JPS63255647A - 移動する金属表面の検査方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、移動する金属、例えばアルミニウムの表面の
検査方法に関する。本発明は特に、移動物体の表面のき
ずを自動的に検出し、その検査の！こめに使用されるぎ
ずの可視画像を記憶４−る装置に関する。移動表面を静
止状態でどらえるためにはストロボ照明または電子的ま
たは機械的ンヤツタが用いられ、それによつ−（表面特
性のひずみのない画像が得られる。

（従来の技術） カメラ装置を用いた物体の欠陥検査は、光用ボビンの移
動的検査および不合格判定のためにＫｅｎｄｒｉＣｋ等
による米国特許第３．２３０，３０５号において用いら
れ、クリンプされた繊維の不整を検出り−るために１１
８　ｎ　ｒ　Ｖによる米国特許第４，２３２．３３６号
おＪ、び第４．２４０，１１０号において用いられ、脈
動負荷を受ける試験体に生じる疲労き裂の成長の監視の
ためにＥＸｔｌによる米国特許第４，０６３，２８２号
において用いられている。

’／ａｍａ’Ｊｕｃｈ１’Ｊによる米国特許第１Ｉ、４
４９．Ｂ１ε３号においては、物体上の不整の態様を識
別（るために相ｙｚなる形式の照明を用いており、物体
の表面」■の異物を検出するためには斜め方向からの照
明を用い、欠陥パターンの形状認識により欠陥を検出す
るために番ま垂直照明を用いている。

１１ａｍａｄａ＠による米国特許第４．４０３，２９４
号にも不整パターンの認識が開示されており、その場合
は、画像信号が２進＝１−ドとして定量化された後所定
の基準パターンと比較され、可視画像か欠陥パターンを
含んでいるか否かが決定される。

ｗａｔｓｏｎによる米国特許第３，３８９．７８９号に
は、ビデオ信号の大ぎさが検出器のスレッショルドレベ
ルを超えた時、物体の不合格判定を行なう検出器が開示
され、Ｇａ１ｌｌｂｒｅｌｌ外による米国特許第３，３
７９，８２９号には、ガラス製品のある前ちって選択さ
れた部分のきすを選択的に検査して、他部分については
無視１−るぎず検出装置が開示されている。

２ｅｅｎｋｏｖによる米国特許第３．８６８，４７８号
にもまた、郵便物などの移動物体に用いられる検査装置
が開示されでおり、その場合は、手紙の宛名の画像をス
ト］】ボ光を用いてカメラ装置によりとらえ、これをプ
レビジョン記憶装置へ送り、また閉回路テレビジコンモ
ニタ上に表示するようになっている。

Ｄｅｃａｖｅ　１等による米国特許第４．２５３，１１
３号においても、移動シートの欠陥を監視するためにプ
レビジョンモニタカメラが用いられている。

Ｋｏｐｉｎｅｃｋ等による米国特許第４．３７７．７４
６号においては、ぞのような移動シートの光学的画像が
記憶されて後の観察に用いられ、Ｎｅ１ｈＯｉＳｅ１等
による米国特許第４，２２３，３４６号においては、視
野の長さ、すなわち移動帯の移動方向における長さを拡
大し、視野の幅は拡大しない゛重荷結合アレイおよびレ
ンズがカメラの間に用いられている。Ｏｈｓｕｍｉ等に
よる米国特許第４，２１９゜８４４号においては、照明
を調節して金属部分からの放射エネルギより遥かに大ぎ
いエネルギの反射光を生せしめることによって、赤熱ス
ラブのぎずを検出している。

多数の欠陥検出装置が従来技術によって提供されている
が、鋳造、圧延、押出し、その他のアルミニウム製品の
製造に関連する操作によって与えられる移動するアルミ
ニウム表面の検査装置に対する要求は未だに満たされて
いない。その要求とは、特定の照明技術を用いて（ｑら
れたＩｉ！！７像パターンと基準パターンとの比較に基
づく欠陥検出に対プるものである。画像パターンの差が
検出され／ｊ−〇　− 時は、その差を含む画像は自動的に伝送されて観察され
、あるいは電子的に処理される。

Ｃ問題点を解決りるための手段） 本発明においては、高速度で移動する金属月利の広い表
面を連続的かつ自動的にｌし、定められた許容表面条ｆ
１を超えた表面変化を検出し打つ解析して、不合格判定
されるべき表面欠陥の存在を決定し、また該欠陥の正ｉ
な分類を行なうための方法が提供され、この方法は、前
記移動表面に表面特徴を増強しそれによって表面欠陥の
検出を助長するための選択された波長範囲内にある可視
的な反射および不可視的な反射の少なくとも−ｈと拡散
されｌこ電磁放射を移動表面に均一に照射する段階と、
高速移動表面を瞬間的に不動状態にする段階と、前記材
料の幅全体を観察しうるように配回された複数のしンリ
により１つまたはそれ以上の不合格判定されるべき欠陥
の存在を検出りる段階と、欠陥を含む領域の電子画像で
あって該欠陥により反射された電磁エネルギの変化する
強磨を表わＪグレースケールレベルを含んでいる該電子
画像を後の表示および解析のために１つまたはそれ以下
の前記センサから画像記憶装置へ伝送する段階と、不合
格判定される欠陥をもたない表面からの反則電磁エネル
ギ強度の範囲を表わすグレースケールレベルの範囲を与
える段階と、欠陥を有する前記画像のグレースケールレ
ベルを不合格判定される欠陥をもたない表面を表わすグ
レースケールレベルの範囲と比較する段階と、不合格判
定される欠陥をもたない表面を示１グレースクール強瓜
範囲外のグレースケールレベルを有する表面画像のみを
］ン止めモニタ上で観察し解析覆る段階と、を含む。

〔実施例］ 以下、本発明を添付図面を参照しつつ説明する。

第１図には、一連の光源２０，３０，４０．５０によっ
て照明される、移動金属シート１０の一部が示されてい
る。光源２０および３０は金属シー　ｌ−１０の表面を
拡散光によって照明し、光源４０および５ｏは反則光に
よ゛つて金属シート１０を照明−する。

この時、照明された金属シート１０の選択された領域の
画像が１つまたはそれ以上のビデオカメラ６０ａないし
６０ｄによって形成され、これらのビデオカメラは対応
する電気信号をそれぞれのビｆオ検出器７Ｑａないし７
０ｄへ伝送する。１つまたはそれ以−Ｖの検出器７０に
より、１つまたはそれ以上の欠陥を含む画像が検出され
た時は、トリガ信号が自動的にビデオ記憶１ｉ１８０へ
送られる。装置８０は検出器７０のぞれそれに対して１
つずつの、複数の記憶装置を含む。その特定の画像はビ
デオ記憶装置８０に記憶され、後に電子的に解析される
か、または」マ止めモニタ９０により視覚的に観察され
る。

走査者はモニタ９０によって、カメラ６０の下１ノを通
過するシー１〜１０の幅全体にわたり、実際に存在づ−
る不合格判定されるべきいかなる欠陥をも視覚的に検出
し定量化することができる。

電子的評価にＪ：る欠陥の特徴の分類は、処理装置９５
によって行なわれる。この装置は、９７においてフレー
ム凍結モニタと、またさらに持久的−〇　　− な記憶装置１００と、インタノ■−スされる。従って、
ビデオ記憶装置８０に記憶された画像は、さらに持久的
な記憶装置１００へ伝送されつる。

記憶装置１００は、ビデオテープ、」ンピュータ、レー
ザディスク、または他の適切な記憶装置を含んでいる。

もし所望ならば、移動シーＩ〜の画像は、第２図に示さ
れているモニタ６６によるなどして、リアルタイムモー
ドでも観察されつる。しかし、最大のシー１〜生産速度
においては、検出器７０により検出可能な欠陥を人の目
に」、って連続的に認知すること番よ不可能であること
を認識リベきである。

本発明の実施例においては、移動する金属シー１へ１０
は、拡散光および反射光の少なくとも一方の照明により
、シー１へ表面全体を一層均一に照射される。拡散照明
とＪｓｊ　ＤＪ照明とを組合せＣ使用すれば、検査され
ている表面の変化を強調することができる。Ｊ：た、特
に好ましい実施例にａ３いでは、ビデオカメラ内に用い
られている画像セン１ノに感じるスベク１ヘルに一層完
全に適合する、長波長の不Ｉ′ｉＪ視（赤外）スペクト
ル部分の光によって表面を照明し、表面の反射特性を増
強する。

不可視であるのＣ１人は高強度のストロボ照明過程によ
る妨害は受けない。照明源２０，３０゜４０．５０から
の反射または拡散エネルギは、シャッタ式カメラ装置が
用いられるか否かにより、−・定のものにされるか、ま
たはス１〜ロボ式のものにされる。市販のストロボ光源
またはカメラシャッタは、移動表面を毎秒６０回または
６０回の倍数の速度でとらえることができる。これによ
って通常、ししカメラ６ｏの視野か（シー１への移動方
向において）０．３０５ｍ　（１フィート）ならば、５
４８．６ｍ毎分（１８００フイ一ト毎分）またはその倍
数の速度で移動するシート表面の１００％の検査が行な
われうる。この場合、画像の解像度はプレビジョンスク
リーン十において５１２走査線であり、これはＮＴＳＣ
プレビジョン放送規格のものである。移動表面のぼけの
ない画像を得るためには、照明源またはカメラセンサの
いずれかをストロボ動作させなくてはならない。これを
行なうためには、パルス動ｖＵ式照明源を用いるか、ま
たは機械的シャッタ式カメラセンザを用いればよい。い
ずれの場合にも、高強痘の照明源を使用する必要がある
。

第２図に示されているように、照明された金属シート１
０から反射されたエネルギは、１つまたはそれ以十のビ
デオカメラ装置６０によってとらえられ、電子信号に変
換されてそれぞれの検出器７０へ伝送される。本発明の
実施に適するビデオカメラは、ＲＣＡ、ＧＥ、Ｐａｎａ
ｓｏｎ　ｉ　ｃ。

５ｏｎｙ、Ｐｈ　ｉ　Ｉ　Ｉ　ｉ　ｐｓなどの発売元か
ら容易に人手しつる。本発明の実施に用いられるビデオ
検出器もまた、コロラド州ＢＯｕｌｄｅｒに所在のＣ０
ＩＯｒａｄＯＶｉｄｅｏ、ＩｎＣ０ｒｐＯｒａｔｅｄか
ら発売されている６３０型ビデオ検出器などの市販装置
により構成されつる。

移動する金属シートの幅の観点からは、移動シーｈの全
領域を監視するために、１つより多くのカメラが使用さ
れうる。例えば１２１．９２（：ＩＮ（４８インチ）の
幅の金属シートの幅全体を同時に検査するためには、第
１図に示されているように、４つのビデオカメラ装置を
並べて取付けて用いる。この仝休の幅は、ビデオ記憶装
置Ｚ　８０によって捕捉され、」マ止めモニタ９０に表
示される。

必要イよりメラ６ｏの数は、検出されるべき表面の変化
の詳細さによる。光学的に拡大ηれば求める詳細さは得
られるが、カメラの視野は減少する。

その結呆、もしカメラの視野が監視されるべき表面領域
より小さくなれば、１つより多くのカメラが必要となる
。

ビデオカメラ装置６０によってとらえられる反射画像は
、本技術分野においてグレースケールレベルとして知ら
れる変化する強度を有Ｊ−る。欠陥をもたない金属表面
を表わす特定のグレースケールレベルが実験的に決定さ
れ、欠陥をもたない、あるいはある形式の既知欠陥を有
する１ノンプルをそれぞれ用いて装置の栓止がｉうなわ
れる。ある欠陥は、欠陥のない表面よりも多くの九を吸
収または散乱し、また、他の欠陥は、欠陥のない表面よ
りも少ない光しか吸収または散乱しない。従って、装置
は、欠陥をもたない表面から反射される強度範囲を表わ
す最小および最大グレースケールレベルの双方を定める
ことにより標準化される。

表面欠陥などから生じた電子信号が、標準化された範囲
外のグレースケールレベルを与えた時は、検出器７０は
この信号を検出して対応するビデオ装置８０を作動させ
て画像を記憶せしめ。これをモニタ９０上に表示せしめ
る。これを達成するために用いられる装置は、現在の技
術水準のものである。従って、欠陥を含有する画像の検
出、記憶、および表示は、可視的な手動操作を必要とし
ない自動的なものとなる。

記憶さ−れた画像ル〜ムはモニタ９０上に表示されるの
で、ある欠陥に関してこの画像を視覚的に検査し調査す
れば、不合格判定されるべき欠陥が実際に存在するか否
かを決定することができる。

モニタ９０上の画像は、他の欠陥が出現するまで、また
は操作者が随意に消去するまで、そのままの状態で存続
する。

前述のように、欠陥の画像を、じデＡデープまた（まｆ
イスク１００のＪ、うな、もっと持久的な記憶媒体へ送
った後に、？Ｎ覚的または電子的に評価し、′、した″
、Ｊンピ」−夕装置によりその特徴を決定することもで
きる。

〔弁明の効采〕

以１のＪ、うに、本発明は移動する金属シー１−などの
移動表面を自動的に監視して、その表面十の欠陥を検出
し、欠陥をイ４１する表面の特定部分の画像を記１装置
へ送り、欠陥の特徴を視覚的に１．１に電子的に決定す
るための駁訂を提供している。

このようにして、多品の材料が自８装ｄにより高速度で
検査されつると」先に、操作者はこの自ｌ！ｌＪ菰買が
欠陥を４．ｉ−４る可能ｆ’ｔ＆）りどして選び出した
移動物体の８Ｉｔ分のみの画像をさらに１１息深く観察
することができる。さらに、選択された波長の反射照明
８３よび拡散照明の少＜７　くとも一方を用いることに
より、さまざまな形式の欠陥にス４する肢Ｎの感度が実
質的に増大せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の７Ｊ払を実１１Ｉ！するだめの検出
装置の一部の輿略図、第２図は、検出部Ｗの他部分の１
１１７９図ぐある。 旬月の説明 １０・・・・・・移動金属シート、 Ｂｏａ〜６０ｄ・・・・・・ビデオカメラ、６６・・・
・・・リフルタイムモニタ、７０ａ〜７０ｄ・・・・・
・ビデオ検出器、８０・・・・・・ビデＡ゛記憶装置、 ９０・・・・・・コマ１１゛めモニタ、９５・・・・・
・電子処理ｖｔ置、 ９７・・・・・・インタフ−Ｆ−ス、 １００・・・・・・持久的記憶ｉＡ首。 代坤人　浅　　Ｈ皓 手続ンｒＦｊ　ｒＥ書 昭和６３年１　月イ２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高速度で移動する金属材料の広い表面を連続的か
   つ自動的に監視し、定められた許容表面条件を超えた表
   面変化を検出し且つ解析して、不合格判定されるべき表
   面欠陥の存在を決定し、また該欠陥の正確な分類を行な
   うための方法であつて、前記移動表面に表面特徴を増強
   しそれによつて表面欠陥の検出を助長するために選択さ
   れた波長範囲内にある可視的な反射および不可視的な反
   射の少なくとも一方と拡散された電磁放射とを移動表面
   に均一になす段階と、高速移動表面を瞬間的に不動状態
   にする段階と、前記材料の幅全体を観察しうるように配
   置された複数のセンサにより１つまたはそれ以上の不合
   格判定されるべき欠陥の存在を検出する段階と、後の表
   示及び分析のために一つまたはそれ以上のセンサからの
   欠陥を含んだ領域の電子映像を記憶するための装置にこ
   の映像を送る段階であつて、前記映像は該欠陥により反
   射された電磁エネルギの変化する強度を表わすグレース
   ケールレベルを含んでいるような段階と、不合格判定さ
   れる欠陥をもたない表面からの反射電磁エネルギ強度の
   範囲を表わすグレースケールレベルの範囲を与える段階
   と、欠陥を有する前記画像のグレースケールレベルを不
   合格判定される欠陥をもたない表面を表わすグレースケ
   ールレベルの範囲と比較する段階と、不合格判定される
   欠陥をもたない表面を示すグレースケール強度範囲外の
   グレースケールレベルを有する表面画像のみをコマ止め
   モニタ上で観察し解析する段階と、を含む、移動する金
   属表面の検査方法。 （２）特許請求の範囲第１項において、前記反射された
   放射を前記移動表面の上方位置から送り、前記拡散され
   た放射を該表面に対し実質的に平行な方向に送つて、双
   方の形式の該放射を前記表面の幅全体を均一に照射する
   ように配置する段階を含む、移動する金属表面の検査方
   法。 （３）特許請求の範囲第１項において、毎フレーム５１
   ２走査線のＮＴＳＣ規格を用いたビデオカメラを並べて
   用いることにより、前記表面が ５４８．６ｍ毎分（１８００フィート毎分）またはその
   倍数の速度で移動する方向における該表面の０．３０５
   ｍ（１フィート）の距離の間の、該表面の幅を横切る方
   向の該移動表面上に存在する１つまたはそれ以上の不合
   格判定されるべき欠陥の画像を、毎秒６０回またはその
   倍数の速度でとらえることによつて、前記表面欠陥を検
   出するようになつている、移動する金属表面の検査方法
   。