JP2001116693A - 表面光沢検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物の表面光沢を表面疵の影響などを受
けずに精度良く検査する。 【解決手段】 被検査物であるステンレス鋼帯１１の表
面に沿って、複数の光沢度センサ１３を配置する。ＰＣ
１５の判定ロジックは、各光沢度センサ１３からの光沢
度に対応する信号値が、予め設定される基準値未満のと
きには、ステンレス鋼帯１１が存在しない板無し部に対
応するものとして除外する。隣接する光沢度センサ１３
からの信号値の差が、予め設定される基準値を越えてい
るときには、少なくとも一方の光沢度センサ１３が疵が
ある部分に対応しているものとして、光沢度算出のため
のデータから除外する。残った光沢度センサ１３からの
信号値の加算平均として光沢度を算出するので、疵など
の影響を受けずに、適切な光沢度を算出することができ
る。このような疵の影響を受けない光沢度は、表面検査
機システム１２で、疵を判定する際に用いることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯などの表面
の光沢度を検査する表面光沢検査方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、たとえばステンレス鋼などの
製造工程では、表面の品質管理が重要となり、光沢度や
疵の有無を検査して、一定の表面性状が得られるように
している。本件出願人は、金属帯の自動的な表面検査に
関連する先行技術を、たとえば特開平９−８９８０１、
特開平９−８９８０２および特開平９−８９８０３など
で開示している。

【０００３】図６は、前述の各先行技術でステンレス鋼
などの金属帯の表面の疵を検出する原理を示す。金属帯
１の表面に、レーザ光源２からレーザ光３を照射する
と、反射光４によって充分離れたスクリーン上に回折パ
ターン５が生じる。レーザ光３が照射されている金属帯
１の表面に疵があると、回折パターン５は表面疵に対応
した特徴ある形状を示す。

【０００４】図７は、図６のレーザ光３が金属帯１の表
面に照射されている部分の断面を示す。レーザ光３は、
複数の光束が平行でコヒーレントな光として照射され、
表面凹凸６で反射される。表面凹凸６は、微細な平面鏡
６ａの集合と考えることができ、その微細な平面鏡６ａ
の傾きに応じて、正反射光７だけでなく乱反射光８が得
られる。レーザ光３はコヒーレントな光であるので、正
反射光７や乱反射光８での光路差と波長との対応関係に
従って、増強されたり打消し合ったりして図６の回折パ
ターン５が得られる。

【０００５】ステンレス鋼の製造工程では、図６および
図７に示すような方法で得られる回折パターン５に基づ
いて疵の種別および形態を判定し、予め定められる基準
に従って等級格付けなどが行われている。しかしなが
ら、製品としての表面の判断は、最終的には人間の視覚
によって行われる。人間の視覚では、表面光沢が低いと
きにはあまり目立たない疵であっても、表面光沢が高く
なると目立ちやすくなってしまう。特開平９−８９８０
２では、図６および図７に示すような方法で得られる反
射光４の検出出力をデータ処理する際に、ノイズレベル
で正規化して、高い表面光沢を有する場合でもわずかな
疵を確実に検出可能にしている。

【０００６】ステンレス鋼などの表面光沢が重要性を有
する素材自体や、さらにメッキや塗装などの表面処理を
施した後の材料では、光沢自体も重要な品質管理の対象
となる。従来は、必要に応じて光沢度計などを用い、表
面の光沢度を計測している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平９−８９８０２
などの先行技術では、表面の疵の判定の際に光沢度も考
慮するようにしている。しかしながら、考慮の対象とな
る光沢度は疵がある部分も含めて対象物の表面からの反
射光の強度に基づいて算出される。疵がある部分では、
求められる光沢度の値にも誤差が大きくなる。誤差が大
きい光沢度のデータを用いて疵の判定を行うので、疵の
判定結果にも誤差が大きくなる。

【０００８】また、従来の光度計を利用して対象物の表
面の光沢度を測定する方法は、人手で測定する場合には
疵などを避けて光沢度を測定することができるけれど
も、自動的に測定する場合には、光沢度のデータだけで
は実際に光沢度が変動しているのか、疵の影響によって
変動しているのかを判断することができない。

【０００９】本発明の目的は、表面に疵などがあって
も、対象物の光沢度を精度良く計測し、表面疵検査のた
めの光沢度のデータとしても用いることが可能な表面光
沢検査方法および装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物の表
面に沿って、複数の光沢度センサを相互間に間隔をあけ
て配置し、各光沢度センサからは、被検査物の表面に光
を照射して反射強度から光沢度に対応する信号を導出さ
せ、該複数の光沢度センサ全てからの信号のうち、対応
する光沢度が予め定める下限値未満となる信号値を除外
し、隣接する光沢度センサからの信号値の差が予め定め
られる基準値以下となる光沢度センサを選択し、選択さ
れた光沢度センサからの信号値に対応する光沢度の平均
値を、被検査物の光沢度として算出することを特徴とす
る表面光沢検査方法である。

【００１１】本発明に従えば、被検査物の表面に沿って
複数の光沢度センサが相互に間隔をあけて配置される。
各光沢度センサからは、被検査物の表面に光が照射さ
れ、反射強度から光沢度に対応する信号が導出される。
対応する光沢度が予め定められる下限値未満となる信号
値を除外するので、たとえば被検査物が存在しない場合
に対応する光沢度や光沢度検査の対象としない領域に対
応する光沢度などでは、信号値が下限値以下となるよう
に定めておき、検査対象とならない光沢度の影響を除去
する。下限値以下の信号値を除去した後で、隣接する光
沢度センサからの信号値の差が予め定められる基準値以
下とならない信号値を除外する。信号値の差が大きいと
きには、隣接する光沢度センサのうちの少なくともいず
れか一方は疵の領域に対して光沢度を検出していると判
断し、光沢度センサからの信号値の差が基準値以下とな
る疵の影響を受けていない光沢度を選択して、その平均
値を算出するので、被検査物の表面の光沢度を疵の影響
を受けずに求めることができる。

【００１２】また本発明で前記被検査物は、予め定める
一方向に移動し、前記複数の光沢度センサは、該一方向
に垂直な方向と、該垂直な方向に交差する方向とに、マ
トリクス状に配置されることを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、被検査物を移動させなが
ら、マトリクス状に配置される複数の光沢度センサで広
い部分の光沢度を求めたり、多くの被検査物の光沢度を
求めることができる。

【００１４】また本発明の前記被検査物は長尺物であっ
て、その長手方向に移動し、前記複数の光沢度センサか
らの信号値に基づいて、該被検査物の長手方向に関し、
複数の領域で光沢度の算出を行うことを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、長尺物の表面の光沢度
を、長手方向に移動しながら複数箇所で求め、全体とし
ての光沢度を求めることができる。

【００１６】また本発明で前記被検査物は、光輝焼鈍処
理後のステンレス鋼材であり、前記光沢度として算出さ
れる値が、予め定められる上限値を越えるとき、高光沢
材と判断することを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、光輝焼鈍処理後のステン
レス鋼材の表面の光沢度を求め、予め定められる上限値
を越えるときには高光沢材と判断するので、高光沢材で
あるか否かによって、たとえば表面疵の判定基準を変化
させ、光沢度に応じた適切な疵の判定などを行うことが
できる。

【００１８】さらに本発明は、被検査物の表面に沿って
配置される複数の光沢度センサであって、光沢度センサ
間には間隔があけられ、各光沢度センサは、被検査物表
面に光を照射し、被検査物表面からの反射光を受光し
て、光沢度に対応する信号を導出する、そのような複数
の光沢度センサと、複数の光沢度センサからの信号が入
力され、対応する光沢度が予め定められる下限値未満と
なる信号値を除外し、隣接する光沢度センサ間での信号
値の差が予め定められる基準値以下となる光沢度センサ
からの信号値に対応する光沢度の平均値を算出する処理
装置とを含むことを特徴とする表面光沢検査装置であ
る。

【００１９】本発明に従えば、被検査物の表面に沿って
複数の光沢度センサを配置し、光沢度センサ間の間隔を
あけて、各光沢度センサから被検査物表面に光を照射
し、被検査物表面からの反射光を受光して光沢度に対応
する信号を導出する。光沢度センサ間には間隔があけら
れているので、隣接する光沢度センサから被検査物表面
に照射される光の影響を受けにくくなり、各光沢度セン
サ毎に被検査物の表面の光沢度を求めることができる。
処理手段は、複数の光沢度センサからの信号から、対応
する光沢度が予め定められる下限値未満となる信号値を
除外し、隣接する光沢度センサ間での信号値の差が予め
定められる基準値以下となる光沢度センサからの信号値
に対応する光沢度の平均値を算出する。光沢度が予め定
められる下限値未満となるのは、たとえば被検査物の表
面から外れる部分や、疵や汚れなどが大きくて充分な反
射光が得られない部分は、光沢度に対応する信号値が下
限値未満となって除外される。また隣接する光沢度セン
サ間での信号値の差が予め定められる基準値以下となる
のは、光沢度センサの算出する光沢度が疵などの影響を
受けないときであり、疵などの影響を受けない光沢度セ
ンサからの信号値を平均して被検査物の表面の光沢度を
算出するので、部分的な疵などの影響を受けない光沢度
を確実に算出することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
しての表面光沢検査装置１０の概略的な構成を示す。表
面光沢検査装置１０は、光輝焼鈍（ＢＡ）処理後のステ
ンレス鋼帯１１の表面の光沢度を求める。表面光沢検査
装置１０で求められるステンレス鋼帯１１の表面の光沢
度は、表面検査機システム１２でステンレス鋼帯１１の
表面の疵を検査する際に光沢度の値として用いて、疵の
判定基準を、光沢度に応じて変化させることができる。
表面検査機システム１２自体が疵検出に用いるデータの
中で光沢度の影響を考慮するのではなく、予め先行して
疵などの影響を受けないように光沢度を求め、その求め
られた光沢度を使用するので、疵の判定を光沢度に応じ
て適切に行うことが可能になる。

【００２１】ステンレス鋼帯１１の表面の光沢度は、複
数の光沢度センサ１３によって検出される。各光沢度セ
ンサ１３は、一定の照度でステンレス鋼帯１１の表面を
照射するレーザ光源と、ステンレス鋼帯１１の表面で反
射した反射光量を検出し、検出する反射光量を４〜２０
ｍＡの電流値で表す信号として導出する。たとえば、反
射光量が入射光量と等しい１００％では２０ｍＡとし、
全く反射光を受光しない０％では４ｍＡとして、電流信
号として光沢度センサ１３からの出力を取出す。電流値
で表される反射光量信号は、アナログ／デジタル（以
下、「Ａ／Ｄ」と略称する）変換回路１４で、反射光量
に対応するデジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換回路１
４で変換されたデジタル値は、パーソナルコンピュータ
（以下、「ＰＣ」と略称する）１５などのプログラムに
よって表される判定ロッジックに従って光沢度を求め、
高光沢度であるか否かを判定する。

【００２２】光沢度センサ１３は、ステンレス鋼帯１１
が通板される際に反射率の変動を検出するために、複数
個が間隔をあけて配置される。たとえば、通板方向に対
して垂直なＡ列、Ｂ列、Ｃ列およびＤ列を、通板方向の
上流側から下流側へ一定間隔で配置する。また、各列は
ステンレス鋼帯１１の幅方向となるので、各列内で一定
間隔で個々の光沢度センサ１３を配置する。通板方向に
対して隣接する列間では、光沢度センサ１３の位置をず
らして、全体として千鳥配列とする。光沢度センサ１３
を複数個配置することによって、通板されるステンレス
鋼帯１１の表面の光沢度の変動を検出することができ
る。またＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各列に沿って、板幅の方向に
複数個配置するので、ステンレス鋼帯１１の板幅の変化
に対応させることができる。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの複数列を
ステンレス鋼帯１１の通板方向に沿って配置しているの
で、疵の影響か否かを弁別することができる。

【００２３】図２は、図１の表面光沢検査装置１０を含
むステンレス鋼帯１１の処理設備の全体的な構成を示
す。ステンレス鋼帯１１は、コイル状の状態で、ペイオ
フリール２０から供給される。ペイオフリール２０から
供給されるステンレス鋼帯１１は、ウエルダ２１で、先
行するステンレス鋼帯１１の最終端と、後続するステン
レス鋼帯１１の最先端部分とが、溶接されて、連続的に
通板される。連続的に通板されるステンレス鋼帯１１
は、処理装置２２で目的の処理を受け、表面光沢検査装
置１０、表面検査機システム１２および目視検査位置２
３を通過し、シヤー２４で切断されて、テンションリー
ル２５で元のコイル毎に巻取られる。

【００２４】本実施形態の表面光沢検査装置１０を用い
ると、処理装置２２でＢＡ処理を行うような高光沢度の
ステンレス鋼帯１１に対しても、表面検査機システム１
２で光沢度に応じた適切な表面疵の検査を行うことがで
きる。

【００２５】図３は、図１の表面光沢検査装置１０で光
沢度センサ１３を用いてステンレス鋼帯１１の表面の光
沢度を計測する部分の断面構成を示す。ステンレス鋼帯
１１は、大口径の案内ロール３０に巻掛けられる。ステ
ンレス鋼帯１１を案内ロール３０に巻掛けることによっ
て、ステンレス鋼帯１１の両端に生じやすいしわや耳な
どの影響を除去することができる。各列の光沢度センサ
１３は、案内ロール３０によって曲げられるステンレス
鋼帯１１の表面に沿って相互間の間隔をあけて配置され
る。この間隔は、たとえば２０〜３０ｍｍ程度に保つ。
各光沢度センサ１３からは、ステンレス鋼帯１１の表面
に対してレーザ光３１が照射される。レーザ光３１の広
がりは、ステンレス鋼帯１１の表面に形成されるスポッ
トの径として、数ｍｍとする。レーザ光３１の照射距離
は、３０ｍｍ程度とする。

【００２６】図４は、複数個の光沢度センサ１３からの
出力を処理する際に、個別の光沢度センサ１３に対して
与える個称を示す。光沢度センサ１３は、たとえば１６
個が用いられ、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列およびＤ列の４列で各
列ｎ個ずつを用いる場合には、各センサの個称をそれぞ
れＡｉ、Ｂｉ、Ｃｉ、Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。本実
施形態では、ｎ＝４となる。図１で複数の光沢度センサ
１３からの反射光量信号は、光沢度センサ１３側で多重
化して、Ａ／Ｄ変換回路１４に送ったり、並列にＡ／Ｄ
変換回路１４に送ったりすることができる。並列に送ら
れる場合は、各反射光量信号毎にＡ／Ｄ変換回路１４を
設けてデジタル値に変換したり、Ａ／Ｄ変換回路１４は
１つで、１６個の反射光量信号を切換えてＡ／Ｄ変換し
たりすることができる。

【００２７】図１のＰＣ１５では、Ａ／Ｄ変換回路１４
から出力されるデータに対して先ず前処理を施す。Ａ／
Ｄ変換回路１４からの信号値を反射率として、反射率下
限値をＬＬ、上限値をＨＬとして、次のおよびの処
理を行う。 下限値ＬＬ未満の信号値は、ステンレス鋼帯１１が存
在しない部分からの検出値であるとして、無視する。 同一列で隣接する光沢度センサ１３からの信号値の差
が、一定値を越えている場合には、疵の部分であるとみ
なして光沢度には考慮しない。

【００２８】全ての光沢度センサ１３からの信号値を加
算し、の条件を満足する信号値の合計値と、の条件
を満足する信号値とを差引く。それを有効なセンサの
数、すなわち、総数から、の条件およびの条件を満
足するセンサの数を差引いた値で、除算した結果を光沢
度の加算平均値として算出する。この加算平均値が、上
限値ＨＬ以上であれば、光沢度の被検査物となったステ
ンレス鋼帯１１は、高光沢材として判定する。高光沢材
として判定されたステンレス鋼帯１１では、表面疵の判
定基準が厳しくなる。以上の条件は、次の第１式によっ
て表すことができる。

【００２９】

【数１】

【００３０】図５は、本実施形態で、光沢度を算出する
基本的な考え方を示す。ステップｓ１から手順を開始
し、ステップｓ２では図４に示すようなマトリクスの状
態で個々の光沢度センサ１３によって検出される反射光
量を計測する。ステップｓ３では、前述のの条件に従
って、ステンレス鋼帯１１が存在しない部分に対応する
板無し部を除外する。ステップｓ４では、前述のの条
件に従って、疵部の除外を行う。ステップｓ５では、前
述の第１式に従って、加算平均値を算出し、ステップｓ
６で手順を終了する。

【００３１】図２に示すような処理を施すステンレス鋼
帯１１に対しては、たとえばウエルダ２１によるステン
レス鋼帯１１の溶接部分から、数１０ｍの位置で、各コ
イルに対する先頭部分とみなせる範囲で、表面の光沢度
を計測すれば、その後のコイル全体の代表的な光沢度で
あるとみなして、表面検査機システム１２を、その光沢
度を基準に動作させることができる。また、表面光沢検
査装置１０と表面検査機システム１２との間で、ステン
レス鋼帯１１の通板に伴うトラッキング処理を行えば、
表面光沢検査装置１０でリアルタイムで測定する光沢度
で、表面検査機システム１２の判定基準を追従させるこ
ともできる。

【００３２】本実施形態では、光沢度センサ１３を、４
列で各列４つずつ合計１６個配置しているけれども、光
沢度センサ１３の個数は必要な精度などに応じて変更す
ることができる。また、被検査物の通板速度が比較的遅
くなるような場合には、光沢度センサ１３の位置を変え
る走査を行いながら計測を行って、少ない個数の光沢度
センサで広い範囲の光沢度を検出するようにすることも
できる。また、被検査物のステンレス鋼帯１１は、長手
方向に連続して通板されているけれども、個別に切離さ
れた切り板などの状態で搬送されるステンレス鋼板や他
の金属板などでも同様に光沢度の検査を行うことができ
る。また、図２の処理装置２２では、ＢＡ処理などを行
っているけれども、酸洗処理や、メッキ処理などを行っ
たり、塗装処理などを行う場合であっても、その表面の
光沢度を同様に検査することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の光
沢度センサを用いて、被検査物が存在しない部分や、表
面に疵がある部分などの影響を避けて、被検査物表面の
光沢度を精度良く求めることができる。

【００３４】また本発明によれば、一方向に移動する被
検査物の表面の光沢を、複数の光沢度センサを用いて、
被検査物表面の広い範囲から光沢度を求めることができ
る。

【００３５】また本発明によれば、長尺物の被検査物に
対し、被検査物を長手方向に移動させながら、被検査物
表面の広い範囲で光沢度を求めることができる。

【００３６】また本発明によれば、光輝焼鈍処理後の光
沢度が高いステンレス鋼材の表面の光沢度を、表面の疵
の影響などを受けずに求めることができ、しかも予め定
められる上限値を越える高光沢材であるか否かを判断す
ることができる。

【００３７】さらに本発明によれば、被検査物の表面に
対して、複数の光沢度センサからそれぞれ光を照射し、
被検査物表面からの反射光を受光して、光沢度に対応す
る信号を導出させ、処理装置で光沢度の平均値として全
体的な光沢度を求めることができる。各光沢度センサ間
には間隔があけられているので、隣接する光沢度センサ
から被検査物の表面に照射された光の影響を受けにくく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の表面光沢検査装置１０
の概略的な電気的構成を示すブロック図出ある。

【図２】図１の表面光沢検査装置１０を含むステンレス
鋼帯１１の連続処理装置の概略的な構成を示す簡略化し
た側面図である。

【図３】図１の表面光沢検査装置１０で、ステンレス鋼
帯１１に対する光沢度センサ１３の配置状態を示す簡略
化した側面図である。

【図４】図１の表面光沢検査装置１０で、複数の光沢度
センサ１３の配列状態と、配列した場合の個称を示す図
である。

【図５】図１の表面光沢検査装置１０で、被検査物の表
面の光沢度を算出する基本的な手順を示すフローチャー
トである。

【図６】金属帯の表面にレーザ光を照射し、反射光の回
折パターンに基づいて金属帯表面の疵を検出する原理を
示す図である。

【図７】図６の金属帯の表面凹凸６に対してレーザ光３
を照射したときに生じる正反射光および乱反射光を示す
部分的な断面図である。

【符号の説明】

１０ 表面光沢検査装置 １１ ステンレス鋼帯 １２ 表面検査機システム １３ 光沢度センサ １５ ＰＣ ２０ ペイオフリール ２１ ウエルダ ２２ 処理装置 ２４ シヤー ２５ テンションリール ３０ 案内ロール ３１ レーザ光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の表面に沿って、複数の光沢度
   センサを相互間に間隔をあけて配置し、 各光沢度センサからは、被検査物の表面に光を照射して
   反射強度から光沢度に対応する信号を導出させ、 該複数の光沢度センサ全てからの信号のうち、対応する
   光沢度が予め定める下限値未満となる信号値を除外し、
   隣接する光沢度センサからの信号値の差が予め定められ
   る基準値以下となる光沢度センサを選択し、 選択された光沢度センサからの信号値に対応する光沢度
   の平均値を、被検査物の光沢度として算出することを特
   徴とする表面光沢検査方法。
2. 【請求項２】 前記被検査物は、予め定める一方向に移
   動し、 前記複数の光沢度センサは、該一方向に垂直な方向と、
   該垂直な方向に交差する方向とに、マトリクス状に配置
   されることを特徴とする請求項１記載の表面光沢検査方
   法。
3. 【請求項３】 前記被検査物は長尺物であって、その長
   手方向に移動し、 前記複数の光沢度センサからの信号値に基づいて、該被
   検査物の長手方向に関し、複数の領域で光沢度の算出を
   行うことを特徴とする請求項１または２記載の表面光沢
   検査方法。
4. 【請求項４】 前記被検査物は、光輝焼鈍処理後のステ
   ンレス鋼材であり、前記光沢度として算出される値が、
   予め定められる上限値を越えるとき、高光沢材と判断す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光
   沢度検査方法。
5. 【請求項５】 被検査物の表面に沿って配置される複数
   の光沢度センサであって、 光沢度センサ間には間隔があけられ、 各光沢度センサは、被検査物表面に光を照射し、被検査
   物表面からの反射光を受光して、光沢度に対応する信号
   を導出する、そのような複数の光沢度センサと、 複数の光沢度センサからの信号が入力され、対応する光
   沢度が予め定められる下限値未満となる信号値を除外
   し、隣接する光沢度センサ間での信号値の差が予め定め
   られる基準値以下となる光沢度センサからの信号値に対
   応する光沢度の平均値を算出する処理装置とを含むこと
   を特徴とする表面光沢検査装置。