JPH05180781A - 表面欠陥検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 色むら状の欠陥、表面粗度の微小な変化によ
る欠陥、点状あるいは線状の微細な欠陥のいずれについ
ても、精度良く欠陥を検出すること、及び、画像信号強
度に傾きが生じた場合に正確に欠陥を検出することが可
能になる。 【構成】 光源１０から鋼板２６表面に光を照射し、テ
レビカメラ１２により当該鋼板２６表面を撮像して画像
信号を伝送する。当該画像信号をＡ／Ｄ変換器でデジタ
ル変換し、デジタル変換された画像信号をメモリ２０に
記憶すると共に、画像処理部１８で所定の画像処理を行
う。当該処理部１８では、画像信号を平滑化し、平滑化
画像信号に一様にオフセット値を加えて閾値を求める。
元画像信号と前記閾値との差を求めて、当該差の正の値
を２値化する。２値化信号の暗部３２Ａの面積率αから
表面欠陥の有無を判定する。判定結果は出力部２４から
プリントアウトしたり、モニタ上に表示したりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥検査方法及び
装置に係り、特に、例えば冷間圧延鋼板の表面欠陥の検
査に用いるのに好適な、被検査物の表面を撮像して得ら
れた画像信号から、被検査物の表面欠陥を検出する表面
欠陥検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷間圧延鋼板の表面欠陥の検査
においては、例えば特開昭６２−７５２３４に示される
ように、スポット状のレーザ光を冷間圧延鋼板の表面に
照射し、当該表面の凹凸によって生じるレーザ光の散乱
や回析現象を利用したレーザ散乱法やレーザ回折法によ
る検査が行われている。

【０００３】又、前記鋼板表面をテレビカメラで撮像し
て、それにより得られた画像信号から当該表面の欠陥を
検査することが行われている。このような表面欠陥検査
では、例えば、特開昭５６−７７７０４に示されるよう
に、一般に閾値による２値化法が用いれており、２値化
により得られた画像信号が設定値以上の、あるいは、設
定値以下の輝度の場合、表面欠陥が存在すると判定して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記レ
ーザ回折法あるいはレーザ散乱法による検査では、被検
査物（例えば冷間圧延鋼板）表面に存在する色むら状の
欠陥については検出が不可能であり、又、表面粗度の微
小な変化による欠陥については検出が困難である。

【０００５】又、従来、前記のテレビカメラにより鋼板
表面を撮像して画像信号を２値化する検査技術において
は、当該鋼板表面の表面粗度による回折光や散乱光が画
像信号中にランダムな信号を発生させるため、表面粗度
の微小な変化による欠陥、あるいは、点状あるいは線状
の微細な欠陥の検出が困難である。又、照明光の強度む
らや撮影角度により画像信号強度に傾きが生じて、正確
な欠陥検出が困難である等の問題点がある。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解消すべく
なされたもので、色むら状の欠陥、表面粗度の微小な変
化による欠陥、及び、点状あるいは線状の微細な欠陥の
いずれについても精度良く欠陥を検出することができ、
且つ、画像信号強度の傾きが生じた場合にも正確に欠陥
を検出することができる、表面欠陥検査方法及び装置を
提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物の表
面を撮像して得られた画像信号から被検査物の表面欠陥
を検出する表面欠陥検査方法において、画像信号を平滑
化し、平滑化画像信号に一様にオフセット値を加えて閾
値を求め、求められた閾値により、元の画像信号を２値
化し、２値化画像信号から前記表面欠陥を検出すること
により、前記課題を解決するものである。

【０００８】又、本発明は、被検査物の表面欠陥を検出
するための表面欠陥検査装置において、被検査物に光を
照射するための光源と、前記被検査物表面を撮像して画
像信号を伝送するための撮像手段と、伝送画像信号をア
ナログ／デジタル変換するためのアナログ／デジタル変
換器と、アナログ／デジタル変換画像信号を保存するた
めの画像メモリと、画像信号を平滑化するための手段
と、平滑化された画像信号に一様にオフセット値を加え
て閾値を求めるための手段と、元の画像信号と前記閾値
との差を求めて、当該差の正の値を２値化するための手
段と、２値化信号の面積から表面欠陥の有無を判定する
ための表面欠陥判定手段と、判定結果を、プリントアウ
ト、又は、画像表示により出力するための出力手段とを
備えたことにより、同じく前記課題を解決するものであ
る。

【０００９】又、本発明において、光源を、棒状とし、
且つ、連続光を照射するものとすることができる。

【００１０】又、本発明において、光源を、棒状とし、
且つ、高速に繰り返して光を照射するものとすることが
できる。

【００１１】

【作用】発明者は、被検査物の表面欠陥検査において、
レーザ回折法あるいはレーザ散乱法を用いた被検査物の
表面欠陥検査技術においては、色むら状の欠陥の検出が
不可能であることに鑑み、テレビカメラ等の撮像手段に
より表面欠陥を検査する技術を採用することとした。

【００１２】従来のこのような撮像手段を用いて画像信
号を２値化する欠陥検査技術においては、被検査物、例
えば鋼板の表面粗度による回折光あるいは散乱光により
画像信号にランダムな信号（ノイズとなる）が発生する
ため、表面粗度の微小な変化による欠陥、及び、点状あ
るいは線状の微細な欠陥の検出が困難である。又、照明
光の強度むらや撮影角度による画像信号強度の傾きが生
じた場合正確な欠陥検出が困難であった。

【００１３】そこで、前記の回折光あるいは散乱光によ
る画像信号中のノイズ部分を除去すると共に、照明光の
強度むらあるいは撮影角度による画像信号強度の傾きを
補正するべく、種々の考察を行って本発明は創案したも
のである。

【００１４】即ち、本発明においては、被検査物の表面
を撮像して得られた画像信号を平滑化し、平滑化画像信
号に一様にオフセット値を加えて閾値を求め、求められ
た閾値によって元の画像信号を２値化する。

【００１５】平滑化処理により、表面粗度が原因してラ
ンダムに発生する信号の影響が減少される。又、前記の
ように一様なオフセット値を加えて閾値を求めて２値化
するため、照明光の強度むら等による画像信号強度の傾
きが補正されて、欠陥部分のみが２値化されることにな
る。

【００１６】この２値化された画像信号から被検査物表
面欠陥を検出する。例えば、２値化画像信号の面積から
表面欠陥の有無を判定することができる。

【００１７】従って、色むら状の欠陥、表面粗度の微小
な変化による欠陥、点状あるいは線状の微細な欠陥のい
ずれについても精度良く欠陥を検出することができ、且
つ、画像信号強度の傾きが生じた場合にも正確に欠陥を
検出することができる。

【００１８】なお、判別結果をプリンタにより紙面上に
印刷したり、表示手段（モニタ）上の画面に表示したり
して、検査者が知覚し得るように出力することができ
る。

【００１９】又、被検査物に光を照射させる光源を棒状
とし、且つ、連続光を照射するものとすれば、任意のタ
イミングで画像信号から表面欠陥を検出することができ
る。

【００２０】又、光源を棒状とし、且つ、高速に繰り返
して光を照射するものとすれば、比較的強い光を被検査
物に照射して、明暗のはっきりした画像信号を得ること
ができ、表面欠陥検出の精度を上げることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２２】この実施例は、図１に示されるような構成
の、表面欠陥検査装置である。

【００２３】図１に示されるように、この表面欠陥検査
装置は、主に、光源１０、テレビカメラ１２、アナログ
／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４、画像入力部１６、画
像処理部１８、メモリ２０、欠陥判定部２２、及び、出
力部２４を備える。

【００２４】前記光源１０は、被検査物である鋼板２６
に帯状の光２８を照射するための棒状光源である。この
光源１０には、連続光を照射するもの、あるいは高速に
繰り返して光を照射する光源を用いることができる。な
お、図１の鋼板２６上の符号３０は、表面疵（欠陥）で
ある。

【００２５】前記テレビカメラ１２は、照射光２８の照
射された鋼板２６表面を撮像するものである。このテレ
ビカメラ１２には、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）を撮
像素子として用いた工業用テレビカメラを用いることが
できる。

【００２６】前記Ａ／Ｄ変換器１４は、前記テレビカメ
ラ１２で出力されたアナログの画像信号をデジタルの画
像信号にＡ／Ｄ変換するものである。

【００２７】前記画像入力部１６は、Ａ／Ｄ変換された
画像信号を画像処理部１８やメモリ２０に伝送するもの
である。

【００２８】画像処理部１８は、画像信号を平滑化し、
平滑化画像信号に一様にオフセット値を加えて閾値を求
め、元画像信号と前記閾値との差を求めて、当該差の正
の値を２値化処理することにより、元の画像に対して２
値化処理を施すものである。

【００２９】前記メモリ２０は、前記画像入力部１６か
ら入力された元の画像信号を記憶すると共に、画像処理
部１８で画像処理された画像信号を記憶するためのもの
である。

【００３０】前記欠陥判定部２２は、前記画像処理され
た画像信号から、鋼板２６表面上の欠陥の有無を判定す
るためのものである。この判定部２２で行う欠陥判定の
詳細は後述する。

【００３１】前記出力部２４は、欠陥判定の結果をプリ
ンタにより紙面上に印刷したり、モニタの画面上に表示
したりするものである。

【００３２】ここで、前記画像処理部１８において行う
平滑化処理の手法の例を説明する。即ち、図２に示すよ
うに、画像信号上の２ⁿ 画素×２ⁿ 画素（n ＝０〜９）
の領域（テンプレートとも称される）の各画素の値（濃
度値等）を平滑化し、その平滑化により得られた値を当
該領域の最も左上の点（画素）に入れる。この領域は、
図２中矢印Ａで示す走査方向に順次移動し、１つの走査
ラインが終了したら、次の走査ラインに移動して、ライ
ン毎矢印Ｂで示す下方へ移る。

【００３３】図２においては、n ＝２の４画素×４画素
の領域（画素a 〜p ）を示しており、この領域で、次式
（１）で示されるように平滑化された値Ｕを画素a に入
れる。

【００３４】

【数１】

【００３５】但し、fix は固定小数点（整数）にする意
味である。又、値Ｕは８ビットデータの場合、０〜２５
５の範囲の整数値となる。

【００３６】通常、前記n の値はn ＝４〜５である。

【００３７】又、前記オフセット値の決め方は、次のよ
うに行う。

【００３８】オフセット値は元の画像信号のノイズ成分
より大きく、且つ、欠陥部の信号強度よりも小さい値と
なるようにする。このオフセット値（画像信号が８ビッ
トデータの場合、０〜２５５の範囲内の値）は、ソフト
的（自動的）に設定されるのではなく、固定値のオフセ
ット値を加えることができる。オフセット値の設定は照
明条件によって任意に変えることができる。オフセット
値は、３０〜４０程度を設定できる。

【００３９】前記画像処理部１８には、平滑化処理回路
と、オフセット値を与える機能の回路とが設けられてお
らず、マイクロコードにより専用プロセッサを駆動する
ことにより平滑化処理とオフセット値の付与を行ってい
る。

【００４０】前記欠陥判定部２２における欠陥の有無の
判定は、次のように行う。

【００４１】即ち、前記画像処理部１８から出力される
２値化後の画像信号（画面）が図３に示すようになって
いるとする。図３には、横５１２画素、縦４３２画素の
画面を有する画像信号を示す。又、図３中符号３０Ａは
鋼板２６表面上の暗部（背景が明である場合。背景が暗
であれば明部）とする。

【００４２】欠陥判定部２２においては、この暗部３０
Ａの画素数Ａから、画像信号の画面に対する暗部３０Ａ
の面積率を求め、この面積率が所定値以上であれば、そ
の暗部３０Ａは表面疵による欠陥と判定する。即ち、前
記画面の画素数が５１２×４３２であり、前記暗部３０
Ａの画素数がＡであるから、面積率α（％）は次式
（２）で算出される。

【００４３】

【数２】

【００４４】この場合、例えば面積率αが５％以上であ
れば、表面疵による欠陥と判定する。

【００４５】次に、実施例の作用を説明する。

【００４６】実施例の表面欠陥検査装置は、図４に示す
手順により鋼板２６表面上の欠陥（表面疵）を検出す
る。

【００４７】まず、光源１０から光が照射された状態の
鋼板２６をテレビカメラ１２で撮像して画像信号を得る
（ステップ１０１）。

【００４８】前記テレビカメラ１２から出力された画像
信号はアナログ信号のため、Ａ／Ｄ変換器１４でデジタ
ル信号に変換する（ステップ１０２）。

【００４９】次いで、デジタル変換された画像信号（元
の画像信号）をメモリ２０に記憶する。このように、記
憶された元画像信号の例を図５に示す。記憶された画像
信号上に表面欠陥による暗部３２があるとする。この場
合において、図５中の走査線ＥＦに沿って得た画像信号
の輝度データは、図６に示すようになる。

【００５０】次いで、画像処理部１８において、元画像
信号を前記図２や（１）式により平滑化処理する（ステ
ップ１０４）。前記図５及び図６に示した画像信号を平
滑化処理した場合、走査線ＥＦ上の輝度信号は、図７に
示すようになり、図６に比較してなまった状態で滑らか
なものとなる。

【００５１】次いで、平滑化画像信号に一様にオフセッ
ト値を加えて閾値を求める（ステップ１０５）。前記図
７の平滑化画像信号にオフセット値を加えて求めた閾値
は、例えば図８に示すようになる。

【００５２】次いで、元画像信号と前記閾値との差を求
める（ステップ１０６）。

【００５３】次いで、前記求められた差の正の値を２値
化する（ステップ１０７）。前記図６の元画像信号と前
記図８の閾値との差の正の値を２値化処理した結果は、
図９に示すようになる。又、画面上に示せば、図１０に
示すようになる。

【００５４】次いで、前記２値化信号により抽出された
暗部３２Ａの面積率αを前出（２）式で計算する（ステ
ップ１０８）。

【００５５】次いで、面積率αが所定値（例えば５％）
以上か否かで、当該撮像された鋼板２６に欠陥が生じて
いるか否かを判定する（ステップ１０９）。

【００５６】面積率αが前記所定値以上であるならば、
当該鋼板２６には欠陥が生じており（ＮＧ）、一方、面
積率αが所定値未満であるならば、当該鋼板には欠陥が
生じていない（ＯＫ）と判定する。

【００５７】出力部２４は判定結果をプリンタによりプ
リントアウトしたり、モニタ画面上に表示したりする。
これにより、検査者は、鋼板２６に欠陥が生じているか
否かを知る。

【００５８】なお、前記実施例においては、被検査物と
して鋼板を例示したが、本発明で欠陥の検査が可能な被
検査物は鋼板に限定されるものではなく、他の種々の材
質の被検査物の欠陥検出に本発明を用いることができ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、色
むら状の欠陥、表面粗度の微小な変化による欠陥、点状
あるいは線状の微細な欠陥のいずれについても、精度良
く欠陥を検出することができ、及び、画像信号強度に傾
きが生じた場合にも正確に欠陥を検出することができる
という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例に係る表面欠陥検査装
置の全体構成を示す、一部斜視図を含むブロック図であ
る。

【図２】図２は、前記実施例装置における画像処理装置
の平滑化処理を説明するための平面図である。

【図３】図３は、前記画像処理装置の欠陥判定処理を説
明するための平面図である。

【図４】図４は、前記実施例装置の作用を説明するため
の欠陥検査手順を示す流れ図である。

【図５】図５は、同じく、元画像信号の例を示す平面図
である。

【図６】図６は、同じく、元画像信号中の走査線上にお
ける輝度信号分布の例を示す線図である。

【図７】図７は、同じく、前記画像信号が平滑化された
後の輝度信号分布を示す線図である。

【図８】図８は、同じく、前記平滑化画像信号にオフセ
ット値を加えて求められた閾値の例を示す線図である。

【図９】図９は、同じく、前記求められた閾値により元
画像信号との差をとり、その正の値を２値化処理した２
値化データの例を示す線図である。

【図１０】図１０は、同じく、２値化処理された画像信
号画面の例を示す平面図である。

【符号の説明】

１０…光源、 １２…テレビカメラ、 １４…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、 １６…画像入力部、 １８…画像処理部、 ２０…メモリ、 ２２…欠陥判定部、 ２４…出力部、 ２６…鋼板（被検査物）、 ２８…照射光、 ３０…表面疵（欠陥）、 ３０Ａ、３２、３２Ａ…暗部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/68 ３２０ Ｚ 8420−5Ｌ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物の表面を撮像して得られた画像信
   号から被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査方法
   において、 画像信号を平滑化し、 平滑化画像信号に一様にオフセット値を加えて閾値を求
   め、 求められた閾値により、元の画像信号を２値化し、 ２値化画像信号から前記表面欠陥を検出することを特徴
   とする表面欠陥検査方法。
2. 【請求項２】被検査物の表面欠陥を検出するための表面
   欠陥検査装置において、 被検査物に光を照射するための光源と、 前記被検査物表面を撮像して画像信号を伝送するための
   撮像手段と、 伝送画像信号をアナログ／デジタル変換するためのアナ
   ログ／デジタル変換器と、 アナログ／デジタル変換画像信号を保存するための画像
   メモリと、 画像信号を平滑化するための手段と、 平滑化された画像信号に一様にオフセット値を加えて閾
   値を求めるための手段と、 元の画像信号と前記閾値との差を求めて、当該差の正の
   値を２値化するための手段と、 ２値化信号の面積から表面欠陥の有無を判定するための
   表面欠陥判定手段と、 判定結果を、プリントアウト、又は、画像表示により出
   力するための出力手段と、 を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 光源が、棒状であり、且つ、連続光を照射するものであ
   ることを特徴とする表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】請求項２において、 光源が、棒状であり、且つ、高速に繰り返して光を照射
   するものであることを特徴とする表面欠陥検査装置。