。また、出力部１３１９は、例えば、有害であると判定された疵が存在する場合に所定の警告表示を画像に重畳して出力してもよく、警告音を同時に出力してもよい。
【００７６】
以上、画像処理装置１３０の各構成要素について説明したが、画像処理装置１３０は、例えば、上記の構成要素の機能を実現するコンピュータによって構成されて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算装置、及び記憶装置を備えていてもよい。また、当該記憶装置は、例えば、ハードディスク等の磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｏｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ等であってもよい。そして、上記の画像処理装置１３０が備える各構成要素は、上記の記憶装置等に記録されたプログラムを用いて上記のＣＰＵ及び上記の記憶装置等により、その機能を実現するように構成されていてもよいし、専用のハードウェアにより構成されていてもよい。
【００７７】
（１−４．表示装置１４０）
表示装置１４０は、画像処理装置１３０から疵の判定結果の情報が重畳された画像を取得して、当該画像を表示する。
以上、疵検査装置１００の構成について説明した。
【００７８】
（２．疵検査装置１００の動作及び測定例）
次に、図７〜９を参照して、疵検査装置１００の動作及び測定例について説明する。図７は、本実施形態に係る疵検査装置１００の動作を説明する説明図である。図８、９は、本実施形態に係る疵検査装置１００の測定例を示すグラフである。
【００７９】
（２−１．照明ステップＳ１０１及び撮像ステップＳ１０３）
まず、照明装置１１０により、鋼板１の照射領域４００に第１帯状光及び第２帯状光を照射する（照明ステップ、Ｓ１０１）。そして、撮像装置１２０により、第１帯状光及び第２帯状光の照射領域４００における反射光を撮像する（撮像ステップ、Ｓ１０３）。
【００８０】
この際の、光の流れについて、再度図１〜図３を参照して、詳細に説明する。
第１帯状光は、図２に示すように鋼板１の移動方向Ｖから略水平方向にθ１傾き、図３に示すように垂直方向の入射角度がαとなる第１方向３１１に出射される。より詳細には、図２に示すように、光ファイバユニット１１３の位置Ｌ１から出射された第１平行光３１５は、第１方向３１１に対して平行な方向に伝搬して、位置Ｌ２から出射された第１平行光は、第１方向３１１に伝搬して、位置Ｌ３から出射された第１平行光３１２は、第１方向３１１に対して平行な方向に伝搬する。つまり、光ファイバユニット１１３の位置Ｌ１と位置Ｌ３との間から出射された第１平行光３１５と第１平行光３１２との間の第１平行光は、第１帯状光として第１方向３１１に伝搬する。
【００８１】
一方、第２平行光は、図２に示すように鋼板１の移動方向Ｖから略水平方向にθ２傾き、図３に示すように垂直方向の入射角度がαとなる第２方向３２１に出射される。より詳細には、図２に示すように、光ファイバユニット１１３の位置Ｌ１から出射された第２平行光３２２は、第２方向３２１に対して平行な方向に伝搬して、位置Ｌ２から出射された第２平行光は、第２方向３２１に伝搬して、位置Ｌ３から出射された第２平行光３２５は、第１方向３１１に対して平行な方向に伝搬する。つまり、光ファイバユニット１１３の位置Ｌ１と位置Ｌ３との間から出射された第２平行光３２２と第２平行光３２５との間の第２平行光は、第２帯状光として第２方向３２１に伝搬する。
【００８２】
そして、第１帯状光及び第２帯状光は、照射領域４００の鋼板１の表面（ｘ１〜ｘ２）において反射して、その反射光の一部が、撮像装置１２０方向に伝搬する。同時に、第１帯状光及び第２帯状光は、照射領域４００のロール２の表面で反射して、その反射光の一部が、撮像装置１２０方向に伝搬する。
【００８３】
つまり、図１に示すように、第１方向３１１に伝搬する第１平行光３１２は、照射領域４００の位置ｘ３において反射し、反射光３１３として撮像装置１２０の方向に伝搬する。第２方向３２１に伝搬する第２平行光３２２は、照射領域４００の位置ｘ０において反射し、反射光３２３として撮像装置１２０の方向に伝搬する。そして、第１帯状光と第２帯状光は、同様に照射領域４００において反射して、反射光として撮像装置１２０の方向に伝搬する。その結果、照射領域４００上のｘ０とｘ３との間における第１帯状光又は第２帯状光の反射光の多くは、撮像装置１２０の方向に伝搬する。そして、撮像装置１２０の方向に伝搬した反射光は、撮像装置１２０に到達して画像として撮像される。この撮像される光には、鋼板１の表面の疵からの散乱光が含まれる。
【００８４】
この際、第１帯状光は、位置ｘ２に位置した鋼板１の第１エッジ方向に傾いた方向（第１方向３１１）に伝搬するため、第１エッジにおいて散乱されて、当該散乱光は、撮像装置１２０の方向に伝搬することができる。そして、第２帯状光は、位置ｘ１に位置した鋼板１の第２エッジ方向に傾いた方向（第２方向３２１）に伝搬するため、第２エッジにおいて散乱されて、当該散乱光は、撮像装置１２０の方向に伝搬することができる。よって、撮像装置１２０によって撮像される画像に、第１エッジ又は第２エッジからの散乱光をより多く含めることができる。その結果、鋼板１のエッジを容易に判定することができる。
【００８５】
この第１エッジ及び第２エッジから散乱光の例を図８に示す。
図８の（Ａ）は、第１帯状光による反射光を撮像した信号強度を示し、（Ｂ）は、第２帯状光による反射光を撮像した信号強度を示し、（Ｃ）は、第１帯状光及び第２帯状光による反射光を撮像した信号強度を示す。
【００８６】
図８において、横軸（ｘ軸）は鋼板１の幅方向の座標を示し、縦軸は撮像装置１２０で撮像された反射光の信号強度を示す。より具体的には、ｘ＝０〜ｘ１の範囲の信号強度は、ロール２からの反射光を示し、ｘ＝ｘ１〜ｘ２の範囲の信号強度は、鋼板１からの反射光を示し、ｘ＞ｘ１の範囲の信号強度は、ロール２からの反射光を示す。つまり、ｘ＝ｘ１、ｘ２の位置が鋼板１のエッジ部に対応している。尚、グラフの軸等については、後述の図９も同様である。
【００８７】
図８の（Ａ）に示すように、ｘ＝ｘ２において、鋼板１の第１エッジにおける第１帯状光の散乱光による信号強度のピークＥ２が測定される。そして、（Ｂ）に示すように、ｘ＝ｘ１において、鋼板１の第２エッジにおける第２帯状光の散乱光による信号強度のピークＥ１が観測される。このピークＥ１、Ｅ２の信号強度は、鋼板１の表面の疵等やロール２の疵等による信号強度のピークＡ１〜Ａ５よりも大きな値となっている。
【００８８】
また、図８の（Ｃ）に示すように、撮像装置１２０に撮像される画像は、第１帯状光及び第２帯状光の両者を含むため、（Ａ）の信号強度と（Ｂ）の信号強度とを加算した値となる。従って、第１エッジからの散乱光のピークＥ２と、第２エッジからの散乱光のピークＥ３とが、他のピークＡ１〜Ａ５よりも大きいため、容易に鋼板１のエッジの位置を判定することができる。
【００８９】
以上、光の流れについて詳細に説明した。
図７に示したように、上記の撮像は、複数回行われ、撮像枚数がｎ以上となるまで、上記の照明及び撮像が繰り返し行われる（Ｓ１０５）。撮像枚数がｎとなった後、ｎ枚の撮像画像に対して以下の処理が行われる。
【００９０】
（２−２．加算処理ステップＳ１０７、平均処理ステップＳ１０９）
撮像された複数の画像は、加算処理部１３０３によって加算され（Ｓ１０７）、平均処理部１３０５によって平均化される（Ｓ１０９）。この加算されて平均化された画像の例を、図９に示す。図９は、図８の（Ｃ）に示した画像と他の撮像画像とを加算して平均化した画像の例を示す。
【００９１】
鋼板１のエッジからの散乱光は、複数の画像全てに撮像されているのに対して、疵及び汚れ等からの反射光は、鋼板１が移動方向Ｖに移動しているため、所定の画像にしか撮像されない。よって、図９に示すように、エッジからの信号強度Ｅ１、Ｅ２は、図８の（Ｃ）と比べてあまり変化しないのに対して、他の疵及び汚れ等からの信号強度Ａ１〜Ａ５は、図８の（Ｃ）と比べて全体的に減少する。従って、このように加算処理及び平均処理を行うことにより、後続の処理において、エッジの判定を容易にすることができる。
【００９２】
（２−３．微分処理ステップＳ１１１）
加算されて平均化された画像は、微分処理部１３０７によって、微分処理されてもよい（Ｓ１１１）。このように強度を微分することにより、強度の変化を強調することができるので、エッジの検出を更に容易にすることができる。
【００９３】
（２−４．エッジ判定ステップＳ１１３）
エッジ判定部１３０９により、微分処理された画像の信号強度からエッジが判定され、エッジの位置が特定される（Ｓ１１３）。より具体的には、エッジ判定部１３０９は、例えば、図９に示すように、記憶部１３１１に記憶された所定の閾値ＴｈＡを使用して、閾値ＴｈＡを超えた信号強度をエッジであると判定して、エッジの位置を特定してもよい。この際、上記の加算処理及び平均化処理をしたため、閾値ＴｈＡと他のピークＡ１〜Ａ５との強度の差を、図８に示す強度の差よりも大きくすることができる。従って、鋼板１又はロール２の疵からの比較的強い反射光を撮像することにより、誤ってエッジであると判定することを防ぐことができる。尚、図９は、説明の便宜上、微分処理をする以前の画像について、閾値ＴｈＡによりエッジを判定する例を示すが、微分処理をした場合も同様に所定の閾値を設定することによりエッジを判定することができる。微分処理後のエッジ判定は、同様に行われるためここでは省略する。
【００９４】
（２−５．シェーディング補正ステップＳ１１５）
そして、シェーディング補正部１３１３により、撮像装置１２０が撮像した画像（例えば、図８）における両エッジの位置の間（例えば、ｘ＝ｘ１〜ｘ２）の信号強度に対してシェーディング補正が行われる（Ｓ１１５）。このようにシェーディング補正をすることにより、光学系や撮像系の特性による輝度のムラを補正することができるため、後続の処理において疵の検出を容易にすることができる。
【００９５】
次に、疵検出ステップにおいて、このシェーディング補正された画像から、鋼板１の表面の疵を検出する。この疵検出ステップは、下記の疵候補抽出ステップＳ１１７及び疵判定ステップＳ１１９を含む。
【００９６】
（２−６．疵候補抽出ステップＳ１１７）
疵候補抽出部１３１５により、シェーディング補正された画像から、鋼板１の疵候補を抽出する（Ｓ１１７）。この際、疵候補抽出部１３１５は、エッジ間（例えば、ｘ＝ｘ１〜ｘ２）の信号強度について、疵候補を抽出する。つまり、疵候補抽出部１３１５は、例えば、図８の（Ｃ）に示すように、信号強度のピークＡ２〜Ａ４等を鋼板１の表面の疵候補であるとして抽出することができ、ロール２の疵や汚れ等によるピークＡ１、Ａ５等を誤って疵候補であるとして抽出することを防ぐことができる。
【００９７】
（２−７．疵判定ステップＳ１１９、表示ステップＳ１２１）
疵判定部１３１７により、疵候補が有害な疵であるか否か及び疵の種類が判定される（Ｓ１１９）。そして、出力部１３１９により、この判定結果の情報と撮像された画像とが重畳されて出力され、表示装置１４０により、判定結果の情報が重畳された画像が表示される（Ｓ１２１）。
【００９８】
（３．疵検査装置１００による効果）
以上、本実施形態に係る疵検査装置１００の構成、動作及び測定例について説明した。
疵検査装置１００によれば、鋼板１に第１方向３１１に伝搬する第１帯状光と第２方向３２１に伝搬する第２帯状光とを照射して、第１帯状光及び第２帯状光の反射光を撮像するため、鋼板１の両エッジからの散乱光の強度を増加させることができる。よって、鋼板１のエッジの判定を容易にすることができ、その結果、疵を検出する範囲を特定することができるため、ロール２の疵及び汚れ等やエッジを疵と誤検出することを防ぐことができ、確実に鋼板１の表面の疵を検出することができる。
【００９９】
また、ロール２上の鋼板１に第１帯状光及び第２帯状光を照射して、同一の反射光から鋼板１のエッジを判定して、鋼板１の表面の疵を検出するため、鋼板１の蛇行や振動等によって、疵の検査性能が低下してしまうことを防ぐことができる。
【０１００】
また、光ファイバユニット１１３により、第１帯状光及び第２帯状光を重畳して照射することができるため、第１帯状光及び第２帯状光の光路差や入射角度の差によって撮像される反射光の強度に変化が生じることを防ぐことができる。よって、鋼板１の両エッジからの散乱光を撮像することができる。
【０１０１】
そして、加算処理部１３０３により、複数枚の撮像画像を加算するため、鋼板１のエッジからの散乱光による信号強度（例えば、Ｅ１、Ｅ２等）と、鋼板１の疵等やロール２の疵等からの信号強度（例えば、Ａ１〜Ａ５等）との差を大きくすることができる。よって、鋼板１の疵等やロール２の疵等からの信号強度を、誤って鋼板１のエッジであると判定することを防ぐことができる。
【０１０２】
更に、照明装置１１０により、斜め方向から第１帯状光及び第２帯状光を照射するので、鋼板１の移動方向Ｖに伸びる線状疵等を効果的に検出することができる。また、第１方向３１１及び第２方向３２１の２つの方向より帯状光を照射するので、光の照射方向によって発見し難い疵をも、効果的に検出することができる。
【０１０３】
＜第２実施形態＞
次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係る疵検査装置について説明する。
図１０は、本実施形態に係る疵検査装置が有する照明装置５１０の概略を説明する説明図である。本実施形態に係る疵検査装置は、上記第１実施形態に係る疵検査装置１００が備える構成のうち、照明装置１１０の変わりに照明装置５１０を備え、他の構成については同様である。よって、以下では、照明装置５１０について説明する。
【０１０４】
本実施形態に係る疵検査装置が備える照明装置５１０は、図１０の（Ａ）に示すように、光源５１１と、プリズムシート５１２と、を備える。
【０１０５】
光源５１１は、（Ａ）に示すように、照射領域４００に照射する帯状光の光源であり、ｘ軸方向に長い平行光の帯状光をプリズムシート５１２に照射する。光源５１１は、如何なる波長の光を発する光源をも使用することが可能であるが、より好ましくは、鋼板１の表面の疵を検出し易いように、近赤外の可視光を発する光源を使用することができる。また、光源５１１として、蛍光灯、白熱灯、又は放電灯等を使用することもできる。蛍光灯、白熱灯、又は放電灯等を使用することにより、照明装置５１０を容易に、かつ安価に作成することができる。しかし、本発明はかかる構成に限定されないことは言うまでもない。
【０１０６】
プリズムシート５１２は、（Ａ）に示すように、光源５１１から帯状光が照射されて、この帯状光を鋼板１の移動方向Ｖ（第１垂直線２２０）に対して幅方向（ｘ軸方向）の一側にθ１だけ傾いた第１方向３１１、及び幅方向（ｘ軸方向）の他側にθ２だけ傾いた第２方向３２１に屈折させる。そして、プリズムシート５１２は、照射領域４００に、第１方向３１１に屈折した帯状光（第１帯状光）と第２方向３２１に屈折した帯状光（第２帯状光）とを照射する。
【０１０７】
このために、プリズムシート５１２は、図１０の（Ｂ）〜（Ｄ）に示す形状に形成される。（Ｂ）は、プリズムシート５１２をｙ軸方向に見た平面を示し、（Ｃ）は、（Ｂ）に示したプリズムシート５１２のＢ−Ｂ線による断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示したプリズムシート５１２のＣ−Ｃ線による断面図である。
【０１０８】
プリズムシート５１２は、（Ｂ）に示すように、ｚ軸方向よりもｘ軸方向に長く形成され、（Ｃ）に示す第１ノコギリ状プリズム５１２Ｂと、（Ｄ）に示す第２ノコギリ状プリズム５１２Ｃとがｚ軸方向に交互に形成される。（Ｃ）に示す第１ノコギリ状プリズム５１２Ｂは、プリズム角度φ１を有し、（Ｄ）に示す第２ノコギリ状プリズム５１２Ｃは、プリズム角度φ２を有する。このプリズム角度φ１は、第１帯状光の出射角度θ１に対応して設定され、プリズム角度φ２は、第２帯状光の出射角度θ２に対応して設定される。
【０１０９】
このような構成を有するプリズムシート５１２は、スネルの法則により、光源５１１からの帯状光を第１方向３１１及び第２方向３２１に屈折することができる。
【０１１０】
本実施形態によれば、上記の第１実施形態に係る疵検査装置１００が奏する効果に加えて、上記の構成を有する照明装置５１０を使用することにより、照明装置５１０を容易に、かつ安価に作成することができる。
【０１１１】
＜第３実施形態＞
更に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係る疵検査装置について説明する。
図１１は、本実施形態に係る疵検査装置が有する照明装置６１０の概略を説明する説明図である。本実施形態に係る疵検査装置は、上記第１実施形態に係る疵検査装置１００が備える構成のうち、照明装置１１０の変わりに照明装置６１０を備え、他の構成については同様である。よって、以下では、照明装置６１０について説明する。
【０１１２】
本実施形態に係る疵検査装置が備える照明装置６１０は、図１１に示すように、第１ＬＥＤ（発光ダイオード）６１１と、第２ＬＥＤ６１２と、を備える。
【０１１３】
第１ＬＥＤ６１１は、上記第１実施形態の光ファイバユニット１１３の第１光ファイバ１１４と同様に配置され、第２ＬＥＤ６１２は、第２光ファイバ１１５と同様に配置される。図１１に示すように、複数の第１ＬＥＤ６１１がｘ軸方向にアレイ状に配置され、第１ＬＥＤアレイを形成し、複数の第２ＬＥＤ６１２がｘ軸方向にアレイ状に配置され、第２ＬＥＤアレイを形成する。そして、ｚ軸方向に第１ＬＥＤアレイと第２ＬＥＤアレイとが交互に積層配置される。
【０１１４】
また、図１１に示すように、第１ＬＥＤ６１１は、各々鋼板１の移動方向Ｖ（第１垂直線２２０）から幅方向（ｘ軸方向）の一側にθ１だけ傾いた第１方向３１１に光を照射するように配置され、第２ＬＥＤ６１２は、各々鋼板１の移動方向Ｖ（第１垂直線２２０）から幅方向（ｘ軸方向）の他側にθ２だけ傾いた第２方向３２１に光を照射するように配置される。
【０１１５】
かかる構成により、第１ＬＥＤアレイは、第１帯状光を第１方向３１１に照射して、第２ＬＥＤアレイは、第２帯状光を第２方向３２１に照射する。
【０１１６】
尚、照明装置６１０は、第１ＬＥＤ６１１及び第２ＬＥＤ６１２を駆動させるために、所定の駆動基板等を備えるが、このようなＬＥＤは一般的な構成により駆動されるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１１７】
本実施形態によれば、上記の第１実施形態に係る疵検査装置１００が奏する効果に加えて、上記の構成を有する照明装置６１０を使用することにより、第１帯状光及び第２帯状光のそれぞれの平行性を向上させることができる。また、複数のＬＥＤをそれぞれ別々に駆動することにより、照射領域４００に照射する第１帯状光及び第２帯状光の長手方向の長さを調整することができる。よって、鋼板１の幅等の情報を取得した場合に、ロール２へ照射される分、第１帯状光及び第２帯状光の長さを短くして、ロール２からの余剰な反射光を削減することができる。
【０１１８】
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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。
【０１１９】
例えば、上記実施形態において、疵検査装置は、照明装置、撮像装置、画像処理装置及び表示装置を備えるとしたが、更に上位の制御装置を備えてもよい。つまり、この場合、制御装置により、照明装置の照射、撮像装置の撮像、画像処理装置の動作及び表示装置の表示が制御されてもよい。また、制御装置は、鋼板１の幅や材質等の情報を取得して、照明装置の帯状光の長さを調整し、撮像装置の撮像枚数を変更し、画像処理装置にこの情報を出力してもよい。そして、画像処理装置は、この情報を使用して上記の動作を行ってもよい。尚、このような制御装置は、画像処理装置と一体で形成されてもよい。
【０１２０】
また、上記実施形態における照明装置１１０、５１０、６１０は、ロッドレンズなどの集光レンズを備えてもよい。この場合、例えば、照明装置１１０は、光の照射口１１０Ａに集光レンズを備えてもよく、照明装置５１０は、光源５１１とプリズムシート５１２との間、又はプリズムシート５１２の出射面に集光レンズを備えてもよく、照明装置６１０は、光の照射口に集光レンズを備えてもよい。このように集光レンズを備えることにより、第１帯状光及び第２帯状光のそれぞれの集光性向上させて、平行性を向上させることができる。そして、このように平行性を向上させることにより、鋼板１のエッジからの散乱光及び鋼板１の表面の疵からの反射光の強度を強めることができる。
【０１２１】
また、上記実施形態では、第１帯状光の水平方向入射角度θ１と、第２帯状光の水平方向入射角度θ２とは、略等しく設定されるとしたが、かかる例に限定されず、θ１とθ２とは必ずしも等しくなくてもよい。このようにθ１とθ２との一致を必要としないことにより、照明装置の光学系を容易に調整することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、画像処理装置１３０は、加算処理ステップＳ１０７〜疵判定ステップＳ１１９等の所定の画像処理を経て疵を判定し、そのために画像処理部１３０１〜出力部１３１９等の構成を備えるとしたが、この疵を判定するための画像処理は、かかる例に限定されるものではない。画像処理装置１３０が行う画像処理は、疵を判定しうる処理であれば如何様にも構成することができ、そのために画像処理装置１３０が備える構成を変更することも可能である。
【０１２３】
例えば、画像処理装置１３０は、加算処理部１３０３及び平均処理部１３０５を備えるとしたが、かかる例に限定されず、加算処理部１３０３及び平均処理部１３０５を備えなくてもよい。この場合、画像取得部１３０１により取得された画像に基づいて、後続の処理を行うことにより、鋼板１のエッジを判定して、鋼板１の表面の疵を検出してもよい。
【０１２４】
また、例えば、上記実施形態では、画像処理装置１３０は、平均処理部１３０５を備えるとしたが、かかる例に限定されず、平均処理部１３０５を備えなくてもよい。この場合、加算処理部１３０３により加算された画像に基づいて、後続の処理を行うことにより、鋼板１のエッジを判定して、鋼板１の表面の疵を判定してもよい。
【０１２５】
また、例えば、上記実施形態では、画像処理装置１３０は、微分処理部１３０７を備えるとしたが、かかる例に限定されず、微分処理部１３０７を備えなくてもよい。この場合、加算処理部１３０３により加算されて平均処理部１３０５により平均化された画像に基づいて、後続の処理を行うことにより、鋼板１のエッジを判定して、鋼板１の表面の疵を判定してもよい。
【０１２６】
また、例えば、上記実施形態では、画像処理装置１３０は、シェーディング補正部１３１３を備えるとしたが、かかる例に限定されず、シェーディング補正部１３１３を備えなくてもよい。この場合、画像取得部１３０１により取得された画像と、エッジ判定部１３０９により判定された鋼板１のエッジとに基づいて、後続の処理を行うことにより、鋼板１の表面の疵を判定してもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、鋼板１は、移動方向Ｖに通板されるとしたが、かかる例に限定されずに、本発明は、停止した鋼板１へも適用可能である。この場合は、照明手段と撮像手段とを鋼板１に対して移動させて測定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る疵検査装置の概略を説明する説明図である。
【図２】同実施形態に係る疵検査装置の概略を上方から説明する説明図である。
【図３】同実施形態に係る疵検査装置の概略を側面から説明する説明図である。
【図４】同実施形態に係る光ファイバユニットの概略を説明する説明図である。
【図５】同実施形態に係る光ファイバユニットの概略を上方から説明する説明図である。
【図６】同実施形態に係る画像処理装置の概略を説明する説明図である。
【図７】同実施形態に係る疵検査装置の動作を説明する説明図である。
【図８】同実施形態に係る疵検査装置の測定例を示すグラフである。
【図９】同実施形態に係る疵検査装置の測定例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る疵検査装置が有する照明装置の概略を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る疵検査装置が有する照明装置の概略を説明する説明図である。
【図１２】従来の疵検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１３】従来の疵検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１４】従来の疵検査装置の概略構成を示す側面図である。
【図１５】従来の疵検査装置による測定結果の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
１    鋼板
２    ロール
１００    疵検査装置
１１０    照明装置
１１０Ａ  照射口
１１１    光源
１１２    光ファイバ束
１１３    光ファイバユニット
１１４    第１光ファイバ
１１５    第２光ファイバ
１２０    撮像装置
１３０    画像処理装置
１４０    表示装置
２１０    法線
２２０    第１垂直線
２３０    第２垂直線
３１１    第１方向
３１２、３１５    第１平行光
３１３    反射光
３２１    第２方向
３２２、３２５    第２平行光
３２３    反射光
４００    照射領域
５１０    照明装置
５１１    光源
５１２    プリズムシート
５１２Ｂ    第１ノコギリ状プリズム
５１２Ｃ    第２ノコギリ状プリズム
６１０    照明装置
６１１    第１ＬＥＤ
６１２    第２ＬＥＤ
１３０１    画像取得部
１３０３    加算処理部
１３０５    平均処理部
１３０７    微分処理部
１３０９    エッジ判定部
１３１１    記憶部
１３１３    シェーディング補正部
１３１５    疵候補抽出部
１３１７    疵判定部
１３１９    出力部
【図１】
2008304306.tif 000003
【図２】
2008304306.tif 000004
【図３】
2008304306.tif 000005
【図４】
2008304306.tif 000006
【図５】
2008304306.tif 000007
【図６】
2008304306.tif 000008
【図７】
2008304306.tif 000009
【図８】
2008304306.tif 000010
【図９】
2008304306.tif 000011
【図１０】
2008304306.tif 000012
【図１１】
2008304306.tif 000013
【図１２】
2008304306.tif 000014
【図１３】
2008304306.tif 000015
【図１４】
2008304306.tif 000016
【図１５】
2008304306.tif 000017