鋼板用表面検査装置「i・TOP」の開発
河村兀紀、・倉田英.

北本秀夫、

3

Development of Auto surface lnspection system for steel strゆ"i TOP"
A,010π01'i KAWAMURA, Nide,"asa KURA1汎, HidιO K"'AMO'roSynopsis :1n late years lhe quality reqⅡil'eme川 of steel pl'oducls has become seν引'cr.1n 小e late 1980S,、VC
developcd the nl'sl aulo sul'face il〕speclion sysleln having a line sens01' camel'a and a light source lo
Contr01 1he sud'ace quality or stec! slril)S,

Ab01Ⅱ 2000, by the introduclion 01' digitized Ⅱne sensor camera and h礁hly ped'01、med pel'sonalComputel', the auto inspeCⅡon syst剖n on l]1'oduclion lines wcl'e 1且1'aely iml)roved and beaan toapl)ear on 小e markel as appliCそHions or nlm and papel'insl〕eCⅡ01〕S. A11hc same Ⅱmc,、ve tt'ied lo
apply 山e syslem on 小e SιCCI SI"1)s and developed a lo、v pnce and hi豊111y eⅡ'icienl hlspcCⅡon
Syslem nna11y by combinin目 01"' experiences and techn010巷y which we had cU1ⅡValed l'or a long
Iime. since ⅡIcn, we have ver山ed ιhc effeCⅡVeness o「小e sysle1η in 011r pl'odⅡCⅡon Ⅱno n01 0nly

for sleel st"PS Ⅱ1(c a lin l、ree sleel (TFS), a lamj11ιlted sleel,ι11inl)1ale, and sleel ber01'e plaling, bulalso for an aluminum plale.
In 20U , we named lhjs syS1引n "iJrop" and began l01〕1'omole i110 olh01' coml〕ιlnics. so far i111as
bcen 、veⅡ,rcceived and conlr山Ulcd to lhc impl'ovemeΠ1 01、 PI'oduclivily a11d qualHγ 1'or cuslomers
both in dolneSⅡC をlnd ovel'seas,1Π lhis l)3Per, we inlroduce oul' auto sul'race inspeclion syslcln, SO・caⅡed,"i・TOP" 1hal wedeveloped r01' steel slrjl〕. By using 111is system, the i11SI)eclion abilily WそIs greι111y impn〕ved, so iιbecame lx〕ssiblc t01'ecognize such a det'ect like a liahl c0101'cd scale 、vhich used 山 be vcry diⅡicult
10 nnd.

Keywords : S111'「ιIce i11SI〕eclion ; i・TOP ; ima曹e l)1'ocessing

1.緒言

川を図るへく,Π礼がこれまでに培った経験・技術を細合せて,従来剛検介装枕に比べ安価て,高機能な鋼板川検介裴

鉄鋼製",の品質に対する俳要象堕求は,近郁ますます厳肌を火用化する九め, r1社ラインで検址を行ってきた.そして,弓ιイ11では,ティンフリースチール,ラミネート材,しくなってきており.弊社においても1980年代後平より鋼ぶりき,及び,めっき前鋼板,そして,旦!にはアルミニウ

板川衷1田検吉装机(以後,従来型検介装椴と'批す)をム板の喪lm検食裴1殴として社内で連用している.

開発し,品質符刊!に活川してきた

また,2011甲からは同装1πを i・T01勺と兪*,し,外販を挑進しており,1司内外ユーザーの生産性や品質lmの向上,2000年頃より,ラインセンサーカメラのデジタル化,及びハソコンの能ノ」向」二に作い,フィルム・紙川の汎川検食などに人きく寄り,している.

裴脳(以後,リ凡川検査装1汽と記す)が各礼より開発・

本縦では,鋼板川に開発した女山i検査裴擢 i・TOP に発光された.弊礼はこれに沈11し,祠装齡の鋼板川途へ適ついて紹介する.なお,Ⅶ口P (アイトップ)とは東派

央i下鋼鈑 V01.38

鋼鈑の登録商標で,jはinspeCⅡon (検査)の頭文字で,

こ とにより版幅を求め,广1動で検査帆を設定する機能を逃TOPは検在装擢のTOP(先ず制を進む小を意味する.また,加した.

読みのアイはeyc (目)に通じ,視党的な検査を愆味する.

汎用検企装1汽では,被検作材が光を透過するため,検倉の方法が透過式となるが,被検査材は透明なものが多いた

2.i、TOP開発の経緯

め,検俺絶1川外との境Πであるエッジを検11.1することが圈難となる.それに比べ鋼板の場介は反射力式であり,1980午代後半より, CCDラインセンサーカメラを用いFi菖2に小すように板エツジ部の光量旅を得られる赫点がた従来型検査装1雛を社内運川してきた.検催方式はFi痕 1ある.にポすような,ラインセンサーカメラカ式を採用している.

[苫巴ΦEmomに一だ闡=で里一Φ0田止

ログ偶号を処郡することにより欠点を検111する方式である.

◆S喰nalProcessor

MLine sensor camera

1卯50"00L喰ht 50urce＼

カメラで鋼板衣10iを撮像し,得られたカメラ受光11tのアナ^.
^

之0'0'09●

Pixelin a C急1口er.[biuFig.2 Video WιIvcr01'm or sleels{ril〕

i・TOPのエツジ検1."力法をFi8.3にUミす,板エツジ部のStrlp

光喩で徴分処理を行い,板エッジの位1詮を検川する.そのFig.1

後,不感出部を設定L.その内側を検査帳とする.鋼板はSUI'1acc i11SI〕cctio" mothod or slecl slrip

蛇行することがある九め,通板巾に板エッジ検1.1.1処卵を1州20山11北頁より,フィルム・紙川で安価なパソコン型の汎j垪的にljうエッジ追従機能を迅加し安定した検査を可能と用検代裴朧が科礼より1非ザを・叛光された.向裴1縱を弊社フィルムラインに導人した際,対象ラインの速度は遅いが,欠点サイズが小さいため,カメラ駆動速度は袖K設定されていた.そのため,フィルム・紙に比べてサイズの人きい鋼板の欠点であれば,11可業分解能も大きくN.1来るため,ライン速度が商速でも対応"1能と判断した.弊社の約20イ11にわたる衣血処郡鋼版n動検汽に1對する経験・技術と,汎川検査裴朧とを組み介わせて,安価で処理速度が速い高機能な鋼板川表巾i検査装1遼「ia'OP の開発を行った.

3.鋼板用途への課題とその対応
汎川検佐製1溌を鋼板則途へ適用し突川化するため,肢に次の機能開発を行った.

a)"動検査幅設定,及び,エッジ追従機能②欠jli検1Ⅱ判延のlfε速化③鋼板用山像処理の開発

3.2 欠点検出判定の高速化

3.1 自動検宣幅設定,及び,エツジ追従機能

ング装雁やハイラーなどへ欠点検川f'号を出力し,マーキ鋼板ラインへ喪血検代装紕を'没縱する際,下流のマーキ
鋼板は,フィルム・紙に比べ,被検俺材の輔寸法が変わ

ングによりド下易!へ欠点の位1溌を知らせる運用や欠点部分る頻度が多い.汎用検査装羅は,その都度,検査幅をチ動を除去する述爪を行うことが多い.しかし,汎用検汽裴靴で設定する必要があり作業竹1が悲かった,そのため,の欠!!i検出は, Fig.4 (a)で水すように処皿!基板で千」'う

i・TOPでは検査スター N1寺に板エッジの光耻荒を検出する・次判定(欠ゞ.(の光1止差,及びサイズ(面砧,長さ, ND

鋼板用喪仇i検査装1礎「i・TOP」の開発^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^W、.dt、 130omm【4096b社)芸Y r0部IU"on ■b0ι貞 03mrn u"

Proo.工忌i"ぎ of m'〔e a Dlarle
It multiply 仙.輩1舮ヨ 0f ぜle 0■mera in th●
10峅飢Ⅱdlna1 ●r■Ction ond moke ■ darle

Oem.rき古i卸1き1

国■一ーーー「一"OutpUヒ 0「r巴81→lm●」ud'e
It 晶牝erthe def●Ct︑倉←E宅8中'易仁叩"きコ§N1 ^※ X r閥dU力0".bout 03mm bik(b) Add]tior1ヨ1 funct爾1( i‑TOP )(ヨ) Gen■1祉一pur円6■ m即hiΠ●.L吋■t oUきntitY d話F6renC■
Thr.=hold.S'ze ●「0忌、抱n吾壮1、 wld仙Prim甜Y det■剛in酢iorl

倉It "吐.rt、e de悟ot・U耐lk 口U急"tit¥ differ■nC●(n雌Shold. siZ卑(a悼ヨ、 1.n肩th、 widけ1

Boerd proce55in宮Pc processin宮S●oondarY d■t剖」Noatlon
吐 CaS5ifY bY the shヨ配 of th毛 d■'6CLR.nk
M"SC.1.

OKNG

HO

SC『白IC"OKOKNG

S始i"

OKOK

舛G

2
3

器●一0‑0■︑moL

FiΠヨ1 deterrrlinati伽吐」ud即仙目ヒ Whet、■r ト'erずr゛1UId.f.ct or 卜旧rml.畢皐 d.f.ct
Li●、1t 口Uont此Y d洲■r●nce(1門写hold).sizo(皐r.0、距n言廿1、 wid小)'・・・・・・・・・・・・↓
OU如Ut the defect detecuoo si三胎10f the 卜叩rm晶、11 defecL
H.r巾hul defed or harf"1e6S defeot is seteble with a rank.)

OU如Ut a defed detectionSi舮.1 串t h宮h $peedFig,4 Mclhod orthe dC1セCl processina

から欠点候補部の画像を切り出す)と,データ処則ハソコ

3.3.1 圧縮処到1ンで行う次判定(欠点の光址達,及びサイズ(血獄1,長般的な女1珂検査装1汽は欠点検1Ⅱの血像処到!として,通さ,編)からランク判定し,有占欠点,無害欠点を決定す

常.濃淡の変化!1tを求める徹分処理を使川する.微分処理る)があり,次判定後に欠点検出信号を出力していたたは小さい点状欠点については安定して検川Ⅱ1能だが,変化め,約3秒の処理時1剖を聾していた.そのため.欠点検出がなだらかで欠1瓢の際がはっきりしない沌汚れ状欠点の検信号を使用して,ド流の機器を制御する場合,検在装1靴の出を片下とする.その対策として,i午OPでは1血像をル締設置位胤が11訓劃」されていた.そこで, i・TOPではFi君.4 (b)する庄縮処到!機能を前処理として追加し九.圧縮処理前後に尓すように従来データ処理ハソコンで熊施していた'次のイメージ,及び,アナログイ'号をFig.5にポすが,微分判定処理を基板上で赦行して竹う市で,欠点検出偏昇'判定

処埋前に1師像を圧縮することで,より酢れた画素の濃淡変の商速化を実現した.ただし,ハソコンで火施する:次判化批を求めることができるため,大きい刊"弓れ状欠ゞμ二対定は,名・ランク別に欠点検出{〒昇・を1.1.1力することが1寸能でして有、効となる.

あるが,基板で行う1拓速判定の場令は欠JI、1のランク分けを庇縮する力法は,単純に画楽を抜き取る「Ⅲ"1き」と,行わず,欠点検1"偏号を1.Ⅱ力する.なお,」'板で1↑う1布速判定の処理時例、'は,カメラが欠点部を撮像・判定してか近傍画索を平均化する「移動平均」とがあり,各庄縮方法

ら,0,02砂以、ドとなる.

平均にて圧縮処理した画像をF培.7に水す,特徴として,
冏引きは地介(対象物の欠点以外の正常な部分のノイズ)

本機能は,シャーライン等,欠点検出から判定N'VJまでの距捌訪畉旦いラインに特にイ1効となる.

をFi留.6に,突際の欠点画像を5朽の「問引き」と「移動が戚縮前の乍伯となるためS/N比を確保し易い.それに比べ移動、1Z均は,地合が近傍画素と平均化されるため,Ⅱ三締
3.3 鋼板用画像処理の開発

汎用検介装椴では,・都の鋼板特有欠点の検出が圈難であった九め,新たに鋼版川血像処理を開発した.

*1:処馴時闇には,検吉装綴が欠点の人きさを認識するまでの時闇を含まない.例えぱ, Rい筋状欠点では長さを測定するため,欠点の尾端部を認識L大:後,0.02秒以下で欠.'!.(検1.Ⅱイ'・牙を出ノJする.

前よりS N比が小さくなる可能性がある.そのため,移動、F均は特に地介が大きくS/N比を安定して得られない場介のみに使川する

門 0之00 (カ誓.ヨ

Um刀︾

ココ︾

誘『1ぞ言Φ国国国
国区国
国区国

心国国国国国国国■国国

国国回国■
m(口ー回回 01̲図豆回国■・国国国国■
区国国国国
工0.
6こ(巴↓三ヨ三如ヨ.

D(山+ず+0+n+●キい丁土鋼板則喪血核翫裴饌「ilop」の開発

5ψ乃^
1之.与5

1

占7寓7%
野子5}ま目点座標X内Y:7乳X殉Y:動π画像1^1働親画像1脚罵1卸^^了%モノリロ
主目占階調 373%

,与譲器認郎裂彬棚脚都畿靴裂
裟出饗搬叩器最器
将彬山雛,,5三,51

占7寓7●長7●丘了●90虫,2510
51β^(a) Thinning method^肌",,莟
^書乏与Fig.7 h11a武e orcomplEssion procossin目

1

庄目貞座.、X抑Y二,剖X内Y二剛
11^1^
貌画像1戚巨1冊
3み話^3■9%モノリロ
主目占階調゛4̲フ%34̲1 400 ^̲' 412
3子6 ●Z4 ^2 ●Z4^6 443 ●00 439
41' ●6.3 412 4●̲フ●尋6 ●Z了^6 ●4347^ 4区3(b) Averaglng(C) 1mage of before processing

茸5%

435 ●豊2 47̲1●4.子●且6 4E7
4症3 "241.147551霊 415
4霊罪 5玉.ヨ 4了β
4●3 乳5415
51Ⅱ^.3 4了霊method東洋鋼鈑V01.38

3.3.2 スケール噂用判定処理

f ( i‑1,」‑1) f ( i,j‑1) f ( i+1,上1)スケールの様な薄い筋状欠点は,従来より使用している微分処腔での安定した検1,Ⅱは困難であった.そのため,汎f( i‑1,j) f( i,j ) f( i+1.」)

用検査装1難の既存機能であっ九*間フィルタを利用して,薄い筋状欠点に有効な画像処理を開発した.

f ( i‑1,」+1) f ( i,j+1) f ( i+1,」+1)

なお,空問フィルタとは,注日血業を中心にした M行"
N列の近傍マトリックス,及び同じサイズの係数マトリッ(a) pixel value of target

クスで戴和演算を行い注蹴画楽の画業値を変換するフィルタのことで,変換後の画素値は以Fの公式で求めることができる1h (‑1,‑1)h ( 0,‑1)h ( 1,‑1)g(iゾ)=ΣΣ/(i+1",j十h)・h(加,π)n)jダ
11=‑1P "1h (‑1,0 )h ( 0,0 )h ( 1,0 )g (i゛):変換後の画業佃, f(i,j):洗日11M楽の画索値,

h (‑1,1)h ( 0,1)h ( 1,1)WW

h (m,n):係数マトリックス
係数マトリックスを3心と仮定すると,洗Π画索の画索仙(b) coefficient matrixと係数マトリックスはFig.8で喪すことができ,変換後のFig,8 CalcU1ι11i0110fspatialfil【01画索値は以下の通り計算できる.

60202100
゛000・10・2003022222

0$1GNAL2000000

3000000000400000000

0500.40( b ) Coefficient matrix(a) pixel value of target

U印
504030"川N11、""1Ⅷ︑ノ,・20t

゛%'

0・10ーー』'1T

20SIGNAL10」・30
叫0( C ) Pixel value of after conversion
Fig.9 hηaac l)t'occssi"H orsl)ι11i111 n11el'
18

鋼板川女血検介裴枇 iTOP の開禿

フマスの和を「0 (ゼロ)」とすることで処理後の画索値をg(i,j)*ΣΣ1(i+ nl,j+,1)・11(m,川..‑1所=ー】

0 (ゼロ) 1,ミ雉とすることができる.なお,数値を大きくし則嫡*を変更することで,より薄い欠点を強闘すること* V(i‑1,j‑1)・ h(‑1,‑1)" V(i, j‑1)・即,‑1)}

゛{/(iH,j・ 1)・加,・1)" V(i・】,j)・ h(・1,の}゛{j(i,j)・地,の}一仇i゛ 1,j)・如,の卜 V(i・ 1,j川・川・1,1)}も口1能である鋼版川に1昇1発したスケール導用判定処砥!

②

時の1唖像処理例をFi耳.11に示す.本処理により,延い筋状欠点が強調され検出能力が向上している.

゛仇i,j‑1)・ h(0,1)},{1(H I," 1)・加,1)}

現状では,画像処理を2段階で行うことができるため,そして,薄い筋状欠,'反用に開発した処理の空闇フィルタ

微分処垣!・nξ締処奥!・スケール専川判定処即をJ'本に,欠計算例をFi3.9に示し,同図中央の・部を数値で衷した牢点の形態に合わせて処理の鋤み合わせを変処したり,係数問フィルタ計算例をF喰.10にポす.入7の係数マトリツクマトリックスの数値を変堂!して使胴している.例えば,長スが今回開発した処騨て,縦殖算処理巴命名し使川してい丁・方向に長く人きい薄汚れ状欠Jはの場合は, 1段階Πの1111j

る.縦のフマスに詑ぶ 2 により長予方向に敬算するこ像処邸で圧縮処理を行い,2段階"でスケール専川判定処とで,欠!!、U甫牙は強調し,地介は平均化させる.また,横川!を行うことで欠点をより強調することができる.

202222‑3‑4‑1 1‑4‑83‑10‑13U

50‑22

即リ836653‑10‑12心゛

U 朝

゛町袷

3 49‑38‑140‑42U"U闘U34434478‑30000000

004‑35‑412029797

2‑3870( b ) c o e ffic ie n t0‑3420(a) pixel value of target‑3301220000000

23X0000000

345ーー201012
131ーー3155555555

2101ーー31ーー2222101

ーーーー2422‑24‑30(C) pixel value of after conversion
Fig.10 lmιlac pl'OCC怖h1暑 01'SI)ι川al "Ⅱer (valuc)

区三三=>Aft e r Processlng

Before Processlng

Fi9.11 h11e号rιltion !)1'ocessing
19matrlx東洋鋼鈑V01.38

而の乱反射のみを検査する場令などに使朋する.ハイブ

4.実機への展開

リッドタイフハイグレードタイフは表裏面検介で,圧長,射ノ乱反射の2樋光学系が必要になる場介に使用し,その小でもライン速麼が高速となる場Aや検出Lたい欠!!、功;多極4.1 実用化

20帖午から汎用検査装1殴を的社ラインに導入し,鋼板表の場令にハイグレードを仙jUする.

而検査に必要な機能の開発を行ってきた.現在では,鋼板用に機能を遡加したi・TOPを,ティンフリースチール,ラ4.2 i、TOP外販

ミネート材,ぶりき,及びめっき前鋼板,吏にはアルミニ

社内の逓川で実用化のΠ処がたち,2011年よりiTOPのウム板で社内運用している. Fig.12に検査部ユニツト(カ外販を開始した.これまでに圈1勾外へ13台納人(2014午Ⅱメラ,光揚0 の外観を尓し, Fig.13に操作ハネルの外観を水す.また, 1・TOPが検1Ⅱし仙H象した代挺的な欠Jli画像サ"現在)し,導人したユーザーには,装般の能力や使い勝ンプルはF喰.14に不す通りて,モノクロの色榔川な測倍功ξ得に大きく寄ら・している,

下などで満足頂け,ユーザーの乍産性や品質伯iの恂上などられる.

弓ι在は1舸兆した機能の不」無て, i・TOPを3つのグレードに5.結言

分け,ライン仕様や検出したい欠点などから最速なグレードを進定している.各グレードの仕様はTable 1の通りとフィルム・紙川の汎用検代裴般にΠ社で培った表lm処則なる.使い分けとして,スタンダードタイフは鋼板の表裏

鋼板"動検査に関する経験巴技術を矧み合わせ,さらに以ドの機能を突則化し,鋼板宅への適用が可能な安価な長旧i

検査装靴 i・TOP」を1升1発した.ま九,20Ⅱ司三からは本裴1靴の外販を開始し, 1可内外へ13台納人(2014年IU]現右0(") scalo (black)( b ) s c a lc ( w h il o )(C) scra【ch(d)」8mmod by slodgo(C) pre$5Cd 叩ark

(O H010Fi9.12 1nS11eclion Ⅱ11il (C印ηera,1ig111 Sourcc)

瓢、

Fig.13 0PCI'a{01' P11nel

Fig,14 Sa111PIC 01' dcrocl Ⅱ11a武C

鋼板用女血検丘裴統 iTOP の開を
Table l cradc oriTOP
S始ndardHybrid

H喰h 岩rade2048 6144 PⅨ

2048 6144 Pix

2048 8192 Pix

80MHZ

80MHZ

80 160MHZ

Series 0千 max

244

Number 0十 max

4848

F0110win" the ed三e

available

available

available

OutDut 0千 r白ヨ1 time judge

available

available

evailable

Matrix

7 X 7

7 X 7

7 X 7Circuit224

not 日νailable

avai1きble

SpeC而Cation$CameraImage
Processlng

MUIU5tageailableの検川能力が向 1二したしている.

a)板エッジを検1̲Ⅱする機能により,白動で検査血,1を,女定することが可能となっ力.また,朋1切的に板エッジ検11゛後に鋼板川央噛検代装般 i・TOP の俳1発にあたり,1,Ⅱを行い,迫従することで蛇行の際も安定した検代がご恊ノJ頂いた関係行位に,途上をf什りて深く感謝の意を女す可能となった.

る②欠点検Ⅱ̲1判定の商速化により,欠点検出から判定NVJまでの目測肋珪豆いラインへの設1汽がN1能となった,

引用文献B)鋼板川途に1刑発した胤綸処理やスケール導川判定処則

第51;ミ空岡フィルタリング処,", hⅡP: il〕だ0.

を適川することにより,これまで従来型検介装枕で検CS.ehime・U.ac.jp/column/gazo syo" chaple15.h11nl

Ⅱ.1が仏1握ιであった,苅汚れ状欠点,薄いスケール欠点