KR101867256B1 - 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법 - Google Patents

강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법 Download PDF

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Abstract

표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 강판을 검사 대상으로 하여 유해한 외관 이상을, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등과 구별하여 검출한다. 촬상 대상 부위(8)를 조명하는 조명부(3)와, 정반사 방향과 이루는 각도가 제1 각도 γ가 되는 방향에의 난반사광을 촬상하는 제1 난반사광 촬상부(4)와, 정반사 방향과 이루는 각도가 제2 각도 δ(단 δ＞γ)가 되는 방향에의 난반사광을 촬상하는 제2 난반사광 촬상부(5)와, 제1 난반사광 촬상부(4)가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 T1과, 제2 난반사광 촬상부(5)가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호 T2를 처리하는 화상 신호 처리부(6)를 구비한다. 화상 신호 처리부(6)는 제1 난반사 화상 신호 T1 중 소정의 제1 임계치보다 저휘도가 되는 부위로서, 같은 부위에 대해 제2 난반사 화상 신호 T2가 소정의 제2 임계치보다 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위로서 검출한다.

Description

강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법
본 발명은 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 관한 것이다.
냉간압연 공정, 어닐링 공정을 거쳐서 생산되는 강판의 표면에 나타나는 외관 이상으로서, 박마(galling), 스캐브(scab), 얼룩, 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등이 있다. 박마, 스캐브, 얼룩은, 유해한 외관 이상, 즉, 표면 결함이며, 이들 표면 결함을 포함하는 강판은 품질 불량품이 된다. 한편, 기름 얼룩, 어닐링 무늬는, 무해한 외관 이상이며, 이들 외관 이상을 포함하는 강판은 품질 불량품으로는 되지 않는다. 이 때문에, 강판의 제조 현장에서는, 이들 외관 이상을 정밀도 좋게 구별하는 것이 요구된다.
종래부터, 강판의 표면 검사 장치로서, 강판의 표면을 조명하고, 그 반사광을 촬상하여 얻어진 화상 데이터를 해석함으로써 표면 결함의 유무를 검사하는 장치가 제안되어 있다. 예를 들면 특허문헌 1, 2에, 이런 종류의 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 용융 아연 도금 강판의 표면 결함을 드로스(dross)와 그 외의 결함으로 판별하는 드로스 결함 검사 장치가 개시되어 있다. 이 장치에서는, 용융 아연 도금 강판의 표면에, 강판의 법선에 대해서 50°~80°의 각도로 광을 조사하고, 1대의 난(亂)반사 카메라를 사용하여 상기 법선에 대해서 0°~40°의 각도 방향에서 난반사광을 촬상하여 화상 신호를 얻도록 하고 있다. 그리고, 상기 드로스 결함 검사 장치는, 얻어진 화상 신호 중, 화상 휘도가 소정의 임계치보다 낮으면서, 또한, 면적이 소정 범위 내에 있는 부위를 드로스라고 판정하고, 화상 휘도가 소정의 임계치보다 낮으면서, 또한, 면적이 소정 범위 외인 것을 드로스 이외의 표면 결함이라고 판정한다.
특허문헌 2에 개시되어 있는 품질 관리 장치는, 정반사 카메라 1대와 난반사 카메라 1대를 조합하여 사용하는 것이다. 이 품질 관리 장치에 의하면, 우선, 용융 아연 도금 강판의 표면에 광을 조사하고, 그 광의 정(正)반사광을 촬상하여 얻어지는 화상 신호로부터 하자 후보의 화상 신호를 취출하는 처리와, 그 광의 난반사광을 촬상하여 얻어지는 화상 신호로부터도 하자 후보의 화상 신호를 취출하는 처리를 행한다. 하자 후보의 화상 신호의 취출은, 정반사광, 난반사광 별로, 어느 품질 레벨로 설정된 임계치를 이용하여 행한다. 다음으로, 「선모양 결함」, 「도금 불량」등의 하자의 종류마다 미리 설정된 기준 정보를 참조하여, 상기 하자 후보의 화상 신호로부터 실제(true) 하자 화상 신호를 선별하고, 하자의 종류별로 실제 하자 화상 신호의 분포 상태의 정보를 얻는다. 그리고, 얻어진 정보로부터 하자의 종류별로 결함 길이를 계산하여, 강판 전체 길이에 있어서의 산출한 결함 길이의 존재율 등에 기초하여, 품질 레벨을 만족하는지 여부의 합격 여부 판정을 행한다.
일본 특허 제5594071호 공보 일본 특개 2004-151006호 공보
특허문헌 1, 2에 개시된 장치와 같이 검사 대상의 재료가 도금 강판인 경우, 강판의 표면에 나타나는 외관 이상은, 도금 불량, 핀홀 도금 불량, 스캐브, 드로스, 얼룩 등이지만, 검사 대상의 재료가 도금이 실시되어 있지 않은 강판인 경우는, 강판의 표면에 나타나는 외관 이상은, 박마, 스캐브, 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등이 된다. 이 중, 표면 검사 장치는, 유해한 외관 이상, 즉 표면 결함인 박마, 스캐브 등과, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등을 구별하여 검출하는 것이 요구된다. 또한, 박마는 강판이 감겨질 때에 강판끼리가 서로 마찰되는 것에 의해 생기는 결함이다.
특허문헌 1에 개시된 장치는, 난반사 카메라 1대만을 사용하는 것이지만, 난반사 카메라 1대만의 구성(1 광학계)으로는, 박마, 스캐브, 기름 얼룩, 어닐링 무늬의 화상은, 임계치를 잘 설정하지 않는 한, 모두 휘도가 낮은 어두운(暗) 화상이 된다. 이 때문에, 유해한 외관 이상인 박마, 스캐브 등과, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등을 구별할 수 없다.
특허문헌 2에 개시된 장치는, 정반사 카메라 1대와 난반사 카메라 1대를 조합하여 사용하는 것이다. 정반사광은 검출 감도가 높은 특징이 있지만, 도금이 실시되지 않은 강판을 검사 대상으로 하는 경우에는, 도금 강판을 검사 대상으로 하는 경우와 달리, 강판 표면에 도유(塗油)가 부착되어 있어, 그 도유의 얼룩에 의해서 바탕에 있어서의 반사광의 휘도가 불규칙하여, 안정된 검사 결과를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래 기술에서는 해결할 수 없는 과제를 해결하는 것으로, 표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 강판을 검사 대상으로 하여 유해한 외관 이상(표면 결함)인 박마, 스캐브 등을, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등과 구별하여 검출할 수 있는 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 강판의 표면 결함 검사 장치는, 강판의 표면 상에 있는 촬상 대상 부위를 조명하는 조명부와, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 제1 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광을 촬상하는 제1 난반사광 촬상부와, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가, 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광을 촬상하는 제2 난반사광 촬상부와, 상기 제1 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호와, 상기 제2 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호를 처리하는 화상 신호 처리부를 구비한다. 상기 제1 난반사광 촬상부와 상기 제2 난반사광 촬상부는 동시에 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광을 촬상하는 것이다. 상기 화상 신호 처리부는 상기 제1 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 중 소정의 제1 임계치보다 저휘도가 되는 부위로서, 같은 부위에 대해 상기 제2 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호가 소정의 제2 임계치보다 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위로서 검출하는 것이다.
이러한 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 장치에 의하면, 예를 들면, 상기 소정의 제1 임계치로서, 상기 제1 난반사광 촬상부가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제1 난반사 화상 신호의 값 또는 그 근방의 값을 설정하고, 상기 소정의 제2 임계치로서, 상기 제2 난반사광 촬상부가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제2 난반사 화상 신호의 값 또는 그 근방의 값을 설정함으로써, 표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 강판을 검사 대상으로 하여 유해한 외관 이상(표면 결함)을, 무해한 외관 이상과 구별하여 검출하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 장치에 있어서, 상기 화상 신호 처리부는, 상기 소정의 제1 임계치를, 상기 제1 난반사광 촬상부가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제1 난반사 화상 신호의 값에 기초하여 설정하고, 상기 소정의 제2 임계치를, 상기 제2 난반사광 촬상부가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제2 난반사 화상 신호의 값에 기초하여 설정하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 장치에 있어서, 예를 들면, 상기 제1 각도의 크기는, 0°~20°의 범위에 있고, 상기 제2 각도의 크기는, 10°~45°의 범위에 있는 것으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 강판의 표면 결함 검사 방법은, 강판의 표면 상에 있는 촬상 대상 부위를 조명하고, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 제1 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광과, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가, 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광을 각각 촬상하며, 촬상하여 각각 얻어진 제1 난반사 화상 신호와 제2 난반사 화상 신호를 처리하는 것을 전제로 한다. 상기 제1 각도의 방향 및 제2 각도의 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 난반사광의 촬상은, 동시에 행해지는 것이다. 상기 처리는 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 중 소정의 제1 임계치보다 저휘도가 되는 부위로서, 같은 부위에 대해 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호가 소정의 제2 임계치보다 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위로서 검출하는 것이다.
이러한 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 방법에 의하면, 예를 들면, 상기 소정의 제1 임계치로서, 바탕을 촬상하여 얻어지는 제1 난반사 화상 신호의 값 또는 그 근방의 값을 설정하고, 상기 소정의 제2 임계치로서, 바탕을 촬상하여 얻어지는 제2 난반사 화상 신호의 값 또는 그 근방의 값을 설정함으로써, 표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 강판을 검사 대상으로 하여 유해한 외관 이상(표면 결함)을, 무해한 외관 이상과 구별하여 검출하는 것이 가능하게 된다.
상기 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 방법에 있어서, 상기 소정의 제1 임계치를, 바탕을 촬상하여 얻어지는 제1 난반사 화상 신호의 값에 기초하여 설정된 것으로 하고, 상기 소정의 제2 임계치를, 바탕을 촬상하여 얻어지는 제2 난반사 화상 신호의 값에 기초하여 설정된 것으로 하는 것이 바람직하다.
상기 구성을 구비하는 강판의 표면 결함 검사 방법에 있어서, 예를 들면, 상기 제1 각도의 크기는, 0°~20°의 범위에 있고, 상기 제2 각도의 크기는, 10°~45°의 범위에 있는 것으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되어 있지 않은 강판을 검사 대상으로 하여 유해한 외관 이상(표면 결함)을, 무해한 외관 이상과 구별하여 검출하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 강판의 표면 결함 검사 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 반사 각도와 반사광의 휘도의 관계를, 강판의 바탕, 스캐브, 박마, 기름 얼룩, 어닐링 무늬에 관해서 나타낸 그래프이다.
도 3은 강판의 표면에 나타난 스캐브, 기름 얼룩에 관한 각종 화상이다.
도 4는 강판의 표면에 나타난 박마, 기름 얼룩에 관한 각종 화상이다.
도 5는 반사광을 촬상하여 얻어진 화상 신호로부터 표면 결함을 검출하고, 그 표면 결함의 종류를 분류 판정할 때까지의 절차를 나타내는 순서도이다.
도 6은 외관 이상의 종류를 판별하기 위한 조건예를 나타낸 대응표이다.
도 7은 정규화 처리의 설명도이다.
도 8은 노이즈 제거 처리의 설명도이다.
도 9는 결함 연결 처리의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 강판은, 표면에 도금 등의 표면 처리가 실시되지 않고, 표면에 도유가 부착된 것이다.
도 1에 나타내는 본 발명의 실시 형태에 따른 표면 결함 검사 장치(1)는, 강판(2)의 표면에 나타나는 외관 이상 중, 유해한 외관 이상인 박마, 스캐브 등을, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등과 구별하여 검출하는 것이다. 표면 결함 검사 장치(1)는 조명부(3), 제1 난반사광 촬상부(4), 제2 난반사광 촬상부(5), 화상 신호 처리부(6), 검사 결과 출력부(7) 등으로 구성되어 있다. 이 표면 결함 검사 장치(1)에 의한 강판(2)의 표면 결함 검사는, 강판(2)이 판두께 방향으로 흔들릴 일이 없는 위치에서 행해지는 것이 바람직하다. 도 1에 나타내는 예에서는, 강판(2)이 핀치 롤(11, 12)에 끼워져, 이들 핀치 롤(11, 12)의 사이에서 롤(10)에 지지되는 위치가, 강판(2)이 판두께 방향으로 흔들릴 일이 없는 검사 위치(후술하는 촬상 대상 부위(8))로 되어 있다.
조명부(3)는 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)를 조명한다. 이 조명부(3)는 촬상 대상 부위(8)에 있어서 강판(2)의 주행 방향에 직교하는 면(9)(이하 「직교면(9)」이라고도 함.)보다 강판(2)의 주행 방향 하류 측에 설치되어, 강판(2)의 표면에 대한 조명의 입사각이, 직교면(9)에 대해서 소정 각도 α(본 실시 형태에서는 α=20°)로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 조명부(3)의 광원으로서, 강판(2)을 판폭(板幅) 방향으로 조명하는 LED식의 라인 조명을 사용하고 있다. 다만, 조명부(3)의 광원은, 이것으로 한정되지 않고 LED 대신에 할로겐, 메탈 핼라이드(metal halide), 형광등 등을 채용하는 것도 가능하다.
제1 난반사광 촬상부(4)는 조명부(3)로부터 조사된 광이 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)에서 반사된 난반사광을 촬상하는 것이다. 제1 난반사광 촬상부(4)는 상기 직교면(9)보다 강판(2)의 주행 방향 상류 측에 설치되어, 조명광의 정반사 방향(본 실시 형태에서는 직교면(9)과 이루는 각도 β(=20°)의 방향)과 이루는 각도가 제1 각도 γ(본 실시 형태에서는 γ=10°)가 되는 방향에의 난반사광을 촬상한다. 본 실시 형태에서는, 제1 난반사광 촬상부(4)에는, CCD 라인 센서 카메라를 사용하고 있다. CCD 라인 센서 카메라 대신에, CCD 에어리어 센서 카메라 등을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 제1 난반사광 촬상부(4)의 공간 분해능은, 검출 대상으로 하는 표면 결함의 종류에 따라 적당히 정해진다.
제2 난반사광 촬상부(5)는 조명부(3)로부터 조사된 광이 강판(2)의 표면의 촬상 대상 부위(8)에서 반사된 난반사광을 촬상하는 것이다. 제2 난반사광 촬상부(5)는 상기 직교면(9)보다 강판(2)의 주행 방향 상류 측에 설치되어, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 제2 각도 δ(본 실시 형태에서는 δ=25°)가 되는 방향에의 난반사광을 촬상한다. 제2 난반사광 촬상부(5)로서는, 제1 난반사광 촬상부(4)와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
화상 신호 처리부(6)는 제1 난반사광 촬상부(4)가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 T1과, 제2 난반사광 촬상부(5)가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호 T2를 처리하여, 강판(2)의 표면 결함을 추출하고, 또한 추출한 표면 결함을 분류 판정한다. 이 화상 신호 처리부(6)는 각종의 연산 처리 장치(예를 들면, 후술하는 분류 판정 로직을 실행하기 위해서 필요한 프로그램이 내장된 퍼스널 컴퓨터 등)로 구성된다.
검사 결과 출력부(7)는 화상 신호 처리부(6)에 의해 표면 결함이 추출되었을 경우에, 표면 결함이 검출된 취지 및 검출된 표면 결함의 종류를, 표시, 인쇄 등의 수단에 의해 당해 제조 공정, 다음의 제조 공정 혹은 유저에게 알린다. 이 검사 결과 출력부(7)는, 예를 들면, 모니터 장치, 프린터 장치 등에 의해 구성된다.
또한, 표면 검사 장치(1)의 설치 장소는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 강판(2)이 텐션 릴에 권취되기 직전의 공정으로서 설치되는 것이 바람직하다.
그런데, 강판(2)의 표면에 있어서의 반사 각도와 반사광의 휘도의 관계는, 바탕, 외관 이상의 종류마다 정성적(定性的)으로 상위하기 때문에, 이것을 고려하여 제1 난반사광 촬상부(4)의 수광 각도 γ 및 제2 난반사광 촬상부(5)의 수광 각도 δ를 각각 설정하는 것이 바람직하다. 도 2에 나타내는 그래프는, 가로축이 반사 각도(가로축의 괄호 내의 각도는 정반사 방향과의 각도 차이를 나타냄.), 세로축이 반사광의 휘도를 나타낸다. 곡선 G1은 반사면이 바탕인 경우, 곡선 G2는 반사면이 기름 얼룩 또는 어닐링 무늬(이하 「기름 얼룩」만을 적음.)인 경우, 곡선 G3는 반사면이 스캐브, 박마(이하 「스캐브」만을 적음.)인 경우를 각각 나타내고 있다. 곡선 G1~G3가 나타내는 바와 같이, 모두 정반사각 20°에서의 휘도가 최고가 되고, 정반사각 20°로부터 반사 각도가 멀어질수록 휘도가 감쇠한다. 이 휘도의 감쇠의 정도는, 반사면이 기름 얼룩, 스캐브 등의 외관 이상인 경우보다도, 반사면이 바탕인 경우 쪽이 현격히 크다. 또한, 반사광의 휘도에 대해서는, 반사면이 기름 얼룩인 경우 보다도, 반사면이 스캐브인 경우 쪽이 전(全)반사 각도 범위에 걸쳐 크다.
본 실시 형태에서는, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G1)를 기준으로 하여, 반사면이 스캐브인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준(또는 상기 기준치보다 소정치만큼 낮은 값)보다 저휘도가 되고, 반사면이 기름 얼룩인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)도 상기 기준(또는 상기 기준치보다 소정치만큼 낮은 값)보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치(본 실시 형태에서는, γ=10°의 위치)에 제1 난반사광 촬상부(4)를 설치하고 있다. 또한, 반사면이 스캐브인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 반사면이 스캐브인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)가 상기 기준보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치(본 실시 형태에서는, δ=25°의 위치)에 제2 난반사광 촬상부(5)를 설치하고 있다.
도 3에 나타내는 각 화상의 백색 점선 내에 나타나고 있는 흑색 또는 백색의 외관 이상은, 강판(2)의 표면에 나타난 스캐브와 기름 얼룩에 관한 것이다. 동 도면에 있어서, 「스캐브(γ=10°)」 및 「기름 얼룩(γ=10°)」은, 제1 난반사광 촬상부(4)에 있어서 촬상된 제1 난반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다. 또한 동 도면에 있어서, 「스캐브(δ=25°)」 및 「기름 얼룩(δ=25°)」은, 제2 난반사광 촬상부(5)에 있어서 촬상된 제2 난반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다.
도 3의 「스캐브(γ=10°)」, 「기름 얼룩(γ=10°)」이 나타내는 바와 같이, 정반사 방향과 이루는 각도 γ가 10°인 경우는, 스캐브 부분도 기름 얼룩 부분도 주위의 바탕과 비교해서 검게(어둡게) 보이지만, 동 도면의 「스캐브(δ=25°)」, 「기름 얼룩(δ=25°)」이 나타내는 바와 같이, 정반사 방향과 이루는 각도 δ가 25°인 경우는, 스캐브 부분은 주위의 바탕과 비교해서 희게(밝게) 보이는것에 대하여, 기름 얼룩 부분은 주위의 바탕과 비교해서 검게(어둡게) 보여, 이것들은 구별 가능하게 된다.
또한, 도 4에 나타내는 각 화상의 백색 점선 내에 나타나고 있는 흑색 또는 백색의 외관 이상은, 강판(2)의 표면에 나타난 박마와 기름 얼룩에 관한 것이다. 동 도면에 있어서, 「박마(γ=10°)」 및 「기름 얼룩(γ=10°)」은, 제1 난반사광 촬상부(4)에 있어서 촬상된 제1 난반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다. 또한 동 도면에 있어서, 「박마(δ=25°)」 및 「기름 얼룩(δ=25°)」은, 제2 난반사광 촬상부(5)에 있어서 촬상된 제2 난반사 화상 신호에 기초하여 형성된 화상이다.
도 4의 「박마(γ=10°)」, 「기름 얼룩(γ=10°)」이 나타내는 바와 같이, 정반사 방향과 이루는 각도 γ가 10°인 경우는, 박마 부분도 기름 얼룩 부분도 주위의 바탕과 비교해서 검게(어둡게) 보이지만, 동 도면의 「박마(δ=25°)」, 「기름 얼룩(δ=25°)」이 나타내는 바와 같이, 정반사 방향과 이루는 각도 δ가 25°인 경우는, 박마 부분은 주위의 바탕과 비교해서 희게(밝게) 보이는 것에 대하여, 기름 얼룩 부분은 주위의 바탕과 비교해서 검게(어둡게) 보여, 이것들은 구별 가능하게 된다.
따라서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 반사면이 바탕인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G1)를 기준으로 하여, 반사면이 스캐브인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준(또는 상기 기준치보다 소정치만큼 낮은 값)보다 저휘도가 되고, 반사면이 기름 얼룩인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)도 상기 기준(또는 상기 기준치보다 소정치만큼 낮은 값)보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치에 제1 난반사광 촬상부(4)를 설치하고, 또한, 반사면이 스캐브인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G3)가 상기 기준보다 고휘도가 되고, 반사면이 기름 얼룩인 경우의 반사광의 휘도(곡선 G2)가 상기 기준보다 저휘도가 되는 반사 각도 위치에 제2 난반사광 촬상부(5)를 설치하여, 상기 기준(곡선 G1)을 임계치로 하면, 스캐브, 박마 등의 표면 결함과 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등의 무해한 외관 이상을 구별하는 것이 가능하게 된다.
이하, 각 난반사광 촬상부(4, 5)에 있어서 난반사광을 촬상하여 얻어진 화상 신호로부터 표면 결함을 검출 및 분류할 때까지의 절차를 도 5를 참조하면서 설명한다.
우선, 제1 난반사광 촬상부(4), 제2 난반사광 촬상부(5)는, 각각, 강판(2)의 표면에서 반사된 난반사광을 촬상하고, CCD에 의한 디지털 변환 처리를 행하여 256 계조(階調)의 제1 난반사 화상 신호 T1 및 제2 난반사 화상 신호 T2를 각각 얻는다(S1).
다음으로, 화상 신호 처리부(6)는 제1 난반사 화상 신호 T1, 제2 난반사 화상 신호 T2에 대해서 정규화 처리를 실시한 후(S2), 각각에 임계치 처리를 행한다(S3). 상기 정규화 처리는 촬상부(4, 5)가 구비하는 렌즈의 수차의 영향이나, 강판(2) 상의 촬상 위치의 차이에 의해 조명 조건이 다른 것 등에 의해서, 강판(2) 상의 촬상 위치의 차이에 의해 생기는 화상 신호 T1, T2의 값의 편차나 편향을 시정하기 위해 행해진다. 상기 정규화 처리로서, 예를 들면, 상기 S1에서 얻어진 화상 신호 T1, T2의 정규 분포 N(μ, σ2)을 각각 평균치 μ를 0, 분산치 σ를 1로 하는 표준 정규 분포 N(0, 12)로 변환하고, 추가로, 평균치를 0부터 128로 오프셋하는 처리가 행해진다. 예를 들면, 상기 정규화 처리 전에 있어서, 화상 신호 T1, T2의 값의 파형이, 강판(2)의 폭방향 양측단으로부터 폭방향 중앙부를 향해 서서히 높게 되도록 하는 곡선 B1(도 7 참조)을 중심으로 형성되는 것인 경우, 상기 정규화 처리 후에는, 화상 신호 T1, T2의 값의 파형은, 평균치가 128이고 편차가 없는 선분 B2(도 7 참조)를 중심으로 형성된다. 또한, 도 7의 그래프의 세로축은 0~255의 범위의 계조치를 나타내고, 가로축은 강판(2)의 폭방향 위치를 나타내고 있다. 곡선 B1, 선분 B2의 양단이 강판(2)의 양측단 위치에 대응하고 있다. 또한, 곡선 B1, 선분 B2로부터 하방으로 돌출된 돌기(13)는 외관 이상의 화상 신호를 나타내고 있다.
제1 난반사 화상 신호 T1에 대한 임계치 처리에서는, 소정의 임계치 P1보다 저휘도의 제1 난반사 화상 신호 T1L을 외관 이상으로서 추출한다. 상기 임계치 P1은 제1 난반사광 촬상부(4)가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제1 난반사 화상 신호 T1의 값에 기초하여 설정된다. 본 실시 형태에서는, 제1 난반사광 촬상부(4)의 촬상 범위에 있어서의 각 제1 난반사 화상 신호 T1의 이동 평균치보다도 소정치만큼 낮은 값을 상기 임계치 P1으로 하고 있다.
제2 난반사 화상 신호 T2에 대한 임계치 처리에서는, 상기 외관 이상 부위( 제1 반사 화상 신호 T1이 소정의 임계치 P1보다 저휘도인 강판(2) 상의 부위)에 관해, 소정의 임계치 P2 보다도 난반사 화상 신호 T2H가 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위(스캐브 또는 박마)라고 판정하고, 소정의 임계치 P2보다도 난반사 화상 신호 T2L이 저휘도가 되는 부위를 무해한 외관 이상(본 실시 형태에서는 기름 얼룩 또는 어닐링 무늬)이라고 판정한다. 상기 임계치 P2는 제2 난반사광 촬상부(5)가 바탕을 촬상하여 얻어지는 제2 난반사 화상 신호 T2의 값에 기초하여 설정된다. 본 실시 형태에서는, 제2 난반사광 촬상부(5)의 촬상 범위에 있어서의 각 제2 난반사 화상 신호 T2의 이동 평균치가 상기 임계치 P2로 된다.
다음으로, 화상 신호 처리부(6)는 제2 난반사 화상 신호 T2의 임계치 처리에서 표면 결함 부위로 간주된 화소를 추출하기 위한 노이즈 제거 처리를 실시하고(S4), 추출된 표면 결함 부위와 관련된 화소끼리를 결합하는 결함 연결 처리(S5)를 실시한다. 상기 노이즈 제거 처리는, 도 8의 왼쪽 도면에 나타내는 바와 같이, 상기 임계치 처리에서 결함 화소(14, 15)로서 검출된 것 중, 그 근방과 구별할 수 있도록 하는 고립점(미소 결함)으로 되어 있는 결함 화소(15)를 노이즈로 간주하고, 이것을 도 8의 오른쪽 도면에 나타내는 바와 같이 정상 화소로 변경하는 것이다. 결함 화소(14)를 정상 화소로 변경하기 위한 필터(노이즈 제거 처리의 수법)로서는, 평균화 필터, 로우 패스 필터, 가우시안 필터, 라플라시안 필터 등이 주지되어 있다. 또한, 상기 결함 연결 처리는, 예를 들면, 도 9의 왼쪽 도면에 나타내는 바와 같이, 서로 근접한 복수의 결함(14)이 존재하는 경우, 도 9의 오른쪽 도면에 나타내는 바와 같이, 당해 복수의 결함(14)을 포함하는 1개의 영역(도 9에 있어서 점선으로 예시하는 영역은 사각 영역)을 1개의 결함(14)으로서 인식하는 것이다.
그리고, 화상 신호 처리부(6)는, 결함 연결 처리에 의해, 1개의 결함(14)으로서 인식된 표면 결함 부위의 윤곽에 기초하여, 당해 표면 결함 부위의 애스팩트비 등의 특징량을 해석한다. 또한, 윤곽선에 둘러싸인 영역에 존재하는 화소 중, 제2 난반사 화상 신호 T2의 임계치 처리에 의해 표면 결함 부위로 간주된 화소가 차지하는 밀도를 산출한다(S6).
마지막으로, 화상 신호 처리부(6)는, 표면 결함 부위에 대해서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 표면 결함의 종류마다 설정된 애스팩트비, 밀도 등에 관한 임계치 조건을 적용시켜, 표면 결함 부위의 종류(박마, 스캐브)를 분류 판정한다(S7). 본 실시 형태에서는, 추출된 표면 결함이 「박마 A」, 「박마 B」, 「스캐브」 중 어느 것인지의 분류 판정이 행해진다. 도 6에 있어서의 임계치 조건 중, 대문자 「A」는 실제로 표면 결함 검사로 얻어지는 실제 값이며, 소문자와 숫자의 조합 「a1」, 「b1」, …은, 미리 설정된 임계치이다. 이 임계치에는, 각종의 표면 결함에 대해 반복 실험 등을 행함으로써 얻어진 최적인 값이 채용된다. 또한, 도 6에 있어서의 「제1 난반사 화상 신호」란의 「어두움(暗)」은, 상기한 임계치 P1보다 저휘도인 것을 나타내고, 「제2 난반사 화상 신호」란의 「어두움」은, 상기한 임계치 P2보다 저휘도인 것을 나타내며, 「제1 난반사 화상 신호」란의 「밝음」은, 상기 한 임계치 P2보다 고휘도인 것을 나타내고 있다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 의하면, 2방향의 난반사광으로부터 얻어지는 난반사 화상 신호의 휘도 정보를 병용·동기 시킴으로써, 유해한 외관 이상(표면 결함)인 박마, 스캐브 등을, 무해한 외관 이상인 기름 얼룩, 어닐링 무늬 등과 구별하여 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 의하면, 정반사광을 이용하지 않고, 난반사광만을 이용하기 때문에, 강판 표면의 도유 얼룩의 영향을 받는 일 없이, 안정된 검사 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 의하면, 표면 결함으로서 검출된 박마와 스캐브를 분류 판정하는 것도 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 광학계의 각종 각도에 대해서, α=20°, γ=10°, δ=25°로 했지만, α은 10°~25°의 범위에서 변경 가능하고, γ는 도 2에 있어서 G1＞G3＞G2가 되는 것을 전제로 하여, 0°~20°의 범위에서 변경 가능하며, δ는 도 2에 있어서 G3＞G1＞G2가 되는 것 및 δ＞γ가 되는 것을 전제로 하여, 10°~45°의 범위에서 변경 가능하다. 본원 발명자는 α, γ, δ가 각각 상기의 범위에 있으면, 안정된 난반사 신호 T1, T2가 얻어져서, 안정된 검사 결과가 얻어지는 것을 확인하였다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 예를 들면, 냉간압연 강판의 표면 결함 검사 장치 및 표면 결함 검사 방법에 적용할 수 있다.
1　표면 결함 검사 장치
2　강판
3　조명부
4　제1 난반사광 촬상부
5　제2 난반사광 촬상부
6　화상 신호 처리부
7　검사 결과 출력부
8　촬상 대상 부위
T1　제1 난반사 화상 신호
T2　제2 난반사 화상 신호

Claims (4)

  1. 강판의 표면 상에 있는 촬상 대상 부위를 조명하는 조명부와,
    조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 제1 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 반사광이 촬상되는 위치에 마련됨으로써, 정반사광이 아니라 제1 난반사광이 촬상되도록 한 제1 난반사광 촬상부와,
    조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 반사광이 촬상되는 위치에 마련됨으로써, 정반사광이 아니라 제2 난반사광이 촬상되도록 한 제2 난반사광 촬상부와,
    상기 제1 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호와, 상기 제2 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호를 처리하는 화상 신호 처리부를 구비하는 강판의 표면 결함 검사 장치에 있어서,
    상기 제1 난반사광 촬상부와 상기 제2 난반사광 촬상부는 동시에 상기 촬상 대상 부위로부터의 반사광을 촬상하는 것이며,
    상기 화상 신호 처리부는,
    상기 제1 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 중 상기 제1 각도에서의 바탕에 기초한 소정의 제1 임계치보다 저휘도가 되는 부위로서, 같은 부위에 대해 상기 제2 난반사광 촬상부가 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호가 상기 제2 각도에서의 바탕에 기초한 소정의 제2 임계치보다 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위로서 검출하는 것을 특징으로 하는 강판의 표면 결함 검사 장치.
  2. 강판의 표면 상에 있는 촬상 대상 부위를 조명하고,
    조명광의 상기 촬상 대상 부위로부터의 정반사광이 아니라, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 제1 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 제1 난반사광, 및, 조명광의 정반사 방향과 이루는 각도가 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도가 되는 방향에의 상기 촬상 대상 부위로부터의 제2 난반사광을 촬상하며,
    촬상하여 각각 얻어진 제1 난반사 화상 신호와 제2 난반사 화상 신호를 처리하는, 강판의 표면 결함 검사 방법에 있어서,
    상기 제1 난반사광의 촬상 및 상기 제2 난반사광의 촬상은, 동시에 행해지는 것이며,
    상기 처리는,
    촬상하여 얻어진 제1 난반사 화상 신호 중 상기 제1 각도에서의 바탕에 기초한 소정의 제1 임계치보다 저휘도가 되는 부위로서, 같은 부위에 대해 촬상하여 얻어진 제2 난반사 화상 신호가 상기 제2 각도에서의 바탕에 기초한 소정의 제2 임계치보다 고휘도가 되는 부위를 표면 결함 부위로서 검출하는 것인 것을 특징으로 하는 강판의 표면 결함 검사 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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