特開 2024-36007 金属帯の表面検査装置、表面検査方法、及び金属帯の製造方法

(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】P2024036007

(43)【公開日】2024-03-15

(54)【発明の名称】金属帯の表面検査装置、表面検査方法、及び金属帯の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20240308BHJP

【ＦＩ】

G01N21/892 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140695

(22)【出願日】2022-09-05

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100184859

【弁理士】

【氏名又は名称】磯村 哲朗

(74)【代理人】

【識別番号】100123386

【弁理士】

【氏名又は名称】熊坂 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100196667

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100130834

【弁理士】

【氏名又は名称】森 和弘

(72)【発明者】

【氏名】吉田 圭佑

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA37

2G051AB02

2G051BB01

2G051BB07

2G051CA03

2G051CA04

2G051CA07

2G051CB01

2G051EA16

2G051ED08

(57)【要約】

【課題】 金属帯の欠陥を精度よく検出することが可能な表面欠陥装置を提供する。
【解決手段】 金属帯の表面検査装置は、一の方向に搬送される金属帯に向けて光軸が配されている複数の発光素子及び、前記金属帯に向けて光軸が配されかつ、前記複数の発光素子と対となるように設けられている複数の撮像素子を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットが生成した撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する判定部と、を有する。前記複数の発光素子の各々は、互いに識別可能な波長の出射光を出射しかつ、前記出射光の照射範囲が前記金属帯の幅方向を含むように設けられる。前記複数の撮像素子の各々は、前記対となる発光素子の前記照射範囲を含むように撮像範囲が設定される。前記撮像範囲の各々は、前記金属帯の幅方向に沿ったライン状をなしかつ、前記一の方向となす角度が互いに異なるように設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一の方向に搬送される金属帯に向けて光軸が配されている複数の発光素子及び、前記金属帯に向けて光軸が配されかつ、前記複数の発光素子と対となるように設けられている複数の撮像素子を有する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットが生成した撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する判定部と、を有し、
前記複数の発光素子の各々は、互いに識別可能な波長の出射光を出射しかつ、前記出射光の照射範囲が前記金属帯の幅方向を含むように設けられ、
前記複数の撮像素子の各々は、前記対となる発光素子の前記照射範囲を含むように撮像範囲が設定され、
前記撮像範囲の各々は、前記金属帯の幅方向に沿ったライン状をなしかつ、前記一の方向となす角度が互いに異なるように設けられている、金属帯の表面検査装置。

【請求項2】

前記対となる撮像素子の前記光軸が前記一の方向になす角度は、前記対となる発光素子の前記光軸が前記一の方向になす角度と等しい、請求項１に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項3】

前記対となる撮像素子の前記光軸が前記一の方向になす角度は、前記対となる発光素子の前記光軸が前記一の方向になす角度と異なる、請求項１に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記撮像範囲の前記一の方向に対してなす角度が基準角度に近づくように、前記撮像素子が撮像した撮像データを補正する角度補正部を含み、
前記判定部は、前記角度補正部によって補正された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項１に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記撮像範囲の前記一の方向に対してなす角度が基準角度に近づくように、前記撮像素子が撮像した撮像データを補正する角度補正部を含み、
前記判定部は、前記角度補正部によって補正された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項２に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記撮像範囲の前記一の方向に対してなす角度が基準角度に近づくように、前記撮像素子が撮像した撮像データを補正する角度補正部を含み、
前記判定部は、前記角度補正部によって補正された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項３に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項7】

前記判定部は、一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正部を含み、
前記判定部は、前記位置補正部によって選択された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項４に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項8】

前記判定部は、一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正部を含み、
前記判定部は、前記位置補正部によって選択された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項５に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項9】

前記判定部は、一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正部を含み、
前記判定部は、前記位置補正部によって選択された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、請求項６に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項10】

前記撮像素子の各々は、少なくとも２つの前記撮像範囲が１点で交わるように配置されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項11】

少なくとも１つの前記撮像素子の前記撮像範囲は、前記金属帯の幅方向に延びる、請求項１～９のいずれか１項に記載の金属帯の表面検査装置。

【請求項12】

金属帯を一の方向に搬送する搬送ステップと、
前記金属帯の幅方向に沿って設定された複数の照射範囲に向けて、互いに識別可能な波長の複数の出射光を照射する照射ステップと、
前記照射範囲と対となるように設定されかつ、前記金属帯の幅方向に沿って延びるライン状の複数の撮像範囲を、前記一の方向に対して互いに異なる角度をなすように設定する設定ステップと、
前記撮像範囲と対となる前記照射範囲を含むように撮像された前記金属帯の撮像データを、前記設定ステップで設定された前記撮像範囲に応じて生成する撮像データ生成ステップと、
複数の前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する判定ステップと、を含む金属帯の表面検査方法。

【請求項13】

前記判定ステップは、
前記撮像範囲の各々が前記一の方向になす角度を取得する角度情報取得ステップと、
前記角度情報取得ステップにおいて取得された前記角度が基準角度に近づくように前記撮像データを補正する角度補正ステップと、を含む請求項１２に記載の表面検査方法。

【請求項14】

前記判定ステップは、前記一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正ステップと、を含む請求項１３に記載の表面検査方法。

【請求項15】

請求項１～９のいずれか１項に記載の金属帯の表面検査装置を用いて金属帯を製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属帯の表面欠陥の検査を行うための金属帯の表面検査装置、表面検査方法、及び金属帯の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

薄鋼板などに代表される金属帯は、様々な工程を経て製造される。金属帯の製造工程は、例えば、まず製鋼工程でスラブが鋳造される。スラブは、熱間圧延工程で熱延金属帯となる。熱延金属帯は、酸洗工程において表面の酸化物が除去される。酸化物が除去された熱延金属帯は、冷間圧延工程で所定の板厚まで冷間圧延が行われる。これらの加工工程において硬質化された金属帯は、焼鈍工程で軟質化される。焼鈍工程が行われた金属帯は、めっき、調質圧延等の複数の処理が行われる。

【0003】

これらの工程間では、金属帯の欠陥が検査される。金属帯の欠陥が検出されると、その欠陥の程度に応じた処置がなされる。例えば、重篤な欠陥の場合、マーキング処置やその欠陥を除去する等の処置が行われる。また、軽微な欠陥の場合、作業者に対して軽微な欠陥が検出されたことを通知することが行われる。さらに、ごく軽微な欠陥の場合、欠陥として検出されないような設定が行われる。

【0004】

金属帯の製造工程では、欠陥が検出された際にその重要度の程度も判別されている。例えば、ロール等に起因する疵が金属帯に転写される場合に、表面に凹凸が発生する凹凸状欠陥が発生する。このような凹凸状欠陥は、ロールの回転ごとに金属帯に転写されるため、品質への影響が大きくなる。そのため、凹凸状欠陥は、他の種類の欠陥に比べて重要度が高めに設定されている。このような凹凸状欠陥を高精度に検出するために様々な取り組みがなされている。

【0005】

例えば、特許文献１には、３つ以上の線光源からのそれぞれ波長の異なる光をそれぞれ異なる方向から平行照射し、当該照射されたラインをラインスキャンカメラでスキャンことが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－３９７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、１つのラインスキャンカメラでスキャンが行われている。すなわち、当該スキャンカメラの撮像情報のみで検査を行うため、凹凸状欠陥の微細な形状を得ることが難しい問題がある。このため、例えば、緩やかな傾斜を有する凹凸状欠陥に対して検出精度が低下する問題がある。

【0008】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、金属帯の表面に形成された凹凸状の欠陥を精度よく検出することが可能な金属帯の表面検査装置、金属帯の表面検査方法及び、金属帯の製造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】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。

【0010】

［１］
一の方向に搬送される金属帯に向けて光軸が配されている複数の発光素子及び、前記金属帯に向けて光軸が配されかつ、前記複数の発光素子と対となるように設けられている複数の撮像素子を有する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットが生成した撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する判定部と、を有し、
前記複数の発光素子の各々は、互いに識別可能な波長の出射光を出射しかつ、前記出射光の照射範囲が前記金属帯の幅方向を含むように設けられ、
前記複数の撮像素子の各々は、前記対となる発光素子の前記照射範囲を含むように撮像範囲が設定され、
前記撮像範囲の各々は、前記金属帯の幅方向に沿ったライン状をなしかつ、前記一の方向となす角度が互いに異なるように設けられている、金属帯の表面検査装置。
［２］
前記対となる撮像素子の前記光軸が前記一の方向になす角度は、前記対となる発光素子の前記光軸が前記一の方向になす角度と等しい、［１］に記載の金属帯の表面検査装置。
［３］
前記対となる撮像素子の前記光軸が前記一の方向になす角度は、前記対となる発光素子の前記光軸が前記一の方向になす角度と異なる、［１］に記載の金属帯の表面検査装置。
［４］
前記判定部は、前記撮像範囲の前記一の方向に対してなす角度が基準角度に近づくように、前記撮像素子が撮像した撮像データを補正する角度補正部を含み、
前記判定部は、前記角度補正部によって補正された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、［１］～［３］のいずれかに記載の金属帯の表面検査装置。
［５］
前記判定部は、一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正部を含み、
前記判定部は、前記位置補正部によって選択された前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する、［４］に記載の金属帯の表面検査装置。
［６］
前記撮像素子の各々は、少なくとも２つの前記撮像範囲が１点で交わるように配置されている、［１］～［５］のいずれかに記載の金属帯の表面検査装置。
［７］
少なくとも１つの前記撮像素子の前記撮像範囲は、前記金属帯の幅方向に延びる、［１］～［６］のいずれかに記載の金属帯の表面検査装置。
［８］
金属帯を一の方向に搬送する搬送ステップと、
前記金属帯の幅方向に沿って設定された複数の照射範囲に向けて、互いに識別可能な波長の複数の出射光を照射する照射ステップと、
前記照射範囲と対となるように設定されかつ、前記金属帯の幅方向に沿って延びるライン状の複数の撮像範囲を、前記一の方向に対して互いに異なる角度をなすように設定する設定ステップと、
前記撮像範囲と対となる前記照射範囲を含むように撮像された前記金属帯の撮像データを、前記設定ステップで設定された前記撮像範囲に応じて生成する撮像データ生成ステップと、
複数の前記撮像データに基づいて前記金属帯の欠陥を判定する判定ステップと、を含む金属帯の表面検査方法。
［９］
前記判定ステップは、
前記撮像範囲の各々が前記一の方向になす角度を取得する角度情報取得ステップと、
前記角度情報取得ステップにおいて取得された前記角度が基準角度に近づくように前記撮像データを補正する角度補正ステップと、を含む［８］に記載の表面検査方法。
［１０］
前記判定ステップは、前記一の前記撮像データに含まれている前記金属帯の部位と、他の前記撮像データに含まれている前記金属帯の前記部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する位置補正ステップと、を含む［９］に記載の表面検査方法。
［１１］
［１］～［６］のいずれかに記載の金属帯の表面検査装置を用いて金属帯を製造する方法。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る金属帯の表面検査装置によれば、一の方向に対する撮像範囲がなす角度が互いに異なる複数の撮像データであってかつ、互いに識別可能な波長の出射光が照射された被検査物の複数の撮像データを用いて欠陥の有無を判定することができる。これにより、表面検査装置は、凹凸状欠陥の形状に関する詳細なデータを取得することができるため、金属帯の凹凸状欠陥を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】金属帯の表面検査装置の構成を示す説明図である。

【図2】図１の欠陥検出部ブロック図である。

【図3】図２の第１の発光素子と、第１の撮像素子と、の配置関係を示す説明図である。

【図4】図２の第１の発光素子と、第１の撮像素子と、他の配置関係を示す説明図である。

【図5】図３の第１の発光素子と、第１の撮像素子と、他の配置関係を示す説明図である。

【図6】金属帯の上方から見た第１の発光素子及び、第１の撮像素子の配置の態様を示す説明図である。

【図7】第１の発光素子～第３の発光素子及び、第１の撮像素子～第３の撮像素子の配置例を示す説明図である。

【図8】金属帯における照射範囲の各々の態様を示す説明図である。

【図9】金属帯における照射範囲の各々の他の態様を示す説明図である。

【図10】金属帯における照射範囲の各々の他の態様を示す説明図である。

【図11】金属帯の表面検査のフロー図である。

【図12】図１１の判定ステップのサブルーチンを示すフロー図である。

【図13】第１の撮像素子が所定の期間において生成した撮像データと、金属帯の表面の位置と、を対応付けた模式図である。

【図14】第１の撮像素子が所定の期間において生成した撮像データと、金属帯の表面の位置と、を対応付けた模式図である。

【図15】所定時刻において取得した撮像データを金属帯の位置と対応付けた例である。

【図16】角度補正部による角度補正の例を示す説明図である。

【図17】図１２の位置補正ステップのサブルーチンを示すフロー図である。

【図18】位置補正部による複数の補正データの位置補正の態様を示している。

【図19】凹凸状欠陥の態様を示す金属帯の断面図である。

【図20】図１９の凹凸状欠陥の撮像データの一例である。

【図21】金属帯の平坦部位において正反射光を受光している態様を示す説明図である。

【図22】金属帯の負の傾斜部位において正反射光が反射している態様を示す説明図である。

【図23】金属帯の正の傾斜部位において正反射光が反射している態様を示す説明図である。

【図24】図１９の凹凸状欠陥の正反射光を撮像した撮像データの一例を示す説明図である。

【図25】金属帯の平坦部位において乱反射光を受光している態様を示す説明図である。

【図26】金属帯の負の傾斜部位において乱反射光が反射している態様を示す説明図である。

【図27】金属帯の正の傾斜部位において乱反射光が反射している態様を示す説明図である。

【図28】図１９の凹凸状欠陥の乱反射光を撮像した撮像データの一例を示す説明図である。

【図29】凹凸状欠陥の態様を示す金属帯の断面図である。

【図30】図２９の凹凸状欠陥の撮像データの一例である。

【図31】３つの撮像データを合成した合成データを示す説明図である。

【図32】凹凸状欠陥の撮像データの他の一例である。

【図33】３つの撮像データを合成した合成データの他のデータを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、金属帯の表面検査装置の構成を示している。金属帯１０は、図１において示されている矢印の方向である一の方向Ｄに搬送される。金属帯１０は、例えば、金属帯１０の生産ラインに設けられている搬送部２０によって搬送される。表面検査装置１００は、このように一の方向Ｄに搬送される金属帯１０の欠陥を検出する。

【0014】

尚、搬送部２０は、金属帯１０の生産ラインに設けられている搬送ローラである。本実施形態においては、搬送部２０は、一の方向Ｄに沿って設けられた２つの搬送ローラにより構成されている。

【0015】

表面検査装置１００は、任意の製造工程がなされた金属帯１０の表面の欠陥を検出するために用いることができる。具体的には、表面検査装置１００は、熱間圧延工程、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程、調質圧延工程の各工程及び、金属帯の品質保証を行う最終検査工程のうち、いずれかの製造工程がなされた金属帯１０に対して用いることができる。表面検査装置１００は、これらの工程の設備における入側から出側にかけての任意の位置に設置することができる。

【0016】

金属帯１０としては、特には限定されないが、例えば、薄鋼板を用いることができる。より具体的には、検査対象の金属帯１０として、熱間圧延工程以降の任意の工程、例えば、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程、調質圧延工程の各工程及び、最終検査工程等の工程がなされた薄鋼板を用いることができる。尚、金属帯１０としての薄鋼板は、熱間圧延工程以降ではコイル状に巻かれた状態で上記の工程が実行される。

【0017】

金属帯１０は、コイル状の薄鋼板に限られず、例えば、厚鋼板等のシート状で上記等の工程が実行されるものであってもよい。また、金属帯１０は、鉄鋼材料に限定されることはなく、アルミニウムや銅等を含む金属材料であってもよい。

【0018】

金属帯１０の表面検査装置１００は、金属帯１０の表面を撮像する撮像ユニット３１と、撮像ユニット３１が撮像した撮像データに基づいて欠陥を判定する判定部３２と、を有する。

【0019】

判定部３２は、例えば、凹部、凸部又は、これらの組み合わせで構成される凹凸状欠陥を判定することができる。凹凸状欠陥としては、例えば、目視により凹凸形状を認識することが可能な欠陥が挙げられる。

【0020】

具体的には、金属帯１０の表面から垂直な方向からみて、直径０．１～１．０ｍｍ程度の円状、楕円状、筋状又は不規則形状の凹凸状欠陥を検査対象とすることができる。また、凹凸状欠陥は、例えば、表面からの深さ（又は高さ）が概ね５～１０００μｍ程度のものを検査対象とすることができる。

【0021】

尚、凹凸状欠陥は、慣用的にはさらに細かく分類されている。具体的には、デンツ、ダルハゲ、圧着疵、掻き疵等がある。デンツは、金属帯１０が何らかの固い異物がライン通板途中で巻き込まれた際に凹状に生成される欠陥である。

【0022】

ダルハゲとは、ダル加工が施された圧延ロールによる圧延工程（冷間圧延工程や調質圧延工程）において、金属帯１０に圧延ロールの凹凸（ダル目）が転写されない部分の欠陥である。ダルハゲは、圧延ロールの摩耗や圧延ロールへの異物の付着等が原因で生じる。

【0023】

圧着疵とは、コイル状の金属帯１０に対してバッチ焼鈍を行う際、凝着された金属帯１０の層間の一部が引き剥がされることで生じる欠陥である。掻き疵とは、金属帯１０が設備部品等の異物と接触して、金属帯１０の表面に摺動痕として生成される欠陥である。

【0024】

このように金属帯１０の表面に発生する凹凸状欠陥は、発生原因に応じて多様な形状を呈する。このため、その発生原因に対応した適切な対策を講じる上でも、判定部３２によって凹凸状欠陥の形状を判別することが重要である。

【0025】

図２は、金属帯１０の表面検査装置１００の構成を示している。図２に示すように、撮像ユニット３１は、第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２、第３の発光素子３１３を有する。

【0026】

第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２及び、第３の発光素子３１３の各々は、互いに識別可能な波長の出射光を出射可能である。より具体的には、第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２及び、第３の発光素子３１３の各々は、例えば、互いに異なる色調で出射光を出射可能である。

【0027】

本実施形態においては、第１の発光素子３１１は、例えば、４３５～５００ｎｍの任意の帯域にピークを有する波長の光、すなわち、青色の光を出射可能である。第２の発光素子３１２は、例えば、６００～８００ｎｍの任意の帯域にピークを有する波長の光、すなわち、赤色の光を出射可能である。第３の発光素子３１３は、例えば、５００～５８０ｎｍの任意の帯域にピークを有する波長の光、すなわち、緑色の光を出射可能である。

【0028】

尚、各々の出射光は、後述する撮像素子によって識別可能な態様であればよい。例えば、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の各々が同程度の色調の出射光を出射した場合であっても、各々の出射光のピークの帯域が異なりかつ、各々の当該帯域がＢＰＦ（Band Pass Filter）によって分離可能であればよい。このようにすることで、後述の撮像素子が各々の出射光を識別することができるからである。

【0029】

第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２及び、第３の発光素子３１３の各々は、例えば、所定の方向に沿って列状に配列されているＬＥＤを用いることができる。例えば、第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２及び、第３の発光素子３１３の各々は、一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向に沿って列状に配列されているＬＥＤを用いることができる。

【0030】

撮像ユニット３１は、第１の撮像素子３１４、第２の撮像素子３１５、第３の撮像素子３１６を有する。各々の撮像素子３１４～３１６は、各々の発光素子３１１～３１３と対となるように設けられている。

【0031】

具体的には、第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１と対となるように設けられている。第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１から出射された出射光を選択的に受光可能である。第１の撮像素子３１４は、例えば、当該出射光に応じた帯域を通過するＢＰＦによって第１の発光素子３１１から出射された出射光を選択的に受光可能である。

【0032】

第２の撮像素子３１５は、第２の発光素子３１２と対となるように設けられている。第２の撮像素子３１５は、第２の発光素子３１２から出射された出射光を選択的に受光可能である。第２の撮像素子３１５は、例えば、当該出射光に応じた帯域を通過するＢＰＦによって第２の発光素子３１２から出射された出射光を選択的に受光可能である。

【0033】

第３の撮像素子３１６は、第３の発光素子３１３と対となるように設けられている。第３の撮像素子３１６は、第３の発光素子３１３から出射された出射光を選択的に受光可能である。第３の撮像素子３１６は、例えば、当該出射光に応じた帯域を通過するＢＰＦによって第３の発光素子３１３から出射された出射光を選択的に受光可能である。

【0034】

各々の第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６としては、例えば、ＣＣＤイメージングセンサ素子、ＣＭＯＳイメージング素子が搭載されたラインスキャンカメラを用いることができる。

【0035】

ラインスキャンカメラは、他のイメージングセンサよりもスキャンレートが高いため、金属帯１０で反射した反射光を高速で撮像することができる。ラインスキャンカメラのスキャンレートは、例えば、金属帯の製造ラインに対しては１０ＭＨｚ以上であることが好ましく、５０ＭＨｚ以上がより好ましい。ラインスキャンカメラのスキャンレートは、６４０ＭＨｚ程度を上限とするとよい。このような設定値であれば金属帯１０の欠陥を判別するために十分な撮像データを得ることができる。

【0036】

金属帯１０の表面検査装置１００は、撮像ユニット３１が生成した撮像データに基づいて金属帯１０の欠陥を判定する判定部３２を有する。

【0037】

判定部３２は、撮像ユニット３１からの撮像データの入力を受けつけるインターフェースである入力部３２１を有する。

【0038】

判定部３２は、撮像ユニット３１から送信された撮像データ等を格納する記憶部３２２を有する。記憶部３２２としては、特には限定されないが、例えば、ＨＤＤ（hard disk drive）、ＳＳＤ（solid state drive）等の不揮発性メモリを用いることができる。

【0039】

判定部３２は、判定結果を表示させる表示部３３に表示データを出力するインターフェースである出力部３２３を有する。

【0040】

判定部３２は、金属帯１０の表面検査装置１００の全体を制御する制御部３２４を有する。制御部３２４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるコンピュータによって構成されている。制御部３２４は、入力部３２１から入力された撮像データに対して補正を行う角度補正部３２４ａを有する。制御部３２４は、複数の撮像データから処理に適した撮像データを選択する位置補正部３２４ｂを有する。制御部３２４は、撮像データに基づいて欠陥を判別する欠陥判別部３２４ｃ有する。角度補正部３２４ａ、位置補正部３２４ｂ及び、欠陥判別部３２４ｃは、ＲＯＭに格納されたソフトウェアをＣＰＵが読み出すことにより実行される。

【0041】

角度補正部３２４ａは、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の各々が撮像した撮像データを補正する。具体的には、角度補正部３２４ａは、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の各々の配置によって定まる撮像範囲を特定し、当該撮像範囲の各々が一の方向Ｄに対してなす角度が予め定めた基準角度となるように、撮像データを補正する。

【0042】

位置補正部３２４ｂは、一の撮像データに含まれている金属帯の部位と、他の撮像データに含まれている金属帯の部位と、が合致する撮像データを複数の前記撮像データの中から選択する。より具体的には、位置補正部３２４ｂは、複数の撮像データにおいて、金属帯１０の特定の部位が含まれているデータを選択する。位置補正部３２４ｂは、例えば、角度補正がされた複数の撮像データに対して位置補正を行うことにより、一の撮像データに含まれている金属帯１０の特定の部位と、他の撮像データの当該特定の部位の撮像データ上の位置を一致させることができる。

【0043】

これにより、撮像ユニットが取得した撮像データを、金属帯の面内における同一位置のデータとして対応付ける。すなわち、金属帯の表面における同一の位置に対して、異なる波長帯の光を金属帯の搬送方向に対して異なる角度で照射する場合の反射光の情報を取得することができる。

【0044】

表面検査装置１００は、位置補正部３２４ｂを備えることにより、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の各々の照射範囲を合わせるための位置関係の調整が不要となる。すなわち、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の撮像範囲の調整を行うことなく、金属帯１０の同一の部位が撮像された撮像データを判定に用いることが可能となる。

【0045】

したがって、表面検査装置１００は、位置補正部３２４ｂを備えることにより、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、これらと対となる第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の配置の自由度を高めることができる。

【0046】

欠陥判別部３２４ｃは、撮像データに基づいて検査対象に凹凸状の欠陥が形成されているか否かを判定する。欠陥判別部３２４ｃは、例えば、所定の閾値以上のコントラストを検出した場合を検査対象に凹凸状の欠陥が形成されていると判別することができる。

【0047】

表示部３３は、判定部３２から出力された判定結果を表示する。表示部３３は、例えば、液晶ディスプレイ等のディスプレイを用いることができる。また、表示部３３は、音声を出力するスピーカーを有していてもよい。すなわち、表示部３３は、受信した判定結果に応じた音声で作業者に判定結果を知らせるようにしてもよい。

【0048】

図３～５は、第１の発光素子３１１と、第１の撮像素子３１４と、の配置関係を示している。具体的には、第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１から出射された出射光が金属帯１０の表面で反射した反射光を撮像可能な位置に配置される。

【0049】

図３に示すように、第１の撮像素子３１４及び、第１の発光素子３１１は、搬送部２０の上方からみて互いに対向するように配置されている。第１の発光素子３１１の光軸ＡＸ１は、金属帯１０の表面に垂直な方向の軸ＡＸ２と角度β１をなしている。また、第１の撮像素子３１４の光軸ＡＸ３は、金属帯１０の表面に垂直な方向の軸ＡＸ２と角度β２をなしている。図３に示されている例では、角度β１は角度β２と同程度となっている。

【0050】

言い換えれば、対となる第１の発光素子３１１の光軸ＡＸ１が一の方向Ｄになす角度と、対となる第１の撮像素子３１４の光軸ＡＸ３が一の方向Ｄになす角度と、が同程度となる位置に配されている。このように、第１の撮像素子３１４を配置することで、金属帯１０の凹凸状欠陥を鮮明に撮像することができる。

【0051】

このように第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１の正反射光を撮像可能な位置に配置することができる。言い換えれば、図３に示す例では、第１の撮像素子３１４の撮像範囲は、正反射光を撮像可能に設定されている。

【0052】

また、図４に示されている例では、第１の発光素子３１１の光軸ＡＸ１が軸ＡＸ２となす角度β１は、第１の撮像素子３１４の光軸ＡＸ３が軸ＡＸ２となす角度β２よりも小さい。

【0053】

言い換えれば、対となる第１の発光素子３１１の光軸ＡＸ１が一の方向Ｄになす角度と、対となる第１の撮像素子３１４の光軸ＡＸ３が一の方向Ｄになす角度と、が互いに異なる位置に配されているようにしてもよい。このように、第１の撮像素子３１４を配置することで、金属帯１０の凹凸状欠陥を鮮明に撮像することができる。

【0054】

凹凸状欠陥の傾斜面で反射した反射光は、角度β１と角度β２との差に応じてその減衰挙動が変化する。したがって、判定部３２は、凹凸状欠陥の傾斜部の輪郭形状を含む詳細な情報を得ることができ、凹凸状欠陥を詳細に判別することができる。尚、第１の撮像素子３１４が受光する反射光の光量を十分なものとするために、角度β１と角度β２との差は１５～４５°であることが好ましい。

【0055】

このように、第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１の乱反射光のうち前方散乱を撮像可能な位置に配置するようにしてもよい。言い換えれば、第１の撮像素子３１４の撮像範囲は、乱反射光のうち前方散乱を撮像可能に設定されているようにしてもよい。

【0056】

さらに、図５に示されている例では、第１の発光素子３１１の光軸ＡＸ１が軸ＡＸ２となす角度β１は、第１の撮像素子３１４の光軸ＡＸ３が軸ＡＸ２となす角度β２よりも小さくかつ、図４に示した例よりも小さい。

【0057】

このように第１の撮像素子３１４は、例えば、第１の発光素子３１１の乱反射光のうち後方散乱を撮像可能な位置に配置されるようにしてもよい。言い換えれば、第１の撮像素子３１４の撮像範囲は、乱反射光のうち後方散乱を撮像可能に設定されているようにしてもよい。

【0058】

このように、第１の撮像素子３１４を配置することで、図４に示した例とは異なる態様で反射光を受光することができるため、金属帯１０の凹凸状欠陥の情報を多角的に得ることができる。

【0059】

尚、第２の発光素子３１２及び、第２の撮像素子３１５は、第１の発光素子３１１及び、第１の撮像素子３１４と同様の態様で配置してもよいし、異なる態様で配置してもよい。また、第３の発光素子３１３及び、第３の撮像素子３１６は、第１の発光素子３１１及び第２の発光素子３１２並びに、第１の撮像素子３１４及び第２の撮像素子３１５と同様の態様で配置してもよいし、異なる態様で配置してもよい。すなわち、第１の発光素子３１１、第２の発光素子３１２、第３の発光素子３１３の各々は、搬送部２０に向けて光軸が配されかつ、光軸の各々と一の方向とがなす角度が互いに異なるように設けられていてもよい。

【0060】

図６は、搬送部２０の上方から見た第１の発光素子３１１及び、第１の撮像素子３１４の配置の態様を示している。図６に示すように、搬送部２０の上方から見た場合に、第１の発光素子３１１から出射された出射光は、金属帯１０の幅方向を含むように金属帯１０に照射される。本実施形態においては、第１の発光素子３１１から出射された出射光は、金属帯１０の幅方向に亘って照射される。

【0061】

すなわち、本実施形態においては、搬送部２０の上方から見た場合に、出射光の照射範囲ＡＲ１が金属帯１０の表面においてその幅方向に亘って形成される。具体的には、出射光の照射範囲ＡＲ１は、金属帯１０の幅方向に沿って延びるライン状に形成されている。出射光の照射範囲ＡＲ１は、一の方向Ｄと角度αをなしている。尚、角度αは、予め設定しておくとよい。また、角度α、角度β１及び、角度β２に基づいて、第１の発光素子３１１及び、第１の撮像素子３１４の位置関係を特定することができる。

【0062】

第１の撮像素子３１４は、出射光の照射範囲ＡＲ１を撮像範囲に含むように設置される。したがって、第１の撮像素子３１４は、照射範囲ＡＲ１において反射した反射光を受光可能に設けられている。本実施形態においては、照射範囲ＡＲ１と撮像範囲とは同一であるため、以後同一の符号を付して説明する。

【0063】

尚、第２の発光素子３１２及び、第２の撮像素子３１５並びに、第３の発光素子３１３及び、第３の撮像素子３１６は、第１の発光素子３１１及び、第１の撮像素子３１４と同様に配置することができる。

【0064】

図７は、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の配置例を示している。図７において、第１の発光素子３１１の照射範囲ＡＲ１が示されている。第２の発光素子３１２の照射範囲ＡＲ２が示されている。第３の発光素子３１３の照射範囲ＡＲ３が示されている。

【0065】

第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、例えば、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３のうちの少なくとも２つが互いに交わるように配置されていることが好ましい。言い換えれば、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の各々は、少なくとも２つの出射光の照射範囲が１点で交わるように配置されていることが好ましい。

【0066】

図７に示す態様のように、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の各々は、３つの出射光の照射範囲が１点で交わるように配置されていることがより好ましい。図７においては、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３は、一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向の中央において互いに交差している。

【0067】

尚、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、実施の態様に応じて自由に設けることができる。

【0068】

図８～１０は、金属帯１０における照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々を示している。例えば、図８に示すように、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々が互いに交点を形成しないように第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３を配置してもよい。

【0069】

また、例えば、図９に示すように、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々が１つの交点を有するようにしてもよい。図９においては、照射範囲ＡＲ２、ＡＲ３が一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向の中央において互いに交差している。

【0070】

さらに、図１０に示すように、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々が２つの交点を有するようにしてもよい。図１０においては、照射範囲ＡＲ１、ＡＲ３が一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向の一端側において互いに交差している。また、照射範囲ＡＲ２、ＡＲ３が一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向の他端側において互いに交差している。尚、照射範囲ＡＲ１、ＡＲ３の交点は、照射範囲ＡＲ２、ＡＲ３の交点よりも一の方向Ｄにおいて上流側に位置している。

【0071】

照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々は、例えば、一の方向Ｄに対してなす角度が互いに異なるように設定することができる。照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々が一の方向Ｄに対してなす角度は、予め設定され記憶部３２２に格納されているとよい。

【0072】

尚、上述のように本実施形態においては、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の撮像範囲は、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３と合致する。このため、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の撮像範囲は、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３と同一の符号を用いて説明する。また、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々が一の方向Ｄに対してなす角度は、予め設定され記憶部３２２に格納されているとよい。

【0073】

図７に示す態様では、照射範囲ＡＲ１が一の方向Ｄに対してなす角度は、９０°となっている。照射範囲ＡＲ２が一の方向Ｄに対してなす角度は、１３５°となっている。照射範囲ＡＲ３が一の方向Ｄに対してなす角度は、４５°となっている。言い換えれば、第１の発光素子３１１の照射範囲ＡＲ１は、一の方向Ｄから見て金属帯１０の幅方向に延びるライン状である。

【0074】

尚、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６のいずれかが一の方向Ｄにおいて上流側に位置してもよい。

【0075】

第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３は、例えば、それぞれＲＧＢの互いに異なる波長帯から選択された光をライン状に出射する。本実施形態においては、第１の発光素子３１１は、青色の波長帯の光を出射する。

【0076】

第１の撮像素子３１４は、第１の発光素子３１１から出射された青色の波長帯の出射光を撮像する。第２の発光素子３１２は、赤色の波長帯の光を出射する。第２の撮像素子３１５は、第２の発光素子３１２から出射された赤色の波長帯の出射光を撮像する。第３の発光素子３１３は、緑色の波長帯の光を出射する。第３の撮像素子３１６は、第３の発光素子３１３から出射された緑色の波長帯の出射光を撮像する。

【0077】

以上のように、本実施形態に係る金属帯１０の表面検査装置１００によれば、互いに識別可能な波長の出射光の照射範囲を含むように撮像範囲が設定されていることにより、多角的な視点で金属帯１０の欠陥を検査することが可能となる。

【0078】

また、金属帯１０の表面検査装置１００は、角度補正部３２４ａ及び、位置補正部３２４ｂのうち少なくとも一方を有することにより、金属帯１０の表面における同一位置のデータであるかのように各々の撮像データを処理することができる。これにより、欠陥判別部３２４ｃは、より詳細なデータにより凹凸状欠陥の判別を行うことが可能となる。

【0079】

金属帯１０の表面検査装置１００は、複数の工程からなる金属帯１０の製造工程において、少なくとも１の工程がなされた後に用いられるとよい。言い換えれば、金属帯１０は、金属帯１０の表面検査装置１００が使用されて製造されるとよい。

【0080】

尚、金属帯１０の製造工程としては、例えば、スラブが鋳造される製鋼工程、スラブが熱延金属帯となる熱間圧延工程、熱延金属帯の表面の酸化物が除去される酸洗工程、酸化物が除去された熱延金属帯が所定の板厚まで冷間圧延される冷間圧延工程が挙げられる。また製造工程としては、これらの工程の他、金属帯１０を軟質化させる焼鈍工程、めっき、調質圧延等の複数の工程が挙げられる。

【0081】

以上で説明した金属帯１０の表面検査装置１００を用いた金属帯１０の表面検査方法に説明する。図１１は、金属帯１０の表面検査のフロー図である。金属帯１０の表面検査方法のルーティンＲ１は、例えば、搬送部２０の開始の検知をトリガーとして開始される。

【0082】

図１１に示すように、金属帯１０の表面検査方法のルーティンＲ１が開始されると、制御部３２４は、搬送部２０を稼働させることにより、金属帯１０を一の方向Ｄに搬送する（ステップＳ１０１）。

【0083】

ステップＳ１０１の搬送ステップが行われると、制御部３２４は、互いに識別可能な波長で第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射光を金属帯１０に照射させる（ステップＳ１０２）。

【0084】

ステップＳ１０２の照射ステップにおいては、制御部３２４は、金属帯１０の幅方向に沿って設定された照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３に向けて、各々の出射光を出射させる。制御部３２４は、例えば、第１の発光素子３１１から青色の出射光を出射させる。制御部３２４は、第２の発光素子３１２から赤色の出射光を出射させる。制御部３２４は、第３の発光素子３１３から緑色の出射光を出射させる。

【0085】

制御部３２４は、照射範囲ＡＲ１～ＡＲ３と対となるように設定されかつ、金属帯１０の幅方向に沿って延びるライン状の複数の撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３を、一の方向Ｄに対して互いに異なる角度をなすように設定する（ステップＳ１０３）。

【0086】

ステップＳ１０３の設定ステップは、表面検査方法のルーティンＲ１が開始される以前に予め行われてもよい。制御部３２４は、例えば、記憶部３２２に記憶された撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３を読み出すことにより、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３を設定してもよい。

【0087】

第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、受光した特定の帯域の光を用いて撮像データを生成する（ステップＳ１０４）。具体的には、第１の撮像素子３１４は、撮像範囲ＡＲ１と対となる照射範囲ＡＲ１を含むように撮像された金属帯１０の撮像データを生成する。第２の撮像素子３１５は、撮像範囲ＡＲ２と対となる照射範囲ＡＲ２を含むように撮像された金属帯１０の撮像データを生成する。第３の撮像素子３１６は、撮像範囲ＡＲ３と対となる照射範囲ＡＲ３を含むように撮像された金属帯１０の撮像データを生成する。撮像ユニット３１は、ステップＳ１０３の撮像データ生成ステップにおいて生成された各々の撮像データを判定部３２に送信する。

【0088】

制御部３２４は、撮像データを受信すると記憶部３２２に時系列に従って保存する。制御部３２４は、受信した撮像データに基づいて金属帯１０の欠陥を判定する（ステップＳ１０５）。

【0089】

ステップＳ１０５の判定ステップは、サブルーチンＲ２として実行される。図１２は、判定ステップのサブルーチンＲ２を示している。図１２に示すように、制御部３２４は、記憶部３２２を参照して、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３が一の方向Ｄに対してなす角度を取得する（ステップＳ２０１）。

【0090】

角度補正部３２４ａは、ステップＳ２０１の角度情報取得ステップにおいて取得された角度が基準角度に近づくように撮像データを補正する（ステップＳ２０２）。

【0091】

例えば、図６に示した例では、第１の撮像素子３１４は、一の方向Ｄに対して角度α分傾斜した撮像データを生成する。また、図７に示す例では、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、各々が一の方向Ｄに対して互いに異なる角度で傾斜した撮像データを生成する。

【0092】

ステップＳ２０２の角度補正ステップは、角度補正部３２４ａによって、これらの撮像データを基準角度に近づくように補正する。角度補正部３２４ａは、例えば、撮像範囲ＡＲ１を基準角度とし、撮像範囲ＡＲ２、ＡＲ３を当該基準角度に近づくように補正する。

【0093】

図１３は、第１の撮像素子３１４が所定の期間において生成した撮像データと、金属帯１０の表面の位置と、を対応付けた模式図である。例えば、時刻ｔ０の撮像データは、一の方向Ｄからみて金属帯１０の幅方向の位置がずれて生成される。具体的には、図１３の下側が、上側よりも一の方向Ｄ側にずれた位置で撮像データが生成される。

【0094】

図１４は、角度補正部３２４ａにより各時刻における検出データの角度補正を行う態様を模式的に示している。角度補正部３２４ａは、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６が生成した各撮像データのうち、処理対象となる撮像データ（本実施形態においては、第２の撮像素子３１５及び第３の撮像素子３１６の撮像データ）を時系列ごとに配置する。角度補正部３２４ａは、当該時系列ごとの撮像データに対して、金属帯１０の幅方向の同一位置にとなるように、各画素を移動置させる（再配置データ）。

【0095】

角度補正部３２４ａは、例えば、時刻ｔ０における検出データを板幅中央部の位置の画素を基準とし、当該基準から金属帯１０の幅方向に延在するように（図の上下方向に延在するように）画素を移動する。言い換えれば、角度補正部３２４ａは、例えば、撮像範囲ＡＲ２、ＡＲ３の一の方向Ｄに対してなす角度が基準角度（９０°）となるように、撮像素子が撮像した撮像データを補正する。

【0096】

撮像データは、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６において予め設定されたスキャンレートごとに生成される。すなわち、角度補正部３２４ａは、当該スキャンレート及び搬送部２０の搬送速度を記憶部３２２から読み出すことにより、金属帯１０の表面の位置と、撮像データと、を対応付けることができる。

【0097】

また、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の撮像タイミングと、金属帯１０の搬送速度とを、同期させて実施するとよい。具体的には、金属帯１０が撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々に到達するタイミングと、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６の撮像タイミングと、同期させるとよい。これらを同期することにより、撮像データが金属帯１０の表面に対して一定のピッチで生成されるため、撮像データと金属帯１０の表面の位置との対応付けを容易にすることができる。

【0098】

角度補正部３２４ａは、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６から取得される撮像データに対して角度補正を実行することが好ましい。例えば、基準角度を９０°とした場合、撮像データは、金属帯１０の表面において板幅方向に配列したデータに変換される。

【0099】

尚、例えば、撮像範囲ＡＲ１が一の方向Ｄに対してなす角度が９０°である場合は、撮像範囲ＡＲ２及び、ＡＲ３の撮像データを撮像範囲ＡＲ１の撮像データを基準として合わせて補正してもよい。

【0100】

また、角度補正部３２４ａは、図７，９，１０に示すように、それぞれの撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３によって少なくとも１つの交点が設けられる場合、当該撮像範囲同士の交点を中心に撮像データを回転させるように角度補正を行うことが好ましい。これにより、位置補正処理が不要となるため、補正処理を簡素にすることができる。

【0101】

角度補正部３２４ａは、撮像データの生成タイミングに応じて、補完処理を実行してデータの再配置を行ってもよい。図１５は、所定時刻において取得した撮像データを金属帯１０の表面の位置と対応付けた例である。角度補正部３２４ａは、例えば、時刻ｔ１における１例目の位置の画素データａ１を基準とする。角度補正部３２４ａは、時刻ｔ１における２例目の位置の画素データｂ１、３例目の位置の画素データｃ１、４例目の位置の画素データｄ１を、基準となる画素データａ１の位置に移動させる。すなわち、金属帯１０の幅方向において、画素データａ１の位置に、画素データｂ１、ｃ１，ｄ１を移動させる。２列目以降の撮像データは、隣り合う画素をまたぐ形で選択される場合がある。この場合には、角度補正部３２４ａは、隣り合う画素における輝度を、画素の位置が重複する度合いによって重みづけを行い、新たな輝度値としてもよい。

【0102】

例えば、図１５の例では、１例目の位置での画素データａ１を基準にする場合に、ａ１と板幅方向で同一の位置は、２列目の画素ｂ１、ｂ２をまたぐ範囲となる。このとき、１列目の画素と２列目の画素との板幅方向の間隔と、照射範囲の角度αとから、２列目の画素ｂ１、ｂ２に対する重み係数を決定することができる。したがって、２列目の画素ｂ１、ｂ２に重み係数をかけた値の和を、再配置データの輝度値とすることができる。

【0103】

図１６は、角度補正部３２４ａによる角度補正の例を示している。図１６は、図８において示した例と同様に、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３が金属帯１０において互いに交わらない例を示している。

【0104】

本図においては、角度補正部３２４ａは、９０°を基準角度として撮像データを補正する例を説明する。撮像範囲ＡＲ１は、角度αが９０°であり、板幅方向に延びたライン状である。角度補正部３２４ａは、撮像範囲ＡＲ１で得られた撮像データについては補正を要しないので、補正を行わない。

【0105】

角度補正部３２４ａは、撮像範囲ＡＲ２が一の方向Ｄに対してなす角度が９０°となるように補正して、仮想撮像範囲ＡＲ２１を生成する。角度補正部３２４ａは、撮像範囲ＡＲ３が一の方向Ｄに対してなす角度が９０°となるように補正して、仮想撮像範囲ＡＲ３１を生成する。

【0106】

このように角度補正が行われることにより、撮像データの各々の画素値を金属帯１０の表面において板幅方向に配列することができる。これにより、金属帯１０の長手方向に対して同一の位置における複数の撮像データを生成することができる。

【0107】

位置補正部３２４ｂは、例えば、角度補正部３２４ａによって補正された複数の撮像データから、一の撮像データに含まれている金属帯１０の部位と、他の撮像データに含まれている金属帯の当該部位と、が合致する撮像データを選択する。（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の位置補正ステップは、サブルーチンＲ３として実行される。

【0108】

図１７は、ステップＳ２０３の位置補正ステップのサブルーチンＲ３を示している。図１７に示すように、位置補正部３２４ｂは、ステップＳ２０２の角度補正ステップによって補正された撮像データである補正データを取得する（ステップＳ３０１）。

【0109】

位置補正部３２４ｂは、ステップＳ３０１の補正データ取得ステップが実行されると、取得した複数の補正データの中から、特定の金属帯１０の部位が含まれている撮像データを選択する（ステップＳ３０２）。

【0110】

図１８は、位置補正部３２４ｂによる複数の補正データの位置補正の態様を示している。図１８に示すように、撮像範囲ＡＲ１、仮想撮像範囲ＡＲ２１、３１は、一の方向Ｄに対して９０°をなしている。

【0111】

撮像範囲ＡＲ１、仮想撮像範囲ＡＲ２１、３１は、互いに一の方向Ｄにおいてずれて配置されている。すなわち、仮想撮像範囲ＡＲ２１、３１の補正データは、同一の時刻に生成された撮像範囲ＡＲ１の撮像データとは、一の方向Ｄにおいてずれた位置のデータとなっている。

【0112】

位置補正部３２４ｂは、撮像範囲ＡＲ１で撮像された金属帯１０の特定の部位を含む、撮像データを仮想撮像範囲ＡＲ２１の撮像データの中から選択する。同様に、位置補正部３２４ｂは、撮像範囲ＡＲ１で撮像された金属帯１０の特定の部位を含む、撮像データを仮想撮像範囲ＡＲ３１の撮像データの中から選択する。これにより、すべての撮像データが、金属帯１０の表面において板幅方向に配列され、かつ金属帯の長手方向に対して同一の位置における撮像データの組を生成することができる。

【0113】

尚、位置補正部３２４ｂは、例えば、撮像範囲ＡＲ１、仮想撮像範囲ＡＲ２１、３１と、基準位置と、の距離を予め記憶部３２２に記憶しておき、当該距離と搬送部２０の搬送速度とを参照することにより位置補正を行うことができる。

【0114】

図１９は、凹凸状欠陥の一例を示す金属帯１０の断面図である。図１９に示されるように、金属帯１０は、表面から窪んで形成された凹凸状欠陥１１を有する。図２０は、図１９の凹凸状欠陥１１の撮像データの一例である。図２０に示すように、凹凸状欠陥を有する領域は、その周囲の領域よりも濃い（暗い）色彩となっている。

【0115】

欠陥判別部３２４ｃは、例えば、位置補正部３２４ｂによって補正された撮像データに基づいて、金属帯１０に凹凸状欠陥１１が形成されているかを判別する。以下、図１９に示す金属帯１０が円形の形状の凹凸状欠陥１１を有する場合について説明する。

【0116】

図２１～２３は、第１の撮像素子３１４の撮像範囲が第１の発光素子３１１の正反射光を撮像可能な位置に設定されている態様を示している。図２４は、図２１～２３の凹凸状欠陥の撮像データの一例である。

【0117】

図２１に示されているような凹凸状欠陥が形成されていない平坦な部位では、図２４においては（ａ）のように一様な明度の撮像データが得られる。

【0118】

図２２に示すように、凹凸状欠陥１１の傾斜が第１の発光素子３１１の光軸に沿っている（負の傾斜：金属帯１０の搬送方向に対して凹部が深くなる方向の傾斜）場合、凹凸状欠陥１１の傾斜に応じて反射光が散乱する。このため、図２４においては（ｂ）のように、第１の撮像素子３１４が受光する反射光の光量は、平坦な部位で反射した反射光よりも低下する。

【0119】

図２３に示すように、凹凸状欠陥１１の傾斜が第１の発光素子３１１の光軸に沿っていない（正の傾斜：金属帯の搬送方向に対して凹部が浅くなる方向の傾斜）場合、凹凸状欠陥１１の傾斜に応じて反射光が散乱する。このため、図２４においては（ｃ）のように、第１の撮像素子３１４が受光する反射光の光量は、平坦な部位で反射した反射光よりも低下する。

【0120】

図２４に示すように、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥に相当する領域と、その周囲の領域と、のコントラストが高くなった撮像データに基づいて凹凸状欠陥の有無を判別する。このため、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥を明瞭に検出することができる。

【0121】

図２５～２７は、第１の撮像素子３１４の撮像範囲が第１の発光素子３１１の乱反射光を撮像可能な位置に設定されている態様を示している。図２８は、図２５～２７の凹凸状欠陥の撮像データの一例である。

【0122】

図２５に示されているような凹凸状欠陥が形成されていない平坦な部位では、図２８においては（ａ）のように一様な明度の撮像データが得られる。

【0123】

図２６に示すように、凹凸状欠陥１１の傾斜が第１の発光素子３１１の光軸に沿っている（負の傾斜：金属帯１０の搬送方向に対して凹部が深くなる方向の傾斜）場合、凹凸状欠陥１１の傾斜に応じて反射光が散乱する。このため、図２８においては（ｂ）のように、第１の撮像素子３１４が受光する反射光の光量は、平坦な部位で反射した反射光よりも低下し暗くなる。

【0124】

図２７に示すように、凹凸状欠陥１１の傾斜が第１の発光素子３１１の光軸に沿っていない（正の傾斜：金属帯の搬送方向に対して凹部が浅くなる方向の傾斜）場合、凹凸状欠陥１１の傾斜に応じて反射光が散乱する。具体的には、反射光の方向が乱反射光の光軸に近づくように反射するこのため、図２８においては（ｃ）のように、第１の撮像素子３１４が受光する反射光の光量は、平坦な部位で反射した反射光よりも高くなり明るくなる。

【0125】

このように、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６を、乱反射光を撮像可能に設ける場合、凹凸状欠陥の傾斜部の傾きに応じて乱反射光を受光する光量が変化する。このため、欠陥判別部３２４ｃは、反射光の光量の変化によって凹凸状欠陥の傾斜部の傾き等を判別できる。

【0126】

図２８に示すように、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６を、乱反射光を撮像可能に設けることにより、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥の傾斜部の傾きに関する情報を取得することができる。

【0127】

次に、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から互いに異なる色調の出射光が出射される場合について説明する。具体的には、第１の発光素子３１１から青色の色調の出射光、第２の発光素子３１２から赤色の色調の出射光、第３の発光素子３１３から緑色の色調の出射光が出射される場合について説明する。

【0128】

図７に示すように、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３及び、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６を配置すると、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３が一の方向Ｄに対して互いに異なる角度をなす。また、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３の各々は、一の方向Ｄからみて、金属帯１０の幅方向の中央において交わる。尚、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の正反射光を受光可能に配置されている例について説明する。

【0129】

図２９は、凹凸状欠陥の一例を示す金属帯１０の断面図である。図２９に示されるように、金属帯１０は、表面から窪んで形成された凹凸状欠陥１１を有する。図３０は、図２９の凹凸状欠陥１１の撮像データの一例である。図３０に示すように、凹凸状欠陥を有する領域は、その周囲の領域よりも濃い（暗い）色彩となっている。

【0130】

図３１は、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６によって撮像された撮像データを角度補正及び位置補正処理がなされた後に各々を合成した合成データである。図３１においては、各色彩の濃淡を模式的に示している。凹凸状欠陥は、上面視で円状に形成されている。凹凸状欠陥においては、特定の波長帯の出射光が特定の方向で減衰する。図３１に示す例では、正反射光に基づいて撮像データが生成されている。このため、凹凸状欠陥は、正の傾斜と負の傾斜のいずれも同程度の反射光の強度となっている。尚、金属帯１０の平坦部においては、青、赤、緑の色調が混ざり合うため白色となる。ただし、金属帯の表面検査技術の分野においては、平坦部を白色で表示すると、金属光沢などのムラを検出できない場合がある。このため、明度を調整し平坦部がグレーに表示されるように撮像データの補正が行われることが多い。そのため、図３１における金属帯１０の平坦部も白色ではなくグレーとなるように調整された画像を示している。

【0131】

例えば、図３１において、左右方向に位置する画像領域ＩＭ１においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、青の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ１の領域は黄色に着色されている。

【0132】

左上から右下方向に位置する画像領域ＩＭ２においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、緑の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ２の領域は桃色に着色されている。

【0133】

左下から右上方向に位置する画像領域ＩＭ３においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、赤の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ３の領域は薄い（明るい）青色に着色されている。

【0134】

このように、凹凸状欠陥が形成されている領域では、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６が受光する正反射光の強度が変化する。このため、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥を色によって判別することができる。

【0135】

次に、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６は、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３の乱反射光を受光可能に配置されている例について説明する。尚、金属帯１０の断面形状は図２９と同一であるので説明を省略する。

【0136】

図３２は、図２９の凹凸状欠陥１１の撮像データの一例である。図３２に示すように、凹凸状欠陥を有する領域は、その中心から左側の領域においては、その周囲の領域よりも薄い（明るい）色彩となっている。

【0137】

凹凸状欠陥を有する領域は、その中心から右側の領域においては、その周囲の領域よりも濃い（暗い）色彩となっている。

【0138】

図３３は、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６によって撮像された撮像データを角度補正及び位置補正処理がなされた後に各々を合成した合成データである。図３３においては、各色彩の濃淡を模式的に示している。凹凸状欠陥は、上面視で円状に形成されている。凹凸状欠陥においては、特定の波長帯の出射光が特定の方向で減衰する。図３３に示す例では、乱反射光に基づいて撮像データが生成されている。尚、金属帯１０の平坦部においては、青、赤、緑の色調が混ざり合うため白色となる。

【0139】

例えば、図３３において、左方向に位置する画像領域ＩＭ４においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、青の色彩の影響が大きくなる。このため、画像領域ＩＭ４の領域は青色に着色されている。

【0140】

左上に位置する画像領域ＩＭ５においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、緑の色彩の影響が大きくなる。このため、画像領域ＩＭ５の領域は緑色に着色されている。

【0141】

左下位置する画像領域ＩＭ６においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、赤の色彩の影響が大きくなる。このため、画像領域ＩＭ６の領域は赤色に着色されている。

【0142】

右方向に位置する画像領域ＩＭ７においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、青の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ７の領域は薄い（明るい）黄色に着色されている。

【0143】

右上方向に位置する画像領域ＩＭ８においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、赤の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ８の領域は薄い（明るい）青色に着色されている。

【0144】

右下方向に位置する画像領域ＩＭ９においては、第１の発光素子３１１～第３の発光素子３１３から出射された出射光のうち、緑の色彩の影響が小さくなる。このため、画像領域ＩＭ９の領域は桃色に着色されている。

【0145】

図３３に示すように、一の方向Ｄに対して正の傾斜であるか、負の傾斜であるかによって、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６が受光する乱反射光の強度が変化する。このため、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥の有無を色によって判別することができる。また、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥の傾斜面の傾斜方向に関する情報、すなわち正の傾斜であるか、負の傾斜であるかを、色によって判別することができる。

【0146】

具体的には、凹凸状欠陥の一の方向Ｄに対してなす傾斜の程度に応じて、特定の出射光の色が強調して撮像される。したがって、欠陥判別部３２４ｃは、凹凸状欠陥の一の方向Ｄに対してなす傾斜の程度を撮像データの色彩により判別することができる。

【0147】

このように、第１の撮像素子３１４～第３の撮像素子３１６が乱反射光を撮像するように設けることにより、凹凸状欠陥の傾斜部の傾きの方向を判別できる。すなわち、当該態様においては、凹凸状欠陥の上面視の輪郭形状だけでなく、その傾斜面の形状に関する情報を取得することができる。

【0148】

以上のように本発明の金属帯１０の表面検査方法によれば、金属帯１０の凹凸状欠陥を高精細に検出することができる。したがって、微細な形状の凹凸状欠陥や、緩やかな形状の凹凸状欠陥であっても高精度に検出することができる。

【0149】

また、撮像範囲ＡＲ１～ＡＲ３で生成された撮像データの各々に対して、角度補正処理及び位置補正処理が施されたデータを凹凸状欠陥の判定に用いることにより、より詳細な情報を得ることができる。これにより、凹凸状欠陥の検出精度を高めることができる。すなわち、これらのデータを合成した合成データを凹凸状欠陥の判定に用いることにより、凹凸状欠陥の輪郭形状だけでなく、その傾斜面の形状や傾きの程度を検出することができる。

【0150】

尚、判別対象となる凹凸状欠陥の代表例について、本実施形態の表面検査装置を用いて検出した合成画像を見本として記憶部３２２に蓄積しておくとよい。欠陥判別部３２４ｃは、当該代表例と、撮像データ（合成データを含む）と、を対比して凹凸状欠陥を判別するようにしてもよい。欠陥判別部３２４ｃは、このように判別することにより、凹凸状欠陥の判別精度をより高めることができる。

【0151】

以上のように、本発明の金属帯１０の表面検査装置１００を用いて金属帯１０を製造することにより、凹凸状欠陥が少ない状態で顧客に提供することができる。これにより、顧客の満足度の向上を図ることができる。

【符号の説明】

【0152】

１００ 金属帯の表面検査装置
１０ 金属帯
２０ 搬送部
３０ 欠陥検出部
３１ 撮像ユニット
３１１～３１３ 発光素子
３１４～３１６ 撮像素子
３２ 判定部
３２４ａ 角度補正部
３２４ｂ 位置補正部
３２４ｃ 欠陥判別部
ＡＲ１～ＡＲ３ 撮像範囲（照射範囲）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】