(57)【要約】【課題】表面検査装置によって被検査材（例えば、鋼帯等の金属帯）の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材がロールに巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を容易に精度良く較正することができる表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法を提供する。【解決手段】較正用マークＭは、仮想の基準水平線２１と、仮想の垂直線２２と、第１の図形（直角三角形）２３と、第２の図形（直角三角形）２４と、第３の図形（長方形）２５と、第４の図形（長方形）２６と、第５の図形（円）２７と、第６の図形（円）２８を有しており、その較正用マークＭをロール２に貼付して、リニアアレイカメラ１３の視野の較正を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面検査装置によって被検査材の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材がロールに巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を較正するための表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法であって、
表面検査装置の検出部に設けられている照明装置から帯状の平行光線をロールに照射して、その反射光線をリニアアレイカメラが受光可能となるように、照明装置からの帯状の平行光線の照射位置を合わせる照明位置調整ステップと、
照明装置から帯状の平行光線を前記ロールに照射し、ロール表面に形成された光帯に沿ってロール軸方向の基準線を設定する基準線設定ステップと、
下記（ａ）〜（ｄ）の条件を満足する基準板を、当該基準板に設けた仮想の基準水平線を前記ロール軸方向の基準線に一致させて、リニアアレイカメラの視野に入るロール位置に貼付する基準板貼付ステップと、
（ａ）水平方向に設けた仮想の基準水平線と、該仮想の基準線に垂直な仮想の垂直線と、前記仮想の基準水平線と前記仮想の垂直線との交点を有している。
（ｂ）前記仮想の基準水平線の上下方向の一方の側には、前記交点を鋭角の頂点とし、前記仮想の基準水平線に垂直な辺と前記仮想の基準水平線に平行な辺を有する直角三角形である第１の図形を有している。
（ｃ）前記仮想の基準線の上下方向の他方の側には、前記交点に対して前記第１の図形と点対称となる直角三角形である第２の図形と、該第２の図形における前記仮想の基準水平線上にはない鋭角の頂点を共有の頂点とし、該第２の図形における前記仮想の基準水平線に平行な辺の延長となる一方の辺を有し、かつ、前記仮想の基準水平線と重なる他方の辺を有する長方形である第３の図形と、前記仮想の垂直線に対して前記第３の図形と線対称となる長方形である第４の図形を有している。
（ｄ）前記仮想の基準水平線上に中心を有する円である第５の図形と、前記仮想の垂直線に対して前記第５の図形と線対称となる円である第６の図形を有している。
前記リニアアレイカメラで前記基準板上の前記図形を撮像して１次元画像を得る撮像ステップと、
前記１次元画像の光強度パターンに基づいて、リニアアレイカメラの視野の上下方向位置と、リニアアレイカメラの視野のロール軸方向に対する傾斜角度を調整するカメラ位置調整ステップと
を備えていることを特徴とする特徴とする表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を較正するための表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、表面検査装置では、検出部に、帯状の平行光線を照射する照明装置と、リニアアレイカメラ（以下、単に「カメラ」ともいう）が設けられており、照明装置で照射された被検査材（例えば、鋼帯等の金属帯）をカメラで撮像することによって、被検査材の表面を検査するようになっている。
【０００３】
そして、一般的に、表面検査装置によって被検査材の表面を検査する際に、カメラの視野位置を合わせる方法（すなわち、較正方法）は、検査位置（すなわち、カメラの視野位置）に基準板（較正用マーク）を配置し、その基準板を目標にして、カメラの視野位置を合わせている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４３９２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面検査装置によって表面検査を行う際には、被検査材の上下の変動（パスライン変動）がないことが望ましい。
【０００６】
したがって、被検査材が金属帯などの場合は、図１に示すように、検査位置（カメラ視野）を被検査材１がロール２に巻き付いている位置にして、照明装置１１で照射された被検査材１をカメラ１３で撮像することが多い。
【０００７】
これに対して、上記の特許文献１、２は、図８に示すように、被検査材１が２個のサポートロール５および６で支持された水平パスラインを表面検査装置のカメラ１３の視野としている。そのため、特許文献１、２に記載の較正方法を図１のようなカメラ視野をロール面にした場合に適用しようとすると、実際の検査位置（オンライン検査位置）とは別の位置（オフライン位置）に基準板を配置して、そのオフライン基準板でカメラ１３の視野を較正した後、オンライン検査位置にカメラ１３を移動することになるが、下記のような問題点１および２がある。
【０００８】
（問題点１）オンライン検査位置となるロール面は、経年劣化による摩耗が発生するため、オフライン基準板とは正確には位置が一致しない。オンライン検査位置とオフライン基準板の位置調整を高頻度で実施すれば、この問題点を回避できるが、オフライン基準板の位置調整とカメラ１３の較正のそれぞれを実施することになり、作業負荷が大きくなる。
【０００９】
（問題点２）オンライン検査位置とオフライン基準板の位置を合わせる場合、現実のカメラ１３やオフライン基準板の据付精度は±０．５ｍｍ程度の誤差がある。カメラ１３の撮像角度が照明装置からの照射光線の正反射方向となる場合、オフライン基準板でカメラ１３の位置を合わせても、オンライン位置に移動すると、大きく反射強度が異なる可能性が高い。特に、被検査材１の表面が鏡面に近い場合、正反射方向への反射が大半を占め、カメラ１３の視野が少しでも正反射位置からずれていると、被検査材１の目標とした欠陥が検出できなくなる可能性が高くなる。
【００１０】
また、特許文献２には、下記（ア）〜（ウ）の条件を満足するパターンを有する基準板を仮想の基準線が所定の基準位置に一致するように設置するラインセンサカメラの較正方法が記載されている。
（ア）仮想の基準線と交差する５本以上の直線要素を有する。
（イ）直線要素が全て平行であるということがない。
（ウ）直線要素の延長線が全て一点で交わるということがない。
【００１１】
しかし、この較正方法では、上記のようなカメラ視野をロール面にした場合に適用すると、以下の問題点３〜６がある。
【００１２】
（問題点３）カメラ１３の視野がロール軸に対して傾斜しているとき、どの程度傾斜しているかが不明である。
【００１３】
（問題点４）カメラ１３の視野が基準板とどの程度の上下関係にあるかを精度良く判別するのが難しい。
【００１４】
（問題点５）被検査材１の板厚が薄い場合、基準板も薄くて長いものが必要で、しかもロールに直接貼る必要があるが、基準板が“しなる”ことになり、実用的でない。
【００１５】
（問題点６）カメラ１３の視野の目標となる黒色の三角形マークの信号強度の分布について、信号間の幅の差を監視することで、カメラ１３のロール軸方向の位置ズレを認識できるが、信号間の幅の差が小さくなると、較正作業者には認識困難となり、作業負荷が増加する。
【００１６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、表面検査装置によって被検査材（例えば、鋼帯等の金属帯）の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材がロールに巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を容易に精度良く較正することができる表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１８】
［１］表面検査装置によって被検査材の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材がロールに巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を較正するための表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法であって、
表面検査装置の検出部に設けられている照明装置から帯状の平行光線をロールに照射して、その反射光線をリニアアレイカメラが受光可能となるように、照明装置からの帯状の平行光線の照射位置を合わせる照明位置調整ステップと、
照明装置から帯状の平行光線を前記ロールに照射し、ロール表面に形成された光帯に沿ってロール軸方向の基準線を設定する基準線設定ステップと、
下記（ａ）〜（ｄ）の条件を満足する基準板を、当該基準板に設けた仮想の基準水平線を前記ロール軸方向の基準線に一致させて、リニアアレイカメラの視野に入るロール位置に貼付する基準板貼付ステップと、
（ａ）水平方向に設けた仮想の基準水平線と、該仮想の基準線に垂直な仮想の垂直線と、前記仮想の基準水平線と前記仮想の垂直線との交点を有している。
（ｂ）前記仮想の基準水平線の上下方向の一方の側には、前記交点を鋭角の頂点とし、前記仮想の基準水平線に垂直な辺と前記仮想の基準水平線に平行な辺を有する直角三角形である第１の図形を有している。
（ｃ）前記仮想の基準線の上下方向の他方の側には、前記交点に対して前記第１の図形と点対称となる直角三角形である第２の図形と、該第２の図形における前記仮想の基準水平線上にはない鋭角の頂点を共有の頂点とし、該第２の図形における前記仮想の基準水平線に平行な辺の延長となる一方の辺を有し、かつ、前記仮想の基準水平線と重なる他方の辺を有する長方形である第３の図形と、前記仮想の垂直線に対して前記第３の図形と線対称となる長方形である第４の図形を有している。
（ｄ）前記仮想の基準水平線上に中心を有する円である第５の図形と、前記仮想の垂直線に対して前記第５の図形と線対称となる円である第６の図形を有している。
前記リニアアレイカメラで前記基準板上の前記図形を撮像して１次元画像を得る撮像ステップと、
前記１次元画像の光強度パターンに基づいて、リニアアレイカメラの視野の上下方向位置と、リニアアレイカメラの視野のロール軸方向に対する傾斜角度を調整するカメラ位置調整ステップと
を備えていることを特徴とする特徴とする表面検査装置用リニアアレイカメラ較正方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、表面検査装置によって被検査材（例えば、鋼帯等の金属帯）の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材がロールに巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラの視野を容易に精度良く較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態における検査位置（検査状態）を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における照明位置調整ステップを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における基準線設定ステップを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における基準線設定ステップを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における基準板を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における基準板貼付ステップを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における撮像ステップを示す図である。
【図８】従来技術（特許文献１、２）における検査位置（検査状態）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の一実施形態においては、図１に示したように、表面検査装置によって被検査材（例えば、鋼帯等の金属帯）１の表面を検査するに際して、検査位置を被検査材１がロール２に巻き付いている位置にした場合に、表面検査装置の検出部に設けられているリニアアレイカメラ１３の視野を較正する方法として、以下に示すような、照明位置調整ステップ、基準線設定ステップ、基準板貼付ステップ、撮像ステップ、カメラ位置調整ステップを備えている。
【００２３】
（１）照明位置調整ステップ
図２に示すように、表面検査装置の検出部に設けられている照明装置１１から帯状の平行光線をロール２に照射して、その反射光線をリニアアレイカメラ１３が受光可能となるように、照明装置１１からロール２への帯状の平行光線の照射位置を合わせる。
【００２４】
（２）基準線設定ステップ
照明装置１１から帯状の平行光線をロール２に照射すると、図３に示すように、ロール２の表面に光帯１２が形成されるので、図４に示すように、光帯１２の上側（または下側）に沿って糸１４をロール２の全幅に貼り付けて、この糸１４をロール軸方向の基準線とする。
【００２５】
（３）基準板貼付ステップ
基準板（較正用マーク）を、当該基準板に設けた仮想の基準水平線をロール軸方向の基準線（糸１４）に一致させて、リニアアレイカメラ１３の視野に入るロール２表面位置に貼付する。較正用マークの貼り付け位置の精度は±０．５ｍｍ程度を目標とする。
【００２６】
ここで、図５に示すように、基準板（較正用マーク）Ｍは、下記（ａ）〜（ｄ）の条件を満足している。
【００２７】
（ａ）水平方向に設けた仮想の基準水平線２１と、仮想の基準線２１に垂直な仮想の垂直線２２と、仮想の基準水平線２１と仮想の垂直線２２との交点を有している。
【００２８】
（ｂ）仮想の基準水平線２１の上下方向の一方の側（ここでは、下側）には、前記交点を鋭角の頂点とし、仮想の基準水平線２１に垂直な辺と仮想の基準水平線２１に平行な辺を有する直角三角形（第１の図形）２３を有している。
【００２９】
（ｃ）仮想の基準線２１の上下方向の他方の側（ここでは、上側）には、前記交点に対して第１の図形（直角三角形）２３と点対称となる直角三角形（第２の図形）２４と、第２の図形（直角三角形）２４における仮想の基準水平線２１上にはない鋭角の頂点を共有の頂点とし、第２の図形（直角三角形）２４における仮想の基準水平線２１に平行な辺の延長となる一方の辺を有し、かつ、仮想の基準水平線２１と重なる他方の辺を有する長方形（第３の図形）２５と、仮想の垂直線２２に対して、第３の図形（長方形）２５と線対称となる長方形（第４の図形）２６を有している。
【００３０】
（ｄ）仮想の基準水平線２１上に中心を有する円（第５の図形）２７と、仮想の垂直線２２に対して第５の図形（円）２７と線対称となる円（第６の図形）２８を有している。
【００３１】
なお、図６に示すように、較正用マークＭは、ロール２の軸方向に３枚貼る（Ｍ１（カメラ視野左端）、Ｍ２（カメラ視野中央）、Ｍ３（カメラ視野右端））。その際に、Ｍ１とＭ２間の距離とＭ２とＭ３間の距離を等しくする。
【００３２】
そして、光帯１２の中心線上に糸１４があるように、すなわち、光帯１２の中心線に較正用マークＭの仮想の基準水平線２１が一致するように、ロール２を動かす。完了後、糸１４をロール２から外す。
【００３３】
（４）撮像ステップ
リニアアレイカメラ１３で較正用マークＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）上の図形２３〜２８を撮像して１次元画像を得る。
【００３４】
図７に、得られた１次元画像（光強度パターン）の例を示す。
【００３５】
較正用マークＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）に対するカメラ視野が図７（ａ）に示すような状態の場合は、図７（ｂ）に示すような光強度パターン（信号強度パターン）が得られる。
【００３６】
較正用マークＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）に対するカメラ視野が図７（ｃ）に示すような状態の場合は、図７（ｄ）に示すような光強度パターン（信号強度パターン）が得られる。
【００３７】
（５）カメラ位置調整ステップ
前記１次元画像の光強度パターン（信号強度パターン）に基づいて、リニアアレイカメラ１３の視野のロール軸方向に対する傾斜角度と、リニアアレイカメラ１３の視野の上下方向位置を調整する。
【００３８】
ちなみに、ロール２と照明装置１１およびリニアアレイカメラ１３の据付において、現実的には、機械の据付誤差は発生するため、ここでは、現地に据付けられたロール２の位置と照明装置１１による光帯１２の位置を“正”とし、光帯１２の中心線にリニアアレイカメラ１３の視野を合わせることで、リニアアレイカメラ１３と照明装置１１の光学系配置を精度良く確保する手法を採用している。
【００３９】
まず、リニアアレイカメラ１３の視野のロール軸方向に対する傾斜角度を調整する。
【００４０】
上記の図７（ａ）のように、カメラ視野が較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１と平行になっている場合は、上記の図７（ｂ）のように、各較正用マークＭ１〜Ｍ３における第２の図形（直角三角形）２４と第３の図形（長方形）２５と第４の図形（長方形）２６による信号強度パターンが同じになる（例えば、第２の図形（直角三角形）２４による信号の幅Ｕ１〜Ｕ３が等しくなり、第３の図形（長方形）２５および第４の図形（長方形）２６による信号の幅Ｖ１〜Ｖ３およびＷ１〜Ｗ３が等しくなる）。
【００４１】
また、上記の図７（ｃ）のように、カメラ視野が較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１に対して傾いている場合は、上記の図７（ｄ）のように、較正用マークＭ１からＭ３に向かって信号強度パターンが徐々に変化していき、各較正用マークＭ１では第２の図形（直角三角形）２４と第３の図形（長方形）２５と第４の図形（長方形）２６による信号強度パターンとなり、較正用マークＭ２では第２の図形（直角三角形）２４と第３の図形（長方形）２５と第４図形（長方形）２６に加えて第５の図形（円）２７と第６の図形（円）２８による信号強度パターンとなり、較正用マークＭ３では第１の図形（直角三角形）２３のみによる信号強度パターンとなる。
【００４２】
したがって、図７（ｄ）に示すような光強度パターン（信号強度パターン）が得られた場合は、カメラ視野が較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１に対して傾いていることになるので、カメラ視野の水平方向の傾斜角度を調整して、較正用マークＭ１〜Ｍ３の全てで第５の図形（円）２７と第６の図形（円）２８による信号強度パターンが現れるようにすることで、カメラ視野を較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１と一致させればよい。
【００４３】
続いて、リニアアレイカメラ１３の視野の上下方向位置を調整する。
【００４４】
ただし、図７（ａ）では、カメラ視野が較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１と一致はしていないので、図７（ｂ）には、第５の図形（円）２７と第６の図形（円）２８による信号強度パターンが現れていない。
【００４５】
このカメラ視野の上下方向位置調整ステップにおける詳細な手順は以下の如くである。
【００４６】
手順１：光帯１２の中心線（すなわち、較正用マークＭ１〜Ｍ３の仮想の基準水平線２１）をカメラ視野とするように、カメラ位置を調整する。
【００４７】
（１．１）較正用マークＭの上部を見るようにカメラのチルト（上下方向の角度）を上方向に動かし、較正用マークマークＭ（Ｍ１〜Ｍ３）の第３の図形（長方形）２５と第４の図形（長方形）２６の信号強度パターンが均等に現れる位置とする。
【００４８】
（１．２）較正用マークＭの上下方向中央部を見るようにカメラのチルトを下方向に動かすと、第５の図形（円）２７と第６の図形（円）２８の信号強度パターンが出てきて、較正用マークＭの第３の図形（長方形）２５と第４の図形（長方形）２６の信号強度が小さくなる。
【００４９】
（１．３）較正用マークＭの第３の図形（長方形）２５と第４の図形（長方形）２６の信号が丁度消えたところで停止する。
【００５０】
以上で、光帯の中心線にカメラ視野を合わせることが完了する。
【００５１】
手順２：続いて、カメラ１３の視野位置を照明装置１１からの照射光線の正反射方向に厳密に合わせるため、カメラ視野を微調整する。
【００５２】
（２．１）カメラ１３をチルトの上方向に微動させる。
【００５３】
その際に、較正用マークＭの第２の図形（直角三角形）２４の得られた信号強度パターン（信号強度波形）の幅が増加するなら、信号強度波形が低下して消えるところまで継続してカメラのチルトを下方向に動かして、信号強度波形が消えた位置を検索する。
【００５４】
カメラのチルトを下方向に動かして、万一、得られた信号強度パターン（信号強度波形）の幅が増加するなら、カメラの上下方向位置が基準水平線より下にあるので、反対方向（上方向）に動かす。
【００５５】
（２．２）カメラのチルトを動かしたことで、カメラ視野の左右にばらつきがないことを確認する。較正用マークマークＭの図形部位２３〜２８（黒い部位）の幅長さで確認する。
【００５６】
手順３：カメラのパン方向位置（水平方向の角度）の最終確認を行う。
【００５７】
（３．１）較正用マークＭ１と較正用マークＭ２間、較正用マークＭ２と較正用マークＭ３間のそれぞれの区間の画素数を確認する。
【００５８】
２区間の画素数が同じならば、カメラ１３の視野の中心線とロール２の軸は垂直な位置関係となる。もし、２区間の画素数が異なるようなら、カメラのパン方向位置の調整が必要となるので、各区間の画素数が均一となるようにカメラの水平方向位置または水平角度を微調整する。そして、手順１から再調整を行う。
【００５９】
以上で、リニアアレイカメラ１３の較正作業が完了となる。
【００６０】
このようにして、この実施形態においては、リニアアレイカメラ１３の視野を容易に精度良く較正することができる。
【００６１】
すなわち、この実施形態においては、表面検査装置のリニアアレイカメラ１３の較正作業で用いる較正用マークＭおよび調整作業を明確にすることで、以下の効果が達成できる。
【００６２】
１）現状のリニアアレイカメラ１３の視野位置が明確に目視で確認できる。また、視野左端と視野中心と視野右端の３点に較正用マークＭ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を貼ることで、カメラ１３視野の３軸（上下方向（チルト角度）、ロール軸に対する傾斜角度、水平方向の角度（パン角度）と水平方向位置）の位置調整ができる。
【００６３】
２）従来、リニアアレイカメラ１３の較正作業は、熟練者でなければ実施困難であったが、作業者に依存せずに実施できる。
【００６４】
３）リニアアレイカメラの較正作業の作業時間が短縮できる。
【００６５】
４）リニアアレイカメラの較正完了後、照明装置１１とリニアアレイカメラ１３（特に正反射カメラ）の位置精度が高まり、表面検査装置の安定した検査が実現できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  被検査材（金属帯）
２  ロール
５  サポートロール
６  サポートロール
１１  照明装置
１２  光帯
１３  リニアアレイカメラ
１４  糸
２１  仮想の基準水平線
２２  仮想の垂直線
２３  第１の図形（直角三角形）
２４  第２の図形（直角三角形）
２５  第３の図形（長方形）
２６  第４の図形（長方形）
２７  第５の図形（円）
２８  第６の図形（円）
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  較正用マーク
【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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