JPH04145351A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋼板、アルミ板、銅板、紙、プラスチックフ
ィルムなどのロール状に巻いたあるいは長尺の検査対象
の表面を走査して得られる画像信号を用いて欠陥の有無
を検査する欠陥検査装置に関するものである。

（発明の技術的背景） ｗＡ板や紙などの表面を光学的に走査して、その表面の
キズあるいは内部の欠陥等を検出する欠陥検査装置が公
知である。ここに従来は検査対象を走査して得た画像信
号を予め設定されたしきい値と比較し、画像信号がこの
しきい値により決まる範囲外になると欠陥であると判断
していた。

一方ロール状に巻いた鉄鋼の熱延コイルやプラスチック
フィルムなど、あるいは長尺の検査対象では、圧延条件
などの処理条件により通常幅方向の表面性状が微妙に変
化する。通常両縁付近では幅方向の中央付近に比べて地
合ノイズが大きくなり、また波打ちや荒れの程度も太き
（なる。さらに圧延条件によっては幅方向の一定の位置
に周期的な傷が現われることもある。

また欠陥判別の精度を向上させるために画像信号には通
常種種の信号処理が施される。例えば微分フィルタによ
るフィルタリング処理を行ったり、画像信号の濃度分布
範囲を変更する濃度変更処理などが行われる。このよう
な信号処理の最適条件もまた検査対象の表面の地合ノイ
ズや波打ちや荒れによって変化する。

このような場合にも従来装置では前記のように一定のし
きい値および他の検査条件（以下単に検査条件という）
を用いて欠陥を検出していたため、検査対象の中央付近
に対して適切な検査条件を用いると、両縁付近で多発す
る地合ノイズなどを欠陥として判断してしまうことにな
る。反対に両縁付近に適切な検査条件を用いると中央付
近で検査漏れが発生するという問題があった。

また幅方向のほぼ決まった位置や、周期的な既知の場所
に傷が現われる場合には、この付近を切り捨てて廃棄す
ることを予め予定していることがあるが、この場合には
この切り捨てる領域の欠陥は検出する必要がないにもか
かわらず、従来装置ではこの欠陥も忠実に検出してしま
い、かえって煩わしいという問題もあった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、検
査対象の幅方向のほぼ決まった位置付近に発生する地合
ノイズや表面の波打ちあるいは荒れなどの影響を受ける
ことなく、欠陥を高精度に検出することができ、また予
め切り捨てる範囲が既知の場合にはこの範囲の欠陥は検
出しないようにすることができる欠陥検査装置を提供す
ることを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、検査対象を走査して得た画
像信号を、所定の検査条件と比較して、検査対象の欠陥
を検出する欠陥検査装置において、前記検査対象の検査
領域を送り方向に長い複数のレーンに分割して走査位置
が入るレーンを判別する走査レーン判別手段と、前記各
レーンに対応する検査条件を別々にメモリするメモリ手
段と、走査中のレーンに対応する検査条件を前記メモリ
手段から読出す選定手段とを備え、選定された前記検査
条件を用いて欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査
装置、により達成される。

ここに前記メモリ手段にメモリした各レーンに対応した
検査条件は、検査対象の種類および検査状態の少なくと
も一方に対応して複数メモリしておいてもよい。また少
なくとも１つのレーンに対しては欠陥を検出しないよう
に検査条件を設定しておいてもよい。

レーンに代えて、前記検査対象の検査領域を幅方向およ
び送り方向に仕切られた複数のブロックに分割して、前
記各ブロックに対応する検査条件を別々にメモリしてお
いて、走査中のブロックに対応する検査条件を前記メモ
リ手段から読出すようにすることもできる。

（作用） 検査対象の主走査ライン上における走査位置が、検査対
象の表面を仮想的に区分けしたレーン（ブロック）のど
のレーン（ブロック）に入っているかを、走査レーン（
ブロック）判別手段が判別する。走査位置が入っている
レーン（ブロック）が判別されると、このレーン（ブロ
ック）に対応するしきい値などの検査条件がメモリ手段
から読出される。この検査条件を用いて対応するレーン
（ブロック）における欠陥の有無が検査される。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
メモリ手段にメモリされる検査条件の組の例を示す図、
第３〜５図は信号処理の説明図である。すなわち第３図
は空間フィルタリング処理の説明図、第４図は微分フィ
ルタの一例を示す図、第５図は画像信号の濃度変換特性
の説明図である。また第６図は検査対象のレーンあるい
はブロックの分割例を示す図である。

第１図において、符号１ｏは鋼板、紙、プラスチックフ
ィルムなどの検査対象であり、この検査対象１０は供給
ロール１２から巻取りロール１４に送られる。この巻取
りロール１４は巻取りモータ１６により駆動される。モ
ータ１６により巻取られる検査対象１０の走行速度（送
り速度）は速度検出器（パルスジェネレータ）１８によ
り検出される。この検査対象１０の送り中にフライング
スポット方式による画像検出手段２０によって表面の画
像が読取られる。この画像検出手段２０は、レーザー光
源２２から射出されるレーザ光からなる走査ビームρを
、モータ２４により回転される回転ミラー（ポリゴナ、
ルミラー）２６によって検査対象１０の幅方向に一定の
速度で走査（主走査）する一方、検査対象１０の表面に
よる反射光を受光ロッド２８によって一対の受光器３０
（３０ａ、３０ｂ）に導いて受光するものである。すな
わち受光ロッド２８は走査ビームβの主走査ライン３２
に近接してこれに平行に配設され、反射光を受光すると
受光ロッド２８の内面で全反射させてその両端に導き、
フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）などの受光器３
０により受光量が検出される。各受光器３０が出力する
画像信号はプリアンプ、メインアンプで増幅され、また
波形整形されて第２図に示すアナログ画像信号ａｔｘａ
＊となる。

各信号ａ　Ｉ　ｓ　ａ　２は走査ビームβの主走査ライ
ン３２上の走査位置から遠くなるとレベルが低下し、反
対に走査位置に近（なるとレベルが上昇するように変化
する。そこでこの実施例では、両信号ａ　＋　、ａ　２
は加算手段３４で加算され、主走査ライン３２上の走査
位置の変化による影響が除去されて信号ａ３となる。

出力調整手段３６は、この画像信号ａ３が望ましい振幅
と出力レベルとなるようにゲインおよびオフセットの調
整を行う。この出力調整手段３６で信号処゛理に用いら
れるゲインｇ、オフセットｏｆ、その他のデータなどの
検査条件は、後記するメモリ手段６０から入力される。

この出力調整された信号ａ４はＡ／Ｄ変換手段３８にお
いてデジタル信号ａ、に変換される。例えば２５６階調
の濃度信号ａ５に変換される。そしてバルクメモリ４０
にメモリされる。ここにＡ／Ｄ変換の階調数に等のデー
タは後記メモリ手段６０から入力される。

このバルクメモリ４０は主走査ラインの画素数Ｎとモニ
タ上の画像表示エリアの走査線数ｎとの積（ＮＸｎ）に
等しい記憶容量を持ち、検査幅ゲート信号αに同期して
一主走査毎にデジタル画像信号ａ５を記憶する。すなわ
ちバルクメモリ４０の記憶領域が一杯になると最も古い
データの上に順次上書きしてゆくリングバッファ構造を
持つ。ここに検査幅ゲート信号αは主走査ライン３２上
の走査幅を示すものであり、主走査ライン３２の両端付
近すなわち検査対象１０の縁付近に配設された一対の光
センサ３５．（３５ａ、３５ｂ）の出力α１、α２によ
って作られる。このゲート信号αは、光センサ３５ａが
走査ビームβを検出すると”１°゛となり、光センサ３
５ｂが検出すると”Ｏ°゛に戻り、結局−主走査内の検
査幅内で°゛１°°となるものである。

又、このゲート信号αは、画像信号ａ４から信号処理に
より検査対象の両エツジを検出することで作ることも可
能である。

一方出力調整手段３６で出力調整された信号ａ４は、信
号処理手段４２において信号処理される。この場合はア
ナログ信号処理であるが、Ａ／Ｄ変換手段３８の出力ａ
、を信号処理手段４２において信号処理するデジタル信
号処理でもよい。

この手段４２は例えば微分フィルタによるフィルタリン
グ処理を行う。この微分処理を上記デジタル信号処理の
方法で説明すると例えば第３図に示すように処理対象画
像の各画素毎にこの画素を中心とした例えば３ｘ３領域
に空間フィルタＦを重ね合せ、対応する画素同志の積を
求め、それらの総和を出力値とする。この操作を左上の
画素から右下の画素までラスク走査順に行うものである
。

このフィルタリング処理に用いる空間フィルタとしては
第４図に示す重み係数を持ったフィルタを採用すること
ができる。これは行方向微分用のフィルタΔ、ｆと列方
向微分用のフィルタΔ、ｆとの２つのフィルタを用い、
各フィルタの出力の絶対値の和、もしくは両フィルタの
出力のうち大きい方の値をもって最終的な出力値とする
ものである。

ここで微分フィルタの作用をデジタル信号処理の例で説
明したが、アナログ信号処理の場合は、公知のアナログ
微分回路により、一走査毎の画像信号を微分処理すれば
よい。

このようなフィルタリング処理の結果、走査ビームρの
光路長の変化、入射角の変化又は検査対象表面の地合い
変化等による信号ａ３に含まれる周期的な変動（低周波
成分）が除去され、また画像のχおよびｙ方向の少くと
も一方向の輪郭が強調され、その後の欠陥検出精度が向
上する。

この信号処理手段４２においてはこの微分処理に加えで
あるいはこれに代えて濃度変換を行ってもよい。この濃
度変換に用いる変換テーブルは例えば第５図に示す特性
のものが用いられる。この第５図において横軸は入力さ
れる濃度信号ｙの濃度を示し、縦軸は出力される濃度変
換後の濃度信号Ｙを示す。これら濃度信号ｙ１Ｙは例え
ば２５６階調とされる。またこのテーブルは、背景濃度
Ｃを挟む両側に一定濃度幅ａ内で一定濃度（例えば中間
の濃度１２７）とし、この幅ａの外では傾きｂをもって
最大（２５５）および最小濃度（０）に変換するもので
ある。この濃度変換により背景領域のノイズを消して欠
陥検出精度を向上させることができる。なおこの濃度変
換に用いる設定値ａ、ｂ、ｃは後記するメモリ手段６０
から入力される。

以上のように微分フィルタでフィルタリング処理をした
信号ｙは、信号ａ４にあった低周波成分が除去されて欠
陥の部分が強調され、また濃度変換により背景のノイズ
が消されている。

欠陥検出手段４４はこの信号ａ６を所定のしきい値（ま
たは範囲）υと比較し、信号ａ６がこのしきい値により
決まる範囲外になった時に欠陥と判断する。この欠陥を
示す信号２はアドレス判別手段４６に送られ、この欠陥
のアドレスＡｄが求められる。

この欠陥検出手段４４で用いるしきい値（または範囲）
υは、主走査ライン３２上の走査位置すなわち後記する
ように主走査方向のレーンが変化するのに伴い順次後記
メモリ手段６ｏから読出され、レーン毎に異なるしきい
値υ１、υ２・・・を用いて欠陥の検査がなされる。

前記アドレスＡｄは運転制御部４８から得られる。すな
わちこの運転制御部４８は、検査対象１０の送り速度を
後記メモリ手段６０から入力された指令速度■７に一致
させるようにモータ１６を駆動する。また走査ビームβ
の主走査方向の走査速度が、同様にメモリ手段６０から
入力される指令速度Ｖｘに一致するようにモータ２４を
駆動する。運転制御部４８は速度検出器１８からの速度
パルスをカウントして副走査方向のＹ座標を求め、また
モータ２４の回転速度および検査幅ゲート信号を基準と
する経過時間から主走査方向のＸ座標を求め、これらの
座標（Ｘ、Ｙ）が走査位置の座標としてアドレス判別手
段４６に出力されるものである。

このようにして欠陥のアドレスＡｄが求められると、前
記バルクメモリ４０はこのアドレスＡｄを含む領域すな
わち欠陥を含む領域をフレームメモリ５０に移す。この
フレームメモリ５０には信号ａ５と共に欠陥の座標（Ｘ
、Ｙ）を同時にメモリしておいてもよい。。

このフレームメモリ５０の内容はさらに必要に応じて信
号処理手段５２において信号処理される。例えば後記メ
モリ手段６０から入力された倍率（Ｘｎ）となるように
欠陥部分を拡大または縮小する。そしてこの画像はＣＲ
Ｔなどのモニタ５４に表示される。ここに欠陥のアドレ
スＡｄを欠陥の画像と共に表示してもよい。この画像や
アドレスＡｄは必要に応じてビデオ、光磁気ディスク、
フロッピーディスク、ハードディスク、メモリーテープ
などに記録してもよい。

一方アドレス判別手段４６が欠陥のアドレスＡｄを求め
ると、次に信号処理手段５６において例えば分類処理が
行われる。これは欠陥検出手段４４で求めた欠陥の大き
さや広がりなどの欠陥の程度や種類などを判別し、欠陥
を分類するものである。この分類結果はプリンタやデー
タ回線で接続された外部のプロセスコンピュータなどの
出力手段５８に出力・される。この分類処理に用いるデ
ータは後記メモリ手段６０から入力される。

以上の処理に用いるデータすなわち検査条件は、メモリ
手段６０から供給される。このメモリ手段６０は第２図
に示すように、レーンＩ、■・・・■毎に用いられる最
適な検査条件の組がメモリされている。すなわち検査対
象１０を例えば第６図に示すように工、■〜■の６レー
ンに分割し、各レーンエ、■〜ＶＩにおける欠陥検出に
最適な検査条件の組■、■・・・■をメモリする。

この実施例では、これら各レーンに対する検査条件を、
例えば鋼板Ａ、鋼板Ｂ等の検査対象の種類に対応してそ
れぞれメモリしている。ここに検査対象１０の検査状態
、例えばその表面が乾いた状態、油が付着している状態
、着色した状態等の状態、に応じて別々の検査条件をメ
モリするようにしてもよい。メモリする検査条件は、前
記しきい値を始めとし、前記出力調整手段３６で用いる
ゲインｇ、オフセット０．や、Ａ／Ｄ変換手段３８で用
いる階調数ｋ、信号処理手段４２で用いるフィルタ△、
ｆ、△ｙｆ、あるいは濃度変換の設定値ａ、ｂ、ｃ、走
査速度Ｖ、　、Ｖ、　、倍率（Ｘｎ）、分類処理のデー
タなどである。

これらの設定値は条件入力手段６２から手動あるいは自
動で入力される。例えば検査者がモニタ５４の画像や出
力手段５８でプリントされた結果を見ながら好ましい設
定値を検査対象１０の検査条件毎にキーボードなどから
手動で入力する。また一部の設定値を自動で求めてもよ
い。例えば出力調整手段３６の出力レベルが所定範囲に
入るようにゲインｇおよびフオフセットｏｆを自動で設
定するように構成することができる。

６４は走査レーン判別手段であり、主走査ライン３２上
の走査位１がどのレーン内にあるかを判別するものであ
る。すなわち検査対象１ｏは第６図に示すように幅方向
に複数のレーンエ、■、〜■に仮想的に分割される一方
、走査位置が前記検査幅ゲート信号αの”１″′への変
化時からの経過時間に基づいて求められ、この求めた走
査位置がどのレーンに入っているかが判別されるもので
ある。そしてこの走査中のレーンを示すレーン信号βを
選定手段６６に送出する。

選定手段６６は、このレーン信号βが”■”の時にはメ
モリ手段６０からこのレーンＩに対応する検査条件の組
Ｉを選出する。またレーン信号βが°゛■°゛になると
メモリ手段６０は検査条件■を選出する。このように走
査位置が各レーンエ、Ｕ〜■と変化するのに対応して選
定する検査条件の工、■〜■と変えてゆく。切換え手段
６８はこの選定手段６６により選定された検査条件をメ
モリ手段６０から読出して各部へ送る。

また検査対象１０の種類と検査状態が変わればそれに対
応した各レーン毎の検査条件のグループを手動あるいは
自動で選出し、そのグループ内で゛の各レーンの検査条
件を用いて同様の動作を行う。

以上の実施例では、検査対象の種類や検査状態の変化に
対応して異なる検査条件のグループもメモリしてお（よ
うに構成しているが、本発明は１つの検査対象について
だけの各レーンの検査条件のみをメモリしておくもので
あってもよい。

また各レーンは検査対象１０の送り方向の所定長さ毎に
区切って、それぞれをブロック；工　　■　　・・・■ ｒ’　　　ｎ′　・・・■′ ■”　　■“　　・・・■” に区分する一方、メモリ手段６０には各ブロックに対応
する検査条件をメモリしておいてもよい。

この場合には前記レーン判別手段６４は、検査幅ゲート
信号αと検査対象１０の送り量を示す信号（運転制御手
段４８などから得られる）とに基づいてブロックの判別
を行うことになる。そして走査中には、各ブロック毎に
メモリ手段６０から対応する検査条件を読出して検査を
行う。

なお一部のレーンあるいはブロックでは、欠陥を全く検
出しないようにしきい値υなどの検査条件を設定してお
いてもよい。

以上の実施例はレーザ光を検査対象表面で反射させるフ
ライングスポット方式のものであるが、検査対象をその
幅方向に配置した棒状光源で照射し、その反射光を回転
ミラーを介して受光器で読取るフライングイメージ方式
のもの、あるいはラインセンサやエリヤセンサにより画
像を読取る方式のもの等であってもよい。

以上の各実施例では検査対象の表面に現われた欠陥を検
出するものとして説明しているが、本発明は表面を走査
することにより内部の欠陥を検出するものも包含する。

例えば鋼板の内部欠陥を磁気光学効果を用いて検出する
ものであってもよい。これは、検査対象を交流磁界で磁
化した時の欠陥からの漏れ磁界を反射光の偏光の変化と
して検出するものである。

（発明の効果） 本発明は以上のように、検査対象の検査領域を送り方向
に長い複数のレーン、または幅方向および送り方向に仕
切られた複数のブロックに分割し、各レーンまたはブロ
ックに対して適切な検査条件を予めメモリしたメモリ手
段から、走査位置の変化に対応した検査条件を読出し、
レーンまたはブロック毎に別々な検査条件を用いて検査
を行うものである。このため圧延工程などに伴い幅方向
のほぼ決まった位置に現われる地合ノイズ、波打ち、荒
れ等があるために、各レーンあるいはブロック毎に欠陥
を検出するのに最適な検査条件が異なっている場合にも
、各レーンはそれぞれ最適４゜ な検査条件を用いて検査することができる。このため欠
陥の検出精度が向上する（請求項（１）（４））。

また各レーンまたは各ブロックに対応する検査条件を検
査対象の種類や検査状態に対応して複数用意しておき、
検査対象の種類や検査状態の変化に対応して検査条件を
変更できるようにしておくこともでき、この場合には検
査対象の種類や検査状態の変更にも容易に対応すること
ができる（請求項（２））。

さらに一部のレーンあるいはブロックに対しては欠陥を
検出しないように検査条件を設定しておくこともできる
。この場合には幅方向の所定位置付近や所定の間隔で周
期的に現われる傷を含む領域であって、後で切り捨てて
廃棄することになる部分に対しては、欠陥を検出しない
ようにすることができ、無駄に欠陥を検出する必要がな
くなる（請求項（３））。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
メモリ手段にメモリされる検査条件の組の例を示す図、
第３図は空間フィルタリング処理の説明図、第４図は微
分フィルタの一例を示す図、第５図は画像信号の濃度変
換特性の説明図である。また第６図は検査対象のレーン
あるいはブロックの分割例を示す図である。 １０・・・検査対象、　２０・・・画像検出手段、６０
・・・メモリ手段、６２・・・検査条件入力手段、６４
・・・走査レーン（ブロック）判別手段、６６・・・選
定手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）検査対象を走査して得た画像信号を、所定の検査
   条件と比較して、検査対象の欠陥を検出する欠陥検査装
   置において、 前記検査対象の検査領域を送り方向に長い複数のレーン
   に分割して走査位置が入るレーンを判別する走査レーン
   判別手段と、前記各レーンに対応する検査条件を別々に
   メモリするメモリ手段と、走査中のレーンに対応する検
   査条件を前記メモリ手段から読出す選定手段とを備え、
   選定された前記検査条件を用いて欠陥を検出することを
   特徴とする欠陥検査装置。
2. （２）前記メモリ手段にメモリした各レーンに対応した
   検査条件は、検査対象の種類および検査状態の少なくと
   も一方に対応して複数メモリされている請求項（１）の
   欠陥検査装置。
3. （３）少なくとも１つのレーンに対しては欠陥を検出し
   ないように検査条件を設定した請求項（１）の欠陥検査
   装置。
4. （４）検査対象を走査して得た画像信号を、所定の検査
   条件と比較して、検査対象の欠陥を検出する欠陥検査装
   置において、 前記検査対象の検査領域を幅方向および送り方向に仕切
   られた複数のブロックに分割して走査位置が入るブロッ
   クを判別する走査ブロック判別手段と、前記各ブロック
   に対応する検査条件を別々にメモリするメモリ手段と、
   走査中のブロックに対応する検査条件を前記メモリ手段
   から読出す選定手段とを備え、選定された前記検査条件
   を用いて欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装置
   。