以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。
(表面欠陥検査装置)
まず、本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の一構成例を示す図である。なお、図1には、本実施の形態にかかる表面欠陥検査装置1を側方から見た図が模式的に示されている。
図1に示すように、本実施の形態にかかる表面欠陥検査装置1は、検査対象である鋼板18の表裏両面のうちの表側の被検査面18aの表面欠陥を検出する表側欠陥検出部2aと、この鋼板18の裏側の被検査面18bの表面欠陥を検出する裏側欠陥検出部2bと、鋼板18のうちの表側の被検査面18aの部分を表側欠陥検出部2aに向けて張り出すサポートロールユニット8aと、鋼板18のうちの裏側の被検査面18bの部分を裏側欠陥検出部2bに向けて張り出すサポートロールユニット8bと、検査対象の鋼板18を外部から受け入れる入側サポートロール13と、検査後の鋼板18を外部へ送出する出側サポートロール14とを備える。また、表面欠陥検査装置1は、鋼板18に関する情報を入力する入力部15と、鋼板18の表面欠陥検査の結果等の情報を出力する出力部16と、表面欠陥検査装置1の各構成部を制御する制御部17とを備える。
表側欠陥検出部2aは、検査対象の鋼板18における表側の被検査面18aの表面欠陥を光学的に検出するものであり、図1に示すように、偏光光源3aと、準正反射カメラ4aと、拡散カメラ5aと、筐体6aと、画像処理部7aとを備える。
偏光光源3aは、可視光等の所定の波長帯域の光を発光する光源と、発光した光を所定の方向に偏光する偏光フィルタ等の光学系とを用いて構成される。偏光光源3aは、鋼板18の表側の被検査面18aに照射する光の入射角度θ1が所定の角度(例えば60[°])となるように、筐体6aに設置される。偏光光源3aは、連続的に順次搬送される鋼板18の表側の被検査面18aに対し、所定の方向に偏光したシート状の光を入射角度θ1で照射する。
準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aは、鋼板18の表側の被検査面18aから反射した光を受光して被検査面18aの画像信号を得る撮像部として機能する。具体的には、準正反射カメラ4aは、ラインセンサおよび偏光フィルタ等を用いて構成される。準正反射カメラ4aは、その受光角度θ2が偏光光源3aの入射角度θ1に比して小さい角度となるように、筐体6aの内部に設置される。準正反射カメラ4aは、偏光光源3aによって光を照射された被検査面18aから反射した反射光のうち、受光角度θ2と同等の反射角度の反射光を受光する。準正反射カメラ4aは、被検査面18aから受光した反射光に対し、光電変換処理等の所定の処理を行い、これにより、被検査面18aの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を取得する。その都度、準正反射カメラ4aは、撮像した被検査面18aの画像信号を画像処理部7aに送信する。
準正反射カメラ4aの受光角度θ2は、準正反射カメラ4aの光軸と鋼板18の被検査面18aの法線CLaとのなす角度である。この受光角度θ2は、被検査面18aからの正反射光の反射角度に比して2〜5[°]程度小さい角度であることが望ましい。なお、この正反射光の反射角度は、偏光光源3aから被検査面18aに光を照射した際に被検査面18aから正反射した光(正反射光)の反射角度であり、偏光光源3aの入射角度θ1に等しい。
拡散カメラ5aは、ラインセンサ等を用いて構成される。拡散カメラ5aは、その受光角度θ3が被検査面18aからの正反射光の反射角度に比して小さい角度(さらには準正反射カメラ4aの受光角度θ2に比して小さい角度)となるように、筐体6aの内部に設置される。拡散カメラ5aは、偏光光源3aによって光を照射された被検査面18aから反射し拡散した反射光(以下、拡散光という)のうち、受光角度θ3と同等の拡散角度の拡散光を受光する。拡散カメラ5aは、被検査面18aから受光した拡散光に対し、光電変換処理等の所定の処理を行い、これにより、被検査面18aの画像(特に鋼板18の表側の地肌が見える画像)を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を取得する。その都度、拡散カメラ5aは、撮像した被検査面18aの画像信号を画像処理部7aに送信する。
拡散カメラ5aの受光角度θ3は、拡散カメラ5aの光軸と被検査面18aの法線CLaとのなす角度である。この受光角度θ3は、被検査面18aからの正反射光の反射角度に比して10[°]以上小さい角度であることが望ましい。例えば、被検査面18aからの正反射光の反射角度が60[°]である場合、受光角度θ3は、30[°]以上、50[°]以下の範囲内の角度に設定されることが望ましい。なお、この正反射光の反射角度は、上述したように、偏光光源3aの入射角度θ1に等しい。
筐体6aは、偏光光源3aから照射される光の照射方向および照射角度を固定するように、偏光光源3aを支持する。また、筐体6aは、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aに対する各光の入光方向および入光角度を固定するように、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aを収容して支持する。このような筐体6aは、偏光光源3aと準正反射カメラ4aと拡散カメラ5aとの相対的な配置関係(例えば相対位置および相対角度等)を固定する。
画像処理部7aは、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aによって各々撮像された各画像信号をもとに、鋼板18における表側の被検査面18aの表面欠陥を検出する。具体的には、画像処理部7aは、準正反射カメラ4aから被検査面18aの画像信号を受信し、受信した画像信号に対して所定の画像処理を施す。これに並行して、画像処理部7aは、拡散カメラ5aから被検査面18aの画像信号を受信し、受信した画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部7aは、上述した画像処理によって得られた各画像信号の輝度値と所定の閾値とを比較し、この比較処理結果をもとに、被検査面18aの表面欠陥の有無を判定する。例えば、被検査面18aに表面欠陥が生じている場合、画像処理部7aは、表面欠陥ありと判定して被検査面18aの表面欠陥を検出する。画像処理部7aは、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aによる被検査面18aの各画像信号と被検査面18aの表面欠陥有無の判定結果とを対応付けて制御部17に送信する。
裏側欠陥検出部2bは、検査対象の鋼板18における裏側の被検査面18bの表面欠陥を光学的に検出するものであり、図1に示すように、偏光光源3bと、準正反射カメラ4bと、拡散カメラ5bと、筐体6bと、画像処理部7bとを備える。
偏光光源3bは、上述した表側欠陥検出部2aの偏光光源3aと同様の光源および光学系を用いて構成される。偏光光源3bは、鋼板18の裏側の被検査面18bに照射する光の入射角度θ4が所定の角度(例えば60[°])となるように、筐体6bに設置される。偏光光源3bは、連続的に順次搬送される鋼板18の裏側の被検査面18bに対し、所定の方向に偏光したシート状の光を入射角度θ4で照射する。
準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bは、鋼板18の裏側の被検査面18bから反射した光を受光して被検査面18bの画像信号を得る撮像部として機能する。具体的には、準正反射カメラ4bは、ラインセンサおよび偏光フィルタ等を用いて構成される。準正反射カメラ4bは、その受光角度θ5が偏光光源3bの入射角度θ4に比して小さい角度となるように、筐体6bの内部に設置される。準正反射カメラ4bは、偏光光源3bによって光を照射された被検査面18bから反射した反射光のうち、受光角度θ5と同等の反射角度の反射光を受光する。準正反射カメラ4bは、被検査面18bから受光した反射光に対し、光電変換処理等の所定の処理を行い、これにより、被検査面18bの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を取得する。その都度、準正反射カメラ4bは、撮像した被検査面18bの画像信号を画像処理部7bに送信する。
準正反射カメラ4bの受光角度θ5は、準正反射カメラ4bの光軸と鋼板18の被検査面18bの法線CLbとのなす角度である。この受光角度θ5は、被検査面18bからの正反射光の反射角度に比して2〜5[°]程度小さい角度であることが望ましい。なお、この正反射光の反射角度は、偏光光源3bから被検査面18bに光を照射した際に被検査面18bから正反射した光(正反射光)の反射角度であり、偏光光源3bの入射角度θ4に等しい。
拡散カメラ5bは、ラインセンサ等を用いて構成される。拡散カメラ5bは、その受光角度θ6が被検査面18bからの正反射光の反射角度に比して小さい角度(さらには準正反射カメラ4bの受光角度θ5に比して小さい角度)となるように、筐体6bの内部に設置される。拡散カメラ5bは、偏光光源3bによって光を照射された被検査面18bから反射し拡散した拡散光のうち、受光角度θ6と同等の拡散角度の拡散光を受光する。拡散カメラ5bは、被検査面18bから受光した拡散光に対し、光電変換処理等の所定の処理を行い、これにより、被検査面18bの画像(特に鋼板18の裏側の地肌が見える画像)を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を取得する。その都度、拡散カメラ5bは、撮像した被検査面18bの画像信号を画像処理部7bに送信する。
拡散カメラ5bの受光角度θ6は、拡散カメラ5bの光軸と被検査面18bの法線CLbとのなす角度である。この受光角度θ6は、被検査面18bからの正反射光の反射角度に比して10[°]以上小さい角度であることが望ましい。例えば、被検査面18bからの正反射光の反射角度が60[°]である場合、受光角度θ6は、30[°]以上、50[°]以下の範囲内の角度に設定されることが望ましい。なお、この正反射光の反射角度は、上述したように、偏光光源3bの入射角度θ4に等しい。
筐体6bは、偏光光源3bから照射される光の照射方向および照射角度を固定するように、偏光光源3bを支持する。また、筐体6bは、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bに対する各光の入光方向および入光角度を固定するように、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bを収容して支持する。このような筐体6bは、偏光光源3bと準正反射カメラ4bと拡散カメラ5bとの相対的な配置関係(例えば相対位置および相対角度等)を固定する。
画像処理部7bは、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bによって各々撮像された各画像信号をもとに、鋼板18における裏側の被検査面18bの表面欠陥を検出する。具体的には、画像処理部7bは、準正反射カメラ4bから被検査面18bの画像信号を受信し、受信した画像信号に対して所定の画像処理を施す。これに並行して、画像処理部7bは、拡散カメラ5bから被検査面18bの画像信号を受信し、受信した画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部7bは、上述した画像処理によって得られた各画像信号の輝度値と所定の閾値とを比較し、この比較処理結果をもとに、被検査面18bの表面欠陥の有無を判定する。例えば、被検査面18bに表面欠陥が生じている場合、画像処理部7bは、表面欠陥ありと判定して被検査面18bの表面欠陥を検出する。画像処理部7bは、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bによる被検査面18bの各画像信号と被検査面18bの表面欠陥有無の判定結果とを対応付けて制御部17に送信する。
サポートロールユニット8aは、鋼板18のうちの表側の被検査面18aの部分(以下、表側被検査部分と適宜いう)を表側欠陥検出部2aに向けて張り出し、これにより、この表側被検査部分に張力を与えるものである。サポートロールユニット8aは、図1に示すように、連結部11aを介して一体化される一対のサポートロール9a,10aと、これら一対のサポートロール9a,10aを鋼板18の表側被検査部分に押し付けて支持する支持部12aとを備える。サポートロールユニット8aは、入側サポートロール13と他方のサポートロールユニット8bとの間に配置される。
一対のサポートロール9a,10aは、鋼板18の搬送方向に所定の間隔をあけて互いに一体的に連結して並設され、鋼板18をその搬送方向の上流側から下流側へ送出する一対の回転ロールとして機能する。具体的には、図1に示すように、サポートロール9aおよびサポートロール10aは、この順に鋼板18の搬送方向に並ぶよう配置される。すなわち、サポートロール9aは、入側サポートロール13よりも鋼板18の搬送方向の下流側に位置し、サポートロール10aよりも鋼板18の搬送方向の上流側に位置する。これらのサポートロール9aおよびサポートロール10aは、連結部11aを介して連結されることにより、一体化される。この際、連結部11aは、例えばサポートロール9a,10aの各ロール回転軸を回転自在に軸支して、サポートロール9aとサポートロール10aとを一体的に連結する。
このような一対のサポートロール9a,10aは、鋼板18の表側被検査部分を張架して、鋼板18の表側被検査部分に張力を付与する。これと同時に、一対のサポートロール9a,10aのうち、上流側のサポートロール9aは、入側サポートロール13によって送出された鋼板18を下流側のサポートロール10aへ送出する。下流側のサポートロール10aは、上流側のサポートロール9aから送出された鋼板18(詳細には表側被検査部分)をその搬送方向の下流側(後述するサポートロールユニット8b)へ送出する。
支持部12aは、一対のサポートロール9a,10aを鋼板18の板厚方向に移動可能に支持するものである。具体的には、支持部12aは、油圧式または電動式のアクチュエータおよび駆動軸等を用いて構成される。支持部12aは、例えば、その駆動軸が連結部11aに接続され、連結部11aを介して一対のサポートロール9a,10aを支持する。また、支持部12aは、一対のサポートロール9a,10aを支持しながら鋼板18の板厚方向に移動させて、表側の被検査面18aと反対側の鋼板18の面側から板厚方向に一対のサポートロール9a,10aを鋼板18に押し付ける。これにより、支持部12aは、鋼板18のうちの一対のサポートロール9a,10aの間隙に位置する鋼板部分を被検査面18aの部分にするとともに、一対のサポートロール9a,10aに、この被検査面18aの部分(すなわち鋼板18の表側被検査部分)を張架させる。
また、支持部12aは、一対のサポートロール9a,10aに鋼板18の表側被検査部分を張架させる際、各サポートロール9a,10aの外周面に鋼板18を巻き付かせるように、鋼板18の表側被検査部分に一対のサポートロール9a,10aを押し付ける。図2は、一対のサポートロールによって鋼板の被検査面の部分を張架した際に各サポートロールの外周面に鋼板が巻き付いた状態を示す図である。図2に示すように、一対のサポートロール9a,10aが鋼板18の被検査面18aの部分(表側被検査部分)を張架した状態において、これらのサポートロール9a,10aの各外周面には、表側被検査部分よりも鋼板18の搬送方向の下流側部分および上流側部分が各々巻き付く。支持部12aは、一対のサポートロール9a,10aを鋼板18に押し付けた際、一対のサポートロール9a,10aの各々に巻き付く鋼板18の巻付角度α1,α2(図2参照)を所定の角度以上に調整する。特に、一対のサポートロール9a,10aによって張架される鋼板18の表側被検査部分の張力を高めるという観点から、支持部12aは、これらの巻付角度α1,α2を0.8[°]以上に調整することが望ましい。
なお、巻付角度α1は、サポートロール9aの外周面に沿って接触するようにサポートロール9aに巻き付く鋼板18の巻付部分と表側被検査部分(表側の被検査面18aの部分)とのなす角度である。巻付角度α2は、サポートロール10aの外周面に沿って接触するようにサポートロール10aに巻き付く鋼板18の巻付部分と表側被検査部分とのなす角度である。
サポートロールユニット8bは、鋼板18のうちの裏側の被検査面18bの部分(以下、裏側被検査部分と適宜いう)を裏側欠陥検出部2bに向けて張り出し、これにより、この裏側被検査部分に張力を与えるものである。サポートロールユニット8bは、図1に示すように、連結部11bを介して一体化される一対のサポートロール9b,10bと、これら一対のサポートロール9b,10bを鋼板18の裏側被検査部分に押し付けて支持する支持部12bとを備える。サポートロールユニット8bは、上述したサポートロールユニット8aと出側サポートロール14との間に配置される。
一対のサポートロール9b,10bは、鋼板18の搬送方向に所定の間隔をあけて互いに一体的に連結して並設され、鋼板18をその搬送方向の上流側から下流側へ送出する一対の回転ロールとして機能する。具体的には、図1に示すように、サポートロール9bおよびサポートロール10bは、この順に鋼板18の搬送方向に並ぶよう配置される。すなわち、サポートロール9bは、上述したサポートロールユニット8aのサポートロール10aよりも鋼板18の搬送方向の下流側に位置し、サポートロール10bよりも鋼板18の搬送方向の上流側に位置する。サポートロール10bは、このサポートロール9bよりも鋼板18の搬送方向の下流側に位置し、出側サポートロール14よりも鋼板18の搬送方向の上流側に位置する。これらのサポートロール9bおよびサポートロール10bは、連結部11bを介して連結されることにより、一体化される。この際、連結部11bは、例えばサポートロール9b,10bの各ロール回転軸を回転自在に軸支して、サポートロール9bとサポートロール10bとを一体的に連結する。
このような一対のサポートロール9b,10bは、鋼板18の裏側被検査部分を張架して、鋼板18の裏側被検査部分に張力を付与する。これと同時に、一対のサポートロール9b,10bのうち、上流側のサポートロール9bは、上述したサポートロールユニット8aのサポートロール10aによって送出された鋼板18を下流側のサポートロール10bへ送出する。下流側のサポートロール10bは、上流側のサポートロール9bから送出された鋼板18(詳細には裏側被検査部分)をその搬送方向の下流側(後述する出側サポートロール14)へ送出する。
支持部12bは、一対のサポートロール9b,10bを鋼板18の板厚方向に移動可能に支持するものである。具体的には、支持部12bは、油圧式または電動式のアクチュエータおよび駆動軸等を用いて構成される。支持部12bは、例えば、その駆動軸が連結部11bに接続され、連結部11bを介して一対のサポートロール9b,10bを支持する。また、支持部12bは、一対のサポートロール9b,10bを支持しながら鋼板18の板厚方向に移動させて、裏側の被検査面18bと反対側の鋼板18の面側から板厚方向に一対のサポートロール9b,10bを鋼板18に押し付ける。これにより、支持部12bは、鋼板18のうちの一対のサポートロール9b,10bの間隙に位置する鋼板部分を被検査面18bの部分にするとともに、一対のサポートロール9b,10bに、この被検査面18bの部分(すなわち鋼板18の裏側被検査部分)を張架させる。
また、支持部12bは、一対のサポートロール9b,10bに鋼板18の裏側被検査部分を張架させる際、各サポートロール9b,10bの外周面に鋼板18を巻き付かせるように、鋼板18の裏側被検査部分に一対のサポートロール9b,10bを押し付ける。図2に示すように、一対のサポートロール9b,10bが鋼板18の被検査面18bの部分(裏側被検査部分)を張架した状態において、これらのサポートロール9b,10bの各外周面には、裏側被検査部分よりも鋼板18の搬送方向の下流側部分および上流側部分が各々巻き付く。支持部12bは、一対のサポートロール9b,10bを鋼板18に押し付けた際、一対のサポートロール9b,10bの各々に巻き付く鋼板18の巻付角度α3,α4(図2参照)を所定の角度以上に調整する。特に、一対のサポートロール9b,10bによって張架される鋼板18の裏側被検査部分の張力を高めるという観点から、支持部12bは、これらの巻付角度α3,α4を0.8[°]以上に調整することが望ましい。
なお、巻付角度α3は、サポートロール9bの外周面に沿って接触するようにサポートロール9bに巻き付く鋼板18の巻付部分と裏側被検査部分(裏側の被検査面18bの部分)とのなす角度である。巻付角度α4は、サポートロール10bの外周面に沿って接触するようにサポートロール10bに巻き付く鋼板18の巻付部分と裏側被検査部分とのなす角度である。
入側サポートロール13および出側サポートロール14は、表面欠陥検査装置1の内部、具体的には、図1に示す表側欠陥検出部2aと裏側欠陥検出部2bとに挟まれた内部領域における鋼板18の搬送経路を規定するサポートロールである。具体的には、入側サポートロール13は、表面欠陥検査装置1の入側に設置される。入側サポートロール13は、外部から表面欠陥検査装置1の内部に搬送された鋼板18をその表側の面から支持するとともに、基準搬送経路19に沿って鋼板18をサポートロールユニット8aへ送出する。一方、出側サポートロール14は、表面欠陥検査装置1の出側に設置される。出側サポートロール14は、表面欠陥検査装置1の内部のサポートロールユニット8bから搬送された鋼板18をその裏側の面から支持するとともに、基準搬送経路19に沿って鋼板18を表面欠陥検査装置1の外部へ送出する。
なお、基準搬送経路19は、鋼板18の基準となる搬送経路である。本実施の形態において、基準搬送経路19は、図1に示すように、水平方向に対して垂直な方向(鉛直方向)の搬送経路である。この基準搬送経路19に沿って搬送される鋼板18の搬送方向は、図1に示すように、鉛直下方から鉛直上方に向かう方向であり、鋼板18の板長方向と概ね同じ方向である。また、鋼板18の板厚方向は、概ね水平方向と同じ方向である。鋼板18の板幅方向は、鋼板18の板長方向および板厚方向に対して垂直な方向である。
入力部15は、検査対象の鋼板18に関する各種情報を入力するものである。具体的には、入力部15は、図1に示す表面欠陥検査装置1が適用される鋼板連続処理ラインの操業を管理するプロセスコンピュータ等の装置を用いて実現される。入力部15は、検査対象の鋼板18が表面欠陥検査装置1の入側に搬送される都度、この搬送された鋼板18のオーダ情報を制御部17に入力する。本実施の形態において、オーダ情報は、検査対象の鋼板18の寸法(板厚、板長、板幅等)、鋼種等の成分、および連続処理後の鋼板18の性状等、鋼板連続処理ラインにおける鋼板18に関する情報を含むものである。
なお、入力部15は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて構成され、検査員等の作業者による入力操作に応じて、検査対象の鋼板18のオーダ情報を制御部17に入力するものであってもよい。あるいは、入力部15は、プロセスコンピュータおよび入力デバイス等を適宜組み合わせたものであってもよい。
出力部16は、表面欠陥検査装置1による鋼板18の表面欠陥検査結果を出力するものである。出力部16は、ディスプレイ等の表示デバイスを用いて構成され、制御部17によって表示指示された情報を画面に表示出力する。具体的には、出力部16は、表面欠陥検査装置1による鋼板18の表裏両側の表面欠陥検査結果として、表側欠陥検出部2aによる鋼板18の表側の表面欠陥検出結果と、裏側欠陥検出部2bによる鋼板18の裏側の表面欠陥検出結果とを表示する。
なお、出力部16は、プリンタ等を用いて構成され、表面欠陥検査装置1による鋼板18の表裏両側の表面欠陥検査結果等、制御部17によって印刷指示された情報を紙等の印刷媒体にプリント出力するものであってもよい。あるいは、出力部16は、表示デバイスおよびプリンタ等を組み合わせて構成され、制御部17によって出力指示された情報(鋼板18の表裏両側の表面欠陥検査結果等)を適宜表示出力またはプリント出力するものであってもよい。
制御部17は、表面欠陥検査装置1による検査対象の鋼板18の表面欠陥検査を制御する。具体的には、制御部17は、入力部15によって入力された鋼板18のオーダ情報を取得し、取得したオーダ情報をもとに、サポートロールユニット8a,8bの支持部12a,12bの各駆動を制御する。これにより、制御部17は、鋼板18の表側の被検査面18aを表側欠陥検出部2aの基準位置Pa(図1参照)に合わせるように、支持部12aによる一対のサポートロール9a,10aの基準搬送経路19側からの張り出し量を制御する。且つ、制御部17は、鋼板18の裏側の被検査面18bを裏側欠陥検出部2bの基準位置Pb(図1参照)に合わせるように、支持部12bによる一対のサポートロール9b,10bの基準搬送経路19側からの張り出し量を制御する。
また、制御部17は、表側欠陥検出部2a、裏側欠陥検出部2b、および出力部17の各動作を制御し、且つ、表側欠陥検出部2a、裏側欠陥検出部2b、および入力部15の各電気信号の入出力を制御する。例えば、制御部17は、準正反射カメラ4aの撮像タイミングと拡散カメラ5aの撮像タイミングとを同期させ、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aによって同期間に撮像された鋼板18の表側の被検査面18aの各画像信号を対応付けて画像処理するように画像処理部7aを制御する。また、制御部17は、準正反射カメラ4bの撮像タイミングと拡散カメラ5bの撮像タイミングとを同期させ、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bによって同期間に撮像された鋼板18の裏側の被検査面18bの各画像信号を対応付けて画像処理するように画像処理部7bを制御する。一方、制御部17は、画像処理部7aによる鋼板18の表側の被検査面18aの画像および表面欠陥有無の判定結果を出力するように出力部16を制御し、画像処理部7bによる鋼板18の裏側の被検査面18bの画像および表面欠陥有無の判定結果を出力するように出力部16を制御する。
鋼板18は、表面欠陥検査装置1による検査対象の鋼板であり、表面欠陥検査装置1が適用される鋼板連続処理ラインの連続処理設備によって所定の連続処理を表面欠陥検査前に予め施されている。このような鋼板18は、長尺の板状鋼材であってもよいし、板状鋼材の先尾端同士を接合して形成される帯状の鋼板であってもよい。なお、鋼板連続処理ラインの連続処理設備(図示せず)としては、例えば、熱処理炉、熱間圧延機、冷間圧延機、酸洗処理設備、焼鈍処理設備、めっき処理設備、表面コーティング処理設備等、鋼板18を連続処理する設備が挙げられる。
(表面欠陥検査方法)
つぎに、本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査方法について説明する。図3は、本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査方法を説明するための図である。以下、図3および上述した図1,2を参照しつつ、本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査方法を詳細に説明する。
本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検査方法において、表面欠陥検査装置1は、順次搬送される鋼板18の表裏両側の各被検査面18a,18bに光を各々照射し、各被検査面18a,18bからの反射光を各々受光して、各被検査面18a,18bの各画像信号を取得し、取得した各画像信号をもとに、鋼板18の表裏両面の表面欠陥を検査する。
詳細には、表面欠陥検査装置1において、入側サポートロール13は、表面欠陥検査装置1の入側へ順次搬送された鋼板18をその表側から支持しながら、ロール周方向に回転して、鋼板18を基準搬送経路19に沿ってサポートロールユニット8aへ連続的に送出する。
サポートロールユニット8aは、入側サポートロール13から順次送出された鋼板18を一対のサポートロール9a,10aに沿って鋼板18の搬送方向の上流側から下流側へ送出しながら、表側の被検査面18aと反対側の鋼板18の面側から鋼板18の板厚方向に一対のサポートロール9a,10aを鋼板18に押し付ける。この際、制御部17は、入力部15から取得した鋼板18のオーダ情報をもとに、鋼板18の板厚方向の張り出し量を設定し、設定した張り出し量分の駆動をサポートロールユニット8aの支持部12aに指示する。支持部12aは、制御部17から指示された張り出し量分、図3に示すように、鋼板18の裏側の面から鋼板18の板厚方向に一対のサポートロール9a,10aを鋼板18に押し付ける。
支持部12aは、図3に示すような鋼板18に対する一対のサポートロール9a,10aの押し付けにより、鋼板18の一部分を、基準搬送経路19側から表側欠陥検出部2a側に張り出す。これにより、支持部12aは、図1に示すように、張り出した鋼板18の表側の被検査面18aを表側欠陥検出部2aの基準位置Paに合わせる。ここで、一対のサポートロール9a,10aは、連結部11aを介し、鋼板18の搬送方向に所定の間隔をあけて互いに一体的に連結して並設されたロール対である。支持部12aは、このような一対のサポートロール9a,10aを図3に示すように鋼板18に押し付けて、鋼板18のうちの一対のサポートロール9a,10aの間隙に位置する鋼板部分を表側の被検査面18aの部分(表側被検査部分)にするとともに、一対のサポートロール9a,10aに鋼板18の表側被検査部分を張架させる。また、支持部12aは、このような一対のサポートロール9a,10aを鋼板18に押し付けて、一対のサポートロール9a,10aの各々に巻き付く鋼板18の巻付角度α1,α2(図2参照)を所定の角度以上、例えば0.8[°]以上に調整する。
上述したように支持部12aによって鋼板18の裏側の面に押し付けられた一対のサポートロール9a,10aは、鋼板18の表側被検査部分に張力を付与しながら、鋼板18をその搬送方向の上流側から下流側に順次送出する。この際、一対のサポートロール9a,10aは、鋼板18の表側の被検査面18aを表側欠陥検出部2aの基準位置Paに合わせた状態と、張架した鋼板18の表側被検査部分の被検査面方向を、所定の方向、例えば基準搬送経路19の方向(本実施の形態では鉛直方向)に対して平行にした状態とを維持する。
このように一対のサポートロール9a,10aによって基準位置Paに合わせられた鋼板18の表側の被検査面18aに対し、偏光光源3aは、所定の方向に偏光したシート状の光を入射角度θ1で照射する。この偏光光源3aによる光を照射された被検査面18aからの反射光のうち、受光角度θ2と同等の反射角度の反射光が、準正反射カメラ4aによって受光される。準正反射カメラ4aは、このように被検査面18aからの反射光を受光して被検査面18aの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を画像処理部7aに送信する。これに並行して、偏光光源3aによる光を照射された被検査面18aからの拡散光のうち、受光角度θ3と同等の拡散角度の拡散光が、拡散カメラ5aによって受光される。拡散カメラ5aは、このように被検査面18aからの拡散光を受光して被検査面18aの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を画像処理部7aに送信する。
ここで、上述した一対のサポートロール9a,10aの鋼板18に対する作用によって表側の被検査面18aの法線CLaの方向が一定方向に維持される。このため、偏光光源3aからの光の入射角度θ1、準正反射カメラ4aの受光角度θ2、および拡散カメラ5aの受光角度θ3は、図3に示すように、各々、一定の角度に維持される。
画像処理部7aは、準正反射カメラ4aから受信した画像信号と拡散カメラ5aから受信した画像信号とに対して所定の画像処理を施し、これによって得られた各画像信号の輝度値と所定の閾値との比較処理結果をもとに、被検査面18aの表面欠陥の有無を判定する。その後、画像処理部7aは、準正反射カメラ4aおよび拡散カメラ5aによる被検査面18aの各画像信号と被検査面18aの表面欠陥有無の判定結果とを対応付けて制御部17に送信する。
上述したように表側の被検査面18aに対する表面欠陥の検査が行われた鋼板18は、表側欠陥検出部2aに対応するサポートロールユニット8aの下流側のサポートロール10aから、裏側欠陥検出部2bに対応するサポートロールユニット8bへ連続的に送出される。
サポートロールユニット8bは、他方のサポートロールユニット8aの下流側のサポートロール10aから順次送出された鋼板18を一対のサポートロール9b,10bに沿って鋼板18の搬送方向の上流側から下流側へ送出しながら、裏側の被検査面18bと反対側の鋼板18の面側から鋼板18の板厚方向に一対のサポートロール9b,10bを鋼板18に押し付ける。この際、制御部17は、入力部15から取得した鋼板18のオーダ情報をもとに、鋼板18の板厚方向の張り出し量を設定し、設定した張り出し量分の駆動をサポートロールユニット8bの支持部12bに指示する。支持部12bは、制御部17から指示された張り出し量分、図3に示すように、鋼板18の表側の面から鋼板18の板厚方向に一対のサポートロール9b,10bを鋼板18に押し付ける。
支持部12bは、図3に示すような鋼板18に対する一対のサポートロール9b,10bの押し付けにより、鋼板18の一部分を、基準搬送経路19側から裏側欠陥検出部2b側に張り出す。これにより、支持部12bは、図1に示すように、張り出した鋼板18の裏側の被検査面18bを裏側欠陥検出部2bの基準位置Pbに合わせる。ここで、一対のサポートロール9b,10bは、連結部11bを介し、鋼板18の搬送方向に所定の間隔をあけて互いに一体的に連結して並設されたロール対である。支持部12bは、このような一対のサポートロール9b,10bを図3に示すように鋼板18に押し付けて、鋼板18のうちの一対のサポートロール9b,10bの間隙に位置する鋼板部分を裏側の被検査面18bの部分(裏側被検査部分)にするとともに、一対のサポートロール9b,10bに鋼板18の裏側被検査部分を張架させる。また、支持部12bは、このような一対のサポートロール9b,10bを鋼板18に押し付けて、一対のサポートロール9b,10bの各々に巻き付く鋼板18の巻付角度α3,α4(図2参照)を所定の角度以上、例えば0.8[°]以上に調整する。
上述したように支持部12bによって鋼板18の表側の面に押し付けられた一対のサポートロール9b,10bは、鋼板18の裏側被検査部分に張力を付与しながら、鋼板18をその搬送方向の上流側から下流側に順次送出する。この際、一対のサポートロール9b,10bは、鋼板18の裏側の被検査面18bを裏側欠陥検出部2bの基準位置Pbに合わせた状態と、張架した鋼板18の裏側被検査部分の被検査面方向を、所定の方向、例えば基準搬送経路19の方向(本実施の形態では鉛直方向)に対して平行にした状態とを維持する。
このように一対のサポートロール9b,10bによって基準位置Pbに合わせられた鋼板18の裏側の被検査面18bに対し、偏光光源3bは、所定の方向に偏光したシート状の光を入射角度θ4で照射する。この偏光光源3bによる光を照射された被検査面18bからの反射光のうち、受光角度θ5と同等の反射角度の反射光が、準正反射カメラ4bによって受光される。準正反射カメラ4bは、このように被検査面18bからの反射光を受光して被検査面18bの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を画像処理部7bに送信する。これに並行して、偏光光源3bによる光を照射された被検査面18bからの拡散光のうち、受光角度θ6と同等の拡散角度の拡散光が、拡散カメラ5bによって受光される。拡散カメラ5bは、このように被検査面18bからの拡散光を受光して被検査面18bの画像を撮像し、撮像した画像を示す画像信号を画像処理部7bに送信する。
ここで、上述した一対のサポートロール9b,10bの鋼板18に対する作用によって裏側の被検査面18bの法線CLbの方向が一定方向に維持される。このため、偏光光源3bからの光の入射角度θ4、準正反射カメラ4bの受光角度θ5、および拡散カメラ5bの受光角度θ6は、図3に示すように、各々、一定の角度に維持される。
画像処理部7bは、準正反射カメラ4bから受信した画像信号と拡散カメラ5bから受信した画像信号とに対して所定の画像処理を施し、これによって得られた各画像信号の輝度値と所定の閾値との比較処理結果をもとに、被検査面18bの表面欠陥の有無を判定する。その後、画像処理部7bは、準正反射カメラ4bおよび拡散カメラ5bによる被検査面18bの各画像信号と被検査面18bの表面欠陥有無の判定結果とを対応付けて制御部17に送信する。
上述したように裏側の被検査面18bに対する表面欠陥の検査が行われた鋼板18は、裏側欠陥検出部2bに対応するサポートロールユニット8bの下流側のサポートロール10bから、出側サポートロール14へ連続的に送出される。すなわち、サポートロールユニット8bの下流側のサポートロール10bから出側サポートロール14へは、表裏両面の表面欠陥検査を終えた鋼板18が順次搬送される。出側サポートロール14は、このような表裏両面の表面欠陥検査を終えた鋼板18をその裏側から支持しながら、ロール周方向に回転して、この鋼板18を基準搬送経路19に沿って表面欠陥検査装置1の出側から外部へ連続的に送出する。
一方、制御部17は、画像処理部7aから鋼板18の表側の被検査面18aの各画像信号と表面欠陥有無の判定結果とを取得し、その都度、取得した被検査面18aの画像および表面欠陥有無の判定結果を出力するように出力部16を制御する。これに並行して、制御部17は、画像処理部7bから鋼板18の裏側の被検査面18bの各画像信号と表面欠陥有無の判定結果とを取得し、その都度、取得した被検査面18bの画像および表面欠陥有無の判定結果を出力するように出力部16を制御する。
出力部16は、制御部17の制御に基づき、表側欠陥検出部2aによる被検査面18aの画像および表面欠陥有無の判定結果と、裏側欠陥検出部2bによる被検査面18bの画像および表面欠陥有無の判定結果とを、鋼板18の表裏両面の表面欠陥検査結果として順次出力する。検査員は、このような出力部16による出力情報を確認することにより、鋼板18の表裏両面について表面欠陥の有無を検査することができる。また、表面欠陥検査装置1によって鋼板18の表面欠陥が検出された場合、検査員は、この検出された鋼板18の表面欠陥の画像を、出力部16による出力情報から確認することができる。
(実施例)
つぎに、本発明の実施例について説明する。本実施例において、検査対象の鋼板18は冷延鋼板とし、鋼板連続処理ラインの一例である冷延鋼板の連続焼鈍ラインに表面欠陥検査装置1(図1参照)を適用した。本実施例における表面欠陥検査装置1は、連続的に順次搬送される連続焼鈍後の冷延鋼板である検査対象の鋼板18に対して、その表裏両面の表面欠陥を検査した。
本実施例では、この連続焼鈍ライン内の表面欠陥検査装置1が鋼板18の表裏両面について表面欠陥の有無を検査する際、表面欠陥検査装置1のサポートロールユニット8a,8bにおける鋼板18の巻付角度α1〜α4(図2参照)を0.8[°]に調整し、この巻付角度条件における鋼板18の表側の被検査面18aおよび裏側の被検査面18bの板厚方向の変位(以下、板厚方向変位と略す)を調査した。また、本実施例に対する比較例として、鋼板18の表面欠陥検査時における巻付角度α1〜α4を0.4[°]に調整し、この巻付角度条件における各被検査面18a,18bの板厚方向変位を調査した。
図4は、鋼板の表面欠陥検査時における被検査面の板厚方向変位の時間推移を巻付角度別に示す図である。図4中の破線に示されるように、鋼板18の巻付角度α1〜α4を0.4[°]に調整した場合、鋼板18の表面欠陥検査時における被検査面18a,18bの板厚方向変位は、最大0.8[mm]程度まで増加した(比較例)。
これに対し、鋼板18の巻付角度α1〜α4を0.8[°]に調整した場合、鋼板18の表面欠陥検査時における被検査面18a,18bの板厚方向変位は、図4中の実線に示されるように、絶対値で最大0.3[mm]以下に抑制された(実施例)。すなわち、本実施例では、鋼板18の各被検査面18a,18bの板厚方向変位を、絶対値で最大0.8[mm]から最大0.3[mm]に減少可能であった。これは、本実施例における巻付角度α1〜α4を確保することにより、サポートロールユニット8aの一対のサポートロール9a,10aによって鋼板18の表側被検査部分に付与される張力と、サポートロールユニット8bの一対のサポートロール9b,10bによって鋼板18の裏側被検査部分に付与される張力との双方が、被検査面18a,18bの板厚方向変位を十分に抑制するに足るものとなったためである。
本実施例における表面欠陥検査装置1は、上述したように表面欠陥検査時における鋼板18の被検査面18a,18bの板厚方向変位を抑制することにより、被検査面18a,18bの板厚方向変位に起因する地合ノイズを減少させて、鋼板18の表裏両面の表面欠陥を検査することができる。図5は、鋼板に生じた微小な表面欠陥の一例である押疵を示す図である。本実施例における表面欠陥検査装置1は、上述したように地合ノイズを減少させることにより、例えば図5に示すように、鋼板18の微小な表面欠陥の一例である0.5[mm]寸法の押疵Rを検査可能となった。
以上、説明したように、本発明の実施の形態では、検査対象の鋼板(以下、被検鋼板という)の搬送方向に所定の間隔をあけて互いに一体的に連結して並設された一対のサポートロールに沿って、被検鋼板をその搬送方向の上流側から下流側へ送出しながら、被検鋼板の被検査面と反対側の鋼板面側から被検鋼板の板厚方向に、一対のサポートロールを被検鋼板に押し付けて、被検鋼板のうちの一対のサポートロールの間隙に位置する鋼板部分を被検査面の部分にするとともに、一対のサポートロールに被検査面の部分を張架させている。このような状態において、連続的に順次搬送される被検鋼板のうち、一対のサポートロールの間に張架した鋼板部分の被検査面に光を照射し、光照射した被検査面からの反射光を受光して被検査面の画像信号を取得し、取得した画像信号をもとに、被検鋼板の表面欠陥を検査している。
このため、一対のサポートロールから被検鋼板における被検査面の部分に張力を付与して、この被検査面の部分の張り具合を強化し、これにより、被検鋼板の形状に起因する被検査面の板厚方向変位を十分に抑制することができる。この結果、被検鋼板の表面欠陥検査時に、被検査面の板厚方向変位に起因して発生する被検査面からの反射光のノイズ(例えば地合ノイズ等)を可能な限り低減することができる。また、一対のサポートロールの間隙に位置する被検鋼板の被検査面に光を照射した際、サポートロール面からの乱反射光を受光することなく、被検鋼板の被検査面からの反射光を受光することができる。この結果、受光した被検査面からの反射光に基づいて被検鋼板の表面欠陥を精度高く検出するとともに、表面欠陥の誤検出、特に、被検鋼板の板幅方向の両端部における表面欠陥の誤検出を防止することができる。
さらに、一対のサポートロールを2ロールのロール対とし、被検鋼板の被検査面の反対側から板厚方向に、一対のサポートロールを被検鋼板に押し付けている。これにより、一対のサポートロールの各々に巻き付く被検鋼板の巻付角度が増加しても、被検鋼板の被検査面の法線方向を一定方向に維持することができる。この結果、被検鋼板の表面欠陥を光学的に検査する際の光軸(検査光軸)を一定にすることができ、これにより、被検査面に照射する光の入射角度と、被検査面からの反射光(拡散光を含む)を受光する際の受光角度とを各々適正角度に固定することができる。
以上の結果から、順次搬送される被検鋼板の表面欠陥を安定して検査できるとともに、被検鋼板に発生した表面欠陥が通常寸法の表面欠陥である場合は勿論、微小な寸法の表面欠陥であっても、被検査鋼板の表面欠陥を、誤検出なく高精度に検出することができる。
また、本発明の実施の形態では、一対のサポートロールを被検鋼板に押し付けた際に一対のサポートロールの各々に巻き付く被検鋼板の巻付角度を0.8[°]以上に調整している。このため、一対のサポートロールから被検鋼板における被検査面の部分に付与する張力を高めて、この被検査面の部分の張り具合を一層強化することができる。これにより、被検鋼板の形状に起因する被検査面の板厚方向変位を可能な限り抑制できることから、被検査面の板厚方向変位に起因する被検査面からの反射光のノイズ低減を促進することができる。この結果、被検鋼板の表面欠陥を一層安定且つ高精度に検査することができる。
なお、上述した実施の形態では、順次搬送される被検鋼板の表側の被検査面について表面欠陥を検査し、その後、裏側の被検査面について表面欠陥を検査していたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明においては、順次搬送される被検鋼板の裏側の被検査面について表面欠陥を検査し、その後、表側の被検査面について表面欠陥を検査してもよい。
また、上述した実施の形態では、被検鋼板の表裏両面について表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明にかかる表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法は、鋼板等の検査対象の金属板における所望の一面について表面欠陥を検査するものであってもよい。この場合、検査対象の金属板の搬送経路に沿って複数の表面欠陥検査装置を設置し、これら複数の表面欠陥検査装置が、検査対象の金属面の各被検査面について表面欠陥を各々検査してもよい。
さらに、上述した実施の形態では、被検鋼板を鉛直下方から鉛直上方に向かって順次搬送していたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、鋼板等の検査対象の金属板の搬送方向は、特に問われず、鉛直方向、水平方向、または斜め方向等、所望の方向であってもよい。
また、上述した実施の形態では、検査対象の金属板として冷延鋼板等の鋼板を例示したが、これに限らず、本発明にかかる表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法によって表面欠陥検査される金属板は、鋼以外の鉄合金の金属板であってもよいし、銅またはアルミニウム等の鉄合金以外の金属板であってもよい。すなわち、本発明において、検査対象の金属板は、鋼板、鋼板以外の鉄合金板、鉄合金板以外の金属板のいずれであってもよく、また、鋼種等の金属板の種類(例えば強度、組成、成分等)も特に問われない。
また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態または実施例に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。