(57)【要約】【課題】熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を精度良く検出する検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】ステンレス鋼板の幅方向に走査する投光装置からステンレス鋼板の進行方向に沿って角度αで入射光を照射し、ステンレス鋼板の表面から角度αで反射する正反射光を正反射ＣＣＤカメラで受光するとともに、ステンレス鋼板の表面から角度βで反射する乱反射光を乱反射ＣＣＤカメラで受光し、正反射ＣＣＤカメラで得た正反射データおよび乱反射ＣＣＤカメラで得た乱反射データを入力信号として演算装置に伝送し、演算装置で同一の表面欠陥に関する正反射データと乱反射データとを演算処理する。【選択図】図１
2008145373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延および焼鈍を施した後、酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する検査装置であって、前記ステンレス鋼板の進行方向に沿って角度αで入射する入射光を照射する投光装置と、前記ステンレス鋼板の表面から角度αで反射する正反射光を受光する正反射ＣＣＤカメラと、前記ステンレス鋼板の表面から角度βで反射する乱反射光を受光する乱反射ＣＣＤカメラと、前記投光装置を前記ステンレス鋼板の幅方向に走査させる光源走査装置と、前記正反射ＣＣＤカメラで得た正反射データおよび前記乱反射ＣＣＤカメラで得た乱反射データを入力信号として演算処理する演算装置と、前記演算装置で得た出力信号を表示する表示装置と、を有することを特徴とするステンレス鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記投光装置が、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
熱間圧延および焼鈍を施した後、酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する検査方法において、前記ステンレス鋼板の幅方向に走査する投光装置から前記ステンレス鋼板の進行方向に沿って角度αで入射光を照射し、前記ステンレス鋼板の表面から角度αで反射する正反射光を正反射ＣＣＤカメラで受光するとともに、前記ステンレス鋼板の表面から角度βで反射する乱反射光を乱反射ＣＣＤカメラで受光し、前記正反射ＣＣＤカメラで得た正反射データおよび前記乱反射ＣＣＤカメラで得た乱反射データを入力信号として演算装置に伝送し、前記演算装置で同一の表面欠陥に関する正反射データと乱反射データとを演算処理して得た出力信号を表示装置に伝送し、前記表示装置にて前記出力信号を表示することを特徴とするステンレス鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項４】
前記投光装置が、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項３に記載のステンレス鋼板の表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延を行ない、さらに焼鈍を施したステンレス鋼板は、その表面にスケール（厚さ数10μｍ）が生成する。ステンレス鋼板を加工して製造する各種の製品には、特有の表面光沢が求められる。したがってステンレス鋼板を加工工程に送給する前に、ステンレス鋼板の製造工程にてスケールを除去する必要がある。
スケールを除去するためには、酸洗が広く採用されている。酸洗に先立って、ブラシ研削によるスケール除去を行なう場合もある。熱間圧延のみならずブラシ研削によってステンレス鋼板の表面に欠陥（たとえばスリ疵，窪み等）が生じると、その後の冷間圧延を施しても欠陥は残存し、ステレンス鋼板の歩留り低下を招く。また、製鋼工程にて混入する介在物に起因する欠陥（たとえばヘゲ等）もステレンス鋼板の歩留り低下の原因になる。
【０００３】
これに対して、スケールを除去（すなわち酸洗）した後で、これらのスリ疵，窪み，ヘゲ等の欠陥（以下、表面欠陥という）を検出すれば、ステンレス鋼板の歩留りを向上することができる。何故なら、表面欠陥が検出されたステンレス鋼板を研摩した後で冷間圧延を行なうことによって、表面欠陥が解消されるからである。
そこで、熱間圧延および焼鈍を施した後、酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する技術が種々検討されている。
【０００４】
たとえば従来から、ステンレス鋼板にレーザー光を照射して表面欠陥を検出する技術が知られている。この技術は、清浄な表面（すなわち平坦かつ平滑な平面）に照射されたレーザー光が入射角と同じ角度で反射するのに対して、表面欠陥に照射されたレーザー光は乱反射する現象を利用して表面欠陥を検出する技術である。つまり、入射角と同じ角度で反射する反射光を受光して、その信号波形に基づいて表面欠陥を判定する。しかし、レーザー光は清浄な表面でも乱反射し易いので、表面欠陥の検出精度は低い。
【０００５】
なお以下では、照射した入射光が入射角と同じ角度で反射することを正反射と記して、乱反射（すなわち入射角と反射角が異なる反射）と区別する。
また特許文献１には、板状の被検査物（すなわち鋼板，アルミ板，紙等）に白色光を照射して正反射光と乱反射光を受光し、欠陥を検出する技術が開示されている。この技術は、寸法の大きい欠陥を正反射光の受光器で検出し、小さい欠陥を乱反射光の受光器で検出するものである。つまり特許文献１では、一つの欠陥を正反射光または乱反射光のいずれか片方のみで検出するので、ノイズの影響を受け易く、欠陥の検出精度は低い。
【０００６】
そこで特許文献１ではＳ／Ｎ比を改善するために、被検査物表面の凹凸の平均間隔より大きい間隔を有する２点のみを識別するように正反射光の受光器を設定する。しかし乱反射光の受光器にはＳ／Ｎ比の改善がなされておらず、検出精度の大幅な向上は期待できない。
【特許文献１】特開平9-89800号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を精度良く検出する検査装置および検査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】
【０００８】
本発明は、熱間圧延および焼鈍を施した後、酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する検査装置であって、ステンレス鋼板の進行方向に沿って角度αで入射する入射光を照射する投光装置と、ステンレス鋼板の表面から角度αで反射する正反射光を受光する正反射ＣＣＤカメラと、ステンレス鋼板の表面から角度βで反射する乱反射光を受光する乱反射ＣＣＤカメラと、投光装置を前記ステンレス鋼板の幅方向に走査させる光源走査装置と、正反射ＣＣＤカメラで得た正反射データおよび乱反射ＣＣＤカメラで得た乱反射データを入力信号として演算処理する演算装置と、演算装置で得た出力信号を表示する表示装置と、を有するステンレス鋼板の表面欠陥検査装置である。
【０００９】
また本発明は、熱間圧延および焼鈍を施した後、酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を検出する検査方法において、ステンレス鋼板の幅方向に走査する投光装置からステンレス鋼板の進行方向に沿って角度αで入射光を照射し、ステンレス鋼板の表面から角度αで反射する正反射光を正反射ＣＣＤカメラで受光するとともに、ステンレス鋼板の表面から角度βで反射する乱反射光を乱反射ＣＣＤカメラで受光し、正反射ＣＣＤカメラで得た正反射データおよび乱反射ＣＣＤカメラで得た乱反射データを入力信号として演算装置に伝送し、演算装置で同一の表面欠陥に関する正反射データと乱反射データとを演算処理して得た出力信号を表示装置に伝送し、表示装置にて出力信号を表示するステンレス鋼板の表面欠陥検査方法である。
【００１０】
本発明の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法においては、投光装置がハロゲンランプであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の表面欠陥を精度良く検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明を適用してステンレス鋼板の表面欠陥を検出する際の投光装置，正反射ＣＣＤカメラ，乱反射ＣＣＤカメラ，ステンレス鋼板の配置の例を模式的に示す断面図である。図１中の矢印Ａは、ステンレス鋼板１の進行方向を示す。なお、図１に示すステンレス鋼板１は、熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板である。
【００１３】
図１に示すように、入射光４をステンレス鋼板１の進行方向（すなわち矢印Ａの方向）に沿って照射する。入射光４とステンレス鋼板１とのなす角度（いわゆる入射角）をα（°）とする。入射光４を照射する投光装置２は、光源走査装置（図示せず）によってステンレス鋼板１の幅方向に走査させる。投光装置２をステンレス鋼板１の幅方向に走査させることによって、ステンレス鋼板１の全面を検査できる。投光装置２の種類は特に限定しないが、発明者の研究によれば、ハロゲンランプが好適である。
【００１４】
なお図１には、ステンレス鋼板１の進行方向（すなわち矢印Ａの方向）と入射光４を照射する方向を同一にする例を示したが、ステンレス鋼板１の進行方向と入射光４を照射する方向が逆であっても支障なく本発明を適用できる。
このようにして照射された入射光４は、ステンレス鋼板１の表面で反射する。このときステンレス鋼板１の表面が清浄（すなわち平坦かつ平滑）な平面であれば、反射光5aとステンレス鋼板１とのなす角度（いわゆる反射角）はα（°）となる。つまり入射角と反射角は同じ角度となる。ここでは、この反射光5aを正反射光と記す。
【００１５】
この正反射光5aを受光するために正反射ＣＣＤカメラ3aを配設する。
ところが入射光４が表面欠陥に照射されると、正反射のみならず乱反射が発生する。乱反射による反射光（すなわち乱反射光）とステンレス鋼板１とのなす角度（いわゆる反射角）は一定ではなく、表面欠陥の形状や深さ等の様々な要因によって変化する。その乱反射光を受光するために乱反射ＣＣＤカメラ3bを配設する。乱反射ＣＣＤカメラ3bが受光する乱反射光5bの反射角をβ（°）とする。
【００１６】
この乱反射光5bの反射角βは、正反射光5aの反射角αと異なる角度である。なお、図１にはα＜βの例を示したが、α＞βであっても支障なく本発明を適用できる。
投光装置２はステンレス鋼板１の幅方向に走査されるので、正反射ＣＣＤカメラ3aと乱反射ＣＣＤカメラ3bを有する受光装置を、投光装置２に同期して走査させる。あるいは、ステンレス鋼板１の幅方向に複数台の受光装置を固定して設置しても良い。
【００１７】
正反射光5aを受光する正反射ＣＣＤカメラ3aで得られた正反射データおよび乱反射光5bを受光する乱反射ＣＣＤカメラ3bで得られた乱反射データは、演算装置６に伝送される。つまり、正反射データと乱反射データが演算装置６の入力信号となる。
演算装置６では、同一の表面欠陥に関する正反射データと乱反射データを演算処理して、表面欠陥の形状や深さ等を判定する。演算処理の方法は、検出すべき表面欠陥の性状（すなわち形状，深さ等）や周辺の環境（すなわち気温，明るさ等）などに応じて適宜設定する。以下では一例として、表面欠陥のアスペクト比と色調に基づく検出技術について、図２を参照して説明する。図２は正反射ＣＣＤカメラ3aと乱反射ＣＣＤカメラ3bで同一の表面欠陥を撮影した画像であり、(a)が正反射ＣＣＤカメラ3aの画像、(b)が乱反射ＣＣＤカメラ3bの画像である。
【００１８】
正反射ＣＣＤカメラ3aの画像を解析して、表面欠陥８の縦方向の最大長さＬ1（mm）と横方向の最大長さＬ2（mm）を測定する。次いで、Ｌ1とＬ2の測定値を用いてアスペクト比を算出する。アスペクト比は、下記の(1)式で算出される値である。
アスペクト比（％）＝100×Ｌ1／Ｌ2        ・・・(1)
また、乱反射ＣＣＤカメラ3bの画像を解析して、表面欠陥８の色調とその周囲のステンレス鋼板１の色調との差（いわゆるグレースケール）を測定する。
【００１９】
このようにして得られたアスペクト比とグレースケールに基づいて、表面欠陥の有無を検出し、さらにその種類，性状（すなわち形状，深さ等）を判定する。これが演算装置６の出力信号となる。
演算装置６で行なう演算処理は、アスペクト比やグレースケールに関わる解析に限定せず、その他のファクター（たとえば受光した正反射光または乱反射光の波長，振幅等）に基づく判定も可能である。その場合も、表面欠陥の有無，種類，性状が演算装置６の出力信号となる。
【００２０】
演算装置６の出力信号は、表示装置７に伝送されて表示される。表示装置７の構成は特に限定しない。たとえば、特定の表面欠陥が検出されたときにランプを点滅させる，特定の表面欠陥が検出されたときに警報を鳴らす，検出された表面欠陥を画面に表示する等の様々な構成の表示装置が使用できる。
【実施例】
【００２１】
熱間圧延とそれに続く焼鈍を施し、さらに酸洗を行なってスケールを除去したステンレス鋼板の搬送ラインにて、ステンレス鋼板の表面欠陥を検査した。図１に示すように、投光装置２，正反射ＣＣＤカメラ3a，乱反射ＣＣＤカメラ3bを配設した。入射光４の入射角αと正反射光5aの反射角αは共に80°であり、乱反射光5bの反射角βは60°であった。投光装置２はハロゲンランプを使用し、ステンレス鋼板１の幅方向に走査させた。正反射ＣＣＤカメラ3aと乱反射ＣＣＤカメラ3bを有する受光装置はステンレス鋼板１の幅方向に３台設置した。
【００２２】
このようにして正反射ＣＣＤカメラ3aと乱反射ＣＣＤカメラ3bで同一の表面欠陥を撮影し、その画像を演算装置６で解析してアスペクト比とグレースケールを求め、それぞれのしきい値と比較することによって、表面欠陥の種類を判定した。その判定基準を表１に示す。なお、しきい値は予め設定した値であり、アスペクト比のしきい値は50％，グレースケールのしきい値は200とした。
【００２３】
【表１】
2008145373.tif 000003
【００２４】
表１中の押込み疵は熱間圧延時に異物（たとえばスケール等）が押込まれ脱落して窪み状になったもの，スリ疵は表面が擦られたもので疵の終端にカキ玉を伴わないもの，飛込み疵は熱間圧延時に異物が飛込み圧延されたものであり、それぞれ形状や大きさ，深さが異なる。
このようにして表面欠陥の有無を判定して液晶画面の表示装置７に表示した。これを発明例とする。
【００２５】
一方、従来は、投光装置２はレーザー発信器を使用して正反射光のみを受光し、受光信号波形に基づいて表面欠陥の有無を判定していた。これを従来例とする。
発明例と従来例で表面欠陥を検出したステンレス鋼板を目視で観察して、疵一致率を調査した。疵一致率は下記の(2)式で算出される値である。
疵一致率（％）＝100×Ｎ2／Ｎ1            ・・・(2)
Ｎ1：目視で確認された疵の総個数
Ｎ2：表面欠陥検査装置と目視で確認された疵が一致した個数
その結果、発明例の疵一致率は77.6％であったのに対して、従来例の疵一致率は60.1％であった。
【００２６】
このようにして本発明を適用することによって表面欠陥の検出精度が向上することが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用する際の投光装置，正反射ＣＣＤカメラ，乱反射ＣＣＤカメラ，ステンレス鋼板の配置の例を模式的に示す断面図である。
【図２】表面欠陥を撮影した画像の例であり、(a)が正反射ＣＣＤカメラ3aの画像、(b)が乱反射ＣＣＤカメラ3bの画像である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ステンレス鋼板
２  投光装置
3a  正反射ＣＣＤカメラ
3b  乱反射ＣＣＤカメラ
４  入射光
5a  正反射光
5b  乱反射光
６  演算装置
７  表示装置
８  表面欠陥
【図１】
2008145373.tif 000004
【図２】
2008145373.tif 000005