熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法与流程

本发明涉及熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法。

背景技术：

作为熔融镀锌钢板的表面出现的表面缺陷，例如有未镀覆、结痂、浮渣、污垢等各种缺陷。由于视缺陷的种类其对应也随之不同，故期望能对缺陷的种类正确地进行分类判定。缺陷的种类的分类判定虽然一般是由作业者通过目视进行，但近年随着生产线的高速化、使用者对表面外观的严格化等，而使得分类判定逐渐朝机械化进展。

例如在专利文献1、2中已公开了关于熔融镀锌钢板的表面缺陷检查的技术。在专利文献1中公开了在平整机的上游侧将熔融镀锌钢板的表面缺陷判别为浮渣与其他缺陷的浮渣缺陷检查装置。在该装置中，在熔融镀锌钢板的表面，以相对于钢板的法线呈50°至80°的角度照射光，且以相对于相同法线呈0°至40°的角度方向对漫反射光进行摄影而获得图像信号。而且，在所获得的图像信号之中，将图像亮度较规定的阈值低且面积为规定范围内的部位判定为浮渣；而图像亮度较规定的阈值低且面积为规定范围外者则判定为浮渣以外的表面缺陷。此外，在相同文献中，已公开了：对于抽出的表面缺陷，使用表面缺陷的面积、表面缺陷的图像亮度、表面缺陷的纵横尺寸比(aspectratio)的3个特征量，通过相同文献的第5图所示的判定逻辑而分类判定为“无害”、“浮渣”、“污垢、线状疵”、“结痂、鳞纹(scale)”、“孔”、“条纹疵”。

在专利文献2中公开了设置在将熔融镀锌钢板卷取为线圈前的阶段的质量管理装置。该质量管理装置进行：首先在熔融镀锌钢板的表面照射光，从对该光的正反射光进行摄影所得的图像信号挑出瑕疵候补的图像信号的处理；以及从对该光的漫反射光进行摄影而得的图像信号也挑出瑕疵候补的图像信号的处理。瑕疵候补的图像信号的挑出使用除了正反射光、漫反射光之外的设定为某质量水平的阈值进行。接着，参照对于“线状疵”、“未镀覆”等瑕疵的各种类预先设定的基准信息，从上述瑕疵候补的图像信号中挑选出真的瑕疵图像信号，按瑕疵的种类获得真的瑕疵图像信号的分布状态的信息。而且，从所获得的信息按照瑕疵的种类计算缺陷长度，根据算出的缺陷长度在钢板全长中的存在率等，进行是否满足质量水平的合否判定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5594071号公报

专利文献2：日本特开2004-151006号公报

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

专利文献1所公开的浮渣缺陷检查装置将从漫反射光所得的表面缺陷的图像信号之中的图像亮度较规定的阈值低的部位的面积为规定范围内者判定为浮渣。但是，由于表面缺陷的面积必然会产生偏差，故在这种手法中，有可能会将图像亮度比浮渣低的表面缺陷(例如未镀覆、结痂、污垢等)也判定为浮渣。再者，在记载于相同文献的权利要求2的装置中，虽也将表面缺陷的纵横尺寸比(形状)纳入考虑而进行该表面缺陷是否为浮渣的判定，但由于纵横尺寸比也必然会产生偏差，故有可能会将浮渣误判为未镀覆、结痂、污垢等表面缺陷。

在专利文献2中，如上所述已记载有：从对正反射光及漫反射光分别进行摄影所得的图像信号，使用对于正反射光、漫反射光分别设定的阈值，挑出瑕疵候补的图像信号；以及参照对于“线状疵”、“未镀覆”等各瑕疵的种类分别预先设定的基准信息，从挑出的所述瑕疵候补的图像信号挑选真的瑕疵图像信号。但是，对于瑕疵候补的图像信号是属于何种种类的瑕疵(“线状疵”、“未镀覆”等)究竟如何进行判别的手法并无任何记载。也就是，在相同文献中并未公开用于将钢板的表面缺陷正确地分类判定的技术。

本发明的目的在于提供一种熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法，可解决上述现有技术中无法解决的课题，能够在极力不依赖容易产生偏差的表面缺陷的面积、形状等的信息的前提下，对多种表面缺陷高精度地进行分类判定。

(二)技术方案

本发明的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置的前提是具备：照明部，其对熔融镀覆钢板的表面进行照明；正反射光摄影部，其对来自所述熔融镀覆钢板上的摄影对象部位的正反射光进行摄影；漫反射光摄影部，其对来自同一摄影对象部位的漫反射光进行摄影；以及图像信号处理部，其处理由所述正反射光摄影部摄影所得的正反射图像信号和由所述漫反射光摄影部摄影所得的漫反射图像信号进行摄影，所述熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置中，所述正反射光摄影部和所述漫反射光摄影部同时对来自所述摄影对象部位的反射光进行摄影。所述图像信号处理部进行以下动作：将所述正反射光摄影部摄影所得的正反射图像信号之中的、亮度比规定的阈值低的部位作为表面缺陷部位而抽出；关于对应于所抽出的所述表面缺陷部位的部位，对于由所述漫反射光摄影部摄影所得的漫反射图像信号进行阈值处理，由此对所抽出的所述表面缺陷部位的缺陷种类进行分类判定。

在具备所述结构的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置中，优选的是，所述图像信号处理部算出所述漫反射光摄影部对质地(日语：地合；formation)进行摄影所得的漫反射图像信号的移动平均值，将所算出的移动平均值作为所述阈值处理的阈值使用，将亮度比该阈值高的部位和亮度比该阈值低的部位分类判定为相互不同的种类的表面缺陷。

根据具备上述结构的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置，通过将从正反射光和漫反射光所得的反射图像信号的亮度信息并用、同步，而能够在不依赖容易产生偏差的表面缺陷的面积、形状等的信息的前提下对表面缺陷的种类高精度地进行分类判定。

本发明的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查方法的前提是：对熔融镀覆钢板的表面进行照明，对来自所述熔融镀覆钢板上的摄影对象部位的正反射光及漫反射光分别进行摄影，对进行摄影而分别所得的正反射图像信号和漫反射图像信号进行处理，在所述熔融镀覆钢板的表面缺陷检查方法，来自所述摄影对象部位的正反射光的摄影和漫反射光的摄影同时进行。所述处理是将摄影所得的正反射图像信号之中的、亮度比规定的阈值低的部位作为表面缺陷部位而抽出，关于与所抽出的所述表面缺陷部位对应的部位，对于摄影所得的漫反射图像信号进行阈值处理，由此对所抽出的所述表面缺陷部位的缺陷种类进行分类判定。

在具备所述结构的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查方法中，优选的是，在所述处理中算出对质地进行摄影所得的漫反射图像信号的移动平均值，将所算出的移动平均值作为所述阈值处理的阈值使用，将亮度比该阈值高的部位和亮度比该阈值低的部位分类判定为相互不同的种类的表面缺陷。

根据具备上述结构的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查方法，通过将从正反射光和漫反射光所得的反射图像信号的亮度信息并用、同步，而能够在不依赖容易产生偏差的表面缺陷的面积、形状等的信息的前提下对表面缺陷的种类高精度地进行分类判定。

(三)有益效果

根据本发明，能够在极力不依赖易产生偏差的表面缺陷的面积、形状等的信息的前提下，对多种表面缺陷高精度地进行分类判定。

附图说明

图1为表示熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置的结构例的图。

图2为表示使用熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置对沿着辊移动的钢板的表面进行检查的状态的图。

图3为将反射角度与反射光的亮度的关系与质地、未镀覆、浮渣相关联地表示的线图。

图4为关于显现在熔融镀覆钢板的表面的浮渣内未镀覆的各种图像。

图5为表示从对反射光进行摄影而得的图像信号检测缺陷并对其缺陷进行分类判定为止的程序的流程图。

图6为表示对于缺陷的每个种类预先设定的关于纵横尺寸比、真圆度、取向、密度等的阈值条件的表。

图7为正规化处理的说明图。

图8为噪声去除处理的说明图。

图9为缺陷连结处理的说明图。

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法参照附图进行说明。此外，以下举出熔融镀锌钢板作为熔融镀覆钢板的一例进行说明。

如图1所示，本实施方式的表面缺陷检查装置1对于出现于熔融镀锌钢板2(以下简称为“钢板2”)的表面的缺陷，一边使钢板2连续运送一边进行分类判定，且由照明部3、正反射光摄影部4、漫反射光摄影部5、图像信号处理部6、分类判定结果输出部7等所构成。

照明部3对钢板2的表面的摄影对象部位8进行照明。该照明部3设置于比在摄影对象部位8与钢板2的运送方向垂直的面9(以下简称为“垂直面9”)的更靠钢板2的运送方向下流侧，对于钢板2的表面的照明的入射角设定为相对于垂直面9呈规定角度α(本实施方式中α＝10°)。本实施方式中，作为照明部3的光源而使用对钢板2在板宽方向照明的led(lightemittingdiode；发光二极管)式的线型照明。但是，照明部3的光源不限于此，也可取代led而采用卤素灯、金属卤化物灯(metalhalide)、荧光灯等。

正反射光摄影部4对从照明部3照射的光在钢板2的表面的摄影对象部位8反射的正反射光进行摄影。因此，正反射光摄影部4被设置于比所述垂直面9更靠钢板2的运送方向上游侧，且以在相对于所述垂直面9呈角度α的位置对正反射光进行受光的方式设置。本实施方式中，在正反射光摄影部4使用ccd(chargecoupleddevice；电荷耦合器件)线型感应相机。也可取代ccd线型感应相机而采用ccd区域感应相机等。此外，正反射光摄影部4的空间分辨率可根据作为检测对象的表面缺陷的种类而适当决定。

漫反射光摄影部5对从照明部3照射的光在钢板2的表面的摄影对象部位8反射的漫反射光进行摄影。该漫反射光摄影部5设置在比所述垂直面9更靠钢板2的运送方向上游侧，且以在相对于所述垂直面9呈规定角度β(本实施方式中β＝30°)的位置对漫反射光进行受光的方式设置。本实施方式中，在漫反射光摄影部5虽使用ccd线型感应相机，但同样地也可取代ccd线型感应相机而采用ccd区域感应相机等。此外，漫反射光摄影部5的空间分辨率也可根据作为检测对象的表面缺陷的种类而适当决定。

图像信号处理部6对正反射光摄影部4摄影所得的正反射图像信号t1与漫反射光摄影部5摄影所得的漫反射图像信号t2进行处理而抽出钢板2的表面缺陷，进一步对所抽出的表面缺陷进行分类判定。该图像信号处理部6由各种演算处理装置(例如，组入有用于执行后述的分类判定逻辑所需要的程序的个人计算机(personalcomputer)等)构成。此外，判定结果向上位的过程控制计算机(processcomputer)发送而进行质量判定。

分类判定结果输出部7将由图像信号处理部6所分类判定的表面缺陷的种类通过显示、印刷等手段而告知该制造步骤、下一制造步骤或用户。该分类判定结果输出部7例如由监视器装置、打印机装置等所构成。

此外，图1中，虽显示为对于在水平方向移动的钢板2的表面进行表面缺陷检查的样子，但表面缺陷检查装置1如图2所示地也能够对于沿着辊10的外周面移动的钢板2的表面进行表面缺陷检查。另外，表面检查装置1的设置场所虽不被特别限定，但优选的是，期望设置于在制造钢板2的最终工程中由表面检查装置1进行表面缺陷检查的场所。更具体而言，期望由表面检查装置1进行的表面缺陷检查使对如下钢板2进行的，该钢板2是实施了由平整机所进行的调质压延处理后且被卷取机(tensionreel)卷取之前的钢板。

然而，由于钢板2的表面的反射角度与反射光的亮度的关系随每种质地、表面缺陷的种类而在定性上有所不同，故期望将该情形纳入考虑而设定漫反射光摄影部5的受光角度β。在图3所示的线图中，横轴表示反射角度，纵轴表示反射光的亮度。分别为：曲线g1表示反射面为质地的情况，曲线g2表示反射面为未镀覆或结痂(以下简称为“未镀覆”)的情况，曲线g3表示反射面为浮渣或污垢(以下简称为“浮渣”)的情况。如曲线g1至g3所示，皆以在正反射角10°的亮度为最高，反射角度越远离正反射角10°则亮度越衰减。关于该亮度的衰减的程度，相较于为浮渣、未镀覆的情况而言，为质地的情况下明显较大。

本实施方式中，在以反射面为质地的情况下的反射光的亮度(曲线g1)作为基准，反射面为浮渣的情况下的反射光的亮度(曲线g3)相较于上述基准为高亮度且反射面为未镀覆的情况下的反射光的亮度(曲线g2)相较于上述基准为低亮度的反射角度位置，也就是β＝30°的位置设置漫反射光摄影部5。

图4所示的图像皆是关于显现于钢板2的表面的浮渣内未镀覆的图像。浮渣内未镀覆是在浮渣的内侧存有未镀覆的表面缺陷。在同图中，“实物照片”为对浮渣内未镀覆进行摄影的照片。“正反射图像信号(α＝10°)”为根据在正反射光摄影部4所摄影的正反射图像信号而形成的图像。“漫反射图像信号(β＝45°)”、“漫反射图像信号(β＝40°)”、“漫反射图像信号(β＝35°)”、“漫反射图像信号(β＝30°)”分别为基于如下漫反射图像信号而形成的图像，该漫反射图像信号是试验性地在成为漫反射角β＝45°、β＝40°、β＝35°、β＝30°的反射角度位置设置漫反射光摄影部4进行摄影而得到的。

如图4的“实物照片”所示，肉眼观看时，浮渣内未镀覆看起来浮渣部分及未镀覆部分都比周围的质地更黑(暗)。“正反射图像信号(α＝10°)”中同样地浮渣部分及未镀覆部分看来也比周围的质地黑。另一方面。“漫反射图像信号(β＝45°)”中，由于浮渣部分及未镀覆部分都成为较质地而言漫反射图像信号的亮度较高(参照图3)，故变白。另一方面，随着β越来越接近α，如“漫反射图像信号(β＝40°)”、“漫反射图像信号(β＝35°)”所示，未镀覆部分逐渐变黑，“漫反射图像信号(β＝30°)”中，浮渣部分仍保持为白，仅有未镀覆部分反转为黑。

由此，如图3所示，在以反射面为质地的情况下的反射光的亮度(曲线g1)作为基准，反射面为浮渣的情况下的反射光的亮度(曲线g3)相较于上述基准为高亮度且反射面为未镀覆的情况下的反射光的亮度(曲线g2)相较于上述基准为低亮度的反射角度位置设置漫反射光摄影部5，如果以上述基准(曲线g1)作为阈值，则能够对浮渣与未镀覆进行分类判定。此方式不限于浮渣与未镀覆之间的分类判定，也能够适用于其他的种类的表面缺陷彼此间的分类判定。

以下，一边参照图5一边说明从在各反射光摄影部4、5对反射光进行摄影所得的图像信号检测缺陷并对该缺陷进行分类判定为止的程序。

首先，正反射光摄影部4、漫反射光摄影部5分别对在钢板2的表面反射的反射光进行摄影，进行基于ccd的数字变换处理而分别获得256灰阶的正反射图像信号t1及漫反射图像信号t2(s1)。

接着，图像信号处理部6在对于正反射图像信号t1、漫反射图像信号t2实施正规化处理后(s2)，分别进行阈值处理(s3)。所述正规化处理是为了矫正因各反射光摄影部4、5具有的透镜的像差的影响、钢板2上的摄影位置的差异而使照明条件不同等从而使因钢板2上的摄影位置的差异而产生的图像信号t1、t2的值的偏差或偏离而进行的。作为所述正规化处理，例如，进行以下处理：将在所述s1所得的图像信号t1、t2的正态分布n(μ，σ²)分别变换成使平均值μ为0、分散值σ为1的标准正态分布n(0，12)，且进一步进行使平均值从0偏移(offset)为128的处理。例如，在上述正规化处理前，图像信号t1、t2的值的波形形成为以从钢板2的宽度方向两侧端起向宽度方向中央部逐渐变高的曲线b1(参照图7)为中心的情况下，在上述正规化处理后，图像信号t1、t2的值的波形形成为以平均值128且没有偏差的线段b2(参照图7)为中心。此外，图7的线图的纵轴表示0至255的范围的灰阶值，横轴表示钢板2的宽度方向位置。曲线b1、线段b2的两端对应于钢板2的两侧端位置。另外，从曲线b1、线段b2朝下方突出的突起11表示缺陷的图像信号。

在对于正反射图像信号t1的阈值处理中，将亮度比规定的阈值p1低的正反射图像信号t1l视为缺陷部位(进行抽出)。上述阈值p1虽可以为预先设定的常数，但在本实施方式中，是以比正反射光摄影部4的摄影范围的各正反射图像信号t1的移动平均值仅低了规定值的值作为上述阈值p1。

在对于漫反射图像信号t2的阈值处理中，关于所述缺陷部位(正反射图像信号t1为亮度比规定的阈值p1低的钢板2上的部位)，将亮度比规定的阈值p2高的漫反射图像信号t2h判定为第一种缺陷(本实施方式中为浮渣或污垢)，将亮度比规定的阈值p2低的漫反射图像信号t2l判定为第二种缺陷(本实施方式中为未镀覆或结痂)。上述阈值p2虽可以为预先设定的常数，但在本实施方式中，是将从质地漫反射且由漫反射光摄影部5摄影所得的漫反射图像信号的移动平均值作为上述阈值p2。

接着，图像信号处理部6实施用于对在正反射图像信号t1的阈值处理中被视为缺陷部位的像素进行抽出的噪声去除处理(s4)，且实施将被抽出的缺陷部位的像素彼此结合的缺陷连结处理(s5)。所述噪声去除处理如图8的左图所示，将在上述阈值处理中被视为缺陷像素12、13所检测出的缺陷中的、成为可与其附近区分的孤立点(微小缺陷)的缺陷像素13视为噪声，而将其变更为如图8的右图所示的正常像素。作为用于将缺陷像素13变更为正常像素的滤波器(噪声去除处理的手法)，已知有平均滤波器、低通滤波器(low-passfilter)、高斯滤波器(gaussianfilter)、拉普拉斯滤波器(laplacianfilter)等。另外，所述缺陷连结处理例如图9的左图所示，当存在有互相接近的多个缺陷12的情况下，如图9的右图所示，将含有该多个缺陷12的一个领域(图9中以点线例示的区域为四边形领域)识别为一个缺陷12。

然后，图像信号处理部6根据由缺陷连结处理作为一个缺陷12而识别的缺陷部位的轮廓，解析该缺陷的纵横尺寸比、真圆度、取向(相对于钢板2的运送方向的缺陷的长边方向的取向)等的特征量。另外，在存在于由轮廓线所围起的区域的像素之中，分别算出：被正反射图像信号t1的阈值处理视为缺陷部位的像素所占的密度、被漫反射图像信号t2的阈值处理视为第一种缺陷部位的像素所占的密度、及被漫反射图像信号t2的阈值处理视为第二种缺陷部位的像素所占的密度(s6)。

最后，图像信号处理部6对于第一种缺陷部位、第二种缺陷部位，带入如图6所示的对于每种缺陷的种类预先设定的关于纵横尺寸比、真圆度、取向、所述密度的阈值条件，对第一种缺陷部位(浮渣、污垢)、第二种缺陷部位(未镀覆、针孔未镀覆、结痂)的种类更细微地进行分类判定，若缺陷部位为第一种缺陷部位，则将其作为浮渣、污垢[1]、污垢[2]的任一种而更细微地进行分类判定，若缺陷部位为第二种缺陷部位，则将其作为未镀覆、针孔未镀覆、结痂的任一种而更细微地进行分类判定(s7)。在图6的阈值条件之中，大写英文“a”、“b”、“c”、“d”实际为以表面缺陷检查而得的实际值，小写英文与数字的组合“a1”、“b1”、…为预先设定的阈值。该阈值采用针对各种的表面缺陷重复进行实验等而得的最佳值。此外，“正反射图像信号”栏的“暗”表示较所述阈值p1为低亮度，“漫反射图像信号”栏的“暗”表示较所述的阈值p2为低亮度，“漫反射图像信号”栏的“明”表示较所述的阈值p2为高亮度。

由以上的说明可知，根据本发明的实施方式的熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法，通过将从正反射光和漫反射光所得的反射图像信号的亮度信息并用、同步，则能在不依赖容易产生偏差的缺陷的特征量(纵横尺寸比、缺陷的真圆度、缺陷的取向等)的前提下，对所抽出的表面缺陷的种类高精度地进行分类判定。本实施方式中，能够不依赖上述特征量地至少高精度地分类判定为第一种缺陷和第二种缺陷。

另外，若带入关于所述密度的阈值条件，则可更详细且高精度地进行分类判定。在此基础上，若进一步带入关于纵横尺寸比、缺陷的真圆度、缺陷的取向等的特征量的阈值条件，则能够更详细且高精度地进行分类判定。

此外，在已述的实施方式中，照明部3的照明角度α、正反射光向正反射光摄影部4的入射角度α、漫反射光向漫反射光摄影部5的入射角度β虽设定为α＝10°、β＝30°，但α也可以为10°≦α≦25°。β则在满足已述条件的前提下也可以为30°≦β≦45°。工业上的可利用性

本发明例如可适用于熔融镀锌钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法。

附图标记说明

1-表面缺陷检查装置；2-熔融镀锌钢板(熔融镀覆钢板)；3-照明部；4-正反射光摄影部；5-漫反射光摄影部；6-图像信号处理部；8-摄影对象部位；t1-正反射图像信号；t2-漫反射图像信号。