| 【発明の名称】 |
複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】陶山 恒夫
【氏名】櫛田 靖夫
【氏名】田中 一
【氏名】西田 正昭
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| 【要約】 |
【課題】表面疵の見逃し、過検出等を極力抑えることが可能な表面欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】複数の表面欠陥計を用いて疵判定を行う際、１台のみにより疵が検出された場合はそれにより疵判定を行い、複数の表面欠陥計により疵が検出された場合は、それぞれの表面欠陥計により検出された特徴量に応じて予め与えられている疵判定のアルゴリズムに従って、前記複数の表面欠陥計の検出結果を処理することにより疵判定を行う複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法。さらに、疵判定のアルゴリズムは、各表面欠陥計により判定される疵等級の組合せに対して予め与えられているロジックの中から、各表面欠陥計により判定された疵等級に対応するロジックを選択し、このロジックに基づき疵判定を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の表面欠陥計を用いて疵判定を行う際、表面欠陥計のうち１台のみにより疵が検出された場合はその検出結果により疵判定を行い、複数の表面欠陥計により疵が検出された場合は、それぞれの表面欠陥計により検出された特徴量に応じて予め与えられている疵判定のアルゴリズムに従って、前記複数の表面欠陥計の検出結果を処理することにより疵判定を行うことを特徴とする複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法。
【請求項２】 疵判定のアルゴリズムは、各表面欠陥計により判定される疵等級の組合せに対して予め与えられているロジックの中から、各表面欠陥計により判定された疵等級に対応するロジックを選択し、このロジックに基づき疵判定を行うことを特徴とする請求項１記載の複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の表面欠陥計を用いて表面欠陥の種類と程度等の疵判定を行う表面欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼板やシート等のインラインにおける表面欠陥検査において、表面欠陥検査装置が広く一般的に用いられている。特に、被検査対象物体の表面に存在する鋼板やシート等の表面欠陥(疵)を検査し、疵部へマーキングして疵部を特定したり、検査精度の向上を目的として、総合精度を向上させた表面欠陥検査方法の開発が推進されている。表面欠陥検査装置としては、従来から種々の計測原理が考えられている。鋼板等の連続的に生産される製造物の表面欠陥の検出には、一般に画像処理の手法を用いることが多い。
【０００３】例えば特開平９−２１７６１号公報には、レーザ光を投光して距離を測定する光走査型測距手段を用いた表面欠陥検査装置が提案されている。この技術では、信号処理回路により反射光の位相を測定して表面の凹凸データを得るとともに、反射光の強度から明暗データを得ている。これらの２つのデータから表面欠陥の判定を行うというものである。
【０００４】また、特開平８−２６１９５１号公報には、画像処理手法を用いた表面検査装置が提案されている。この技術では、レーザ光の走査により得られる表面の画像信号を用いて、画像処理により疵の分布を求める。この疵分布の統計的情報を過去に発生した統計的情報と比較することにより、表面欠陥の判定を行うというものである。
【０００５】特開平８−１３６４７２号公報には、カメラ装置の配置について、狭い場所でも設置できる方法が提案されている。この技術は、反射鏡等の光学素子で反射光の進路を変化させることにより、検査対象からカメラまでの光学的な距離（光路長）を変えずに、直線距離を縮少している。
【０００６】特開平６−８２３９０号公報には、色むら状の表面欠陥などを検出するための表面欠陥検査装置が提案されている。この技術では、撮像された画像の色成分の情報を用いて、単なる輝度成分では検出できない色むら状の表面欠陥を検出するというものである。その他、数多くの技術が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術は、何れも表面欠陥計の単体装置機能に関するものである。単体装置機能で表面の欠陥を検査する装置においては、鋼板やシート等の商取引きにおいて、製品の１コイル内に疵が何%混入しているか疵混入率を表示・標記して取引きする場合や、疵部を除去して取引きする方法や、コイル中の何処の部分にどのような疵が存在するかを明確に示して取引きする場合等、種々の形態がある。
【０００８】一般に、疵の混入率を表示・標記して取引きする場合、それぞれの装置が持つ単体精度で十分使用可能な場合もある。しかし、表面欠陥検査装置や目視判定での曖昧さ(精度)は、絶対値ではなく百分率評価で表示・標記されることになり、結局のところ不明瞭と言わざるを得ない。
【０００９】その結果、疵部を除去して取引きする方法や、コイル中の何処の部分にどのような疵が存在するかを明確に示して取引きする場合等は、表面欠陥検査装置や目視判定の基準を、安全を見る関係上非常に厳しく設定せざるを得ないのが現状である。その結果、歩留は極めて低下することとなる。
【００１０】鋼板やシートに付けられる表面疵の多くは、疵部に光を当てその反射回折光を画像処理することで見つけられる。前述の従来技術はいずれもこの光学的方法を用いている。しかし、疵種や等級は疵の形状や濃度・形態等によって単一の表面欠陥検査装置で疵の全てを包括的に検出することは困難である。
【００１１】このため光源の種類を変え、検出ビデオ信号を電気的に処理する方法を変更したり、光源と検出器の相対的位置関係を変えたり等、種々の方法によって検出したい疵をより多く見付けられる方法を選択しているのが現状である。
【００１２】特に、製品の疵部を除去して取引きする方法や、コイル中の何処の部分にどのような疵が存在するかをマーキング等で明確に示して取引きする場合は、見逃し、過検出等を極力抑える必要がある。そこで、複数の表面欠陥検査装置を設置し、それぞれの表面欠陥検査装置の持つ得意な欠陥、不得意な欠陥を互いに補完することが考えられる。
【００１３】しかし、それぞれの装置の製作者が違う場合、光源の種類の違い、検出ビデオ信号を電気的に処理する方法の違い、あるいは光源と検出器の相対的位置関係が違う等により、抽出される特徴量も大きく変わる。各装置の持つ得意な検出特徴量が何か、得意な疵と不得意な疵が何であるか等を総合的に判断する手段が無かった。
【００１４】この発明は、以上の問題点を解決し、表面疵の見逃し、過検出等を極力抑えることが可能な表面欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明により解決される。
【００１６】第１の発明は、複数の表面欠陥計を用いて疵判定を行う際、表面欠陥計のうち１台のみにより疵が検出された場合はその検出結果により疵判定を行い、複数の表面欠陥計により疵が検出された場合は、それぞれの表面欠陥計により検出された特徴量に応じて予め与えられている疵判定のアルゴリズムに従って、前記複数の表面欠陥計の検出結果を処理することにより疵判定を行うことを特徴とする複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法である。
【００１７】この発明は、複数の表面欠陥計により検出された疵の寸法や形態等、疵を特徴づける種々の特徴量について、総合的にデータ処理を行うことにより疵の種類（疵種）や程度（等級）を判定する。その際、疵が検出された表面欠陥計が１台のみの場合はその表面欠陥計による疵判定結果を採用する。また、複数台の表面欠陥計で疵判定結果が同一の場合は、その疵判定結果を採用する。
【００１８】しかし、複数の表面欠陥計について異なる疵判定結果が得られた場合は、そのままでは疵判定ができなくなる。簡単な方法としては、多数決原理により疵判定を行う方法が考えられるが、疵種によっては信頼性の低い表面欠陥計による疵判定結果が、疵判定全体に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１９】そこでこの発明では、複数の表面欠陥計により異なる疵判定結果となった場合、所定の表面欠陥計による特徴量の検出結果に基づき、疵判定のアルゴリズム自体を変える。換言すれば、予め定められた１つまたは複数の表面欠陥計の検出結果によりその後の疵判定にとって最適なアルゴリズムを選択する。
【００２０】疵判定のアルゴリズムとしては、目的に応じて作成すればよいが、一般には分類すべき疵種と区分すべき等級に対して決定する。例えば、疵種についてはその疵の判定が得意な表面欠陥計の検出結果を優先し、等級については定量的な精度の高い表面欠陥計の検出結果を優先する。このようにして、複数の表面欠陥計により検出された特徴量についてデータ処理を行うことにより、総合的に疵判定を行うことができる。
【００２１】第２の発明は、疵判定のアルゴリズムは、各表面欠陥計により判定される疵等級の組合せに対して予め与えられているロジックの中から、各表面欠陥計により判定された疵等級に対応するロジックを選択し、このロジックに基づき疵判定を行うことを特徴とする第１の発明の複数の表面欠陥計による表面欠陥検査方法である。
【００２２】この発明では、疵判定のアルゴリズムが、疵等級の組合せに対してロジックとして予め与えられている。従って、各表面欠陥計により判定された疵等級に対して、対応するロジックを選択することができる。ロジックを組むに当って、疵等級の組合せに対して、最も信頼性の高い表面欠陥計による判定結果を採用することにより、判定結果の信頼性を高くすることができる。また、個々の表面欠陥計による判定結果は必ずしも高くない場合でも、複数の表面欠陥計による判定結果を用いて、再度判定することにより、最終的な判定結果の信頼性を高くすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】ここでは、疵部を除去して取引きする方法や、コイル中の何処の部分にどのような疵が存在するかをマーキング等で明確に示して取引きする場合に適した実施の形態について説明する。まず、疵の見逃し、過検出等を極力抑え、より高精度化を図るために、光源の種類、検出ビデオ信号を電気的に処理する方法、光源と検出器の相対的位置関係が、それぞれ種々異る表面欠陥検査装置を併設する。このようにして、それぞれの装置が抽出した得意とする検出特徴量から、更に表面欠陥検査装置が不得意とする疵を精度良く検出しようとするものである。
【００２４】ここでは、複数の表面欠陥検査装置を用いて鋼板の表面を検査するシステムの運用方法について、総合判定ロジックを提供する。システム構成は図２に示すように、表面欠陥検査装置１ａと表面欠陥検査装置１ｂの出力が総合判定ロジック２により処理され、その出力によりマーキング装置３およびシャー４がそれぞれを制御される。
【００２５】本ロジックは、例えば表面欠陥検査装置１ａと表面欠陥検査装置１ｂのそれぞれが持つ得意・不得意な欠陥を表面欠陥検査装置１ａ又は１ｂ、若しくは別置きの計算機システムで補完する総合判定ロジックである。それぞれの表面欠陥検査装置が有する得意な検出特徴量を、例えば表面欠陥検査装置１ａ又は１ｂ、若しくは別置きの計算機システムに取り込み、総合的に判断するためのロジックを提供し、それぞれが持つ検出精度以上の検出精度を提供する。
【００２６】本ロジックは、例えば図１に示す通り、動作原理や検出原理の異なる複数の表面欠陥検査装置を使用した場合、一般的には表面欠陥検査装置（Ａ）と表面欠陥検査装置（Ｂ）の夫々が持つ得意・不得意な欠陥がある重なりを持って存在する。
【００２７】本発明は、表面欠陥検査装置（Ａ）又は（Ｂ）の性能を維持したまま、それぞれが持つ不得意な欠陥を、それぞれの持つ疵特徴量から検出性能を向上させるものである。表面欠陥検査装置（Ａ）又は（Ｂ）、若しくは別置きの計算機システムにそれぞれが検出した疵の特徴量を入力し、表面欠陥検査装置（Ａ）又は（Ｂ）、若しくは別置きの計算機システムにて相互の疵特徴量から不得意な欠陥を補完し合って総合疵判定を行うものである。
【００２８】次に具体的な例を示して説明する。表面欠陥検査装置（Ａ）の機能は、形状エリアを25分類、濃度エリアを8分類、基本形態エリアを6分類とした場合、合計で最大1200分類に分類できる装置を用いた。図５に示す通り、本装置では、先ず検出特徴量から疵の形状、濃度、基本形態からロジックのスタート番地を一義的に決定して、疵種判定を行う。
【００２９】例えば、表面欠陥検査装置（Ａ）が形状エリアの25分類を点状、線状、面状等に分類集約した場合に面状で帯ヘゲと判定したものは、信頼性に欠けるが、表面欠陥検査装置（Ｂ）は信頼性が高いので表面欠陥検査装置（Ｂ）の判定結果を優先する。
【００３０】表面欠陥検査装置（Ａ）が基本形態エリアの6分類を単独形態から複合形態までの様子を6分類とした場合に、複合形態 (疵部に沢山の疵が点在している)で小ヘゲと判定したものは、信頼性が高いので、表面欠陥検査装置（Ａ）の判定結果を優先する。
【００３１】表面欠陥検査装置（Ａ）が濃度エリアの8分類を濃さによって6分類とした場合に、中間濃度で異物と判定したものは、信頼性に欠ける。また、表面欠陥検査装置（Ｂ）も信頼性が低い場合は互いの特徴量で補完し再判定を行う。
【００３２】このように、上記分類の中には、疵種判定に得意なエリア、不得意なエリアが存在するが、疵単位でマーキングするためには、個々の疵に対応した厳格な疵種・等級判定が必要である。
【００３３】両表面欠陥検査装置の不得意な欠陥を互いに補完し総合的に判断するためのロジックの構造は、次の検出割り込み判断とそれ以降の３階層よりなる。
a.検出割り込み判断 (図３)b.疵種・等級一致評価 (図４)c.疵種再評価ロジック (図６)d.等級再評価ロジック (図８)【００３４】先ず、図３に「検出割り込み判断ロジック」を示す。いずれかの表面欠陥検査装置が疵を認識した場合、何れか一方か、または両方かを判断する必要がある。もちろん何れか一方の表面欠陥計が認識した場合は、認識した結果をそのまま使用する。図３のロジックによる疵判定の中間結果は、次のようになる。
■ : 基本的には有り得ない結果であり異常警報出力する。
■ : 表面欠陥検査装置（Ｂ）のみの疵判定であり、表面欠陥検査装置（Ｂ）の疵種・等級を出力する。
■ : 表面欠陥検査装置（Ａ）のみの疵判定であり、表面欠陥検査装置（Ａ）の疵種・等級を出力する。
■ : 表面欠陥検査装置（Ａ）、表面欠陥検査装置（Ｂ）の双方が認識した疵であり、次のステップ「疵種・等級一致判断ロジック」へ進む。
【００３５】次に「疵種・等級一致判断ロジック」を図４に示す。このロジックによる疵判定の中間結果は、さらに次のようになる。
■ : 表面欠陥検査装置（Ａ）、表面欠陥検査装置（Ｂ）双方の判定結果が異なり再評価が必要。疵種再判定ロジックを通し、次に等級再判定ロジックを通して最終判定とする。
■ : 疵種は異なるが等級が一致しているので、不良部としての判定には問題無い場合もあるが、帳票出力するには問題があるので、疵種再判定ロジックを通し、次に等級再判定ロジックを通して最終判定とする。
■ : 疵種は一致しているが等級が異なるので、不良部としての判定が出来ないので、等級再判定ロジックを通して最終判定とする。
■ : 疵種・等級共に一致しており何ら問題は無い。
【００３６】次に「疵種・等級再判定ロジック」を図５−８に示す。この部分は、疵種を再判定し等級を再判定するもので、図５に示すごとく、先ず表面欠陥検査装置（Ａ）の判定結果を基に表面欠陥検査装置（Ｂ）との総合判定を行うために、表面欠陥検査装置（Ａ）の特徴量から予め作成した「疵の形状、濃度、基本形態によるロジックのスタート番地」テーブルより疵種再判定ロジックの入り口（スタート番地）を選択する。
【００３７】ここでも、表面欠陥検査装置（Ａ）の得意、不得意レベルと表面欠陥検査装置（Ｂ）の得意、不得意レベルを考慮した疵種再判定ロジックを決定する。例えば、H2(疵の長さを５分割したH1からH5エリア)で、W2(疵の幅を５分割したW 1からW 5エリア)で、更に濃度３(疵の濃度を６分割した１から６エリア)の組合せに対しては、図５に示すように疵種再判定ロジックのスタート番地は２０５番地となる。
【００３８】図６に示すごとく、スタート番地が２０５番地の疵種再判定ロジックは、例えば、表面欠陥検査装置（Ａ）がヘゲHE(A)と判定したのかを見る。そうであれば表面欠陥検査装置（Ｂ）がスリキズSU(B)と判定したか、異物IB(B)と判定したかを見る。表面欠陥検査装置（Ｂ）がスリキズSU(B)と判定したならば、表面欠陥検査装置（Ｂ）を優先させる。これは、表面欠陥検査装置（Ｂ）はスリキズSUの判定が得意である場合の一例である。
【００３９】例えば、表面欠陥計を新設した場合等、必要な疵種・等級のうち、新設と既設の表面欠陥計の検出性能から、それぞれ信頼出来きる疵種・等級を予め設定しておくことにより、既設の表面欠陥計の有効利用を図ることもできる。更に両者の不得意、または得意とされる疵の場合でも、それぞれの特徴量を再度見直し最終判定を行うことも可能である。
【００４０】次に、等級を再判定する。図−７に示す如く先ず表面欠陥検査装置（Ａ）の判定結果を基に、表面欠陥検査装置（Ｂ）との総合判定を行う。そのために、表面欠陥検査装置（Ａ）の特徴量から予め「疵種別等級再判定ロジックスタート番地」テーブルを作成しておく。ここでは、疵種別に等級再判定ロジックが異なるので、テーブルも疵種別に作成しておく。
【００４１】表面欠陥検査装置（Ａ）の判定結果を基に、上記の疵種別のテーブルを選択する。この場合は、ヘゲのテーブルを選択する。次いで、表面欠陥検査装置（Ａ）の判定等級（ここでは８）と表面欠陥検査装置（Ｂ）の判定等級（ここでは５）を基に、再判定ロジックスタート番地を決定する。この場合は、図７に示すように、スタート番地は３１０番地となる。
【００４２】この３１０番地をスタート番地とするロジックは、図−８に示す如く、まず、H(A)(表面欠陥検査装置（Ａ）の特徴量である疵の長さ)が１０を越えるか否かを見る。これが１０を越える場合は、表面欠陥検査装置（Ｂ）のH(Ｂ)(表面欠陥検査装置（Ｂ）の特徴量である疵の長さ)が３０を越えるか否かを見て、３０を越える場合は、等級を８と判定する。
【００４３】この時に採用する特徴量は、表面欠陥検査装置により動作原理や検出原理が異なるため、必ずしも同一ではない。しかし、これら疵種判定に有用な特徴量を抽出して採用することで、疵種一致率は向上する。また、この時に採用する等級判定特徴量は、等級判定に有用な特徴量を抽出して採用することで、等級一致率は向上する。
【００４４】また、これらをテーブルに集約し、簡易的に疵種・等級を判定させる事も可能である。例えば、表面欠陥計を新設した場合、疵種・等級について、新設と既設の表面欠陥計のいずれの判定結果を優先するか、あるいはいずれか厳しい判定結果を採用する等について決めておくことにより、疵種一致率および等級一致率を向上させることができる。
【００４５】このようにして、表面欠陥検査装置（Ａ）と表面欠陥検査装置（Ｂ）の得意、不得意レベルを考慮した疵種・等級再判定を行い、それぞれの表面欠陥検査装置の得意、不得意レベルを補完しながら最終的に疵種・等級を決定する。
【００４６】
【発明の効果】この発明は、複数の表面欠陥検査装置を用いて鋼板の表面を検査するシステムであり、それぞれの表面欠陥検査装置の得意、不得意レベルを補完しながら疵種・等級を決定するので、それぞれが持つ検出精度以上の飛躍的な検出精度を提供することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７２７２
【弁理士】
【氏名又は名称】高野 茂
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２０６０５３（Ｐ２０００−２０６０５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月２８日（２０００．７．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８９４４ |
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