JPH06102194A

JPH06102194A - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH06102194A
Application number: JP25150392A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sonobe; 治園部; Hiroyuki Uchida; 洋之内田; Masakazu Yokoo; 雅一横尾; Satoshi Maruyama; 智丸山; Susumu Moriya; 進守屋
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】走行する鋼帯の表面に光源からの光束を投射
し、その反射光を一次元撮像装置で検出し、被検査材の
表面欠陥を検出する装置において、欠陥部分からの反射
光強度に比べノイズ成分となる欠陥のない部分の反射光
強度を低くし、高いＳ／Ｎで欠陥検出を行う。また、欠
陥部分が暗くなるような反射率が低い欠陥も高いＳ／Ｎ
で検出する。【構成】投射する光源の正反射方向の光強度の３０％未
満の光強度となる光学的配置に第１の検出器を設置して
ノイズの影響を少なくし、投射する光源の正反射方向の
光強度の３０％以上９０％以下の光強度となる光学的配
置に第２の検出器を設置して反射率の低い欠陥を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば熱延鋼板などの
高速移動する帯状の被検査材の表面欠陥を光学的に検査
する表面欠陥検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に従来の代表的な表面欠陥検査装置
の構成を示した。鋼板などの帯状の被検査材１は矢印方
向に連続的に搬送され被検査材１の上方に配置した光源
１４で被検査材１の表面を照明し、その表面像を一次元
ＣＣＤ等を用いたラインセンサカメラ１５で撮像し、カ
メラ１５からのビデオ信号を処理することによって被検
査材の表面欠陥を抽出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では光源の照射角度、検出器の受光角度等の光学的配置
が明確にされていなかったため、その決定には実験機を
実際のラインにおいて調節して光学的配置を決定するし
か方法がなかった。しかし、実際のラインいおいてこの
ような光学的配置を決定することは、悪環境等の理由に
より極めて困難であり、十分な検討もできない。さら
に、そのときのラインの条件、例えば走行す鋼板の温度
や鋼板の種類等によってある幅をもって変化するため、
光学的配置を実験室的にあらかじめ決定しておくことは
実際のラインにおいてそのラインに対応して光学的配置
を決定する場合にも極めて重要なことである。

【０００４】また、例えば熱延鋼板など欠陥部分の反射
率が欠陥のない周辺部分の反射率より低く、暗く見える
欠陥と、そうでない明るく見える欠陥の両方がある場
合、一種類の光学的配置では両方の種類の欠陥を効率よ
く高いＳ／Ｎで検出することは不可能であり、従来この
ような欠陥に対応することができる光学的配置はいまだ
明らかにされていない。

【０００５】本発明は、前記問題点を解決するために、
熱延鋼板に発生する表面欠陥に対し高い感度で検査を行
うことが可能である表面欠陥検査装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記従来の
問題点を解決するために熱延鋼板の表面状態及びその表
面による光の反射について検討を行ったところ、熱延鋼
板の表面状態は粗さパラメータなどは多種多様であり、
その表面による光の反射状態も正確には言えない状況で
ある。また、熱延鋼板表面に発生する表面欠陥の形状も
その種類が多く形状は一概に言えない状態にある。

【０００７】しかし、熱延鋼板の表面に白色光を投射し
た場合、表面欠陥のない部分では、図２（ａ）に示すよ
うな、正反射方向に強い強度を持ちその周辺は拡散した
強度をもつ反射分布になることが知られている。一方、
欠陥のある部分に白色光を投射した場合は欠陥の形状に
より反射状態が大きく変化し、その反射状態は欠陥の形
状に大きく依存し、一概には言えないが、欠陥のない部
分の反射に比較して全体的に広く拡散した反射状態にな
り、欠陥の無い表面では反射強度の低い方向にも図２
（ｂ）に見られるように、比較的高い反射強度がでるの
である。

【０００８】本発明は、以上の知見より、欠陥の無い部
分において正反射方向の光強度の３０％未満の光強度と
なるような光学的配置で検出器を設置することを特徴と
する表面欠陥検査装置である。この装置によれば欠陥部
からの拡散反射光からの光強度が欠陥の無い表面からの
ノイズ成分となる光強度より高い光強度となって、高い
Ｓ／Ｎを得ることができるまた、熱延鋼板の場合には表
面に酸化スケールが付着しており、特に、温度の高い状
態で欠陥が発生した時などは欠陥部分にも酸化スケール
が厚く付着している場合があり、欠陥部分の表面の反射
率が著しく下がり、光源から白色光を投射しても欠陥部
分が暗くなってしまう場合がある。また赤スケールなど
一般にスケール疵と呼ばれるような欠陥でも、やはり欠
陥表面の反射率が下がっており、欠陥部分は暗くなって
しまう。このような場合に、検出器を正反射方向の光強
度の３０％〜９０％の光強度となるような光学的配置に
設置する。この装置によれば欠陥のない周辺部分の強度
を高く、欠陥部分の強度を低く撮るような形で高いＳ／
Ｎで前記のような暗くなる欠陥を検出することが可能と
なる。

【０００９】さらに、走行する鋼帯の表面に光源からの
光束を投射し、その反射光を一次元撮像装置で検出し、
被検査材の表面欠陥を検出する装置において、投射する
光源の正反射方向の光強度の３０％未満の光強度となる
第１の光学的配置に少なくとも１台以上の検出器を設置
し、投射する光源の正反射方向の光強度の３０％以上９
０％以下の光強度となる第２の光学的配置に少なくとも
１台以上の検出器を設置する。このように、第２の光学
的配置に設置した第２の検出器と第１の光学的配置に設
置した第２の検出器とを併設することにより、あらゆる
種類の欠陥を高いＳ／Ｎで検出することが可能となる。

【００１０】

【作用】本発明者らは、熱延鋼板の表面状態、及びその
表面による光の反射について検討を行った。具体的には
様々な光強度の光学的配置に検出器を設置し欠陥の撮像
を行い、欠陥部分の信号強度のＳ／Ｎを調べた。また、
様々なサンプルについて欠陥部分の信号強度のＳ／Ｎを
調べたところ欠陥のサイズが大きければ大きいほど欠陥
部分の信号強度のＳ／Ｎは高くなるということが分っ
た。従って、最も小さな欠陥で検出が可能であればその
欠陥より大きい欠陥は同じ条件で検出が可能である。

【００１１】図３（ａ）は正反射方向の光強度の２０％
の光強度となる光学的配置に一次元撮像装置を設置し欠
陥の撮像を行った時の信号（上段の図）と、その信号に
デジタルフィルタを掛けて得られた信号（下段の図）で
ある。Ｓ／Ｎはデジタルフィルタを掛けた信号から得
た。この光学的配置においてＳ／Ｎは約３であった。図
３（ｂ）は正反射方向の光強度の約６０％の光強度とな
る光学的配置に一次元撮像装置を設置し欠陥の撮像を行
った時の図３（ａ）と同様の図である。この光学的配置
においては欠陥からの信号強度は周りのノイズに埋もれ
てしまい全く見えなくなっており、欠陥部分の判別が不
可能となっている。

【００１２】このような撮像実験をもっとも小さなサイ
ズのサンプルに対して様々な光学的配置において繰り返
し実験を行い、Ｓ／Ｎを調べたところ、図４の結果を得
た。図４では欠陥部分の信号の判別ができない光学的配
置の場合のＳ／Ｎを１としてある。正反射方向の光強度
に比較して欠陥のない部分での反射強度が殆どない場合
においても、欠陥部分からの反射強度はあることが分か
る。欠陥検出可能となる光学的配置を決定する基準とし
て検出可能なＳ／Ｎを１．５以上とした場合、その光強
度は正反射方向の３０％未満の光強度であることが分か
った。

【００１３】したがって、本発明によれば光源からの投
射した白色光源の反射強度が欠陥の無い部分で正反射方
向の光強度の３０％未満の光強度となるような光学的配
置に検出器を設置することにより、欠陥部分からの反射
光強度が、ノイズ成分となる欠陥の無い部分からの反射
光強度より高くなり、高いＳ／Ｎで欠陥を検出すること
が可能になる。

【００１４】さらに、欠陥部分表面にスケールが厚く付
着しており欠陥部分の反射率が低くなっている欠陥に対
して、様々な光学的配置で検討を行った。図５（ａ）は
正反射方向の光強度の８０％の光強度となるような光学
的配置に一次元撮像装置を設置し欠陥の撮像を行った時
の信号（上段の図）と、その信号にデジタルフィルタを
掛けて得られた信号（下段の図）である。図５（ｃ）は
正反射方向の２０％の光強度となる光学的配置に配設さ
れた一次元撮像装置での信号の同様な図である。

【００１５】図を見てもわかるように８０％の光強度と
なる位置で撮像を行った場合には、欠陥による信号強度
が周辺部分の信号強度より明かに低く現れており、欠陥
部分がはっきりと現れているのに対し、９５％、２０％
の光学的配置位置で撮像を行った場合には欠陥からの信
号強度は周辺部分のノイズとあまり差がなく、欠陥がは
っきりとは見えなくなってしまっている。Ｓ／Ｎの決定
は、図３の場合と同じであるが、このような欠陥の場
合、欠陥部分の信号が周辺の信号に比べて低くなるため
デジタルフィルタを掛けた信号において、負の強度でＳ
／Ｎを決定した。８０％ではＳ／Ｎは４．７である。９
５％、２０％では欠陥部分が判別できない。

【００１６】このような撮像実験をもっとも小さなサイ
ズのサンプルに対して様々な光学的配置において繰り返
し実験を行い、Ｓ／Ｎを調べたところ、図６の結果を得
た。欠陥抽出可能なＳ／Ｎは図４の場合と同様に１．５
以上としたところ、正反射方向の光強度の３０％以上９
０％以下の光強度となるような光学的配置に検出器を設
置することによって検出可能となることが分った。

【００１７】したがって、欠陥部分表面にスケールが付
着しているような欠陥あるいは赤スケール等スケール疵
と呼ばれる欠陥など、表面の反射率が欠陥の無い部分に
比べ低くなっているものについては、異なる二つの光学
的配置に検出器を設置し、少なくとも１台以上の検出器
を正反射方向の光強度の３０％未満の光強度となる第１
の光学的配置に設置し、正反射方向の光強度の３０％以
上９０％以下の光強度となるような第２の光学的配置に
少なくとも１台以上の検出器を設置することによって、
欠陥の無い周辺部分の強度を高く、欠陥部分の強度を低
く撮るような形で、高いＳ／Ｎで前記のような暗くなる
欠陥をも検出することが可能となる。従ってあらゆる種
類の欠陥を高いＳ／Ｎで検出することが可能となるので
ある。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を熱延鋼板に適用した結果を
説明する。図１は検出器を２個設置した本発明の実施例
を示す構成図である。図において被検査材１である熱延
鋼板の表面に棒状光源２を照射する。連続照射をするこ
とが可能である。棒状光源２は被検査材１に垂直な方向
から約３０度の角度で配置されている。光源用電源３は
棒状光源に電力を供給する。被検査材１の表面を撮像す
るＣＣＤラインセンサカメラなどの一次元撮像装置４は
得られた検出信号を伝送する機能をも有する。一次元撮
像装置４は被検査材１にほぼ垂直な方向に設置され、被
検査材１が熱延鋼板である場合はこの方向で正反射方向
の光強度が５〜１０％の光強度となる。

【００１９】第２の一次元撮像装置１０は正反射方向の
光強度の３０％〜９０％の範囲の光強度となる光学的配
置に設置され、この実施例では被検査材１に垂直となる
方向から光源と反対側に２０度の角度に設置されてお
り、この角度で正反射方向の光強度の約７０％の光強度
を得ている。熱線カット用光学フィルタ５は、被検査材
１である熱延鋼板からの自発光の影響を小さくする。Ａ
／Ｄ変換装置６は、一次元撮像装置４、１１から伝送さ
れた検出信号をＡ／Ｄ変換する。信号処理装置７は、一
次元撮像装置から伝送された検出信号を信号処理して欠
陥の抽出を行う。画像処理装置８は、信号処理によって
抽出された欠陥を出力して画像処理を行う。９は、オペ
レータ用の表示装置である。

【００２０】電源３から電力の供給を受けた棒状光源２
から被検査材１に照射された白色光源は被検査材表面に
よって散乱されその一部が第１の一次元撮像装置４に入
射され、撮像される。その際高温表面である被検査材１
からの放射エネルギーによるノイズ成分は光学フィルタ
ー５によってカットされる。被検査材１表面に欠陥があ
る場合は一次元撮像装置４を正反射方向の光強度の３０
％未満の光強度となるような光学的配置に設置しておく
ことにより、欠陥の無い部分からの光強度より欠陥部分
からの光強度が高くなり、得られる検出信号の強度が大
きく変化する。

【００２１】また、被検査材である熱延鋼板上に発生す
る反射率の低い、例えば温度の極めて高い圧延初期の頃
に発生した凹凸欠陥で表面に酸化スケールが付着してい
るもの、又は赤スケール等のスケール疵と呼ばれるもの
は、第１の一次元撮像装置４では検出することができ
ず、第２の一次元撮像装置１０によって検出される。そ
して検出信号は一次元撮像装置４、１０からＡ／Ｄ変換
装置６によってＡ／Ｄ変換され信号処理装置７に伝送さ
れ、そこで信号処理によって欠陥の抽出が行われるので
ある。さらに、欠陥があった場合は、欠陥信号の抽出さ
れた検出信号が画像処理装置８に伝送され、そこで画像
処理を施され、欠陥種類、等級判別が行われ、表示装置
９に欠陥の種類、等級が表示される。

【００２２】各欠陥の種類に対する検出の際のＳ／Ｎは
次のとおりである。

【００２３】

【表１】 ──────────────────────────────────── 欠陥の種類擦り疵Ｓ／Ｎ１．９〜４．６へげ３．５〜５．１噛み込み疵２．１〜３．６圧着疵２．３〜３．５へばり疵１．７〜２．２押し疵３．１〜４．８かき疵３．３〜５．６赤スケール１．６〜１．９ ────────────────────────────────────

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、被検査材の表面の欠陥
の無い部分に光源から光束を投射してその反射光強度が
３０％未満の光強度となるような光学的配置に検出器を
設置することにより欠陥部分からの反射光強度に比べノ
イズ成分となる欠陥のない部分の反射光強度を低くする
ことが可能となり、高いＳ／Ｎで欠陥検出が可能とな
る。さらに、異なる二種類の光学的配置に検出器を設置
し、第２の検出器を正反射方向の光強度の３０％〜９０
％の光強度となるような光学的配置に設置することで、
欠陥の無い周辺部分の強度を高く、欠陥部分の強度を低
くするような形で、高いＳ／Ｎで反射率の低くなった暗
くなる欠陥をも検出することが可能となった。従って、
表面疵欠陥と呼ばれる凹凸欠陥のみならず、スケール疵
と呼ばれる非凹凸欠陥についても高いＳ／Ｎで検出する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面欠陥検査装置の実施例を示す構成図であ
る。

【図２】被検査材に入射した白色光の反射状態を表わし
た図である。

【図３】正反射方向の光強度の２０％と６０％の光強度
となる光学的配置で被検査材上の欠陥を撮像した時の信
号とその信号にフィルタを掛けた信号の例を示す図であ
る。

【図４】欠陥部分の信号を明るく撮像して検出する場合
の反射強度とＳ／Ｎの相関を表わした図である。

【図５】正反射方向の光強度の８０％と９５％と２０％
の光強度なる光学的配置で被検査材上の反射率の小さい
欠陥を撮像した時の信号とその信号にフィルタを掛けた
信号の例を示す図である。

【図６】欠陥部分の信号を暗く撮像して検出する場合の
反射強度とＳ／Ｎの相関を表わした図である。

【図７】従来の表面欠陥検査装置の構成図である。

【符号の説明】

１被検査材２棒状光源３光源用電源４一次元撮像装置５熱線カットフィルタ６Ａ／Ｄ変換装置７信号処理装置８画像処理装置９表示装置１０一次元撮像装置１１光源１２被検査材１３欠陥１４光源１５カメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横尾雅一千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者丸山智千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者守屋進千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する鋼帯の表面に光源からの光束を
投射し、その反射光を一次元撮像装置で検出し、被検査
材の表面欠陥を検出する装置において、投射する光源の
正反射方向の光強度の３０％未満の光強度となる光学的
配置に検出器を設置したことを特徴とする表面欠陥検査
装置。
【請求項２】走行する鋼帯の表面に光源からの光束を
投射し、その反射光を一次元撮像装置で検出し、被検査
材の表面欠陥を検出する装置において、投射する光源の
正反射方向の光強度の３０％以上９０％以下の光強度と
なる光学的配置に検出器を設置したことを特徴とする表
面欠陥検査装置。
【請求項３】走行する鋼帯の表面に光源からの光束を
投射し、その反射光を一次元撮像装置で検出し、被検査
材の表面欠陥を検出する装置において、投射する光源の
正反射方向の光強度の３０％未満の光強度となる第１の
光学的配置に少なくとも１台以上の検出器を設置し、投
射する光源の正反射方向の光強度の３０％以上９０％以
下の光強度となる第２の光学的配置に少なくとも１台以
上の検出器を設置したことを特徴とする表面欠陥検査装
置。