(57)【要約】【課題】低コストの装置により、光帯の太さより大きい形状不良および光帯の太さ程度の大きさの形状不良をともに検査することができる帯状体の形状不良検査方法およびその装置を提供する。【解決手段】帯状体面に帯状体１を横切る帯状光ＩＬを照射して帯状体面に光帯ＬＢを形成し、帯状体面で反射された光帯ＬＢの反射像ＲＩをスクリーン１５に投影し、スクリーン１５上の前記反射像ＲＩを２次元撮像装置２０で撮像し、光帯ＬＢの曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯ＬＢの局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。【選択図】        図１
2004184397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、帯状体面に帯状体を横切る帯状光を照射して帯状体面に光帯を形成し、帯状体面で反射された光帯の反射像をスクリーンに投影し、スクリーン上の前記反射像を２次元撮像装置で撮像し、光帯の曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯の局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査方法。
【請求項２】
移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、前記帯状体面に互いに平行な複数本の帯状光を帯状体の移動方向に一定間隔をおいて同時に照射して帯状体面に複数本の光帯の縞からなる縞模様を形成し、帯状体面で反射された縞模様の反射像をスクリーンに投影し、前記スクリーンに投影された縞模様の反射像を２次元撮像装置で撮像し、縞模様の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査方法。
【請求項３】
前記帯状光の空間強度分布が正弦波またはバイアスを加えた正弦波である請求項２記載の帯状体の形状不良検査方法。
【請求項４】
移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、１つの帯状光を帯状体面に一定周期の強度変調を加えながら照射して帯状体面に明滅する光帯を形成し、帯状体面で反射された光帯の反射像をスクリーンに投影し、帯状光の変調周期に比例したシフト周期の時間遅延積分型撮像装置で前記反射像を撮像し、得られた縞模様状の画像の縞の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査方法。
【請求項５】
前記帯状光の強度変調波形が正弦波またはバイアスを加えた正弦波である請求項４記載の帯状体の形状不良検査方法。
【請求項６】
時間遅延積分型撮像装置の画面内に１回となる周期で帯状光照射強度を強くする請求項４または請求項５記載の帯状体の形状不良検査方法。
【請求項７】
移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、帯状体面に帯状体を横切る帯状光を照射して帯状体面に光帯を形成する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された光帯の反射像を投影するスクリーンと、前記スクリーン上の反射像を撮像する２次元撮像装置とからなり、光帯の曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯の局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査装置。
【請求項８】
移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、帯状体面に互いに平行な複数本の帯状光を帯状体の移動方向に一定間隔をおいて同時に照射して帯状体面に複数本の光帯の縞からなる縞模様を形成する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された縞模様の反射像を投影するスクリーンと、前記スクリーンに投影された縞模様の反射像を撮像する２次元撮像装置とからなり、縞模様の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査装置。
【請求項９】
前記帯状光の空間強度分布が正弦波またはバイアスを加えた正弦波である請求項８記載の帯状体の形状不良検査装置。
【請求項１０】
移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、１つの帯状光を帯状体面に一定周期の強度変調を加えながら照射する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された光帯の反射像を投影するスクリーンと、帯状光の変調周期に比例したシフト周期の前記反射像を撮像する時間遅延積分型撮像装置とからなり、得られた縞模様状の画像の縞の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出することを特徴とする帯状体の形状不良検査装置。
【請求項１１】
前記帯状光の強度変調波形が正弦波またはバイアスを加えた正弦波である請求項１０記載の帯状体の形状不良検査装置。
【請求項１２】
時間遅延積分型撮像装置の画面内に１回となる周期で帯状光照射強度を強くする請求項１０または請求項１１記載の帯状体の形状不良検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属、プラスチックその他材料からなり、検査装置に対し相対的に移動する帯状体の形状不良を光学的に検出する帯状体の形状不良検査方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの帯状体において、製品品質を損なうおそれのある形状不良は製造段階で早期に発見し、製造条件を変更するなどして、後続の製品について形状不良の発生を未然に防ぐ必要がある。このために、製造ライン中で帯状体を移動しながら形状不良の検査を行なっている。形状不良には、比較的広い範囲にわたる形状不良（以下、広域形状不良という）、および製造ライン中のロールに付着した異物に押されてできる直径１０ｍｍ程度以下の凹部、凸部などの小さい形状不良（以下、局所不良形状という）がある。形状不良の検査方法として、電磁気的、光学的など種々の検査方法が開発されており、なかでも光学的検査方法は非接触で形状不良が検出査可能なために広く用いられている。
【０００３】
その一つとして、光をスリットを通して帯状体の直上から帯状体面に投射して光の直線状の帯を形成し、その実像を斜め方向からビデオカメラで撮像して直線からのゆがみで帯状体の形状を観測する光切断法がある。また他の方法として、棒状光源で帯状体表面を照射し、その棒状光源の虚像をビデオカメラで撮影し、形状不良により発生する像のゆがみをビデオ信号から検出する方法がある。これらの方法では、広域形状不良は検出可能であるが、局所形状不良を検出することは困難である。
【０００４】
上記欠点を解消する方法として、レーザビームにより帯状体面を幅方向に走査し、反射ビームを受光素子で受光して形状不良を検出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、帯状体の全幅にわたって横方向に多数の受光素子を配置するか、または反射ビームを柱状レンズで帯状体の幅中心に向かって集光し、多数の受光素子を帯状体面に対し法線方向（上下方向）に配置する必要がある。しかし、受光素子の多数配置は故障の原因となり、感度の均一保持は非常に困難であり、また信号処理回路も複雑になる。さらに、反射ビームを幅方向に集光するために精度の高い走査ミラーを備えた走査装置が必要である。走査ミラー１台当りの検査幅は限られるので、複数の走査ミラーを並べなければならず、検査装置は非常に高価となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２５４８０９号公報（第２ページ、上右欄、第３段落−同
ページ、下左欄、第１段落、および第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、低コストの装置により、広域形状不良および局所形状不良をともに検出することができる帯状体の形状不良検査方法およびその装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の帯状体の形状不良検査方法は、移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、帯状体面に帯状体を横切る帯状光を照射して帯状体面に光帯を形成し、帯状体面で反射された光帯の反射像をスクリーンに投影し、スクリーン上の前記反射像を２次元撮像装置で撮像する。光帯の曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯の局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。
【０００８】
この発明の第２の帯状体の形状不良検査方法は、移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、前記帯状体面に互いに平行な複数本の帯状光を帯状体の移動方向に一定間隔をおいて同時に照射して帯状体面に複数本の光帯の縞からなる縞模様を形成し、帯状体面で反射された縞模様の反射像をスクリーンに投影し、前記スクリーンに投影された縞模様の反射像を２次元撮像装置で撮像する。縞模様の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。
【０００９】
上記第２の帯状体の形状不良検査方法において、前記帯状光の空間強度分布を正弦波またはバイアスを加えた正弦波と
してもよい。
【００１０】
この発明の第３の帯状体の形状不良検査方法は、移動する帯状体の表面を照明し、帯状体の形状による照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する方法において、１つの帯状光を帯状体面に一定周期の強度変調を加えながら照射して、帯状体面に明滅する光帯を形成し、帯状体面で反射された光帯の反射像をスクリーンに投影し、帯状光の変調周期に比例したシフト周期の時間遅延積分型撮像装置で前記反射像を撮像する。得られた縞模様上の画像の縞の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。
【００１１】
上記第３の帯状体の形状不良検査方法において、前記帯状光の強度変調波形を正弦波またはバイアスを加えた正弦波としてもよい。また、時間遅延積分型撮像装置の画面内に１回となる周期で帯状光照射強度を強くするようにしてもよい。
【００１２】
この発明の第１の帯状体の形状不良検査装置は、移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、帯状体面に帯状体を横切る帯状光を照射して帯状体面に光帯を形成する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された光帯の反射像を投影するスクリーンと、前記スクリーン上の反射像を撮像する２次元撮像装置とからなっている。光帯の曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯の局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。
【００１３】
この発明の第２の帯状体の形状不良検査装置は、移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、帯状体面に互いに平行な複数本の帯状光を帯状体の移動方向に一定間隔をおいて同時に照射して帯状体面に複数本の光帯の縞からなる縞模様を形成する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された縞模様の反射像を投影するスクリーンと、前記スクリーンに投影された縞模様の反射像を撮像する２次元撮像装置とからなっている。縞模様の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。
【００１４】
上記第２の帯状体の形状不良検査装置において、前記帯状光の空間強度分布を正弦波またはバイアスを加えた正弦波としてもよい。
【００１５】
この発明の第３の帯状体の形状不良検査装置は、移動する帯状体の表面を照明し、照明像の変化に基づいて帯状体の形状不良を検査する装置において、１つの帯状光を帯状体面に一定周期の強度変調を加えながら照射する帯状光照射装置と、帯状体面で反射された光帯の反射像を投影するスクリーンと、帯状光の変調周期に比例したシフト周期の前記反射像を撮像する時間遅延積分型撮像装置とからなっている。得られた縞模様状の画像の縞の位相の変化から光帯の太さより大きい形状不良を検出し、局所的濃淡から局所形状不良を検出する。
【００１６】
上記第３の帯状体の形状不良検査装置において、前記帯状光の強度変調波形を正弦波またはバイアスを加えた正弦波としてもよい。また、時間遅延積分型撮像装置の画面内に１回となる周期で帯状光照射強度を強くするようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の１実施の形態を示すもので、帯状体の形状不良検査装置の概略構成図である。ここでは、帯状体が鋼板である場合を例として説明する。鋼板の幅は１２００ｍｍであり、移動速度は２４０ｍ／ｍｉｎである。
【００１８】
形状不良検査装置は主として帯状レーザ光照射装置１０、スクリーン１５、２次元撮像装置２０および画像処理装置３０とからなっている。
【００１９】
帯状レーザ光照射装置１０は、鋼板１の表面に１本の帯状レーザ光ＩＬを照射し、鋼板面にレーザ光帯ＬＢを形成する。帯状レーザ光ＩＬは、鋼板１の全幅にわたって照射される。帯状レーザ光ＩＬの鋼板面に対する入射角はスクリーンに反射像が得られるように予め実験により決定しておく。帯状レーザ光照射装置１０は、市販の装置を用いる。図１のＬ方向の照射長さにあたるレーザ光帯ＬＢの太さは、対象の表面性状に応じて決定する。
【００２０】
スクリーン１５は、帯状レーザ光照射装置１０に対向する位置にあって、鋼板面から正反射されたレーザ光帯ＬＢの反射像ＲＩが投影される。スクリーン１５は、横幅が帯状レーザ光ＩＬの広がり角βとスクリーンまでの投影距離に応じて鋼板全幅分の像が投影できるだけの幅とし、縦幅は鋼板１の形状に応じて変化した反射像ＲＩが納まる程度の幅とする。
【００２１】
２次元撮像装置２０は、ＣＣＤエリアセンサまたはＣ・ＭＯＳのエリアセンサを備えたビデオカメラ２２からなり、スクリーン１５に対向する位置にあって複数台が板幅方向Ｃに沿って配置されている。ビデオカメラ２２の台数は、検査幅および分解能に応じて決める。検査幅が狭い場合、ビデオカメラ２２は１台であってもよい。ビデオカメラ２２は、スクリーン１５上に投影されたレーザ光帯ＬＢの反射像ＲＩを撮像する。
【００２２】
検査幅が広く、１台の帯状レーザ光照射装置１０ではスクリーン１５に投影される像ＲＩの幅が広くなりすぎる場合は、図示していないが、ビデオカメラ２２の場合と同様に複数台の帯状レーザー光照射装置１０を板幅方向Ｃに沿って設けることで、１台あたりの帯状光の広がり角βを小さくすることも可能である。
【００２３】
画像処理装置３５は、入出力インターフェース、画像メモリなどを含むコンピュータおよびディスプレイ（いずれも図示しない）からなっている。画像処理装置３５はビデオカメラ２２からの入力画像について、濃度補正、雑音除去、画像生成などを行なう。ディスプレイは、鋼板形状の画像や、形状の種類、位置、大きさなどのデータを表示する。なお、鋼板搬送装置に設けたパルスジェネレータ（いずれも図示しない）から発信されたパルス信号で、鋼板１の移動量を計測する。この移動量により、形状不良部の板長さ方向Ｌの位置を求める。
【００２４】
鋼板１は巻戻しリールから繰り出され、巻取りリール（いずれも図示しない）に一定速度で巻き取られる。
【００２５】
上記のように構成された装置において、帯状レーザ光照射装置１０から照射された帯状レーザ光ＩＬは鋼板面で反射され、レーザ光帯の反射像ＲＩがスクリーン１５に投影される。帯状レーザ光ＩＬは形状不良部の傾斜面で傾斜角に応じて反射角が変化し、光てこの原理によりスクリーン１５上で反射光ＲＬの入射点の位置が上下する。
【００２６】
光帯の太さより大きい形状不良は、レーザ光帯の反射像の曲がりで検出する。例えば、図１に示すように板幅方向に沿って曲がった形状の反射像ＲＩがスクリーン１５に投影される。前記レーザ光帯ＬＢのＬ方向の光強度分布が最大の部分をレーザ光帯ＬＢの中心として、反射像の微小揺らぎによるノイズを除去し、基準線からの曲がり量を求める。光帯の太さ程度の大きさの形状不良は、レーザ光帯ＬＢの反射像ＲＩの局所的な光量分布により検出する。形状不良部の反射像は光てこの原理で拡大されるので、微小な光帯の太さ程度の大きさの形状不良でも検出することができる。したがって、光帯の太さより大きい形状不良および光帯の太さ程度の大きさの形状不良をともに検出することができる。
【００２７】
図２（ａ）および（ｃ）は、鋼板１の板幅板方向のある点を通り、かつ板長さ方向Ｌに沿う断面を示しており、帯状レーザ光ＩＬが板長さ方向Ｌの各点で鋼板面で反射された状態を示している。また、図２（ｂ）および（ｄ）は、反射光ＲＬのスクリーン１５への入射位置の変化を板幅方向Ｃに沿って示している。帯状レーザ光ＩＬが鋼板１の平坦な部分で反射された場合、図２（ｂ）に示すように帯状レーザ光ＩＲは板幅方向Ｃに伸びる直線の帯となる。光帯の太さより大きい形状不良ＷＤの場合には、図２（ｃ１）に示すように前方に向かって下がるように傾斜する面で反射された帯状レーザ光ＩＬは、スクリーン１５で上記直線の帯の下方位置に反射される。逆に、図２（ｃ２）に示すように前方に向かって上がるように傾斜する面で反射された帯状レーザ光ＩＬは、スクリーン１５で直線の帯の上方位置に反射される。この結果、光帯の太さより大きい形状不良ＷＤは図２（ｄ）に示すように板幅方向Ｃに沿う下の円弧から上の円弧へと変化する。
【００２８】
鋼板上の帯状レーザ光ＩＬの移動方向の幅（光帯の太さ）の中だけにある局所形状不良の場合、図３（ａ）に示すような凹形状の光帯の太さ程度の大きさの形状不良ＣＤは、図３（ｂ）に示すように帯の一部がくびれた形状となる。図３（ｃ）に示すような凸形状の局所形状不良ＶＤは、図３（ｄ）に示すように帯の一部が膨れた形状となる。また、上記光帯の太さが形状不良に対して極めて広い場合、凹形状では中心の光量が増加し、周辺部の光量が減少し更に外側の光量はもとのままの光量となる。凸形状では中心部の光量が下がり、上下方向の光量が増加し、更にその外側の光量はもとのままの光量となる。
【００２９】
上記のような反射像の変化によって、不良形状は帯状体面の濃淡画像や鳥瞰図などとして、また帯状体の幅方向に沿う断面形状や幅方向のある位置における長さ方向に沿う断面形状などとして画像処理装置３５のディスプレイに表示される。
【００３０】
図４はこの発明の他の実施の形態を示すもので、鋼板の形状不良検査装置の概略構成図である。以下、図１の装置と同様の装置には同じ参照符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
形状不良検査装置は、主として帯状レーザ光照射装置１０、スクリーン１５、２次元撮像装置２０および画像処理装置３５とからなっている。
【００３２】
帯状レーザ光照射装置１０は、複数本の互いに平行な帯状レーザ光ＩＬを鋼板面に鋼板１の移動方向（長さ方向）Ｌに一定間隔をおいて同時に照射する。複数本の帯状レーザ光ＩＬを同時に照射するには、帯状レーザ光照射装置１０から照射された１本の帯状レーザ光ＩＬを出力部１２で分岐するか、または複数の帯状レーザ光照射装置１０をＬ方向に配列して用いる。１回の照射で、平坦な鋼板面には平行な複数本のレーザ光帯の縞Ｓからなる縞模様ＳＰが形成される。鋼板表面を隙間無く検査するためには、ビデオカメラ２２の撮像周期を鋼板がＳＰ分の長さだけ移動する時間より短く設定する。また、鋼板は移動しているので、ぶれの無い像を得るために、ビデオカメラ２２の露光時間を電子シャッター等を用いて十分短くする、あるいは帯状レーザー光ＩＬをパルス発光させるなどの手段を用いる。
【００３３】
一つのレーザ光帯の太さ（縞Ｓの太さ）は対象の表面性状に応じて決定する。１つの縞模様ＳＰは１０〜３００本程度の縞Ｓからなっており、縞間隔は概ね縞の太さの２倍程度であり、明部と暗部の太さは概ね等しい。帯状レーザ光ＩＬの縞と直交する方向の空間強度分布（板長さ方向の光強度分布）は、図５（ａ）に示す矩形波ＲＳ、または図５（ｂ）に示す正弦波ＳＳが用いられる。これらの波形は、帯状レーザ光照射装置１０のビーム形状制御または出力部１２に設けた光フィルタにより発生することができる。帯状レーザ光ＩＬは、図５（ｂ）に示すように、バイアスｂをかけることが望ましい。バイアスｂにより、縞の暗部に小さな形状不良があった場合にも、暗部の光量変化として検出できる。
【００３４】
２次元撮像装置２０およびスクリーン１５は、図１に示すものと同じである。
【００３５】
画像処理装置３５は図６に示すように、２次元撮像装置２０からの入力画像について一時保存、濃度補正、雑音除去などを行なう画像入力部３６を備えている。
【００３６】
画像入力部３６に続く縞位相及び縞明暗演算部３７は、画像入力部３６からの入力画像に基づき、縞の位相および縞の明暗を計算する。光帯の太さより大きい形状不良は、図７に示すように縞ＳＳの位相ずれから検出される。光帯の太さ程度の大きさの形状不良は、縞の１周期にわたる平均的な光量の変化により検出される。縞位相信号は傾き演算部３８に、縞明暗信号は縞明暗検出部４０にそれぞれ入力される。
【００３７】
傾き演算部３８は、縞の位相ずれｄを計測し、形状不良部の傾きθを求める。縞位相ずれｄは、光帯の太さより大きい形状不良により変化した縞位置のずれであり、平坦な場合にあるべき縞の光強度ピーク位置から観測される縞の光強度のピーク位置がずれた量により求める。光帯の太さより大きい形状不良部分で反射された帯状レーザ光ＩＬは、当該形状不良部の傾きの方向および角度に応じてスクリーン１５上を上下する。この縞位相ずれ量ｄと傾きθとの関係は、図８に示すようにｄ＝Ａｔａｎ２θで与えられる。ここで、Ａは帯状レーザ光ＩＬの鋼板面への入射点からスクリーン１５までの水平距離である。傾きθは、θ＝１／２ｔａｎ−１（ｄ／Ａ）により求める。傾きθは、水平面から時計回り方向を正とする。また、光帯の太さより大きい形状不良傾き演算部３８には、パルスジェネレータを備えた鋼板移動量計測装置２５から鋼板の移動量が入力される。この移動量により当該形状不良部分の板長さ方向の位置を求める。
【００３８】
傾き演算部３８で求められた傾きθは、形状復元部３９に入力される。形状復元部３９は、鋼板が平坦であった場合の縞間隔Ｘと傾きθとに基づき、形状不良部分の鋼板１の平坦面からの高さｈをｈ＝Ｘｔａｎθにより求める。これより、図７に示すように板長さ方向に沿って光帯の太さより大きい形状不良の形状が復元される。
【００３９】
縞明暗検出部４０は、縞位相および縞明暗演算部３７からの縞明暗信号に基づき図９に示すように縞１周期にわたって入力画像を平均化した縞明暗信号から異常部ＶＤを検出する。そして、異常部パターンから凸形状、凹形状を判定する。すなわち、図１０に示すように、異常部パターンで中心部の光強度が周辺部より低いパターンは凸形状ＶＤを、また高いものは凹形状ＣＤをそれぞれ表わしている。
【００４０】
形状復元部３９および縞明暗検出部４０からの信号は、形状不良判定部４１に入力され、ここであらかじめ設定された合否判定基準に基づいて形状不良の合否が判定される。
【００４１】
検査結果表示部４２は、形状不良判定部４１から出力された画像および疵の種類、大きさ、位置、合否結果などのデータを表示する。
【００４２】
上記実施の形態では、複数本の帯状レーザ光ＩＬを照射する帯状レーザ光照射装置１０により、鋼板面に複数本のレーザ光帯の縞Ｓからなる縞模様ＳＰを同時に形成していた。次に述べる実施の形態では、１本の帯状レーザ光に強度変調を加えながら鋼板に照射して縞模様状画像を取得する。
【００４３】
この実施の形態では検査装置の構成は図１示す装置と同じであるが、帯状レーザ光照射装置は一定周期で強度変調された帯状レーザ光ＩＬを照射する。また、ビデオカメラとして、前記ＣＣＤエリアセンサまたはＣ・ＭＯＳエリアセンサに代えてＴＤＩ（時間遅延積分）エリアセンサを備えたＴＤＩビデオカメラを用いる。ＴＤＩエリアセンサは受光部が並列する複数の１次元画素列からなり、１つの画素列から隣りの次の画素列に画像信号を一定周期で転送、蓄積する時間遅延積分機能を持っている。図１１は、ＴＤＩエリアセンサ５０の一部を模式的に示しており、画素が例えば１０２４行×９６列のマトリックス状に配列されている。画素列５２が横に並ぶ行方向Ｒと鋼板の板長さ方向（移動方向）とが一致するようにして、ＴＤＩビデオカメラは配置されている。ＴＤＩエリアセンサは、外部からシフトパルスを与えることで蓄積電荷を行方向Ｒにシフトする。つまりＰ点にレーザ像を受光させ電荷を蓄積した後、レーザーを消灯しシフトパルスを与えると、図１１に示すように、縞がＲ方向に移動する。シフトパルスの周期とレーザー変調周期を比例した値にしておくことで、連続的に縞模様状画像を得ることができる。例えば、レーザー変調周期をシフトパルスの周期の８倍としておくと、８画素で縞１周期となる縞模様状画像が得られる。
【００４４】
なお、この実施例において、周囲に外乱光がある場合、ＴＤＩエリアセンサにレーザー光のみを受光させるために、ビデオカメラ２２にレーザーの波長近傍のみを透過する光学バンドパスフィルタ等を装着しても良い。
【００４５】
上記のように構成された装置において、一定速度で移動する鋼板面に一定周期で照射された１本の帯状レーザ光が、ＴＤＩビデオカメラで撮像される。この結果、一定間隔をおいたレーザ光帯の縞からなる縞模様が撮像される。縞幅、縞間隔、形状不良検出の方法などは、図６に示す検査装置の場合と同じである。なお、ＴＤＩビデオカメラを用いた場合、図１１に示すＴＤＩエリアセンサのＲ方向のどの位置にレーザ光帯像があっても同じ縞画像が得られるので、縞の絶対位置を同定できない。そこで、ＴＤＩビデオカメラの画面内に１回となる周期で、すなわちＴＤＩエリアセンサのＲ方向画素列数が９６列である場合は、９６シフトパルスに１回、帯状レーザ光を照射する光強度を強くし、ＴＤＩエリアセンサからの出力が高い出力となるようにして、縞の絶対位置を同定できるようにする。
【００４６】
本発明において、形状不良は光帯の曲がりか光帯の明暗のいずれかとして検出されるが、検査対象の表面反射特性が安定した鏡面である場合は、光帯を太くしておき、形状不良を明暗のみで検出するようにしても良い。そのようにすれば、明暗のみの検出処理でよいので、画像処理装置の構成が簡単になる。一方、表面に模様や汚れがあり、反射特性が変化する場合は、光帯の明暗が形状不良によって生じたものか、反射特性の変化により生じたものか、区別がつきにくくなるため、極力光帯の太さを細くし、光帯の曲がりのみで形状不良を検出するようにするのが良い。
【００４７】
この発明は上記実施の形態に限られるものではない。例えば、帯状体は、銅、アルミニウムなど鋼以外の金属帯状体、あるいはプラスチック帯状体であってもよい。光源は、レーザ光に代えて指向性光源であってもよい。指向性光源として、例えば白色光源、帯状光ファイバ束およびロッドレンズの組合せ、または直管形蛍光灯、スリットおよび柱状レンズの組合せなどが用いられる。光源は可視光に限られず、紫外から遠赤外までの波長の光でよく、帯状体の粗度に対し鏡面反射する波長を選べばよい。またこの場合、カメラの素子は波長にあった素子を選択する。また、光帯の縞模様を、正弦波に代えて矩形波で形成してもよい。矩形波の場合、フィルタ処理によって正弦波に近い波形とすることも可能であるし、また二値化などの手段を用いて縞位相を同定しても良い。
【００４８】
【発明の効果】
この発明では、帯状体表面に帯状体を横切る帯状光を照射して帯状体面に光帯を形成し、光帯の反射像をスクリーンに投影し、スクリーン上の反射像を２次元撮像装置で撮像する。光帯の曲がりで光帯の太さより大きい形状不良を検出し、光帯の局所的な濃淡で光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する。したがって、光帯の太さより大きい形状不良および光帯の太さ程度の大きさの形状不良をともに検出することができる。また、光てこの原理を利用して形状不良を検出するので、小さな形状不良を検出することができる。更に、帯状体全幅を１度で検査でき、帯状体の幅方向の走査時間が不要となるので、形状不良を高速で検査することができる。
【００４９】
この発明の形状不良検査装置には、可動部がないので検査装置の機構が簡単となり、また多数の受光素子を必要としない。この結果、検査装置は低価格となり、装置のメンテナンスも簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施の形態を示すもので、帯状体の形状不良検査装置の概略構成図である。
【図２】帯状光の光帯の太さより大きい形状不良部での反射状態を説明する模式図である。
【図３】帯状光の光帯の太さ程度の大きさの形状不良部での反射状態を説明する模式図である。
【図４】この発明の他の実施の形態を示すもので、帯状体の形状不良検査装置の概略構成図である。
【図５】図４に示す装置において、複数のレーザ光帯の光強度を模式的に示す線図である。
【図６】図４に示す装置の画像処理装置のブロック図である。
【図７】上記画像処理装置により形状不良を復元する方法の説明図である。
【図８】形状不良部の傾きθと反射像の位置との関係を説明する図面である。
【図９】光帯の太さ程度の大きさの形状不良を検出する方法を説明する図面である。
【図１０】光帯の太さ程度の大きさの形状不良の凸部および凹部の光量分布を示す模式図である。
【図１１】ＴＤＩビデオカメラのエリアセンサの模式図である。
【符号の説明】
１  鋼板（帯状体）                １０  帯状レーザ光照射装置
１５  スクリーン                    ２０  ２次元撮像装置
３０、３５  画像処理装置            ５０  ＴＤＩカメラのエリアセンサ
ＩＬ  帯状レーザ光                      ＬＢ  レーザ光帯
ＲＩ    反射像                        ＣＤ    凹形状不良
ＶＤ  凸形状不良                    ＳＰ  縞模様
Ｓ  縞
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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