JPH06509174A - 表面検査方法とその装置 - 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】 表面検査方法とその装置 発明の分野 本発明は、広義には表面検査ための方法と装置に関し、特に圧延薄板金属製品の 光学的表面検査のための方法と装置に関するものである。

発明の背景 アルミニウムや真鍮や鋼鉄のような圧延薄板金属製品において、現代の製造方法 は、非常に高い生産速度を可能にしている。実際、現代の金属圧延装備と技術は 、１分間に数千フィートの金属薄板を圧延することができる。確かに、このよう に生産される金属薄板の品質を監視することは、侮りがたい一つの挑戦と言って も過言ではないであろう、製造された製品を監視する伝統的な方法、すなわち、 金属薄板が圧延機から圧延されて出てきたとき、薄板（ウェッブとして知られて いる）の表面を検査員が注意深く観察するという方法は、上述の非常に高い生産 速度では、役に立たなくなっている。

検査員に代わって光学的検出システムで移動しているウェッブの探傷を行うとい う概念も、既に知られている。この種の光学検出システムは通常、ウェッブ面に 向ける光源と、反射または散乱された光を検出する検出機素とからなっている。

この技術においては、圧延金属薄板のようなかなり幅のある材料ウェッブのきず を検出するには、材料ウェッブの横幅を横断するレーザ光走査ビームを用いるこ とが知られている。

ロスなどの米国特許４，５１１，８０３号には、材料ウェッブのための欠陥検出 装置が開示されているが、この装置では、レーザ光線が、−条の光線をなして、 非常な高速で往復して走査し、ウェッブ面から反射されたこの光線をホログラム で瀘通し、装置が表面欠陥を検出するために散乱した光を検出できるようにする 。

一般的にこの走査装置では、走査は高速で往復することができるが、ウェッブの 全表面を少しの部分も残さずにくまなく検査するほど、高速に走査することはで きないので、残念ながらこの走査技術は、非常に高速で移動するウェッブを検査 するには、通常不十分である。要するに、この走査技術は複雑で、非常な高速で 移動する圧延金属薄板のスピードに追いつくことはできない。

薄板全体が検査されているかどうか、不確かであるという上述の問題の外に、表 面検査システムにはまた。

欠陥のない表面と欠陥とを識別し、かつ欠陥の種類と大きさの双方を識別する信 頼性を備えていなければならないという課題がある。その上、典型的な金属圧延 工場、特に圧延機自体のある区画では、圧延薄板は高温で、油性の煙霧を出して いることが多く、非常に厳しい環境になっている。

したがって、表面検査方法とその装置、特に圧延薄板金属製品検査のための方法 と装置においては、非常な高速生産でも金属薄板の全表面を検査し、かつ欠陥の 存在とその種類および大きさを高い信頼度で識別し。

しかも金属圧延工場の過酷な環境でこれを実施できる必要性があるのは、上述の 通りである０本発明の主な課題は、上記のような方法と装置を供することである 。

発明の詳細な説明 選択された本発明の実施例の１形態について簡単に説明すれば、本発明の装置は 、該装置に関して移動の方向に移動する対象物の表面を検査するものである。

該装置には、光源が１つ備えられていて、この光源より、対象物表面の横幅はぼ 全体にわたり、かつ総体的に移動の方向に対して直角に一条の光線が放射され。

しかもこの光線は、総体的に対象物表面から立ち上がっている照射光面をなすあ る入射角で上記対象物の表面に当たる、第１の光検知器手段は、一般的に対象物 表面から立ち上がっている第１検出面上の第１経路に沿って、対象物面により上 記の光線が散乱された光を検出するために、装着されている。第２の光検知器手 段は、一般的に対象物表面から立ち上がっている第２検出面上の第２経路に沿っ て、対象物面により上記の光線が散乱された光を検出するために、装着されてい る。

選択例では、該装置には、１つ以上の検知ヘッドからなるモジュール式検知ヘッ ドアセンブリが備えられており、しかも上記の各検知ヘッドには、１つ以上の検 知部が含まれている。各検知部には、光源として機能し、短い光源配列の光線を 放射するように半導体レーザまたはＬＥＤ　（発光ダイオード）が取り付けられ ている。上記ＬＥＤから放出された個々の短い光線が合わさって、望みの通りの ウェッブの幅の大部分に及ぶ、または、望ましくはウェッブ全体にわたる、長い 光線を形成する。該装置には、散乱光を検出するための第３の光学手段も設置さ れているのが望ましい、第１、第２および第３の光検知器手段にはそれぞれ、各 検知部に１つ以上の光検知器が備えられており、しかもこれらの検知器は、対象 物表面を照射する各光源により放射される短い光線の方向に向いている。

光検知器は、特定の経路に沿って光線から散乱される光量を表すのに用いられる 信号を生成するため、検知器増幅器と可変増幅段部とに接続されている。予め設 定された最小と最大の限界レベルに比較して、上記の信号を評定するため、エレ クトロニクス回路が備えられている。少なくとも２つの、望ましくは３つの光検 知器手段を装着している光検知器手段を用いて、各欠陥の種類と大きさのｒ識別 特性ｊが、引き出され表にして記録される。＋１！定された信号は、当該の欠陥 の種類と重大度を判定するために、予め作成しておいた既知の欠陥識別特性表に 従って比較される。

望ましくは、欠陥から反射または散乱された光を表す「信号」が、欠陥のない表 面より反射または散乱された光を表す「ノイズｊから、より容易に区別されるよ う、第１光検知器手段は、ウェッブ面から反射される光が周囲の区域と比べて少 ない区域に、設置される。

この位置決めは、多くの金属が多結晶構造をなしており、しかも、この構造では 個々の結晶または「結晶粒」が縞模様をなして、結晶粒界において互いに隣接し ているという事実を利用したものである。圧延中に１表面近くにある結晶粒は、 圧延方向に相当に引き延ばされので、結晶粒はかなり伸長して、その結果、はぼ 周期性のある構造になる。こうした周期性構造は、対象物表面に当たる狭くて平 行な光線ビームから生じる反射光信号を、回折した光線ビームから生じる粗い回 折格子に似たものにする。その結果散乱された信号は、先幕を発生させ、しかも この先幕の面は、伸長方向および金属薄板の表面に対して、垂直である。先幕の （結晶粒伸長方向における）幅は、入射光ビームの幅と形状によって定まる。光 面からいくらかずれた所に検知器構成要素を設置すれば、散乱光はより効果的に 検出できる。

モジュール式にすることにより、該装置は１反復構成要素を用い、様々な幅の材 料ウェッブに容易に適合させることが可能である。また、一本の光ビームで走査 するのではな（、連続光線を用いることにより、ウェッブの表面全体をくまなく 、高い信頼度で検査することができる。

望ましくは、さまざまな光学的機素を収めているハウジングが該装置に備えられ ているが、このハウジングの内側は、反射光を吸収するため、黒く塗られている 。また、有害な蒸気がハウジング内に入り込み、さまざまなエレクトロニクス部 品や光学部品を損傷しないように、ハウジングの内側は空気で予圧されている、 　また他の形態において１本発明には、対象物表面を検査するための方法が含ま れ、また、この対象物表面に光線を投射するために、光源を生成する段階と上記 対象物表面に光源を照射する段階が含まれる。対象物表面によって光線から散乱 反射した光は、総体的には対象物表面から立ち上がっている第１および第２検出 面において検出される。第１および第２検出面で検出された光は、第１と第２の 電気信号に変換され、さらにこの信号はノイズを除去するために濾過される。

次に、上記信号は、対象物表面上の欠陥の存在を検知するために、処理される。

電気信号は、検出された欠陥の種類を判定するため、様々な検出タイプの事前に 設定されている識別特性と比較される。

従って、本発明の１つの目的は、検査の対象物と該装置間に相当高速の相対運動 があっても、検査の対象物の全表面を検査できる、表面検査方法と装置を供する ことである。

本発明のもう１つの目的は、厳しい操作環境の面でも信頼性の高い表面検査方法 とその装置を供することである。

また本発明のもう１つの目的は、広範な種類のウェッブ幅に容易に適応できる表 面検査方法とその装置を供することである。

さらに本発明の他の目的は、表面検査に適用できるように、オンラインで空間的 濾過を実施できる表面検査方法とその装置を供することである。

本発明の他の目的、特徴および利点については、添付の図面を参照しながら説明 されている以下の明細を読めば、明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 図１は、移動する検査対象の材料ウェッブ上に設置される装置の一部を示す１本 発明の選択された１形態による表面検査装置の斜視図である。

図２Ａは、図１の装置の検知部の一部を示す斜視図である。

図２Ｂは、図２Ａの装置の検知部の一部を示す斜視図である。

図２０は１図２Ｂの装置の検知部の一部を示す斜視図である。

図３は、圧延薄板金属製品表面の伸長した結晶粒構造よりｒ回折１される光ビー ムによって生じる典型的な干渉縞に関する光フアイバー素子の位置を示す５図２ Ａの装置の光フアイバー素子の斜視図である。

図４は１図１の装置の側面断面図である。

図５は５図１の表面検査装置のブロック構成図である。

図６は、図１の装置の光源出力を制御するために用いられる制御回路の電気回路 図である。

図７は、検査対象表面から散乱された光を検出し、図１の装置の光検知器により 生成される信号を増幅するために用いられる検知器回路の電気回路図である。

図８は、図１の装置の信号処理部の概略図である。

図９Ａと９Ｂは１図８の信号処理において用いられる濾過システムの概略図であ る。

図面の簡単な説明 以下に詳細に添付の図面を説明するが、これらの図面において、同一の参照番号 は、同様な部品を示している。まず図１では、本発明の選択された形態に基づく 表面検査装置１０が示されている。この表面検査装置１０には、モジュール１２ と１３のような幾つかの個別検知ヘッド・モジュールからなるモジュール式検知 ヘッド・アセンブリ１１が装着されている。モジュールは、互いに両端を突き合 わせて結合され、圧延薄板金属製品Ｓのウェッブの横幅Ｗ全体をわたすのに充分 な長さのあるアセンブリをなしている。各モジュールは通常、上部、下部および 両側壁からなる箱形である。該アセンブリの両端にあるモジュールを除き、モジ ュールは、連続開放内部チャンバーを画定するように結合できるよう、端壁を持 たない、モジュール式検知ヘッド・アセンブリ１１の最も外側または両端のモジ ュールは、モジュールに取り付けられる端板１４のような端板を装着されている 。二のようにして、幾つかのモジュールが一緒になり、エンクロージャまたはハ ウジングを画定している。

各モジュールには、モジュール１２の検知部１６〜２１のような多くの検知部が ある。各検知部には、短い光線を発生させるための手段と、この光線から散乱さ れた光を検出する検知手段とが備えられているが、これらの詳細については後に 述べられる。

各検知部は互いに相接して、金属薄板Ｓのほぼ横幅全体にわたって延びている一 条の連続光線２２になるように、検知部は配置される。光線２２は、モジュール 式検知ヘッドアセンブリ１１の下を通る金属薄板Ｓの移動方向２３に垂直になる 。

モジュール式検知ヘッドアセンブリ１１の内部域には通気路２６が通っており、 このモジュール式検知ヘッドアセンブリの内部に圧力をかけた空気を供給してい る０図において矢印で示されているように、圧力かけられた空気を送ることによ り、モジュール式検知ヘッドアセンブリの内部は正圧を与えられ、有害な蒸気が モジュール式検知ヘッドアセンブリに入り込まないようにし、上記アセンブリ内 の部品が有害な気体に侵されることを防ぐ、金属薄板は非常な高温であり、しか も薄い油膜に覆われていることが多いため、上記の処置は、本発明が圧延薄板金 属に応用される場合には、特に重要である。この処置が欠けていれば、油の一部 が熱により蒸発し、電子部品や光学部品を汚したり、汚染したりするからである 。

モジュール式検知ヘッドアセンブリの動作を制御し、かつ上記アセンブリより送 られる情報を処理するため。

コンソール２８には、エレクトロニクス回路素子が含まれているが、こうしたエ レクトロニクス回路素子については、図５〜９を参照しながら後により詳細に説 明される。コンソール２８は、保護導管２９内に取り付けられている配線により 、モジュール式検知ヘッドアセンブリ１１に接続されている。

次に図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを参照しながら、典型的な検知部について説明する ２図２Ａに示されているように、検知部の１部３１は、破線で図示され、Ｘ。

ＹおよびＺの座標軸上に置かれている１図２Ａでは、少なくともＹ軸方向におい て、完全な検知部が示されている。しかしＸ軸およびＺ軸においては、判り易い ように図２Ａに検知部の一部が示されているのみである０図２Ａは、金属薄板の 表面に当たっている１本の短い光線３２にを示しているが、この光線の厚み３３ は約０．８ｍｍで、（Ｙ軸方向における）長さは約２５ｍｍである１図４に関連 してより詳細に説明されるように、光線３２は、円筒形レンズ３４のような１組 の円筒形レンズを用いて、作られる。

光線の映像３２は、金属薄板Ｓの上面にこれに対して垂直に、かつ移動方向２３ に対し直角になる。隣接する検知部の幾本かの光線が互いに幾分重複して、金属 薄板Ｓの横幅全体にわたって延びている１本の途切れのない光線となるように、 光線３２はＹ軸の方向にいくらか検知部の側縁を越えて延びている。この重複特 性を考えるに際し、検知部は、Ｙ軸方向に物理的壁によって画されているのでは なく、後により詳細に説明されるように、むしろ複数要素の集合と見なすべきで ある。

各検知部は、Ｙ軸方向にこの検知部全体にわたって延びている１本の光線を有し ている。各光線３２に対して、金属薄板の表面により上記光線から散乱反射され た光を検出するために、一定の方向に向けて設置されている光フアイバー素子か らなる３連光検知素子が数多く配置されている。たとえば、第１の二連素子は第 １、第２および第３の光フアイバー素子３６．３７および３８よりなる。同様に 第２三連素子は光フアイバー素子３６’、３７’および３８′よりなり、第３二 連素子は光フアイバー素子３６”、３７”および３８“より、そして第４三連素 子は光フアイバー素子３６”、３７″′および３８”　よりなる、光フアイバー 素子は、在来型の大きな心線素子である。光フアイバー素子を用いることによっ て、検知部は非常にコンパクトになり、また様々な方向に向けられた検知素子を 金属薄板表面に非常に近接して設置することができる。

各光フアイバー素子には、屈曲させ、望みの形状に従わせることができる上部と 、ある一定の方向に向き、光線３２の一部を指向している下部がある。たとえば 、光フアイバー素子３６は、上部３６ａと下部３６ｂからなる。同様に、！！子 ３７と３８にはそれぞれ、上部と下部３７ａ、３８ａと３７ｂ、３８ｂがある。

残りの光フアイバー素子３６′〜３８°、３６″〜３８″にも、同様な上部と下 部がある８本発明の実効可能性を確認するためになされた実験室内の実験による と、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の直径を持つ大径心光繊維ケーブルが、よく 機能すると判明した。

これらの光フアイバー素子の下部の方向付けは、下部素子３６ｂ、３７ｂおよび ３８ｂを考察すれば、明瞭になる０図２Ｃに最も良く図示されているように、下 部３６ｂは、Ｘ７面に一致する検出面に含まれており、従って金属薄板Ｓの表面 に垂直で、移動方向２３に平行である。さらに、下部３６ｂは、金属薄板Ｓもし くはＸ軸に対しある一定の角度４１の方向に向けられている（図２Ａと２Ｂ参照 ）、この角度４１は、望ましくは４５°であるが、１５°はどに狭めても、６０ °はどに広げてもよい。

光フアイバー素子３７の下部３７ｂも、Ｘ２面に一致する検出面に含まれている （図２０参照）０図２Ａに示されているように、下部３７は、光フアイバー素子 ３６の下部３６ｂが向けられているのと同じ、光線３２の面に向かって向き付け られている。光フアイバー素子３７の下部３７ｂは、Ｙ軸に対し５°〜１５゜の 範囲内で、望ましくは、１０’の垂線に近い小さい角度４２で、向き付けられて いる。

その他の実施例では、図２Ｂに示されているように、下部３７ｂは光線３２を隔 てて向かい側に位置することも可能である。ただし、下部３７ｂは、図３の説明 で後に説明されるが、圧延方向に垂直な面に含まれていてはならない。

光フアイバー素子３８の下部３８ｂは、Ｘ軸に垂直でなく、ＹＺ面に平行ではな いが、一般的にＸ軸を横切る面にある。これは　下部３８ｂが、光、１１３２に 向き付けられるように、ＹＺ軸に平行な面に含まれるようにするならば、光フア イバー素子の下部３８ｂは。

円筒形レンズ３４から放射される光線と共通な面に含まれことになるからである 。その結果、光線に影または隙間が生じるので、望ましくない、そこで、図２０ に示されているように、下部３８ｂは、一般的に移動方向２３を横切る検出面４ ３に含まれるが、この検出面は金属薄板表面に垂直である０面４３はまた１選択 例では５゛の微小な角度だけＹＺ面に対し傾斜している。下部３８ｂはまた、望 ましくない影が出ることを避けるため、光線３２の伸長軸４６から幾分逸れてい る９図２Ａと２Ｂおよび図３に示されているように、下部３８ｂは、区域５６に 配置されており、ある種の欠陥をより容易に検知できるよう、ＸＹ面に対し選択 例では４５゛、一般的には１５°〜６０′の範囲のある一定の角度４７だけ傾い て方向付けられている。

図３は、光ファイバー３８ａの下部３８ｂの位置の重要性を示している１図３で は、圧延薄板金属製品における、結晶粒４８と４９のような数多くの結晶粒が図 示されている。各結晶粒は、結晶粒境界５１のような各結晶粒境界において互い に隣接している。上述の発明の詳細な説明において記されてあったように、表面 近くの結晶粒は、圧延時に相当程度まで圧延方向に延ばされ、その結果結晶粒は かなり伸長している０図３にあるように、結晶粒はＹ軸の方向（移動方向２３） に延びている１通例、結晶粒の縦横比は、約５であるが、それは即ち、結晶粒の 長さが、幅の５倍であるということである。結晶粒の配列模様は、Ｙ軸方向から 見ると、一般的には波状面をなしており、Ｙ軸方向に長く延びているこの波状面 には頂上や谷がある。

光ビームを上記の波状面に向かって垂直に放射している光源（図３には示されて いない）によって、該選択実施例では、光は散乱して、通常の粗い回折格子で作 られる模様と同様な模様になる。この模様は、正反射経路（区域５４）において 最大の輝度を持つ比較的明るい先幕が、一般的には区域５４から５７まで５そし て検査対象面に到るまで、次第にその輝度を低下させるという特徴を有する。ま た二の模様には、結晶粒の配列模様の伸長の方向において輝度輪郭の長さが、入 射光ビームの形状により、限定されるという特徴もある。検知素子の下部３８ｂ を先幕からいくらか逸らして（すなわち、結晶粒伸長の方向に）設置することに よって、回折された光は他の区域に集中されるので、散乱光はより検出し易くな る。したがって、二の位置で集められた散乱光から回折光を濾過する必要はない 。

様々な光フアイバー素子の位置と向き付けは、圧延アルミニウム薄板における欠 陥検出に基づいて、決定された。なお、アルミニウム合金、鉄鋼、真鍮などの他 の材料に関しては、幾分具なる位置と向き付けが、適当である。

１か所に集中して、一般的には１つまたはそれ以上、当該の場合では３つの検知 器を向けることにより、より高い信頼度で欠陥の存在、大きさおよび種類を検出 することができる。それは、ある欠陥は一方の向きからは検出しにくいが、他方 の向きからは検出し易いことがあるからである。また、こうした重複は、検出の 信頼度を高めもする。同一地点にその向きが集中するように複数の検知器を配置 する代わりに、一方が他方の下流になるように選択された幾つかの点よりなる直 線に複数検知器の向きを集中することによって、同様な効果を得られるが、この 場合、金属薄板の速度に対応するように、複数検知器により生成される信号を時 間的にシフトさせることにより、該装置は、１地点を幾つかの検知器によって効 果的に監視することができる。

図４は、検知部１６を通って切断された、モジュール式検知ヘッドアセンブリ１ １の断面図である。検知ヘッドモジュール１２には、側壁６１と６２および土壁 またはルーフパネル６３がある。フロアパネル６４は、その中に穿たれている開 口１ｉ６５があり、この開口部を通じて、検知ヘッドモジュール１２内から金属 薄板製品の表面まで光が送られ、検知ヘッドモジュールに真っ直ぐに反射して戻 る光が受け入れられる。モジュール１２に反射されて戻る５このような光は望ま しくなく、光検知器により集められれば、大規模なりＣ読取りが必要になる。内 側面６１ａ、６２ａ、６３ａおよび６４ａのような、側壁６１と６２．ルーフパ ネル６３およびフロアパネル６４の内側面は１反射光エネルギーを吸収するため 、すべて黒色にされる。また、必要ならば、ビームダンプも用いられる。

金属薄板Ｓ上面の向きの変化を最小にし、かつ金属薄板Ｓの屈曲またはたるみに よって生じる、アセンブリ１１と金属薄板表面の隔たり（「隔離」）を最小にす るため、モジュール式検知ヘッドアセンブリ１１は、圧延機Ｒの近辺で、金属薄 板Ｓ上に設置される。このようにして、金属薄板製品Ｓの上面は、モジュール式 検知ヘッドアセンブリ１１の近辺においてフロアパネル６４に対し、比較的に平 坦で、平行で、かつ一定の間隔を保つことになる。

第１取付はブラケット６６は、ボルト６７と６８により垂直な側壁に固定される 。ブラケット要素７１は調整可能なように、ボルト７２によりブラケット６６に 取り付けられている。ブラケット要素７１には、第１、第２および第３のレッジ ７３．７４および７５が上下に並ぶように設置されている。光源７７は、経路７ ８を通って光ビームが進むように、レッジ７５に取り付けられている０選択例で は、光源７７には、７８０マノメータの波長の光エネルギーを放出するレーザダ イオードが備えられている。光線７８は、中間レッジ７４に穿たれた孔７９を通 過し、円筒形レンズ８１により集束される０円筒形レンズ８１から放出された収 束光は、経路８２を通り下部レッジ７３にある孔８３を通過して進み、円筒形レ ンズ８４によって再び集束される９円筒形レンズ８１と８４は、互いに垂直にな るよう、すなわち両者の長軸が互いに垂直になるように、向き付けられている。

こうした２つの円筒形レンズの向き付けによって、これらのレンズは協動して作 用することができ、その結果、２つのレンズは光源から放たれた光を収束し、こ の光を１つの方向または１つの面において経路８６に沿って進む狭く、細長い光 の行イメージに変える。この光の行イメージは、該装置の探知対象である欠陥の 寸法に比して、検知器から見た光源をより小さくしているので、信号対ノイズ比 が改善される。

赤外線ＧａＡｌＡｓ　ＬＥＤは、シリコン光検出器のピーク応答性に近い約８８ ０マノメータの波長のとき非常に高い出力を持っており、さらに白熱光源に比較 して長い寿命があり、また光学繊維の効率のよい結合に適し、その上１周囲の光 の干渉を減少させたり、除去したりする狭いバンクの光学繊維の利用を可能にす る、不可視で、狭い周波数域の出力であり、しかも比較的安価なので、これもま た、光源として利用できそうな良い候補である。また上記のＬＥＤは、レンズ８ １．８４で容易に制御できる輪郭の明瞭な円錐形の光を放射する。

回路板９１は、締付金具９２により側壁６１に取り付けられ５図６のダイオード レーザ光源駆動回路について以下に詳細に説明されるダイオードレーザ７７出力 を制御する電子部品９３．９４．９５および９６を備えている。

下部レンズ８４から出る光の経路８６の片側において、支持台１０１はしっかり とフロアパネル６４に取り付けられる。検知器取付はブラケット１０２は、締付 はネジ１０３と１０４により支持台１０１に結合される。漸増屈折率レンズ（ｒ ＧＲＩＮレンズ」）または導波管１０６が、検知器取付はブラケット１０２の下 端１０７に取り付けられる。光フアイバー素子３６の下部３６ｂは、この下部３ ６ｂの自由端が、ＧＲＩＮレンズ１０６の一方の端に面し、これに接触するよう に、検知器取付はブラケット１０２に取り付けられる。ＧＲＩＮレンズ１０６の 機能は、光を捕集し、収束して、光フアイバー素子の下部３６ｂに送ることであ る。上述のように、上記下部３６ｂは、金属薄板表面に垂直で、かつ移動方向に 平行な検知面検出面にある。

選択の例では、要素３６ｂは、金属薄板製品の表面から４５°の位置にある。支 持台１０１の脚部１０９には、孔１８が開けられており、金属薄板製品Ｓの表面 から散乱した光をＧＲＩＮレンズ１０６で受けるようになっている。

取付はブラケット１１１は、ボルト１１２と１１３により側壁６１に取り付けら れている。第２ブラケツト要素またはプラットフォーム１１４は、ボルト１１６ により取付はブラケットに可動式に取り付けられている。ボルト１１６はスロッ ト１１４を通って延びており、第２ブラケツト要素１１４は矢印１１８と１１９ の両方向に前後に移動することができる。

第１検知器取付はブラケット１２１は、上記検知器取付はブラケット１０２と同 様に、第２ブラケツト要素１１４に取り付けられている。第２検知器取付はブラ ケットも、同様な方法で第２ブラケツト１１４に取り付けられている。検知器取 付はブラケット１２１と１２２は、光フアイバー素子を保持するようになってい るが、この素子は１図４では図が判り易いように、削除されている。第１と第２ 検知器取付はブラケット１２１と１２２は、取付はブラケット１０２と同様に、 それぞれその先端にＧＲＩＮレンズ１２３と１２４を備えている。

第１と第２検知器取付はブラケット１２１と１２２は、図２Ｂと２Ｃに示されて いる向き付けで光フアイバー素子３７と３８を設置できるような向き付けと位置 に設置されている。このようにして、光フアイバー素子は、金属薄板製品の表面 に当たる光線３２に向けられる（の方向に向けられる）９図４において、第２ブ ラケツト要素１１２は、図示のために矢印１１９の方向にいくらか引っ込められ ている。しかし、第２ブラケツト要素は使用中、ＧＲＩＮレンズ１２３と１２４ 、および（少な（とも図４では）図示されていない光フアイバー素子３７と３８ を光線３２の方に向けるために、矢印１１８の方向にもっと突き出している。

漏話、すなわち隣接のＬＥＤよりの光信号の混信は、適当な開口率を有する捕集 導波管を使用することによって、防止されている。先導波管の開口率は、導波管 の先端から入る光線を、ここに閉じ込め、誘導できる角度の範囲を示すものであ る。この開口率の角度を越える角度では、入り込んだ光線は誘導されない、一方 、開口率または受光角も、光導波管から放たれる円錐形光の角度範囲として定義 される。捕集ファイバー（またはこの場合、光フアイバーケーブルとＧＲＩＮレ ンズの組合せ）の開口率を適宜に特定することによって、ある１つの特定照射地 点から発する散乱信号のみが、捕集導波管に捕集され、隣接要素からの漏話は最 小になる。

光捕集素子（光フアイバーケーブルとＧＲＩＮレンズ）の開口率は、この光捕集 素子において発生し、ここから外に向かって広がる円錐体として表される。対象 物表面が様々な角度で、３つの光捕集素子３６〜３８の円錐体と交差する場合、 これにより３つの楕円が定められる。このようにして、各光捕集素子は、対象物 表面上の楕円内から来る光を「見る」ことができる。

上記の３つの楕円はまとめて、模式的に図２Ａおよび２Ｃに円３９．３９’　、 ３９”、３９”′として示されている。これらの円は、観察される表面域を表し ているが、Ｙ方向において幾分重複している９図２Ａに示されているように、光 線３２と円の交差部分はそれぞれ１個々の画素４０．４０’　、４０”、４０” 　になる、各＃１素は、たとえば光フアイバー素子３６．３７および３８に対応 する３つの光「伝送路」により監視されている。これらの画素は、Ｙ軸方向にお いて幾分重複している。

第２の光学的ノイズ源は、正反射光成分と「回折」光成分により発生する。これ らのノイズの傍受は、注意深く捕集導波管を設置することにより回避される。

しかし、光検知ヘッド内で表面に当たる正反射光または「回折」光の成分は、散 乱して再度金属薄板面に戻り、そして二の光はまた、捕集導波管に向かって散乱 される。したがって、照射ビームの反射（正反射）光成分は、上述のように、ビ ームダンプと光学的に黒い表面を利用して、吸収される。収束された照射ビーム は、検知ヘッドのために設計されたビームダンプの使用を容易にする。

隔離距離、すなわち薄板面と検知要素との距離は、実験室の試験で０．２５イン チから数インチの範囲であった。捕集効率に間しては、０．２５〜０．５インチ の隔離距離が最も良い成績であった。隔離距離においてこの範囲を越えた場合、 ウェッブ表面の動きよって遭遇する可能性がある、±２ｍｍの変化は、有意な信 号レベルの変動がなく、許容範囲である。

光学導波管の捕集効率は、隔離距離と導波管開口率の関数である。開口率は、光 学導波管の捕集角度を定める。当該の開口率に対応する角度を越える角度で、導 波管に入る光線は、誘導されない、このようにして、捕集繊維が表面により接近 するように移動させられるので、開口率が捕集効率を制限する。一方、隔離距離 が大きいときの捕集効率は、導波管の物理的開口によリ制限される。このように して、最適隔離幅が存在し、実効的な導波管と導波管間「】については、０．２ ５インチ〜０．５０インチが最適に近い。

小さな角度の散乱の測定は、薄板面の傾斜に敏感である０通常、小角度の散乱は 、正反射光または「回折」光成分から５′〜１０’の角度だけ逸れて測定される 。

したがって、２゛を越える傾斜では、誤信号が生じる恐れがある。このようにし て、面の検査は、複数圧延機間の支えのない区域に現れるｒ波ｊを避けるために 、圧延喝の上またはその近辺で行われるのが、望ましい。

上述の影響を最小限（−する／−めに、光ファイバー素Ｐ３７１）と３８ｂは、 接方散乱位置から面を監視するように向き付けられている。

収束された照射ビームにより、散乱信号は正反射光成分と回折光成分から空間的 に離すことができる。正反射光成分または回折光成分により定められる伝播方向 と検知器位置との間の角度が減すると、小角散乱輝度は増す、対象物面から反射 したのち、最小地点の寸法に集束される収束照射ビームを用いることにより、捕 集角度を最小限にすることができる。二の技術は、散乱された光の検出をより容 易にするものであるが、一方では反射および回折された光成分を隔離し、集中さ せる。非常に弱く散乱している欠陥を検出するために、小角度散乱光検知器の捕 集有効性は、正反射または回折光成分が光検知器によって検出されるの阻止する ために、開口絞りを用いることにより、さらに高める二とができるし、また上記 の絞りを迂回する小角散乱信号を捕集するために、小型レンズを用いることも可 能である。この技術は、光捕集効率と信号対ノイズ比を高める。

該装置の光学部品には、様々な修正が可能である。

たとえば、ド部の開口！１Ｒ５６５を覆うためガラス窓を取り付けることもでき る６また、各地点で散乱光を検出するため、二連素子ではなく、２つまたは４つ の検知器を用いることも可能である。さらに、検知部内に位置する個々のＬＥＤ に代えて　絞れていて、光フアイバーケーブルを通し光を円筒形レンズに送る１ つまたは複数の光源にすることもできるが、この形態は図６に模式的に示されて いる。これには、全てのエレクトロニクス部品を検知ヘッドアセンブリから離し て取り付けられるという安全上の利点があり、これは特に、揮発性溶剤や潤滑材 の存在する表面の検査に、非常な利点となる。一方、長いスリット上に、長い管 またはフィラメントの線管の形態で単一の細長い光源を設置することができる。

本発明の光学的側面と機械的側面は上に説明されたが、以降にエレクトロニクス と信号処理の側面を説明する。特に図５を説明すると、該装置のエレクトロニク スには３種類の主要なサブシステム、すなわち検知器アナログエレクトロニクス １３１、デジタル信号処理サブシステム１３２およびデータをログするためのコ ンピュータを含む、参照番号１３４の光源制御手段は、各検知部に対し個別的光 源を制御するために、設置されている。そのため、個々のレベル制御の安定化が 達成され、隣接する各素子間の正確な比較が容易になる。

次に、図６を説明すると、光源駆動回路１３６は。

レーザダイオード７６の出力を制御するためのものである。この回路は、各検知 素子の応答の変化が、該装置により識別できる最小欠陥から生じる応答の変化よ り小さいことを確認する。これは、各レーザダイオードの出力に平衡を保たせる ことにより、達成される。

これを達成する実際的方法の一つは、それぞれが独自に輝度制御を行う個別的照 射レーザダイオードを用いることである。この種の輝度制御は、検知器の様々な 応答曲線と同様に、光源の様々な出力特性を補償するため、さらには、各検知部 に連結されている光学システム（たとえば１円筒形レンズ）の送信機能における 誤差を補償するために、用いることができる。制御面を検査することにより、固 有の基準レベルが定められる。輝度制御は、図６に示されているように、レーザ ダイオードから放出された光の１部を遮断し、フォトダイオード／フォトトラン ジスタ　フィードバック回路のそれを戻すことによって、なされる、フィードバ ック回路の増幅は、可変抵抗器で自動的に調整し、レーザダイオードの出力を予 め選択された値にする。

図７は、光フアイバー素子の１つを通して捕集された散乱光を有効な信号に変換 する検知器回路１３８を示しているが、各光フアイバー素子は、連結している自 らの検知器回路を持っている。上記回路には、検出した光を電気信号に変換する ０、５　ａｍｐ／ｗａ　ｔ　ｔのフォトダイオード１３９が備えられている。こ のフォトダイオード１３９より発信される電気信号は選択例では、前置増幅器１ ４１により約１０７Ｖ／ａｍｐに増幅され、一方、上記信号は、可変増幅段部１ ４２により１次に直流自動増幅制御部１４３によって処理される。可変増幅段部 １４２と直流自動増幅制御部１４３は、基準定電圧ｖ０ｔに等しく増幅制御出力 の直流レベルを維持する機能がある。これは、電気信号を比較的に一定なレベル に維持するために、汚損などによる小さな変動を補償する。直流平均増幅制御増 幅器１４３は、バックグラウンドおよび全ての他の偏移を除去するため、第２可 変増幅段部１４４に交流結合される。増幅段部１４４の出力は、図８に示されて いるように、マルチプレクサ１４６に向けられる。

図８に示されているように、１つの伝送路にあるいくつかの検知器回路１３８そ れぞれから発信されるアナログ信号は、モジュール１３のようなモジュールの隣 接する複数検知素子から１本の電気回線に送られる、類似の複数検知器ユニット よりの信号と共に、マルチプレクサ１４６で多重送信される。この電気回線はこ のようにして、特定の種類の検知器、すなわちｘＺ面にある狭い角度の検知器ま たはＹＺ面から少し外れた面にある４５°検知器により監視できるように、検査 対象面のラスター像を搬送する。上記モジュールのための１種類の検知器から送 られる多重送信信号は、信号処理エレクトロニクスの１伝送路である。他の２つ の種類の検知器から送られる多重信号は、他の２つの情報伝送路からなる１図８ に示されているように、各情報伝送路は、その固有のマルチプレクサを含む自ら の回路を通して処理される。

マルチプレクサ１４６は、複数光ファイバー素子の１伝送路からの複数信号を単 一回路に多重送信するようになっている。１つの伝送路の各光フアイバー素子は それぞれ、個別の長さを有する単一画素を監視し、各マルチプレクサ１４６は、 多重送信された信号の数と個々の信号（画素）の長さの積によって決定される一 定の長さを包含する信号伝送路に多重送信することができる。原型装置において は、長さ０．１インチの３２画素が、３．２インチにわたる多重送信信号を生成 する。またマルチプレクサが１周期を完了するには、少ないが、一定の時間を必 要とし、そして二の「動作周期１時間は、マルチプレクサの動作を制御するため に用いられる動作周期調整信号の速度によって表される１図８に示されているよ うに、マルチプレクサ１４６の構成要素を含む、図８の様々の構成要素の動作を 制御し、かつその周期を調整するために、制御・動作周期調整モジュール１６１ が設置されている。こうした制御・動作周期調整機能は、図示されていない水晶 発振器により駆動される、図示されていないクロックによってなされる。たとえ ウェッブが最大速度で移動していても、ウェッブのどんな部分も見落とさないで 薄板を検査できる、マルチプレクサ１４６の充分な高速動作周期が得られるよう 、このクロックは選択されなければならない、このようにして、画素の（Ｘ方向 における）幅を（クロックの速度に関連する）動作周期時間で除した値は、どの 部域も必ず検査漏れのないよう、ウェッブ速度より大きくなければならない。

次に、マルチプレクサ１４６から電気回線により伝送されるアナログ信号は、ア ナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）１４８により、ｎビットの並列データスト リームに変換される。望ましくは、８ビツトのフラッシュ変換器が用いられてい るが、これは、この種のフラッシュ変換器が適当な解決であり、速度も、入手可 能性も優れているからである。フラッシュＡＤ変換器から出る並列データストリ ーム１４９は、デジタルフィルタで濾通される。また望ましくは、帯域通過作業 を行うため、空間的濾波器を用いている。二の濾波器は、３×３のほぼガウスの 二次元空間濾波器と、幅８画素または１６画素の線形空間濾波器との組合せであ り、これは、３Ｘ３瀘波器１５１と１６画素平均化装置１５０として、それぞれ 図８に示されている。これらの濾波器は、並列データストリームの空間帯域通過 機能をリアルタイムで果たしている。これらの濾波器より発信されるデータスト リームは、準定値（「シきい値」）に比較される。しきい値は、ラッチ１５２と １５３のようなラッチに保持されている。これらのラッチにより保持されている しきい値は、制御コンピュータにより動的に変えることができる。しきい値が越 えられた場合、各データストリーム（すなわち、３つ全ての伝送路におけるデー タストリーム）は、出カバソファに送られ、ウェッブ位置、時間などの適当な発 生データと共に保管される。どのしきい値も越えられていない場合は、その特定 の検知素子に関連するデータ値は、捨てられる。このようにして、異常な画素デ ータのみが保管されるので、次の段階（すなわち、コンピュータ）に送られるデ ータ量は劇的に減少する。

比較のために用いられる上記のしきい値は、予め設定しておくことも、また変化 するデータ条件に適合するように、動的に変更することもできる。コンパレータ は、期待値範囲を超えるか、また期待値範囲に達しない信号を表すデータを捕捉 するように設計されているが、この期待値範囲は、欠陥のない正常な面で測定さ れる典型的な信号を表す。

期待値範囲から外れている信号に関するデータは、貯蔵され、そして発生を幾つ かの欠陥の種類の１つに分類する適当な分類処理のための検知器特定バンクを制 御するプロセッサに送られる。多くの場合、分類は、参照用テーブルに従って定 められる。参照用テーブルを開発するには、様々な種類の欠陥に対して、ｒ識別 特性」を明らかにするシステムによって、既知の欠陥を検査しなければならない 、識別特性のこの種の参照テーブルは、金属薄板製品、隔離距離、１ｉ素の幅お よび画素の長さなどの異なる組成の結果、変化する。こうした場合、現に生産中 の金属薄板の欠陥の測定信号は、欠陥の種類を定めるために作られた参照用テー プと比較される９分類の後、欠陥の種類、位置、寸法などを後に参照できるよう 、貯蔵することができる。

制御レジスタ１５５は、システムバスに連結され、データに関し行われる動作を 制御する。たとえば、制御レジスタは、データを受け入れるか、入れな（＼か、 検知動作を開始または停止するか、どのマルチブレクサ回路を活性化するか、そ してフラッグ欠陥データを貯蔵するか、決定する。状況レジスタ１５７ちまた、 制御コンピュータが様々なシステム制御信号の状況を監視できるようにする。

ロギングコンピュータは、永続的にデータを貯蔵し、検出された欠陥の種類のタ リー実行を維持するか、または当該の特定薄板のために単に現活動ログを維持す るという機能を果たす、このコンピュータはまた、コンパレータによって用いら れるコンパレータ値を設定することができる。

出力バッファ１５９は大容量で、相当量のデータを貯蔵することができる。この バッファは、３伝送路全てからの生データと、全ての伝送路からの３×３瀘波器 のデータ、全しきい値ラッチの状態、画素による行と欄のデータ、および差のデ ータとを貯蔵できるだけの容量を持たなければならない。

図９Ａには、図８のフィルタ部の選択実施例が示されているが、これには３×３ 瀘波器と、画素平均化装置および差データを得るためのプロセスが含まれている 。

図８の変換部のフラッシュＡＤ変換器１４８よりのデータは、順番に第１系列の 画素ラッチ１８１．１８２および１８３に送られる。データは、シフトレジスタ と同様に、これらのラッチを通って、順番に刻時される。各ラッチは対応する出 力を有しており、この出力から、当該ラッチに貯蔵されている値が読み取られる 。データが第１系列ラッチの最終ラッチ１８３から刻時によって出力され、ＲＡ Ｍ２と表示されているランダムアクセスメモリに送られ、貯蔵される。ＲＡＭ２ から送られたデータは、３つのラッチの第１系列と同様に、順番に第２系列の３ つのラッチ１８４．１８５および１８６を通って刻時される。ラッチ１８６の出 力は、第２ランダムアクセスメモリＲＡＭ５に送られ、ここでこのデータは、第 ３系列の３つのラッチ１８７．１８８および１８９に送られる必要が生じるまで 、貯蔵される。第２と第３系列の各ラッチも、対応する出力を有しており、この 出力から、当該ラッチに貯蔵されている値が読み取られる。

図９ｂでは、複数の点または画素の配列が示されている。各画素は、光検知器の 所与の３連素子により観測される対象物表面上の光の当たる位置における光の行 イメージのセクションを示している。所与の瞬間に、本発明の装置は、所与の点 または画素ｉ、ｊ１９５において対象物表面に欠陥が存在するかどうか、決定す る。該装置は、配列１９６内の画素１＋　ｊに近接する画素における読取りも考 慮しながら、画素ｉ、ｊにおける欠陥の存在または不在を決定する。配列１９６ の９つの画素を読み取る二とにより得られた値は、ラッチ１８５から伝送される 画素１．Ｊの読取りから得られた値と共に１図９Ａの９つのラッチから得ること ができる。その時、３×３瀘波器は、下記式、すなわちＨＩｊ−（Ｃ＋　＋ｉ　 、ｊ＋ｌ　＋［］、＋１＋Ｊ−１”Ｄ＋　−１＋ｊ＋ｌ　”Ｄ＋　−１＋ｊ−ｉ 　）ｘ１７１６＋（Ｄ；＋Ｌ＋ｊ中Ｄ１−１．ｊ”ｏｆ、　ｊ＋１＋Ｄ５　ｊ− １）ｘ２／１６＋（Ｄ＋、Ｊ）ｘ４／＋６ を用いて、９つのあらゆる読取り値りより４ｆＬ　Ｈ＋　Ｊを算定する。

３×３瀘波器による値Ｈ１Ｊの計算は、信号を平滑化するのに役立つ、ランダム アクセスメモリＲＡＭ２、ＲＡＭ５は、３×３瀘波器よりの読取り値りを同期化 する役割を果たし、その結果、たとえば、下の行にあるが、画素１．ｊと同じ欄 にある読取り画素ｉ−１゜ｊは５ラツチ１８８から得られ、また同時に、画素ｉ 、Ｊからの読取りはラッチ１８５から得られ、そして上の行にあるが、画素ｌ、 ｊと同じ欄にある画素ｉ＋１、ｊからの読取りは、ラッチ１８２から得られる。

画素平均化装置１５０は、下記の式、すなわちＢ＋Ｊ−（Ｂ＋ｊ／１６）　＋　 （Ｂ＋−１，、＋）　ｘ　１５／１６に従って、ｍ１ｌｌｉ、ｊのために定周波 のバックグランドノイズを濾過して、除去する。

３Ｘ３濾波器１５１よりの値Ｈ，Ｊと１画素平均化装置１５０よりの値Ｂ１ｊと の差は、下記式すなわち差”　Ｈｉ　ｊ　−Ｂ　ｉ　ｊ より、得られる。

上記の差を算出することにより、該装置は、照度の変動のような、システムのド リフトやシステム内の機能の緩慢な変化の影響を受けずにすむ、上述のように、 信号処理エレクトロニクスの濾過部装置によって、空間的濾過がオンラインで可 能になる。ラッチ１５２と１５３に貯蔵されている事前選択しきい値と比較され るのは、上記の差の値であり、こうして欠陥の存在または不在が決定される。信 号処理の後、コンピュータは１画素ｉ＋Ｊのために貯蔵されてあった情報を取出 し、近接画素のために貯蔵されていた情報を参照して、欠陥の大きさと種類を決 定するよう、プログラムされている。バッファ１５９には、幾つかの画素のため のデータを貯蔵するため、充分なメモリがなければならない。

当特許の申請者は、生産環境における本発明の実効性を確かめるため、試料を実 験室で研究した。実験室における研究は、限定された数と種類の表面欠陥に対し て行われ、そして少なくとも研究された欠陥については、照射面が表面構造に垂 直なとき、表面構造に非常に軽微な変化しかもたらしていない欠陥は、検知器要 素３７を用いる場合のように、一般的に小さい角度の散乱を通してのみ検知可能 であることが、研究によって明らかになった。もっと重大な表面損傷があるが、 まだ基本的表面構造を雑持している欠陥は、散乱信号の振幅が増大するという特 徴がある０表面構造の全面的な喪失という特徴を有する欠陥は、あらゆる方向に 散乱が生じる傾向があり、一方、より重大な表面変形と材料表面のきずを伴う他 の種類の欠陥は、当初の表面構造に垂直な散乱を示す、この最後の場合は、通常 の表面形状に平行で、大きな角度の散乱を観測することによって、容易に検出で きる傾向がある。圧延方向に平行な面においても、またこれに垂直な面において も、様々な角度における散乱を観測することによって、様々な欠陥を識別して一 般的な等級と種類に分類することが可能である。

金属圧延工場から得られた製造試料における欠陥は、視覚では発見するのが困難 なものから、非常に困難なものまである１本発明は、金属薄板の生産中に見出さ れるほとんど全ての典型的な欠陥の位置決めを行うことができる。試験結果によ ると、散乱角度の特性と信号の振幅が、欠陥の種類と関連の表面損傷の重大度に 関係している。これらの特性に基づき、上述のように空間的濾通を行った後、あ る種の識別はリアルタイムで行うことができる。各種の欠陥はそれぞれ、異なる 角度で相対的な強度の光学的散乱に基づ（識別特性を示す、しきい値は、欠陥を 分類して出来るだけ多くの等級に分け、次に薄板の欠陥のない部分から上記の欠 陥を分離するために、設定されている。しきい値の識別特性が欠陥を指示してい る場合、関連の全検知器の測定値は、後に分析して、当該の欠陥をその種類、大 きさおよび重大度に従ってさらに分類するため、保存される。散乱角度に加えて 、欠陥部位の空間的形態は、分類と重大度の情報となる。たとえば、ｒ圧延横滑 り跡ｊを示す試料の欠陥部位は、オシロスコープに数ミリメートルの長さと幅の 信号を表示する傾向があり。

これは当該の欠陥の寸法を表している。１ミリメートル以下の寸法の「窪み」欠 陥と「圧延横滑り跡ｊの欠陥の比較により、該装置は、（ウェッブ移動の方向に おける）欠陥の長さと（ウェッブ移動の方向を横切る）欠陥の寸法に基づいて、 識別する性能があることが示されている。

上述の識別・分類技術は、信号分析において平行処理を利用する、リアルタイム の信号処理に従うものである。データロギングコンピュータは、第２の優先作業 として（第１の優先作業は、欠陥データをログすることであ）、疑似リアルタイ ムでさらに追加識別と分類を行うことができる。すなわち、欠陥の頻度が高すぎ ることがない場合、データロギングコンピュータは、欠陥のログする合間に追加 分類算法を行うことができる。この最後の分類はある種の場合、圧延作業が完了 した後、圧延金属薄板のコイルが移動されている間に。

完了しなければならないこともある。この追加分類が実施される場合、これに要 する時間は、最大でも数分を超えることはない、この種の分類の例には、欠陥の 種類の寸法特性を定めるために、隣接する検知素子を検査すること、様々な検知 器よりの散乱輝度率を算定すること、および欠陥生成の仕組みと位置を定めるた め、欠陥の発生時期を計算することが含まれる。

本発明は、上述のように幾つかの選択された実施形態において、開示されたが、 添付の請求の範囲に示されている本発明の精神と範囲より逸脱しない限り、多く の修正、追加および削除があり得ることは、当該技術に熟達している専門家にと って、明らかであろう。

第５図 第７図 第８図 第９Ａ図 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成５年１１月 ２５８

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. １．当該装置に対する移動方向に移動する対象物の表面を検査する装置であって 、該装置には、−総体的に移動方向を横切るように、対象物表面上に当たる一条 の光線を発生させる光源手段が具備されており、しかもこの光線は、総体的に対 象物表面から立ち上がっている照射光面をなすある入射角で上記対象物の表面に 当たり、 −また、総体的に対象物表面から立ち上がっている第１検出面にある第１経路に 沿って、対象物面により上記の光線から散乱させられた光を検出するための第１ の光検知器手段と、 −総体的に対象物表面から立ち上がっている第２検出面にある第２経路に沿って 、対象物面により上記の光線から散乱させられた光を検出するための第２の光検 知器手段とが具備されている対象物の表面を検査する装置。
2. ２．前記第２検出面にある第３経路に沿って、対象物面により前記の光線から散 乱させられた光を検出するための第３の光検知器手段も具備されている請求項１ 記載の装置。
3. ３．前記第１検出面にある前記第１経路は、対象物表面に対し１５°〜６０°傾 斜していることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. ４．前記第２検出面にある前記第２経路は、対象物表面に対し１５°〜６０°傾 斜している請求項１記載の装置。
5. ５．前記第１検出面にある前記第１経路は、対象物表面に対し７５°〜８５°傾 斜している請求項１記載の装置。
6. ６．第１および第３光検知器手段は、前記照射面の向かい合った両側に位置し、 かつ１つの共通地点に向いている請求項２記載の装置。
7. ７．前記照射面は、総体的に対象物の表面に垂直で、かつ移動方向に直角である 請求項１記載の装置。
8. ８．前記第１検出面は一般的に移動方向を横切っており、かつ前記第２検出面は 総体的に移動方向に並行している請求項１記載の装置。
9. ９．前記第１検出面は、対象物の表面に垂直であり、かつ移動方向に対し、垂線 から１５°以内の傾斜角を有している請求項１の装置。
10. １０．前記第２検出面は、対象物の表面に垂直であり、かつ移動方向に対し総体 的に平行である請求項１記載の装置。
11. １１．検査対象物は圧延金属薄板であることと、前記第１光検知器手段は、金属 薄板の表面に当たる光線により作られたパターンで『回析』された光幕の片側に 配置されている請求項１記載の装置。
12. １２．前記光源手段は少なくとも１つの半導体レーザを備えている請求項１記載 の装置。
13. １３．前記光源手段は、延長光線を生成するため、互いに隣接して配置されてい る少なくとも２つの発光ダイオードを備えている請求項１記載の装置。
14. １４．前記光線は、ほば完全に対象物の表面全てにわたって延びている請求項１ 記載の装置。
15. １５．さらに光発生手段を備え、かつこの光発生手段から放射される光を１本の 光線に収束させるためのレンズを備えている請求項１記載の装置。
16. １６．前記収束手段には、互いに垂直に向き付けられ、かつ前記光発生手段と対 象物表面との間にある第１と第２の円筒形レンズ手段が設置されている請求項１ ５記載の装置。
17. １７．前記の第１と第２の光検知器手段にはそれぞれ、第１と第２の経路に沿っ て散乱された光を捕集するための光導波管手段が備えられている請求項１記載の 装置。
18. １８．さらに、散乱光を捕集するため、対象物に最も近い各前記光導波管手段の 一方の端に隣接して取り付けられているレンズ手段も含む請求項１７記載の装置 。
19. １９．さらに、検知器増幅器と可変増幅段部を備えている請求項１７記載の装量 。
20. ２０．前記装置には、少なくとも２つの検知ヘッドモジュールからなるモジュー ル式検知ヘッドアセンブリが備えられており、しかも前記の各検知ヘッドモジュ ールには、複数の検知部が含まれている請求項１記載の装置。
21. ２１．前記光源手段には、前記検知部のそれぞれに取り付けられて、１つの発光 ダイオードが備えられている請求項２０記載の装置。
22. ２２．前記第１と第２の光検知器手段にはそれぞれ、前記各検知部に少なくとも ２つの光検知器が備えられている請求項２１記載の装置。
23. ２３．さらに、少なくとも数個の前記光源と、前記第１光検知器手段および前記 第２光検知器手段とを収納するハウジングを備え、しかもこのハウジングには対 象物に近接する１つの開口部がある請求項１記載の装置。
24. ２４．さらに、前記ハウジングの内部域に圧力をかけて空気を導入する手段が備 えられている請求項２３記載の装置。
25. ２５．前記ハウジングは内側面を有し、該内側面は、光の反射を最小限にするた め、黒くされている請求項２３記載の装置。
26. ２６．前記第１と第２光検知器手段はそれぞれ、エレクトロニクス信号を生成さ せる複数の検知器と、これらの検知器に散乱光を伝送する光ファイバー手段を備 えており、かつ、前記装置にはまた、前記信号を多重送信するため．前記検知器 に連結されているマルチプレクサが備えられている請求項１記載の装置。
27. ２７．さらに、前記発光ダイオードからの光の輝度を平均化するため、前記発光 ダイオードの出力を制御するエレクトロリニクス手段を備えている請求項１３記 載の装置。
28. ２８．前記発光ダイオードの出力を制御する前記エレクトロニクス手段は、出力 を監視し、かつフィードバック制御ループにより出力を制御するようになってい る請求項２７記載の装置。
29. ２９．さらに、欠陥の存在を検出するため、予め設定されたしきい値と前記信号 を比較する手段と、検出された欠陥を種類毎に分類するため．既知の検出種類の 予め設定された特性信号と検出された欠陥の信号とを比較する手段とを備えてい る請求項２６記載の装置。
30. ３０．対象物の表面を検査する装置であって、しかも該装置には、 −光源を生成する手段と、 −対象物の表面に１本の光線を投射するため、光源を対象物の表面に照射させる 手段と、 −一般的に対象物表面から立ち上がっている第１検出面にある対象物面により前 記の光線から散乱させられた光を検出するための第１の手段と、−一般的に対象 物表面から立ち上がっている第２検出面にある対象物面により前記の光線から散 乱させられた光を検出するための第２の手段と、−それぞれ、第１と第２の電気 信号を生成するため、前記第１と第２の光検出手段によって検出された散乱光を 変換する手段と、 −第１と第２め電気信号を濾過し、ノイズを取り除くための手段、および −対象物表面における欠陥の存在を検出するため、第１と第２の電気信号を処理 する手段とを、備えている対象物の表面を検査する装置。
31. ３１．検出された欠陥の種類を分類するため、予め設定された欠陥特性と第１と 第２の信号を比較する手段を備えている請求項３０記載の装置。
32. ３２．信号を処理する手段は、予め設定されたしきい値と信号とを比較する手段 を備えている請求項３０記載の装置。
33. ３３．第２検出面において散乱光を検出する第２の手段には、第２の検出面にお いて第１の経路に沿って散乱光を検出する手段が備えられており、かつ、この第 １の経路は、対象物表面に垂直な面に対し大きな角度で傾斜しており、また、前 記の装置にはさらに、対象物表面に垂直な面に対し小さな角度で傾斜している第 ２経路に沿って、第２の検出面において散乱光を検出する第３の手段が備えられ ている請求項３０記載の装置。
34. ３４．電気信号を多重送信する手段をさらに備えている請求項３０記載の装置。
35. ３５．検査対象物は、伸長されている結晶粒構造を有する圧延金属薄板製品であ り、第１検出面において散乱光を検出する前記第１手段には、圧延金属薄板製品 の伸長結晶粒構造による光の『回折』により作られたパターンの光幕の外側に配 置されている光検知器が備えられている請求項３０記載の装置。
36. ３６．さらに、対象物の表面により光線から散乱された光を検出するための、第 １と第２の検出面の一方に位置する第３手段が備えられている請求項３０記載の 装置。
37. ３７．以下の各段階、すなわち （ａ）光源を生成する段階と、 （ｂ）対象物の表面に１本の光線を投射するため、光源を対象物の表面に照対す る段階と、 （ｃ）総体的に対象物表面から立ち上がっている第１検出面にある対象物面によ り前記の光線から散乱させられた光を検出する段階と、 （ｄ）総体的に対象物表面から立ち上がっている第２検出面にある対象物面によ り前記の光線から散乱させられた光を検出する段階と、 （ｅ）それぞれ、第１と第２の電気信号を生成するため、前記第１と第２の光検 出手段によって検出された散乱光を変換する段階と、 （ｆ）第１と第２の電気信号を濾過し、ノイズを取り除く段階と、そして （ｇ）対象物表面における欠陥の存在を検出するため、第１と第２の電気信号を 処理する段階 からなる対象物の表面を検査する方法。
38. ３８．検出された欠陥の種類を分類するため、予め設定された欠陥特性と第１と 第２の信号を比較する段階をも有する請求項３７記載の方法。
39. ３９．前記信号を処理する段階には、予め設定されたしきい値と信号を比較する 段階も含まれている請求項３７記載の方法。
40. ４０．前記第２検出面において散乱光を検出する段階には、第２の検出面におい て第１の経路に沿って散乱光を検出することが含まれており、かつ、この第１の 経路は、対象物表面に垂直な面に対し大きな角度で傾斜しており、また、この方 法にはさらに、対象物表面に垂直な面に対し小さな角度で傾射している第２経路 に沿って、第２の検出面において散乱光を検出する段階が含まれている請求項３ ７記載の方法。
41. ４１．信号を処理する段階に先立って、電気信号を多重送信する段階をさらに有 する請求項３７記載の方法。
42. ４２．検査対象物は、伸長されている結晶粒構造を有する圧延金属薄板製品であ り、第１検出面において散乱光を検出する段階には、圧延金属薄板製品の伸長結 晶粒構造による光の『回折』により作られたパターンの光幕の外側に光検知器を 配置する段階も含まれている請求項３７記載の方法。