JPH11183400A - Surface defect inspection apparatus and method - Google Patents
Surface defect inspection apparatus and methodInfo
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- JPH11183400A JPH11183400A JP35792997A JP35792997A JPH11183400A JP H11183400 A JPH11183400 A JP H11183400A JP 35792997 A JP35792997 A JP 35792997A JP 35792997 A JP35792997 A JP 35792997A JP H11183400 A JPH11183400 A JP H11183400A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥を確
実に検出する。
【解決手段】 本発明の表面疵検査装置は、被検査面2
1に照明光を入射する線状拡散光源22と、被検査面か
らの正反射光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成
分のうち、鏡面拡散反射成分に比較して鏡面反射成分を
より多く抽出し受光する第1の受光手段27aと、被検
査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡散
反射成分のうち、鏡面拡散反射成分を抽出し受光する第
2の受光手段27bと、第1及び第2の受光手段で受光
された鏡面反射成分、鏡面拡散反射成分及び拡散反射成
分に基づいて被検査面の表面疵の有無を判定する判定処
理部40とを備えている。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To surely detect a pattern-shaped scab defect having no remarkable unevenness. SOLUTION: The surface flaw inspection apparatus according to the present invention comprises a surface to be inspected 2
1, a linear diffused light source 22 for entering illumination light, and among specular reflection components and specular diffuse reflection components included in specular reflection light from the surface to be inspected, more specular reflection components than the specular diffuse reflection components A first light receiving means 27a for extracting and receiving light, and a second light receiving means 27b for extracting and receiving a specular diffuse reflection component of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component contained in the specular reflection light from the surface to be inspected. A determination processing unit 40 for determining the presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected based on the specular reflection component, the specular diffuse reflection component, and the diffuse reflection component received by the first and second light receiving means.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄鋼板表面
等の被検査面に光を照射してこの被検査面の表面疵を光
学的に検出する表面疵検査装置及び表面疵検査方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface flaw inspection apparatus and a surface flaw inspection method for irradiating a surface to be inspected such as a thin steel sheet surface with light to optically detect surface flaws on the surface to be inspected.
【0002】[0002]
【従来の技術】薄鋼板表面等の被検査面に光を照射して
この被検査面からの反射光を解析することによって、被
検査面に存在する表面疵を光学的に検出する表面疵検査
は従来から種々の手法が提唱され実施されている。2. Description of the Related Art Surface flaw inspection for optically detecting surface flaws present on a surface to be inspected by irradiating light to a surface to be inspected such as a thin steel sheet surface and analyzing reflected light from the surface to be inspected. Conventionally, various methods have been proposed and implemented.
【0003】例えば、被検体表面に対して光を入射し、
被検体表面からの正反射光及び拡散反射光をカメラで検
出する金属物体の表面探傷方法が特開昭58-204353 号公
報に提案されている。この表面探傷方法においては、被
検体表面に対し35°〜75°の角度で光を入射し、被
検体表面からの反射光を、正反射方向と入射方向又は正
反射方向から20°以内の角度方向に設置した2台のカ
メラで受光する。そして、2台のカメラの受光信号を比
較し、例えば両者の論理和を取る。そして、2台のカメ
ラが同時に異常値を検出した場合のみ該当異常値を傷と
みなすことにより、ノイズに影響されない表面探傷方法
を実現している。For example, light is incident on the surface of a subject,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 proposes a surface flaw detection method for a metal object in which specular reflected light and diffuse reflected light from the surface of an object are detected by a camera. In this surface flaw detection method, light is incident on the surface of the subject at an angle of 35 ° to 75 °, and reflected light from the surface of the subject is reflected at an angle within 20 ° from the specular reflection direction and the incident direction or the specular reflection direction. Light is received by two cameras installed in different directions. Then, the light reception signals of the two cameras are compared, and, for example, the logical sum of the two is obtained. Then, only when two cameras simultaneously detect abnormal values, the abnormal values are regarded as flaws, thereby realizing a surface flaw detection method that is not affected by noise.
【0004】また、被検体からの後方散乱光を受光する
ことによる被検体表面の疵検査方法が特開昭60-228943
号公報に提案されている。この疵検査方法においては、
ステンレス鋼板に対して大きな入射角で光を入射し、入
射側へ戻る反射光、すなわち後方散乱光を検出すること
により、ステンレス鋼板表面のヘゲ疵を検出している。A method for inspecting a flaw on the surface of an object by receiving backscattered light from the object is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-228943.
No. 1993. In this flaw inspection method,
Light is incident on the stainless steel plate at a large angle of incidence, and reflected light returning to the incident side, that is, backscattered light is detected, thereby detecting a barbed flaw on the surface of the stainless steel plate.
【0005】さらに、複数の後方散乱反射光を検出する
ことによる平鋼熱間探傷装置が特開平8-178867号公報に
提案されている。この平鋼熱間探傷装置は熱間圧延され
た平鋼上の掻疵を検出する。そして、この探傷装置にお
いては、掻疵の疵斜面角度は10°〜40°であり、こ
の範囲の疵斜面からの正反射光を全てカバーできるよう
に後方拡散反射方向に複数台のカメラが配設されてい
る。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17867 proposes a flat steel hot flaw detector which detects a plurality of backscattered reflected lights. This flat steel hot flaw detector detects a scratch on a hot-rolled flat steel. In this flaw detector, the angle of the flaw slope of the flaw is 10 ° to 40 °, and a plurality of cameras are arranged in the backward diffuse reflection direction so as to cover all the specularly reflected light from the flaw slope in this range. Has been established.
【0006】また、偏光を利用した表面の測定装置が特
開昭57-166533 号公報及び特開平9-166552号公報に提案
されている。特開昭57-166533 号公報に提案された測定
装置においては、測定対象に45°方向の偏光を入射し
偏光カメラで反射光を受光している。偏光カメラにおい
ては、反射光をカメラ内部のビームスプリッタを用いて
3つに分岐し、それぞれ異なる方位角の偏光フィルタを
通して受光する。そして、偏光カメラからの3本の信号
を、カラーTVシステムと同様の信号処理により、モニ
タに表示し、偏光状態を可視化する技術が開示してい
る.この技術はエリプソメトリの技術を利用しており、
光源は平行光であることが望ましく、例えばレーザ光が
用いられている。A surface measuring apparatus utilizing polarized light has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-166533 and 9-166552. In the measuring device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533, polarized light in a direction of 45 ° is incident on a measuring object and reflected light is received by a polarizing camera. In a polarizing camera, the reflected light is split into three using a beam splitter inside the camera, and the reflected light is received through polarizing filters having different azimuth angles. Then, a technique is disclosed in which three signals from a polarization camera are displayed on a monitor by signal processing similar to that of a color TV system, and a polarization state is visualized. This technology uses the technology of ellipsometry,
The light source is desirably parallel light, for example, laser light is used.
【0007】また、特開平9-166552号公報に提案された
表面検査装置においては、特開昭57-166533 号公報記載
技術と同様に、エリプソメトリを利用して鋼板表面の疵
を検査している。Further, in the surface inspection apparatus proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-165552, similarly to the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533, the surface of the steel sheet is inspected for defects using ellipsometry. I have.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各公開公報に提案された各測定技術は、いずれも顕著
な凹凸性を持つ疵を検出するか、又は酸化膜等異物が存
在する疵を検出することを目的としたものであり、顕著
な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥等に対しては全ての
疵を確実に捕捉することが困難であった。However, each of the measuring techniques proposed in each of the above-mentioned publications detects a flaw having remarkable unevenness or detects a flaw having a foreign substance such as an oxide film. Therefore, it is difficult to reliably capture all flaws with respect to pattern-shaped scab defects and the like having no noticeable unevenness.
【0009】例えば、特開昭58-204353 号公報の探傷方
法においては、正反射光と散乱反射光を受光する2台の
カメラを有しているが、その目的は2つのカメラにおけ
る検出信号の論理和によるノイズの影響除去である。し
たがつて、顕著な凹凸性を有する疵、すなわち表面に割
れ・抉れ・めくれ上がりを生じているような疵に対して
は両方のカメラで疵の信号が捉えられるので適用可能で
ある。しかし、いずれか一方のカメラでしか疵の信号を
捕らえられないような顕著な凹凸性を持たない模様状ヘ
ゲ欠陥のような疵の場合は、その疵を全て検出すること
はできない。For example, the flaw detection method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 has two cameras for receiving specularly reflected light and scattered reflected light. This is to remove the influence of noise due to OR. Therefore, flaws having remarkable unevenness, that is, flaws having cracks, digging, and curling up on the surface are applicable because both cameras can detect the flaw signal. However, in the case of a flaw such as a pattern-shaped scab defect having no noticeable unevenness such that only one of the cameras can capture the flaw signal, it is not possible to detect all the flaws.
【0010】また、特開昭60-228943 号公報の表面状態
検査方法は、表面粗さの小さいステンレス鋼板上に顕在
化した持ち上がったヘゲ疵を対象としている。したがっ
て、顕在化していない持ち上がった部分のない疵や、疵
の存在しない部分も入射側へ戻る光を反射するような表
面の粗い鋼板に適用することはできない。[0010] The surface condition inspection method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-228943 is directed to a raised bark defect that has become apparent on a stainless steel plate having a small surface roughness. Therefore, it is not possible to apply a flaw having no raised portion that has not been exposed or a flaw-free part to a steel plate having a rough surface that reflects light returning to the incident side.
【0011】特開平8-178867号公報の平鋼熱間探傷装置
は、掻き疵を対象にしており、疵斜面での正反射光を捉
えることに基づいているため、顕著な凹凸性を持たない
模様状ヘゲのような疵の場合には後方散乱反射光では捉
えられないものも存在し、検出もれを生ずる問題点があ
った。また、一度カメラを設置し、どの角度の反射成分
を受光するかが決定されると、容易にカメラ位置を変更
できない問題もあった。[0011] The flat steel hot flaw detector disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-178867 is intended for scratches and has no noticeable unevenness because it is based on catching specularly reflected light on the slopes of the flaws. In the case of a flaw such as a patterned scab, there are some which cannot be caught by the backscattered reflected light, and there has been a problem that a detection leak occurs. Also, once the camera is installed and the angle of the reflected component to be received is determined, the camera position cannot be easily changed.
【0012】さらに、特開昭57-166533 号公報の測定装
置及び特開平9-166552号公報の表面検査装置は、エリプ
ソメトリの技術を用いており、「薄い透明な層の厚さ及
び屈折率」や「物性値のむら」を検出することはでき
る。しかしながら、例えば表面処理鋼板のように、もと
もと疵部が母材部と異なる物性値を有していたとして
も、その上から同一の物性値を有するものに覆われたよ
うな対象に対しては、有効性が低下してしまう問題があ
った。Further, the measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166533 and the surface inspection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-166552 use an ellipsometry technique. And "uneven physical property values" can be detected. However, even if the flaw originally has a property value different from that of the base material portion, such as a surface-treated steel sheet, for an object covered with a material having the same property value from above, However, there is a problem that the effectiveness is reduced.
【0013】また、エリプソメトリでは、同一点からの
反射光を各CCDの対応する画素で受光し、画素毎にエ
リプソパラメータを計算する必要がある。そのため、特
開昭57-166533 号公報においては反射光をビームスプリ
ッタにより3分岐して3つのCCDにより検出してお
り、光量が低下したり、CCD間の画素合わせが困難で
あるという問題があった。In the ellipsometry, it is necessary to receive reflected light from the same point at corresponding pixels of each CCD and calculate ellipsometric parameters for each pixel. For this reason, in JP-A-57-166533, the reflected light is divided into three by a beam splitter and detected by three CCDs, and there is a problem that the amount of light is reduced and it is difficult to align pixels between the CCDs. Was.
【0014】また、特開平7-28633 号公報では、3台の
カメラを鋼板進行方向に並べたり、縦または横に並べた
り、3台のカメラの傾きを変えたりして、同一領域を見
るようにしている。しかし、鋼板の速度が変化したとき
の処理が複雑である問題があった。また、各カメラの角
度が異なるため光学条件が同一にならない。そのため、
画素合わせが困難である問題があった。[0014] In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-28633, three cameras are arranged in the traveling direction of the steel plate, arranged vertically or horizontally, and the inclination of the three cameras is changed to view the same area. I have to. However, there is a problem that processing when the speed of the steel sheet changes is complicated. Also, since the angles of the cameras are different, the optical conditions are not the same. for that reason,
There is a problem that pixel alignment is difficult.
【0015】さらに、特開昭58-204353 号公報や特開平
8-178867号公報では複数台のカメラの光軸が共通ではな
く出射角が異なるため、得られる2つの画像の対応する
画素の視野サイズが異なるほか、被検査面のバタツキや
対象の厚さ変動による距離変化があると視野に位置ズレ
を生じるという問題があった。特に特開昭58-204353号
公報では2つのカメラで同じ視野に対する論理和をとる
ことが要求されるため問題は大きかった。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353 and
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-178867, since the optical axes of a plurality of cameras are not common and the emission angles are different, the field of view size of the corresponding pixels of the two images obtained is different, and the fluttering of the inspected surface and the thickness variation of the object There is a problem in that if there is a distance change due to, a positional shift occurs in the visual field. Particularly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-204353, the problem is great because it is required that two cameras take a logical sum for the same field of view.
【0016】製品の品質検査ラインに組込まれる表面検
査装置においては、製造製品に対する品質保証の観点か
ら、疵の検出もれがないことが絶対条件である。しかし
ながら、表面処理鋼板等まで検査対象とした表面疵検査
装置は実用化されていなかった。In a surface inspection apparatus to be incorporated in a product quality inspection line, it is an absolute condition that there is no omission in detection of flaws from the viewpoint of quality assurance of a manufactured product. However, a surface flaw inspection apparatus for inspecting even a surface-treated steel sheet or the like has not been put to practical use.
【0017】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、被検査面からの反射光に含まれる鏡面反
射成分と鏡面拡散反射成分とを区別して検出することよ
って、被検査面における表面の割れ・抉れ・めくれ上が
りのような顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠陥を確
実に検出でき、高い欠陥検出精度を発揮でき、製品の品
質検査ラインにも十分組込ことができる表面疵検査装置
及び表面疵検査方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and distinguishes between a specular reflection component and a specular diffuse reflection component included in light reflected from a surface to be inspected, thereby detecting the surface to be inspected. It can reliably detect pattern-like barbed defects that do not have noticeable unevenness such as surface cracks, gouges, and curling up, exhibit high defect detection accuracy, and be fully incorporated into product quality inspection lines. It is an object of the present invention to provide a surface flaw inspection device and a surface flaw inspection method that can perform the inspection.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に請求項1の表面疵検査装置は、被検査面に照明光を入
射する線状拡散光源と、被検査面からの正反射光に含ま
れる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散
反射成分に比較して鏡面反射成分をより多く抽出し受光
する第1の受光手段と、被検査面からの正反射光に含ま
れる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散
反射成分を抽出し受光する第2の受光手段と、第1及び
第2の受光手段で受光された鏡面反射成分及び鏡面拡散
反射成分に基づいて被検査面の表面疵の有無を判定する
判定処理部とを備えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a surface flaw inspection apparatus comprising: a linear diffused light source for illuminating light incident on a surface to be inspected; and a specularly reflected light from the surface to be inspected. First light receiving means for extracting and receiving more specular reflection components than the specular diffuse reflection components among the specular reflection components and the specular diffuse reflection components included therein, and a mirror surface included in the specular reflection light from the surface to be inspected; A second light receiving means for extracting and receiving the specular diffuse reflection component from the reflection component and the specular diffuse reflection component, and receiving the light based on the specular reflection component and the specular diffuse reflection component received by the first and second light receiving means. A judgment processing unit for judging the presence or absence of surface flaws on the inspection surface.
【0019】また、請求項2の発明においては、上述し
た表面疵検査装置における線状拡散光源は被検査面に対
する入射面に平行な方位角の成分及び垂直な方位角の成
分を有する偏光を入射し、第1の受光手段は鏡面反射成
分をより多く抽出する方位角の検光子を有し、第2の受
光手段は正反射光に含まれる鏡面拡散反射光のみを抽出
する向きにそれぞれ調節された1/4波長板と検光子と
を有している。According to the second aspect of the present invention, the linear diffused light source in the above-described surface defect inspection apparatus receives polarized light having an azimuth component parallel to and perpendicular to the incident surface with respect to the inspection surface. The first light receiving means has an analyzer with an azimuth angle for extracting more specular reflection components, and the second light receiving means is adjusted in a direction for extracting only specular diffuse reflection light contained in specular reflection light. 1 / wavelength plate and an analyzer.
【0020】さらに、請求項3の表面疵検査方法におい
ては、線状拡散光源から被検査面に照明光を入射し、被
検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡
散反射成分のうち、鏡面拡散反射成分に比較して鏡面反
射成分をより多く抽出し受光し、被検査面からの正反射
光に含まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、
鏡面拡散反射成分を抽出し受光し、受光された鏡面反射
成分及び鏡面拡散反射成分に基づいて前記被検査面の表
面疵の有無を判定する。Further, in the surface defect inspection method according to the third aspect, the illumination light is incident on the surface to be inspected from the linear diffused light source, and the specular reflection component and the specular diffuse reflection component contained in the specular reflection light from the surface to be inspected. Among them, more specular reflection components are extracted and received compared to the specular diffuse reflection components, and among the specular reflection components and the specular diffuse reflection components included in the specular reflection light from the surface to be inspected,
A specular diffuse reflection component is extracted and received, and the presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected is determined based on the received specular reflection component and the specular diffuse reflection component.
【0021】次に、上述した発明の動作原理を図面を用
いて説明する。まず、本発明の表面疵検査装置が検査対
象とする鋼板表面の光学的反射の形態を鋼板表面のミク
ロな凹凸形状と関連づけて説明する。Next, the principle of operation of the above-described invention will be described with reference to the drawings. First, the form of optical reflection on the steel sheet surface to be inspected by the surface flaw inspection apparatus of the present invention will be described in relation to the microscopic unevenness on the steel sheet surface.
【0022】例えば、検査対象が合金化亜鉛メッキ鋼板
の場合においては、図5(a)に示すように、下地の冷
延鋼板は溶融亜鉛メッキされたのち合金化炉を通過す
る。この間に下地鋼板1の鉄元素がメッキ層2の亜鉛中
に拡散し、通常、図5(c)に示すように合金の柱状結
晶3を形成する。このメッキされた鋼板4は次にロール
5a,5bで調質圧延される。すると、図5(d)に示
すように、柱状結晶3における特に突出した箇所がロー
ル5a,5bで平坦につぶされ、それ以外の箇所は元の
柱状結晶3の形状を維持したままとなる。For example, when the inspection target is an alloyed galvanized steel sheet, as shown in FIG. 5 (a), the cold rolled steel sheet as a base passes through an alloying furnace after being galvanized. During this time, the iron element of the base steel sheet 1 diffuses into the zinc of the plating layer 2 and usually forms the columnar crystal 3 of the alloy as shown in FIG. The plated steel sheet 4 is then temper rolled on rolls 5a and 5b. Then, as shown in FIG. 5D, particularly protruding portions of the columnar crystal 3 are flattened by the rolls 5a and 5b, and the other portions maintain the original shape of the columnar crystal 3.
【0023】そして、この調質圧延のロール5a,5b
にて平坦につぶされた部分をテンパ部6と呼び、それ以
外の調質圧延のロール5a,5bが当接しない元の凹凸
形状を残した部分を非テンバ部7と称する。Then, the rolls 5a, 5b of the temper rolling are
The portion flattened by is referred to as a temper portion 6, and the remaining portion of the temper rolls 5 a and 5 b which does not contact the original uneven shape is referred to as a non-tempered portion 7.
【0024】図6は、このようなテンパ部6と非テンバ
部7とを有する鋼板4の表面でどのような光学的反射が
生じるかをモデル化した断面模式図である。調質圧延の
ロール5a,5bによりつぶされたテンパ部6に入射し
た入射光8は、鋼板4の正反射方向に鏡面的に反射して
鏡面反射光9となる。一方、調質圧延のロール5a,5
bが当接しない元の柱状結晶3の構造を残す非テンパ部
7に入射した入射光8は、ミクロに見れば柱状結晶3の
各表面の微小面素一つーつにより鏡面的に反射される
が、反射の方向は鋼板4の正反射方向とは必ずしも一致
しない鏡面拡散反射光10となる。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view modeling what kind of optical reflection occurs on the surface of the steel plate 4 having such a tempered portion 6 and the non-tempered portion 7. The incident light 8 that has entered the temper portion 6 crushed by the temper rolling rolls 5 a and 5 b is specularly reflected in the specular reflection direction of the steel plate 4 to become specular reflected light 9. On the other hand, the rolls 5a, 5
The incident light 8 that has entered the non-tempered portion 7 that leaves the original structure of the columnar crystal 3 where b does not abut, is microscopically reflected by one of the microplane elements on each surface of the columnar crystal 3 when viewed microscopically. However, the direction of reflection is the specular diffuse reflection light 10 which does not always coincide with the direction of regular reflection of the steel plate 4.
【0025】したがって、鋼板4の表面におけるテンパ
部6及び非テンパ部7の各反射光の角度分布は、マクロ
に見ればそれぞれ図7(a)、図7(b)のようにな
る。すなわち、テンパ部6では鋼板正反射方向に鋭い鏡
面性の反射が発生し、非テンパ部7では柱状結晶3の表
面の微小面素の角度分布に対応した広がりを持った反射
光となる。前述したように、テンパ部6の反射光を鏡面
反射光9と称し、非テンパ部7の反射光を鏡面拡散反射
光10と称する。Therefore, the angular distribution of each reflected light of the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 on the surface of the steel plate 4 is as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) when viewed macroscopically. That is, a sharp specular reflection occurs in the regular reflection direction of the steel sheet in the tempered portion 6, and reflected light having a spread corresponding to the angular distribution of the microplane on the surface of the columnar crystal 3 in the non-tempered portion 7. As described above, the reflected light from the tempered portion 6 is referred to as specular reflected light 9, and the reflected light from the non-tempered portion 7 is referred to as specular diffused reflected light 10.
【0026】そして、実際には、テンパ部6と非テンパ
部7はマクロ的には混在しているので、カメラ等の光学
測定器で観察される反射光の角度分布は、図7(c)に
示すように、鏡面反射光9及び鏡面拡散反射光10の角
度分布をテンパ部6と非テンパ部7とのそれぞれの面積
率に応じて加算したものとなる。Since the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 are actually mixed macroscopically, the angular distribution of the reflected light observed by an optical measuring instrument such as a camera is shown in FIG. As shown in (1), the angular distributions of the specular reflected light 9 and the specular diffuse reflected light 10 are added in accordance with the respective area ratios of the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7.
【0027】以上、テンパ部6と非テンパ部7とを合金
化亜鉛メッキ鋼板を例に説明したが、調質圧延により平
坦部が生じる他の鋼板にも一般に成立つ。次に、本発明
の検出対象となる顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ欠
陥と呼ばれる欠陥の光学反射特性について説明する。As described above, the tempered portion 6 and the non-tempered portion 7 have been described using an alloyed galvanized steel plate as an example. However, the present invention can be generally applied to other steel plates in which a flat portion is formed by temper rolling. Next, a description will be given of the optical reflection characteristic of a defect called a pattern-shaped scab defect having no noticeable unevenness to be detected in the present invention.
【0028】図8に示すように、合金化溶融亜鉛メッキ
鋼板に見られるヘゲ欠陥(ヘゲ部11)は、メッキ加工
前の冷延鋼板原板にヘゲ欠陥(ヘゲ部11)が存在し、
その上にメッキ層2が乗り、さらに下地鋼板1の鉄元素
の拡散によるヘゲ欠陥の合金化が進行したものである。As shown in FIG. 8, the barge defects (barge portion 11) found in the galvannealed steel sheet are the same as those in the cold-rolled steel sheet before plating. And
The plating layer 2 is laid thereon, and alloying of barge defects due to the diffusion of the iron element of the base steel sheet 1 has progressed.
【0029】一般に、ヘゲ部11は鋼板4の正常部分を
示す母材12と比較して、例えばメッキ厚に違いが生じ
たり、合金化の程度に違いが生じる。その結果、例え
ば、ヘゲ部11のメッキ厚が厚く母材12に対し凸の場
合には、調質圧延が印加されることによりテンパ部6の
面積が非テンパ部7に比べて多くなる。逆に、ヘゲ部1
1のメッキ厚が薄く母材12に比べ凹の場合には、ヘゲ
部11は調質圧延のロール5a,5bが当接せず、非テ
ンパ部7が大半を占める。また、ヘゲ部11の合金化が
浅い場合には微小面素の角度分布は鋼板方線方向に強
く、拡散性は小さくなる。In general, the barbed portion 11 has a difference in plating thickness or a degree of alloying, for example, as compared with the base material 12 indicating a normal portion of the steel plate 4. As a result, for example, when the plating thickness of the barbed portion 11 is large and is convex with respect to the base material 12, the area of the tempered portion 6 becomes larger than that of the non-tempered portion 7 by applying the temper rolling. Conversely, hege part 1
In the case where the plating thickness of 1 is thinner than that of the base material 12 and is concave, the non-tempered portion 7 occupies most of the barb portion 11 because the rolls 5a and 5b of the temper rolling do not abut. Further, when the alloying of the barbed portion 11 is shallow, the angular distribution of the minute surface element is strong in the direction of the steel plate, and the diffusivity is small.
【0030】次に、このようなヘゲ部11と母材部12
の表面性状の相違により、模様状ヘゲ欠陥がどのように
見えるかを説明する。上述したモデルに基づきヘゲ部1
1と母材部12の違いについて分類すると一般に次の3
種類に分けられる。Next, the scab 11 and the base material 12
A description will be given of how the pattern-like scab defect looks due to the difference in the surface properties. Hege part 1 based on the model described above
1 and the base material 12 are generally classified as follows:
Divided into types.
【0031】(a) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率及び非テンパ部7の微小面素の角度分布が、母材部
12におけるテンパ部6の面積率及び非テンパ部7の微
小面素の角度分布と異なる(図10(a),図9
(a))。(A) The area ratio of the tempered portion 6 in the barb portion 11 and the angular distribution of the micro-surface element in the non-tempered portion 7 are determined by the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12 and the minute surface of the non-tempered portion 7. 10 (a), FIG.
(A)).
【0032】(b) ヘゲ部11におけるテンパ部6の面
積率は母材部12におけるテンパ部6の面積率と異なる
が、ヘゲ部11における非テンパ部7の微小面素の角度
分布は母材部12における非テンパ部7の微小面素の角
度分布と変わらない(図10(b),図9(b))。(B) Although the area ratio of the tempered portion 6 in the barbed portion 11 is different from the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12, the angle distribution of the small surface element of the non-tempered portion 7 in the barbed portion 11 is It is not different from the angular distribution of the micro-surface elements of the non-tempered part 7 in the base material part 12 (FIGS. 10B and 9B).
【0033】(c) ヘゲ部11における非テンパ部7の
微小面素の角度分布は母材部12における非テンパ部7
の微小面素の角度分布と異なるが、ヘゲ部11における
テンパ部6の面積率は母材部12におけるテンパ部6の
面積率と変わらない(図10(c),図9(c))。(C) The angle distribution of the minute surface element of the non-tempered portion 7 in the barbed portion 11 is determined by the non-tempered portion 7 in the base material portion 12.
However, the area ratio of the tempered portion 6 in the barbed portion 11 is not different from the area ratio of the tempered portion 6 in the base material portion 12 (FIGS. 10C and 9C). .
【0034】図11に示すように、入射光8が当接する
微小面素13の法線方向の鋼板4の鋼板法線方向に対す
る傾斜角度を微小面素13の法線角度ξとし、この法線
角度ξとテンパ部6の面積率S(ξ)との関係を、上述
した(a)(b)(c) の3つの場合について、図10(a)
(b)(c)に示す。As shown in FIG. 11, the angle of inclination of the normal direction of the minute surface element 13 with which the incident light 8 comes into contact with respect to the normal direction of the steel plate 4 of the steel plate 4 is defined as the normal angle ξ of the minute surface element 13. FIG. 10A shows the relationship between the angle ξ and the area ratio S (ξ) of the temper portion 6 for the three cases (a), (b), and (c) described above.
(B) and (c).
【0035】このようなテンパ部6の面積率S(ξ)及
び微小面素13の角度分布の違いが、図9(a)(b)
(c)に示すような反射光量の角度分布の違いとして観
察される。図中実線で示す角度分布がヘゲ部11に対応
するヘゲ部角度分布11aであり、図中点線で示す角度
分布が母材部12に対応する母材部角度分布12aであ
る。The difference between the area ratio S (ξ) of the tempering portion 6 and the angular distribution of the micro-surface element 13 is shown in FIGS. 9A and 9B.
This is observed as a difference in the angular distribution of the reflected light amount as shown in FIG. An angle distribution indicated by a solid line in the drawing is a barbed portion angle distribution 11a corresponding to the barbed portion 11, and an angle distribution indicated by a dotted line in the drawing is a base material portion angle distribution 12a corresponding to the base material portion 12.
【0036】すなわち、図9(a)はヘゲ部角度分布1
1aと母材部角度分布12aとの間において、鏡面反射
成分と鏡面拡散反射成分とが共に差が存在する場合を示
し、図9(b)は鏡面反射成分のみに差が存在する場合
を示し、図9(c)は鏡面拡散反射成分のみに差が存在
する場合を示す。That is, FIG. 9A shows the angular distribution 1 of the scab.
FIG. 9B shows a case where there is a difference between the specular reflection component and the specular diffuse reflection component between 1a and the base material part angle distribution 12a, and FIG. 9B shows a case where only the specular reflection component exists. FIG. 9C shows a case where there is a difference only in the specular diffuse reflection component.
【0037】そして、ヘゲ部角度分布11aと母材部角
度分布12aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に相違が
ある場合には、図9(a)(b)に示すように、その差
は正反射方向から観察される。具体的には、正反射方向
からヘゲ部11の反射光を測定した場合と母材部12の
反射光を測定した場合に、ヘゲ部11のテンパ部6の面
積率S(ξ)が母材部12のテンパ部6の面積率S
(ξ)より大きい場合にはヘゲ部11は母材部12に比
較して相対的に明るく見える。逆に、ヘゲ部11のテン
パ率6が母材部12より小さいときにはヘゲ部11は母
材部12に比較して相対的に暗く観察される。If there is a difference in the area ratio S (パ) of the tempered portion 6 between the barge angle distribution 11a and the base metal angle distribution 12a, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). , The difference is observed from the specular reflection direction. Specifically, the area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 of the barbed portion 11 is determined when the reflected light of the barbed portion 11 is measured from the regular reflection direction and when the reflected light of the base material portion 12 is measured. Area ratio S of tempered portion 6 of base material portion 12
(Ξ) When the size is larger, the barbed portion 11 looks relatively brighter than the base material portion 12. Conversely, when the tempering ratio 6 of the barb portion 11 is smaller than the base material portion 12, the barge portion 11 is observed to be relatively darker than the base material portion 12.
【0038】ヘゲ部角度分布11aと母材部角度分布1
2aとでテンパ部6の面積率S(ξ)に違いがない場合
には図9(c)に示すように、正反射方向からの単なる
受光強度の差を観察するのみではヘゲ部11の存在を観
察できない。しかし、鏡面拡散反射成分の拡散性(角度
分布)に違いがあるときには図9(c)に示すように正
反射方向以外の拡散方向から欠陥が観察される。Heavy part angle distribution 11a and base metal part angle distribution 1
If there is no difference in the area ratio S (ξ) of the temper portion 6 with that of the second portion 2a, as shown in FIG. I cannot observe its existence. However, when there is a difference in the diffusivity (angle distribution) of the specular diffuse reflection component, a defect is observed from a diffusion direction other than the regular reflection direction as shown in FIG.
【0039】例えば、ヘゲ部11の鏡面拡散反射成分の
拡散性(角度分布)が小さい時には、一般に正反射方向
に比較的近い拡散方向からはヘゲ部11は明るく観察さ
れ、正反射方向から離れるに従い明るさは小さくなり、
ある角度で観察不能となる。さらに正反射方向から遠ざ
かると今度はヘゲ部11は暗く観察される。For example, when the diffuseness (angular distribution) of the specular diffuse reflection component of the barb portion 11 is small, the barge portion 11 is generally observed brightly from a diffusion direction relatively close to the specular reflection direction, and from the specular reflection direction. The brightness decreases as you move away,
It becomes unobservable at a certain angle. As the distance from the specular reflection direction further increases, the barbed portion 11 is observed darker.
【0040】このようなヘゲ部11を母材部12と確実
に区別して検出するためには、図10において、どうい
う角度(法線角度ξ)の微小面素13からの反射光を抽
出するのかを検討することが必要である。例えば、先の
図9(a)(b)の例のように、正反射方向でヘゲ部1
1と母材部12の違いを検出するということは、図10
で示される微小面素13の角度分布のうち微小面素13
の法線角度ξ=0について抽出し、ヘゲ部11と母材部
12との違いを検出していることになる。In order to reliably detect such a scab 11 in distinction from the base material 12, the reflected light from the microscopic element 13 at an angle (normal angle ξ) is extracted in FIG. It is necessary to consider whether or not. For example, as in the example shown in FIGS.
1 and the base material portion 12 are detected, as shown in FIG.
Of the angular distribution of the micro-surface element 13
Is extracted for the normal angle ξ = 0, and the difference between the barbed portion 11 and the base material portion 12 is detected.
【0041】ここで、微小面素13の法線角度ξ=0の
反射光を抽出するということを数学的に表現すると、図
10の特性(面積率S(ξ))それぞれに、図12
(a)に示すデルタ関数δ(ξ)で表される抽出特性を
示す関数(以後この関数を重み関数I(ξ)と呼ぶ)を
乗じて積分することに相当する。Here, the extraction of the reflected light at the normal angle ξ = 0 of the microscopic element 13 is mathematically expressed as follows. The characteristics (area ratio S (ξ)) of FIG.
This corresponds to integration by multiplying by a function indicating an extraction characteristic represented by a delta function δ (ξ) shown in (a) (hereinafter, this function is referred to as a weight function I (ξ)).
【0042】また、例えば、入射角60°において、正
反射方向から20°ずれた40°の角度位置で反射光を
測定することは、図12(b)のようなデルタ関数δ
(ξ+10)なる重み関数I(ξ)を用いて計算するこ
とに相当する。For example, measuring the reflected light at an angle of 40 ° shifted from the specular reflection direction by 20 ° at an incident angle of 60 ° requires a delta function δ as shown in FIG.
This corresponds to calculation using a weighting function I (ξ) of (ξ + 10).
【0043】なお、図11に示すように、反射角度θ´
と微小面素13の法線角度ξと入射光8の入射角度θと
の関係は簡単な幾何学的考察によって(1) 式で求まる。 θ´=−θ+2ξ …(1) すなわち、どういう角度(法線角度ξ)の微小面素13
からの反射光を抽出するかということは、どのような重
み関数I(ξ)を設計するかということに相当すること
が理解できる。As shown in FIG. 11, the reflection angle θ '
And the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the incident angle θ of the incident light 8 can be obtained from the equation (1) by simple geometrical considerations. θ ′ = − θ + 2ξ (1) That is, what angle (normal angle ξ) is the small plane element 13
It can be understood that extracting the reflected light from is equivalent to what kind of weighting function I (ξ) is designed.
【0044】このような観点から、図10(a)(b)
(c)で表されるような各ヘゲ部11を母材部12と弁
別し検出するための重み関数I(ξ)を考えると、図1
2(a)(b)に示すデルタ関数δ(ξ),δ(ξ+1
0)も有効な重み関数I(ξ)の一つである。From this viewpoint, FIGS. 10A and 10B
Considering a weighting function I (ξ) for discriminating and detecting each barbed portion 11 from the base material portion 12 as shown in FIG.
Delta functions δ (ξ) and δ (ξ + 1) shown in FIGS.
0) is also one of the effective weight functions I (ξ).
【0045】なお、重み関数I(ξ)は、必ずしも図1
2に示した特定の法線角度の抽出する幅が無限小のデル
タ関数δ(ξ)である必要はなく、ある程度の信号幅を
有することも可能である。The weighting function I (重 み) is not necessarily the one shown in FIG.
The extraction width of the specific normal angle shown in FIG. 2 does not need to be an infinitesimal delta function δ (、), but may have a certain signal width.
【0046】しかしながら、このような弁別手法におい
ては、2つの光学系の視野を同一にすることはできな
い。また、拡散反射光を測定するために一旦カメラを設
置すると、その重み関数I(ξ)を変更することは、カ
メラの設置位置を変更することが必要であるから、容易
ではない。However, in such a discrimination method, the two optical systems cannot have the same field of view. Further, once a camera is installed for measuring diffuse reflection light, it is not easy to change the weight function I (ξ) because it is necessary to change the installation position of the camera.
【0047】前者の課題に対しては同一光軸上の測定が
必要ある。すなわち、拡散反射光を捉えるのでなく、鋼
板4の正反射方向からの測定のみで鏡面反射成分と鏡面
拡散反射成分との両成分が捉えられることが望ましい。
そして、後者の課題に対しては、重み関数I(ξ)をあ
る程度自由度を持って設定できることが望ましい。For the former problem, measurement on the same optical axis is required. That is, it is desirable that both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component can be captured only by measurement from the specular reflection direction of the steel plate 4 instead of capturing the diffuse reflection light.
For the latter problem, it is desirable that the weighting function I (ξ) can be set with a certain degree of freedom.
【0048】そこで、本発明においては、まず光源とし
て、レーザのような平行光源ではなく拡散特性をもつ線
状の光源、すなわち線状拡散光源を用いている。また、
鋼板4の正反射方向から鏡面反射成分と鏡面拡散反射成
分とを分離して抽出する必要があるので偏光を用いてい
る。Therefore, in the present invention, a linear light source having a diffusion characteristic, that is, a linear diffusion light source, is used as a light source instead of a parallel light source such as a laser. Also,
Since it is necessary to separate and extract the specular reflection component and the specular diffuse reflection component from the specular reflection direction of the steel plate 4, polarized light is used.
【0049】この線状拡散光源の効果を説明するため
に、図13(a)(b)に示すように、線状拡散光源1
4を鋼板4の表面に平行に配置し、光源に垂直な面内に
あり、入射角が出射角と一致する方向である鋼板正反射
方向から鋼板4上の一点を観察したときの反射特性を考
える。In order to explain the effect of this linear diffused light source, as shown in FIGS.
4 is arranged in parallel with the surface of the steel plate 4, and the reflection characteristic when observing one point on the steel plate 4 from the steel plate regular reflection direction, which is in a plane perpendicular to the light source and in which the incident angle coincides with the emission angle, is shown. Think.
【0050】図13(a)に示すように、線状拡散光源
14の中央部から照射された入射光8の場合、テンパ部
6に入射した入射光8は鏡面的に反射され、鋼板正反射
方向で全て捉えられる。一方、非テンパ部7に入射した
光は鏡面拡散的に反射され、たまたま鋼板法線方向と同
一方向を向いている微小面素13により反射された分の
みが捉えられる。このような方向を向いている微小面素
13は非常に少ないので、鋼板正反射方向に配設された
受光カメラで捉えられる反射光のうちではテンパ部6か
らの鏡面反射光が支配的である。As shown in FIG. 13A, in the case of the incident light 8 emitted from the central portion of the linear diffused light source 14, the incident light 8 incident on the tempering portion 6 is specularly reflected, and the steel plate is regularly reflected. All are captured in the direction. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly reflected, and only the light reflected by the minute surface element 13 that happens to be oriented in the same direction as the normal direction of the steel sheet is captured. Since the number of the micro-plane elements 13 oriented in such a direction is extremely small, the mirror-reflected light from the temper portion 6 is dominant among the reflected light captured by the light-receiving camera disposed in the steel plate regular reflection direction. .
【0051】これに対し、図13(b)に示すように、
線状拡散光源14の中央部以外の位置から照射された入
射光8の場合には、テンパ部6に入射した光は鏡面反射
して鋼板正反射方向とは異なる方向へ反射する。そのた
め、鏡面反射した光は鋼板正反射方向では捉えることが
できない。一方、非テンパ部7に入射した光は鏡面拡散
的に反射され、そのうち鋼板正反射方向に反射された分
が受光カメラで捉えられる。したがって、鋼板正反射方
向に配設された受光カメラで捉えられる反射光は全て非
テンパ部7で反射した鏡面拡散反射光である。On the other hand, as shown in FIG.
In the case of the incident light 8 emitted from a position other than the center of the linear diffusion light source 14, the light incident on the tempering portion 6 is specularly reflected and reflected in a direction different from the steel plate regular reflection direction. Therefore, the specularly reflected light cannot be captured in the steel plate regular reflection direction. On the other hand, the light incident on the non-tempered portion 7 is specularly diffusely reflected, of which the light reflected in the steel plate regular reflection direction is captured by the light receiving camera. Therefore, all the reflected light captured by the light receiving camera disposed in the steel plate regular reflection direction is the specular diffuse reflection light reflected by the non-tempered portion 7.
【0052】以上2つの場合を併せると、線状拡散光源
14の長尺方向全体から照射される全ての入射光8のう
ち鋼板正反射方向からの観察で捉えられるのは、テンパ
部6からの鏡面反射光と非テンパ部7からの鏡面拡散反
射光との和である。When the above two cases are combined, the observation of the incident light 8 from the entire longitudinal direction of the linear diffused light source 14 in the regular reflection direction of the steel sheet is only This is the sum of the specular reflected light and the specular diffuse reflected light from the non-tempered part 7.
【0053】次に、鋼板4の正反射方向から線状拡散光
源14を使用して観察した場合に、偏光特性がどう変化
するかについて説明する。一般に、鏡面状の金属表面で
の反射においては、電界の方向が入射面に平行な光(p
偏光)あるいは入射面に直角な光(s偏光)において
は、反射によっても偏光特性は保存される。すなわち、
p偏光のまま又はs偏光のまま出射する。また、p偏光
成分とs偏光成分とを同時に持つ任意の偏光角を有した
直線偏光が反射されると、p、s偏光の反射率比 ta
nΨ及び位相差Δに応じた楕円偏光となって出射する。Next, how the polarization characteristics change when observed using the linear diffusion light source 14 from the regular reflection direction of the steel plate 4 will be described. Generally, in reflection from a mirror-like metal surface, the direction of the electric field is parallel to the incident surface (p
In the case of (polarized light) or light perpendicular to the plane of incidence (s-polarized light), the polarization characteristics are preserved even by reflection. That is,
The light is emitted as p-polarized light or s-polarized light. Further, when linearly polarized light having an arbitrary polarization angle having both a p-polarized component and an s-polarized component at the same time is reflected, the reflectance ratio ta of the p and s polarized light is ta.
The light is emitted as elliptically polarized light according to nΨ and the phase difference Δ.
【0054】合金化亜鉛メッキ鋼板に線状拡散光源14
から光が照射される場合を図14(a)(b)を用いて
説明する。図14(a)に示すように、線状拡散光源1
4の中央部から出射した光は鋼板4のテンパ部6で鏡面
反射して鋼板正反射方向で観察される。これに関しては
上記一般の鏡面状の金属表面での反射がそのまま成立す
る。A linear diffusion light source 14 is applied to an alloyed galvanized steel sheet.
14 (a) and 14 (b) will be described. As shown in FIG. 14A, the linear diffused light source 1
The light emitted from the central part of the steel sheet 4 is specularly reflected by the tempering part 6 of the steel sheet 4 and is observed in the steel sheet regular reflection direction. In this regard, reflection on the above-mentioned general mirror-like metal surface is established as it is.
【0055】一方、図14(b)に示すように、線状拡
散光源14の中央部以外の位置から出射した光は、鋼板
4の非テンパ部7の結晶表面の傾いた微小面素13で鏡
面反射して鋼板正反射方向で観察される。この場合、鋼
板4の入射面に平行なp偏光の光を入射したとしても実
際に反射する傾いた微小面素13に対して考えた場合に
は入射面は微小面素13に対して平行ではなく、p、s
両偏光成分を持つ直線偏光であるため、楕円偏光となっ
て出射する。線状拡散光源14からs偏光を入射した場
合も同様である。On the other hand, as shown in FIG. 14B, light emitted from a position other than the central portion of the linear diffusion light source 14 is generated by the inclined minute surface element 13 on the crystal surface of the non-tempered portion 7 of the steel plate 4. Specularly reflected and observed in the direction of regular reflection of the steel sheet. In this case, even if the p-polarized light parallel to the incident surface of the steel plate 4 is incident, the incident surface is not parallel to the minute surface element 13 in consideration of the tilted minute surface element 13 that actually reflects. No, p, s
Since it is linearly polarized light having both polarization components, it is emitted as elliptically polarized light. The same applies to the case where s-polarized light is incident from the linear diffusion light source 14.
【0056】また、線状拡散光源14からp、s両偏光
成分を持つ任意の偏光角αの直線偏光が鋼板4に入射し
た場合、線状拡散光源14の中央部以外の位置から微小
面素13に入射した光は偏光角αが傾いて作用するた
め、鋼板正反射方向に出射する楕円偏光の形状は、線状
拡散光源14の中央部から入射してテンパ部6で鏡面反
射した光とは異なる。When linearly polarized light having an arbitrary polarization angle α having both p and s polarization components is incident on the steel plate 4 from the linear diffused light source 14, a minute plane element is positioned from a position other than the center of the linear diffused light source 14. Since the light incident on the light source 13 acts with the polarization angle α inclined, the shape of the elliptically polarized light emitted in the specular reflection direction of the steel sheet is the same as the light incident from the central part of the linear diffused light source 14 and specularly reflected by the temper part 6. Is different.
【0057】以下、p,s両成分をもつ直線偏光を線状
拡散光源14から鋼板4に入射する場合について詳細に
検証する。まず、図15に示すように、線状拡散光源1
4からの入射光8を方位角(偏光角)αを有する偏光板
15で直線偏光にした後、水平に配置された鋼板4に入
射させ、その正反射光を受光カメラ16で受光する。前
述したように、線状拡散光源14上のC点から出射され
た入射光8については、鋼板4におけるテンパ部6によ
り鏡面反射された成分、及び、非テンパ部7におけるた
またま法線が鋼板4の鉛直方向を向いた法線角度ξ=0
の微小面素13から鏡面拡散反射された成分が鋼板4上
のO点から受光カメラ16方向へ反射する光に寄与して
いる。Hereinafter, the case where linearly polarized light having both p and s components is incident on the steel plate 4 from the linear diffusion light source 14 will be described in detail. First, as shown in FIG.
After the incident light 8 from 4 is linearly polarized by a polarizing plate 15 having an azimuth (polarization angle) α, the light is made incident on a horizontally arranged steel plate 4, and the specularly reflected light is received by a light receiving camera 16. As described above, with respect to the incident light 8 emitted from the point C on the linear diffused light source 14, the component specularly reflected by the tempered portion 6 of the steel plate 4 and the normal of the non-tempered portion 7 happens to be the normal line. Normal angle ξ = 0 facing the vertical direction
Are reflected from the point O on the steel plate 4 and contribute to the light reflected toward the light receiving camera 16.
【0058】一方、図16に示すように、線状拡散光源
14上の鋼板4のO点から見て角度φだけずれた点Aか
らの入射光8については、鏡面反射成分は受光カメラ1
6方向とは異なる方向に反射されるため、前述した法線
角度ξの微小面素13による鏡面拡散反射成分のみが寄
与する。On the other hand, as shown in FIG. 16, for the incident light 8 from the point A which is shifted from the point O of the steel plate 4 on the linear diffused light source 14 by an angle φ, the specular reflection component is
Since the light is reflected in directions different from the six directions, only the specular diffuse reflection component by the micro-plane element 13 having the normal angle ξ contributes.
【0059】ここで、入射光8の入射方向を示す角度φ
と微小面素13の法線角度ξとの関係は、入射光8の鋼
板4に対する入射角度θを用いて、簡単な幾何学的考察
により、(2) 式で与えられる。Here, the angle φ indicating the incident direction of the incident light 8
And the normal angle ξ of the microscopic element 13 is given by Expression (2) by simple geometric consideration using the incident angle θ of the incident light 8 with respect to the steel plate 4.
【0060】 COSξ=[2・ cosθ・ cos2 (φ/2)] /[sin 2 φ+4・{ cos2 θ・ cos4 (φ/4) +sin 2 θ・ sin4 (φ/2)}]1/2 …(2) 次に、このようにして反射された光の偏光状態について
考える。COSξ = [2 · cos θ · cos 2 (φ / 2)] / [sin 2 φ + 4 · {cos 2 θ · cos 4 (φ / 4) + sin 2 θ · sin 4 (φ / 2)}] 1 / 2 (2) Next, the polarization state of the light reflected in this manner will be considered.
【0061】C点から出射された入射光8が、方位角
(偏光角)αの偏光板15を通り、鋼板4上のO点にて
鏡面反射された後の偏光状態EC は、偏光光学で一般
に用いられるジョーンズ行列を用いて、 EC =T・Ein …(3) と表される。但し、Einは偏光板15の方位角(偏光
角)αの直線偏光ベクトルを示し、Tは鋼板4の反射
特性行列を示す。そして、直線偏光ベクトルEin及び
反射特性行列Tはそれぞれ(4) (5) 式で与えられる。The polarization state E C after the incident light 8 emitted from the point C passes through the polarizing plate 15 having an azimuth angle (polarization angle) α and is specularly reflected at the point O on the steel plate 4 is represented by polarization optics. Using a Jones matrix generally used in Eq., E C = T · Ein (3) Here, Ein indicates a linear polarization vector of the azimuth angle (polarization angle) α of the polarizing plate 15, and T indicates a reflection characteristic matrix of the steel plate 4. Then, the linear polarization vector Ein and the reflection characteristic matrix T are given by equations (4) and (5), respectively.
【0062】[0062]
【数1】 但し、 tanΨ:p,s偏光の振幅反射率比 Δ:p,s偏光の反射率の位相差 rS :s偏光の振幅反射率 同様に、線状拡散光源14上のA点から出射した入射光
8が、法線角度ξの微小面素13で受光器16方向に反
射された光の偏光状態EA は、入射面が偏光板15及
び受光カメラ16の検光子と直交しているとすれば(6)
式で与えられる。 EA =R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(6) 但し、Rは回転行列であり、(7) 式で与えられる。(Equation 1) However, tan: p, an amplitude reflectance ratio of s-polarized light delta: p, the phase difference between the reflectance of s-polarized light r S: s similar amplitude reflectance of the polarized light, the incident emitted from point A on the linear diffusion light source 14 by the light 8, the polarization state E a of light reflected by the light receiver 16 direction in the minute area element 13 of the normal angle xi], the incident plane is perpendicular to the analyzer of the polarizing plate 15 and the light receiving camera 16 BA (6)
Given by the formula. E A = R (ξ) · T · R (−ξ) · Ein (6) where R is a rotation matrix and is given by equation (7).
【0063】[0063]
【数2】 (Equation 2)
【0064】(3) 式は、(6) 式において微小面素13の
法線角度ξ=0とした特別の場合であり、鏡面反射成分
についても鏡面拡散反射成分についても(6) 式を用いて
統一的に考えることができる。(6) 式を計算し、法線角
度ξの微小面素13からの反射光の楕円偏光状態を図示
すると、図17に示すようになる。The equation (3) is a special case where the normal angle 微小 = 0 of the microscopic element 13 in the equation (6), and the equation (6) is used for both the specular reflection component and the specular diffuse reflection component. Can be considered in a unified way. (6) is calculated, and the elliptically polarized light state of the reflected light from the microscopic surface element 13 at the normal angle ξ is illustrated in FIG.
【0065】但し、ここで入射偏光の方位角(偏光角)
αは45°、入射角θは60°、鋼板4の反射特性とし
てp,s偏光の振幅反射率比の逆正接Ψ=28゜、p,
s偏光の反射率の位相差Δ=120゜とした。図17よ
り、法線角度ξ=Oすなわち鏡面反射の場合の楕円に対
して法線角度ξの値が変化するに従って、楕円が傾いて
いくのが理解できる。Here, the azimuth (polarization angle) of the incident polarized light is
α is 45 °, the incident angle θ is 60 °, and as the reflection characteristics of the steel plate 4, the arctangent of the amplitude reflectance ratio of p, s polarized light Ψ = 28 °, p,
The phase difference Δ of the reflectance of the s-polarized light was set to 120 °. It can be understood from FIG. 17 that the ellipse is inclined as the value of the normal angle に 対 し て changes with respect to the ellipse in the case of the normal angle ξ = O, that is, the specular reflection.
【0066】したがって、例えば受光カメラ16の前に
検光子17を挿入し、その検光角βを設定することによ
って、どの法線角度ξの微小面素13からの反射光をよ
り多く抽出するかを選択することができる。Therefore, for example, by inserting the analyzer 17 in front of the light-receiving camera 16 and setting the analysis angle β, it is possible to determine which normal angle 反射 to extract more reflected light from the microscopic element 13. Can be selected.
【0067】このことを定量化するために、図16に示
すように、(3) 式で表される偏光状態EA の反射光に
対して検光角βの検光子17を挿入した後における偏光
状態E0 を求めると、(8) 式となる。[0067] To quantify this, as shown in FIG. 16, definitive after inserting the analyzer 17 of the detection optical angle β with respect to the reflected light of the polarization state E A represented by the formula (3) When the polarization state E 0 is obtained, the equation (8) is obtained.
【0068】 E0 =R(β)・A・R(−β)・EA =R(β)・A・R(−β)・R(ξ)・T・R(−ξ)・Ein …(8) 但し、Aは検光子17を表す行列であり、(9) 式で示
される。[0068] E 0 = R (β) · A · R (-β) · E A = R (β) · A · R (-β) · R (ξ) · T · R (-ξ) · Ein ... (8) where A is a matrix representing the analyzer 17 and is represented by the equation (9).
【0069】[0069]
【数3】 (Equation 3)
【0070】次に、この(8) 式から受光カメラ16で検
出する法線角度ξの微小面素13からの反射光の光強度
を求める。前述したように、該当微小面素13の面積率
をS(ξ)とすると、下記(10)式が成立する。Next, from this equation (8), the light intensity of the reflected light from the microscopic surface element 13 at the normal angle ξ detected by the light receiving camera 16 is obtained. As described above, when the area ratio of the microscopic element 13 is S (ξ), the following equation (10) is satisfied.
【0071】 S(ξ)・|E0 |2 =rS 2 EP 2 ・S(ξ)・I(ξ,β) I(ξ,β)= tan2 Ψ・ cos2 (ξ−α)・ cos2 (ξ−β) +2・ tanΨ・ cosΔ・ cos(ξ−α)・ sin(ξ−α) × cos(ξ−β)・ sin(ξ−β) + sin2 (ξ−α)・ sin2 (β−ξ) …(10) 上式におけるI(ξ,β)は、前述したように、法線角
度ξの微小面素13からの反射光をどの程度抽出できる
かを示す重み関数であり、光学系及び被検体の偏光特性
に依存する。そして、それに鋼板4の反射率rS 2 、入
射光光量EP 2、面積率S(ξ)を乗じたものが検出さ
れる光強度になる。[0071] S (ξ) · | E 0 | 2 = r S 2 E P 2 · S (ξ) · I (ξ, β) I (ξ, β) = tan 2 Ψ · cos 2 (ξ-α) · Cos 2 (ξ-β) + 2 · tanΨ · cos Δ · cos (ξ-α) · sin (ξ-α) × cos (ξ-β) · sin (ξ-β) + sin 2 (ξ-α) · sin 2 (β−ξ) (10) In the above equation, I (ξ, β) is a weighting function indicating how much the reflected light from the microscopic surface element 13 having the normal angle ξ can be extracted as described above. And depends on the optical system and the polarization characteristics of the subject. Then, it reflectance r S 2 of the steel plate 4, the incident light amount E P 2, multiplied by the area ratio S (xi]) is the light intensity detected.
【0072】表面処理鋼板などのように、鋼板表面の材
質が均−な対象を考える場合は反射率rS 2 の値は一定
と考えられる。また、入射光光量EP 2 は入射光量が光
源の位置によらず均一ならば同じく一定の値としてよ
い。When considering an object having a uniform surface material such as a surface-treated steel sheet, the value of the reflectance r S 2 is considered to be constant. Further, the incident light amount E P 2 good as well constant value if uniform regardless of the position of the incident light amount is a light source.
【0073】したがって、受光カメラ16が検出する光
強度を求めるには、法線角度ξの微小面素13の面積率
S(ξ)と重み関数I(ξ,β)とを考えればよい。こ
こで、重み関数I(ξ,β)について考える。法線角度
ξの微小面素13からの寄与が最も大きくなるような検
光子17の検光角β0 を選定しようとした場合、その候
補は次の(11)式をβについて解くことによって与えられ
る。Therefore, the light intensity detected by the light receiving camera 16 can be obtained by considering the area ratio S (ξ) of the small plane element 13 at the normal angle ξ and the weight function I (ξ, β). Here, consider the weight function I (ξ, β). If an attempt is made to select an analysis angle β 0 of the analyzer 17 such that the contribution of the normal angle ξ from the micro-plane element 13 is greatest, the candidate is given by solving the following equation (11) for β. Can be
【0074】[0074]
【数4】 (Equation 4)
【0075】(11)式により、法線角度ξ=0、すなわち
鏡面反射成分の寄与が最も大きくなるような検光角βを
求めると、検光角βは約−45°である。但し、ここで
も、鋼板4の反射特性として前述した反射率比の逆正接
Ψ=28°、位相差Δ=120°を採用し、線状拡散光
源14からの入射光8に対する偏光板15の方位角(偏
光角)α=45°を採用した。When the normal angle ξ = 0, that is, the analysis angle β that maximizes the contribution of the specular reflection component, is obtained from the equation (11), the analysis angle β is about −45 °. However, also in this case, as the reflection characteristics of the steel plate 4, the inverse tangent 反射 = 28 ° and the phase difference Δ = 120 ° of the reflectance ratio described above are adopted, and the azimuth of the polarizing plate 15 with respect to the incident light 8 from the linear diffusion light source 14 is adopted. Angle (polarization angle) α = 45 ° was employed.
【0076】図18に、検光子17の検光角βが−45
°の場合における微小面素13の法線角度ξと重み関数
I(ξ,−45)との関係を示す。但し、見やすさのた
めに重み関数I(ξ,−45)の最大値を[1]に規格
化してある。FIG. 18 shows that the detection angle β of the analyzer 17 is -45.
The relationship between the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the weighting function I (ξ, −45) in the case of ° is shown. However, the maximum value of the weight function I (ξ, -45) is normalized to [1] for easy viewing.
【0077】図18の特性から、法線角度ξ=0°、す
なわち鏡面反射成分が最も支配的で、逆に法線角度ξ=
±35°付近の微小面素13からの鏡面拡散反射光が最
も抽出されないことが理解できる。From the characteristics of FIG. 18, the normal angle ξ = 0 °, that is, the specular reflection component is the most dominant, and conversely, the normal angle ξ =
It can be understood that the specular diffuse reflection light from the minute surface element 13 near ± 35 ° is least extracted.
【0078】また、逆に法線角度ξ=±35°の反射光
を最もよく抽出するような検光子17の検光角βを(10)
式及び(11)式より求めると、およそβ=45°である。
検光子17の検光角β=45°に対する微小面素13の
法線角度ξと重み関数I(ξ,45)の関係を図19に
示す。On the other hand, the angle of analysis β of the analyzer 17 for extracting the reflected light with the normal angle ξ = ± 35 ° best is given by (10)
According to the equations (11) and (11), β is approximately 45 °.
FIG. 19 shows the relationship between the normal angle ξ of the microscopic element 13 and the weighting function I (ξ, 45) with respect to the analysis angle β = 45 ° of the analyzer 17.
【0079】なお、図19の重み関数I(ξ,β)の特
性が左右対称でないのは、入射面(微小面素13に対す
る入射光8と反射光により張られる平面)を基準に考え
ると、微小面素13の法線角度ξが正の場合、見かけ上
入射光8の偏光の方位角(偏光角)αが小さくなる(p
偏光に近づく)ことと、鋼板4のp偏光反射率がs偏光
反射率より小さいことによる。The reason why the characteristics of the weighting function I (ξ, β) in FIG. 19 are not bilaterally symmetric is based on the incident surface (the plane formed by the incident light 8 and the reflected light with respect to the minute surface element 13). When the normal angle ξ of the microscopic element 13 is positive, the apparent azimuth angle (polarization angle) α of the polarization of the incident light 8 becomes small (p
(Nearly polarized light) and the p-polarized light reflectance of the steel plate 4 is smaller than the s-polarized light reflectance.
【0080】また、検光子17の検光角β=−45°と
45°の中間の特性となるβ=90°についても計算し
た重み関数I(ξ,90)も図19に示した。(10)式で
示したように、法線角度ξの微小面素13からの反射光
強度は、重み関数I(ξ,β)と面積率S(ξ)の積に
より与えられるから、最終的に受光カメラ16で受光す
る光強度は[S(ξ)・I(ξ,β)]を法線角度ξに
ついて積分したものになる。例えば、図20に示すよう
な反射特性を有する鋼板4からの反射光を、検光角βが
−45°の検光子17を通して受光した場合、図20で
示される面積率S(ξ)を図18に示す重み関数I
(ξ,β)で示される重みをつけて積分したものが実際
に受光した光強度となる。FIG. 19 also shows the weighting function I (ξ, 90) calculated for β = 90 °, which is an intermediate characteristic between the detection angle β = −45 ° and 45 ° of the analyzer 17. As shown by the equation (10), the intensity of the reflected light from the microscopic surface element 13 at the normal angle ξ is given by the product of the weight function I (ξ, β) and the area ratio S (ξ). The light intensity received by the light receiving camera 16 is obtained by integrating [S (ξ) ξI (ξ, β)] with respect to the normal angle ξ. For example, when the reflected light from the steel plate 4 having the reflection characteristics as shown in FIG. 20 is received through the analyzer 17 having the analysis angle β of −45 °, the area ratio S (ξ) shown in FIG. Weight function I shown in FIG.
The value obtained by integrating with the weight shown by (積分, β) is the actually received light intensity.
【0081】そこで、鋼板4の表面に、図9(a)
(b)(c)に示されるような特性のヘゲ部11が存在
した場合を考える。その場合の各面積率S(ξ)は、そ
れぞれ図10(a)(b)(c)のようになっている。Therefore, the surface of the steel plate 4 is placed on the surface of FIG.
(B) Consider a case where the barbed portion 11 having characteristics as shown in (c) exists. In this case, the area ratios S (ξ) are as shown in FIGS.
【0082】まず、図9(b)、図10(b)のように
鏡面反射成分のみに違いがある場合を考える。このよう
な疵を検光角β=−45°の検光子17を通して受光し
たときの光強度は、図10(b)に示す面積率S(ξ)
に図18で表される重み関数I(ξ,β)をかけて積分
したものに相当するから、母材部12とヘゲ部11との
反射光量の違いを検出することができる。First, consider the case where there is a difference only in the specular reflection component as shown in FIGS. 9 (b) and 10 (b). The light intensity when such a flaw is received through the analyzer 17 with the analysis angle β = −45 ° is the area ratio S (ξ) shown in FIG.
18 is multiplied by a weighting function I (ξ, β) shown in FIG. 18, the difference in the amount of reflected light between the base material portion 12 and the stub 11 can be detected.
【0083】また、同一疵を検光角β=45°の度検光
子17を通して受光したときの光強度については、図1
0(b)に示すように、鏡面拡散反射成分に違いがない
ため、図19の検光角β=45°の重み関数I(ξ,
β)をかけて積分することを考えると明らかなように、
母材部12とヘゲ部11との違いを検出することができ
ない。The light intensity when the same flaw is received through the degree analyzer 17 with the analysis angle β = 45 ° is shown in FIG.
0 (b), since there is no difference in the specular diffuse reflection component, the weight function I (ξ,
β) and integrating
It is not possible to detect a difference between the base material portion 12 and the barb portion 11.
【0084】また、図9(c)、図10(c)のように
鏡面拡散反射成分のみに違いがある場合には、逆に、検
光角β=−45°の検光子17を通したのでは検出でき
ず、検光角β=45°の度検光子17を通したときに検
出できる。When there is a difference only in the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 9C and 10C, on the contrary, the light passes through the analyzer 17 having the analysis angle β = −45 °. In this case, the light cannot be detected, and can be detected when the light passes through a degree analyzer 17 having an analysis angle β = 45 °.
【0085】しかしながら、図19に示す各重み関数I
(ξ,β)のうち検光子17の検光角β=45°の重み
関数I(ξ,45)の特性を見ると、法線角度ξ=0で
重み関数I(0,45)は[0.2]程度の値となって
いる。すなわち、たとえ検光子17の検光角βを45°
としても、最もよく抽出する法線角度ξの鏡面拡散成分
に対して、1/5程度の鏡面反射成分も抽出してしまう
重み関数I(0,45)になっている。However, each weight function I shown in FIG.
Looking at the characteristics of the weight function I (ξ, 45) of the analyzer 17 with the analysis angle β = 45 ° of (ξ, β), the weight function I (0, 45) is [ 0.2]. That is, even if the analysis angle β of the analyzer 17 is 45 °
The weight function I (0, 45) also extracts a specular reflection component of about 1 / of the specular diffusion component at the normal angle ξ that is most frequently extracted.
【0086】一方、前述したようにロール5a,5bで
調質圧延された鋼板4の微小面素13の角度分布は、一
般に、図20に示すように、微小面素13の法線角度ξ
=0において突出している。したがつて、もし、ヘゲ部
11と母材部12との間で鏡面反射成分の違いがなく、
かつ鏡面拡散反射成分の違いも小さい場合には、面積率
S(ξ)が高く、反射光量も大きい鏡面反射成分に埋も
れて、ヘゲ部11と母材部12との間における鏡面拡散
反射成分の相違が明らかにならない場合もある。On the other hand, as described above, the angle distribution of the micro-plane elements 13 of the steel sheet 4 temper-rolled by the rolls 5a and 5b generally has a normal angle 法 of the micro-plane elements 13 as shown in FIG.
It protrudes at = 0. Therefore, if there is no difference in the specular reflection component between the scab 11 and the base material 12,
If the difference between the specular diffuse reflection components is small, the area ratio S (ξ) is high and the amount of reflected light is large. The differences may not be apparent.
【0087】これを解消するためには、鏡面反射成分を
全く受光しない、あるいは、鏡面反射成分の重みを極力
小さくする工夫が必要である。そこで、λ/4板(1/
4波長板)を使用する。具体的には、図16に示すよう
に、受光カメラ16の検光子17の前面にλ/4板18
を挿入する。In order to solve this problem, it is necessary to receive no specular reflection component at all or to reduce the weight of the specular reflection component as much as possible. Therefore, the λ / 4 plate (1 /
4 wavelength plate). Specifically, as shown in FIG. 16, the λ / 4 plate 18
Insert
【0088】すなわち、図17における微小面素13の
法線角度ξ=0に対応する鏡面反射光の楕円偏光の長短
軸に合わせてλ/4板18を挿入すると、このλ/4板
18を透過した光は、p,s偏光の反射率の位相差Δ
(−180≦Δ≦180)の正負によって、図21に示
すように、入射した楕円偏光を囲む矩形の対角線を示す
いずれかの直線偏光に変換される。That is, when the λ / 4 plate 18 is inserted in accordance with the major axis and the minor axis of the elliptically polarized light of the specular reflection light corresponding to the normal angle ξ = 0 of the microscopic element 13 in FIG. The transmitted light has a phase difference Δ of the reflectance of p, s polarized light.
Depending on the sign of (−180 ≦ Δ ≦ 180), as shown in FIG. 21, the light is converted into any linearly polarized light showing a rectangular diagonal line surrounding the incident elliptically polarized light.
【0089】そして、その直線偏光に直交するように検
光子17の方位角(偏光角)βを設定すれば、鏡面反射
成分は完全に遮断される。それに対して、法線角度ξ≠
0の鏡面拡散反射成分の楕円偏光は長短軸がずれている
ために、λ/4板18を透過しても形状は変換されるが
楕円偏光のままであるから、検光子17を透過する。If the azimuth angle (polarization angle) β of the analyzer 17 is set so as to be orthogonal to the linearly polarized light, the specular reflection component is completely cut off. On the other hand, the normal angle ξ ≠
Since the major and minor axes of the elliptically polarized light component of the specular diffuse reflection component of 0 are shifted, the shape is converted even when the elliptically polarized light component passes through the λ / 4 plate 18, but remains elliptically polarized light.
【0090】このようにして、λ/4板18及び検光子
17を用いることによつて、正反射光に含まれる鏡面反
射成分は完全に遮断し、鏡面拡散反射成分のみを抽出す
ることが可能になる。As described above, by using the λ / 4 plate 18 and the analyzer 17, the specular reflection component contained in the regular reflection light can be completely cut off, and only the specular diffuse reflection component can be extracted. become.
【0091】また、母材部12とヘゲ部11の鏡面拡散
反射成分の違いがなくなっている法線角度ξは、図10
(c)では法線角度ξ=±20°付近であったが、も
し、その角度がたまたま±30数度付近となる疵がある
と、λ/4板18及び検光子17を通しても検出できな
くなる。The normal angle ξ at which the difference between the specular diffuse reflection component of the base material portion 12 and the specular diffuse reflection component of the barge portion 11 is eliminated is shown in FIG.
In (c), the normal angle ξ is around ± 20 °, but if there is a flaw whose angle happens to be around ± 30 degrees, it cannot be detected through the λ / 4 plate 18 and the analyzer 17. .
【0092】その場合は、別の重み関数(例えばI
(ξ,90))となるような検光角β(例えば90゜)
の検光子17をもうーつ別に用意し、3番目の受光カメ
ラで受光すればよい。In that case, another weighting function (for example, I
(Ξ, 90)) is the analysis angle β (eg, 90 °)
It is sufficient to prepare another analyzer 17 and receive light with the third light receiving camera.
【0093】ただし、検光子17の検光角βが90°の
重み関数I(ξ,90)は、λ/4板18及び検光子1
7の重み関数I(ξ,45)や、検光角β=−45°の
重み関数I(ξ,−45)との重なりが小さくなく、完
全に独立した情報は得られない場合もある。However, the weighting function I (ξ, 90) when the analysis angle β of the analyzer 17 is 90 ° is based on the λ / 4 plate 18 and the analyzer 1
7 and the weighting function I (ξ, -45) of the detection angle β = −45 ° are not so small that completely independent information may not be obtained.
【0094】その場合は、3番目の受光カメラを鋼板4
の鏡面反射方向とは異なる一般の拡散反射方向に設置す
ればよい。そして、検光子17の検光角β=90°と同
じ位置にピークが存在するデルタ関数状の重み関数I
(ξ)を実現するには、図11からも理解できるよう
に、入射光8の入射角θ=60°の場合、正反射光から
35°程度ずらした位置、すなわち25°方向の拡散位
置に3番目の受光カメラを設置すればよい。In this case, the third light receiving camera is connected to the steel plate 4
May be installed in a general diffuse reflection direction different from the mirror reflection direction. A weight function I in the form of a delta function having a peak at the same position as the analysis angle β = 90 ° of the analyzer 17
In order to realize (ξ), as can be understood from FIG. 11, when the incident angle θ of the incident light 8 is 60 °, the position is shifted by about 35 ° from the specularly reflected light, that is, the diffused position in the 25 ° direction. What is necessary is just to install the 3rd light receiving camera.
【0095】一般に、鋼板4の表面の母材部12とヘゲ
部11の反射特性は図9(a)、(b)、(c)のいず
れかであるので、ヘゲ部11の見落としをなくすために
は、3つの異なる重み関数を用いて、3つの法線角度ξ
の微小面素13からの反射光を抽出して受光するように
することが必要である。Generally, since the reflection characteristics of the base material portion 12 and the barge portion 11 on the surface of the steel plate 4 are any of FIGS. 9A, 9B, and 9C, the oversight of the barge portion 11 can be avoided. To eliminate it, three different weighting functions are used and three normal angles ξ
It is necessary to extract and receive the reflected light from the micro-plane element 13.
【0096】なお、図9(a)、図10(a)のように
鏡面反射成分、鏡面拡散反射成分ともに違いがある場合
には、基本的には、いずれの検光子17を通した反射光
でも母材部12とヘゲ部11との違いを検出できる。When there is a difference between the specular reflection component and the specular diffuse reflection component as shown in FIGS. 9A and 10A, basically, the reflected light passing through any of the analyzers 17 is used. However, it is possible to detect a difference between the base material portion 12 and the barb portion 11.
【0097】したがって、本発明では線状拡散光源14
を用い、第1の受光手段で被検査面からの正反射光に含
まれる鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分のうち、例えば
検光子を用いて鏡面拡散反射成分に比較して鏡面反射成
分をより多く抽出し受光し、第2の受光手段で被検査面
からの正反射光に含まれる鏡面拡散反射成分を例えば1
/4波長板及び検光子を用いて抽出している。Therefore, in the present invention, the linear diffusion light source 14
Of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the specularly reflected light from the surface to be inspected by the first light receiving means, for example, using an analyzer to compare the specular reflection component with the specular diffuse reflection component. A large amount of light is extracted and received, and the specular diffuse reflection component included in the specularly reflected light from the inspection surface is,
Extraction is performed using a 波長 wavelength plate and an analyzer.
【0098】よって、たとえ被検査面からの正反射光の
みを受光する第1,第2の受光手段にてでも、図9
(a)(b)(c)に示す鋼板4の表面の各反射特性に
おけるヘゲ部11の存在を母材部12との比較において
より確実にかつより精度良く検出できる。Therefore, even if the first and second light receiving means for receiving only the specularly reflected light from the surface to be inspected are used as shown in FIG.
(A), (b), and (c), the presence of the barbed portion 11 in each reflection characteristic of the surface of the steel plate 4 can be detected more reliably and more accurately in comparison with the base material portion 12.
【0099】このような光学系により、正反射方向から
の共通な光軸での測定であるため、鋼板距離変動や速度
変化に影響されることなく、鏡面反射成分及び鏡面拡散
反射成分にそれぞれに対応した2つの信号を得ることが
可能になり、顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検
出もれを生じることなく検出可能な表面疵検査装置及び
表面疵検査方法が実現する。With such an optical system, the measurement is performed on the common optical axis from the specular reflection direction, so that the specular reflection component and the specular diffuse reflection component are not affected by variations in the steel plate distance and speed. Two corresponding signals can be obtained, and a surface flaw inspection apparatus and a surface flaw inspection method capable of detecting a pattern-shaped barbed flaw having no noticeable unevenness without causing any omission are realized.
【0100】[0100]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面を用
いて説明する。図1(a)は本発明の一実施形態の表面
疵検査方法が採用された表面疵検査装置の側面図であ
り、図1(b)は同表面疵検査装置の上面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a side view of a surface flaw inspection apparatus employing a surface flaw inspection method according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a top view of the same surface flaw inspection apparatus.
【0101】この実施形態の表面疵検査装置は製鉄工場
における合金化亜鉛メッキ鋼板の品質検査ラインに設置
されている。図中矢印方向に搬送状態の鋼板21の搬送
路の上方位置に、この帯状の鋼板21の幅方向に線状拡
散光源22が配設されている。この線状拡散光源22
は、一部に拡散反射塗料を塗布した透明導光棒の両端か
ら内部へメタルハライド光源の光を投光することによっ
て、幅方向に一様の出射光を得る。The surface flaw inspection apparatus of this embodiment is installed in a quality inspection line of an alloyed galvanized steel sheet in a steel plant. A linear diffused light source 22 is arranged in the width direction of the strip-shaped steel plate 21 at a position above the transfer path of the steel plate 21 in the transfer state in the arrow direction in the drawing. This linear diffusion light source 22
In this method, light from a metal halide light source is projected into the inside from both ends of a transparent light guide rod partially coated with a diffuse reflection paint, thereby obtaining uniform light emission in the width direction.
【0102】線状拡散光源22の各位置から出射された
鋼板21に対する入射光23は、シリンドリカルレンズ
24と偏光板25を介して走行状態の鋼板21の全幅に
対して例えば60°の入射角θで照射する。偏光板25
の方位角(偏光角)αは45°に設定されている。The incident light 23 to the steel plate 21 emitted from each position of the linear diffused light source 22 is transmitted through the cylindrical lens 24 and the polarizing plate 25 to the incident angle θ of, for example, 60 ° with respect to the entire width of the running steel plate 21. Irradiation. Polarizing plate 25
Is set to 45 °.
【0103】鋼板21で反射された反射光26は鋼板正
反射方向、すなわち鋼板21の法線方向に対して60°
方向に配置された第1の受光カメラ27a及び第2の受
光カメラ27bに入射する。また、鋼板21の法線方向
に対して25°の受光角度方向に第3の受光カメラ28
が配設されている。この第3の受光カメラ28は、鋼板
21で種々の方向に拡散反射された拡散反射光のうち、
25°方向の拡散反射光を入射する。The reflected light 26 reflected by the steel plate 21 is 60 ° with respect to the regular reflection direction of the steel plate, ie, the normal direction of the steel plate 21.
The light enters the first light receiving camera 27a and the second light receiving camera 27b arranged in the directions. Further, the third light receiving camera 28 is arranged in a light receiving angle direction of 25 ° with respect to the normal direction of the steel plate 21.
Are arranged. The third light-receiving camera 28 is one of the diffusely reflected lights that are diffusely reflected by the steel plate 21 in various directions.
Diffuse reflected light in the direction of 25 ° is incident.
【0104】この第1,第2,第3の受光カメラ27
a,27b,28は各光軸が鋼板21の幅方向に設定さ
れたリニアアレイカメラで構成されている。そして、3
台の受光カメラ27a,27b,28の視野のずれは、
信号処理部40において補正している。このように各受
光カメラ27a,27b,28の光軸が平行に維持され
ていると、この3台の受光カメラ27a,27b,28
の各画素は鋼板21の幅方向については同一視野サイズ
で一対一に対応する。このように、リニアアレイカメラ
を採用することによって、光量のロスがなくなり、効率
的な測定が可能となる。The first, second and third light receiving cameras 27
Reference numerals a, 27b, and 28 denote linear array cameras in which each optical axis is set in the width direction of the steel plate 21. And 3
The shift of the field of view of the two light receiving cameras 27a, 27b, 28
The correction is made in the signal processing unit 40. When the optical axes of the respective light receiving cameras 27a, 27b, 28 are maintained in parallel in this manner, the three light receiving cameras 27a, 27b, 28
Pixels in the width direction of the steel plate 21 correspond one-to-one with the same visual field size. As described above, by adopting the linear array camera, the loss of the light amount is eliminated, and efficient measurement can be performed.
【0105】第1の受光カメラ27aのレンズの前面に
は、検光角βが−45°に設定された検光子29aが取
付けられている。また、第2の受光カメラ27bのレン
ズの前面には、λ/4板(1/4波長板)37及び検光
子29bが取付けられている。このλ/4板37で変換
される直線偏光の方向と検光子29bの検光角βとは、
図21を用いて既に説明した関係に設定されている。An analyzer 29a having an analysis angle β of -45 ° is mounted on the front surface of the lens of the first light receiving camera 27a. A λ / 4 plate (/ wavelength plate) 37 and an analyzer 29b are mounted on the front surface of the lens of the second light receiving camera 27b. The direction of the linearly polarized light converted by the λ / 4 plate 37 and the detection angle β of the analyzer 29b are:
The relationship has already been set with reference to FIG.
【0106】なお、第3の受光カメラ28の前面には検
光子は取付けられていなくて、第3の受光カメラ28は
直接鋼板21からの拡散反射光を受光する。ここで、各
受光カメラ27a,27b,28として、リニアアレイ
カメラの代りに2次元CCDカメラを使用することもで
きる。さらに、単一光検出素子とガルヴァノミラーやポ
リゴンミラーを組合わせた走査型の光検出器を使用する
ことも可能である。Note that no analyzer is attached to the front of the third light receiving camera 28, and the third light receiving camera 28 directly receives diffusely reflected light from the steel plate 21. Here, as each of the light receiving cameras 27a, 27b, 28, a two-dimensional CCD camera can be used instead of the linear array camera. Furthermore, it is also possible to use a scanning photodetector in which a single photodetector is combined with a galvanometer mirror or a polygon mirror.
【0107】また、線状拡散光源22として、蛍光灯を
使用することもできる。また、バンドルファイバの出射
端を直線上に整列させたファイバ光源を使用することも
できる。各ファイバからの出射光は、ファイバのN/A
に対応して充分な広がり角を持つため、これを整列させ
たファイバ光源は実質的に線状拡散光源となるためであ
る。A fluorescent lamp may be used as the linear diffusion light source 22. Further, a fiber light source in which the output ends of the bundle fiber are aligned in a straight line can be used. The light emitted from each fiber is the N / A of the fiber.
This is because the fiber light source having a sufficient divergence angle corresponds to a linear diffusion light source.
【0108】各受光カメラ27a,27b,28で受光
された反射光26及び拡散反射光における鋼板21の幅
方向の1ライン分の各画素毎の光強度はそれぞれ光強度
信号a,b,cに変換されて判定処理部としての信号処
理部40へ送信される。The light intensity of each pixel of one line in the width direction of the steel plate 21 in the reflected light 26 and the diffused reflected light received by each of the light receiving cameras 27a, 27b, 28 is converted into light intensity signals a, b, c, respectively. The signal is converted and transmitted to the signal processing unit 40 as a determination processing unit.
【0109】図2は信号処理部40の概略構成を示すブ
ロック図である。−45°の検光子29aが組込まれた
第1の受光カメラ27a、λ/4板37及び検光子29
bが組込まれた第2の受光カメラ27b、及び検光子が
組込まれていない受光角が25°に設定された第3の受
光カメラ28から入力された各光強度信号a,b,cは
それぞれ平均値間引き部30a,30b,30cへ入力
される。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the signal processing section 40. First light receiving camera 27a in which -45 degree analyzer 29a is incorporated, λ / 4 plate 37 and analyzer 29
The light intensity signals a, b, and c input from the second light receiving camera 27b in which the light receiving angle b is incorporated and the third light receiving camera 28 in which the light receiving angle is set to 25 ° in which the analyzer is not installed are respectively shown. It is input to the average value thinning units 30a, 30b, 30c.
【0110】各平均値間引き部30a,30b,30c
は、各受光カメラ27a,27b,28のスキャン周期
毎に各受光カメラ27a,27b,28から入力される
各光強度信号a,b,cを平均し、鋼板21が信号処理
における長手方向分解能に相当する距離を移動した場合
に、1ライン分の信号を出力する。Each average value thinning section 30a, 30b, 30c
Averages the light intensity signals a, b, and c input from each of the light receiving cameras 27a, 27b, and 28 for each scan cycle of each of the light receiving cameras 27a, 27b, and 28, and makes the steel plate 21 have a longitudinal resolution in the signal processing. When a corresponding distance is moved, a signal for one line is output.
【0111】このような間引き処理を行うことにより、
鋼板21の搬送速度が変化しても信号処理における1ラ
インの鋼板移動方向の分解能を一定にすることができ
る。また、スキャン周期毎の各光強度信号a,b,cを
平均しているので、信号処理における1ラインの鋼板移
動方向の分解能が受光カメラ27a,27b,28の鋼
板移動方向の視野サイズよりも十分大きい場合にも、間
を細かく測定した平均値を用いることができるので、見
落としをなくすことができる。By performing such a thinning process,
Even if the conveying speed of the steel plate 21 changes, the resolution of one line in the moving direction of the steel plate in the signal processing can be kept constant. Further, since the light intensity signals a, b, and c for each scanning cycle are averaged, the resolution of one line in the moving direction of the steel plate in the signal processing is larger than the visual field size of the light receiving cameras 27a, 27b, and 28 in the moving direction of the steel plate. Even in the case of a sufficiently large value, an average value obtained by finely measuring the interval can be used, so that oversight can be eliminated.
【0112】各平均値間引き部30a,30b,30c
で信号処理された各光強度信号a,b,cは次の各前処
理部31a,31b,31cへ入力される。各前処理部
31a,31b,31bは、1ラインの信号の輝度ムラ
を補正する。ここでいう輝度ムラには、光学系に起因す
るムラも鋼板21の反射率に起因するムラも含まれる。
また、各前処理部31a,31b,31cは、鋼板21
の両側のエッジ位置も検出し、エッジにおける急激な光
強度信号a,b,cの変化を疵と誤認識することを防ぐ
処理も実施する。各前処理部31a,31b,31cで
信号処理された各光強度信号a,b,cは次の各2値化
処理部32a,32b,32cへ入力される。Each average value thinning section 30a, 30b, 30c
The light intensity signals a, b, and c that have been subjected to the signal processing are input to the following preprocessing units 31a, 31b, and 31c. Each of the pre-processing units 31a, 31b, 31b corrects luminance unevenness of a signal of one line. The luminance unevenness here includes unevenness caused by the optical system and unevenness caused by the reflectance of the steel plate 21.
Further, each of the pre-processing units 31a, 31b, 31c
Are also detected, and a process for preventing a sudden change in the light intensity signals a, b, and c at the edge from being erroneously recognized as a flaw is also performed. The light intensity signals a, b, c processed by the pre-processing units 31a, 31b, 31c are input to the following binarization processing units 32a, 32b, 32c.
【0113】各2値化処理部32a,32b,32c
は、各光強度信号a,b,cに含まれる各画素のデータ
を予め決められたしきい値と比較し、疵候補点を抽出し
て、次の特徴量算出部33a,33b,33cへ送出す
る。Each of the binarization processing sections 32a, 32b, 32c
Compares the data of each pixel included in each of the light intensity signals a, b, and c with a predetermined threshold value, extracts flaw candidate points, and sends the flaw candidate points to the next feature amount calculation units 33a, 33b, and 33c. Send out.
【0114】特徴量抽出部33a,33b,33cは、
一続きとなっている疵候補点をーつの疵候補領域と判定
し、例えばスタートアドレス、エンドアドレスなどの位
置特徴量や、ピーク値などの濃度特徴量などを算出す
る。The feature amount extraction units 33a, 33b, 33c
The continuous flaw candidate points are determined as one flaw candidate area, and for example, a position feature amount such as a start address and an end address and a density feature amount such as a peak value are calculated.
【0115】鏡面性疵判定部34及び鏡面拡散性疵判定
部35では、各受光カメラ27a,27b,28に対応
する各特徴量抽出部33a,33b,33cにより算出
された特徴量に基づいて、疵の種類、程度を判定する。In the specular flaw determining section 34 and the specular diffuse flaw determining section 35, based on the characteristic amounts calculated by the characteristic amount extracting sections 33a, 33b, 33c corresponding to the light receiving cameras 27a, 27b, 28, respectively. Judge the type and degree of flaw.
【0116】そして、疵総合判定部36では、鏡面性疵
判定部34及び鏡面拡散性疵判定部35での判定結果及
び特徴量により、検査対象としての鋼板21に対する最
終的な疵種及びその程度を判定する。The flaw determining section 36 determines the final flaw type and the degree of the final flaw on the steel plate 21 to be inspected, based on the determination results and the characteristic amounts of the specular flaw determining section 34 and the specular diffuse flaw determining section 35. Is determined.
【0117】また、この総合判定部36では、各特徴量
抽出部33a,33b,33cからの位置特徴量を基
に、各受光カメラ27a,27b,28における視野ず
れの補正も行う。このように、特徴量単位で受光カメラ
29a〜29c相互間の視野ずれの補正を行うので、受
光カメラ27a,27b,28相互間の視野を画素単位
で調整しておく必要はない。In addition, the comprehensive judgment section 36 also corrects the field of view shift in each of the light receiving cameras 27a, 27b, 28 based on the position feature quantity from each feature quantity extraction section 33a, 33b, 33c. As described above, the correction of the field of view between the light receiving cameras 29a to 29c is performed for each feature amount, so that it is not necessary to adjust the field of view between the light receiving cameras 27a, 27b, and 28 in pixel units.
【0118】[0118]
【実施例】図1に示す実施形態の表面疵検査装置を用い
た合金化亜鉛鍍金鋼板の表面疵の測定結果を図3,図4
に示し、その測定結果に基づく判定結果を表1に示す。
測定した各疵は、図9(b)に示すテンパ部6の面積率
S(ξ)がヘゲ部11で母材部12より大きいが、非テ
ンパ部7の拡散性は変わらない疵と、図9(c)に示す
テンパ部6の面積率S(ξ)にはヘゲ部11と母材部1
2間に大きな差はないが、拡散性に差がある疵とであ
る。1 and 2 show the results of measuring the surface flaws of an alloyed galvanized steel sheet using the surface flaw inspection apparatus of the embodiment shown in FIG.
Table 1 shows the determination results based on the measurement results.
Each of the measured flaws is a flaw in which the area ratio S (の) of the tempered portion 6 shown in FIG. 9B is larger than the base material portion 12 in the barb portion 11, but the diffusivity of the non-tempered portion 7 does not change. The area ratio S (ξ) of the tempered portion 6 shown in FIG.
There is no significant difference between the two, but a flaw having a difference in diffusivity.
【0119】そして、鋼板21の幅方向の中央部に図9
(b)に示すタイプの疵が発生した場合において、−4
5°に検光子29aの検光角βが設定された第1の受光
カメラ27a、λ/4板37及び検光子29bを有する
第2の受光カメラ27b、及び受光角が25°に設定さ
れた第3の受光カメラ28を幅方向に1ライン分走査し
て得られた鋼材21の1幅分の光強度信号a,b,cの
変化を図3(a)(b)(c)に示す。FIG. 9 shows the central portion of the steel plate 21 in the width direction.
When a flaw of the type shown in FIG.
The first light receiving camera 27a having the analysis angle β of the analyzer 29a set to 5 °, the second light receiving camera 27b having the λ / 4 plate 37 and the analyzer 29b, and the light receiving angle set to 25 ° FIGS. 3A, 3B, and 3C show changes in the light intensity signals a, b, and c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the third light receiving camera 28 for one line in the width direction. .
【0120】図示するように、−45°に検光角βが設
定された第1の受光カメラ27aの光強度信号aに疵
(ヘゲ部11)に対応するピーク波形が発生する。この
場合、45°に検光角βが設定された第2の受光カメラ
27bの光強度信号bには疵(ヘゲ部11)に対応する
ピーク波形は発生しない。As shown in the figure, a peak waveform corresponding to a flaw (severed portion 11) is generated in the light intensity signal a of the first light receiving camera 27a with the detection angle β set at -45 °. In this case, the light intensity signal b of the second light receiving camera 27b in which the detection angle β is set to 45 ° does not have a peak waveform corresponding to the flaw (the stub 11).
【0121】また、鋼板21の幅方向の中央部に図9
(c)に示すタイプの疵が発生した場合において、−4
5°に検光子29aの検光角βが設定された第1の受光
カメラ27a、λ/4板37及び検光子29bを有する
第2の受光カメラ27b、及び受光角が25°に設定さ
れた第3の受光カメラ28を幅方向に1ライン分走査し
て得られた鋼材21の1幅分の光強度信号a,b,cの
変化を図4(a)(b)(c)に示す。Further, the center of the steel plate 21 in the width direction is shown in FIG.
When a flaw of the type shown in FIG.
The first light receiving camera 27a having the analysis angle β of the analyzer 29a set to 5 °, the second light receiving camera 27b having the λ / 4 plate 37 and the analyzer 29b, and the light receiving angle set to 25 ° FIGS. 4A, 4B, and 4C show changes in the light intensity signals a, b, and c for one width of the steel material 21 obtained by scanning the third light receiving camera 28 for one line in the width direction. .
【0122】図示するように、λ/4板37及び検光子
29bを有する第2の受光カメラ27bの光強度信号b
に疵(ヘゲ部11)に対応するピーク波形が発生する。
この場合、−45°に検光角βが設定された第1の受光
カメラ27aの光強度信号aには疵(ヘゲ部11)に対
応するピーク波形は発生しない。As shown, the light intensity signal b of the second light receiving camera 27b having the λ / 4 plate 37 and the analyzer 29b is shown.
A peak waveform corresponding to the flaw (severed portion 11) is generated.
In this case, the light intensity signal a of the first light receiving camera 27a in which the detection angle β is set to −45 ° does not have a peak waveform corresponding to the flaw (the stub 11).
【0123】[0123]
【表1】 [Table 1]
【0124】なお、比較のため、従来技術で、入射角6
0°で光を入射し、正反射方向(60°)と入射方向か
ら20°ずれた受光角(−40゜)方向から無偏光で測
定した結果も同時に記載した。For comparison, in the prior art, the incident angle was 6
Light was incident at 0 °, and the result of measurement with no polarization from the specular reflection direction (60 °) and the light receiving angle (−40 °) direction shifted by 20 ° from the incident direction was also described.
【0125】従来技術では、2つの受光角で受光しノイ
ズ除去のために論理和をとっているが、これらの疵につ
いては、2つの受光角を同時に検出することは不可能で
ある。さらに言うと、どちらの受光角でも検出できない
疵も存在する。In the prior art, light is received at two light receiving angles and a logical sum is taken to remove noise. However, it is impossible to detect the two light receiving angles simultaneously for these flaws. Furthermore, there are flaws that cannot be detected at either of the light receiving angles.
【0126】それに対し、本発明の実施形態では、3つ
の異なる受光角に対応する反射光成分を、検光角βが異
なる値に設定された2つの検光子29a,29b及びλ
/4板37を用い、かつ受光角を鏡面反射方向とは異な
る値に設定しているから、第1,第2,第3の受光カメ
ラ27a,27b,28のうちのいずれかでヘゲ部11
を母材部12に対して区別して検出することが可能であ
る。On the other hand, in the embodiment of the present invention, the reflected light components corresponding to the three different light receiving angles are converted into the two analyzers 29a, 29b and λ having the different detection angles β.
Since the 4 plate 37 is used and the light receiving angle is set to a value different from the specular reflection direction, any one of the first, second, and third light receiving cameras 27a, 27b, and 11
Can be detected separately from the base material portion 12.
【0127】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。図1に示す実施形態装置において
は、3台の受光カメラ27a,27b,28を用いた
が、−45°の検光子29aを有する第1の受光カメラ
27aと、λ/4板37と検光子29bとを有する第2
の受光カメラ27bとの2台の受光カメラのみであって
も、鋼板表面からの正反射光の光軸方向からヘゲ部11
の存在を母材部12と区別して十分検出できる。The present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment shown in FIG. 1, three light receiving cameras 27a, 27b, and 28 are used, but a first light receiving camera 27a having a -45 degree analyzer 29a, a λ / 4 plate 37, and an analyzer are used. 29b and the second
Even if only two light receiving cameras with the light receiving camera 27b are used, the scab 11
Can be sufficiently detected separately from the base material 12.
【0128】[0128]
【発明の効果】以上説明したように本発明の表面疵検査
装置及び表面疵検査方法においては、被検査面での正反
射光が鏡面反射成分と鏡面拡散反射成分とからなるとい
う知見に基づいて、それぞれの成分を区別して抽出して
検出している。具体的には、線状拡散光源を使用し、p
偏光,s偏光を共に有する偏光を被検査面に入射し、鋼
板正反射方向から、検光子を用いて鏡面反射成分をより
多く含む成分を抽出し、かつ1/4波長板と検光子とを
組合わせて鏡面拡散反射成分を抽出する構成を採用し
た。As described above, the surface flaw inspection apparatus and the surface flaw inspection method of the present invention are based on the knowledge that the specular reflection light on the surface to be inspected comprises a specular reflection component and a specular diffuse reflection component. , Each component is separately extracted and detected. Specifically, using a linear diffused light source, p
Polarized light having both polarized light and s-polarized light is incident on the surface to be inspected, a component containing more specular reflection components is extracted from the specular reflection direction of the steel sheet using an analyzer, and the quarter-wave plate and the analyzer are separated. A configuration for extracting the specular diffuse reflection component in combination is adopted.
【0129】この構成及び方法により鏡面反射成分から
のみでは観察できない疵も検出可能となり、従来検出で
きなかった顕著な凹凸性を持たない模様状ヘゲ疵を検出
もれすることなく検出することが可能になった。With this configuration and method, it is possible to detect a flaw that cannot be observed only from the specular reflection component, and it is possible to detect a pattern-shaped scorch flaw having no noticeable unevenness, which could not be detected conventionally, without any omission. It is now possible.
【0130】さらに、品質保証の観点からは、表面疵検
査装置は未検出がないことが絶対条件である。そこで、
本発明により初めて表面処理鋼板等へ広く適用可能な未
検出のない表面疵検査装置が実現できたので、従来まで
は検査員による目視の検査に頼っていた表面疵検査を自
動化できるようになった点で産業上の利用効果は大き
い。Further, from the viewpoint of quality assurance, it is an absolute condition that the surface flaw inspection apparatus has no undetection. Therefore,
According to the present invention, for the first time, an undetected surface flaw inspection apparatus that can be widely applied to surface-treated steel sheets and the like can be realized, so that surface flaw inspection that conventionally relied on visual inspection by inspectors can be automated. In this respect, the industrial utilization effect is great.
【図1】 本発明の一実施形態の表面疵検査装置の概略
構成を示す側面図及び上面図FIG. 1 is a side view and a top view showing a schematic configuration of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同表面疵検査装置の信号処理部の概略構成を
示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a signal processing unit of the surface flaw inspection apparatus.
【図3】 同表面疵検査装置で測定された光強度信号波
形図FIG. 3 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the surface flaw inspection apparatus.
【図4】 同じく同表面疵検査装置で測定された光強度
信号波形図FIG. 4 is a waveform diagram of a light intensity signal measured by the same surface defect inspection apparatus.
【図5】 同表面疵検査装置の検査対象となる合金亜鉛
メッキ鋼板の製造方法及び詳細断面構造を示す図FIG. 5 is a view showing a manufacturing method and a detailed cross-sectional structure of an alloy galvanized steel sheet to be inspected by the surface defect inspection apparatus.
【図6】 検査対象の鋼板におけるテンパ部と非テンパ
部における入射光と反射光との関係を示す断面模式図FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a relationship between incident light and reflected light in a tempered portion and a non-tempered portion of a steel plate to be inspected.
【図7】 同テンパ部と非テンパ部とにおける反射光の
角度分布図FIG. 7 is an angle distribution diagram of reflected light between the tempered portion and the non-tempered portion.
【図8】 鋼板に存在するヘゲ部の生成過程を説明する
ための図FIG. 8 is a diagram for explaining a generation process of a scab on a steel plate;
【図9】 ヘゲ部における鏡面反射成分及び鏡面拡散反
射成分と、母材部における鏡面反射成分及び鏡面拡散反
射成分との関係を示す図FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in a stub, and a specular reflection component and a specular diffuse reflection component in a base material portion.
【図10】 鋼板の照射部における微小面素の法線角度
と面積率との関係を示す図FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a micro planar element and an area ratio in an irradiated portion of a steel sheet.
【図11】 鋼板に対する入射光の入射角と微小面素の
法線角度との関係を示す図FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an incident angle of incident light on a steel plate and a normal angle of a small surface element.
【図12】 微小面素の法線角度と重み関数との関係を
示す図FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small surface element and a weight function;
【図13】 線状拡散光源の各位置からの各入射光と鋼
板上の入射位置との関係を示す図FIG. 13 is a diagram showing a relationship between each incident light from each position of the linear diffused light source and the incident position on the steel plate.
【図14】 線状拡散光源の各入射光が偏光されていた
場合における反射光の偏光状態を示す図FIG. 14 is a diagram illustrating a polarization state of reflected light when each incident light of the linear diffusion light source is polarized.
【図15】 線状拡散光源の中央部からの各入射光が偏
光されていた場合における微小面素からの反射光を示す
図FIG. 15 is a view showing reflected light from a minute surface element when each incident light from the center of the linear diffused light source is polarized.
【図16】 線状拡散光源の中央部以外の位置からの各
入射光が偏光されていた場合における微小面素からの反
射光を示す図FIG. 16 is a view showing reflected light from a minute surface element when each incident light from a position other than the center of the linear diffused light source is polarized.
【図17】 微小面素の法線角度と反射光の楕円偏光状
態との関係を示す図FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small plane element and an elliptically polarized state of reflected light.
【図18】 反射光の光路に検光子を挿入した場合にお
ける微小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図FIG. 18 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small plane element and a weighting function when an analyzer is inserted in an optical path of reflected light.
【図19】 検光子の検光角を変更した場合における微
小面素の法線角度と重み関数との関係を示す図FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a normal angle of a microscopic element and a weighting function when the analysis angle of the analyzer is changed.
【図20】 微小面素の法線角度と面積率との関係を示
す図FIG. 20 is a diagram showing a relationship between a normal angle of a small surface element and an area ratio.
【図21】 反射光の偏光状態と1/4波長板挿入によ
る直線偏光状態との関係を示す図FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the polarization state of reflected light and the linear polarization state obtained by inserting a quarter-wave plate.
4、21…鋼板 6…テンパ部 7…非テンパ部 8,23…入射光 9…鏡面反射光 10…鏡面拡散反射光 11…ヘゲ部 12…母財部 14,22…線状拡散光源 15,25…偏光板 16…受光カメラ 17,29a,29b…検光子 18,37…λ/4波長板 24…シリンドリカルレンズ 26…反射光 27a…第1の受光カメラ 27b…第2の受光カメラ 28…第3の受光カメラ 40…信号処理部 4, 21 ... steel plate 6 ... tempered part 7 ... non-tempered part 8, 23 ... incident light 9 ... specular reflected light 10 ... specular diffused reflected light 11 ... hedged part 12 ... base part 14, 22 ... linear diffused light source 15, 25: Polarizing plate 16: Receiving camera 17, 29a, 29b: Analyzer 18, 37: λ / 4 wavelength plate 24: Cylindrical lens 26: Reflected light 27a: First receiving camera 27b: Second receiving camera 28: Second 3 light receiving camera 40 ... signal processing unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的場 有治 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 猪股 雅一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 吉川 省二 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 河村 努 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉浦 寛幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuji Matoba 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Masakazu Inomata 1-1-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 Inside Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Shoji Yoshikawa 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Tsutomu Kawamura 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Sugiura 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd.
Claims (3)
源と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散反射成分に比較して
鏡面反射成分をより多く抽出し受光する第1の受光手段
と、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散反射成分を抽出し受
光する第2の受光手段と、 前記第1及び第2の受光手段で受光された鏡面反射成分
及び鏡面拡散反射成分に基づいて前記被検査面の表面疵
の有無を判定する判定処理部とを備えた表面疵検査装
置。1. A linear diffuse light source for irradiating illumination light on a surface to be inspected, and a specular reflection component and a specular diffuse reflection component among specular reflection components and specular diffuse reflection components included in specular reflection light from the surface to be inspected. A first light-receiving means for extracting and receiving more specular reflection components, and extracting and receiving a specular diffuse reflection component of a specular reflection component and a specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected. A second light receiving unit; and a determination processing unit that determines presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected based on the specular reflection component and the specular diffuse reflection component received by the first and second light receiving units. Surface flaw inspection device.
する入射面に平行な方位角の成分及び垂直な方位角の成
分を有する偏光を入射し、 前記第1の受光手段は、鏡面反射成分をより多く抽出す
る方位角の検光子を有し、 前記第2の受光手段は、前記正反射光に含まれる鏡面拡
散反射光のみを抽出する向きにそれぞれ調節された1/
4波長板と検光子とを有することを特徴とする請求項1
記載の表面疵検査装置。2. The linear diffuse light source receives polarized light having an azimuth component parallel and a azimuth component perpendicular to a plane of incidence with respect to the surface to be inspected, and the first light receiving unit includes specular reflection. An azimuth analyzer for extracting more components, wherein the second light receiving unit is adjusted to 1/1 adjusted in a direction to extract only specular diffuse reflection light included in the regular reflection light.
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a four-wave plate and an analyzer.
The described surface flaw inspection device.
射し、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散反射成分に比較して
鏡面反射成分をより多く抽出し受光し、 前記被検査面からの正反射光に含まれる鏡面反射成分と
鏡面拡散反射成分のうち、鏡面拡散反射成分を抽出し受
光し、 前記受光された鏡面反射成分及び鏡面拡散反射成分に基
づいて前記被検査面の表面疵の有無を判定することを特
徴とするを表面疵検査方法。3. An illumination light is incident on a surface to be inspected from a linear diffuse light source, and is compared with a specular diffuse reflection component among a specular reflection component and a specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected. Extracting and receiving more specular reflection components, and extracting and receiving the specular diffuse reflection component of the specular reflection component and the specular diffuse reflection component included in the specular reflection light from the surface to be inspected; A method for inspecting a surface flaw, comprising determining the presence or absence of a surface flaw on the surface to be inspected based on a reflection component and a specular diffuse reflection component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35792997A JPH11183400A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Surface defect inspection apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35792997A JPH11183400A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Surface defect inspection apparatus and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183400A true JPH11183400A (en) | 1999-07-09 |
Family
ID=18456666
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35792997A Pending JPH11183400A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Surface defect inspection apparatus and method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183400A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066262A (en) * | 1999-06-25 | 2001-03-16 | Nkk Corp | Surface flaw marking device, metal band with marking, and method of manufacturing the same |
| JP2001201456A (en) * | 1999-06-25 | 2001-07-27 | Nkk Corp | Manufacturing method of metal strip with marking |
| JP2005221391A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Jfe Steel Kk | Surface flaw inspection device |
| JP2008267972A (en) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Jfe Steel Kk | Surface defect inspection apparatus and surface defect inspection method |
| JP2015206788A (en) * | 2014-04-11 | 2015-11-19 | Jfeスチール株式会社 | Surface flaw inspection device and surface flaw inspection method |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35792997A patent/JPH11183400A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2001066262A (en) * | 1999-06-25 | 2001-03-16 | Nkk Corp | Surface flaw marking device, metal band with marking, and method of manufacturing the same |
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| JP2005221391A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Jfe Steel Kk | Surface flaw inspection device |
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| JP2015206788A (en) * | 2014-04-11 | 2015-11-19 | Jfeスチール株式会社 | Surface flaw inspection device and surface flaw inspection method |
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