表面欠陥検査装置
【課題】金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することのできる表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】表面欠陥検査装置２は、撮像装置３〜６と、その撮像領域に照明光を照射する照明装置７と、撮像装置により撮像された画像を記憶する画像メモリ９と、画像メモリに記憶された画像を画像処理して金属帯１の表面欠陥を検出する欠陥検出装置１０とを備え、さらに、画像メモリに記憶された画像から金属帯のエッジを検出するエッジ検出部１６と、検出されたエッジから金属帯の板幅を算出する板幅算出部１７と、撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部１８と、算出された板幅を金属帯の真の板幅情報と比較すると共に算出された平均輝度レベルを閾値レベルと比較して撮像装置３〜６の異常を判断する異常判断部１９とを有してなる異常検出装置１５を備えている。
【解決手段】表面欠陥検査装置２は、撮像装置３〜６と、その撮像領域に照明光を照射する照明装置７と、撮像装置により撮像された画像を記憶する画像メモリ９と、画像メモリに記憶された画像を画像処理して金属帯１の表面欠陥を検出する欠陥検出装置１０とを備え、さらに、画像メモリに記憶された画像から金属帯のエッジを検出するエッジ検出部１６と、検出されたエッジから金属帯の板幅を算出する板幅算出部１７と、撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部１８と、算出された板幅を金属帯の真の板幅情報と比較すると共に算出された平均輝度レベルを閾値レベルと比較して撮像装置３〜６の異常を判断する異常判断部１９とを有してなる異常検出装置１５を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶融亜鉛めっき鋼板の連続製造設備などで用いられる表面欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融亜鉛めっき鋼板を連続的に製造する設備では、溶融亜鉛めっき処理が施された鋼帯を巻取機によりコイル状に巻き取る前に、凹凸欠陥や模様状欠陥などの表面欠陥が鋼帯の表面に発生しているか否かの検査が行われている。
このような鋼帯などの金属帯の表面検査に用いられる表面欠陥検査装置としては、金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、画像メモリに記憶された画像を画像処理して金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成の表面欠陥検査装置によると金属帯を目視検査する検査員の経験などに頼ることなく表面欠陥を精度よく検出することができるが、撮像装置に故障などの異常が生じた場合には表面欠陥を見逃してしまうおそれがある。
【０００３】
このような問題を解決する方法としては、画像メモリに記憶された画像から金属帯のエッジを検出すると共に検出したエッジから金属帯の板幅を算出し、その板幅算出値を金属帯の真の板幅情報と比較して撮像装置の異常を検出する方法が考えられる。
しかしながら、上述した方法では、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置のうち金属帯のエッジを含む領域を撮像する撮像装置については異常を検出することができるが、金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置については異常を検出することができない。このため、金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置に故障などの異常が生じた場合には撮像装置により撮像された金属帯表面の画像から表面欠陥を精度よく検出することができなくなり、表面欠陥を見逃してしまうおそれがあった。
【０００４】
監視カメラなどの撮像装置の健全性を確認する技術としては、入力画像データと過去の平均画像データとの差異から監視カメラの異常を検出する方法（特許文献２参照）、監視カメラの露光量が目標値になるように監視カメラの絞りとシャッター速度を制御する制御値を算出し、算出した制御値と画像信号を信号処理する信号処理手段からの信号レベルとから監視カメラの異常を検出する方法（特許文献３参照）、複数の監視カメラを監視領域の一部が重なり合うように配置し、互いに対応する位置における画像データを比較して監視カメラの異常を検出する方法（特許文献４参照）、金属帯の表面疵を光学的に検査する表面疵検査装置において、金属帯を搬送するロール表面に標準欠陥標識を貼り付け、これを金属帯の表面と一緒に撮像し、標準欠陥の画像が変化していないことを確認することにより異常を検出する方法（特許文献５参照）などが知られている。
【０００５】
しかし、鋼帯などの金属帯はその板幅や反射率、光沢度合が時々刻々と変化するため、特許文献２に記載の方法では、平均画像を撮ったときよりも幅の小さい金属帯や平均画像より反射率の大きく異なる金属帯を撮像した場合などにカメラの異常を誤判定してしまう可能性があり、特許文献３に記載の方法も同様に、金属帯の板幅や反射率、光沢度合が大きく変化すると制御値も大きく変化するため、カメラの異常と対象物の変化を判別することは困難である。従って、特許文献２及び特許文献３はカメラで撮像する対象物が静止物や大きさなどが大きく変化しない場合には有効であるが、金属帯のように板幅や反射率、光沢度合が変化する場合には撮像装置の異常を正確に検出することができないという問題がある。
【０００６】
特許文献４に記載の方法は上記のような問題が生じるおそれがないが、現実問題として、全く同じ特性を持つカメラやレンズを製作することは困難であり、同じ場所を見ても全く同じ画像とはならない。一般的にカメラ視野を重ね合せる場合はカメラの端部で重ね合せることになるが、端部は特にレンズの収差などの関係により光量差が大きくなる場合がある。
【０００７】
また、偏光フィルタなどの特殊フィルタを用いると、カメラ視野の周辺では画角の影響を大きく受け、カメラ視野両端部における入力光量には大きな差が発生することがある。さらに鋼帯などの金属帯のように被検査体の厚さが変化したり、あるいは搬送に伴う振動により対象物との距離が変化する場合、視野サイズも変化するため、重なり領域も変化してしまう。精密な画像を採取する場合においては、このような変化は無視できない場合もある。
【０００８】
従って、特許文献４に記載された方法のように、単純に差分を算出するだけでは良否の判定は困難であり、金属帯の表面欠陥を光学的に検査する表面欠陥検査装置に有効に使用することができないという問題がある。
特許文献５に記載の方法では、ロール表面に貼り付けられた欠陥標識が金属帯によって傷つけられたり、汚れてしまい、機能を果たせなくなる。また、カメラが複数台あった場合には、金属帯が常に流れている部分のカメラについては装置の異常判断が行えないことになり、装置の異常を判断するためには連続して製造しているコイルを一旦切って、ロール全体をカメラで捉えることが必要となり、通常検査中には異常判断ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−１９８６２７号公報
【特許文献２】特開２００７−３００５４７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３８４４号公報
【特許文献４】特開２００２−３６９２２４号公報
【特許文献５】特開平１１−２２３６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することのできる表面欠陥検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、該撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、前記撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶された画像を画像処理して前記金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えた表面欠陥検査装置であって、前記画像メモリに記憶された画像から前記金属帯のエッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部により検出されたエッジから前記金属帯の板幅を算出する板幅算出部と、前記撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部と、前記板幅算出部により算出された板幅を前記金属帯の真の板幅情報と比較すると共に前記平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して前記撮像装置の異常を判断する異常判断部とを有してなる異常検出装置をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記平均輝度算出部は、前記画像メモリに記憶された画像から前記画像信号のエッジより内側の平均輝度レベルを算出するものであってもよい。また、前記異常検出装置は、前記異常判断部の判断結果を出力する判断結果出力部をさらに有するものであってもよい。
さらに、前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、該照明装置から前記撮像装置の撮像領域に照射される照明光の光量を制御する光量制御装置とをさらに備え、前記金属帯の先行金属帯と後行金属帯との溶接部を境にして照明光の光量を変化させる機能を前記光量制御装置が有し、前記異常検出装置は、前記金属帯のエッジより内側に位置する複数の撮像装置から出力された輝度信号の平均輝度を比較し、該平均輝度の比較結果から前記照明光の光量変化が所定の光量変化であるか否かを判定して前記撮像装置の異常を検出する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定められた閾値レベルと比較することによって金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置についても故障などの異常が生じたかどうかを異常判断部で判断することができる。従って、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査装置を示す図である。
【図２】図１に示す異常検出装置による異常検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】金属帯の表面を撮像する全ての撮像装置に異常が生じていないときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図４】金属帯のエッジを含む領域を撮像する撮像装置に異常が生じたときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図５】金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置に異常が生じたときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図６】金属帯に蛇行が生じたときの各撮像装置の出力信号の一例を示す図である。
【図７】金属帯が蛇行した場合の各撮像装置の位置と出力信号の一例を示す図である。
【図８】本発明の変形例を説明するための図である。
【図９】図１に示す異常検出装置による他の異常検出方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査装置を示す図で、本実施形態に係る表面欠陥検査装置２は、撮像装置３，４，５，６、照明装置７、画像入力装置８、画像メモリ９、欠陥検出装置１０、光量制御装置１４及び異常検出装置１５を備えている。
撮像装置３，４，５，６は図示しない巻取機により図中矢印方向に巻き取られる金属帯１の表面を撮像して画像信号を出力するものであって、金属帯１の幅方向に沿って一定間隔で配列されている。また、撮像装置３，４，５，６は例えば一次元または二次元のＣＣＤカメラまたは光電子倍増管などから構成されている。
【００１６】
照明装置７は撮像装置３，４，５，６の撮像領域に照明光を照射するものであって、金属帯１の板幅全体にわたって照明光を照射するように構成されている。
画像入力装置８は撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像を取り込むものであって、図示を省略したが、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号を増幅する増幅器や増幅された画像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などから構成されている。
【００１７】
画像メモリ９は撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像を記憶するものであって、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号は画像入力装置８でディジタル信号に変換された後、金属帯１の表面画像データとして画像メモリ９に記憶されるようになっている。
欠陥検出装置１０は金属帯１の表面欠陥を検出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された画像を画像処理する画像処理部１１、画像処理部１１の出力から表面欠陥の種別や程度などを判断する欠陥判断部１２、欠陥判断部１２の判定結果を表示装置やプリンタなどに出力する判断結果出力部１３などから構成されている。
【００１８】
光量制御装置１４は撮像装置３，４，５，６に入射する照明光の光量が一定となるように照明装置７を制御するものであって、画像入力装置８に入力した撮像装置３，４，５，６の出力信号を基に照明装置７を制御するように構成されている。
異常検出装置１５は撮像装置３，４，５，６の異常を検出するものであって、エッジ検出部１６、板幅算出部１７、平均輝度算出部１８及び異常判断部１９を有している。この異常検出装置１５のエッジ検出部１６は画像メモリ９に記憶された画像から金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを検出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された金属帯１の表面画像を画像処理して金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを検出するように構成されている。
【００１９】
異常検出装置１５の板幅算出部１７はエッジ検出部１６により検出されたエッジ１ａ，１ｂから金属帯１の板幅を算出するものであって、例えばエッジ検出部１６で検出されたエッジ１ａとエッジ１ｂとの間の画素数を計数して金属帯１の板幅を算出するように構成されている。
異常検出装置１５の平均輝度算出部１８は撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された画像データから平均輝度レベルを算出するように構成されている。
【００２０】
異常検出装置１５の異常判断部１９は撮像装置３，４，５，６が異常であるかどうかを判断するものであって、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報（例えば前工程で測定した板幅実測値）と比較すると共に平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置３，４，５，６の異常を判断するように構成されている。
異常検出装置１５は、また、判断結果出力部２０を有し、異常判断部１９の判定結果は判断結果出力部２０から表示装置やプリンタなどに出力されるようになっている。
【００２１】
また、異常検出装置１５は例えば図２に示すフローチャートに従って撮像装置３，４，５，６の異常を検出するように構成されている。すなわち、撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像が画像メモリ９に格納されると、異常検出装置１５は金属帯１の真の板幅情報（例えば板幅実測値）を図示しない上位計算機から取得する(ステップＳ１)。
【００２２】
金属帯１の真の板幅情報を取得したならば、異常検出装置１５は金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを本来撮像すべき２台の撮像装置（以下「エッジ撮像カメラ」という。）を金属帯１の真の板幅情報から特定する(ステップＳ２)。そして、金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを画像メモリ９に記憶された画像データから検出し(ステップＳ３)、検出したエッジから金属帯１の板幅を算出する(ステップＳ４)。なお、ステップＳ３で検出したエッジから金属帯１の板幅を算出する方法としては、例えばエッジ１ａとエッジ１ｂとの間の画素数から金属帯１の板幅を算出することができる。
【００２３】
金属帯１の板幅をステップＳ４で算出したならば、異常検出装置１５は算出した板幅（以下「板幅算出値」という。）を金属帯１の真の板幅情報と比較する（ステップＳ５）。そして、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。
ここで、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内でない場合には、異常検出装置１５はエッジ撮像カメラ（本実施形態では撮像装置３及び／又は撮像装置６）に故障などの異常が発生したと判断する（ステップＳ７）。また、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１２に進む。
【００２４】
エッジ撮像カメラ（撮像装置３及び／又は撮像装置６）に故障などの異常が発生したとステップＳ７で判断した場合には、異常検出装置１５はステップＳ８に進み、ステップＳ２でエッジ撮像カメラであると特定された撮像装置３がエッジを検出しているかどうかを判定する。ここで、撮像装置３がエッジを検出していると判定した場合には、異常検出装置１５はステップＳ１０に進む。また、撮像装置３がエッジを検出していないと判定した場合には、異常検出装置１５は撮像装置３が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ９）、ステップＳ１０に進む。
【００２５】
ステップＳ１０では、ステップ２でエッジ撮像カメラであると特定された撮像装置６がエッジを検出しているかどうかを判定する。ここで、撮像装置６がエッジを検出していると判定した場合には、異常検出装置１５はステップＳ１２に進む。また、撮像装置６がエッジを検出していないと判定した場合には、異常検出装置１５は撮像装置６が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２に進む。
【００２６】
ステップＳ１２では、撮像装置３から出力された画像信号の平均輝度（エッジより内側の平均輝度）を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１２で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１５に進む。また、ステップＳ１２で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は撮像装置３が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５に進む。
【００２７】
このとき、金属帯１の蛇行等がある場合には、図７に示すように、撮像装置３と撮像装置５の両方がエッジ撮像カメラとなる場合もある。これに対応するため、各撮像装置の平均輝度を算出するステップＳ１２、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１の処理の前に、各撮像装置についてエッジ撮像カメラであるかエッジ撮像カメラの内側に位置するカメラであるかを判断する（ステップＳ１２−０、Ｓ１５−０、Ｓ１８−０、Ｓ２１−０）。ここで、エッジ撮像カメラでないと判断した場合あるいはエッジ撮像カメラの外側に位置するカメラ（図７の場合には撮像装置６）であると判断した場合は、平均輝度算出および閾値判定を行わず、次の処理に進むようにする。こうすることで、金属帯１が蛇行して、エッジのかかっていないカメラや金属帯１を全く撮像していないカメラを異常と判断することが無くなる。
【００２８】
ステップＳ１５では、撮像装置６から出力された画像信号の平均輝度（エッジより内側の平均輝度）を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１５で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１８に進む。また、ステップＳ１５で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は撮像装置６が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。
【００２９】
ステップＳ１８では、撮像装置４から出力された画像信号の平均輝度を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１８で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１９）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ２１に進む。また、ステップＳ１８で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は故障などの異常が撮像装置４に発生したと判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ２０）、ステップＳ２１に進む。
【００３０】
ステップＳ２１では、撮像装置５から出力された画像信号の平均輝度を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ２１で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ２４に進む。また、ステップＳ２１で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は故障などの異常が撮像装置５に発生したと判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ２３）、ステップＳ２４に進む。
【００３１】
ステップＳ２４では、以上のフローで異常が見つからなければ、全ての撮像装置３，４，５，６は正常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力する。
なお、以上の図２による説明において、後述する図４に示す場合のように金属帯１が蛇行したことにより撮像装置６でエッジ検出せず、撮像装置５でエッジを検出する場合は、ステップＳ１５〜Ｓ１７における撮像装置６に関する判定に換えて、撮像装置５についてステップＳ２１−０〜Ｓ２３にて判定を行うことになる。
【００３２】
図１に示した構成において、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていないときの各撮像装置の出力信号を図３に示す。また、撮像装置６に異常が生じているときの各撮像装置の出力信号を図４に、撮像装置５に異常が生じているときの各撮像装置の出力信号を図５に、金属帯１に蛇行が生じたときの各撮像装置の出力信号を図６に示す。
上述した本発明の一実施形態では、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていない場合には板幅算出部１７により算出された板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致することが図３からわかり、撮像装置６に異常が生じている場合には板幅算出部１７により算出された板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致しないことが図４からわかる。
【００３３】
また、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていない場合には撮像装置３，４，５，６の出力信号レベルＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６が閾値レベルＬ０以上となることが図３からわかり、撮像装置５に異常が生じている場合には平均輝度算出部１８により算出された撮像装置５の出力信号レベルＬ５が閾値レベルＬ０より低くなることが図５からわかる。
また、金属帯１に蛇行が生じたために本来はエッジを検出すべき撮像装置６の出力信号が低い場合でも、板幅算出部１７により算出された板幅板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致する場合には、撮像装置６の異常でないことが図６からわかる。
【００３４】
従って、上述した本発明の一実施形態のように、撮像装置３，４，５，６の異常を検出する装置として、画像メモリ９に記憶された画像から金属帯１のエッジ１a，１ｂを検出するエッジ検出部１６と、エッジ検出部１６により検出されたエッジ１a，１ｂから金属帯１の板幅を算出する板幅算出部１７と、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部１８と、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報と比較すると共に平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置３，４，５，６の異常を判断する異常判断部１９とを有してなる異常検出装置１５を備えたことで、金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを含まない領域を撮像する撮像装置４，５についても故障などの異常が生じたかどうかを判断できるので、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することができる。
【００３５】
また、上述した本発明の一実施形態のように、照明装置７を制御する光量制御装置１４を備えたことで、金属帯１から撮像装置３，４，５，６に入射する照明光の光量が一定となるので、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度を予め定めた閾値と比較することによって撮像装置３，４，５，６の異常を正確に検出することができる。
さらに、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報と比較してエッジ撮像カメラの異常の可能性を判断した後、平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置の異常を判断することで、金属帯１の蛇行による影響を受けることなく撮像装置の異常を判断することができる。
【００３６】
なお、上述した本発明の一実施形態では、金属帯の表面を撮像する複数台の撮像装置として４台の撮像装置を例示したが、撮像装置の台数については２〜３台または５台以上であってもよい。
図２に示した処理フローを行った時に、撮像装置の通常の故障、異常時については判断することが可能であるが、撮像装置の故障の中には、撮像装置がある一定レベルの輝度を出力したままの状態となる故障もある。この場合には図２の処理フローでは撮像装置の故障や異常を検出することができない。そこで、以下に示す方法で撮像装置の故障や異常を検出できるようにする。
【００３７】
通常の金属帯の連続製造設備では、金属帯をコイルと呼ばれる巻き取った状態のものを溶接しながら連続的に製造している。コイルのつなぎ目の溶接部分については、溶接部の検出等のための穴を開けており、この部分は製造時に切り落とす。このため、図８に示すように、表面欠陥検査装置ではその部分を不感帯として処理しないのが通常である。この場合には、溶接部より前の先行金属帯である先行コイル１ａの区間Ａにおいて、エッジ撮像カメラ及びその内側のカメラについて、各カメラの平均輝度を図９に示す処理フローのステップＳ１２、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１で求めておく。コイルが切り替わると同時に、光量制御装置１４の光量を不感帯の部分で現状の半分の光量に下げる。たとえば、図８に示す区間Ｂのように、光量を８０％から４０％に変える。このとき、図８の区間Ｂで求めた後行コイル（後行金属帯）１ｂの各カメラの平均輝度が図８の区間Ａで求めた先行コイル１ａの各カメラの平均輝度の約１／２になっているかを図９に示すステップＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９、Ｓ２２で判断する。
【００３８】
平均輝度が光量制御装置１４で下げた輝度（例えば１／２）になっていない場合には、そのカメラはカメラ出力がある値で固定しているような異常と判断することが可能となる。この処理を行う場合には、先行コイルと後行コイルの表面性状、例えば粗さ等が大きく変わっても金属帯の反射率が大きく変わる部分では誤判断をする可能性があるため、先行コイルと後行コイルの表面性状等の製造条件がほぼ同じで金属帯の反射率が大きく変化しない部分で行うことで、カメラの異常を判断することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１…金属帯
１ａ，１ｂ…エッジ
２…表面欠陥検査装置
３，４，５，６…撮像装置
７…照明装置
８…画像入力装置
９…画像メモリ
１０…欠陥検出装置
１１…画像処理部
１２…欠陥判断部
１３…判断結果出力部
１４…光量制御装置
１５…異常検出装置
１６…エッジ検出部
１７…板幅算出部
１８…平均輝度算出部
１９…異常判断部
２０…判断結果出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶融亜鉛めっき鋼板の連続製造設備などで用いられる表面欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融亜鉛めっき鋼板を連続的に製造する設備では、溶融亜鉛めっき処理が施された鋼帯を巻取機によりコイル状に巻き取る前に、凹凸欠陥や模様状欠陥などの表面欠陥が鋼帯の表面に発生しているか否かの検査が行われている。
このような鋼帯などの金属帯の表面検査に用いられる表面欠陥検査装置としては、金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、画像メモリに記憶された画像を画像処理して金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成の表面欠陥検査装置によると金属帯を目視検査する検査員の経験などに頼ることなく表面欠陥を精度よく検出することができるが、撮像装置に故障などの異常が生じた場合には表面欠陥を見逃してしまうおそれがある。
【０００３】
このような問題を解決する方法としては、画像メモリに記憶された画像から金属帯のエッジを検出すると共に検出したエッジから金属帯の板幅を算出し、その板幅算出値を金属帯の真の板幅情報と比較して撮像装置の異常を検出する方法が考えられる。
しかしながら、上述した方法では、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置のうち金属帯のエッジを含む領域を撮像する撮像装置については異常を検出することができるが、金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置については異常を検出することができない。このため、金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置に故障などの異常が生じた場合には撮像装置により撮像された金属帯表面の画像から表面欠陥を精度よく検出することができなくなり、表面欠陥を見逃してしまうおそれがあった。
【０００４】
監視カメラなどの撮像装置の健全性を確認する技術としては、入力画像データと過去の平均画像データとの差異から監視カメラの異常を検出する方法（特許文献２参照）、監視カメラの露光量が目標値になるように監視カメラの絞りとシャッター速度を制御する制御値を算出し、算出した制御値と画像信号を信号処理する信号処理手段からの信号レベルとから監視カメラの異常を検出する方法（特許文献３参照）、複数の監視カメラを監視領域の一部が重なり合うように配置し、互いに対応する位置における画像データを比較して監視カメラの異常を検出する方法（特許文献４参照）、金属帯の表面疵を光学的に検査する表面疵検査装置において、金属帯を搬送するロール表面に標準欠陥標識を貼り付け、これを金属帯の表面と一緒に撮像し、標準欠陥の画像が変化していないことを確認することにより異常を検出する方法（特許文献５参照）などが知られている。
【０００５】
しかし、鋼帯などの金属帯はその板幅や反射率、光沢度合が時々刻々と変化するため、特許文献２に記載の方法では、平均画像を撮ったときよりも幅の小さい金属帯や平均画像より反射率の大きく異なる金属帯を撮像した場合などにカメラの異常を誤判定してしまう可能性があり、特許文献３に記載の方法も同様に、金属帯の板幅や反射率、光沢度合が大きく変化すると制御値も大きく変化するため、カメラの異常と対象物の変化を判別することは困難である。従って、特許文献２及び特許文献３はカメラで撮像する対象物が静止物や大きさなどが大きく変化しない場合には有効であるが、金属帯のように板幅や反射率、光沢度合が変化する場合には撮像装置の異常を正確に検出することができないという問題がある。
【０００６】
特許文献４に記載の方法は上記のような問題が生じるおそれがないが、現実問題として、全く同じ特性を持つカメラやレンズを製作することは困難であり、同じ場所を見ても全く同じ画像とはならない。一般的にカメラ視野を重ね合せる場合はカメラの端部で重ね合せることになるが、端部は特にレンズの収差などの関係により光量差が大きくなる場合がある。
【０００７】
また、偏光フィルタなどの特殊フィルタを用いると、カメラ視野の周辺では画角の影響を大きく受け、カメラ視野両端部における入力光量には大きな差が発生することがある。さらに鋼帯などの金属帯のように被検査体の厚さが変化したり、あるいは搬送に伴う振動により対象物との距離が変化する場合、視野サイズも変化するため、重なり領域も変化してしまう。精密な画像を採取する場合においては、このような変化は無視できない場合もある。
【０００８】
従って、特許文献４に記載された方法のように、単純に差分を算出するだけでは良否の判定は困難であり、金属帯の表面欠陥を光学的に検査する表面欠陥検査装置に有効に使用することができないという問題がある。
特許文献５に記載の方法では、ロール表面に貼り付けられた欠陥標識が金属帯によって傷つけられたり、汚れてしまい、機能を果たせなくなる。また、カメラが複数台あった場合には、金属帯が常に流れている部分のカメラについては装置の異常判断が行えないことになり、装置の異常を判断するためには連続して製造しているコイルを一旦切って、ロール全体をカメラで捉えることが必要となり、通常検査中には異常判断ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−１９８６２７号公報
【特許文献２】特開２００７−３００５４７号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３８４４号公報
【特許文献４】特開２００２−３６９２２４号公報
【特許文献５】特開平１１−２２３６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することのできる表面欠陥検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、該撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、前記撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶された画像を画像処理して前記金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えた表面欠陥検査装置であって、前記画像メモリに記憶された画像から前記金属帯のエッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部により検出されたエッジから前記金属帯の板幅を算出する板幅算出部と、前記撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部と、前記板幅算出部により算出された板幅を前記金属帯の真の板幅情報と比較すると共に前記平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して前記撮像装置の異常を判断する異常判断部とを有してなる異常検出装置をさらに備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記平均輝度算出部は、前記画像メモリに記憶された画像から前記画像信号のエッジより内側の平均輝度レベルを算出するものであってもよい。また、前記異常検出装置は、前記異常判断部の判断結果を出力する判断結果出力部をさらに有するものであってもよい。
さらに、前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、該照明装置から前記撮像装置の撮像領域に照射される照明光の光量を制御する光量制御装置とをさらに備え、前記金属帯の先行金属帯と後行金属帯との溶接部を境にして照明光の光量を変化させる機能を前記光量制御装置が有し、前記異常検出装置は、前記金属帯のエッジより内側に位置する複数の撮像装置から出力された輝度信号の平均輝度を比較し、該平均輝度の比較結果から前記照明光の光量変化が所定の光量変化であるか否かを判定して前記撮像装置の異常を検出する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定められた閾値レベルと比較することによって金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置についても故障などの異常が生じたかどうかを異常判断部で判断することができる。従って、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査装置を示す図である。
【図２】図１に示す異常検出装置による異常検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】金属帯の表面を撮像する全ての撮像装置に異常が生じていないときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図４】金属帯のエッジを含む領域を撮像する撮像装置に異常が生じたときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図５】金属帯のエッジを含まない領域を撮像する撮像装置に異常が生じたときの各撮像装置の出力信号を示す図である。
【図６】金属帯に蛇行が生じたときの各撮像装置の出力信号の一例を示す図である。
【図７】金属帯が蛇行した場合の各撮像装置の位置と出力信号の一例を示す図である。
【図８】本発明の変形例を説明するための図である。
【図９】図１に示す異常検出装置による他の異常検出方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る表面欠陥検査装置を示す図で、本実施形態に係る表面欠陥検査装置２は、撮像装置３，４，５，６、照明装置７、画像入力装置８、画像メモリ９、欠陥検出装置１０、光量制御装置１４及び異常検出装置１５を備えている。
撮像装置３，４，５，６は図示しない巻取機により図中矢印方向に巻き取られる金属帯１の表面を撮像して画像信号を出力するものであって、金属帯１の幅方向に沿って一定間隔で配列されている。また、撮像装置３，４，５，６は例えば一次元または二次元のＣＣＤカメラまたは光電子倍増管などから構成されている。
【００１６】
照明装置７は撮像装置３，４，５，６の撮像領域に照明光を照射するものであって、金属帯１の板幅全体にわたって照明光を照射するように構成されている。
画像入力装置８は撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像を取り込むものであって、図示を省略したが、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号を増幅する増幅器や増幅された画像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などから構成されている。
【００１７】
画像メモリ９は撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像を記憶するものであって、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号は画像入力装置８でディジタル信号に変換された後、金属帯１の表面画像データとして画像メモリ９に記憶されるようになっている。
欠陥検出装置１０は金属帯１の表面欠陥を検出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された画像を画像処理する画像処理部１１、画像処理部１１の出力から表面欠陥の種別や程度などを判断する欠陥判断部１２、欠陥判断部１２の判定結果を表示装置やプリンタなどに出力する判断結果出力部１３などから構成されている。
【００１８】
光量制御装置１４は撮像装置３，４，５，６に入射する照明光の光量が一定となるように照明装置７を制御するものであって、画像入力装置８に入力した撮像装置３，４，５，６の出力信号を基に照明装置７を制御するように構成されている。
異常検出装置１５は撮像装置３，４，５，６の異常を検出するものであって、エッジ検出部１６、板幅算出部１７、平均輝度算出部１８及び異常判断部１９を有している。この異常検出装置１５のエッジ検出部１６は画像メモリ９に記憶された画像から金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを検出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された金属帯１の表面画像を画像処理して金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを検出するように構成されている。
【００１９】
異常検出装置１５の板幅算出部１７はエッジ検出部１６により検出されたエッジ１ａ，１ｂから金属帯１の板幅を算出するものであって、例えばエッジ検出部１６で検出されたエッジ１ａとエッジ１ｂとの間の画素数を計数して金属帯１の板幅を算出するように構成されている。
異常検出装置１５の平均輝度算出部１８は撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出するものであって、例えば画像メモリ９に記憶された画像データから平均輝度レベルを算出するように構成されている。
【００２０】
異常検出装置１５の異常判断部１９は撮像装置３，４，５，６が異常であるかどうかを判断するものであって、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報（例えば前工程で測定した板幅実測値）と比較すると共に平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置３，４，５，６の異常を判断するように構成されている。
異常検出装置１５は、また、判断結果出力部２０を有し、異常判断部１９の判定結果は判断結果出力部２０から表示装置やプリンタなどに出力されるようになっている。
【００２１】
また、異常検出装置１５は例えば図２に示すフローチャートに従って撮像装置３，４，５，６の異常を検出するように構成されている。すなわち、撮像装置３，４，５，６により撮像された金属帯１の表面画像が画像メモリ９に格納されると、異常検出装置１５は金属帯１の真の板幅情報（例えば板幅実測値）を図示しない上位計算機から取得する(ステップＳ１)。
【００２２】
金属帯１の真の板幅情報を取得したならば、異常検出装置１５は金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを本来撮像すべき２台の撮像装置（以下「エッジ撮像カメラ」という。）を金属帯１の真の板幅情報から特定する(ステップＳ２)。そして、金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを画像メモリ９に記憶された画像データから検出し(ステップＳ３)、検出したエッジから金属帯１の板幅を算出する(ステップＳ４)。なお、ステップＳ３で検出したエッジから金属帯１の板幅を算出する方法としては、例えばエッジ１ａとエッジ１ｂとの間の画素数から金属帯１の板幅を算出することができる。
【００２３】
金属帯１の板幅をステップＳ４で算出したならば、異常検出装置１５は算出した板幅（以下「板幅算出値」という。）を金属帯１の真の板幅情報と比較する（ステップＳ５）。そして、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。
ここで、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内でない場合には、異常検出装置１５はエッジ撮像カメラ（本実施形態では撮像装置３及び／又は撮像装置６）に故障などの異常が発生したと判断する（ステップＳ７）。また、板幅算出値が真の板幅情報と同じ板幅または許容範囲内である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１２に進む。
【００２４】
エッジ撮像カメラ（撮像装置３及び／又は撮像装置６）に故障などの異常が発生したとステップＳ７で判断した場合には、異常検出装置１５はステップＳ８に進み、ステップＳ２でエッジ撮像カメラであると特定された撮像装置３がエッジを検出しているかどうかを判定する。ここで、撮像装置３がエッジを検出していると判定した場合には、異常検出装置１５はステップＳ１０に進む。また、撮像装置３がエッジを検出していないと判定した場合には、異常検出装置１５は撮像装置３が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ９）、ステップＳ１０に進む。
【００２５】
ステップＳ１０では、ステップ２でエッジ撮像カメラであると特定された撮像装置６がエッジを検出しているかどうかを判定する。ここで、撮像装置６がエッジを検出していると判定した場合には、異常検出装置１５はステップＳ１２に進む。また、撮像装置６がエッジを検出していないと判定した場合には、異常検出装置１５は撮像装置６が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１１）、ステップＳ１２に進む。
【００２６】
ステップＳ１２では、撮像装置３から出力された画像信号の平均輝度（エッジより内側の平均輝度）を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１２で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１５に進む。また、ステップＳ１２で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は撮像装置３が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５に進む。
【００２７】
このとき、金属帯１の蛇行等がある場合には、図７に示すように、撮像装置３と撮像装置５の両方がエッジ撮像カメラとなる場合もある。これに対応するため、各撮像装置の平均輝度を算出するステップＳ１２、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１の処理の前に、各撮像装置についてエッジ撮像カメラであるかエッジ撮像カメラの内側に位置するカメラであるかを判断する（ステップＳ１２−０、Ｓ１５−０、Ｓ１８−０、Ｓ２１−０）。ここで、エッジ撮像カメラでないと判断した場合あるいはエッジ撮像カメラの外側に位置するカメラ（図７の場合には撮像装置６）であると判断した場合は、平均輝度算出および閾値判定を行わず、次の処理に進むようにする。こうすることで、金属帯１が蛇行して、エッジのかかっていないカメラや金属帯１を全く撮像していないカメラを異常と判断することが無くなる。
【００２８】
ステップＳ１５では、撮像装置６から出力された画像信号の平均輝度（エッジより内側の平均輝度）を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１５で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ１８に進む。また、ステップＳ１５で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は撮像装置６が異常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。
【００２９】
ステップＳ１８では、撮像装置４から出力された画像信号の平均輝度を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ１８で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１９）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ２１に進む。また、ステップＳ１８で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は故障などの異常が撮像装置４に発生したと判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ２０）、ステップＳ２１に進む。
【００３０】
ステップＳ２１では、撮像装置５から出力された画像信号の平均輝度を画像メモリ９に記憶された画像データから算出する。そして、異常検出装置１５はステップＳ２１で求めた平均輝度が予め定めた閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。ここで、閾値以上である場合には、異常検出装置１５はステップＳ２４に進む。また、ステップＳ２１で求めた平均輝度が閾値以上でない場合には、異常検出装置１５は故障などの異常が撮像装置５に発生したと判断し、その判断結果を表示装置等に出力し（ステップＳ２３）、ステップＳ２４に進む。
【００３１】
ステップＳ２４では、以上のフローで異常が見つからなければ、全ての撮像装置３，４，５，６は正常であると判断し、その判断結果を表示装置等に出力する。
なお、以上の図２による説明において、後述する図４に示す場合のように金属帯１が蛇行したことにより撮像装置６でエッジ検出せず、撮像装置５でエッジを検出する場合は、ステップＳ１５〜Ｓ１７における撮像装置６に関する判定に換えて、撮像装置５についてステップＳ２１−０〜Ｓ２３にて判定を行うことになる。
【００３２】
図１に示した構成において、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていないときの各撮像装置の出力信号を図３に示す。また、撮像装置６に異常が生じているときの各撮像装置の出力信号を図４に、撮像装置５に異常が生じているときの各撮像装置の出力信号を図５に、金属帯１に蛇行が生じたときの各撮像装置の出力信号を図６に示す。
上述した本発明の一実施形態では、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていない場合には板幅算出部１７により算出された板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致することが図３からわかり、撮像装置６に異常が生じている場合には板幅算出部１７により算出された板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致しないことが図４からわかる。
【００３３】
また、撮像装置３，４，５，６に異常が生じていない場合には撮像装置３，４，５，６の出力信号レベルＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６が閾値レベルＬ０以上となることが図３からわかり、撮像装置５に異常が生じている場合には平均輝度算出部１８により算出された撮像装置５の出力信号レベルＬ５が閾値レベルＬ０より低くなることが図５からわかる。
また、金属帯１に蛇行が生じたために本来はエッジを検出すべき撮像装置６の出力信号が低い場合でも、板幅算出部１７により算出された板幅板幅Ｗ１が金属帯１の板幅Ｗ０と一致する場合には、撮像装置６の異常でないことが図６からわかる。
【００３４】
従って、上述した本発明の一実施形態のように、撮像装置３，４，５，６の異常を検出する装置として、画像メモリ９に記憶された画像から金属帯１のエッジ１a，１ｂを検出するエッジ検出部１６と、エッジ検出部１６により検出されたエッジ１a，１ｂから金属帯１の板幅を算出する板幅算出部１７と、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部１８と、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報と比較すると共に平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置３，４，５，６の異常を判断する異常判断部１９とを有してなる異常検出装置１５を備えたことで、金属帯１のエッジ１ａ，１ｂを含まない領域を撮像する撮像装置４，５についても故障などの異常が生じたかどうかを判断できるので、金属帯の幅方向に配列された複数台の撮像装置に故障などの異常が生じたことを正確に検出して表面欠陥の見逃し等を防止することができる。
【００３５】
また、上述した本発明の一実施形態のように、照明装置７を制御する光量制御装置１４を備えたことで、金属帯１から撮像装置３，４，５，６に入射する照明光の光量が一定となるので、撮像装置３，４，５，６から出力された画像信号の平均輝度を予め定めた閾値と比較することによって撮像装置３，４，５，６の異常を正確に検出することができる。
さらに、板幅算出部１７により算出された板幅を金属帯１の真の板幅情報と比較してエッジ撮像カメラの異常の可能性を判断した後、平均輝度算出部１８により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して撮像装置の異常を判断することで、金属帯１の蛇行による影響を受けることなく撮像装置の異常を判断することができる。
【００３６】
なお、上述した本発明の一実施形態では、金属帯の表面を撮像する複数台の撮像装置として４台の撮像装置を例示したが、撮像装置の台数については２〜３台または５台以上であってもよい。
図２に示した処理フローを行った時に、撮像装置の通常の故障、異常時については判断することが可能であるが、撮像装置の故障の中には、撮像装置がある一定レベルの輝度を出力したままの状態となる故障もある。この場合には図２の処理フローでは撮像装置の故障や異常を検出することができない。そこで、以下に示す方法で撮像装置の故障や異常を検出できるようにする。
【００３７】
通常の金属帯の連続製造設備では、金属帯をコイルと呼ばれる巻き取った状態のものを溶接しながら連続的に製造している。コイルのつなぎ目の溶接部分については、溶接部の検出等のための穴を開けており、この部分は製造時に切り落とす。このため、図８に示すように、表面欠陥検査装置ではその部分を不感帯として処理しないのが通常である。この場合には、溶接部より前の先行金属帯である先行コイル１ａの区間Ａにおいて、エッジ撮像カメラ及びその内側のカメラについて、各カメラの平均輝度を図９に示す処理フローのステップＳ１２、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１で求めておく。コイルが切り替わると同時に、光量制御装置１４の光量を不感帯の部分で現状の半分の光量に下げる。たとえば、図８に示す区間Ｂのように、光量を８０％から４０％に変える。このとき、図８の区間Ｂで求めた後行コイル（後行金属帯）１ｂの各カメラの平均輝度が図８の区間Ａで求めた先行コイル１ａの各カメラの平均輝度の約１／２になっているかを図９に示すステップＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９、Ｓ２２で判断する。
【００３８】
平均輝度が光量制御装置１４で下げた輝度（例えば１／２）になっていない場合には、そのカメラはカメラ出力がある値で固定しているような異常と判断することが可能となる。この処理を行う場合には、先行コイルと後行コイルの表面性状、例えば粗さ等が大きく変わっても金属帯の反射率が大きく変わる部分では誤判断をする可能性があるため、先行コイルと後行コイルの表面性状等の製造条件がほぼ同じで金属帯の反射率が大きく変化しない部分で行うことで、カメラの異常を判断することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１…金属帯
１ａ，１ｂ…エッジ
２…表面欠陥検査装置
３，４，５，６…撮像装置
７…照明装置
８…画像入力装置
９…画像メモリ
１０…欠陥検出装置
１１…画像処理部
１２…欠陥判断部
１３…判断結果出力部
１４…光量制御装置
１５…異常検出装置
１６…エッジ検出部
１７…板幅算出部
１８…平均輝度算出部
１９…異常判断部
２０…判断結果出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、該撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、前記撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶された画像を画像処理して前記金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えた表面欠陥検査装置であって、
前記画像メモリに記憶された画像から前記金属帯のエッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部により検出されたエッジから前記金属帯の板幅を算出する板幅算出部と、前記撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部と、前記板幅算出部により算出された板幅を前記金属帯の真の板幅情報と比較すると共に前記平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して前記撮像装置の異常を判断する異常判断部とを有してなる異常検出装置をさらに備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記平均輝度算出部は、前記画像メモリに記憶された画像から前記画像信号のエッジより内側の平均輝度レベルを算出することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記異常検出装置は、前記異常判断部の判断結果を出力する判断結果出力部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、該照明装置から前記撮像装置の撮像領域に照射される照明光の光量を制御する光量制御装置とをさらに備え、前記金属帯の先行金属帯と後行金属帯との溶接部を境にして照明光の光量を変化させる機能を前記光量制御装置が有し、前記異常検出装置は、前記金属帯のエッジより内側に位置する複数の撮像装置から出力された輝度信号の平均輝度を比較し、該平均輝度の比較結果から前記照明光の光量変化が所定の光量変化であるか否かを判定して前記撮像装置の異常を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１】
金属帯の幅方向に沿って配列された複数台の撮像装置と、該撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、前記撮像装置により撮像された金属帯の表面画像を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶された画像を画像処理して前記金属帯の表面欠陥を検出する欠陥検出装置とを備えた表面欠陥検査装置であって、
前記画像メモリに記憶された画像から前記金属帯のエッジを検出するエッジ検出部と、該エッジ検出部により検出されたエッジから前記金属帯の板幅を算出する板幅算出部と、前記撮像装置から出力された画像信号の平均輝度レベルを算出する平均輝度算出部と、前記板幅算出部により算出された板幅を前記金属帯の真の板幅情報と比較すると共に前記平均輝度算出部により算出された平均輝度レベルを予め定めた閾値レベルと比較して前記撮像装置の異常を判断する異常判断部とを有してなる異常検出装置をさらに備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記平均輝度算出部は、前記画像メモリに記憶された画像から前記画像信号のエッジより内側の平均輝度レベルを算出することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記異常検出装置は、前記異常判断部の判断結果を出力する判断結果出力部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置の撮像領域に照明光を照射する照明装置と、該照明装置から前記撮像装置の撮像領域に照射される照明光の光量を制御する光量制御装置とをさらに備え、前記金属帯の先行金属帯と後行金属帯との溶接部を境にして照明光の光量を変化させる機能を前記光量制御装置が有し、前記異常検出装置は、前記金属帯のエッジより内側に位置する複数の撮像装置から出力された輝度信号の平均輝度を比較し、該平均輝度の比較結果から前記照明光の光量変化が所定の光量変化であるか否かを判定して前記撮像装置の異常を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面欠陥検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０８１０６（Ｐ２０１２−１０８１０６Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５０４０（Ｐ２０１１−２２５０４０）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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