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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024010293
(43)【公開日】2024-01-24
(54)【発明の名称】表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/892 20060101AFI20240117BHJP
【ＦＩ】
G01N21/892 B
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022111543
(22)【出願日】2022-07-12
(71)【出願人】
【識別番号】000238946
【氏名又は名称】株式会社エイチアンドエフ
(71)【出願人】
【識別番号】504145320
【氏名又は名称】国立大学法人福井大学
(74)【代理人】
【識別番号】100103805
【弁理士】
【氏名又は名称】白崎 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100126516
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 綽勝
(74)【代理人】
【識別番号】100132104
【弁理士】
【氏名又は名称】勝木 俊晴
(74)【代理人】
【識別番号】100211753
【弁理士】
【氏名又は名称】岡崎 紳吾
(72)【発明者】
【氏名】細川 拓巳
(72)【発明者】
【氏名】張 潮
(72)【発明者】
【氏名】堀田 克哉
【テーマコード（参考）】
2G051
【Ｆターム（参考）】
2G051AA37
2G051AB01
2G051AB07
2G051BA02
2G051BA20
2G051BB05
2G051CA03
2G051CA04
2G051CA06
2G051CB05
(57)【要約】
【課題】線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することができ、金属ワーク全体に対して高精度で検知することが可能な表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、支持フレームと、該支持フレームに取り付けられた検査ユニット１０と、該検査ユニット１０に接続された制御部２０と、を備え、検査ユニット１０が、筐体部１、カメラ２及び光源部３を有し、筐体部１を透過させた上面視で、カメラ２が中心に配置され、且つ、該カメラ２を囲繞するように光源部３が配置されており、制御部２０が、画像データに基づいて、金属ワークＷの欠点を検知するものである表面検査装置１００及びそれを用いた検出処理方法である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、支持フレームと、該支持フレームに取り付けられた検査ユニット１０と、該検査ユニット１０に接続された制御部２０と、を備え、検査ユニット１０が、筐体部１、カメラ２及び光源部３を有し、筐体部１を透過させた上面視で、カメラ２が中心に配置され、且つ、該カメラ２を囲繞するように光源部３が配置されており、制御部２０が、画像データに基づいて、金属ワークＷの欠点を検知するものである表面検査装置１００及びそれを用いた検出処理方法である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属ワークをコンベアで搬送しながら、該金属ワークの欠点を検知するための表面検査装置であって、
前記コンベアの上方に設けられた支持フレームと、
該支持フレームに取り付けられた検査ユニットと、
該検査ユニットに接続された制御部と、
を備え、
前記検査ユニットが、下壁部を有しない筐体部、該筐体部の上壁部に取り付けられたカメラ、及び、該筐体部の側壁部の内面側に取り付けられた光源部、を有し、
前記筐体部を透過させた上面視で、前記カメラが中心に配置され、且つ、該カメラを囲繞するように前記光源部が配置されており、
前記制御部が、前記カメラで撮影された前記金属ワークの画像データを受信し、該画像データに基づいて、前記金属ワークの欠点を検知するものである表面検査装置。
前記コンベアの上方に設けられた支持フレームと、
該支持フレームに取り付けられた検査ユニットと、
該検査ユニットに接続された制御部と、
を備え、
前記検査ユニットが、下壁部を有しない筐体部、該筐体部の上壁部に取り付けられたカメラ、及び、該筐体部の側壁部の内面側に取り付けられた光源部、を有し、
前記筐体部を透過させた上面視で、前記カメラが中心に配置され、且つ、該カメラを囲繞するように前記光源部が配置されており、
前記制御部が、前記カメラで撮影された前記金属ワークの画像データを受信し、該画像データに基づいて、前記金属ワークの欠点を検知するものである表面検査装置。
【請求項2】
少なくとも、前記金属ワークの幅方向に複数の前記検査ユニットが直線状に配置された第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群が形成されている請求項１記載の表面検査装置。
【請求項3】
前記第１検査ユニット群及び前記第２検査ユニット群の前記検査ユニットが、上面視で千鳥状となるように配置されており、
前記金属ワークの幅方向における特定の部位が、前記第１検査ユニット群の前記検査ユニット、及び、前記第２検査ユニット群の前記検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものである請求項２記載の表面検査装置。
前記金属ワークの幅方向における特定の部位が、前記第１検査ユニット群の前記検査ユニット、及び、前記第２検査ユニット群の前記検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものである請求項２記載の表面検査装置。
【請求項4】
前記カメラの前記金属ワークの搬送方向における画角が２８～５３度であり、前記金属ワークの幅方向における画角が４５～６１度であり、
前記光源部と前記カメラとの鉛直方向における最短距離が３００ｍｍ以下であり、
前記金属ワークと前記カメラとの鉛直方向における最短距離が３５０ｍｍ以下である請求項１～３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
前記光源部と前記カメラとの鉛直方向における最短距離が３００ｍｍ以下であり、
前記金属ワークと前記カメラとの鉛直方向における最短距離が３５０ｍｍ以下である請求項１～３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の表面検査装置を用いた検出処理方法であって、
前記制御部が、
それぞれの前記カメラで撮影された連続的な静止画の画像データを受信する受信ステップと、
複数の画像データを組み合わせて統合データとする統合ステップと、
該統合データに対して画像処理を施す処理ステップと、
該画像処理を施した前記統合データを、金属ワークに欠点がない場合の画像処理を施した統合データと比較して、値に差異がある部位を欠点として検出する検出ステップと、
を遂行する検出処理方法。
前記制御部が、
それぞれの前記カメラで撮影された連続的な静止画の画像データを受信する受信ステップと、
複数の画像データを組み合わせて統合データとする統合ステップと、
該統合データに対して画像処理を施す処理ステップと、
該画像処理を施した前記統合データを、金属ワークに欠点がない場合の画像処理を施した統合データと比較して、値に差異がある部位を欠点として検出する検出ステップと、
を遂行する検出処理方法。
【請求項6】
前記画像処理が、二値化処理である請求項５記載の検出処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属ワークの表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法に関し、更に詳しくは、金属ワークをコンベアで搬送しながら、該金属ワークの欠点を検知するための表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属加工の分野においては、製造過程における工業製品の欠点を、光学的手段を用いて検知するため検査装置が広く用いられている。
【0003】
例えば、被検査鋼板表面に投光し、反射光を集光して光電変換および二次元フーリエ変換を行い、その周波数空間でのパワースペクトル分布を考慮して欠陥の特徴を表面疵種類識別用パラメータとして抽出してこれに基づいて欠陥の種類を識別し、識別された欠陥種類に従って欠陥信号に対するスレシュホンドレベルを定めて欠陥有害度の判定を行う鋼板の表面欠陥検査方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、直線状の光を放出する投光手段と、直線状の光を反射し、金属材料の表面に照射する反射手段と、金属材料表面の直線状の光が照射された部分を撮影する撮影手段と、を備える金属表面欠点検査装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、被検査物に対して第１の光を照射角度θで照射する第１の照明と、第１の光が照射された位置に対して第２の光を照射角度θとは異なる照射角度αで照射する第２の照明と、第１の光の反射光及び第２の光の反射光を受光するライン型カラーセンサと、第１の証明または第２の証明の調光を行う欠点検出部と、を有する欠点検査装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、直線状の光を放出する投光手段と、直線状の光を反射し、金属材料の表面に照射する反射手段と、金属材料表面の直線状の光が照射された部分を撮影する撮影手段と、を備える金属表面欠点検査装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、被検査物に対して第１の光を照射角度θで照射する第１の照明と、第１の光が照射された位置に対して第２の光を照射角度θとは異なる照射角度αで照射する第２の照明と、第１の光の反射光及び第２の光の反射光を受光するライン型カラーセンサと、第１の証明または第２の証明の調光を行う欠点検出部と、を有する欠点検査装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公昭６１－４２２２１号公報
【特許文献2】特開２０１８－１７６２９公報
【特許文献3】特許第６９０１８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１記載の金属表面欠点検査装置、特許文献２記載の金属表面欠点検査装置、及び、特許文献３記載の欠点検査装置は、何れも、一定方向からの反射光を利用するため、例えば、欠点が線状の疵（以下「線疵」という。）である場合は、線疵の向きによって、検知し難くなるという問題がある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能な表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、検査ユニットにおいて、筐体部を透過させた上面視で、カメラを中心に配置し、該カメラを囲繞するように光源部を配置することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
本発明は、金属ワークをコンベアで搬送しながら、該金属ワークの欠点を検知するための表面検査装置であって、コンベアの上方に設けられた支持フレームと、該支持フレームに取り付けられた検査ユニットと、該検査ユニットに接続された制御部と、を備え、検査ユニットが、下壁部を有しない筐体部、該筐体部の上壁部に取り付けられたカメラ、及び、該筐体部の側壁部の内面側に取り付けられた光源部、を有し、筐体部を透過させた上面視で、カメラが中心に配置され、且つ、該カメラを囲繞するように光源部が配置されており、制御部が、カメラで撮影された金属ワークの画像データを受信し、該画像データに基づいて、金属ワークの欠点を検知するものである表面検査装置である。
【0009】
本発明においては、少なくとも、金属ワークの幅方向に複数の検査ユニットが直線状に配置された第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群が形成されていることが好ましい。
このとき、本発明においては、第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群の検査ユニットが、上面視で千鳥状となるように配置されており、金属ワークの幅方向における特定の部位が、第１検査ユニット群の検査ユニット、及び、第２検査ユニット群の検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものであることが好ましい。
このとき、本発明においては、第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群の検査ユニットが、上面視で千鳥状となるように配置されており、金属ワークの幅方向における特定の部位が、第１検査ユニット群の検査ユニット、及び、第２検査ユニット群の検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものであることが好ましい。
【0010】
本発明においては、カメラの金属ワークの搬送方向における画角が２８～５３度であり、金属ワークの幅方向における画角が４５～６１度であり、光源部とカメラとの鉛直方向における最短距離が３００ｍｍ以下であり、金属ワークとカメラとの鉛直方向における最短距離が３５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【0011】
また、本発明は、表面検査装置を用いた検出処理方法であって、制御部が、それぞれのカメラで撮影された静止画の画像データを受信する受信ステップと、複数の画像データを組み合わせて統合データとする統合ステップと、該統合データに対して画像処理を施す処理ステップと、該画像処理を施した統合データを、金属ワークに欠点がない場合の画像処理を施した統合データと比較して、値に差異がある部位を欠点として検出する検出ステップと、を遂行する検出処理方法である。
このとき、画像処理が、二値化処理であることが好ましい。
このとき、画像処理が、二値化処理であることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明の表面検査装置においては、搬送される金属ワークをカメラで撮影し、その画像データに基づいて、制御部が分析することにより、金属ワークの欠点を検知することができる。
このとき、検査ユニットにおいては、筐体部を透過させた上面視で、カメラが中心に配置され、且つ、該カメラを囲繞するように光源部が配置されているので、金属ワークに照射される光には方向性がない。
これにより、線疵等の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能となる。
このとき、検査ユニットにおいては、筐体部を透過させた上面視で、カメラが中心に配置され、且つ、該カメラを囲繞するように光源部が配置されているので、金属ワークに照射される光には方向性がない。
これにより、線疵等の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能となる。
【0013】
本発明の表面検査装置においては、検査ユニットが支持フレームに取り付けられているので、既存のコンベア等に後付けで設置することができる。
また、検査ユニットの位置調整等も容易に行うことができる。
また、検査ユニットの位置調整等も容易に行うことができる。
【0014】
本発明の表面検査装置においては、第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群が形成されているので、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
このとき、第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群の検査ユニットを、上面視で千鳥状となるように配置し、金属ワークの幅方向における特定の部位が、第１検査ユニット群の検査ユニット、及び、第２検査ユニット群の検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものとすることにより、検知漏れが生じることを防止することができる。
また、場合によっては、一方の検査ユニット群の検査ユニット同士の間における金属ワークの欠点の検知を、他方の検査ユニット群の検査ユニットでも行うことが可能となる。
すなわち、金属ワーク全体を部分ごとに各カメラの撮影可能範囲の中央付近で撮影することが可能となるので、撮影可能範囲の端部付近における歪みを捨象することができる。その結果、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
このとき、第１検査ユニット群及び第２検査ユニット群の検査ユニットを、上面視で千鳥状となるように配置し、金属ワークの幅方向における特定の部位が、第１検査ユニット群の検査ユニット、及び、第２検査ユニット群の検査ユニット、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するものとすることにより、検知漏れが生じることを防止することができる。
また、場合によっては、一方の検査ユニット群の検査ユニット同士の間における金属ワークの欠点の検知を、他方の検査ユニット群の検査ユニットでも行うことが可能となる。
すなわち、金属ワーク全体を部分ごとに各カメラの撮影可能範囲の中央付近で撮影することが可能となるので、撮影可能範囲の端部付近における歪みを捨象することができる。その結果、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
【0015】
本発明の表面検査装置においては、金属ワークの搬送方向における画角が上記範囲内であるカメラを採用することにより、欠点を検知する精度を低下させることなく、金属ワークの搬送速度を一定の速度とすることが可能となる。
また、これに加え、光源部とカメラとの鉛直方向における最短距離を上記範囲内とし、金属ワークとカメラとの鉛直方向における最短距離を上記範囲内とすることにより、カメラの撮影可能範囲に十分な照度を維持し、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
また、これに加え、光源部とカメラとの鉛直方向における最短距離を上記範囲内とし、金属ワークとカメラとの鉛直方向における最短距離を上記範囲内とすることにより、カメラの撮影可能範囲に十分な照度を維持し、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
【0016】
本発明の検出処理方法は、上述した表面検査装置を用い、制御部が、受信ステップと、統合ステップと、処理ステップと、検出ステップと、を遂行することにより、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能となる。
このとき、画像処理が、二値化処理である場合、欠点を検知する精度をより向上させることができ、且つ、欠点の検知速度も向上させることができる。
このとき、画像処理が、二値化処理である場合、欠点を検知する精度をより向上させることができ、且つ、欠点の検知速度も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。
また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。
また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0019】
図１は、本実施形態に係る表面検査装置を模式的に示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態に係る表面検査装置１００は、金属ワークＷをコンベアＣで搬送しながら、当該金属ワークＷの欠点を検知するための装置である。
ここで、金属ワークは、平板状の金属製のワークであり、磁性の有無は問わない。
具体例としては、鉄、銅、アルミニウム、チタン、鋼（ハイテン材、超ハイテン材を含む）等を採用することができる。
また、表面検査装置１００が検知する金属ワークＷの「欠点」としては、線疵、圧痕、汚染物の付着、擦傷等が挙げられる。
図１に示すように、本実施形態に係る表面検査装置１００は、金属ワークＷをコンベアＣで搬送しながら、当該金属ワークＷの欠点を検知するための装置である。
ここで、金属ワークは、平板状の金属製のワークであり、磁性の有無は問わない。
具体例としては、鉄、銅、アルミニウム、チタン、鋼（ハイテン材、超ハイテン材を含む）等を採用することができる。
また、表面検査装置１００が検知する金属ワークＷの「欠点」としては、線疵、圧痕、汚染物の付着、擦傷等が挙げられる。
【0020】
表面検査装置１００において、コンベアＣは、ベルトＣ１と、該ベルトＣ１が架設されたロールＣ２とを有する一般的なものを採用することができる。
また、ロールＣ２には、金属ワークＷの搬送距離を算出するためのエンコーダＣ３が取り付けられる。
また、コンベアＣによる金属ワークＷの搬送速度は、表面検査装置１００が欠点を樹分に検知することが可能であり、且つ、生産性を損なわない観点から、６０～９０ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。
また、ロールＣ２には、金属ワークＷの搬送距離を算出するためのエンコーダＣ３が取り付けられる。
また、コンベアＣによる金属ワークＷの搬送速度は、表面検査装置１００が欠点を樹分に検知することが可能であり、且つ、生産性を損なわない観点から、６０～９０ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。
【0021】
表面検査装置１００は、コンベアＣの上方に設けられた支持フレームＦと、該支持フレームＦに取り付けられた複数の検査ユニット１０と、該検査ユニット１０に接続された制御部２０と、を備える。
表面検査装置１００においては、コンベアＣにより搬送される金属ワークＷが、検査ユニット１０の直下を通過する際に、当該検査ユニット１０のカメラ２により撮影される。そして、後述するように、制御部２０が、その撮影された画像データに基づいて分析することにより、金属ワークＷの欠点を検知するようになっている。
表面検査装置１００においては、コンベアＣにより搬送される金属ワークＷが、検査ユニット１０の直下を通過する際に、当該検査ユニット１０のカメラ２により撮影される。そして、後述するように、制御部２０が、その撮影された画像データに基づいて分析することにより、金属ワークＷの欠点を検知するようになっている。
【0022】
支持フレームＦは、コンベアＣの上方に設けられており、その両側が支持台ＦＤにより支持されている。
したがって、支持フレームＦ及び支持台ＦＤは、正面視逆Ｕ字状となっており、コンベアＣを跨ぐように配置される。このため、表面検査装置１００は、既存のコンベア等に後付けで設置することが可能となっている。
また、支持フレームＦには、複数の検査ユニット１０が直接取り付けられている。
すなわち、複数の検査ユニット１０は、支持フレームに垂設されている。
また、かかる検査ユニット１０は、上下左右に位置調整をすることが可能となっている。
したがって、支持フレームＦ及び支持台ＦＤは、正面視逆Ｕ字状となっており、コンベアＣを跨ぐように配置される。このため、表面検査装置１００は、既存のコンベア等に後付けで設置することが可能となっている。
また、支持フレームＦには、複数の検査ユニット１０が直接取り付けられている。
すなわち、複数の検査ユニット１０は、支持フレームに垂設されている。
また、かかる検査ユニット１０は、上下左右に位置調整をすることが可能となっている。
【0023】
図２は、本実施形態に係る表面検査装置の検査ユニットを模式的に示す透過斜視図である。
なお、図２においては、検査ユニットの筐体部を透過させて示している。
図２に示すように、検査ユニット１０は、筐体部１と、当該筐体部１に取り付けられたカメラ２及び光源部３とを有する。
なお、図２においては、検査ユニットの筐体部を透過させて示している。
図２に示すように、検査ユニット１０は、筐体部１と、当該筐体部１に取り付けられたカメラ２及び光源部３とを有する。
【0024】
筺体部１は、板状の上壁部１ａと、当該上壁部１ａの四辺から垂下するように設けられた側壁部１ｂとからなる。
すなわち、筐体部１は、下面が開口し（下壁部を有しない）、四方が側壁部１ｂに囲まれた四角柱状であり、内部が中空となっている。
すなわち、筐体部１は、下面が開口し（下壁部を有しない）、四方が側壁部１ｂに囲まれた四角柱状であり、内部が中空となっている。
【0025】
筺体部１においては、上壁部１ａの略中央に、撮影方向が鉛直下向きとなるようにカメラ２が取り付けられている。
かかるカメラ２としては、特に限定されないが、いわゆる、ラインセンサカメラ、ＵＳＢカメラ、ＷＥＢカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を採用することができる。
また、カメラ２は、動画を撮影するものであっても、静止画を撮影するものであってもよいが、連続的な静止画の画像データを保存する機能を有するものであることが好ましい。
このとき、カメラ２が撮影する静止画の画像データの解像度は、６４０×４８０ピクセル以上であることが好ましい。
なお、カメラ２が撮影した静止画の画像データは、後述する制御部２０に送信される。
かかるカメラ２としては、特に限定されないが、いわゆる、ラインセンサカメラ、ＵＳＢカメラ、ＷＥＢカメラ、ＣＭＯＳカメラ等を採用することができる。
また、カメラ２は、動画を撮影するものであっても、静止画を撮影するものであってもよいが、連続的な静止画の画像データを保存する機能を有するものであることが好ましい。
このとき、カメラ２が撮影する静止画の画像データの解像度は、６４０×４８０ピクセル以上であることが好ましい。
なお、カメラ２が撮影した静止画の画像データは、後述する制御部２０に送信される。
【0026】
筐体部１において、四方の側壁部１ｂの内面側の下端には、それぞれ、水平方向に延びる帯状の光源部３が取り付けられている。
すなわち、光源部３は、四方の側壁部１ｂにそれぞれ取り付けられている。
かかる光源部３としては、特に限定されないが、白熱電灯、蛍光灯、放電灯、ＬＥＤ等を採用することができる。
すなわち、光源部３は、四方の側壁部１ｂにそれぞれ取り付けられている。
かかる光源部３としては、特に限定されないが、白熱電灯、蛍光灯、放電灯、ＬＥＤ等を採用することができる。
【0027】
これらのことから、検査ユニット１０においては、筐体部１を透過させた上面視で、カメラ２が中心に配置され、且つ、該カメラ２を囲繞するように光源部３が配置されている。
これにより、カメラ２の直下において、金属ワークＷに照射される光は方向性を示さないことになる。
その結果、線疵等の欠点であっても、その向きに関わらず、容易に検知することが可能となる。
これにより、カメラ２の直下において、金属ワークＷに照射される光は方向性を示さないことになる。
その結果、線疵等の欠点であっても、その向きに関わらず、容易に検知することが可能となる。
【0028】
図３の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る表面検査装置においてカメラ及び光源部と金属ワークとの位置関係を説明するための説明図である。
図３に示すように、カメラ２は、金属ワークＷの搬送方向Ｘにおける画角θ１が２８～５３度であることが好ましい。
金属ワークＷの搬送方向Ｘにおけるカメラ２の画角θ１が２８度未満であると、画角θ１が上記範囲内にある場合と比較して、金属ワークＷの搬送速度を遅くする必要があるため、生産性が低下するという欠点がある。
一方、金属ワークＷの搬送方向Ｘにおけるカメラ２の画角θ１が５３度を超えると、画角θ１が上記範囲内にある場合と比較して、欠点の位置によっては検知の精度が不十分となる恐れがある。
図３に示すように、カメラ２は、金属ワークＷの搬送方向Ｘにおける画角θ１が２８～５３度であることが好ましい。
金属ワークＷの搬送方向Ｘにおけるカメラ２の画角θ１が２８度未満であると、画角θ１が上記範囲内にある場合と比較して、金属ワークＷの搬送速度を遅くする必要があるため、生産性が低下するという欠点がある。
一方、金属ワークＷの搬送方向Ｘにおけるカメラ２の画角θ１が５３度を超えると、画角θ１が上記範囲内にある場合と比較して、欠点の位置によっては検知の精度が不十分となる恐れがある。
【0029】
同様に、カメラ２は、金属ワークＷの幅方向Ｙにおける画角θ２が４５～６１度であることが好ましい。
金属ワークＷの幅方向Ｙにおけるカメラ２の画角θ２が４５度未満であると、画角θ２が上記範囲内にある場合と比較して、カメラを多数設置する必要が生じ、コスト高となる欠点がある。
一方、金属ワークＷの幅方向Ｙにおけるカメラ２の画角θ２が６１度を超えると、画角θ２が上記範囲内にある場合と比較して、欠点の位置によっては検知の精度が不十分となる恐れがある。
金属ワークＷの幅方向Ｙにおけるカメラ２の画角θ２が４５度未満であると、画角θ２が上記範囲内にある場合と比較して、カメラを多数設置する必要が生じ、コスト高となる欠点がある。
一方、金属ワークＷの幅方向Ｙにおけるカメラ２の画角θ２が６１度を超えると、画角θ２が上記範囲内にある場合と比較して、欠点の位置によっては検知の精度が不十分となる恐れがある。
【0030】
光源部３とカメラ２との鉛直方向における最短距離Ｄ１は３００ｍｍ以下であり、金属ワークＷとカメラ２との鉛直方向における最短距離Ｄ２が３５０ｍｍ以下であることが好ましい。
この場合、カメラ２を極力金属ワークＷに近付けた状態で十分な照度を維持することができるため、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
この場合、カメラ２を極力金属ワークＷに近付けた状態で十分な照度を維持することができるため、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
【0031】
図１に戻り、表面検査装置１００においては、金属ワークＷの幅方向Ｙに複数の検査ユニット１０が直線状に配置された検査ユニット群１０ａを形成している。
また、これに加え、金属ワークＷの搬送方向Ｘに検査ユニット群１０ａが複数配置されている。
具体的には、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って７個の検査ユニット１０が直線状に配置された下流側の検査ユニット群（以下「第１検査ユニット群」という。）１０ａ１と、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って６個の検査ユニット１０が直線状に配置された上流側の検査ユニット群（以下「第２検査ユニット群」という。）１０ａ２とを有しており、第１検査ユニット群１０ａ１と、第２検査ユニット群１０ａ２とが、金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されている。
このとき、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０の列と、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０の列とは、互いに平行となっている。
これにより、金属ワークＷの特定の部位においては、繰り返し検査することが可能となるので、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
また、これに加え、金属ワークＷの搬送方向Ｘに検査ユニット群１０ａが複数配置されている。
具体的には、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って７個の検査ユニット１０が直線状に配置された下流側の検査ユニット群（以下「第１検査ユニット群」という。）１０ａ１と、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って６個の検査ユニット１０が直線状に配置された上流側の検査ユニット群（以下「第２検査ユニット群」という。）１０ａ２とを有しており、第１検査ユニット群１０ａ１と、第２検査ユニット群１０ａ２とが、金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されている。
このとき、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０の列と、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０の列とは、互いに平行となっている。
これにより、金属ワークＷの特定の部位においては、繰り返し検査することが可能となるので、欠点を検知する精度をより向上させることができる。
【0032】
表面検査装置１００においては、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０と、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０とが、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０同士の間の上流側に、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０が位置するように、上面視で千鳥状となるように配置されている。
これにより、金属ワークＷの幅方向における特定の部位は、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０、及び、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するようになる。なお、撮影可能範囲Ｒとは、撮影が可能な範囲であり、具体的には、カメラ２の画角に含まれる範囲のうち、筐体部に阻害されず、且つ、カメラ２から金属ワークＷまでの間の領域である（図３参照）。
これにより、金属ワークＷの幅方向における特定の部位は、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０、及び、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０、の少なくとも何れか一方の撮影可能範囲を通過するようになる。なお、撮影可能範囲Ｒとは、撮影が可能な範囲であり、具体的には、カメラ２の画角に含まれる範囲のうち、筐体部に阻害されず、且つ、カメラ２から金属ワークＷまでの間の領域である（図３参照）。
【0033】
これにより、金属ワークＷの全幅における特定の部位は、少なくとも、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０、又は、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０により検査されるので、検知漏れが生じることを防止することができる。
また、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０、及び、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０により検査された場合は、例えば、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０では、撮影可能範囲Ｒの端部付近での撮影であっても、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０では、撮影可能範囲Ｒの中央付近で撮影することが可能となるので、撮影可能範囲Ｒの端部付近における歪みを捨象することができる。
その結果、金属ワークＷの欠点を検知する精度をより向上させることができる。
また、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０、及び、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０により検査された場合は、例えば、第１検査ユニット群１０ａ１の検査ユニット１０では、撮影可能範囲Ｒの端部付近での撮影であっても、第２検査ユニット群１０ａ２の検査ユニット１０では、撮影可能範囲Ｒの中央付近で撮影することが可能となるので、撮影可能範囲Ｒの端部付近における歪みを捨象することができる。
その結果、金属ワークＷの欠点を検知する精度をより向上させることができる。
【0034】
制御部２０は、検査ユニット１０のカメラ２と有線又は無線で接続されており、カメラ２で撮影された金属ワーク２の画像データを受信することが可能となっている。
そして、制御部２０においては、受信した画像データに画像処理として、二値化処理を施した後、金属ワーク２の欠点を検知する。
これにより、表面検査装置１００においては、欠点を検知する精度をより向上させることができ、且つ、欠点の検知速度も向上させることができる。
なお、かかる制御部２０は、一般的な中央処理部（ＣＰＵ）、演算処理部、記録部、画像処理部、入出力部（キーボード、ディスプレイ）等を備える汎用のコンピュータである。
そして、制御部２０においては、受信した画像データに画像処理として、二値化処理を施した後、金属ワーク２の欠点を検知する。
これにより、表面検査装置１００においては、欠点を検知する精度をより向上させることができ、且つ、欠点の検知速度も向上させることができる。
なお、かかる制御部２０は、一般的な中央処理部（ＣＰＵ）、演算処理部、記録部、画像処理部、入出力部（キーボード、ディスプレイ）等を備える汎用のコンピュータである。
【0035】
次に、本実施形態に係る表面検査装置１００を用いた検出処理方法について説明する。
図４は、本実施形態に係る検出処理方法のフローチャートである。
図４に示すように、本実施形態に係る検出処理方法は、表面検査装置１００の制御部２０が、少なくとも、受信ステップＳ１と、統合ステップＳ３と、処理ステップＳ４と、検出ステップＳ５と、を遂行する。
これにより、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能となる。
図４は、本実施形態に係る検出処理方法のフローチャートである。
図４に示すように、本実施形態に係る検出処理方法は、表面検査装置１００の制御部２０が、少なくとも、受信ステップＳ１と、統合ステップＳ３と、処理ステップＳ４と、検出ステップＳ５と、を遂行する。
これにより、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することが可能となる。
【0036】
まず、受信ステップＳ１として、各カメラ２が撮影した連続的な静止画の画像データをそれぞれ受信する。
ここで、連続的な静止画の画像データは、同一のカメラ２が、搬送中の金属ワークＷを連続的に複数枚撮影したものであり、特定の部位に対し、光の当たり方が異なるものである。
なお、制御部２０は、この画像データをカメラ２の個数分受信することになる。そして、制御部２０は、受信した画像データを記録部に記録する。
次に、制御部２０においては、プレ処理ステップＳ２として、複数の画像データに対して第１次二値化処理を施す。これにより、画像データのデータ容量を削減でき、後続の処理を高速化することが可能となる。
ここで、連続的な静止画の画像データは、同一のカメラ２が、搬送中の金属ワークＷを連続的に複数枚撮影したものであり、特定の部位に対し、光の当たり方が異なるものである。
なお、制御部２０は、この画像データをカメラ２の個数分受信することになる。そして、制御部２０は、受信した画像データを記録部に記録する。
次に、制御部２０においては、プレ処理ステップＳ２として、複数の画像データに対して第１次二値化処理を施す。これにより、画像データのデータ容量を削減でき、後続の処理を高速化することが可能となる。
【0037】
次に、制御部２０においては、統合ステップＳ３として、二値化された複数の画像データを組み合わせるいわゆる画像合成を行い、統合データとする。
かかる画像合成は、金属ワークＷの搬送速度、エンコーダＣ３により算出される金属ワークＷの搬送位置、及び、カメラの撮影速度、から、カメラ２が撮影した金属ワークＷの部位が特定され、同一の部位を撮影した画像データが重ね合わされるようにして行われる。
これにより、画像データの端部付近における歪みを捨象することが可能となる。
また、光の当たり方が異なる画像を重ねることで、ある当たり方ではカメラで撮影できなかった疵が見えるようになり検出精度が向上する
かかる画像合成は、金属ワークＷの搬送速度、エンコーダＣ３により算出される金属ワークＷの搬送位置、及び、カメラの撮影速度、から、カメラ２が撮影した金属ワークＷの部位が特定され、同一の部位を撮影した画像データが重ね合わされるようにして行われる。
これにより、画像データの端部付近における歪みを捨象することが可能となる。
また、光の当たり方が異なる画像を重ねることで、ある当たり方ではカメラで撮影できなかった疵が見えるようになり検出精度が向上する
【0038】
次に、制御部２０においては、処理ステップＳ４として、画像データが統合された統合データに対して第２次二値化処理を施す。
次に、検出ステップＳ５として、再度、二値化された統合データを、欠点が無い金属ワークＷの二値化データと比較して、値に差異がある部位を欠点として検出する検出処理が行われる。
これにより、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知されることになる。
なお、検知された欠点は、必要に応じて、その旨と、欠点が検知された位置とがディスプレイ等に表示される。
次に、検出ステップＳ５として、再度、二値化された統合データを、欠点が無い金属ワークＷの二値化データと比較して、値に差異がある部位を欠点として検出する検出処理が行われる。
これにより、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知されることになる。
なお、検知された欠点は、必要に応じて、その旨と、欠点が検知された位置とがディスプレイ等に表示される。
【0039】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0040】
本実施形態に係る表面検査装置１００においては、検査ユニット１０の筐体部１が、下面が開口した四角柱状となっているが、下面が開口しており、内部が中空となっていれば、四角柱状に限定されず、四角柱以外の多角柱状、多角錘台状、円柱状、円錐台状等であってもよい。
【0041】
本実施形態に係る表面検査装置１００においては、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って５個の検査ユニット１０が直線状に配置された下流側１と、金属ワークＷの幅方向Ｙに沿って４個の検査ユニット１０が直線状に配置された第２検査ユニット群１０ａ２とを有しているが、検査ユニット１０の個数は特に限定されない。
また、第１検査ユニット群１０ａ１と、第２検査ユニット群１０ａ２とが金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されているが、更に別の検査ユニット群１０ａが配置されていてもよい。
また、第１検査ユニット群１０ａ１と、第２検査ユニット群１０ａ２とが金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されているが、更に別の検査ユニット群１０ａが配置されていてもよい。
【0042】
図５は、他の実施形態に係る表面検査装置を模式的に示す上面図である。
図５に示すように、他の実施形態に係る表面検査装置１０１においては、４列の検査ユニット群１０ａが金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されている。
なお、これらの検査ユニット１０の配置は、上面視で千鳥状となっている。
かかる表面検査装置１０１においては、上流側の２列の検査ユニット群１０ａと、下流側の２列の検査ユニット群１０ａとに分かれており、上流側の２列の検査ユニット群１０ａにおいては、主に、線疵の欠点を検知するようになっており、下流側の２列の検査ユニット群１０ａにおいては、主に、圧痕の欠点を検知するようになっている。
これにより、検知の精度をより一層向上させることができる。
また、金属ワークＷの搬送速度を向上させることも可能となる。
図５に示すように、他の実施形態に係る表面検査装置１０１においては、４列の検査ユニット群１０ａが金属ワークＷの搬送方向Ｘに沿って並んで配置されている。
なお、これらの検査ユニット１０の配置は、上面視で千鳥状となっている。
かかる表面検査装置１０１においては、上流側の２列の検査ユニット群１０ａと、下流側の２列の検査ユニット群１０ａとに分かれており、上流側の２列の検査ユニット群１０ａにおいては、主に、線疵の欠点を検知するようになっており、下流側の２列の検査ユニット群１０ａにおいては、主に、圧痕の欠点を検知するようになっている。
これにより、検知の精度をより一層向上させることができる。
また、金属ワークＷの搬送速度を向上させることも可能となる。
【0043】
本実施形態に係る検出処理方法においては、制御部が、受信ステップＳ１と、プレ処理ステップＳ２、統合ステップＳ３と、処理ステップＳ４と、検出ステップＳ５と、を遂行しているが、プレ処理ステップＳ２は必須ではない。
また、画像処理として、二値化処理を行っているが、これに限定されず、画像の重ね合わせ及び重みマップの作成等を行ってもよい。
また、画像処理として、二値化処理を行っているが、これに限定されず、画像の重ね合わせ及び重みマップの作成等を行ってもよい。
【0044】
本実施形態に係る検出処理方法においては、制御部が、画像データに第１二値化処理を施す前に、画像の歪みを修正するための画像補正を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明の表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法は、金属加工の分野において、金属ワークをコンベアで搬送しながら、該金属ワークの欠点を検知するための装置として用いることができる。
本発明の表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法によれば、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することができ、金属ワーク全体に対して高精度で検知することができる。
本発明の表面検査装置及びそれを用いた検出処理方法によれば、線疵の欠点であっても、その向きに関わらず、検知することができ、金属ワーク全体に対して高精度で検知することができる。
【符号の説明】
【0046】
１・・・筐体部
１ａ・・・上壁部
１ｂ・・・側壁部
１０・・・検査ユニット
１０ａ・・・検査ユニット群
１０ａ１・・・第１検査ユニット群
１０ａ２・・・第２検査ユニット群
１００，１０１・・・表面検査装置
２・・・カメラ
２０・・・制御部
３・・・光源部
Ｃ・・・コンベア
Ｃ１・・・ベルト
Ｃ２・・・ロール
Ｃ３・・・エンコーダ
Ｒ・・・撮影可能範囲
Ｗ・・・金属ワーク
１ａ・・・上壁部
１ｂ・・・側壁部
１０・・・検査ユニット
１０ａ・・・検査ユニット群
１０ａ１・・・第１検査ユニット群
１０ａ２・・・第２検査ユニット群
１００，１０１・・・表面検査装置
２・・・カメラ
２０・・・制御部
３・・・光源部
Ｃ・・・コンベア
Ｃ１・・・ベルト
Ｃ２・・・ロール
Ｃ３・・・エンコーダ
Ｒ・・・撮影可能範囲
Ｗ・・・金属ワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】