KR101956488B1 - 금속체의 형상 검사 장치 및 금속체의 형상 검사 방법 - Google Patents

금속체의 형상 검사 장치 및 금속체의 형상 검사 방법 Download PDF

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Abstract

금속체의 표면 조도에 상관없이, 금속체의 형상을 보다 정확하게 검사한다.
본 발명에 따른 금속체의 형상 검사 장치는, 금속체에 대하여 적어도 2개의 조명광을 조사하고, 금속체로부터의 2개의 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 측정 장치와, 반사광의 휘도값에 기초하여 금속체의 형상 검사에 사용되는 정보를 산출하는 연산 처리 장치를 구비한다. 측정 장치는, 금속체에 대하여 피크 파장이 서로 다른 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 및 제2 조명광원과, 제1 조명광의 반사광 및 제2 조명광 반사광을 서로 구별하여 측정하는 컬러 라인 센서 카메라를 갖고, 제1 및 제2 조명광원은, 컬러 라인 센서 카메라의 광축의 금속체의 표면에서의 정반사 방향과 각각의 광축이 이루는 각이 대략 동등해지도록 배치되어 있고, 제1 조명광의 피크 파장과 제2 조명광의 피크 파장의 파장차는 5㎚ 이상 90㎚ 이하이다.

Description

금속체의 형상 검사 장치 및 금속체의 형상 검사 방법{APPARATUS FOR INSPECTING SHAPE OF METAL BODY, AND METHOD FOR INSPECTING SHAPE OF METAL BODY}
본 발명은 금속체의 형상 검사 장치 및 금속체의 형상 검사 방법에 관한 것이다.
측정 대상물의 표면 형상을 측정하는 방법의 하나로, 형광등, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED), 또는, 레이저광 등을 이용한 조명광을 사용하여, 조명광의 측정 대상물로부터의 반사광을 촬상함으로써, 측정 대상물의 표면 형상을 측정하는 방법이 있다.
예를 들어 하기의 특허문헌 1에는, 라인 광과 촬상 카메라를 이용하여, 소위 광 절단법에 의해 타이어 표면의 형상을 측정하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 하기의 특허문헌 2에는, 주기적으로 변조된 선상 레이저광을 조명광으로서 이용하고, 이 선상 레이저광의 반사광을 지연 적분형의 촬상 장치로 촬상함으로써, 얻어진 줄무늬 화상에 의해 측정 대상물의 형상을 측정하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2012-225795호 공보 일본 특허 공개 제2004-3930호 공보 중국 특허 출원 공개 제102830123호 명세서
P.Beckmann, A.Spizzichino, "The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces", Artech House, 1987.
그러나, 상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 광 절단법에서는, 1매의 촬상 화상으로부터 1개의 단면 형상 밖에 얻을 수 없기 때문에, 측정 대상물의 전체 형상을 고속으로 측정하는 것이 곤란하였다.
또한, 상기 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 지연 적분형의 촬상 장치를 이용한 방법에서는, 줄무늬 화상을 구성하는 1개의 줄무늬당 1단면의 형상 밖에 얻을 수 없기 때문에, 고밀도의 형상 측정이 곤란하였다.
따라서, 본 발명자는, 보다 고속이고 또한 고밀도로 금속체의 형상을 검사하는 것이 가능한 방법에 대해서 예의 검토를 행하였다. 검토 시에, 본 발명자는, 금속체의 형상 검사에 관한 기술은 아니지만, 상기 특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같은, 강판 등의 금속체의 표면에 대하여 적색 선상광 및 청색 선상광을 조사하고, 금속체로부터의 반사광을 칼라 라인 카메라로 촬상함으로써, 금속체의 표면에 존재하는 미세 결함을 검사한다는 검사 방법을, 금속체의 형상 측정에 적용하는 것도 검토하였다.
그러나, 본 발명자에 의한 검토의 결과, 상기 특허문헌 3에 개시되어 있는 검사 방법을 예를 들어 냉연 강판 등과 같이 표면 조도가 비교적 거친 금속체의 검사에 적용하여, 이러한 금속체의 표면 형상을 검사하는 경우에는, 충분한 검사 정밀도를 얻지 못함이 명백해졌다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 금속체의 표면 조도에 상관없이, 금속체의 형상을 보다 고속, 고밀도로 또한 정확하게 검사하는 것이 가능한, 금속체의 형상 검사 장치 및 금속체의 형상 검사 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 한 관점에 의하면, 금속체에 대하여 적어도 2개의 조명광을 조사하고, 상기 금속체로부터의 상기 2개의 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 측정 장치와, 상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값의 측정 결과에 기초하여, 상기 금속체의 형상 검사에 사용되는 정보를 산출하는 연산 처리 장치를 구비하고, 상기 측정 장치는, 상기 금속체에 대하여 피크 파장이 서로 다른 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 및 제2 조명광원과, 상기 제1 조명광원으로부터 조사된 제1 조명광의 반사광, 및 상기 제2 조명광원으로부터 조사된 제2 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 컬러 라인 센서 카메라를 갖고, 상기 제1 조명광원 및 상기 제2 조명광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축의 상기 금속체의 표면에서의 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각과, 당해 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각이 대략 동등해지도록 배치되어 있고, 상기 제1 조명광의 피크 파장과 상기 제2 조명광의 피크 파장의 파장차는 5㎚ 이상 90㎚ 이하이고, 상기 연산 처리 장치는, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값의 차분을 사용하여, 상기 정보로서 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출하는 금속체의 형상 검사 장치가 제공된다.
상기 금속체의 표면 온도는 570℃ 이하여도 된다.
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과, 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도가 5도 이하인 것이 바람직하고, 상기 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각, 및 상기 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각이 30도 이상인 것이 바람직하다.
상기 측정 장치는, 상기 정반사 방향의 근방에, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 조명광을 조사 가능한 제3 조명광원을 더 갖고 있으며, 상기 컬러 라인 센서 카메라는, 당해 제3 조명광의 상기 금속체로부터의 반사광을 또한 측정해도 되고, 상기 연산 처리 장치는, 상기 차분과, 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 사용하여, 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출해도 된다.
상기 제1 조명광의 피크 파장은 450㎚ 이상이며, 또한, 상기 제2 조명광의 피크 파장은 540㎚ 이하여도 된다.
상기 제3 조명광의 피크 파장은 600㎚ 이상 700㎚ 이하여도 된다.
상기 차분은, 표면이 평탄한 상기 금속체를 측정한 경우에, 당해 표면이 평탄한 금속체로부터의 2개의 상기 반사광의 휘도값의 차분이 제로가 되도록 미리 보정되어 있고, 상기 연산 처리 장치는, 상기 차분의 정부에 기초하여 상기 기울기의 방향을 특정함과 함께, 상기 차분의 절댓값에 기초하여 상기 기울기의 크기를 특정하는 것이 바람직하다.
상기 연산 처리 장치는, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를, 상기 컬러 라인 센서 카메라와 상기 금속체의 상대적인 이동 방향을 따라서 적분하고, 상기 금속체의 표면의 높이를 상기 정보로서 또한 산출해도 된다.
상기 연산 처리 장치는, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 금속체의 형상을 검사해도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 금속체에 대하여 피크 파장이 서로 다른 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 및 제2 조명광원과, 상기 제1 조명광원으로부터 조사된 제1 조명광의 반사광, 및 상기 제2 조명광원으로부터 조사된 제2 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 컬러 라인 센서 카메라를 갖고, 상기 제1 조명광원 및 상기 제2 조명광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축의 상기 금속체의 표면에서의 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각과, 당해 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각이 대략 동등해지도록 배치되어 있고, 상기 제1 조명광의 피크 파장과 상기 제2 조명광의 피크 파장의 파장차가 5㎚ 이상 90㎚ 이하인 측정 장치에 의해, 상기 금속체에 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광을 적어도 조사하고, 상기 금속체로부터의 상기 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하고, 상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값의 측정 결과에 기초하여 상기 금속체의 형상을 검사하기 위한 정보를 산출하는 연산 처리 장치에 의해, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값의 차분을 사용하여, 상기 정보로서 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출하는, 금속체의 형상 검사 방법이 제공된다.
상기 금속체의 표면 온도는 570℃ 이하여도 된다.
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과, 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5도 이하로 설정되는 것이 바람직하고, 상기 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각, 및 상기 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각은 30도 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 측정 장치는, 상기 정반사 방향의 근방에, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 조명광을 조사 가능한 제3 조명광원을 더 갖고 있으며, 상기 컬러 라인 센서 카메라는, 당해 제3 조명광의 상기 금속체로부터의 반사광을 또한 측정해도 되고, 상기 연산 처리 장치에서의 상기 표면의 기울기의 산출 처리에서는, 상기 차분과, 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 사용하여, 상기 금속체의 표면의 기울기가 산출되어도 된다.
상기 제1 조명광의 피크 파장을 450㎚ 이상으로 설정하고, 또한, 상기 제2 조명광의 피크 파장을 540㎚ 이하로 설정해도 된다.
상기 제3 조명광의 피크 파장을 600㎚ 이상 700㎚ 이하로 설정해도 된다.
상기 차분은, 표면이 평탄한 상기 금속체를 측정한 경우에, 당해 표면이 평탄한 금속체로부터의 2개의 상기 반사광의 휘도값의 차분이 제로가 되도록 미리 보정되어 있고, 상기 연산 처리 장치에서의 상기 표면의 기울기의 산출 처리에서는, 상기 차분의 정부에 기초하여 상기 기울기의 방향이 특정됨과 함께, 상기 차분의 절댓값에 기초하여 상기 기울기의 크기가 특정되는 것이 바람직하다.
상기 금속체의 형상 검사 방법에서는, 상기 연산 처리 장치에 의해, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를 상기 컬러 라인 센서 카메라와 상기 금속체의 상대적인 이동 방향을 따라서 적분하고, 상기 금속체의 표면의 높이를 상기 정보로서 또한 산출해도 된다.
상기 금속체의 형상 검사 방법에서는, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 금속체의 형상을 검사해도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속체의 표면 조도에 상관없이, 금속체의 형상을 보다 고속, 고밀도로 또한 정확하게 검사하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 형상 검사 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2a는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2b는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2c는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 3은 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 4는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 5는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 반사각과 표면의 기울기각의 관계를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 10은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 15는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 16은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 17은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 18은 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 19는 동 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 20은 제1 및 제2 조명광의 반사광의 휘도차와 금속체 표면의 기울기각의 관계의 일례를 도시한 그래프도이다.
도 21은 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 다른 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 22는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 다른 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 23은 제3 조명광의 반사광의 휘도값과 금속체 표면의 기울기각의 관계의 일례를 도시한 설명도이다.
도 24는 동 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 연산 처리 장치의 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 25는 동 실시 형태에 따른 연산 처리 장치가 구비하는 데이터 처리부의 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 26은 동 실시 형태에 따른 연산 처리 장치가 구비하는 데이터 처리부의 구성의 다른 일례를 도시한 블록도이다.
도 27은 동 실시 형태에 따른 형상 검사 방법의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 28은 동 실시 형태에 따른 형상 검사 방법의 흐름의 다른 일례를 도시한 흐름도이다.
도 29는 본 발명의 실시 형태에 따른 연산 처리 장치의 하드웨어 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 30은 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 31은 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 32는 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 33은 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 34는 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 35는 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
도 36은 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
(형상 검사 장치의 구성에 대해서)
먼저, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 따른 금속체의 형상 검사 장치(이하, 간단히 「형상 검사 장치」라고도 한다.)(10)의 전체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)의 일 구성예를 도시한 설명도이다.
본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)는 소정의 장소에 적재되어 있는 강판이나 소정의 반송 라인 상에서 반송되는 강판 등과 같은, 각종 금속체 S의 형상(예를 들어, 표면 형상)을 검사하는 장치이다.
여기서, 형상 검사 장치(10)와 금속체는, 서로 상대적으로 운동을 하고 있으면 되고, 상기한 바와 같이 반송 라인에 대하여 형상 검사 장치(10)의 측정 장치(100)가 고정되어 있고, 또한, 금속체가 반송 라인 상에서 반송되고 있어도 되고, 정지한 금속체에 대하여 측정 장치(100)가 이동하고 있어도 된다.
금속체 S의 거시적인 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 슬래브나 빌렛과 같은 판 형상의 것이어도 되고, 띠 형상의 것이어도 된다.
또한, 금속체 S의 성분도 특별히 한정되는 것은 아니며, 철 원소를 주성분으로 하는 각종 강이어도 되고, 철과 다른 금속 원소와의 각종 합금이어도 되고, 각종 비철금속이어도 된다.
또한, 금속체 S는, 통상, 열간 압연 공정 후, 산세 공정 및 냉간 압연 공정을 통과하고, 도금 공정 등을 거쳐서 제품이 되는데, 열간 압연 공정에서의 570℃ 이상의 적열 상태에서는, 금속체 S 자체의 열방사가, 후술하는 측정 장치(100)에서의 촬상의 오차 요인으로 될 가능성이 있다.
일반적으로, 열간 압연 처리가 실시된 후의 강판은, 표면에 스케일이라고 불리는 산화막이 생성되어 있고, 표면 조도의 불균일은 작지만, 산화막과 지철 사이의 계면은 평탄하지 않고 불균일하다. 그로 인해, 스케일을 제거하는 산세 공정에서는, 지철 표면이 드러나서 조면이 되어 있다. 또한, 냉간 압연 처리에 있어서는 제품에 의도적으로 표면 조도를 부여하기 위해서, 냉간 압연 후의 강판은 표면 조도의 불균일이 커져 있다. 그로 인해, 냉간 압연 후의 강판에 대하여 상기 특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같은 기술을 사용한 경우, 정확한 표면 형상의 측정은 곤란해진다. 그러나, 이하에서 설명하는 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)는 냉간 압연 처리가 실시된 후의 강판과 같이, 표면 조도의 불균일이 커져 있는 금속체 S일지라도, 고정밀도로 표면 형상의 검사를 행하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는, 금속체 S는, 도시되지 않은 반송 라인 상에서 금속체 S의 길이 방향을 따라서 반송되고 있는 것으로 하고, 금속체 S의 길이 방향을 반송 방향이라고도 칭하는 것으로 한다.
이러한 형상 검사 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 측정 장치(100)와, 연산 처리 장치(200)를 주로 구비한다.
측정 장치(100)는 연산 처리 장치(200)에 의한 제어를 기초로, 금속체 S(보다 상세하게는, 금속체 S의 표면)에 대하여 적어도 2종류의 조명광을 조사함과 함께, 당해 조명광의 금속체 S(보다 상세하게는, 금속체 S의 표면)로부터의 반사광을 서로 구별하여 측정하여, 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 생성하는 장치이다. 측정 장치(100)는 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 연산 처리 장치(200)에 대하여 출력한다.
연산 처리 장치(200)는 측정 장치(100)에 의한 금속체 S의 측정 처리를 제어한다. 또한, 연산 처리 장치(200)는 측정 장치(100)에 의해 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 취득하고, 취득한 휘도값에 관한 데이터에 대하여 이하에서 상세하게 설명하는 데이터 처리를 행함으로써, 금속체 S의 형상(보다 상세하게는, 표면 형상)을 검사하기 위하여 사용되는 각종 정보를 산출한다. 이하에서는, 형상 검사에 사용되는 각종 정보를, 통합하여 「검사용 정보」라 칭하는 것으로 한다. 연산 처리 장치(200)에 의해 산출되는 검사용 정보로서는, 이하에서 상세하게 설명한 바와 같이, 예를 들어, 2종류의 조명광의 반사광의 휘도값의 차분에 기초하여 산출되는 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 정보, 및 이러한 표면의 기울기를 적분함으로써 얻어지는 금속체 S의 표면의 높이에 관한 정보 등을 들 수 있다. 바꾸어 말하면, 이들 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 정보 및 표면의 높이에 관한 정보가, 금속체 S의 형상을 나타내는 정보가 된다.
측정 장치(100)에 의한 금속체 S의 측정 처리, 및 연산 처리 장치(200)에 의한 검사용 정보의 산출 처리는, 금속체 S의 반송에 맞춰서 실시간으로 실시하는 것이 가능하다. 형상 검사 장치(10)의 사용자는, 형상 검사 장치(10)(보다 상세하게는, 연산 처리 장치(200))로부터 출력되는 검사 결과에 주목함으로써 금속체 S의 형상을 실시간으로 파악하여, 금속체 S를 검사하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는, 이들 측정 장치(100) 및 연산 처리 장치(200)에 대해서, 각각 상세하게 설명하는 것으로 한다.
<측정 장치(100)에 대해서>
먼저, 도 2a∼도 23을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2a∼도 4는, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)가 구비하는 측정 장치의 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다. 도 5∼도 8, 및 도 10∼도 19는, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에 있어서의 조명광의 파장에 대하여 설명하기 위한 설명도이다. 도 9는, 본 실시 형태에 따른 측정 장치에 있어서의 조명광의 반사각과 표면의 기울기각의 관계를 모식적으로 도시한 설명도이다. 도 20은, 제1 및 제2 조명광의 반사광의 휘도차와 금속체 표면의 기울기각의 관계의 일례를 도시한 그래프도이다. 도 21 및 도 22는, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치가 구비하는 측정 장치의 다른 일례를 모식적으로 도시한 설명도이다. 도 23은, 제3 조명광의 반사광의 휘도값과 금속체 표면의 기울기각의 관계의 일례를 도시한 설명도이다.
도 2a는, 측정 장치(100)를 금속체 S의 측방으로부터 본 경우의 모식도이며, 도 2b 및 도 2c는, 측정 장치(100)를 금속체 S의 상방으로부터 본 경우의 모식도이다.
본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)와, 제1 조명광원(이하, 「제1 조명광원」이라고도 한다.)(103)과, 제2 조명광원(이하, 「제2 조명광원」이라고도 한다.)(105)을 적어도 갖고 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101), 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)은 이 설정 위치가 변화되지 않도록, 공지된 수단에 의해 고정되어 있다.
도 2a에서는, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 그 광축이 금속체 S의 표면(이하, 「금속체 표면」이라고도 한다.)에 대하여 수직으로 되도록, 금속체 S의 상방(z축 정방향측)에 배치되어 있다. 또한, 금속체 표면에 대하여 수직이란, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축과, 이러한 광축과 금속체 표면의 교점에 있어서의 금속체 S의 접평면이 이루는 각이 수직한 것을 의미하고 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광원(103)으로부터 조사된 제1 조명광(이하, 「제1 조명광」이라고도 한다.) 및 제2 조명광원(105)으로부터 조사된 제2 조명광(이하, 「제2 조명광」이라고도 한다.)의 금속체 표면에서의 반사광을 서로 구별하여 측정한다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광 및 제2 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의 강도를 나타내는 데이터(즉, 반사광의 휘도값을 나타내는 데이터)를 특정할 수 있다. 금속체 S가 예를 들어 일정 거리 반송될 때마다 컬러 라인 센서 카메라(101)로 촬상을 행하는 결과, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의, 반송 방향 및 폭 방향(도 1의 xy 평면내)의 분포나, 제2 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의, 반송 방향 및 폭 방향(도 1의 xy 평면내)의 분포를 특정할 수 있다.
제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)은 LED 또는 레이저, 또는, 백색광원으로부터의 백색광을 대역 통과 필터에 투과시킨 준단색이라고 간주할 수 있는 광을 조사하는 광원이며, 조사되는 광의 피크 파장은 서로 상위하다. 또한, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 적어도 2개의 라인 센서를 갖고 있으며, 각각의 라인 센서 상에는, 어떤 하나의 조명광 피크 파장에 대한 투과율이 기타의 조명광의 피크 파장에 대한 투과율보다도 높아지는 투과 파장 대역을 갖는 컬러 필터가 형성되어 있다. 이러한 컬러 필터가 각각의 라인 센서 상에 형성됨으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)에서는, 제1 조명광의 반사광과 제2 조명광의 반사광을, 서로 구별하여 측정하는 것이 가능하게 된다.
컬러 라인 센서 카메라(101)로서는, 공지된 것을 사용하는 것이 가능하다. 이에 의해, 제1 조명광 및 제2 조명광의 반사광에 포함되는 여러가지 파장 성분(예를 들어, R 성분, G 성분, B 성분)의 크기를, 서로 독립하여 동시에 측정하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 상기 R 성분(적색 성분)은 예를 들어 피크 파장 600∼700㎚의 광에 대응하는 성분을 가리키고, G 성분(녹색 성분)은 예를 들어 피크 파장 500∼560㎚의 광에 대응하는 성분을 가리키고, B 성분(청색 성분)은 예를 들어 피크 파장 430㎚∼500㎚의 광에 대응하는 성분을 가리킨다.
컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광 및 제2 조명광의 반사광의 휘도값을 서로 구별하여 측정하면, 얻어진 측정 결과에 대응하는 데이터(반사광의 휘도값에 관한 데이터)를 생성하고, 후술하는 연산 처리 장치(200)로 출력한다.
제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)은 금속체 S의 표면에 대하여 각각 제1 조명광 및 제2 조명광을 조사한다. 제1 조명광 및 제2 조명광은, 서로 피크 파장이 다른 광이다. 또한, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)의 발광 스펙트럼 분포는, 피크 파장이 각각 상이하기만 하면, 중첩이 발생되어 있어도 된다.
예를 들어 이상에서 설명한 방법으로, 제1 조명광과 제2 조명광을 구별함으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)가 측정한 반사광의 휘도값 분포가, 제1 조명광 또는 제2 조명광 중 어느 것에 대응하는 것인지를 용이하게 특정하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)은 예를 들어 도 2b에 도시한 바와 같이, 금속체 S의 폭 방향의 거의 전역에 걸쳐 조명광을 조사 가능한 것이기만 하면, 임의의 광원을 이용하는 것이 가능하다. 이러한 광원으로서, 예를 들어, 막대형의 LED 조명을 이용하는 것도 가능하고, 레이저광을 로드 렌즈 등에 의해 선 형상으로 확장한 것 등을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)에 이용하는 가시광 광원으로서는, 단일 파장의 레이저광이나 발광 파장 대역이 좁은 LED와 같은 광원을 사용해도 되고, 크세논 램프와 같은 연속 스펙트럼을 갖는 광원에 컬러 필터를 조합하여 사용해도 된다.
또한, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)의 피크 파장의 선택 방법에 대해서는, 이하에서 상세하게 설명한다.
컬러 라인 센서 카메라(101)의 정반사 방향(도 2a의 경우, 금속체 표면의 법선 방향)과 제1 조명광원(103)의 광축이 이루는 각을 θ1으로 나타내는 것로 하고, 당해 정반사 방향과 제2 조명광원(105)의 광축이 이루는 각을 θ2로 나타내는 것으로 한다. 이 경우에, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)은 θ1과 θ2가 대략 동등해지도록, 금속체 S의 상방(z축 정방향측)에 배치되어 있다.
여기서, θ1과 θ2가 대략 동등하다란, θ1과 θ2가 동등한 경우 뿐만 아니라, 요철이 존재하지 않는 평면을 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)으로 촬상한 경우에, 요철이 존재하지 않는 평면이, 이러한 평면에 존재하는 오염 등에 의한 휘도의 변화를 포함하여 서로 동일하게 보이는 범위의 각도차를 갖고 있는 경우도 포함하는 것으로 한다. 이러한 θ1과 θ2의 각도차 |θ1-θ2|는, 예를 들어, 10도 이내인 것이 바람직하고, 5도 이내인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위의 각도차라면, 요철이 존재하지 않는 평면을 각각의 조명광에서 촬상한 경우, 2개의 촬상 화상이 서로 동일하게 보이는 것이 된다.
또한, θ1 및 θ2 각각의 크기는, 광원의 설치 상의 제약이 존재하지 않는 범위에서, 가능한 한 큰 각도로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각각의 조명광의 난반사를 컬러 라인 센서 카메라(101)로 측정시키는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, θ1 및 θ2의 크기는, 모두 30도 이상으로 하는 것이 바람직하다. θ1 및 θ2의 크기를 각각 30도 이상으로 함으로써 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 측정되는 각도 변화에 대한 휘도값의 상대 변화를 더욱 크게 하는 것이 가능하게 된다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101), 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)을 배치함으로써, 요철이 존재하지 않는 평면을 측정한 경우에는, 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 제2 조명광의 반사광의 휘도값이 대략 동등해진다. 한편, 금속체 표면에 요철이 존재한 경우에는, 요철에 기인하여 표면의 기울기가 변화되어 있어, 제1 및 제2 조명광 카메라 방향으로의 반사광 강도에 차가 발생하기 때문에, 제1 조명광의 반사광의 휘도값과 제2 조명광의 반사광의 휘도값에 차가 발생한다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 예에서는, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)의 길이 방향이, 금속체 S의 폭 방향과 대략 평행해지도록 설치되어 있다. 이 경우에는, 반송 방향에 대하여 평행한 기울기(보다 정확하게는, 반송 방향에 대하여 평행한 축 주위로 회전한 경우의 기울기)에 의한 휘도값의 차가 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 기울기를 검출하기 위해서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)의 길이 방향이, 금속체 S의 폭 방향에 대하여 경사지도록, 각각의 광원을 배치해도 된다. 도 2c에 도시하는 바와 같이 각 조명광원을 기울여서 배치함으로써, 금속체 S의 표면에 요철이 존재하고, 이러한 요철에 의한 기울기가 반송 방향에 대하여 평행하게 발생되어 있는 경우에도, 2개의 반사광의 휘도값의 차에 의해 기울기를 검출하는 것이 가능하게 된다.
도 3은, 측정 장치(100)를 금속체 S의 측방으로부터 본 경우의 모식도이다. 도 2a에 도시된 예에서는, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 금속체 S의 표면에 대하여 수직으로 되도록 배치되는 경우를 도시했지만, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축은, 도 3에 도시한 바와 같이, 금속체 표면의 법선 방향(즉, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축과 금속체 표면의 교점에서의 금속체의 접평면의 법선 방향)에 대하여 경사져 있어도 된다. 이 경우에는, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축과 금속체 표면의 법선이 이루는 각의 크기는, 예를 들어 5도 이내로 하는 것이 바람직하다. 이러한 각도차의 범위에서 컬러 라인 센서 카메라(101)를 설치함으로써, 요철이 존재하지 않는 평면에 있어서의 제1 조명광의 반사광의 휘도값과 제2 조명광의 반사광의 휘도값이, 서로 거의 동등한 값이 된다.
도 4는, 측정 장치(100)를 금속체 S의 측방으로부터 본 경우의 모식도이다. 도 2a∼도 3에서는, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)이 균등하게 배치되는 경우를 도시하고 있다. 그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)를 표면에 대하여 크게 경사지게 하여 배치하고, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105) 각각을, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 대향시켜서, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 상류측(도 4에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)가 하류측에 설치된 경우) 또는 하류측(컬러 라인 센서 카메라(101)가 상류측에 설치된 경우)에 통합하여 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에 있어서도, 도면 중에 도시된 각도 θ1 및 θ2를 대략 동등하게 하는 것이 바람직하고, 각각의 각도의 크기는, 가능한 한 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
이상, 도 2a∼도 4를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)의 구성에 대해서 상세하게 설명하였다.
또한, 도 2a∼도 3에서는, 반송 방향의 상류측에 제1 조명광원(103)이 배치되고, 반송 방향의 하류측에 제2 조명광원(105)이 배치되는 경우에 대하여 도시하고 있지만, 반송 방향의 상류측에 제2 조명광원(105)이 배치되고, 하류측에 제1 조명광원(103)이 배치되어도 된다.
[조명광의 파장의 선택 방법에 대해서]
계속해서, 도 5∼도 23을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에 있어서의 조명광의 파장의 선택 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
○ 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 상한값에 대해서
금속 조면에서의 광의 반사를 모의하는 모델의 하나로, 상기 비특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 Kirchhoff-Beckmann-Spizzichino 모델(이하, 「KBS 모델」이라고 약기한다.)이 있다. KBS 모델에서는, 어떤 표면에서의 광의 반사율을, 표면에서의 광의 입사각 및 반사각, 표면 조도, 및 표면 형상의 상관 길이에 의존하는 함수로서 나타내고 있다.
주목하고 있는 표면의 표면 조도 상관 길이를 15㎛로 하고, 입사각을 45도로 하고, 입사광과 법선을 포함하는 면 내에 반사되는 반사광과의 반사각을 45도로 한 경우의 KBS 모델에 있어서의 표면 반사율을, 4종류의 표면 조도에 대하여 산출하면, 도 5에 도시한 바와 같이 된다. 여기서, 주목한 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도 Rq가 1㎛, 2㎛, 4㎛, 10㎛의 4종류이다. 또한, 도 5에 있어서, 종축은 반사율이며, 횡축은 표면에 입사되는 광의 파장이다. 또한, Rq=1㎛에서의 결과는 극히 제로에 가까운 값을 추이하고 있어, 도 5에 있어서 횡축과 거의 중첩되어 있다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 상기 설정 각도로는, 각각의 표면 조도에 있어서, 광의 파장이 길어지면 반사율은 커짐을 알 수 있다. 또한, 얻어지는 반사율은, 표면 조도에 따라서 변동된다.
예를 들어 금속체 S로서 강판을 고려한 경우, 냉간 압연 시에는 압연롤에 부여된 조도의 불균일, 산세 공정 후의 강판에 있어서는 냉각 시의 스케일 생성의 차이에 따른 지철 계면의 변화, 도금 강판에서는 표면의 합금화의 불균일, 등에 의해, 표면 조도에 변동이 발생한다. 그로 인해, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)와 같이, 2종류의 파장을 갖는 조명광을 사용하는 경우, 사용하는 조명광 각각에서 반사율이 변동한다. 경면 마무리가 아닌 금속 표면의 경우, 강판은, 통상 1∼3㎛ 정도의 조도를 갖고 있으며, 통상 조업에서 발생할 수 있는 조도의 변화는, ±10％ 정도이다.
그런데, 이하에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)에서는, 2개의 조명광의 반사광의 휘도값을 이용하여, 이들 2개의 휘도값의 차분을 산출하고, 얻어진 휘도차로부터 금속체 S의 표면의 기울기를 산출한다. 여기서, KBS 모델을 예로 들어 설명한 바와 같이, 금속체 S의 표면에 입사하는 광의 파장이 상이하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 표면에서의 반사율이 파장에 따라서 변동되어버린다. 그 결과, 평탄한 것이 기지인 표면에 대해서, 2개의 반사광의 휘도값을 컬러 라인 센서 카메라로 측정하여, 얻어진 휘도값의 차분을 산출한 경우에, 원래 제로가 되어야 할 휘도차가 제로 이외의 값을 가지게 된다.
이러한 현상을 모식적으로 나타내면, 도 6에 도시한 바와 같이 된다. 도 6에 모식적으로 도시한 바와 같이, 어떤 표면의 표면 조도가 a(㎛)인 경우에, 표면으로부터의 반사광의 휘도값은, 색 1과 색 2로 변화되어버린다. 이하에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)에서는, 예를 들어, (색 1에서의 휘도값)-(색 2에서의 휘도값)과 같은 연산을 행한 결과 얻어지는 휘도차의 부호로, 표면의 기울기의 방향(즉, 기울기가 증가하는 방향인지 감소하는 방향인지)을 판정함과 함께, 휘도차의 절댓값으로 기울기각의 크기를 결정한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같은 상황에 따라, 원래 제로가 되어야할 차분의 연산에 제로 이외의 값이 발생되어버리면, 측정 오차의 요인이 되어버린다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)에서는, 이하에서 상세하게 설명한 바와 같이, 이하의 식 101로 표현되는 차분 계산식이, 평탄한 것이 기지인 표면(즉, 기울기가 제로인 표면)을 측정한 경우에 제로가 되도록, 사전에 실험적으로 보정 상수를 설정한다.
휘도차=(색 1에서의 휘도값)-(색 2에서의 휘도값)+보정 상수 …(식 101)
여기서, 도 5에 도시하는 반사율 곡선이 피측정재의 표면 조도에 따라 상이하기 때문에, 상기 식 101의 보정 상수의 값도, 피측정재의 표면 조도에 따라 상이한 값이 된다. 따라서, 냉간 압연재 등과 같이 의도적으로 조도를 부여하는 경우에는, 제조하는 제품의 표면 조도에 대응하는 보정 상수의 값을 사전에 구해 두고, 표면 조도와 보정 상수를 대응시켜서 보존해 두는 것이 바람직하다.
여기서, 금속체 S의 표면의 조도가 변동된 경우를 생각한다. 각 파장에서 동일한 양만큼 휘도값이 변화한다면(환언하면, 도 7에 도시된 바와 같은 휘도 곡선이 단지 평행 이동할 뿐이면), 적절하게 보정 상수를 결정한 상기 식 101의 값은 제로인 그대로가 된다. 그러나, 실제로는, 휘도값의 변화는 도 7에 모식적으로 도시한 바와 같이 파장에 따라 상이하기 때문에, 의사 기울기가 발생해버린다. 도 7에 도시된 예에서는, 조도 a에 있어서 색 2에 있어서의 보정 상수를 미리 적절하게 결정한 경우에도, 형상 검사 중에 조도가 b(>a)로 변화한 경우에는, 미리 적절하게 결정한 보정 상수만으로는 휘도값의 변화를 전부 보정하지는 못하여, 전부 보정할 수 없었던 분의 휘도차가 의사 기울기로서 인식되어버린다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서 사용되는 2개의 조명광의 피크 파장은 가능한 한 근접한 값인 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는, 이하에서 설명하는 이유에 의해, 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 상한값을 규정한다.
피크 파장 530㎚의 조명광을 조사하는 조명광원과, 피크 파장 460㎚의 조명광을 조사하는 조명광원을, 도 2a에 도시된 각도 |θ1|=|θ2|=45도로 컬러 라인 센서 카메라(101)에 대하여 설치한 것으로 한다. 이때, KBS 모델에 기초하여, 제곱 평균 평방근 조도 Rq=1.5㎛, 상관 길이 15㎛, 입사각=45도로 하고, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 결상되는 반사광의 강도를 산출하면, 도 8에 도시한 바와 같이 된다. 여기서, 도 8에 도시된 횡축은, 표면의 기울기각 φ이며, 종축은, 반사광의 휘도값이다. 또한, 표면의 기울기각 φ는, 도 9에 모식적으로 도시한 바와 같이, 조명광의 반사각 θ1, θ2는 상이한 것이다. 또한, 이러한 시뮬레이션에 있어서, 제곱 평균 평방근 조도 Rq=1.5㎛, 상관 길이 15㎛라고 하는 표면 조도의 설정은, 강판을 비롯한 일반적인 금속체 S의 표면을 나타내는 모델로서, 적절한 값이다.
본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)에서는, 도 8에 도시된 바와 같은 반사광의 휘도값의 측정 데이터가 얻어지면, 적절하게 보정 상수가 결정된 식 101을 이용하여, 도 10에 도시한 휘도차의 데이터를 생성한다. 여기서, 도 10에 도시한 휘도차의 데이터에 있어서, 횡축은, 주목하고 있는 금속체의 표면의 기울기 정도를 나타내는 기울기각 φ이며, 종축은 휘도차이다.
본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는, 도 2a 등에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축과, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)의 광축이 소정의 각도 |θ1|≒|θ2|로 되도록 설치(고정)되어 있다. 이 각도를 광원 각도 θ라 칭하는 것으로 한다. 본 실시 형태에서는, 제1 조명광원(103)의 광원 각도와 제2 조명광원(105)의 광원 각도는, 대략 동등해지도록 설치되어 있다. 그로 인해, 수평을 유지하고 있는 평면을 촬상한 경우, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 검출되는 반사광의 측정 휘도에 있어서, 제1 조명광의 반사광의 측정 휘도와 제2 조명광의 반사광의 측정 휘도의 휘도차는, 파장의 차이에 의한 보정 상수분의 작은 차를 제외하고 제로라고 생각할 수 있다. 여기서, 수평을 유지하고 있는 평면에, 금속체 S의 길이 방향의 기울기 tanφ가 발생하면, 각 조명광의 반사 정도가 변화하여, 각 반사광의 휘도차가 변화한다.
도 10에 도시한 휘도차의 데이터로부터 명백한 바와 같이, 기울기각 φ와 휘도차 사이에는 상관이 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)에서는, 예를 들어 도 10에 도시한 기울기각과 휘도차의 관계로부터, 조도 변화에 기인하는 휘도차의 변동을, 기울기각으로 환산한다. 보다 상세하게는, 도 10에 있어서의 원점 부근, 즉, 기울기각 φ가 0도인 때의 그래프의 기울기로부터, 휘도차를 각도로 환산하는 환산 계수를 결정한다. 이 환산 계수는, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 설치한 렌즈의 조리개 등에 따라서도 변화되기 때문에, 실제의 측정에 사용하는 광학계를 사용하여 미리 실험적으로 결정해 둔다.
상기와 같은 연산에 의해 휘도차를 기울기각으로 변환할 때에 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서는, 10％의 조도 변화에 대하여 표면 기울기의 산출 오차가 1도 이하로 되도록, 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 상한값을 규정한다. 이하에서는, 그 상한값의 결정 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
조명광의 입사각=45도로 하고, 컬러 라인 센서 카메라(101)를 표면 법선 방향에 수직으로 설치한 경우(즉, 도 2a에 있어서 |θ1|=|θ2|=45도로 한 경우)에 주목한다. 이러한 경우에, 표면 조도=1.5㎛±10％, 표면 조도의 상관 길이=15㎛로 한 경우의 KBS 모델에 의한 반사 강도를 산출하였다. 얻어진 결과는, 도 11에 도시한 바와 같이 된다. 도 11로부터도 명백한 바와 같이, (1) 표면 조도가 동일할지라도, 입사광의 파장이 변화되면 얻어지는 반사 강도는 변화함, (2) 표면 조도가 변화하면, 동일한 입사광의 파장일지라도 반사 강도가 변화함을 알 수 있다.
여기서, 제1 조명광의 피크 파장으로서, 청색 대역에 속하는 파장 460㎚, 녹색 대역에 속하는 파장 530㎚, 적색 대역에 속하는 파장 640㎚의 3종류를 생각한다. 이때에, 제1 조명광의 피크 파장을 상기 3종류의 파장 중 어느 하나에 고정하고, 제2 조명광의 피크 파장과 각도 오차의 관계를 산출하면, 도 12∼도 14에 도시한 바와 같이 된다.
먼저, 도 12에 주목한다. 도 12는, 제1 조명광으로서 피크 파장 460㎚의 청색광을 선택한 경우에, 기준 조도=1.5㎛, 기준 조도+10％, 기준 조도-10％와 같은 3종류의 표면 조도에 있어서, 제2 조명광의 피크 파장과 각도 오차의 관계를 시뮬레이트한 것이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 기준 조도=1.5㎛에서는, 상기 식 101에 나타낸 보정 상수를 제2 조명광의 피크 파장에 대하여 각각 적절하게 설정함으로써, 제2 조명광의 피크 파장에 따르지 않고, 각도 오차=0도로 된다. 그러나, 표면 조도가, 기준 조도+10％ 또는 기준 조도-10％로 변화된 경우에는, 기준 조도에 있어서 결정한 보정 상수를 이용하더라도 변화를 전부 보정하지는 못하여, 도 7에 도시된 바와 같은 의사 기울기가 발생한 결과, 각도 오차가 발생되어 있다.
도 12에 도시된 시뮬레이션 결과로부터, 제2 조명광의 피크 파장(횡축의 값)이 제1 조명광의 피크 파장(=460㎚)+90㎚의 범위 내인 경우에는, 각도 오차가 ±1도 이내에 수속됨을 알 수 있다.
이어서, 도 13에 주목한다. 도 13은, 제1 조명광으로서 피크 파장 530㎚의 녹색광을 선택한 경우에, 기준 조도=1.5㎛, 기준 조도+10％, 기준 조도-10％와 같은 3종류의 표면 조도에 있어서, 제2 조명광의 피크 파장과 각도 오차의 관계를 시뮬레이트한 것이다. 도 13에 도시한 경우에 있어서도, 기준 조도=1.5㎛에서는, 상기 식 101에 나타낸 보정 상수를 제2 조명광의 피크 파장에 대하여 각각 적절하게 설정함으로써, 제2 조명광의 피크 파장에 따르지 않고, 각도 오차=0도로 된다. 그러나, 표면 조도가, 기준 조도+10％ 또는 기준 조도-10％로 변화된 경우에는, 기준 조도에 있어서 결정한 보정 상수를 이용하더라도 변화를 전부 보정하지는 못하여, 도 7에 도시된 바와 같은 의사 기울기가 발생한 결과, 각도 오차가 발생한다.
여기서, 도 12에 주목함으로써 얻어진, 제1 조명광의 피크 파장으로부터 90㎚의 범위라고 하는 영역에서, 도 13에서의 각도 오차가 어떻게 되어 있는지를 살펴보면, 440㎚∼620㎚의 대역의 범위에서, 각도 오차가 1도 이내로 수속되어 있음을 알 수 있다.
동일하게 하여, 도 14에 주목한다. 도 14는, 제1 조명광으로서 피크 파장 640㎚의 적색광을 선택한 경우에, 기준 조도=1.5㎛, 기준 조도+10％, 기준 조도-10％와 같은 3종류의 표면 조도에 있어서, 제2 조명광의 피크 파장과 각도 오차의 관계를 시뮬레이트한 것이다. 도 14에 도시한 경우에 있어서도, 기준 조도=1.5㎛에서는, 상기 식 101에 나타낸 보정 상수를 제2 조명광의 피크 파장에 대하여 각각 적절하게 설정함으로써, 제2 조명광의 피크 파장에 따르지 않고, 각도 오차=0도로 된다. 그러나, 표면 조도가, 기준 조도+10％ 또는 기준 조도-10％로 변화된 경우에는, 기준 조도에 있어서 결정한 보정 상수를 이용하더라도 변화를 전부 보정하지는 못하여, 도 7에 도시된 바와 같은 의사 기울기가 발생한 결과, 각도 오차가 발생한다.
여기서, 도 14에 있어서도, 제1 조명광의 피크 파장으로부터 90㎚의 범위라고 하는 영역에서, 각도 오차가 어떻게 되어 있는지를 살펴보면, 550㎚∼640㎚의 대역의 범위에서, 각도 오차가 1도 이내로 수속되어 있음을 알 수 있다.
따라서, 도 12∼도 14에 기초하는 지견으로부터, 제1 조명광의 피크 파장과, 제2 조명광의 피크 파장의 차를 90㎚ 이하로 함으로써, 10％의 조도 변화에 대하여 표면의 기울기의 산출 오차를 1도 이하로 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는, 제1 조명광의 피크 파장과, 제2 조명광의 피크 파장의 차의 상한값을 90㎚로 한다. 또한, 제1 조명광의 피크 파장과, 제2 조명광의 피크 파장을 선택하는 경우에는, 피크 파장의 차가 90㎚ 이하로 되고, 또한, 피크 파장이 서로 상이하도록, 2개의 파장을 선택하면 된다.
이상, 도 5∼도 14를 참조하면서, 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 상한값에 대해서 상세하게 설명하였다.
또한, 상기 설명에서는, 2개의 조명광의 휘도차를 식 101과 같이 규정했지만, 이하의 식 103과 같이 휘도차를 규정해도 되는 것은 물론이다.
휘도차=(색 2에서의 휘도값)-(색 1에서의 휘도값)-보정 상수 …(식 103)
○ 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 하한값에 대해서
이어서, 도 15∼도 19를 참조하면서, 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 하한값에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서 주목하는 것과 같은, 2종류의 색광을 사용한 형상 검사에 있어서, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 감도 특성이나, 2개의 조명광의 발광 스펙트럼에 중첩이 발생되어 있는 경우를 생각한다. 이러한 경우에, 컬러 라인 센서 카메라(101)로부터의 2색의 출력값은, 혼색이 발생하는 결과, 예를 들어 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 조명광만을 점등하여 강도를 변화시킨 경우의 직선(예를 들어, 도 15에 있어서의 B만 점등시킨 경우의 직선)과, 제2 조명광만을 점등하여 강도를 변화시킨 경우의 직선(예를 들어, 도 15에 있어서의 G만 점등시킨 경우의 직선) 사이에 끼워진 영역에 존재하는 값이 된다. 이하의 설명에 있어서, 도 15에 도시한 바와 같은 한쪽의 조명광만을 점등한 경우의 2개의 직선이 이루는 각을, 끼인각이라 칭하는 것으로 한다.
조명광의 발광 스펙트럼의 중첩이 큰 경우에는, 혼색의 정도가 커지는 결과, 도 15에 도시한 끼인각은 작은 각도로 된다. 반대로, 조명광의 발광 스펙트럼의 중첩이 작은 경우에는, 혼색의 정도가 그다지 커지지 않은 결과, 도 15에 도시한 끼인각은 90도에 접근해 간다.
금속체 S의 표면의 기울기에 기인하는 강도 변화를 선형 근사하고, 또한, 2개의 조명색의 변화량이 서로 동등하다고 가정한다. 이러한 가정이 성립하는 경우, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 설치된 촬상 소자에서의 색 1의 출력값의 증가분과, 색 2의 출력값의 감소분은, 서로 동일값이 된다. 따라서, 도 16에 도시한 바와 같이, 평탄한 표면에서의 촬상 소자로부터의 출력값은, 색 1-색 2=0(도 16의 예에서는, G-B=0)이라고 하는 원점을 통해 기울기 45도의 직선 상에서 추이한다. 도 16에 있어서, 평탄한 표면에 있어서 출력값 A가 출력되는 경우에, 표면이 경사짐으로써, B 성분이, 점 A부터 점 A'까지, 「B만 점등한 경우의 직선」과 동일한 기울기의 직선 상에서 증가한 것으로 한다. 이 경우, G 성분의 출력 감소분은 B 성분의 출력 증가분과 동등하기 때문에, G 성분은, 점 A'부터 점 B까지, 「G만 점등한 경우의 직선」과 동일한 기울기의 직선 상에서 감소한다. 그 결과, 컬러 라인 센서 카메라(101)로부터의 출력값은, 도 16에 있어서의 점 B의 값이 된다. 이 경우에, 기울기에 대응하는 휘도차는, 도 16에 도시한 바와 같이, 점 B를 통해 기울기 45도의 직선의 y 절편과 원점의 차분에 상당한다.
또한, 2개의 조명광의 혼색이 큰 경우에는, 도 17에 도시한 바와 같이 끼인각이 작아지는 결과, 휘도차는, 도 16에 도시된 바와 같은 혼색이 작은 경우에 비하여, 작은 것이 된다.
한편, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 설치된 촬상 소자로부터의 출력에는 카메라 노이즈가 중첩되어 있고, 이러한 카메라 노이즈는, 화소 성분(R 성분, B 성분, G 성분)에 대하여 서로 독립적이다. 카메라 노이즈가 가우스 분포에 따른다고 하면, 도 18에 도시된 B-G 평면과 같은 화소 성분 평면에 있어서, 카메라 노이즈는 2차원 가우스 함수가 되고, 화소 성분 평면에 있어서는, 도 18에 도시한 바와 같이 원형의 분포가 된다.
제1 조명광 및 제2 조명광의 출력이 카메라 노이즈에 매몰되지 않도록 하기 위해서는, 도 18에 도시된 바와 같은 가우스 노이즈의 직경보다도, 끼인각이 커지는 것이 필요해진다.
촬상 소자에 있어서의 혼색의 정도를 나타내는 혼색 행렬 M은, 이하의 식 105와 같이 나타내는 것이 가능하다. 여기서, 행렬 성분 Mij는, 적분 변수를 파장 λ로 하여, 이하의 식으로 표현되는 값이 된다.
[수 1]
Figure 112017025591172-pct00001
2개의 조명광을 각각 단독으로 점등한 경우의 혼색 정도(즉, 행렬 성분 M12, M21)를 동색측의 강도가 1이 되도록 정규화하면, 혼색 행렬 Mnorm은, 이하의 식 105'와 같이 된다. 그 결과, 도 18에 도시된 바와 같은 화소 성분 평면은, 도 19와 같이 표현된다. 여기서, 도 19에 있어서, 2개의 직선은, 식 105'에 있어서의 M21/M11, 및 M12/M22에 대응한다.
[수 2]
Figure 112017025591172-pct00002
조명광의 발광 스펙트럼 반치폭(FWHM)을 일반적인 조명광원인 LED의 일반적인 반치폭인 20㎚로 하고, 컬러 라인 센서 카메라의 분광 감도의 폭을, 일반적인 컬러 필터의 가장 대역이 좁은 것의 값을 참고로 50㎚로 하고, 가우스 노이즈의 반경을, 촬상 소자의 최대 출력의 2％라고 가정한다. 이 경우에, 2개의 조명광의 피크 파장의 차를 변화시키면서, 도 19에 도시된 바와 같은 2개의 직선(M21/M11에 대응하는 직선, 및 M12/M22에 대응하는 직선)이 이루는 끼인각과 가우스 노이즈의 반경의 위치 관계를 시뮬레이트하였다. 그 결과, 2개의 조명광의 피크 파장의 차가 5㎚ 미만인 경우에, 가우스 노이즈에 상당하는 원이, 2개의 직선에 끼워진 영역으로부터 비어져 나오는 것이 명확해졌다.
이러한 지견으로부터, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는, 제1 조명광의 피크 파장과, 제2 조명광의 피크 파장의 차의 하한값을 5㎚로 한다.
이상, 도 15∼도 19를 참조하면서, 2개의 조명광의 피크 파장의 차의 하한값에 대해서 상세하게 설명하였다.
이상 설명한 바와 같은 상한값 및 하한값에 관한 지견에 기초하여, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는, 제1 조명광의 피크 파장과 제2 조명광의 피크 파장의 파장차가, 5㎚ 이상 90㎚ 이하로 되고, 또한, 피크 파장이 서로 상이하도록, 2개의 조명광의 피크 파장이 선택된다.
실제로 선택하는 2개의 조명광의 피크 파장은 상기와 같은 관계를 만족하기만 하면, 임의의 파장을 선택하는 것이 가능한데, 예를 들어, 제1 조명광의 피크 파장을 450㎚∼470㎚의 파장 대역으로부터 선택하고, 제2 조명광의 피크 파장을 510㎚∼540㎚의 파장 대역으로부터 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 파장 대역으로부터 각각 1개씩 피크 파장을 선택함으로써, 제1 조명광은 청색광이 되고, 제2 조명광은 녹색광이 된다.
또한, 이하와 같은 2종류의 대역 통과 필터를 준비하고, 각 대역 통과 필터를, 대응하는 조명광원과 금속체 S 사이의 광축 상에 더 설치해도 된다. 즉, 제1 조명광을 투과시키는 제1 대역 통과 필터와, 제2 조명광을 투과시키는 제2 대역 통과 필터를 준비하고, 제1 대역 통과 필터의 투과 대역의 피크 파장과 제2 대역 통과 필터의 투과 대역의 피크 파장의 파장차가 5㎚ 이상 90㎚ 이하의 값으로 되도록 해 둔다. 그리고 나서, 제1 대역 통과 필터를 제1 조명광원(103)과 금속체 S 사이의 광축 상에 배치함과 함께, 제2 대역 통과 필터를 제2 조명광원(105)과 금속체 S 사이의 광축 상에 배치한다. 이에 의해, 상기와 같은 제1 조명광의 피크 파장과 제2 조명광의 피크 파장의 파장차를, 보다 확실하게 실현하는 것이 가능하게 된다.
[측정 장치(100)의 변형예]
여기서, 대상으로 하는 금속체 S의 표면의 경면성이 높고, 표면 조도가 예를 들어 제곱 평균 평방근 조도 Rq=1㎛ 등과 같이 작은 값인 경우에 발생할 수 있다. 이러한 경우, 도 5로부터도 명백한 바와 같이, 2개의 조명광원 중 어느 것에 있어서도, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 결상되는 반사광의 휘도값이 작은 값으로 되어버린다.
지금, 피크 파장 530㎚의 조명광을 조사하는 조명광원과, 피크 파장 460㎚의 조명광을 조사하는 조명광원을, 도 2a에 도시된 각도 |θ1|=|θ2|=45도로 컬러 라인 센서 카메라(101)에 대하여 설치한 것으로 한다. 이때, KBS 모델에 기초하여, 제곱 평균 평방근 조도 Rq=1.0㎛, 상관 길이 15㎛, 입사각=45도로 하여, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 결상되는 반사광의 강도를 산출하고, 2개의 반사광의 휘도차를 산출하면, 도 20에 도시한 바와 같이 된다.
도 20을 참조하면 명백한 바와 같이, 이러한 휘도차의 그래프에 있어서, 쇄선으로 둘러싼 영역으로서 나타낸 기울기각 φ=0도의 근방에서는, 기울기가 거의 제로이기 때문에 기울기의 변화량이 근소하게 된다. 이러한 상태는, 기울기각 φ=0도의 근방에서는, 기울기각이 변화한 경우에도, 휘도차의 변화가 거의 발생하지 않는 것을 의미하고 있어, 휘도차를 기울기각으로 환산할 때의 오차가 커져버린다. 따라서, 금속체 S의 경면성이 높은 경우에도, 보다 정확하게 금속체 S의 형상 검사를 행하기 위해서, 도 21이나 도 22에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축의 금속체 S의 표면에서의 정반사 방향의 근방에, 제1 조명광 및 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 조명광을 조사하는 제3 조명광원(이하, 「제3 조명광원」이라고도 한다.)(151)을 설치해도 된다.
이러한 제3 조명광원(151)에 대해서도, 투과 대역의 피크 파장이, 제1 대역 통과 필터 및 제2 대역 통과 필터 각각과 투과 대역의 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 대역 통과 필터를 준비하고, 제3 조명광원(151)과 금속체 S 사이의 광축 상에 이러한 제3 대역 통과 필터를 배치해도 된다. 이에 의해, 「제3 조명광은, 제1 조명광 및 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이하다」라고 하는 관계를, 보다 확실하게 실현하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 정반사 방향의 근방이란, 도 22에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 정반사 방향 상뿐만 아니라, 도 21에 도시한 바와 같이, 정반사 방향으로부터 소정의 각도 θ3만큼 이격된 위치도 포함하는 것으로 한다. 여기서, 정반사 방향으로부터의 이격 각도 θ3는, 제3 조명광의 금속체 표면에서의 정반사를 컬러 라인 센서 카메라(101)가 측정 가능하게 되는 범위에서 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 각도 θ3은, 예를 들어 5도 이내로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기와 같은 피크 파장의 기준에 기초하여, 제1 조명광의 피크 파장을 청색광의 대역으로 하고, 또한, 제2 조명광의 피크 파장을 녹색광의 대역으로 한 경우에, 제3 조명광의 피크 파장은 적색광의 대역(파장 600∼700㎚의 대역)으로 해도 된다.
도 23은, KBS 모델에 기초하여, 제곱 평균 평방근 조도 Rq=1.0㎛, 상관 길이 15㎛, 입사각=5도(즉, 거의 정반사가 되는 각도)로 하여, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 결상되는 반사광의 강도를 산출한 결과이다. 도 23으로부터 명백한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 정반사 방향의 근방에 제3 조명광원(151)을 설치함으로써, 기울기각=0도 근방에서, 어떤 기울기의 직선(예를 들어, 휘도차의 곡선 원점에서의 접선)을 설정하는 것이 가능하게 된다. 이러한 직선을 이용함으로써, 표면 조도 Rq가 1㎛와 같은 극히 작은 경우에도, 표면의 기울기를 보다 정확하게 산출하는 것이 가능하게 된다.
이상, 도 20∼도 23을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)의 변형예에 대하여 설명하였다.
<연산 처리 장치(200)에 대해서>
계속해서, 도 24를 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)가 구비하는 연산 처리 장치(200)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는, 측정 장치(100)가 제1 조명광원(103), 제2 조명광원(105) 및 제3 조명광원(151)을 갖고 있는 경우에 대해서, 설명을 행하는 것으로 한다. 또한, 측정 장치(100)가 제3 조명광원(151)을 갖고 있지 않은 경우, 이하의 설명에 있어서의 제3 조명광원(151)에 관한 처리가 실시되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 도 24는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)의 전체 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)는 측정 장치(100)에 의한 반사광의 휘도값에 기초하여, 금속체 S의 형상 검사에 사용되는 검사용 정보를 산출하는 장치이다. 연산 처리 장치(200)에서는, 이러한 검사용 정보로서, 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 정보가 적어도 산출되고, 또한, 금속체 S의 표면 형상에 관한 정보가 산출되어도 된다.
이 연산 처리 장치(200)는 도 24에 도시한 바와 같이, 데이터 취득부(201)와, 측정 제어부(203)와, 데이터 처리부(205)와, 표시 제어부(207)와, 기억부(209)를 주로 구비한다.
데이터 취득부(201)는 예를 들어, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 통신 장치 등에 의해 실현된다. 데이터 취득부(201)는 측정 장치(100)에 의해 생성되고, 측정 장치(100)로부터 출력된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 취득하고, 후술하는 데이터 처리부(205)에 전송한다. 또한, 데이터 취득부(201)는 취득한 반사광의 휘도값에 관한 데이터에, 당해 데이터를 취득한 일시 등에 관한 시각 정보를 결부시켜서, 이력 정보로서 후술하는 기억부(209)에 저장해도 된다.
측정 제어부(203)는 CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다. 측정 제어부(203)는 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에 의한 금속체 S의 측정 제어를 실시한다. 보다 상세하게는, 측정 제어부(203)는 금속체 S의 측정을 개시하는 경우에, 제1 조명광원(103), 제2 조명광원(105), 제3 조명광원(151)에 대하여 각 조명광의 조사를 개시시키기 위한 제어 신호를 각각 송출한다.
또한, 제1 조명광원(103), 제2 조명광원(105), 제3 조명광원(151)이 금속체 S의 표면에 대하여 각 조명광의 조사를 개시하면, 측정 제어부(203)는 금속체 S와 측정 장치(100) 사이의 상대적인 위치를 변화시키는 구동 기구 등으로부터 정기적으로 송출되는 PLG 신호(예를 들어, 금속체 S가 1㎜ 이동할 때 마다 등에서 출력되는 PLG 신호)에 기초하여, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 대하여 측정을 개시하기 위한 트리거 신호를 송출한다.
이에 의해, 측정 장치(100)는 금속체 S의 반송 방향의 각 위치에 있어서의 측정 데이터(반사광의 휘도값에 관한 데이터)를 생성하는 것이 가능하게 된다.
데이터 처리부(205)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다. 데이터 처리부(205)는 측정 장치(100)에 의해 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 사용하여, 각 반사광의 휘도값에 관한 데이터에 대하여 이하에서 설명하는 데이터 처리를 행하고, 금속체 S의 형상 검사에 사용되는 검사용 정보를 산출한다. 데이터 처리부(205)는 검사용 정보의 산출 처리를 종료하면, 얻어진 처리 결과에 관한 정보를 표시 제어부(207)에 전송한다.
또한, 이 데이터 처리부(205)에 대해서는, 이하에서 상세하게 설명한다.
표시 제어부(207)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM, 출력 장치 등에 의해 실현된다. 표시 제어부(207)는 데이터 처리부(205)로부터 전송된, 금속체 S에 관한 검사용 정보의 산출 결과를 포함하는 각종 처리 결과를, 연산 처리 장치(200)가 구비하는 디스플레이 등의 출력 장치나 연산 처리 장치(200)의 외부에 설치된 출력 장치 등에 표시할 때의 표시 제어를 행한다. 이에 의해, 형상 검사 장치(10)의 이용자는, 금속체 S에 관한 검사용 정보 등과 같은 각종 처리 결과를, 그 자리에서 파악하는 것이 가능하게 된다.
기억부(209)는 예를 들어 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)가 구비하는 RAM이나 스토리지 장치 등에 의해 실현된다. 기억부(209)에는, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)가 어떠한 처리를 행할 때에 보존할 필요가 발생한 여러가지 파라미터나 처리의 도중 경과 등, 또는, 각종 데이터베이스나 프로그램 등이 적절히 기록된다. 이 기억부(209)는 데이터 취득부(201), 측정 제어부(203), 데이터 처리부(205), 표시 제어부(207) 등이, 자유롭게 데이터의 리드/라이트 처리를 행하는 것이 가능하다.
[데이터 처리부(205)에 대해서]
이어서, 도 25 및 도 26을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)가 구비하는 데이터 처리부(205)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 25 및 도 26은, 본 실시 형태에 따른 데이터 처리부(205)의 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
먼저, 도 25를 참조하면서, 제1 조명광원(103) 및 제2 조명광원(105)이 설치된 측정 장치(100)로부터 출력되는 휘도값 데이터를 이용한, 데이터 처리의 상세에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 데이터 처리부(205)는 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 제2 조명광의 반사광의 휘도값의 차분(즉, 휘도차)에 기초하여, 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 정보를 적어도 포함하는 검사용 정보를 산출한다. 이 데이터 처리부(205)는 도 25에 도시한 바와 같이, 차분 데이터 생성부(221)와, 기울기 산출부(223)와, 높이 산출부(225)와, 결과 출력부(227)를 구비한다.
차분 데이터 생성부(221)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 차분 데이터 생성부(221)는 데이터 취득부(201)가 취득한 제1 조명광의 반사광의 휘도값에 관한 데이터(이하, 간단히, 「제1 조명광의 측정 데이터」라고 한다.) 과, 제2 조명광의 반사광의 휘도값에 관한 데이터(이하, 간단히, 「제2 조명광의 측정 데이터」라고 한다.)에 대하여 이하에서 설명하는 차분 데이터의 생성 처리(즉, 휘도차 데이터의 생성 처리)를 실시한다.
이하, 차분 데이터 생성부(221)가 실시하는 차분 데이터의 생성 처리에 대하여 설명한다.
차분 데이터 생성부(221)는 제1 조명광의 측정 데이터와 제2 조명광의 측정 데이터를 사용하여, 이하의 식 111 또는 식 113에 기초하여, 제1 조명광의 측정 데이터와 제2 조명광의 측정 데이터의 차분을 포함하는 차분 데이터(즉, 휘도차 데이터)를 생성한다.
휘도값의 차분=(제1 조명광의 반사광의 휘도값)-(제2 조명광의 반사광의 휘도값)+보정 상수 …(식 111)
휘도값의 차분=(제2 조명광의 반사광의 휘도값)-(제1 조명광의 반사광의 휘도값)-보정 상수 …(식 113)
여기서, 상기 식 111 및 식 113에 있어서의 보정 상수는, 앞서 설명한 바와 같이, 기울기가 없는 평면(즉, 평탄한 것이 기지로 되어 있는 평면)을 사용하여, 제1 조명광의 측정 데이터 및 제2 조명광의 측정 데이터를 실제로 측정하고, 식 111 또는 식 113의 우변의 값이 제로가 되도록 미리 설정한다.
미리 설정된 보정 상수의 값에 관한 정보는, 예를 들어 기억부(209) 등에 저장되어 있고, 차분 데이터 생성부(221)는 차분 데이터의 생성 처리를 실시하는 때에 기억부(209)로부터 보정 상수에 관한 정보를 취득하고, 차분 데이터의 생성 처리를 실시한다.
또한, 차분 데이터 생성부(221)는 상기 식 111 또는 식 113 중 어느 것을 사용해도 되고, 금속체 S의 형상 검사 처리를 한창 실시하고 있는 중에 사용하는 식을 변경하지 않도록 해두면 된다.
이상과 같은 차분 연산 처리를 행함으로써, 차분 데이터 생성부(221)는 금속체 S의 표면 전체에 관한 차의 값의 데이터군(환언하면, 차의 값에 관한 맵 데이터)을 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 차의 값의 데이터군이, 금속체 S의 형상(보다 상세하게는, 표면 형상)을 검사할 때에 사용되는 검사용 정보가 된다. 또한, 이러한 검사용 정보에 포함되는 차분값을 휘도값의 고저나 농담으로 치환함으로써 검사용 정보를 영상화하는 것도 가능하다. 생성된 휘도차에 관한 맵 데이터를 영상화하여 차분 화상으로 함으로써, 차분 화상에 기초하는 형상 검사를 행하는 것도 가능하게 된다.
차분 데이터 생성부(221)가 이상과 같은 차분 데이터의 생성 처리를 행함으로써, 조명 불균일이나 형성 모양이나 반사율의 차이나 오염 등에 수반하는 영향을 측정 데이터로부터 제거하는 것이 가능하게 되어, 미소한 형상을 고정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
차분 데이터 생성부(221)는 이상과 같이 하여 생성한 차분 데이터(휘도차의 데이터)를 기울기 산출부(223)로 출력한다. 또한, 차분 데이터 생성부(221)는 생성한 차분 데이터 바로 그 자체를, 결과 출력부(227)에 대하여 출력해도 된다.
기울기 산출부(223)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 기울기 산출부(223)는 차분 데이터 생성부(221)로부터 출력된 차분 데이터(휘도차의 데이터)를 사용하여, 휘도차와 기울기의 관계성에 기초하여, 금속체 S의 표면의 기울기의 방향과 크기를 산출한다. 앞서 도 10을 참조하면서 설명한 바와 같이, 기울기각 φ=0도 근방에서의 휘도차의 그래프의 기울기로부터, 휘도차를 각도로 변환하는 변환 계수를 미리 특정해 둘 수 있다.
도 10으로부터도 명백한 바와 같이, 원점 부근에서의 그래프의 기울기(즉, 변환 계수)를 α로 나타내는 것으로 하면, 휘도차 ΔL과 기울기각 φ는, ΔL=α×φ와 같은 관계로 나타낼 수 있다. 따라서, 기울기 산출부(223)는 차분 데이터 생성부(221)로부터 출력된 ΔL에 관한 데이터군과, 변환 계수 α를 사용함으로써 각 휘도차 ΔL을 표면의 기울기각 φ로 변환할 수 있다. 주목하고 있는 금속체 S의 표면의 기울기는, 휘도차로부터 환산된 기울기각 φ에 있어서의 정접(tangent)에 대응한다. 따라서, 기울기 산출부(223)는 산출한 기울기각 φ에 있어서의 정접인 tanφ를 산출함으로써, 주목하고 있는 금속체 S의 표면의 기울기를 산출할 수 있다. 이와 같이 하여 산출된 기울기는, 그 정부가 기울기의 방향을 나타내고 있고, 절댓값이 기울기의 구체적인 크기를 나타내고 있다.
또한, 미리 특정된 변환 계수에 관한 정보는, 예를 들어 기억부(209) 등에 저장되어 있고, 기울기 산출부(223)는 기울기의 산출 처리를 실시하는 때에 기억부(209)로부터 변환 계수에 관한 정보를 취득하고, 휘도차를 기울기각으로 변환한다.
기울기 산출부(223)는 이상 설명한 바와 같은 처리를 휘도차의 데이터의 모든 요소에 대하여 실시함으로써, 금속체 S의 표면 전체에 관한 기울기의 값의 데이터군(환언하면, 기울기의 값에 관한 맵 데이터)을 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 기울기의 값의 데이터군이, 금속체 S의 형상(보다 상세하게는, 표면 형상)을 검사할 때에 사용되는 검사용 정보가 된다. 또한, 이러한 검사용 정보에 포함되는 기울기의 값을 휘도값의 고저나 농담으로 치환함으로써 검사용 정보를 영상화하는 것도 가능하다. 생성된 기울기에 관한 맵 데이터를 영상화하여 기울기 화상으로 함으로써 기울기 화상에 기초하는 형상 검사를 행하는 것도 가능하게 된다.
또한, 기울기 산출부(223)는 산출한 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 금속체 S의 표면의 형상의 검사를 행하는 것도 가능하다. 즉, 과거의 조업 데이터 등에 기초하여 공지된 통계 처리 등을 실시함으로써, 금속체 S의 표면에 이상 부분이 존재하는 경우에 있어서의 표면의 기울기의 역치를 미리 특정해 두고, 기억부(209) 등에 저장해 둔다. 그리고 나서, 기울기 산출부(223)는 산출한 기울기의 값과 역치의 대소 관계를 특정함으로써, 주목하고 있는 금속체 S의 표면에 이상 부분이 존재하는지 여부를 검사하는 것이 가능하게 된다.
기울기 산출부(223)는 이상과 같이 하여 생성한 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터를 높이 산출부(225)로 출력한다. 또한, 기울기 산출부(223)는 생성한 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터 바로 그 자체나, 금속체 S의 표면의 검사 결과 등을, 결과 출력부(227)에 대하여 출력해도 된다.
높이 산출부(225)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 높이 산출부(225)는 기울기 산출부(223)에 의해 산출된 금속체 S의 표면의 기울기를 사용하여, 주목하고 있는 금속체 S의 표면의 높이를 산출한다. 구체적으로는, 높이 산출부(225)는 기울기 산출부(223)에 의해 산출된 금속체 S의 표면의 기울기 tanφ를, 컬러 라인 센서 카메라(101)와 금속체 S가 상대적인 이동 방향인 금속체 S의 길이 방향(환언하면, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 주사 방향)을 따라서 적분해 감으로써 금속체 S의 표면의 높이를 산출한다.
높이 산출부(225)는 이상 설명한 바와 같은 적분 처리를 표면의 기울기에 관한 데이터의 모든 요소에 대하여 실시함으로써, 금속체 S의 표면 전체에 관한 표면의 높이에 관한 데이터군(환언하면, 표면의 높이에 관한 맵 데이터)을 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 표면의 높이에 관한 데이터군이, 금속체 S의 형상(보다 상세하게는, 표면 형상)을 검사할 때에 사용되는 검사용 정보가 된다. 또한, 이러한 검사용 정보에 포함되는 표면의 높이에 관한 값을 휘도값의 고저나 농담으로 치환함으로써 검사용 정보를 영상화하는 것도 가능하다. 생성된 표면의 높이에 관한 맵 데이터를 영상화하여 높이 화상으로 함으로써, 높이 화상에 기초하는 형상 검사를 행하는 것도 가능하게 된다.
높이 산출부(225)는 이상과 같이 하여 생성한 금속체 S의 표면의 높이에 관한 데이터를, 결과 출력부(227)로 출력한다.
결과 출력부(227)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 결과 출력부(227)는 차분 데이터 생성부(221)에 의해 생성된 휘도차에 관한 데이터, 기울기 산출부(223)에 의해 산출된 금속체 S의 표면의 기울기나 검사 결과에 관한 데이터, 및 높이 산출부(225)에 의해 산출된 금속체 S의 표면의 높이에 관한 데이터 등, 금속체의 형상 검사 결과에 관한 여러가지 정보를, 표시 제어부(207)로 출력한다. 이에 의해, 금속체 S의 형상 검사 결과에 관한 여러가지 정보가, 표시부(도시하지 않음.)로 출력된다. 또한, 결과 출력부(227)는 얻어진 형상 검사 결과를, 제조 관리용 프로세스 컴퓨터 등의 외부의 장치로 출력해도 되고, 얻어진 형상 검사 결과를 이용하여, 제품에 관한 각종 장부나 전표를 작성해도 된다. 또한, 결과 출력부(227)는 금속체 S의 형상 검사 결과에 관한 정보를, 당해 정보를 산출한 일시 등에 관한 시각 정보와 관련짓고, 기억부(209) 등에 이력 정보로서 저장해도 된다.
이상, 도 25를 참조하면서, 제1 조명광의 측정 데이터와 제2 조명광의 측정 데이터를 이용하여 금속체 S의 형상 검사를 행하는 경우에 있어서의 데이터 처리부(205)의 구성에 대해서 상세하게 설명하였다.
또한, 도 21이나 도 22에 도시한 바와 같이, 측정 장치(100)에 대하여 제3 조명광원(151)이 설치되어 있는 경우에는, 제1 조명광 및 제2 조명광의 측정 데이터 외에, 제3 조명광의 반사광의 휘도값에 관한 데이터(이하, 간단히, 「제3 조명광의 측정 데이터」라고 한다.)를 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 이하에서는, 도 26을 참조하면서, 제1∼제3 조명광의 측정 데이터를 사용한 금속체 S의 형상 검사를 행하는 경우에 있어서의 데이터 처리부(205)의 구성에 대해서 간단히 설명한다.
이러한 처리를 행하는 데이터 처리부(205)는 도 26에 도시한 바와 같이, 차분 데이터 생성부(221)와, 기울기 산출부(251)와, 높이 산출부(225)와, 결과 출력부(227)를 구비한다.
여기서, 데이터 취득부(201)가 취득한 제1 조명광 및 제2 조명광의 측정 데이터는, 도 26에 도시한 바와 같이, 차분 데이터 생성부(221)로 출력되고, 데이터 취득부(201)가 취득한 제3 조명광의 측정 데이터는, 기울기 산출부(251)로 출력된다.
도 26에 도시된 차분 데이터 생성부(221)에서 실시되는 차분 데이터 생성 처리는, 도 25에 도시된 차분 데이터 생성 처리와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 상세한 설명은 생략한다.
기울기 산출부(251)는 예를 들어, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 기울기 산출부(251)는 차분 데이터 생성부(221)로부터 출력된 차분 데이터(휘도차의 데이터)와, 데이터 취득부(201)로부터 출력된, 제3 조명광의 측정 데이터 바로 그 자체를 사용하여, 휘도차와 기울기의 관계성 및 휘도값과 기울기의 관계성에 기초하여, 금속체 S의 표면의 기울기의 방향 및 크기를 산출한다.
보다 상세하게는, 기울기 산출부(251)는 도 25에 도시된 기울기 산출부(223)에 있어서의 기울기의 산출 처리와 동일하게 하여, 휘도차의 데이터를 사용하여 주목하는 금속체 S의 표면의 기울기각 φ를 산출한다. 또한, 기울기 산출부(251)는 처리 대상으로 하는 휘도차의 데이터가 소정의 역치 이하인 경우에는, 휘도차의 데이터가 아니고, 제3 조명광의 측정 데이터를 이용하여, 해당하는 데이터 위치에서의 표면의 기울기각 φ를 산출한다.
여기서, 예를 들어 도 23에 도시한 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 정반사 위치 근방에 설치된 제3 조명광원(151)을 이용한 휘도값의 측정 데이터에 대해서도, 기울기각 φ=0도 근방에 있어서의 휘도값의 곡선의 접선 등에 주목함으로써 휘도값을 기울기로 변환하기 위한 변환 계수를 결정할 수 있다. 따라서, 휘도값을 기울기로 변환하기 위한 변환 계수를 미리 특정해 두고, 이러한 변환 계수에 관한 정보를, 예를 들어 기억부(209) 등에 저장해 둔다. 기울기 산출부(251)는 제3 조명광의 측정 데이터를 사용한 기울기의 산출 처리를 실시하는 때에 기억부(209)로부터 변환 계수에 관한 정보를 취득하고, 휘도값을 기울기각으로 변환한다.
그리고 나서, 기울기 산출부(251)는 주목하고 있는 데이터 위치에 있어서의 기울기의 데이터를, 휘도차로부터 변환함으로써 얻어지는 기울기의 데이터가 아니고, 휘도값으로부터 변환한 기울기각으로부터 산출되는 기울기의 데이터로 한다. 이렇게 함으로써, 휘도차를 사용한 경우에는 오차를 많이 포함하고 있을 가능성이 있는 데이터 위치여도, 제3 조명광의 측정 데이터를 이용함으로써, 정확하게 표면의 기울기를 얻을 수 있다.
또한, 기울기 산출부(251)는 도 25에 도시된 기울기 산출부(223)와 마찬가지로, 산출한 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 금속체 S의 표면의 형상의 검사를 행하는 것도 가능하다.
기울기 산출부(251)는 이상과 같이 하여 생성한 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터를, 높이 산출부(225)로 출력한다. 또한, 기울기 산출부(251)는 생성한 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터 바로 그 자체나, 금속체 S의 표면의 검사 결과 등을, 결과 출력부(227)에 대하여 출력해도 된다.
도 26에 도시된 높이 산출부(225) 및 결과 출력부(227)에서 실시되는 처리는, 도 25에 도시된 높이 산출부(225) 및 결과 출력부(227)에서 실시되는 처리와 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)의 기능의 일례를 나타냈다. 상기 각 구성 요소는, 범용적인 부재나 회로를 사용하여 구성되어 있어도 되고, 각 구성 요소의 기능에 특화한 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 각 구성 요소의 기능을, CPU 등이 모두 행해도 된다. 따라서, 본 실시 형태를 실시하는 그때그때의 기술 레벨에 따라, 적절히, 이용하는 구성을 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 연산 처리 장치의 각 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 제작하고, 퍼스널 컴퓨터 등에 실장하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장된, 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체도 제공할 수 있다. 기록 매체는, 예를 들어, 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 플래시 메모리 등이다. 또한, 상기 컴퓨터 프로그램은, 기록 매체를 사용하지 않고, 예를 들어 네트워크를 통하여 배신해도 된다.
(형상 검사 방법의 흐름에 대해서)
계속해서, 도 27 및 도 28을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서 실시되는 형상 검사 방법의 흐름의 일례에 대해서 간단히 설명한다. 도 27 및 도 28은, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 방법의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
먼저, 도 27을 참조하면서, 도 25에서 도시한 바와 같은 데이터 처리부(205)를 갖는 형상 검사 장치(10)에서 실시되는 형상 검사 방법의 흐름의 일례에 대해서 간단히 설명한다.
형상 검사 장치(10)의 측정 장치(100)는 연산 처리 장치(200)의 측정 제어부(203)의 제어 하에서, 금속체 S의 표면의 소정 영역을 제1 조명광 및 제2 조명광을 이용하여 측정하여, 각각의 조명광에 관한 측정 데이터를 생성한다(스텝 S101). 그 후, 측정 장치(100)는 생성된 측정 데이터를 연산 처리 장치(200)로 출력한다.
연산 처리 장치(200)의 데이터 취득부(201)는 측정 장치(100)로부터 출력된 측정 데이터를 취득하면, 취득한 측정 데이터를, 데이터 처리부(205)의 차분 데이터 생성부(221)로 출력한다.
데이터 처리부(205)의 차분 데이터 생성부(221)는 제1 조명광의 측정 데이터 및 제2 조명광의 측정 데이터를 사용하여, 앞서 설명한 바와 같은 처리에 의해, 차분 데이터(즉, 휘도차에 관한 데이터)를 생성한다(스텝 S103). 그 후, 차분 데이터 생성부(221)는 생성한 휘도차에 관한 데이터를, 기울기 산출부(223)로 출력한다.
기울기 산출부(223)는 차분 데이터 생성부(221)로부터 출력된 차분 데이터(휘도차에 관한 데이터)를 사용하여, 주목하는 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터(즉, 측정 영역의 기울기)를 산출한다(스텝 S105). 그 후, 기울기 산출부(223)는 산출한 기울기에 관한 데이터를, 높이 산출부(225)로 출력한다.
그 후, 높이 산출부(225)는 기울기 산출부(223)로부터 출력된 기울기에 관한 데이터에 저장되어 있는 기울기를 적분함으로써, 금속체의 표면의 높이를 산출한다(스텝 S107). 높이 산출부(225)는 얻어진 금속체의 표면의 높이에 관한 데이터를, 결과 출력부(227)로 출력한다.
결과 출력부(227)는 금속체 S의 표면 검사에 사용되는 각종 검사용 정보가 입력되면, 얻어진 결과를, 유저나 외부에 설치된 각종 기기로 출력한다(스텝 S109). 이에 의해, 유저는, 금속체 S의 형상에 관한 검사 결과를 파악하는 것이 가능하게 된다.
이어서, 도 28을 참조하면서, 도 26에서 도시한 바와 같은 데이터 처리부(205)를 갖는 형상 검사 장치(10)에서 실시되는 형상 검사 방법의 흐름의 일례에 대해서 간단히 설명한다.
먼저, 형상 검사 장치(10)의 측정 장치(100)는 연산 처리 장치(200)의 측정 제어부(203)의 제어 하에서, 금속체 S의 표면의 소정 영역을, 제1 조명광∼제3 조명광을 이용하여 측정하여, 각각의 조명광에 관한 측정 데이터를 생성한다(스텝 S151). 그 후, 측정 장치(100)는 생성된 측정 데이터를 연산 처리 장치(200)로 출력한다.
연산 처리 장치(200)의 데이터 취득부(201)는 측정 장치(100)로부터 출력된 측정 데이터를 취득하면, 취득한 측정 데이터 중, 제1 조명광 및 제2 조명광에 관한 측정 데이터를 데이터 처리부(205)의 차분 데이터 생성부(221)로 출력한다. 또한, 데이터 취득부(201)는 취득한 측정 데이터 중, 제3 조명광에 관한 측정 데이터를, 기울기 산출부(251)로 출력한다.
데이터 처리부(205)의 차분 데이터 생성부(221)는 제1 조명광의 측정 데이터 및 제2 조명광의 측정 데이터를 사용하여, 앞서 설명한 바와 같은 처리에 의해, 차분 데이터(즉, 휘도차에 관한 데이터)를 생성한다(스텝 S153). 그 후, 차분 데이터 생성부(221)는 생성한 휘도차에 관한 데이터를, 기울기 산출부(251)로 출력한다.
기울기 산출부(251)는 차분 데이터 생성부(221)로부터 출력된 차분 데이터(휘도차에 관한 데이터)와, 제3 조명광의 측정 데이터를 사용하여, 앞서 설명한 바와 같은 처리에 의해, 주목하는 금속체 S의 표면의 기울기에 관한 데이터(즉, 측정 영역의 기울기)를 산출한다(스텝 S155). 그 후, 기울기 산출부(251)는 산출한 기울기에 관한 데이터를, 높이 산출부(225)로 출력한다.
그 후, 높이 산출부(225)는 기울기 산출부(223)로부터 출력된 기울기에 관한 데이터에 저장되어 있는 기울기를 적분함으로써, 금속체의 표면의 높이를 산출한다(스텝 S157). 높이 산출부(225)는 얻어진 금속체의 표면의 높이에 관한 데이터를, 결과 출력부(227)로 출력한다.
결과 출력부(227)는 금속체 S의 표면 검사에 사용되는 각종 검사용 정보가 입력되면, 얻어진 결과를, 유저나 외부에 설치된 각종 기기로 출력한다(스텝 S159). 이에 의해, 유저는, 금속체 S의 형상에 관한 검사 결과를 파악하는 것이 가능하게 된다.
이상, 도 27 및 도 28을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서 실시되는 형상 검사 방법의 일례에 대해서 간단히 설명하였다.
(하드웨어 구성에 대해서)
이어서, 도 29를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)의 하드웨어 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 29는, 본 발명의 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
연산 처리 장치(200)는 주로, CPU(901)와, ROM(903)과, RAM(905)을 구비한다. 또한, 연산 처리 장치(200)는 또한, 버스(907)와, 입력 장치(909)와, 출력 장치(911)와, 스토리지 장치(913)와, 드라이브(915)와, 접속 포트(917)와, 통신 장치(919)를 구비한다.
CPU(901)는, 중심적인 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하고, ROM(903), RAM(905), 스토리지 장치(913), 또는, 리무버블 기록 매체(921)에 기록된 각종 프로그램에 따라서, 연산 처리 장치(200) 내의 동작 전반 또는 그의 일부를 제어한다. ROM(903)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램 및 연산 파라미터 등을 기억한다. RAM(905)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램, 및 프로그램의 실행에 있어서 적절히 변화하는 파라미터 등을 1차 기억한다. 이들은 CPU 버스 등의 내부 버스에 의해 구성되는 버스(907)에 의해 서로 접속되어 있다.
버스(907)는 브리지를 통하여, PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface) 버스 등의 외부 버스에 접속되어 있다.
입력 장치(909)는 예를 들어, 마우스, 키보드, 터치 패널, 버튼, 스위치 및 레버 등 유저가 조작하는 조작 수단이다. 또한, 입력 장치(909)는 예를 들어, 적외선이나 기타의 전파를 이용한 리모트 컨트롤 수단(소위, 리모컨)이어도 되고, 연산 처리 장치(200)의 조작에 대응한 PDA 등의 외부 접속 기기(923)여도 된다. 또한, 입력 장치(909)는 예를 들어, 상기 조작 수단을 사용하여 유저에 의해 입력된 정보에 기초하여 입력 신호를 생성하고, CPU(901)로 출력하는 입력 제어 회로 등으로 구성되어 있다. 유저는, 이 입력 장치(909)를 조작함으로써, 형상 검사 장치(10)에 대하여 각종 데이터를 입력하거나 처리 동작을 지시하거나 할 수 있다.
출력 장치(911)는 취득한 정보를 유저에 대하여 시각적 또는 청각적으로 통지하는 것이 가능한 장치로 구성된다. 이러한 장치로서, CRT 디스플레이 장치, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, EL디스플레이 장치 및 램프 등의 표시 장치, 스피커 및 헤드폰 등의 음성 출력 장치, 프린터 장치, 휴대 전화, 팩시밀리 등이 있다. 출력 장치(911)는 예를 들어, 연산 처리 장치(200)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과를 출력한다. 구체적으로는, 표시 장치는, 연산 처리 장치(200)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과를, 텍스트 또는 이미지로 표시한다. 한편, 음성 출력 장치는, 재생된 음성 데이터나 음향 데이터 등을 포함하는 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
스토리지 장치(913)는 연산 처리 장치(200)의 기억부의 일례로서 구성된 데이터 저장용의 장치이다. 스토리지 장치(913)는 예를 들어, HDD(Hard Disk Drive) 등의 자기 기억부 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광 기억 디바이스, 또는, 광자기 기억 디바이스 등에 의해 구성된다. 이 스토리지 장치(913)는 CPU(901)가 실행하는 프로그램이나 각종 데이터, 및 외부로부터 취득한 각종 데이터 등을 저장한다.
드라이브(915)는 기록 매체용 리더라이터이며, 연산 처리 장치(200)에 내장, 또는 외장된다. 드라이브(915)는 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 또는, 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록되어 있는 정보를 판독하고, RAM(905)으로 출력한다. 또한, 드라이브(915)는 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 또는, 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록을 기입하는 것도 가능하다. 리무버블 기록 매체(921)는 예를 들어, CD 미디어, DVD 미디어, Blu-ray 미디어 등이다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는 컴팩트 플래시(등록 상표)(CompactFlash: CF), 플래시 메모리, 또는, SD메모리 카드(Secure Digital memory card) 등이어도 된다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는 예를 들어, 비접촉형 IC칩을 탑재한 IC 카드(Integrated Circuit card) 또는 전자 기기 등이어도 된다.
접속 포트(917)는 기기를 연산 처리 장치(200)에 직접 접속하기 위한 포트이다. 접속 포트(917)의 일례로서, USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE1394 포트, SCSI(Small Computer System Interface) 포트, RS-232C 포트 등이 있다. 이 접속 포트(917)에 외부 접속 기기(923)를 접속함으로써, 연산 처리 장치(200)는 외부 접속 기기(923)로부터 직접 각종 데이터를 취득하거나, 외부 접속 기기(923)에 각종 데이터를 제공하거나 한다.
통신 장치(919)는 예를 들어, 통신망(925)에 접속하기 위한 통신 디바이스 등으로 구성된 통신 인터페이스이다. 통신 장치(919)는 예를 들어, 유선 또는 무선 LAN(Local Area Network), Bluetooth(등록 상표), 또는, WUSB(Wireless USB)용의 통신 카드 등이다. 또한, 통신 장치(919)는 광통신용의 라우터, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)용의 라우터, 또는, 각종 통신용의 모뎀 등이어도 된다. 이 통신 장치(919)는 예를 들어, 인터넷이나 다른 통신기기와의 사이에서, 예를 들어 TCP/IP 등의 소정의 프로토콜에 의거하여 신호 등을 송수신할 수 있다. 또한, 통신 장치(919)에 접속되는 통신망(925)은 유선 또는 무선에 의해 접속된 네트워크 등에 의해 구성되고, 예를 들어, 인터넷, 가정내 LAN, 적외선 통신, 라디오파 통신 또는 위성 통신 등이어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 따른 연산 처리 장치(200)의 기능을 실현 가능한 하드웨어 구성의 일례를 나타냈다. 상기 각 구성 요소는, 범용적인 부재를 사용하여 구성되어 있어도 되고, 각 구성 요소의 기능에 특화한 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다. 따라서, 본 실시 형태를 실시하는 그때그때의 기술 레벨에 따라, 적절히, 이용하는 하드웨어 구성을 변경하는 것이 가능하다.
(정리)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 금속체의 형상 검사 장치 및 형상 검사 방법에서는, 형상 검사에 사용되는 조명광원의 파장이 적절하게 선택됨으로써, 금속체의 표면의 형상을 정확하게 검사하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 금속체의 형상 검사 장치 및 형상 검사 방법에서는, 라인 센서 카메라에 의해 촬상된 촬상 화상의 1화소 마다의 검사용 정보가 얻어지기 때문에, 매우 고밀도의 형상 검사가 가능하다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 금속체의 형상 검사 장치 및 형상 검사 방법에서는, 상기와 같은 간편한 연산에 의해 검사용 정보를 산출하는 것이 가능하기 때문에, 매우 고속의 형상 검사가 가능하다.
실시예
계속해서, 구체예를 나타내면서, 본 발명에 따른 형상 검사 장치(10)에 대해서 구체적으로 설명을 행한다. 여기서, 이하에 나타내는 실시예는, 본 발명에 따른 형상 검사 장치 및 형상 검사 방법의 어디까지나 일례이며, 본 발명에 따른 형상 검사 장치 및 형상 검사 방법이, 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 30∼도 33은, 실시예 1에 대하여 설명하기 위한 설명도이다. 도 30에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는, 금속체 S로서 강판을 이용하고, 이러한 강판의 표면에 도 30에 도시된 바와 같은 오목홈 및 V홈이라고 하는 2종류의 요철성 형상을 의도적으로 형성하고, 이들 2종류의 요철성 형상의 검출을 시도하였다. 여기서, 오목홈 및 V홈의 폭은 3㎜로 하고, 홈의 깊이 d는, 50㎛, 100㎛, 200㎛, 300㎛의 4종류로 하였다. 또한, 이러한 강판에서는, 강판의 폭 방향 우측 절반에 V홈을 형성하고, 폭 방향 좌측 절반에 오목홈을 형성하였다. 또한, 이러한 강판에서는, 강판의 길이 방향으로 4종류의 깊이의 홈을 형성하였다.
본 발명에 따른 형상 검사 장치(10)로서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 측정 장치(100)를 갖는 형상 검사 장치(10)를 사용하였다. 본 실시예에서는, 제1 조명광으로서 피크 파장 460㎚의 청색광을 이용하고, 제2 조명광으로서 피크 파장 530㎚의 녹색광을 이용하였다. 또한, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 강판 표면에 대하여 수직으로 설치하고, 도 2a에 도시된 θ1 및 θ2는, 각각 45도로 하였다. 본 실시예에서 이용한 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 0.125㎜의 분해능을 갖고 있다.
상기와 같은 형상 검사 장치(10)를 사용하여, 상기 식 113을 이용한 요철성 형상의 검출 처리를 행하였다. 여기서, 상기 식 113에 있어서의 보정 상수와, 휘도차를 각도로 변환하기 위한 변환 계수는, 미리 적절하게 결정해 둔 것을 이용하였다.
또한, 비교예로서, 상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 일반적으로 사용되는 광 절단법에 의한 형상 검사 장치를 사용하여, 상기 요철성 형상이 형성된 강판을 검사하였다. 이러한 광 절단법에 있어서도, 촬상 분해능은 0.125㎜로 하고, 레이저 선상광원의 설치 각도는 45도로 하고, 에어리어 카메라의 설치 각도는 0도로 하였다.
얻어진 결과를, 도 31∼도 33에 도시하였다. 도 31에 있어서의 우측 및 좌측의 도면에서는, 높이 0㎜을 128로 하고, -400㎛부터 400㎛의 레인지를 0∼255의 8bit 화상에 대응시킴으로써 얻어진 높이 화상을 도시하고 있고, 도면의 좌우가 강판의 폭 방향, 도면의 상하가 강판의 길이 방향에 대응하고 있다. 또한, 도 31에 있어서의 중앙의 도면은, -10도부터 10도의 기울기를 0∼255의 8bit 화상에 대응시킴으로써 얻어진 기울기 화상이다. 도 31의 중앙에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서의 기울기의 산출 결과에서는, 홈의 깊이에 관계없이, 오목홈 및 V홈 각각에 대해서, 홈부와 정상부의 경계의 콘트라스트가 명료하게 되어 있다. 이 기울기를 적분한, 표면의 높이를 나타낸 도 31 좌측의 화상에 있어서도, 콘트라스트가 명료하게 되어 있다. 한편, 도 31 우측에 도시된 비교예에서는, 홈의 깊이가 얕아짐에 따라서, 홈부와 정상부의 경계의 콘트라스트가 불선명해져 있음을 알 수 있다.
도 32∼도 34는, 도 31에 도시된 높이 화상의 오목홈이 형성된 부분의 단면 프로파일을 도시한 그래프도이며, 종축이 화상의 휘도값을 나타내고 있고, 횡축이 화상의 길이 방향 위치를 나타내고 있다. 도 32가, 본 발명의 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)의 결과에 있어서의 표면의 기울기 프로파일이며, 도 33이, 도 32에 도시된 표면의 기울기를 적분함으로써 얻어진 표면의 높이 프로파일(환언하면, 단면 프로파일)이다. 도 34가, 비교예에 있어서의 단면 프로파일이다. 도 32 및 도 33으로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서는, 홈의 깊이에 관계없이, 홈부와 정상부의 경계에 있어서, 에지가 명료하게 검출되어 있음을 알 수 있다. 한편, 도 34에 도시된 비교예의 결과에서는, 홈의 깊이가 얕아짐에 따라서, 홈부와 정상부의 경계에 있어서, 에지가 불선명해져 있음을 알 수 있다.
이 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 형상 검사 장치(10)에서는, 홈의 깊이 50㎛와 같은 미소한 요철성 형상을 양호하게 검출할 수 있는 것을 알 수 있다.
계속해서, 동일한 형상 검사 장치(10)를 사용하여, 스케일 발생의 불균일에 의해 표면에 조도 변화가 발생되어 있지만, 당해 표면의 조도 이외의 요철이 없는 평탄한 열연 강판을 처리 대상으로 하였다. 여기서, 측정 장치(100)에 있어서의 조명광의 피크 파장의 조합을 바꿔서, 동일한 열연 강판에 대하여 3개의 서로 다른 차분 화상을 생성하였다.
사용한 조명광의 피크 파장의 조합은, (a) 제1 조명광=피크 파장 460㎚의 청색광, 제2 조명광=피크 파장 640㎚의 적색광, (b) 제1 조명광=피크 파장 530㎚의 녹색광, 제2 조명광=피크 파장 640㎚의 적색광, (c) 제1 조명광=피크 파장 460㎚의 청색광, 제2 조명광=피크 파장 530㎚의 녹색광의 3가지이다.
얻어진 결과를, 도 35에 도시했다. 여기서, 도 35에 도시된 차분 화상에 있어서, 색이 짙은 부분의 제곱 평균 평방근 조도 Rq=2.7㎛이며, 색이 옅은 부분의 제곱 평균 평방근 조도 Rq=2.1㎛인 것을, 별도로 확인하고 있다.
도 35에 도시한 바와 같이, 휘도값의 표준 편차는, 상기 케이스 (a)의 경우에는 3.50이었던 것에 비해, 케이스 (b)의 경우에는 3.09가 되고, 케이스 (c)의 경우에는 2.06이 되었다. 또한, 각도 오차에 대해서는, 상기 휘도값의 표준 편차 상황을 반영하고, 케이스 (a)에서는 1.6도이며, 케이스 (b)에서는 1.4도이며, 케이스 (c)에서는 0.9도였다.
2종류의 색광을 조명광으로서 사용한 형상 검사 처리를 행하는 데 있어서, 통상적으로는, 2종류의 조명광의 혼색을 피하기 위해서, 예를 들어 상기 케이스 (a)와 같은, 피크 파장이 가능한 한 떨어진 2종류의 색광을 선택하는 경향이 있다. 그러나, 상기 결과로부터 명백한 바와 같이, 케이스 (a)보다도 피크 파장의 차가 작은 케이스 (b)쪽이, 케이스 (a)와 비교하여 양호한 결과가 얻어졌고, 피크 파장의 차가 90㎚ 이하로 되어 있는 케이스 (c)에서는, 케이스 (b)보다도 더 양호한 결과가 얻어졌음을 알 수 있다.
또한, 도 36은, 상기와 같은 측정 장치(100)의 정반사 위치의 근방(도 21에 있어서의 θ3=5도)의 위치에, 피크 파장 640㎚의 적색광을 조사하는 제3 조명광원(151)을 설치하고, 강판에 존재한 요철량 10㎛×직경 3㎜의 볼록부를 관찰한 결과를 나타낸 것이다. 도 36으로부터 명백한 바와 같이, 정반사 위치의 근방에 제3 조명광원(151)을 설치하고, 강판으로부터의 정반사를 측정함으로써, 요철량 10㎛와 같은 미소한 형상도 검출하는 것이 가능하게 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
10: 형상 검사 장치
100: 측정 장치
101: 컬러 라인 센서 카메라
103: 제1 조명광원
105: 제2 조명광원
151: 제3 조명광원
200: 연산 처리 장치
201: 데이터 취득부
203: 측정 제어부
205: 데이터 처리부
207: 표시 제어부
209: 기억부
221: 차분 데이터 생성부
223, 251: 기울기 산출부
225: 높이 산출부
227: 결과 출력부

Claims (18)

  1. 금속체에 대하여 적어도 2개의 조명광을 조사하고, 상기 금속체로부터의 상기 2개의 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 측정 장치와,
    상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값의 측정 결과에 기초하여, 상기 금속체의 형상 검사에 사용되는 정보를 산출하는 연산 처리 장치
    를 구비하고,
    상기 측정 장치는,
    상기 금속체에 대하여 피크 파장이 서로 다른 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 및 제2 조명광원과,
    상기 제1 조명광원으로부터 조사된 제1 조명광의 반사광, 및 상기 제2 조명광원으로부터 조사된 제2 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 컬러 라인 센서 카메라
    를 갖고,
    상기 제1 조명광원 및 상기 제2 조명광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축의 상기 금속체의 표면에서의 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각과, 당해 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각의 각도차가 10도 이내가 되도록 배치되어 있고,
    상기 제1 조명광의 피크 파장과 상기 제2 조명광의 피크 파장의 파장차는 5㎚ 이상 90㎚ 이하이고,
    상기 연산 처리 장치는, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값의 차분을 사용하여, 상기 정보로서 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출하고,
    상기 금속체의 표면 온도가 570℃ 이하인, 금속체의 형상 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과, 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도가 5도 이하이고,
    상기 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각, 및 상기 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각이 30도 이상인, 금속체의 형상 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 조명광의 피크 파장은 450㎚ 이상이며, 또한, 상기 제2 조명광의 피크 파장은 540㎚ 이하인, 금속체의 형상 검사 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 장치는, 상기 정반사 방향의 근방에, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 조명광을 조사 가능한 제3 조명광원을 더 갖고 있으며,
    상기 컬러 라인 센서 카메라는, 당해 제3 조명광의 상기 금속체로부터의 반사광을 또한 측정하고,
    상기 연산 처리 장치는, 상기 차분과, 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 사용하여, 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출하는, 금속체의 형상 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3 조명광의 피크 파장은 600㎚ 이상 700㎚ 이하인, 금속체의 형상 검사 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차분은, 표면이 평탄한 상기 금속체를 측정한 경우에, 당해 표면이 평탄한 금속체로부터의 2개의 상기 반사광의 휘도값의 차분이 제로가 되도록 미리 보정되어 있고,
    상기 연산 처리 장치는, 상기 차분의 정부에 기초하여 상기 기울기의 방향을 특정함과 함께, 상기 차분의 절댓값에 기초하여 상기 기울기의 크기를 특정하는, 금속체의 형상 검사 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연산 처리 장치는, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를, 상기 컬러 라인 센서 카메라와 상기 금속체의 상대적인 이동 방향을 따라서 적분하고, 상기 금속체의 표면의 높이를 상기 정보로서 또한 산출하는, 금속체의 형상 검사 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연산 처리 장치는, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 금속체의 형상을 검사하는, 금속체의 형상 검사 장치.
  9. 금속체에 대하여 피크 파장이 서로 다른 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 및 제2 조명광원과, 상기 제1 조명광원으로부터 조사된 제1 조명광의 반사광, 및 상기 제2 조명광원으로부터 조사된 제2 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하는 컬러 라인 센서 카메라를 갖고, 상기 제1 조명광원 및 상기 제2 조명광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축의 상기 금속체의 표면에서의 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각과, 당해 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각의 각도차가 10도 이내가 되도록 배치되어 있고, 상기 제1 조명광의 피크 파장과 상기 제2 조명광의 피크 파장의 파장차가 5㎚ 이상 90㎚ 이하인 측정 장치에 의해, 상기 금속체에 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광을 적어도 조사하고, 상기 금속체로부터의 상기 조명광의 반사광을 서로 구별하여 측정하고,
    상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값의 측정 결과에 기초하여 상기 금속체의 형상을 검사하기 위한 정보를 산출하는 연산 처리 장치에 의해, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값과, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값의 차분을 사용하여, 상기 정보로서 상기 금속체의 표면의 기울기를 산출하고,
    상기 금속체의 표면 온도가 570℃ 이하인, 금속체의 형상 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과, 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5도 이하로 설정되고,
    상기 정반사 방향과 상기 제1 조명광원의 광축이 이루는 각, 및 상기 정반사 방향과 상기 제2 조명광원의 광축이 이루는 각은 30도 이상으로 설정되는, 금속체의 형상 검사 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 조명광의 피크 파장을 450㎚ 이상으로 설정하고, 또한, 상기 제2 조명광의 피크 파장을 540㎚ 이하로 설정하는, 금속체의 형상 검사 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 측정 장치는, 상기 정반사 방향의 근방에, 상기 제1 조명광 및 상기 제2 조명광 각각과 피크 파장이 5㎚ 이상 상이한 제3 조명광을 조사 가능한 제3 조명광원을 더 갖고 있으며, 상기 컬러 라인 센서 카메라는, 당해 제3 조명광의 상기 금속체로부터의 반사광을 또한 측정하고,
    상기 연산 처리 장치에서의 상기 표면의 기울기의 산출 처리에서는, 상기 차분과, 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 사용하여, 상기 금속체의 표면의 기울기가 산출되는, 금속체의 형상 검사 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제3 조명광의 피크 파장을 600㎚ 이상 700㎚ 이하로 설정하는, 금속체의 형상 검사 방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 차분은, 표면이 평탄한 상기 금속체를 측정한 경우에, 당해 표면이 평탄한 금속체로부터의 2개의 상기 반사광의 휘도값의 차분이 제로가 되도록 미리 보정되어 있고,
    상기 연산 처리 장치에서의 상기 표면의 기울기의 산출 처리에서는, 상기 차분의 정부에 기초하여 상기 기울기의 방향이 특정됨과 함께, 상기 차분의 절댓값에 기초하여 상기 기울기의 크기가 특정되는, 금속체의 형상 검사 방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 연산 처리 장치에 의해, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를, 상기 컬러 라인 센서 카메라와 상기 금속체의 상대적인 이동 방향을 따라서 적분하고, 상기 금속체의 표면의 높이를 상기 정보로서 또한 산출하는, 금속체의 형상 검사 방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 연산 처리 장치에 의해, 산출한 상기 금속체의 표면의 기울기를 소정의 역치와 비교함으로써, 상기 금속체의 형상을 검사하는, 금속체의 형상 검사 방법.
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