JP4932595B2

JP4932595B2 - 表面疵検査装置

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Publication number: JP4932595B2
Application number: JP2007132091A
Authority: JP
Inventors: 宏尚山地; 尊道小林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-05-17
Also published as: JP2008286646A

Description

本発明は、金属板等の帯状体の表面の疵検査装置に関し、特に、帯状体の表面の各種の疵の検査を、撮影画像を用いて行う疵検査装置に好適な技術に関するものである。

金属板の一つである鋼板等の帯状体の製造工程において、製品の品質を損なうおそれのある疵は製造段階で早期に発見し、当該製造工程又は上工程の製造条件を変更するなどして後続の製品について疵の発生を未然に防ぐ必要がある。そのために、例えば、製造ライン中で鋼板を移動させながら疵の検査を行っている。疵の検査方法として、電磁的や光学的手法など数々の検査方法が開発されており、なかでも光学的検査方法は鋼板に非接触で表面の疵が検出可能であり、疵画像が高速で容易に得られるために広く用いられている。

当該光学的検査方法は、通板する鋼板等の表面の被検査部を照明して、ＣＣＤカメラのような撮像装置により連続的に撮影して得られる画像信号に基づいて、鋼板等の表面の疵を検出している。一般的にこのような光学的な表面疵検査方法においては、明視野撮像を行う正反射光学系と暗視野撮像を行う散乱反射光学系（以下では、それぞれ正反射光学系又は乱反射光学系と記す）の２系統の光学系を用いることが多い。正反射光学系は表面の比較的大きな凹凸状の疵検出で有効であること、及び散乱反射光学系は鋼板表面の有色異物や汚れ欠陥の検出で有効であることが知られている。

しかしながら近年では、鋼板等の製品の出荷時の品質検査や、疵の早期発見により迅速な疵発生防止対策を実施する等の観点から、鋼板等の表面の正常部である地合と比べて、色調や凹凸の僅かな違いの疵をも検出することがますます重要になっている。正反射光学系と乱反射光学系の２系統の光学系を有する表面検査方法では、撮像装置は固定、つまり撮像装置の受光角度が固定されているため、固定した受光角度での撮像では色調や凹凸の僅かな違いの疵の検出が難しいという問題がある。例えば、押疵等の微小凹凸疵や、鋼板表面に薄く付着する汚れでは、疵表面で起こるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性により、ある特定の受光角度でしか輝度変化を得ることできず、検出が困難になる場合が生じていた。

そこで、撮像装置の受光角度を変化させて鋼板等の表面疵検査をする装置として、例えば、特許文献１に開示された技術のように、乱反射光学系の撮像装置を可動するためのアクチュエータを備え、通常のライン速度から非定常速度に減速した時に、乱反射光学系の撮像装置の受光角度を変化するようにした装置が知られている。又、特許文献２に開示された技術のように、２次元ＣＣＤカメラの受光部を、２次元ＣＣＤ素子の画素列の走査方向が鋼板の幅方向に実質的に一致するように鋼板に対向配置し、相前後する２以上の時刻において当該画素列を走査して得た、鋼板の幅方向に長い特定部分の２枚以上の画像を合成して、異なる受光角度の検査画像を作成する装置が知られている。
特開２００６−１７７７４６号公報特開２００５−２７４３２５号公報

しかしながら、上記の従来技術では、以下のような問題がある。

特許文献１に開示されている技術は、乱反射カメラの受光角度をアクチュエータにより変化させることで、押し込み深さの浅い疵を検出すること目的としている。つまり、ライン速度が定常の場合には、乱反射カメラの受光角度は固定して通常の疵検査を行い、鋼板をせん断や、ライン停止のために減速したりした非定常速度時に乱反射カメラの受光角度を変えることで対象とする疵を検出している。したがって、当該従来技術は、連続発生している疵をライン低速時に検出するバッチ検査が主な目的であり、ライン全長の単発発生疵を検出するには、連続的にラインを減速する必要があるという問題がある。また、カメラを可動式にするための装置と、及び当該装置の制御装置とが必要であり、設備コストの増大やメンテナンスが複雑になるといった問題もあった。

特許文献２に開示されている技術では、鋼板の幅方向に長い特定部分が搬送によって製造ライン上を移動することにともなって、当該特定部分からの散乱光について、経時的に２次元ＣＣＤカメラである撮像装置の受光角度が変化することを利用している。鋼板の特定部分を含む画像が、２次元ＣＣＤカメラで撮像している製造ライン上の撮像領域中でオーバーラップするように、２次元ＣＣＤカメラで撮像した、複数の受光角度それぞれで撮影した複数枚の画像を画像合成する。したがって、異なる２枚以上の、予め設定した所定の複数の受光角度の鋼板画像を得るために、必ず当該特定部分は、撮影領域中で所定の受光角度の位置で２回以上撮影される必要がある。言い換えれば、必ず２回以上の撮影回数で、特定部分を含む２次元画像を撮像することが必要となる。このため、効率的な画像撮影ができない。

また、特許文献２の技術では、変化量の多い受光角度を得るために、画素数の大きな２次元ＣＣＤを用いる場合には、より一層２次元ＣＣＤカメラを高フレームレート化する必要があり、高速搬送するラインへの適用が困難である。さらに、鋼板の特定部位を撮影領域中で少なくとも２回以上の複数回撮影したフレーム単位の２次元の画像データから、後工程の画像処理装置で上記の画像を合成する処理をする際には、必要の無い受光角度の部分の画像データを含めて後工程の画像処理装置に伝送し、当該所定の受光角度で撮像された特定部分の画像データ（１画素列分）のみをフレーム単位の画像データから抽出しなければならない。そのために、フレーム単位の２次元の画像データの処理では、無駄にデータ伝送時間および画像合成処理時間を要する。したがって、特許文献２に開示された技術では、鋼板の通板時にリアルタイムの疵検出を難しくする問題もあり、加えて、高速の画像処理をするための装置コストが増大するといった問題も生じていた。

上記の従来技術の問題に鑑みて、本発明の目的は、帯状体の正常部である地合の散乱、反射光が少なく、帯状体の表面の微小な疵によるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性に適した受光角度で輝度変調を、任意に設定した複数の受光角度で効率よく撮像して、高速に画像処理して疵検出することが、複数の撮像装置を使用することなく従来よりも簡便な装置配置で、且つ、従来と比べて低コストで可能である帯状体の疵検査装置を提供することである。

上記の課題を解決する本発明の疵検査装置は、移動する帯状体の表面に光を照射し、該表面からの反射光を２次元撮像装置で撮像して前記帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査装置において、前記帯状体の面状光照射領域に所定の垂直方向入射角度αで面状光を照射する照明装置と、該面状光照射領域を挟んで該照明装置と対向配置されて、前記帯状体の移動に同期して前記面状光照射領域の内の複数の部分領域Ｌｎを異なる複数の垂直方向反射角度βｎで撮像して、複数の列単位画像を出力する２次元撮像装置と、前記２次元撮像装置の撮像を制御し、且つ、該複数の列単位画像に基づいて、前記複数の垂直方向反射角度βｎ毎に前記複数の列単位画像のフレーム画像を構成する制御装置と、該垂直方向反射角度βｎ毎のフレーム画像を画像処理して前記帯状体の表面の疵を検出する疵画像処理装置とからなり、前記２次元撮像装置は、複数のＣＭＯＳ撮像素子からなる２次元の画素配列を有する２次元ＣＭＯＳカメラを備え、該画素配列から前記制御装置の指示により任意の画素列の前記列単位画像を出力するものであり、前記制御装置は、予め設定した前記複数の垂直方向反射角度βｎそれぞれに対応する前記複数の部分領域Ｌｎを、１回の撮像動作中に撮像するために、前記２次元ＣＭＯＳカメラの複数の画素列を設定して２次元撮像装置に指示し、さらに、該２次元撮像装置から入力した部分領域Ｌｎそれぞれの列単位画像を配列及び合成して、前記面状光照射領域を前記複数の垂直方向反射角度βｎそれぞれで撮像したフレーム画像を導出することを特徴とする。

本発明によると、複数台の撮像手段を使用することなく、同時刻に複数の受光角度で帯状体の表面を検査することができ、発生する疵に併せて複数の受光角度が選択できることから、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることができないような疵のリアルタイム検出が可能となる。さらには、装置の小型化、廉価化が可能になるため、疵検査の導入が容易になる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態の一例を示すもので、被検査体の帯状体が鋼板であり、当該鋼板が移動しながら加工される鋼板製造ライン（以下では鋼板ラインと記す）に配設された表面疵検査装置Ｍの概略構成図である。鋼板ラインでは、図１に示すように、鋼板１がロール２によって略水平方向に（図１の紙面の左から右に向かって）搬送されている。

本表面疵検査装置Ｍは鋼板１の表面の撮像領域（面状光照射領域とも記す）ＬＡを照明する照明装置１０、当該撮像領域を撮像して画像データを出力する２次元撮像装置２０、当該２次元撮像装置２０を制御する制御装置３０、当該画像データを画像処理して鋼板１の表面の疵を検出する疵画像処理装置３１、及び検出した疵情報を画面上に表示するオペレータ疵表示装置３２からなる。さらに、鋼板ラインには鋼板の移動を検知するための、鋼板面にローラを密着・回転させて、設定されたローラの回転角度ごとにパルス信号を出力するロータリーエンコーダ等のセンサ（以下ではＰＬＧ４０と記す）２４を備えている。

図２は鋼板ライン上の鋼板面を上方から見た平面図で、照明装置１０、面状光照射面ＬＡ、及び２次元撮像装置２０の平面配置を示す。図３は鋼板ラインを側面から、すなわち、ロール２の軸方向から見た側面図で、照明装置１０、面状光照射領域ＬＡ、及び２次元撮像装置２０の側面の配置状況を示している。

照明装置１０は、図１に示すように、蛍光灯または白熱灯からなる光源１１、光ファイバー束１２、光源から出射された光を光ファイバー内へ導く入力端１３、及び光ファイバー内から光を出射する出力端１４からなっている。光ファイバー束１２では多数の光ファイバーが整列されていて、入力端１３には光源１１が近接して配置されている。一方、出力端１４から出射される面状光Ｌ１は略平行光で、鋼板１の鋼板面に垂直で且つ鋼板幅方向を含む面との、なす角度α（以下、垂直方向入射角度とする）が４５〜７０°程度で面状光照射領域ＬＡに照射されるようになっている。面状光Ｌ１は均一照度で、面状光照射領域ＬＡの全幅にわたり、かつ鋼板の移動方向の照射幅は２次元撮像装置２０の撮像範囲を満たすように照射される。例えば、本実施の形態では、１８０Ｗのハロゲンランプ２台を光源１１とした、光ファイバー束１２の出力端１４を備えた照明装置１０を用いており、面状光Ｌ１は、垂直方向入射角度αが４５度で、鋼板表面を照射するように設定している。また、鋼板上の面状光照射領域ＬＡは幅方向１７００ｍｍ、長さ方向６００ｍｍである。光ファイバー束１２の出力端１４から、面状光Ｌ１の鋼板面上の面状光照射領域ＬＡまでの距離は鋼板ラインの装置構成で決められるが、本実施の形態では２００〜４００ｍｍ程度である。

また、鋼板上の面状光照射領域ＬＡを撮像する２次元撮像装置２０の光軸は、鋼板１の鋼板面に垂直で且つ鋼板幅方向を含む面との、なす角度β（以下、受光角度又は垂直方向反射角度とする）が、垂直方向入射角度αと等しくなるように、２次元撮像装置２０を設置する（図３を参照のこと）。例えば、本実施の形態では、垂直方向入射角度α及び垂直方向反射角度βを同じ４５度に設定している。なお、照明装置１０は、上記した以外の例えば市販のＬＥＤレーザ光照明装置等のその他の面状光源を用いてもよい。

２次元撮像装置２０は、面状光照射領域ＬＡを挟んで照明装置１０に対向する位置にあって、鋼板１の幅方向に一台または複数台が並列に配設されていて、その光軸は鋼板１の移動方向が撮像して得る画像の縦に、鋼板１の幅方向が当該画像の横方向になるように向けられている。２次元撮像装置２０の台数は、鋼板１の検査幅、および画像の横方向の画素数（すなわち撮像素子の横方向の画素数）に基づいて、どの程度小さな疵を検出するかという必要とする分解能に応じて決定する。通常は鋼板ラインを通板する鋼板１は複数の種類あり、それぞれの幅が１ｍ〜３ｍ程度であるので、これに合わせて撮像装置も通常３、４台並列に並べる。なお、２次元撮像装置２０から面状光Ｌ１の鋼板面上の面状光照射領域ＬＡまでの距離は、鋼板１の検査幅、撮像装置の視野角、必要分解能等、及び設置場所近辺の他の装置配置等により決定され、通常は３００〜１２００ｍｍ程度である。例えば、鋼板の幅が１５００ｍｍの場合、２次元撮像装置は横２３５２画素、縦１７２６画素を有する撮像素子からなるカメラ２台で、カメラ幅方向視野サイズは１６４０ｍｍになるようにあらかじめ光学条件を設定している。したがって、カメラ１台の幅方向視野は８２０ｍｍ、板幅方向の画素サイズは０．３５ｍｍ、ライン方向の画素サイズは０．３５ｍｍである。

２次元撮像装置２０は、図４に模式的に示すように複数のＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ）撮像素子２２が受光面２１上に２次元配列（行と列）された、２次元の画素配列からなる２次元ＣＭＯＳカメラで構成され、１回の撮像動作中に、異なる複数の画素の列（以下では画素列と記す）を任意に選択して、当該画素列の画像信号（以下では列単位画像と記す）を部分読み出しする手段を備えている。従って、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｍ列目の画素列から得られるｍ列単位画像と、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｎ列目の画素列から得られるｎ列単位画像は、同じ撮像動作中に得ることができる。本実施の形態では、受光面２１上のＣＭＯＳ撮像素子２２の画素配列の行方向を鋼板の移動方向（鋼板ライン方向）に一致させ、且つ画素配列の列方向を鋼板の幅方向に一致させるようにして２次元ＣＭＯＳカメラを鋼板ライン上に設置している。

本発明の実施の形態では、照明装置１０の出力端１４から垂直方向入射角度α傾いて照射された平行光である面状光が面状光照射領域ＬＡで反射され、２次元撮像装置２０の受光部２１上に結像して、面状光照射領域ＬＡが撮像される。このとき、図２、図３に示すように、面状光照射領域ＬＡ上の鋼板1の幅方向に長い部分領域Ｌｍから、常に一定の垂直方向反射角度βｍの反射光が、２次元撮像装置２０の受光部２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｍ列目で受光される。同様に、面状光照射領域ＬＡ上の部分領域Ｌｎから、常に一定の垂直方向反射角度βｎの反射光は、２次元撮像装置２０の受光面２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｎ列目で受光することになる。面状光照射領域ＬＡ上の部分領域Ｌｍ、ＬｎそれぞれとＣＭＯＳ撮像素子２２上のｍ列、ｎ列それぞれとの対応関係は、予め面状光照射領域ＬＡを当該光学系でＣＭＯＳ撮像素子２２で撮像画像を得て校正しておく。ところで、面状光照射領域ＬＡは２次元撮像装置２０の受光部２１に結像しているため、面状光が垂直入射角度αで入射している部分領域Ｌｍから、常に一定の垂直方向反射角度βｍで１走査線分の画像が入射していることになることから、ＣＭＯＳ撮像素子の画素列を任意に選択すれば、面状光照射領域ＬＡの範囲内で、常に一義に垂直方向反射角度を選択することが可能である。

制御装置３０は、２次元撮像装置２０で撮像する１枚の画像上の鋼板ライン方向の画素サイズが、１回の撮像動作の時間中に移動する鋼板の長さに等しくなるように、ライン速度に対応してＰＬＧ４０から出力されるパルス信号に同期して、２次元撮像装置２０が１回撮像するための撮像駆動信号を出力する。又、制御装置３０は、後で詳細を記載するような処理で、画像信号を読み出すＣＭＯＳ撮像素子２２の複数の画素列を選択し設定する。２次元撮像装置２０から１回の撮像動作中に得られる夫々の列単位画像を順次鋼板長手方向に合成してフレーム画像を作成し、順次疵画像処理装置３１に出力する。

図５は、鋼板１の疵検査をする際にＣＭＯＳ撮像素子２２上の２つの画素列（ｍ列目、ｎ列目）が選択された場合の処理の一例を説明する説明図である。図５（ａ）には、２次元撮像装置２０のｍ列目の画素列とｎ列目の画素列により列単位画像（ｍ列単位画像又はｎ列単位画像）として撮像される鋼板１上の撮像位置（部分領域Ｌｍ又はＬｎ）がどのように変化するかを経時的に示している。なお、図５（ａ）では、鋼板１の搬送方向を上方向とし、また、時間軸を右方向にして、各撮像時刻ｔ、ｔ＋1、ｔ＋２における鋼板１の移動の様子を３つの鋼板１の図を用いて模式的に示している。本実施の形態では、制御装置３０から出力される撮像駆動信号は、２次元撮像装置２０が１回の撮影時間中に移動する鋼板の長さと、撮像する画像上の鋼板ライン方向の画素サイズと等しくなるように同期しているので、順次撮像動作で得られた夫々の列単位画像（例えばｍ列単位画像同士又はｎ列単位画像同士）を図５（ｂ）に示すように、各撮像時刻毎に順次並べて配列・合成するだけで、ｍ列単位画像を鋼板長手方向に合成した疵画像Ｉｍと、ｎ列単位画像を鋼板長手方向に合成した疵画像Iｎとを各々作成することができる。

なお、同じ撮像動作中に得ることができる列単位画像の選択可能な画素列は、上記では２つの異なる垂直方向反射角度βｍ及びβｎに対応した２つの画素列（ｍ列目の画素列とｎ列目の画素列）を用いる場合について説明したが、異なる複数の垂直方向反射角度βに対応する画素列は２つに制限されるものではなく、受光部２１の有する画像列数まで選択が可能である。

疵画像処理装置３１は、上記したように制御装置３０で複数の列単位画像から作成したフレーム画像が入力されて、当該フレーム画像に対して、シェーディング補正等の画質改善、ラベリング処理や幾何学的特徴量抽出等の画像解析などの画像処理、及び疵判定処理を行って有害疵を検出する。例えば、本出願人によって特開２００６−２９２５９３号公報に開示されているように、得られたフレーム画像から疵候補画像を抽出し、抽出された疵候補画像の中から特定形状の模様を含む画像を抽出し、抽出した画像に所定の画像処理を行って有害疵を検出することにより、有害疵を検出するために行う画像処理対象を絞り込んで、高速且つ高精度で疵検出が可能である。

以上で説明したように、本発明の実施の形態に係る表面疵検査装置Ｍが備える２次元撮像装置２０は、１回の撮像動作中に、制御装置３０によって選択される所定の異なる複数の画素列の画像信号を読み出す手段を備えているので、例えばＣＭＯＳ撮像素子２２のｍ列目とＣＭＯＳ撮像素子２２のｎ列目を予め制御装置３０で選択しておけば、１回の撮像動作によって、垂直方向反射角度βｍのｍ列単位画像と垂直方向反射角度βｎのｎ列単位画像を同時に得ることができる。

制御装置３０は、予め鋼板の品種や、表面性状に対応する適切な垂直方向反射角度（ＣＭＯＳ撮像素子２２の読み出す画素列で一義に決定される）を、鋼板の品種等ごとに紐付けされた垂直方向反射角度又は画素列の番号として内蔵するデータベース（図示しない）に登録することにより保有している。このように登録される情報は、どのような垂直方向反射角度（又は画素列）で鋼板を撮像すれば精度良く疵検出ができるかを予め実験等によって検討して求めることができる。そして、実際に鋼板ラインで検査するときに、被検査材の鋼板の品種や表面性状に適した垂直方向反射角度を、当該データベースを基に決定して、ＣＭＯＳ撮像素子２２の読み出し画素列設定信号を２次元撮像装置２０に出力して撮像を制御する。

さらに、前述したように、制御装置３０から出力される鋼板の移動に対応するパルス信号ＰＬＧに同期した撮像駆動信号によって、撮像動作を繰り返すので、容易に、垂直方向反射角度βｍで撮像した疵画像（図５中のＩｍ）と垂直方向反射角度βｎで撮像した疵画像（図５中のＩｎ）を鋼板長手方向全域について得ることができる。したがって、鋼板１の地合表面に適した任意の乱反射光学系を構築することが可能となり、疵表面で起こるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性により、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることできなかった疵に対して、最適な受光角度（即ち、垂直方向反射角度）で撮像することができる。

また、図１に示すように、２次元撮像装置２０の光軸に平行な入射光が正反射した反射光（即ち、２次元撮像装置２０の光軸の入射光の垂直方向入射角度αと等しい角度である垂直方向反射角度βで反射する反射光）を受光する２次元撮像装置２０の受光面２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｒ列目で受光するように画素列を制御装置３０で選択すれば、正反射光学系を構築することができ、微小凹凸性状疵が検出しやすくなる。ここで、正反射光学系を構築する目的でＣＭＯＳ撮像素子２２のｒ列目を選択する際に、反射光の強度を測定し、一番強度の高い画素列を選択しても良い。なお、鋼板地合が鏡面のような場合は、正反射光学系から±１〜２°程度ずらした条件（トワイライトゾーン）を満たす画素列を選択して撮像すると、地合からの強烈な反射光が低減されて、微小凹凸性上疵の顕在化が図れるという結果が得られる。図５（ｂ）には一例として、微小凹凸性上疵である正反射凹凸疵（疵Ｈ）と、有色疵である異物付着（疵Ｇ）を撮影したときに得られた画像を示した。正反射光学系で得られた画像から、微小凹凸性状疵を、乱反射光学系から得られた画像から異物付着等の有色疵を確実に検出することができる。

オペレータ疵表示装置３２は、例えばコンピュータディスプレーで構成され、疵画像処理装置３１から送られてくる検出した疵の疵画像および疵画像から抽出された特徴量を含む信号を重畳し、疵の画像および特徴量を表示することができる。ここで、例えば特徴量としては疵の種類、位置、大きさ、有害度などのデータを含んでいる。

制御装置３０及び疵画像処理装置３１は、それぞれ作業者が上記の疵検出のための設定値を入力するためのキーボードやマウス等の入力装置、オペレータ疵表示装置３２との入力／出力インターフェイス、画像メモリを含む内部メモリ、ＤＶＤ−ＲＡＭやＨＤＤ等の外部記録装置、及びコンピュータ＝ディスプレーを具備するコンピュータで構成することが出来る。制御装置３０及び疵画像処理装置３１は、夫々別個のコンピュータで構成してもよく、また、設置場所や製作費を低減するために一台で構成しても良い。さらに、鋼板等の製造ラインを統括するプロセス＝コンピュータとＬＡＮ又は専用のケーブル等で接続するＩ／Ｏボードを備えて、被検査材の鋼板の種類の情報を当該プロセスコンピュータから得るようにしてもよく、又、疵検出結果を当該プロセスコンピュータに出力するようにしても良い。このようにコンピュータ等で構成した装置で、制御装置３０及び疵画像処理装置３１で行う上記の制御や各データ処理（情報処理）を行う場合には、予め作成した疵画像測定プログラム及び疵画像処理プログラムをＨＤＤ及び内部メモリにロードして実行させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、２次元撮像装置２０の受光面２１の画素列を選択することによって、撮像装置の数を増やすことなく、同時刻に複数の受光角度で撮像した疵画像を複数得ることができ、正反射光学系や乱反射光学系を容易に構築することができるので、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることができないような疵のリアルタイム検出が可能となり、安価でかつ容易に鋼板上に発生する様々な疵に対応した検査ができる。特に、帯状体の正常部である地合の散乱、反射光が少なく、帯状体の表面の微小な疵によるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性に適した受光角度で輝度変調を、任意に設定した複数の受光角度で効率よく撮像して、高速に画像処理して疵検出することが可能になる。

本発明は、金属板等の帯状体の表面の疵検査を行う際に特に有用である。

本発明の一実施の形態の疵検査装置の概略を示す図である。図１に示す実施の形態の疵検査装置の上方から見た照明装置と２次元撮像装置の配置を示す平面図である。図１に示す実施の形態の疵検査装置の側面配置図である。２次元撮像装置の受光部のＣＭＯＳ撮像素子を模式的に示す図である。２つの列単位画像からフレーム画像を導出する手法の概略の説明図である。

符号の説明

１鋼板
２ロール
１０照明装置
１１光源
１２光ファイバー束
１３光ファイバー束入力端
１４光ファイバー束出力端
２０２次元撮像装置
２１受光部
２２ＣＭＯＳ撮像素子
３０疵画像処理装置
３１オペレータ疵表示装置
４０ＰＬＧ
Ｌ１帯状光
ＬＡ面状光照射領域
Ｌｍ、Ｌｎ面状光照射領域内の撮像位置（部分領域）
Ｍ表面疵検査装置

Claims

移動する帯状体の表面に光を照射し、該表面からの反射光を２次元撮像装置で撮像して前記帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査装置において、
前記帯状体の面状光照射領域に所定の垂直方向入射角度αで面状光を照射する照明装置と、
該面状光照射領域を挟んで該照明装置と対向配置されて、前記帯状体の移動に同期して前記面状光照射領域の内の複数の部分領域Ｌｎを異なる複数の垂直方向反射角度βｎで撮像して、複数の列単位画像を出力する２次元撮像装置と、
前記２次元撮像装置の撮像を制御し、且つ、該複数の列単位画像に基づいて、前記複数の垂直方向反射角度βｎ毎に前記複数の列単位画像のフレーム画像を構成する制御装置と、
該垂直方向反射角度βｎ毎のフレーム画像を画像処理して前記帯状体の表面の疵を検出する疵画像処理装置とからなり、
前記２次元撮像装置は、複数のＣＭＯＳ撮像素子からなる２次元の画素配列を有する２次元ＣＭＯＳカメラを備え、該画素配列から前記制御装置の指示により任意の画素列の前記列単位画像を出力するものであり、
前記制御装置は、予め設定した前記複数の垂直方向反射角度βｎそれぞれに対応する前記複数の部分領域Ｌｎを、１回の撮像動作中に撮像するために、前記２次元ＣＭＯＳカメラの複数の画素列を設定して２次元撮像装置に指示し、
さらに、該２次元撮像装置から入力した部分領域Ｌｎそれぞれの列単位画像を配列及び合成して、前記面状光照射領域を前記複数の垂直方向反射角度βｎそれぞれで撮像したフレーム画像を導出することを特徴とする表面疵検査装置。