(57)【要約】【課題】表面にめっき等の表面処理が施されていない鋼板を検査対象として有害な外観異常を、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等と区別して検出する。【解決手段】撮像対象部位８を照明する照明部３と、正反射方向との成す角度が第１の角度γとなる方向への乱反射光を撮像する第１の乱反射光撮像部４と、正反射方向との成す角度が第２の角度δ（但しδ＞γ）となる方向への乱反射光を撮像する第２の乱反射光撮像部５と、第１の乱反射光撮像部４が撮像して得られた第１の乱反射画像信号Ｔ１と、第２の乱反射光撮像部５が撮像して得られた第２の乱反射画像信号Ｔ２とを処理する画像信号処理部６を備える。画像信号処理部６は、第１の乱反射画像信号Ｔ１のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について第２の乱反射画像信号Ｔ２が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出する。【選択図】図１
2017181222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、
照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像する第１の乱反射光撮像部と、
照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像する第２の乱反射光撮像部と、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、
を備える鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像するものであり、
前記画像信号処理部は、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記画像信号処理部は、
前記所定の第１の閾値を、前記第１の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定し、
前記所定の第２の閾値を、前記第２の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、
前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、
照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光をそれぞれ撮像し、
撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、
鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記第１の角度の方向および第２の角度の方向への前記撮像対象部位からの乱反射光の撮像は、同時に行われるものであり、
前記処理は、
撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載の鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記所定の第１の閾値は、地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものであり、
前記所定の第２の閾値は、地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、
前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、
ことを特徴とする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、鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間圧延工程、焼鈍工程を経て生産される鋼板の表面に現れる外観異常として、ズレ疵、ヘゲ、汚れ、油汚れ、焼鈍縞などがある。ズレ疵、ヘゲ、汚れは、有害な外観異常、つまり、表面欠陥であり、これらの表面欠陥を含む鋼板は品質不良品となる。一方、油汚れ、焼鈍縞は、無害な外観異常であり、これらの外観異常を含む鋼板は品質不良品とはならない。このため、鋼板の製造現場では、これらの外観異常を精度よく区別することが求められる。
【０００３】
従来より、鋼板の表面検査装置として、鋼板の表面を照明し、その反射光を撮像して得られた画像データを解析することにより表面欠陥の有無を検査する装置が提案されている。例えば特許文献１，２に、この種の技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１には、溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥をドロスとその他の欠陥に判別するドロス欠陥検査装置が開示されている。この装置では、溶融亜鉛めっき鋼板の表面に、鋼板の法線に対して５０°〜８０°の角度で光を照射し、１台の乱反射カメラを使用して前記法線に対して０°〜４０°の角度方向で乱反射光を撮像して画像信号を得るようにしている。そして、前記ドロス欠陥検査装置は、得られた画像信号のうち、画像輝度が所定の閾値より低く、かつ、面積が所定範囲内にある部位をドロスであると判定し、画像輝度が所定の閾値より低く、かつ、面積が所定範囲外のものをドロス以外の表面欠陥であると判定する。
【０００５】
特許文献２に開示されている品質管理装置は、正反射カメラ１台と乱反射カメラ１台を組み合わせて使用するものである。この品質管理装置によれば、先ず、溶融亜鉛めっき鋼板の表面に光を照射し、その光の正反射光を撮像して得られる画像信号から瑕疵候補の画像信号を抜き出す処理と、その光の乱反射光を撮像して得られる画像信号からも瑕疵候補の画像信号を抜き出す処理を行う。瑕疵候補の画像信号の抜き出しは、正反射光、乱反射光の別に、ある品質レベルに設定された閾値を用いて行う。次に、「線状疵」、「不めっき」等の瑕疵の種類毎に予め設定された基準情報を参照して、上記瑕疵候補の画像信号から真の瑕疵画像信号を選別し、瑕疵の種類別に真の瑕疵画像信号の分布状態の情報を得る。そして、得られた情報から瑕疵の種類別に欠陥長さを計算し、鋼板全長における算出した欠陥長さの存在率等に基づいて、品質レベルを満足するか否かの合否判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５５９４０７１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に開示された装置のように検査対象の材料がめっき鋼板である場合、鋼板の表面に現れる外観異常は、不めっき、ピンホール不めっき、ヘゲ、ドロス、汚れ等であるが、検査対象の材料がめっきが施されていない鋼板である場合は、鋼板の表面に現れる外観異常は、ズレ疵、ヘゲ、油汚れ、焼鈍縞等となる。このうち、表面検査装置は、有害な外観異常、つまり表面欠陥であるズレ疵、ヘゲ等と、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等と区別して検出することが要求される。なお、ズレ疵は、鋼板が巻かれる際に鋼板同士が擦れ合うことにより生じる疵である。
【０００８】
特許文献１に開示された装置は、乱反射カメラ１台のみを使用するものであるが、乱反射カメラ１台のみの構成（１光学系）では、ズレ疵、ヘゲ、油汚れ、焼鈍縞の画像は、閾値を上手く設定しない限り、どれも輝度の低い暗画像となる。このため、有害な外観異常であるズレ疵、ヘゲ等と、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等とを区別することができない。
【０００９】
特許文献２に開示された装置は、正反射カメラ１台と乱反射カメラ１台を組み合わせて使用するものである。正反射光は検出感度が高い特徴があるが、めっきが施されない鋼板を検査対象とする場合には、めっき鋼板を検査対象とする場合と異なり、鋼板表面に塗油が付着しており、その塗油のムラによって地合における反射光の輝度がばらついて、安定した検査結果が得られないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術では解決できない課題を解決するものであり、表面にめっき等の表面処理が施されていない鋼板を検査対象として有害な外観異常（表面欠陥）であるズレ疵、ヘゲ等を、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等と区別して検出することができる鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥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】
【００１１】
本発明の鋼板の表面欠陥検査装置は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像する第１の乱反射光撮像部と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像する第２の乱反射光撮像部と、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、を備える。前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像するものである。前記画像信号処理部は、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【００１２】
かかる構成を備える鋼板の表面欠陥検査装置によれば、例えば、前記所定の第１の閾値として、前記第１の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値又はその近傍の値を設定し、前記所定の第２の閾値として、前記第２の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値又はその近傍の値を設定することにより、表面にめっき等の表面処理が施されていない鋼板を検査対象として有害な外観異常（表面欠陥）を、無害な外観異常と区別して検出することが可能となる。
【００１３】
前記構成を備える鋼板の表面欠陥検査装置において、前記画像信号処理部は、前記所定の第１の閾値を、前記第１の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定し、前記所定の第２の閾値を、前記第２の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定するものとすることが望ましい。
【００１４】
前記構成を備える鋼板の表面欠陥検査装置において、例えば、前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、ものとすることが望ましい。
【００１５】
本発明の鋼板の表面欠陥検査方法は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光をそれぞれ撮像し、撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、ものを前提とする。前記第１の角度の方向および第２の角度の方向への前記撮像対象部位からの乱反射光の撮像は、同時に行われるものである。前記処理は、撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【００１６】
かかる構成を備える鋼板の表面欠陥検査方法によれば、例えば、前記所定の第１の閾値として、地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値又はその近傍の値を設定し、前記所定の第２の閾値として、地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値又はその近傍の値を設定することにより、表面にめっき等の表面処理が施されていない鋼板を検査対象として有害な外観異常（表面欠陥）を、無害な外観異常と区別して検出することが可能となる。
【００１７】
前記構成を備える鋼板の表面欠陥検査方法において、前記所定の第１の閾値を、地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものとし、前記所定の第２の閾値を、地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものとすることが望ましい。
【００１８】
前記構成を備える鋼板の表面欠陥検査方法において、例えば、前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、ものとすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表面にめっき等の表面処理が施されていない鋼板を検査対象として有害な外観異常（表面欠陥）を、無害な外観異常と区別して検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】鋼板の表面欠陥検査装置の構成例を示す図である。
【図２】反射角度と反射光の輝度との関係を、鋼板の地合、ヘゲ、ズレ疵、油汚れ、焼鈍縞に関して示したグラフである。
【図３】鋼板の表面に現れたヘゲ、油汚れに関する各種画像である。
【図４】鋼板の表面に現れたズレ疵、油汚れに関する各種画像である。
【図５】反射光を撮像して得られた画像信号から表面欠陥を検出し、その表面欠陥の種類を分類判定するまでの手順を示すフローチャートである。
【図６】外観異常の種類を判別するための条件例を示した対応表である。
【図７】正規化処理の説明図である。
【図８】ノイズ除去処理の説明図である。
【図９】欠陥連結処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態における鋼板は、表面にめっき等の表面処理が施されず、表面に塗油が付着したものである。
【００２２】
図１に示す、本発明の実施形態に係る表面欠陥検査装置１は、鋼板２の表面に現れる外観異常のうち、有害な外観異常であるズレ疵、ヘゲ等を、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等と区別して検出するものである。表面欠陥検査装置１は、照明部３、第１の乱反射光撮像部４、第２の乱反射光撮像部５、画像信号処理部６、検査結果出力部７等で構成されている。この表面欠陥検査装置１による鋼板２の表面欠陥検査は、鋼板２が板厚方向に揺れることのない位置で行われることが望ましい。図１に示す例では、鋼板２がピンチロール１１，１２に挟まれ、これらピンチロール１１，１２の間でロール１０に支持される位置が、鋼板２が板厚方向に揺れることのない検査位置（後述する撮像対象部位８）とされている。
【００２３】
照明部３は、鋼板２の表面の撮像対象部位８を照明する。この照明部３は、撮像対象部位８において鋼板２の走行方向に直交する面９（以下「直交面９」ともいう。）より鋼板２の走行方向下流側に設置され、鋼板２の表面に対する照明の入射角が、直交面９に対して所定角度α（本実施形態ではα＝２０°）に設定されている。本実施形態では、照明部３の光源として、鋼板２を板幅方向に照明するＬＥＤ式のライン照明を使用している。但し、照明部３の光源は、これに限定されずＬＥＤに代えてハロゲン、メタルハライド、蛍光灯等を採用することも可能である。
【００２４】
第１の乱反射光撮像部４は、照明部３から照射された光が鋼板２の表面の撮像対象部位８で反射した乱反射光を撮像するものである。第１の乱反射光撮像部４は、前記直交面９より鋼板２の走行方向上流側に設置され、照明光の正反射方向（本実施形態では直交面９との成す角度β（＝２０°）の方向）との成す角度が第１の角度γ（本実施形態ではγ＝１０°）となる方向への乱反射光を撮像する。本実施形態では、第１の乱反射光撮像部４には、ＣＣＤラインセンサカメラを使用している。ＣＣＤラインセンサカメラに代えて、ＣＣＤエリアセンサカメラなどを採用することも可能である。なお、第１の乱反射光撮像部４の空間分解能は、検出対象とする表面欠陥の種類に応じて適宜定められる。
【００２５】
第２の乱反射光撮像部５は、照明部３から照射された光が鋼板２の表面の撮像対象部位８で反射した乱反射光を撮像するものである。第２の乱反射光撮像部５は、前記直交面９より鋼板２の走行方向上流側に設置され、照明光の正反射方向との成す角度が第２の角度δ（本実施形態ではδ＝２５°）となる方向への乱反射光を撮像する。第２の乱反射光撮像部５としては、第１の乱反射光撮像部４と同様のものを使用することができる。
【００２６】
画像信号処理部６は、第１の乱反射光撮像部４が撮像して得られた第１の乱反射画像信号Ｔ１と、第２の乱反射光撮像部５が撮像して得られた第２の乱反射画像信号Ｔ２とを処理して、鋼板２の表面欠陥を抽出し、更に抽出した表面欠陥を分類判定する。この画像信号処理部６は、各種の演算処理装置（例えば、後述する分類判定ロジックを実行するために必要なプログラムが組み込まれたパーソナルコンピュータ等）で構成される。
【００２７】
検査結果出力部７は、画像信号処理部６により表面欠陥が抽出された場合に、表面欠陥が検出された旨および検出された表面欠陥の種類を、表示、印刷等の手段により当製造工程、次の製造工程もしくはユーザに知らせる。この検査結果出力部７は、例えば、モニタ装置、プリンタ装置等により構成される。
【００２８】
なお、表面検査装置１の設置場所は、特に限定されるものではないが、好ましくは、鋼板２がテンションリールに巻き取られる直前の工程として設置されることが望ましい。
【００２９】
ところで、鋼板２の表面における反射角度と反射光の輝度との関係は、地合、外観異常の種類毎に定性的に相違することから、このことを考慮して第１の乱反射光撮像部４の受光角度γおよび第２の乱反射光撮像部５の受光角度δをそれぞれ設定することが望ましい。図２に示すグラフは、横軸が反射角度（横軸の括弧内の角度は正反射方向との角度差を示す。）、縦軸が反射光の輝度を示す。曲線Ｇ１は反射面が地合である場合、曲線Ｇ２は反射面が油汚れ又は焼鈍縞（以下「油汚れ」のみを記す。）である場合、曲線Ｇ３は反射面がヘゲ、ズレ疵（以下「ヘゲ」のみを記す。）である場合をそれぞれ示している。曲線Ｇ１〜Ｇ３が示すように、何れも正反射角２０°での輝度が最高となり、正反射角２０°から反射角度が離れるほど輝度が減衰する。この輝度の減衰の度合いは、反射面が油汚れ、ヘゲ等の外観異常である場合よりも、反射面が地合である場合の方が格段に大きい。また、反射光の輝度については、反射面が油汚れである場合よりも、反射面がヘゲである場合の方が全反射角度域に亘って大きい。
【００３０】
本実施形態では、反射面が地合である場合の反射光の輝度（曲線Ｇ１）を基準として、反射面がヘゲである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ３）が上記基準（又は上記基準値より所定値だけ低い値）より低輝度となり、反射面が油汚れである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ２）も上記基準（又は上記基準値より所定値だけ低い値）より低輝度になる反射角度位置（本実施形態では、γ＝１０°の位置）に第１の乱反射光撮像部４を設置している。また、反射面がヘゲである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ３）が上記基準より高輝度となり、反射面がヘゲである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ２）が上記基準より低輝度になる反射角度位置（本実施形態では、δ＝２５°の位置）に第２の乱反射光撮像部５を設置している。
【００３１】
図３に示す各画像の白色点線内に現れている黒色又は白色の外観異常は、鋼板２の表面に現れたヘゲと油汚れに関するものである。同図において、「ヘゲ（γ＝１０°）」および「油汚れ（γ＝１０°）」は、第１の乱反射光撮像部４において撮像された第１の乱反射画像信号に基づき形成された画像である。また同図において、「ヘゲ（δ＝２５°）」および「油汚れ（δ＝２５°）」は、第２の乱反射光撮像部５において撮像された第２の乱反射画像信号に基づき形成された画像である。
【００３２】
図３の「ヘゲ（γ＝１０°）」、「油汚れ（γ＝１０°）」が示すように、正反射方向との成す角度γが１０°である場合は、ヘゲ部分も油汚れ部分も周囲の地合と比べて黒く（暗く）見えるが、同図の「ヘゲ（δ＝２５°）」、「油汚れ（δ＝２５°）」が示すように、正反射方向との成す角度δが２５°である場合は、ヘゲ部分は周囲の地合と比べて白く（明るく）見えるのに対して、油汚れ部分は周囲の地合と比べて黒く（暗く）見え、これらは区別可能となる。
【００３３】
また、図４に示す各画像の白色点線内に現れている黒色又は白色の外観異常は、鋼板２の表面に現れたズレ疵と油汚れに関するものである。同図において、「ズレ疵（γ＝１０°）」および「油汚れ（γ＝１０°）」は、第１の乱反射光撮像部４において撮像された第１の乱反射画像信号に基づき形成された画像である。また同図において、「ズレ疵（δ＝２５°）」および「油汚れ（δ＝２５°）」は、第２の乱反射光撮像部５において撮像された第２の乱反射画像信号に基づき形成された画像である。
【００３４】
図４の「ズレ疵（γ＝１０°）」、「油汚れ（γ＝１０°）」が示すように、正反射方向との成す角度γが１０°の場合は、ズレ疵部分も油汚れ部分も周囲の地合と比べて黒く（暗く）見えるが、同図の「ズレ疵（δ＝２５°）」、「油汚れ（δ＝２５°）」が示すように、正反射方向との成す角度δが２５°の場合は、ズレ疵部分は周囲の地合と比べて白く（明るく）見えるのに対して、油汚れ部分は周囲の地合と比べて黒く（暗く）見え、これらは区別可能となる。
【００３５】
したがって、図２に示すように、反射面が地合である場合の反射光の輝度（曲線Ｇ１）を基準として、反射面がヘゲである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ３）が上記基準（又は上記基準値より所定値だけ低い値）より低輝度となり、反射面が油汚れである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ２）も上記基準（又は上記基準値より所定値だけ低い値）より低輝度になる反射角度位置に第１の乱反射光撮像部４を設置し、更に、反射面がヘゲである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ３）が上記基準より高輝度となり、反射面が油汚れである場合の反射光の輝度（曲線Ｇ２）が上記基準より低輝度になる反射角度位置に第２の乱反射光撮像部５を設置し、上記基準（曲線Ｇ１）を閾値とすれば、ヘゲ、ズレ疵等の表面欠陥と油汚れ、焼鈍縞等の無害な外観異常とを区別することが可能となる。
【００３６】
以下、各乱反射光撮像部４，５において乱反射光を撮像して得られた画像信号から表面欠陥を検出および分類するまでの手順を図５を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、第１の乱反射光撮像部４、第２の乱反射光撮像部５は、それぞれ、鋼板２の表面で反射した乱反射光を撮像し、ＣＣＤによるデジタル変換処理を行って２５６階調の第１の乱反射画像信号Ｔ１および第２の乱反射画像信号Ｔ２をそれぞれ得る（Ｓ１）。
【００３８】
つぎに、画像信号処理部６は、第１の乱反射画像信号Ｔ１、第２の乱反射画像信号Ｔ２に対して正規化処理を施した後（Ｓ２）、それぞれに閾値処理を行う（Ｓ３）。前記正規化処理は、撮像部４，５が備えるレンズの収差の影響や、鋼板２上の撮像位置の違いにより照明条件が異なること等によって、鋼板２上の撮像位置の違いにより生じる画像信号Ｔ１，Ｔ２の値のばらつきや偏りを是正するために行われる。前記正規化処理として、例えば、前記Ｓ１で得られた画像信号Ｔ１，Ｔ２の正規分布Ｎ（μ，σ２）をそれぞれ平均値μを０、分散値σを１とする標準正規分布Ｎ（０，１２）に変換し、更に、平均値を０から１２８にオフセットする処理が行われる。例えば、上記正規化処理前において、画像信号Ｔ１、Ｔ２の値の波形が、鋼板２の幅方向両側端から幅方向中央部に向かって徐々に高くなるような曲線Ｂ１（図７参照）を中心に形成されるものである場合、上記正規化処理後には、画像信号Ｔ１、Ｔ２の値の波形は、平均値が１２８でバラツキのない線分Ｂ２（図７参照）を中心に形成される。なお、図７のグラフの縦軸は０〜２５５の範囲の階調値を示し、横軸は鋼板２の幅方向位置を示している。曲線Ｂ１、線分Ｂ２の両端が鋼板２の両側端位置に対応している。また、曲線Ｂ１、線分Ｂ２から下方へ突出した突起１３は外観異常の画像信号を示している。
【００３９】
第１の乱反射画像信号Ｔ１に対する閾値処理では、所定の閾値Ｐ１より低輝度の第１の乱反射画像信号Ｔ１Ｌを外観異常として抽出する。上記閾値Ｐ１は、第１の乱反射光撮像部４が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号Ｔ１の値に基づいて設定される。本実施形態では、第１の乱反射光撮像部４の撮像範囲における各第１の乱反射画像信号Ｔ１の移動平均値よりも所定値だけ低い値を上記閾値Ｐ１としている。
【００４０】
第２の乱反射画像信号Ｔ２に対する閾値処理では、前記外観異常部位（第１の反射画像信号Ｔ１が所定の閾値Ｐ１より低輝度であった鋼板２上の部位）に関し、所定の閾値Ｐ２よりも乱反射画像信号Ｔ２Ｈが高輝度となる部位を表面欠陥部位（ヘゲ又はズレ疵）であると判定し、所定の閾値Ｐ２よりも乱反射画像信号Ｔ２Ｌが低輝度となる部位を無害な外観異常（本実施形態では油汚れ又は焼鈍縞）であると判定する。上記閾値Ｐ２は、第２の乱反射光撮像部５が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号Ｔ２の値に基づいて設定される。本実施形態では、第２の乱反射光撮像部５の撮像範囲における各第２の乱反射画像信号Ｔ２の移動平均値が上記閾値Ｐ２とされる。
【００４１】
つぎに、画像信号処理部６は、第２の乱反射画像信号Ｔ２の閾値処理で表面欠陥部位とみなされた画素を抽出するためのノイズ除去処理を実施し（Ｓ４）、抽出された表面欠陥部位に係る画素同士を結合する欠陥連結処理（Ｓ５）を実施する。前記ノイズ除去処理は、図８の左図に示すように、上記閾値処理で欠陥画素１４，１５として検出されたもののうち、その近傍と区別できるような孤立点（微小欠陥）となっている欠陥画素１５をノイズとみなし、これを図８の右図に示すように正常画素に変更するものである。欠陥画素１４を正常画素に変更するためのフィルター（ノイズ除去処理の手法）としては、平均化フィルター、ローパスフィルター、ガウシアンフィルター、ラプラシアンフィルター等が周知されている。また、前記欠陥連結処理は、例えば、図９の左図に示すように、互いに近接した複数の欠陥１４が存在する場合、図９の右図に示すように、当該複数の欠陥１４を含む１つの領域（図９において点線にて例示する領域は四角領域）を１つの欠陥１４として認識するものである。
【００４２】
そして、画像信号処理部６は、欠陥連結処理により、１つの欠陥１４として認識された表面欠陥部位の輪郭に基づき、当該表面欠陥部位のアスペクト比等の特徴量を解析する。また、輪郭線に囲まれた領域に存在する画素のうち、第２の乱反射画像信号Ｔ２の閾値処理により表面欠陥部位とみなされた画素が占める密度を算出する（Ｓ６）。
【００４３】
最後に、画像信号処理部６は、表面欠陥部位に対して、図６に示すような、表面欠陥の種類毎に設定されたアスペクト比、密度等に関する閾値条件を当てはめて、表面欠陥部位の種類（ズレ疵、ヘゲ）を分類判定する（Ｓ７）。本実施形態では、抽出された表面欠陥が「ズレ疵Ａ」、「ズレ疵Ｂ」、「ヘゲ」の何れであるかの分類判定が行われる。図６における閾値条件のうち、大文字「Ａ」は実際に表面欠陥検査で得られる実値であり、小文字と数字の組み合わせ「ａ１」、「ｂ１」、・・・は、予め設定された閾値である。この閾値には、各種の表面欠陥について繰り返し実験等を行うことにより得られた最適な値が採用される。また、図６における「第１の乱反射画像信号」欄の「暗」は、前記した閾値Ｐ１より低輝度であることを示し、「第２の乱反射画像信号」欄の「暗」は、前記した閾値Ｐ２より低輝度であることを示し、「第１の乱反射画像信号」欄の「明」は、前記した閾値Ｐ２より高輝度であることを示している。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態に係る鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法によれば、２方向の乱反射光から得られる乱反射画像信号の輝度情報を併用・同期させることで、有害な外観異常（表面欠陥）であるズレ疵、ヘゲ等を、無害な外観異常である油汚れ、焼鈍縞等と区別して検出することができる。
【００４５】
また、本発明の実施の形態に係る鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法によれば、正反射光を利用せず、乱反射光のみを利用するため、鋼板表面の塗油ムラの影響を受けることなく、安定した検査結果が得られる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態に係る鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法によれば、表面欠陥として検出されたズレ疵とヘゲとを分類判定することも可能となる。
【００４７】
なお、既述した実施形態においては、光学系の各種角度について、α＝２０°、γ＝１０°、δ＝２５°としたが、αは１０°〜２５°の範囲で変更可能であり、γは、図２においてＧ１＞Ｇ３＞Ｇ２となることを前提として、０°〜２０°の範囲で変更可能であり、δは、図２においてＧ３＞Ｇ１＞Ｇ２となること及びδ＞γとなることを前提として、１０°〜４５°の範囲で変更可能である。本願発明者は、α、γ、δがそれぞれ上記の範囲にあれば、安定した乱反射信号Ｔ１，Ｔ２が得られ、安定した検査結果が得られることを確認している。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、例えば、冷間圧延鋼板の表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  表面欠陥検査装置
２  鋼板
３  照明部
４  第１の乱反射光撮像部
５  第２の乱反射光撮像部
６  画像信号処理部
７  検査結果出力部
８  撮像対象部位
Ｔ１  第１の乱反射画像信号
Ｔ２  第２の乱反射画像信号
【図１】
2017181222.tif 000003
【図２】
2017181222.tif 000004
【図３】
2017181222.tif 000005
【図４】
2017181222.tif 000006
【図５】
2017181222.tif 000007
【図６】
2017181222.tif 000008
【図７】
2017181222.tif 000009
【図８】
2017181222.tif 000010
【図９】
2017181222.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月20日(2017.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、
照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光及び前記撮像対象部位からの正反射光のうち乱反射光のみを撮像する第１の乱反射光撮像部と、
照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光及び前記撮像対象部位からの正反射光のうち乱反射光のみを撮像する第２の乱反射光撮像部と、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、
を備える鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像するものであり、
前記画像信号処理部は、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記画像信号処理部は、
前記所定の第１の閾値を、前記第１の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定し、
前記所定の第２の閾値を、前記第２の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、
前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、
照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、前記撮像対象部位からの正反射光とのうち、前記第１の角度となる方向への乱反射光及び前記第２の角度となる方向への乱反射光のみを撮像し、
撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、
鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記第１の角度の方向および第２の角度の方向への前記撮像対象部位からの乱反射光の撮像は、同時に行われるものであり、
前記処理は、
撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載の鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記所定の第１の閾値は、地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものであり、
前記所定の第２の閾値は、地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記第１の角度の大きさは、０°〜２０°の範囲にあり、
前記第２の角度の大きさは、１０°〜４５°の範囲にある、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の鋼板の表面欠陥検査装置は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光及び前記撮像対象部位からの正反射光のうち乱反射光のみを撮像する第１の乱反射光撮像部と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光及び前記撮像対象部位からの正反射光のうち乱反射光のみを撮像する第２の乱反射光撮像部と、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、を備える。前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの乱反射光を撮像するものである。前記画像信号処理部は、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の鋼板の表面欠陥検査方法は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、照明光の正反射方向との成す角度が、前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの乱反射光と、前記撮像対象部位からの正反射光とのうち、前記第１の角度となる方向への乱反射光及び前記第２の角度となる方向への乱反射光のみを撮像し、撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、ものを前提とする。前記第１の角度の方向および第２の角度の方向への前記撮像対象部位からの乱反射光の撮像は、同時に行われるものである。前記処理は、撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月2日(2017.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、
照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの反射光が撮像される位置に設けられることで、正反射光ではなく第１の乱反射光が撮像されるようにした第１の乱反射光撮像部と、
照明光の正反射方向との成す角度が前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの反射光が撮像される位置に設けられることで、正反射光ではなく第２の乱反射光が撮像されるようにした第２の乱反射光撮像部と、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、
を備える鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの反射光を撮像するものであり、
前記画像信号処理部は、
前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板の表面欠陥検査装置において、
前記画像信号処理部は、
前記所定の第１の閾値を、前記第１の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定し、
前記所定の第２の閾値を、前記第２の乱反射光撮像部が地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定する、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、
照明光の前記撮像対象部位からの正反射光ではなく、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの第１の乱反射光、および、照明光の正反射方向との成す角度が前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの第２の乱反射光を撮像し、
撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、
鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記第１の乱反射光の撮像および前記第２の乱反射光の撮像は、同時に行われるものであり、
前記処理は、
撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項３に記載の鋼板の表面欠陥検査方法において、
前記所定の第１の閾値は、地合を撮像して得られる第１の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものであり、
前記所定の第２の閾値は、地合を撮像して得られる第２の乱反射画像信号の値に基づいて設定されたものである、
ことを特徴とする鋼板の表面欠陥検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の鋼板の表面欠陥検査装置は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明する照明部と、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの反射光が撮像される位置に設けられることで、正反射光ではなく第１の乱反射光が撮像されるようにした第１の乱反射光撮像部と、照明光の正反射方向との成す角度が前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの反射光が撮像される位置に設けられることで、正反射光ではなく第２の乱反射光が撮像されるようにした第２の乱反射光撮像部と、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号と、前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号とを処理する画像信号処理部と、を備える。前記第１の乱反射光撮像部と前記第２の乱反射光撮像部とは同時に前記撮像対象部位からの反射光を撮像するものである。前記画像信号処理部は、前記第１の乱反射光撮像部が撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について前記第２の乱反射光撮像部が撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の鋼板の表面欠陥検査方法は、鋼板の表面上にある撮像対象部位を照明し、照明光の前記撮像対象部位からの正反射光ではなく、照明光の正反射方向との成す角度が第１の角度となる方向への前記撮像対象部位からの第１の乱反射光、および、照明光の正反射方向との成す角度が前記第１の角度より大きな第２の角度となる方向への前記撮像対象部位からの第２の乱反射光を撮像し、撮像してそれぞれ得られた第１の乱反射画像信号と第２の乱反射画像信号とを処理する、ものを前提とする。前記第１の乱反射光の撮像および前記第２の乱反射光の撮像は、同時に行われるものである。前記処理は、撮像して得られた第１の乱反射画像信号のうち所定の第１の閾値より低輝度となる部位であって、同部位について撮像して得られた第２の乱反射画像信号が所定の第２の閾値より高輝度となる部位を表面欠陥部位として検出するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
なお、既述した実施形態においては、光学系の各種角度について、α＝２０°、γ＝１０°、δ＝２５°としたが、αは１０°〜２５°の範囲で変更可能であり、γは、図２においてＧ１＞Ｇ３＞Ｇ２となることを前提として変更可能であり、δは、図２においてＧ３＞Ｇ１＞Ｇ２となること及びδ＞γとなることを前提として変更可能である。