JPH06138055A - 表面疵検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３次元的特徴量を求めて判別精度を向上し、
作業効率を高める表面疵検査方法を提供する。 【構成】 正反射光検出装置11，第１乱反射光検出装置
12，第２乱反射光検出装置13及び磁気光学検出装置14に
より検出された画像情報を統合し、表面疵の角度を得て
３次元的特徴量を求め、これを総合判別処理装置４へ与
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的に被検査材の表面
疵を検査する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等の被検査材の表面疵を検出する装
置では、移送中の被検査材の表面に外部から光を照射
し、被検査材の表面による反射光を受光し、その受光結
果に基づいて表面疵を検出するようにした表面疵検査方
法が知られている。

【０００３】図４は、従来の表面疵検査装置の構成を示
す模式的ブロック図である。表面疵検査を行う場合に、
疵検出装置１は、表面疵検査のために移送される被検査
材（図示せず）の移送方向に対して垂直方向にレーザ光
を走査し、被検査材にて反射又は散乱したレーザ光を集
光する。そして、集光した光をその光量に対応する電気
信号に変換し、この電気信号をオンライン信号処理装置
２へ与える。前記オンライン信号処理装置２では、与え
られた電気信号に対して所定の信号処理を施して二次元
的に表した画像情報を作成し、これによって表面疵の
幅，長さ及び濃度等の表面疵の状態を表す特徴量を得
る。そして、既知形状のサンプル疵を用いて予め設定さ
れた特徴量設定値と、前記オンライン信号処理装置２で
求められた特徴量とを比較して、該特徴量に対応する疵
の種類を判別する。この判別結果は表示装置９及びプロ
セスコントローラ５へ与えられ、表示装置９では前記判
別結果を表示し、一方、プロセスコントローラ５では前
記判別結果をプリンタ６に印字出力する。予め設定され
る前記特徴量設定値は疵の種類（疵形状及び疵グレー
ド）毎に設定され、オンライン信号処理装置２に接続さ
れたデータ入力装置８より、予め検査者が入力設定する
ようになっている。

【０００４】このような表面疵検査装置においては、疵
の種類の判別精度を向上させるために、疵検出装置１か
ら疵の特徴を表した画像情報をできるだけ多く得ること
と、得られた画像情報から適切な疵の特徴量を抽出でき
ることが重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き従来の表面疵検査装置では、１つの疵検出装置１に
て検出された、レーザ光の反射光のみに基づいて疵の特
徴量を求めるので、有効な特徴量を求めるための情報が
不足している。このため、疵の種類の判別精度を向上さ
せるには限界があるという問題があった。また、前記特
徴量設定値を設定する場合、被検査材の表面疵を判別す
るために必要な表面疵の種類を、検査員が逐次判断し特
徴量設定値を定めるが、被検査材の表面疵を１つの検出
結果から判断するために数多の種類のサンプル疵の特徴
量を設定する必要があり、この設定に例えば２〜３ヶ月
を要する等、作業効率が低いという問題があった。

【０００６】このような問題を解決するために、本出願
人は、以下に説明する表面疵検査方法を提案している
（特願平３−91637 号）。図５は従来の表面疵検出方法
の実施に使用する装置の構成を示す模式的ブロック図で
ある。被検査材は、表面疵検査のために移送される被検
査材（図示せず）の幅方向、即ち移送方向と交差する方
向に配設された図示しない磁化器により磁化される。被
検査材の上方には図示しないレーザ光発振器が配設さ
れ、レーザ光発振器から所定間隔を隔てて正反射光検出
装置11が配設される。レーザ発振器からは被検査材の移
送方向に対して所定の入射角度でレーザ光が照射され、
これが被検査材の幅方向に走査されている。反射光検出
装置11は、レーザ光発振器が照射したレーザ光の正反射
光を受光するようになっている。前記レーザ光の所定角
度の乱反射光を受光する第１乱反射光検出装置12，第１
乱反射光検出装置と異なる角度の乱反射光を受光する第
２乱反射光検出装置13及びレーザ光の偏波面の回転角度
を検出する磁気光学検出装置14が、夫々被検査材上方の
所定の位置に配設され、被検査材を照射したレーザ光の
反射光を受光するようになっている。

【０００７】正反射光検出装置11は出力信号を、第１オ
ンライン処理装置21及びオフライン解析装置８へ入力
し、第１乱反射光検出装置12は第２オンライン処理装置
及びオフライン解析装置８へ、第２乱反射光検出装置13
は第３オンライン処理装置22及びオフライン解析装置８
へ、磁気光学検出装置14は第４オンライン処理装置24及
びオフライン解析装置８へ夫々入力するようになってい
る。オフライン解析装置８は、表面疵の種類（疵形状及
び疵グレード）の判別のために、後述する総合判別処理
装置４への教示データを作成するものであり、種々の情
報を表示する表示部81と、種々のデータをキー入力でき
る入力部82とが備えられている。

【０００８】また、第１オンライン処理装置21、第２オ
ンライン処理装置22、第３オンライン処理装置23、第４
オンライン処理装置24、オフライン解析処理装置８、検
出された表面疵の種類（疵形状及び疵グレード）の判別
を行うニューロコンピュータよりなる総合判別処理装置
４、及び検出された表面疵の種類の判別結果のデータを
集計するプロセスコントローラ５が通信回線７によって
データ通信可能に接続されている。さらに、前記プロセ
スコントローラ５は表面疵の検査結果を印字出力するプ
リンタ６に接続されている。

【０００９】検査実施の前に、予めその形状が既知であ
る表面疵に光を照射し、その表面で反射した複数種類の
反射光を、正反射光検出装置11，第１乱反射光検出装置
12，第２乱反射光検出装置13及び磁気光学検出装置14で
検出して、この検出結果に基づいて前記表面疵の特徴
量、例えば幅，長さ，濃度等の複数種類を、第１オンラ
イン処理装置21，第２オンライン処理装置22，第３オン
ライン処理装置23及び第４オンライン処理装置24にて求
め、オフライン解析処理装置８へ入力する。オフライン
解析処理装置８では、求めた複数種類の特徴量と既知で
ある表面疵の種類（疵形状，疵グレード）とを関係付け
たデータを作成し、このデータを総合判別処理装置４へ
入力する。総合判別処理装置４は入力されたデータに基
づいて複数種類の特徴量から表面疵の種類を判別する判
別手法を学習する。その学習後、被検査材の表面に光を
照射し、その反射光を夫々の検出装置で検出して夫々の
オンライン処理装置により特徴量を求め、総合判別処理
装置４へ入力して表面疵の種類を判別する。

【００１０】上述した方法により、一つの表面疵につい
て複数種類の反射光の特徴量を求め、これに基づいて表
面疵の種類を求めるので、判別のためのデータの数が多
くなり、判別精度が向上する。

【００１１】本発明は、上述したように、多くの種類の
反射光の特徴量を検出するほど画像情報が多くなり判別
精度が向上することに着目し、複数の反射光の検出信号
を統合して新たな特徴量を求めることにより、特徴量の
種類を多くし、個々の検出信号では求められない３次元
的特徴量を求めて、さらに判別精度を向上し、作業効率
を高める表面疵検査方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面疵検査
方法は、被検査材の表面に光を照射し、前記被検査材の
表面で反射した複数の角度における反射光強度を検出
し、その検出結果に基づいて被検査材の表面疵の特徴量
を複数種類求め、既知の表面疵の種類とその特徴量とを
関係づけた複数のデータ及び被検査材の表面疵の特徴量
から該表面疵の種類を判別する判別手法により、求めた
検査材の特徴量に基づいて、その表面疵の種類を判別す
る表面疵検査方法であって、前記反射光強度の相互関係
を求め、これに基づく前記表面疵の３次元的特徴量を求
めて、前記複数種類の特徴量及び前記３次元的特徴量に
基づいて表面疵の種類を判別することを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の表面疵検査方法においては、被検査材
の表面で反射した複数角度における反射光強度を検出
し、その個々の検出結果に基づく被検査材の表面疵の特
徴量を求め、更にこれらの反射光強度の相互関係を求め
ることにより、新たな特徴量を求めることができる。こ
の相互関係は、反射光強度分布、即ち正反射光の強度が
最も強く角度がずれるほど弱まる強度分布に基づいて、
表面疵における複数種類の反射光の検出結果を比較する
ことにより求まり、これは表面疵の種類により異なるの
で、個々の前記特徴量では求められない表面疵の深さ、
即ち３次元的特徴量が求まる。そして、求めた複数種類
の特徴量に基づいて前記表面疵の種類を判別するが、同
一の表面疵がより多くの特徴量によって表されるので情
報量が多く、また、表面疵を３次元的に判別することに
より、表面疵の種類の判別精度が向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明の表面疵検査装置の
構成を示す模式的ブロック図である。図中Ｈは鋼板の被
検査材であり図に示す矢符方向に移送する。被検査材Ｈ
の幅方向、即ち移送方向と交差する方向に配設された図
示しない磁化器により、被検査材Ｈは幅方向に磁化され
る。この移送域の上方には、レーザ光発振器１が被検査
材Ｈの幅方向の全長に渡って配設されている。レーザ光
発振器１は、レーザ光発振器１内に回転鏡を備え、被検
査材Ｈの移送方向に対して所定の入射角度でレーザ光を
照射し、これを被検査材Ｈの幅方向に走査するようにな
っている。

【００１５】また、正反射光検出装置11，第１乱反射光
検出装置12，第２乱反射光検出装置13及び磁気光学検出
装置14はリニアダイオードアレイからなり、その長手方
向を被検査材Ｈの幅方向として配されている。これら
は、レーザ光の被検査材幅方向の走査による反射光を捉
え、被検査材の長手方向への移動に伴って得られる２次
元的画像情報を、後述するオンライン統合処理装置３の
フレームメモリ（図示せず）に逐次格納させる。

【００１６】正反射光検出装置11は、その検出信号を第
１オンライン処理装置21とオンライン統合処理装置３と
へ入力し、第１オンライン処理装置21は入力信号を二次
元的に画像情報として表し、これを信号処理して表面疵
の幅，長さ及び濃度等、表面疵の状態を表す特徴量を求
める。同様に、第１乱反射光検出装置12はその検出信号
を第２オンライン処理装置22とオンライン統合処理装置
３とへ入力し、第２乱反射光検出装置13は第３オンライ
ン処理装置23とオンライン統合処理装置３とへ、磁気光
学検出装置14は、第４オンライン処理装置24とオンライ
ン統合処理装置３とへ入力し、第２，第３，第４オンラ
イン処理装置22,23,24では夫々の入力信号から特徴量を
求めるようになっている。

【００１７】一方、オンライン統合処理装置３では、夫
々の検出装置から入力された検出信号を検出位置を同位
置に合わせて統合する。図２は、被検査材Ｈの表面疵上
にレーザ光を照射した場合のレーザ光の反射角度におけ
る強度分布のグラフを、反射光と共に示した説明図であ
る。表面疵上に照射されたレーザ光の反射光強度分布
は、正反射光が最も強く、角度がずれるに従って弱くな
るガウス型曲線である。表面疵の存在により正反射光強
度は弱まり乱反射強度が強まる。そして、表面疵の種類
により疵の切れ込み角度が異なると、レーザ光の反射角
度における反射光強度が異なり、反射光強度の相互関係
が異なることから、正反射光及び複数の乱反射光の前記
画像情報を統合し、その相互関係を求めることにより、
表面疵のレーザ光に対する角度が定まり、表面疵の深さ
を表す特徴量が求まる。

【００１８】また、第１オンライン処理装置21と、第２
オンライン処理装置22と、第３オンライン処理装置23
と、第４オンライン処理装置24と、オンライン統合処理
装置３と、検出された表面疵の種類（疵形状及び疵グレ
ード）の判別を行うニューロコンピュータよりなる総合
判別処理装置４と、検出された表面疵の種類及びグレー
ドの判別結果のデータを集計するプロセスコントローラ
５とが通信回線７によってデータ通信可能に接続されて
いる。さらに、前記プロセスコントローラ５は表面疵の
検査結果を印字出力するプリンタ６に接続されている。

【００１９】次に、前述の如く構成された装置を用いて
表面疵検査を行う方法について説明する。検査を実施す
る前に、まず、予めその形状が既知であるサンプル疵を
正反射光検出装置11，第１乱反射光検出装置12，第２乱
反射光検出装置13及び磁気光学検出装置14にて検出す
る。この検出によって得られた夫々の検出装置での信号
は、夫々が接続された第１オンライン処理装置21，第２
オンライン処理装置22，第３オンライン処理装置23及び
第４オンライン処理装置24に与えられると共に、オンラ
イン統合処理装置３に与えられる。

【００２０】オンライン統合処理装置３に与えられた前
記画像情報は、そのフレームメモリに記憶される。そし
て、第１オンライン処理装置21，第２オンライン処理装
置22，第３オンライン処理装置23及び第４オンライン処
理装置24では、与えられた画像情報を信号処理して表面
疵の幅、長さ，及び濃度等、表面疵の状態を表す特徴量
を夫々求め、総合判別処理装置４に与える。

【００２１】また、オンライン統合処理装置３では、正
反射光検出装置11, 第１乱反射光検出装置，第２乱反射
光検出装置13及び磁気光学検出装置14から与えられた画
像情報を、検出位置を同位置に対応させて統合する。上
述したように複数の反射角度における反射光強度の相互
関係を求めることにより、表面疵のレーザ光に対する角
度が定まり、表面疵の深さを表す特徴量が求まる。この
ように求めた表面疵の幅、長さ，及び濃度、深さ等、表
面疵の状態を表す複数の特徴量と表面疵の種類及びグレ
ードとを関係付けてなる、総合判別処理装置４への教示
データを１組作成する。

【００２２】そして、異なる多数のサンプル疵につい
て、前述の如き処理を繰り返すことによって多数の教示
データを作成し、作成した教示データを通信回線７を介
して総合判別処理装置４へ与える。

【００２３】総合判別処理装置４では、与えられた多数
の教示データに基づき、表面疵の特徴量より表面疵の種
類及びグレードを判別する疵判別方法を、例えば、ニュ
ーロコンピューティング手法を用いて学習する。このよ
うにして教示データに基づく疵判別方法の学習が終了す
れば、表面疵の検査を実行する。

【００２４】表面疵の検査を実行する場合は、移送する
被検査材Ｈの幅方向にレーザ光が照射され、正反射光検
出装置11，第１乱反射光検出装置12，第２乱反射光検出
装置13及び磁気光学検出装置14により反射光を受光して
画像情報が検出され、第１オンライン処理装置21，第２
オンライン処理装置22，第３オンライン処理装置23及び
第４オンライン処理装置24へ夫々与えられる。第１オン
ライン処理装置21〜第４オンライン処理装置24では、与
えられた画像情報を信号処理してその特徴量を求め、求
めた特徴量を総合判別処理装置４へ与える。また、オン
ライン統合処理装置３では、複数の画像情報が被検査材
の検出位置を合わせて与えられ、これらの相互関係を求
め、これに対応する例えば深さの特徴量を求め、求めた
特徴量を総合判別処理装置４へ与える。

【００２５】総合判別処理装置４では、５チャンネル
の、表面疵の特徴量が与えられるが、この特徴量に基づ
き、前述の如く学習した疵判別方法を用いて表面疵の種
類（疵形状及び疵グレード）を求める。求められた表面
疵の種類のデータはプロセスコントローラ５に集計さ
れ、集計されたデータは、検査の終了後にプリンタ６よ
り印字出力される。

【００２６】また、被検査材Ｈが僅かに反っている場合
には、移送中の被検査材Ｈの表面にゆるやかな上下変動
が生じる。しかし複数の反射強度をオンライン統合処理
装置３で統合することにより、この変動を補正すること
ができる。これは、被検査材に照射したレーザ光の反射
光強度分布はガウス分布であることで説明される。図３
はレーザ光の反射強度分布を示すグラフである。正反射
角度から大きく離れた角度の乱反射光は、その信号強度
（図中Ａ，Ｂ点）に大きな差はない。しかしながら、被
検査材Ｈに上下変動が生じて、レーザ光の反射強度分布
が実線から破線に変化した場合には、信号強度（図中
Ａ，Ｃ点）に大きな差が生じ、これにより被検査材Ｈの
変動をオンライン統合処理装置３にて検知し、その変動
量に基づいて補正を行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の如く本発明に係る表面疵検査方法
では、被検査材の表面で反射した複数種類の反射光を検
出し、その検出結果に基づいて求める被検査材の表面疵
の複数種類の特徴量と、これらの検出結果を統合して求
める特徴量とにより、前記表面疵の種類を判別するの
で、特徴量を表す情報量が多く、更に表面疵の３次元的
特徴量を求めることができ、表面疵の種類の判別精度が
向上する等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面疵検査装置の構成を示す模式図的
ブロック図である。

【図２】レーザ光の反射角度における強度分布のグラフ
を、反射光と共に示した説明図である。

【図３】レーザ光の反射強度分布を示すグラフである。

【図４】従来の表面疵検査装置の構成を示す模式的ブロ
ック図である。

【図５】従来の表面疵検査装置の構成を示す模式的ブロ
ック図である。

【符号の説明】

３ オンライン統合処理装置 ４ 総合判別処理装置 11 正反射光検出装置 12 第１乱反射光検出装置 13 第２乱反射光検出装置 14 磁気光学検出装置 21 第１オンライン処理装置 22 第２オンライン処理装置 23 第３オンライン処理装置 24 第４オンライン処理装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査材の表面に光を照射し、前記被検
   査材の表面で反射した複数の角度における反射光強度を
   検出し、その検出結果に基づいて被検査材の表面疵の特
   徴量を複数種類求め、既知の表面疵の種類とその特徴量
   とを関係づけた複数のデータ及び被検査材の表面疵の特
   徴量から該表面疵の種類を判別する判別手法により、求
   めた検査材の特徴量に基づいて、その表面疵の種類を判
   別する表面疵検査方法であって、 前記反射光強度の相互関係を求め、これに基づく前記表
   面疵の３次元的特徴量を求めて、前記複数種類の特徴量
   及び前記３次元的特徴量に基づいて表面疵の種類を判別
   することを特徴とする表面疵検査方法。