(57)【要約】【課題】被検査材表面の疵の有無を検査するものであって、実質的に有害な疵のみを検出することができる表面疵検査方法及び表面疵検査装置を提供する。【解決手段】被検査材１表面を撮像装置３で撮像し、撮像した画像を画像処理装置４で画像処理を行った上で判定装置５において疵有無の一次判定を行い、疵有り二次判定要と判定された被検査材１については、画像表示装置６に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、判定装置５は二次判定入力部７を有し、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする表面疵検査方法及び検査装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査材表面を撮像装置で撮像し、撮像した画像を画像処理装置で画像処理を行った上で判定装置において疵有無の一次判定を行い、疵有り二次判定要と判定された被検査材については、画像表示装置に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、判定装置は二次判定入力部を有し、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする表面疵検査方法。
【請求項２】
前記画像表示装置に表示する画像は、疵有りと判定された部分を切り出した画像を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面疵検査方法。
【請求項３】
前記画像表示装置に表示する画像は、撮像装置で撮像した原画像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面疵検査方法。
【請求項４】
前記一次判定は、被検査材について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表面疵検査方法。
【請求項５】
被検査材表面を撮像する撮像装置と、撮像した画像を画像処理する画像処理装置と、疵有無の判定を行う判定装置と、画像表示装置とを有し、前記判定装置は二次判定入力部を有し、前記判定装置は画像処理装置で画像処理した画像に基づいて疵有無の一次判定を行い、前記画像表示装置は判定装置で疵有り二次判定要と一次判定された被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、前記判定装置は表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする表面疵検査装置。
【請求項６】
前記画像表示装置に表示する画像は、疵有りと判定された部分を切り出した画像を含むことを特徴とする請求項５に記載の表面疵検査装置。
【請求項７】
前記画像表示装置に表示する画像は、撮像装置で撮像した原画像であることを特徴とする請求項５又は６に記載の表面疵検査装置。
【請求項８】
前記判定装置による一次判定は、被検査材について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の表面疵検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査材表面の疵の有無を検査する表面疵検査方法及び表面疵検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造鋳片の表面や圧延鋼板の表面には、表面疵が発生することがある。連続鋳造鋳片の表面に縦割れ等の表面疵が発生しており、その縦割れの長さあるいは深さが所定の値よりも大きい場合には、そのまま鋳片を圧延すると最終製品の欠陥として残存する可能性があるため、表面疵部分を溶削して疵除去を行う必要がある。また、圧延鋼板の表面に所定の大きさ以上の表面疵が発生しているときには、表面疵発生部分を手入れするかあるいは不合格とする必要がある。
【０００３】
従来、被検査材表面の疵検査は検査員の目視によって行われていた。しかし、被検査材の全数をかつ全面にわたって検査しようとすると、多人数の熟練した検査員を擁して検査を実施する必要がある。そこで、自動的に表面疵検査を行うことのできる表面疵検査方法や表面疵検査装置が種々提案されている。
【０００４】
ＣＣＤカメラ等の撮像装置で被検査材表面を撮像し、撮像した画像をフィルタ処理等の前処理を行い、あらかじめ設定した閾値を用いて２値化し、２値化した画像のパターンから疵有無の判定を行う疵検査方法が知られている。被検査材表面を照明装置によって照明し、照明で明るくなった被検査材表面を撮像装置で撮像すれば、疵部分は影になって明度差が現れるので、疵判定を容易にすることができる。
【０００５】
被検査材表面を撮像して疵判定を行う従来の方法においては、次のような問題があった。▲１▼疵候補を確実に拾うために疵候補を見つけやすい厳しい閾値を設定するか、▲２▼２値化閾値を甘めにして、疵ではない地合模様を拾わないように設定するかの選択を迫られる。このため、▲１▼の場合は地合模様を疵候補として頻繁に拾う過検出気味の疵検査となり、また▲２▼の場合は地合模様を頻繁には拾わなくなるものの、本来の疵をも見逃す未検出気味の疵検査となる。疵検査の現場では疵見逃しを防止する要求が強く、▲１▼のように厳しい閾値を設定する必要があり、過検出気味の疵検出となる。その結果、例えば連続鋳造鋳片の疵検査であれば、本来無手入れで圧延工場に直送できるはずの鋳片が手入れに回され、手入れ負荷が増大するとともに、鋳片が直送から外れることによるエネルギーロスが生じることとなる。
【０００６】
特許文献１においては、被検査材表面を撮像し、その画像を２値化処理して表目疵を検出する表面疵検査方法において、被検査材表面を撮像した原画像に前処理を行った画像の輝度標準偏差に基づいて決定した閾値で２値化処理し、前記２値化処理画像で検出された疵候補画像の近傍を原画像から切り出し、切り出し画像の全体面積に対する疵候補画面の表面比が設定表面比となる閾値で切り出し画像を再２値化処理し、再２値化処理画像について疵を検出する表面疵検査方法が開示されている。再２値化処理画像に基づいて疵検出を行うので、疵の判定精度が向上し、疵の未検出を防止しつつ過検出の発生頻度を低減することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１４１５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法によって、被検査材表面の疵検査において疵の過検出と疵の未検出の発生頻度を低減することができたが、未だ完全に精度の高い検査を実現するには至っていない。
【０００９】
本発明は、被検査材表面の疵の有無を検査するものであって、実質的に有害な疵のみを検出することができる表面疵検査方法及び表面疵検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）被検査材１表面を撮像装置３で撮像し、撮像した画像を画像処理装置４で画像処理を行った上で判定装置５において疵有無の一次判定を行い、疵有り二次判定要と判定された被検査材１については、画像表示装置６に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、判定装置５は二次判定入力部７を有し、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする表面疵検査方法。
（２）画像表示装置６に表示する画像は、疵有りと判定された部分を切り出した画像を含むことを特徴とする上記（１）に記載の表面疵検査方法。
（３）画像表示装置６に表示する画像は、撮像装置３で撮像した原画像であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の表面疵検査方法。
（４）前記一次判定は、被検査材１について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の表面疵検査方法。
（５）被検査材１表面を撮像する撮像装置３と、撮像した画像を画像処理する画像処理装置４と、疵有無の判定を行う判定装置５と、画像表示装置６とを有し、判定装置５は二次判定入力部７を有し、判定装置５は画像処理装置４で画像処理した画像に基づいて疵有無の一次判定を行い、画像表示装置６は判定装置５で疵有り二次判定要と一次判定された被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、判定装置５は表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする表面疵検査装置。
（６）画像表示装置６に表示する画像は、疵有りと判定された部分を切り出した画像を含むことを特徴とする上記（５）に記載の表面疵検査装置。
（７）画像表示装置６に表示する画像は、撮像装置で撮像した原画像であることを特徴とする上記（５）又は（６）に記載の表面疵検査装置。
（８）判定装置５による一次判定は、被検査材について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することを特徴とする上記（５）乃至（７）のいずれかに記載の表面疵検査装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
被検査材表面を撮像装置で撮像し、撮像した画像を用いて有害疵の有無を自動判定するためには、撮像した画像を用いて画像処理装置で画像処理を行うことが必要である。最も一般的に行われる画像処理は、被検査材表面を撮像した原画像に前処理を行った画像の輝度標準偏差に基づいて決定した閾値で２値化処理し、２値化した画像において所定の方向に所定以上の長さを有する輝点の連なりが存在したときに、例えば有害縦割れと判定する判定ロジックを組み立てる。
【００１２】
原画像に前処理を加え、さらに２値化処理を行うのは、それによって判定精度を向上することが目的であるが、一方ではこのような処理によって原画像が有している情報の一部は失われる。それ故、本来合格とすべき被検査材を疵有り不合格とする過検出が生じたり、逆に本来疵有り不合格とすべき被検査材を合格としてしまう未検出が生じることとなる。
【００１３】
一方、原画像そのものを画像表示装置に表示し、あるいは原画像にわずかな画像処理を加えたのみの原画像に近い画像を画像表示装置に表示し、その画像を熟練した判定員が観察すると、原画像が有する豊富な情報に基づいて、判定員は容易に表示された模様が有害疵かそれとも合格とすべき単なる模様かを判定することができる。
【００１４】
製造ラインを流れるすべての被検査材のすべての表面を熟練した判定員が観察しようとすると、多数の判定員を配置することが必要になる。一方、疵有無の一次判定はあくまで自動判定装置によって行い、自動判定装置が疵有りと一次判定した被検査材について、特に疵有りと判定された部分を拡大した画像を画像表示装置に表示して判定員に二次判定を促すこととすれば、判定員は全体の中のごく一部の表面について判定を行えばいいので、判定員が観察に要する時間を大幅に短縮することができる。従って、たとえ多くの被検査材が流れる製造ラインであっても、少人数の判定員によって判定を行うことができる。
【００１５】
また、上記のように自動判定装置によって一次判定を行うに際し、たとえ過検出は発生しても未検出が発生しないように厳しめの判定基準を設定しておき、次いで一次判定で疵有りとされた被検査材表面部分を画像処理装置に表示し、判定員が二次判定を行うこととすれば、一次判定で過検出であった被検査材は二次判定で合格に振り替えられるので、過検出も未検出もきわめて少ない精度の高い表面疵検査を行うことが可能になるのである。
【００１６】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、図１に示すように、被検査材１表面を撮像装置３で撮像し、撮像した画像を画像処理装置４で画像処理を行った上で判定装置５において疵有無の一次判定を行い、疵有り二次判定要と判定された被検査材については、図２に示すように画像表示装置６に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、判定装置５は二次判定入力部７を有し、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行うことを特徴とする。
【００１７】
画像表示装置６に表示する被検査材表面の画像は、当然のことながら疵有りと判定された部分を含む画像である。この場合、疵有りと判定された被検査材の全体表面を１画面に表示することとしても良い。より好ましくは、疵有りと判定された部分を切り出した画像を拡大して表示すると、判定員はより詳細に画像の特徴を観察することが可能になるので、判定員による判定精度を向上することができる。表示する画像を２画像とし、第１の画像は対象とする被検査材の全体表面を表示し、第２の画面は疵有りと判定された部分を拡大した画像とすることもできる。
【００１８】
判定装置５は二次判定入力部７を有する。二次判定入力部７は、専用の入力ボタンを用いてもよいが、汎用のキーボード９の特定のキーを押すことによって二次判定入力とすることもできる。判定装置５は判定員に対して二次判定結果の入力を促す。画面上へのガイダンスの表示、あるいは音声によるガイダンスでも良い。画像表示装置６に被検査材表面の画像が表示されたことをもって判定員に促すこととしても良い。判定員は、画像表示装置６に表示された画像を観察し、一次判定によって疵有りと判定された部分が疵無し合格であるか疵有り不合格であるかを判定し、判定結果を二次判定入力部７に入力する。
【００１９】
判定装置５は、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行う。
【００２０】
画像表示装置６に表示する被検査材表面の画像としては、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像した被検査材表面の原画像をそのまま用いることができる。あるいは、疵がより鮮明に観察できるように原画像の明るさやコントラスト等の画像処理してもかまわない。
【００２１】
判定装置５による一次判定で疵有りと判定された部分について、その全部を二次判定要として二次判定を行うこととしても良い。一方、大きな疵、あるいは鮮明な疵であって、判定員による二次判定を行うことなく判定装置５によって明らかに疵有りと判定できる疵も存在する。従って、一次判定は、被検査材について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することとし、疵有り二次判定不要とした被検査材については二次判定を行わずに疵有りとの最終判定を行い、疵有り二次判定要とした被検査材のみについて画像表示装置６に画像を表示して判定員による二次判定を促すこととすることができる。これにより、判定員が画像を観察して二次判定を行う頻度をさらに低減することができ、判定員の所要人数を削減することが可能になる。
【００２２】
本発明が対象とする被検査材としては、連続鋳造鋳片、連続鋳造鋳片を幅圧下した鋼片、圧延鋼板などの他、棒鋼や棒線のような鋼板以外のものも対象とすることができる。なお、表面のスケールが生成しやすい鋳片等の場合は、予め表面のスケールオフ処理した方が望ましい。
【００２３】
次に、本発明の表面疵検査方法を実施する装置の好ましい一例を図１、２に基づいて説明する。ここでは、被検査材１は連続鋳造鋳片である。
【００２４】
表面疵検査装置は、照明装置２、撮像装置３、画像処理装置４、判定装置５、画像表示装置６を有している。判定装置５は二次判定入力部７を有する。
【００２５】
照明装置２は、メタルハライドランプ等のような高輝度ランプを備えており、被検査材１の表面に光を照射し、撮像装置３で撮像した画像において疵の有無を際だたせる機能を有している。撮像装置３は、主としてＣＣＤカメラのような個体撮像素子を有するカメラが用いられ、画像処理装置４に接続されている。
【００２６】
被検査材１である連続鋳造鋳片を移送装置８で検査位置に移送し、照明装置２で鋳片の所要の検査領域を照明する。撮像装置３は設定された撮像領域毎に鋳片表面を撮像する。撮像した画像は画像処理装置４に送られる。画像処理装置４においては、撮像領域毎の画像を１原画像として処理する。
【００２７】
撮像装置３から画像処理装置４に入力された原画像は、必要に応じてまず画像の前処理を行う。前処理においては、濃度補正、フィルター処理による雑音除去、歪修正などが行われる。前処理により、原画像中の疵候補画像が強調される。前処理を終えた画像は、あらかじめ定めた閾値により２値化処理される。閾値としては、例えば前処理を行った画像の輝度標準偏差に基づいて決定したものを用いることができる。輝度標準偏差は、画像の中に含まれる疵以外のいわゆる模様がどの程度多く含まれるかを判断する重要な指標であり、これを用いて初期閾値を決定することで、過検出要因を大幅に低減することができる。
【００２８】
このように２値化した画像を用いて直ちに判定装置で一次判定を行っても良いが、好ましくは以下のような再２値化処理を行い、その後に判定装置での一次判定を行う。
【００２９】
２値化処理画像を元に、この中から疵候補画像を検出する。疵候補画像の検出は、画像処理装置、判定装置のいずれで行っても良い。検出にあたっては、過検出の出現率が高まることはやむを得ないとし、未検出の出現率が極力ゼロとなるように閾値を定めることとする。疵候補画像の検出は、例えば２値化画像の中で予め設定した輝度条件を満足する部分について、疵の特徴となる値（面積、長さ、幅および長さと幅の比）の計算を行い、それぞれの値が予め決められた疵候補判定の閾値（面積、長さ、幅、長さと幅の比）よりもすべて大きい部分のものを疵候補として検出する。なお、上記以外にも他の疵の特徴となる値（例えば角度）を疵候補として使用しても構わない。
【００３０】
疵候補画像の位置が特定されると、画像処理装置４は２値化処理画像から疵候補画像の近傍を切り出し領域として指定する。２値化処理画像で切り出し領域を指定すると、切り出し画像が自動的に原画像から切り出される。例えば、疵候補画像の最大長さ及び最大幅に対する適切なマージンをとって、疵候補画像を囲む四角形の領域を原画像から切り出す。マージンの大きさは、疵候補画像の面積に応じて定められる。
【００３１】
切り出し画像は、調整した閾値で画像処理装置４によって再２値化処理される。再２値化処理の閾値は、切り出し画像の全体面積に対する疵候補画像の面積比が設定面積比となるように調整し、設定する。この再２値化処理画像に基づき、判定装置において疵有無の一次判定を行う。一次判定は、前記疵候補画像の検出の際と同様に、例えば検出した疵候補の再２値化処理した画像の中で予め設定した輝度条件を満足する部分について、疵の特徴となる値（面積、長さ、幅および長さと幅の比）を計算し、それぞれの値が予め決められた一次判定の閾値（面積、長さ、幅、長さと幅の比）よりもすべて大きい部分のものを疵有りと判定する。
【００３２】
一次判定において、疵有り二次判定要と判定された被検査材については、画像表示装置に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示する。
【００３３】
判定装置による一次判定で疵有りと判定された部分について、その全部を二次判定要として二次判定を行うこととしても良いが、好ましくは、一次判定は、被検査材について疵無し、疵有り二次判定要、疵有り二次判定不要の３種類に分類することとする。例えば、一次判定で鋳片に縦割れが認められた場合において、検出された縦割れの長さが所定の長さ（例えば３００ｍｍ）以上であれば過検出の可能性がほとんどあり得ないという実績が得られているのであれば、一次判定で３００ｍｍ以上の長さの縦割れが認められた場合は疵有り二次判定不要とし、一次判定をもって最終判定とすることができる。一方、一次判定で長さ３００ｍｍ未満の縦割れが認められた場合には、疵有り二次判定要とし、二次判定のために画像表示装置６に画像を表示することとする。
【００３４】
画像表示装置６に表示する画像としては、被検査材全体表示画像１１と被検査材疵有り部部分画像１２の２画面構成とすると好ましい。図２（ａ）に示す表示画像１０ａには、被検査材全体表示画像１１ａを表示して被検査材表面の全体における疵の分布状況を把握することができる。図２（ａ）に示す例では、被検査材全体表示画像１１ａに７個の疵（１３ａ〜１３ｇ）が表示されている。図２（ａ）の例では、次の被検査材全体表示画像１１ｂを表示することもできる。図２（ｂ）に示す表示画像１０ｂには、７個の疵（１３ａ〜１３ｇ）のそれぞれについて被検査材疵有り部部分画像（１２ａ〜１２ｇ）が表示されている。この表示画像において個々の疵について判定員が疵有無の二次判定を行う。図２に示す例では、図２（ａ）で疵有り部とされた７個の疵のうち、図２（ｂ）に示す部分画像で疵であると確認できたのは疵１３ａ、疵１３ｃ、疵１３ｅ、疵１３ｆの４個所であり、それ以外のものについては部分画像観察による判定では疵無しと判定された。前述の通り、画像表示装置に表示する被検査材表面の画像としては、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像した被検査材表面の原画像をそのまま用いることにより、精度の高い二次判定を行うことができる。
【００３５】
画像処理装置６の前に配置された汎用キーボードが二次判定入力部７である場合には、キーボードの所定のキーを押すことにより、二次判定を促された個々の疵について、最終的に疵有りとするか疵無しとするかの二次判定結果が入力される。判定装置５は、判定員による二次判定入力部への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行う。
【００３６】
本発明の疵検査装置において、画像処理装置４と判定装置５はそれぞれ別の処理装置として独立させても良いが、１台の情報処理装置、例えば１台のパーソナルコンピュータに画像処理装置４と判定装置５の両方の機能を備えさせることもできる。また、画像表示装置６についても、上と同じ１台のパーソナルコンピュータが有するディスプレイをもって対応させることができる。
【００３７】
【実施例】
図１に示すように、被検査材１として連続鋳造後の鋳片を用いて表面疵検査を行った。移送装置８として鋳片の移送テーブル上に撮像装置３としてＣＣＤカメラを設置し、その撮像信号を本発明の画像処理装置４と従来例（２値化処理のみで疵判定する装置）の画像処理装置に並列して入力して同じ鋳片の疵判定を行った。本発明例においては、撮像した画像を画像処理装置４で画像処理を行った上で判定装置５において疵有無の一次判定を行い、疵有り二次判定要と判定された被検査材については、画像表示装置６に被検査材表面の画像であって疵有りと判定された部分を含む画像を表示し、表示された画像を観察した判定員による二次判定入力部７への入力結果に基づいて疵有無の最終判定を行った。なお、従来例では画像処理の際に２値化閾値を２水準（甘めにした場合と厳しめにした場合）の判定を行った。疵判定後の鋳片はすべて常温まで冷却後に検査員の目視による疵判定を行い、目視により疵有りと疵無しと判定したそれぞれ１０００枚の疵検査結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005003574.tif 000003
【００３９】
本発明では疵有り鋳片及び疵無し鋳片とも精度良く判定できたが、従来例では、疵有り鋳片、疵無し鋳片のいずれかの検知精度が低かった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、撮像した画像に基づいて疵検査装置がまず疵有無の一次判定を行い、一次判定で疵有り二次検査要と判定されたものについて画像表示装置に画像を表示し、判定員が表示された画像を観察して疵有無の二次判定を行うので、本来合格とすべき被検査材を疵有り不合格とする過検出、及び本来疵有り不合格とすべき被検査材を合格としてしまう未検出をともに極少にして精度の高い疵検査を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面疵検査装置の全体構成図である。
【図２】画像表示装置に表示する表示画像を示す図であり、（ａ）は被検査材全体表面画像を表示する画像、（ｂ）は疵有り部部分画像を表示する画像である。
【符号の説明】
１  被検査材
２  照明装置
３  撮像装置
４  画像処理装置
５  判定装置
６  画像表示装置
７  二次判定入力部
８  移送装置
９  キーボード
１０  表示画像
１１  被検査材全体表面画像
１２  被検査材疵有り部部分画像
１３  疵有り部
【図１】
2005003574.tif 000004
【図２】
2005003574.tif 000005