JP5401783B2

JP5401783B2 - 帯状体の表面疵検出方法、検出装置及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP5401783B2
Application number: JP2007316394A
Authority: JP
Inventors: 宏尚山地; 尊道小林; 雄介今野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: JP2009139239A

Description

本発明は、高分子シートや金属板等の帯状体の表面疵検出装置等に関し、特に、鋼板等の帯状体の材質や表面処理等で明るさの異なる地合を有する鋼板等の表面の各種の疵を検出する疵検査を、撮影画像を用いて行う帯状体の表面疵検出装置及び検出方法に関する。

例えば、帯状の金属板の一種である鋼板等の製造工程においては、製品の品質を損なうおそれのある表面疵（以下では単に疵とも記す）を製造段階で早期に発見し、当該製造工程又はその上工程を整備したり、その製造条件を変更したりする等して後続の製品について疵の発生を未然に防ぐ必要がある。そのために、製造ライン中で移動する鋼板の疵の検出を行うことが多い。このような疵の検出する疵検査方法の一つとして、通板する鋼板等の表面の被検査部を照明装置で照明して、ＣＣＤカメラのような撮像装置により連続的に撮影して得られる画像データに基づいて、鋼板等の表面の疵を検出している光学的検査方法がある。

当該光学的検査方法では、撮影された画像データについて、予め所定の閾値を設定しておき、画像データの輝度レベルが当該閾値を超えるか否かで疵の検出を行うことが多いが、的確な輝度レベルの画像を捉えるうえで、以下の問題が生じていた。

例えば、一般的な鋼板の製造工程では、多種の鋼板の品種が製造されるため、鋼板表面に現れる地合は、鋼板の材質や表面処理ごとに、鋼板表面からの反射光量すなわち表面輝度が大きく異なる。そのために、鋼板表面を撮像装置により撮像して得る画像データの輝度レベルが、鋼板ごとに大きく変化する状況が生じている。また、一つの鋼板（以下では鋼板コイルとも記す）内においても鋼板各部位の表面輝度が位置により変動し、撮影される画像データの輝度レベルは変化することが多い。また、部分的又は全体的に汚れた鋼板がたまたま通板される場合にも同様の表面輝度が変動する現象が生じる。さらに、鋼板表面が光沢ある鏡面の鋼板に至っては、反射角度依存性が強いため、表面性状により表面輝度の変化が著しく、その画像データの輝度レベルも部分により急激に変化することがある。

そこで、明るすぎたり暗すぎたりしない適切な輝度レベルの、疵検出用の画像データを得るために、鋼板の材質や表面処理ごとに表面輝度を評価して、被検査材の鋼板をグループ分けし、照明装置による照明レベルや撮像装置である撮像用カメラの絞りレベル等を調整する、いわゆる地合調整を行う必要がある。当該地合調整を効率的に行う装置として、例えば、特許文献１には、照明レベル及び絞りレベルを複数組み合わせた複数レベルの撮像条件を設定し準備し、複数レベルの撮像条件それぞれにおいて画像データを採取して、得られた画像データの指定範囲の輝度値について、その輝度平均値が輝度レンジ０〜２５５の中間である１２８前後の値となる照明レベル及び絞りレベルの組み合わせを決定するようにしたデータ採取装置が開示されている。

また、特許文献２には、１台のカメラで撮像された画像信号に対して、１倍、２倍、４倍、８倍にそれぞれ増幅する複数の増幅部を設け、増幅されたチャンネル毎の画像データについて、平均輝度を計算し、予め定められた基準輝度に最も近い平均輝度を有する画像データをスイッチで切り替えて選択し、後段の画像処理部へ出力することで、鋼板の輝度変化に対応する装置が開示されている。

特開２００２−２８６６５０号公報特開２００２−２３２７７８号公報特開２００１−３０７０６７号公報

しかしながら、上記の従来技術では、以下のような問題がある。
特許文献１に開示されている技術では、検査対象である鋼板について順次、照明レベル及び絞りレベルを変化させて組み合わせた複数のレベル毎に、撮像装置から画像データを採取し、最適な画像データとなる照明レベル及び絞りレベルの組み合わせを決定することを繰り返し、鋼板の材質や表面処理により異なる地合に対して最適な照明レベルと絞りレベルを見つけている。その結果、この種の地合調整では、疵検査用の画像データの採取に先立って、予め準備期間を設けて、調整用の画像データを採取する必要があり、当該画像データ採取中は、疵検査ができないという問題があった。また、検査する鋼板の材質や表面処理全ての組み合わせに対して実施する必要があるため、多大な労力と時間が必要となる問題があった。さらに、鋼板の製造プロセスの改良や新製品の開発のたびに、材質や表面処理が変化することに対して柔軟な対応ができないため、定期的な地合調整を行う必要があるといった問題もあった。

特許文献２に開示されている技術では、一つの撮像装置から得られる画像データについて複数の倍率で増幅した複数の画像データを予め確保して、鋼板の明るさが変化した場合にスイッチで切り替えることで、最適な明るさの画像データを選択する。このため、一系統で処理を行うのに比べ複数分の画像データを蓄積する必要があり、設備コストが増大するといった問題がある。また、光沢のある鏡面性状の表面の鋼板や、ざらざらなマット状表面の鋼板まで様々な表面処理が施された複数の鋼板について、相前後して処理する２枚の鋼板の後端と先端を溶接することで連結した複数の鋼板を、連続して通板するラインに適用するには、撮像装置で得られた暗い画像データを大きな倍率で増幅することになり、得られた画像データはＳ／Ｎ比の悪い、輝度レベルのダイナミックレンジが小さい、不適な画像データで疵検出をしなければいけなくなるといった問題もある。

上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、鋼板の材質や表面処理によって、照明光を照射したとき表面輝度が大きく異なる地合を有し、表面性状が位置により変動する鋼板等の帯状体について、その表面を撮像した画像データに基づいて疵を検出する際、鋼板の地合の変動の影響等を抑制して、明るすぎたり暗すぎたりしない適切な輝度レベルの画像データを得ることを可能とし、また従来と比べ簡略な構成により、有害な疵を正確に検出可能にする表面疵検出方法及び装置を提供することである。

以上の課題に対して本願発明の要旨とするところは以下の如くである。
本発明の帯状体の表面疵検出方法は、複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出する帯状体の表面疵検出方法であって、前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する画像データ取得ステップと、前記画像データ取得ステップで採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断ステップと、前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出ステップと、該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定ステップと、前記画像輝度判定ステップの判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定ステップと、前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出ステップとを有し、前記画像データ取得ステップは、前記撮像パラメータ設定ステップで設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、前記撮像パラメータ設定ステップは、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、前記画像データ取得ステップで採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定するステップを有し、前記画像データ取得ステップは、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取することを特徴とする。
また、前記撮像パラメータは、露光時間、レンズ絞り、感度のゲイン、及び照明レベルのうちのいずれか一つ又は複数の組み合わせても良い。
そしてまた、前記撮像パラメータ設定ステップにおける所定の変更手順は、前記撮像パラメータの増減ステップ値ΔＳを予め設定しておき、前記画像輝度判定ステップによる判定結果で輝度値が予め設定した輝度範囲よりも小さいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ増加させ、輝度値が予め設定した輝度範囲よりも大きいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ減少させるようにしても良い。
また、本発明の帯状体の表面疵検出装置は、複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出する帯状体の表面疵検出装置であって、前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する撮像部と、前記撮像部で採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断部と、前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出部と、該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定部と、前記画像輝度判定部の判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定部と、前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出部とを有し、前記撮像部は、前記撮像パラメータ設定部で設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、前記撮像パラメータ設定部は、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、前記撮像部で採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定する手段を有し、前記撮像部は、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取することを特徴とする。
そしてまた、前記撮像パラメータ設定部における所定の変更手順は、前記撮像パラメータの増減ステップ値ΔＳを予め設定しておき、前記画像輝度判定部による判定結果で輝度値が予め設定した輝度範囲よりも小さいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ増加させ、輝度値が予め設定した輝度範囲よりも大きいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ減少させるようにしても良い。
また、本発明のコンピュータプログラムは、複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出するための処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する画像データ取得処理と、前記画像データ取得処理で採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断処理と、前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出処理と、該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定処理と、前記画像輝度判定処理の判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定処理と、前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出処理とをコンピュータに実行させ、前記画像データ取得処理は、前記撮像パラメータ設定処理で設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、前記撮像パラメータ設定処理は、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、前記画像データ取得処理で採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定する処理を有し、前記画像データ取得処理は、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取するようにしたコンピュータプログラムである。

本発明の帯状体の表面疵検出方法、検出装置及びコンピュータプログラムによれば、撮像した画像データの所定の領域の輝度値に基づき画像データを取得するときの撮像パラメータを柔軟に修正して変更することが可能となる。そして、鋼板の材質や表面処理によって、照明光を照射したとき表面輝度が大きく異なる地合を有する鋼板等の帯状体について、その表面を撮像した画像データに基づいて疵を検出する際、鋼板の地合の影響等を受けずに、明るすぎたり暗すぎたりしない適切な輝度レベルの画像データを得ることができる。その結果、明るすぎたり、暗すぎたりしない適切な輝度の画像データを得ることができ、また、疵検出に先立って地合調整することなく適切な輝度の画像データを安定して得ることがきるので、有害疵を正確に検出することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の帯状体の表面疵検出装置の一実施形態の概略を示す図である。本実施形態では、被検出材すなわち検査対象の帯状体は鉄鋼プラントの製造工程を流れる鋼板１とする。

当該鋼板１は、複数の鋼板が、連続して処理される各鋼板の後端と先端とが連結部として溶接点で溶接により連結されているものとする。ロール２により連続的に長手方向に移送される鋼板１は、上側（ロール２の反対側）に配設した照明装置３（例えば蛍光灯あるいはファイバー照明を使用）により、鋼板１の幅方向に帯状光が照射され、鋼板１の表面上の照射位置を挟んで対向して配設された撮像装置である、ラインセンサで構成したＣＣＤカメラ４で撮像される。

当該ＣＣＤカメラ４はカメラコントローラ５で制御されて、鋼板１を連続的に撮像する。ＣＣＤカメラ４とカメラコントローラ５とで撮像部が構成されている。鋼板１の表面上の照射位置の、１ラインごとに撮像された反射画像が蓄積され１フレームの画像として構成されて、一枚の画像データがＣＣＤカメラ４から、鋼板１が移動するのに連動して、予め設定された間隔で出力される。製造工程を流れる鋼板１は複数の種類があって、その幅が１ｍ〜４ｍ程度であるので、各鋼板１の幅に合わせてＣＣＤカメラ４は通常３、４台並列に並べて構成することが多い。１台のＣＣＤカメラ４により撮像され出力された鋼板表面の画像データは、例えば２０４８×５１２画素で構成されている。画像データの画素数は、検出すべき疵の大きさ等又は所望の分解能によって適宜設定すればよい。

本実施の形態では、一連の鋼板１について撮像された画像データ毎に、溶接点（又は連結部）検出部６で溶接点の有無を検出し、相前後した鋼板が切り替わっているか否かを判断する。切り替わっていない場合、すなわち単一の鋼板の画像データであるときには、指定領域画像輝度算出部７で、フレーム内で予め設定した領域の輝度値を算出した後に、画像輝度判定部８で、予め設定してある輝度範囲にあるかどうか判定する。当該輝度値がこの輝度範囲外であれば、撮像パラメータ設定部９は、カメラコントローラ５に絞りやシャッター速度等の撮像パラメータを変更する指令を出して画像データの輝度を予め設定してある輝度範囲に入るように調節する。

当該輝度値が予め設定した輝度範囲内であれば、撮像パラメータデータベース１０に、撮像した鋼板の材質、表面処理等の情報（以下、鋼板情報とする）と紐付けて、このときの撮像パラメータを格納する。これら溶接点検出部６、指定領域画像輝度算出部７、画像輝度判定部８、撮像パラメータ設定部９及び撮像パラメータデータベース１０で輝度値調整部１４を構成する。

また、溶接点検出部６で鋼板が切り替わっていると判断した場合には撮像パラメータ設定部９は、直ぐに、撮像パラメータデータベース１０から、予め設定された鋼板情報に基づき、当該鋼板の種類（又はロット）について鋼板情報と紐付けて予め設定されている撮像パラメータの値を読み出し、カメラコントローラ５に当該撮像パラメータの値に変更する指令を出し画像データの輝度を調整する。

その後、新たに取得した画像データについて、上記の処理をするとともに、疵検出部１５内の疵候補抽出部１１で、有害な疵候補を抽出する。そして、疵判定部１２で疵種と有害度を判定し、有害疵表示部１３に疵、特に有害疵を表示する。ここで、疵候補抽出部１１、疵判定部１２は、例えば特許文献３に開示されているように構成してもよい。あるいは、その他の公知の画像データから疵を検出する手段で構成してもよい。

次に、図１に示した表面疵検出装置の各部の機能と関連付けながら、本発明の表面疵検出方法を図２に示したフローチャートを参照して説明する。尚、説明を簡便に分かりやすくするために、上記の撮像パラメータについては、得られる画像データの輝度を設定、変更する撮像パラメータとしてＣＣＤカメラ４の露光時間を用いた例について説明する。また、撮像する際に画像データの輝度を変更して調整できる撮像パラメータとしては、ＣＣＤカメラ４のレンズ絞り（アイリス）や、感度のゲイン、照明装置の照度レベルのどれでも良く、又は、これらを複数組み合わせた組み合わせでも良く、当該ＣＣＤカメラ４や照明装置３の操作方法・機能によって適宜選択すれば良い。

（ステップＳ０）
カメラコントローラ５の制御によって露光時間を設定して、ＣＣＤカメラ４により、鋼板１の移動速度を検出するライン速度検出手段（ＰＬＧ）から出力されるトラッキング信号に同期して、所定のレートで鋼板表面上の照明部分の画像を撮像して、画像データを採取して、輝度値調整部１４へ入力する。当該画像データは鋼板１の表面の隙間無く撮像しても良く、又各画像データの一部が重複するように撮像しても良い。（画像データ取得ステップ）

（ステップＳ１）
ステップＳ１では、画像データに溶接点（鋼板コイルの接続位置）が含まれているかを判断する。鋼板を撮像した画像データに溶接点が含まれているかの判断には、当該画像データの画像処理を行い、相前後して処理する２枚の鋼板の後端と先端を溶接位置、あるいは、溶接する際に溶接位置近くに空けられるパンチ穴を２値化処理して抽出し、溶接点の有無を判断すれば良い。

また、通常、鋼板１のライン速度検出手段（ＰＬＧ）によって鋼板１の通板状況・通板位置を検知するトラッキングを実施することが多い。製造ライン毎にＣＣＤカメラ４で撮像するタイミングがライン通板速度と同期しているため、常に同一分解能で撮像された画像データであることから、別途製造ラインから得られるトラッキング信号に基づいて溶接点信号を得て、溶接点を含む画像データであると判断しても良い（溶接点（連結部）検出ステップ）。

ここで（ステップＳ１）処理している画像データに、溶接点が含まれている場合には、次に処理する画像データは、製品が異なる鋼材を撮像したものである場合があるので、撮像パラメータデータベース１０から、予め入力されている鋼板情報に基づき、鋼材情報を検索キーとして、格納されている撮像パラメータを読み出し記憶し（ステップＳ８）、カメラコントローラ５に露光時間変更指令を出力する（ステップＳ４、撮像パラメータ設定ステップ、撮像パラメータ設定部で実行するデータ処理）。

なお、鋼板の製造する順序である製造スケジュールは、製造ラインを管理する上位プロコン（図示せず）で管理しており、被検出材情報である製造している鋼板１の種類やロット名、及びその材質や表面処理条件を含む鋼板情報を、撮像パラメータ設定部９に予め伝送することで実現している。伝送される手段としては、ＴＣＰ／ＩＰ（ネットワーク：ＬＡＮ）やＲＳ２３２Ｃ等の通信手段を使用するとよい。本実施の形態ではＬＡＮ経由で鋼材情報を入力するためのネットワークＩ／Ｏ部（図示せず）を表面疵検出装置が具備している。下記の表１は、撮像パラメータデータベース１０に記録された撮像パラメータのテーブルの一例である。製造ラインを通板される鋼板１の鋼材情報として、材質及び表面処理の種類の組み合わせについて整理されており、それに対して露光時間が格納されている。したがって、撮像パラメータデータベース１０から露光時間を読み出す場合には、材質及び表面処理の種類の組み合わせを検索キーとして、上位プロコンから伝送された鋼材情報から直ぐに読み出すことが可能である。

（ステップＳ２）
ステップＳ２では、鋼板１の表面を撮像した画像データについて、フレーム内で予め設定したフレーム領域の輝度値Ｉを得る。当該フレーム領域は、鋼板１の板幅方向について、鋼板のエッジ部分（例えば鋼板端から５０ｍｍ以内）を除いた内側であれば良い。このようにすると輝度値Ｉを算出する際に、鋼板エッジ部分の輝度変化やロールの輝度による影響を除くことができ、鋼板から得られる画像データの輝度値Ｉを正確に捉えることができる。また、データ処理の負荷を少なくするためには、幅方向に関してはエッジ内側であって、鋼板１の長手方向に関しては適当に選択した複数ライン（例えば２〜１０ライン）を所定の領域としてその輝度の平均値を求めても良い（指定領域画像輝度算出ステップ、図１の指定領域画像輝度算出部７で実行するデータ処理）。

なお、フレーム領域の輝度値Ｉは輝度の平均値以外に、例えばフレーム領域内の輝度の最大値、及び最小値を組み合わせて代表値として用いても良く、又その他の代表値を用いても良いときもある。以下では、主として輝度の平均値を用いる場合について記す。

（ステップＳ３）
ステップＳ１で画像データに溶接点が含まれていないと判断された場合には、処理している画像データは同一鋼板内の画像データのみを含んでいる。ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された画像データの輝度値Ｉが所定の輝度範囲Ｉｄ＜Ｉ＜Ｉｂを満足するかどうかを判断している。ここで、Ｉｄ、Ｉｂは画像データが適切な画像処理で疵検出を行えるように、検出感度や輝度のＳ／Ｎ値等を考慮して、暗く過ぎず、かつ明るく過ぎない範囲を設定するもので、画像輝度が０〜２５５とした場合には、Ｉｄ＝１１０、Ｉｂ＝１５０程度を設定すると良い。この条件を画像データの輝度値Ｉが満足していれば、適切な画像データが得られていると判断して、ステップＳ５で疵候補抽出処理が行われ、ステップＳ６で疵の種類と有害度が判定され、最終的に、ステップＳ７で、有害疵を表示する。なお、輝度値Ｉとして最大値及び最小値を用いるときには、最大値及び最小値それぞれについて輝度範囲を設定すれば良い（画像輝度判定ステップ、画像輝度判定部８で実行する処理）。

（ステップＳ９）
画像データの輝度値Ｉが上記の条件（Ｉｄ＜Ｉ＜Ｉｂ）を満足していない場合、ステップＳ９では、新たに撮像する画像データの輝度値を当該条件を満たすように撮像パラメータの修正を行う。輝度値Ｉが下限値Ｉｄを下回った場合には、画像データが暗いので、露光時間を長く変更し、ステップＳ４でカメラコントローラ５に指令を出しＣＣＤカメラ４の露光時間を長くする。またＩｂを上回った場合には、画像データが明るいので、露光時間を短く変更するように、ステップＳ４でカメラコントローラ５に指令を出しＣＣＤカメラの露光時間を短くする（撮像パラメータ設定ステップ、撮像パラメータ設定部９で実行する処理の詳細）。

具体的に撮像パラメータである露光時間を変更する手順は次のようにすれば良い。すなわち、撮像パラメータの増減ステップ値ΔＳを予め設定しておき、画像輝度判定ステップによる判定結果で輝度値が予め設定した輝度範囲よりも小さいときには、撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ増加させ、輝度値が予め設定した輝度範囲よりも大きいときには、撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ減少させる。

次に、画像データについて輝度値Ｉを算出して撮像パラメータを変更し、再度ＣＣＤカメラ４で撮像して画像データを得る処理をｎ回繰り返すと仮定して説明する。予め撮像パラメータである露光時間Ｅの増減ステップ値ΔＳ（％）と設定しておき、ｎ番目の画像データの輝度値ＩをＩ（ｎ）、当該画像データを撮像したときに設定されていた露光時間をＥ（ｎ）とするとした場合、変更する露光時間Ｅは、Ｉ（ｎ）＜Ｉｄのときには、次式（１）、（２）を満たすようにする。

Ｅ＝Ｅ（ｎ）・（１００＋ΔＳ）／１００・・・（１）
Ｉ（ｎ）＞Ｉｂのときには、
Ｅ＝Ｅ（ｎ）・（１００−ΔＳ）／１００・・・（２）

例えば、増減ステップ値ΔＳ＝１０％とすると、ｎ番目の画像データに設定されている露光時間Ｅ（ｎ）＝１５０ｍｓのときに画像データ算出輝度Ｉ（ｎ）が明るくて条件を満足していない場合には、１３５ｍｓ（＝１５０×（１００−１０）／１００）に露光時間を短く変更され、次のｎ＋１番目に得られた画像の画像データ算出輝度Ｉ（ｎ+１）がまだ、明るい場合には、さらに１２１．５ｍｓ（＝１３５×（１００−１０）／１００）に露光時間が短く変更される。上記の説明ではｎ番目の画像データとｎ＋１番目の画像データから変更する露光時間を求めているが、画像データの輝度変化が激しい鋼板の場合には適当なインターバル期間ａを設けてｎ番目の画像データとｎ＋ａ＋１番目の画像データから変更する露光時間を求めると良い。

また、別の方法として、露光時間の変更量ΔＥに伴う画像データ算出輝度ΔＩ（＝Ｉ（ｎ）−Ｉ（ｎ＋１））の変化傾きを求めれば、直ぐに所定の輝度範囲を満たす露光時間Ｅを算出することが可能であるから、算出した露光時間Ｅに変更するようにしても良い。

また、撮像パラメータ設定部９は、ステップＳ９で露光時間を変更した場合に、変更した新たな露光時間を、撮像パラメータデータベース１０に更新する。このようにして適切な輝度範囲を満足する度に、撮像パラメータデータベース１０を更新しておけば、同一鋼板内で画像データの輝度が変化する場合にも、最適な輝度範囲を満足する露光時間が、以降の撮像に際して設定されるので、製造プロセスの改良や新製品の開発によって、撮像された画像データの輝度が従来と変化した場合にもデータベース更新により柔軟に対応することが可能となる（撮像パラメータ設定ステップの一部）。

ここで図３は、時系列に一連の鋼板１がコイルＢ、コイルＡ１、コイルＡ２で構成され、順番に製造されたときに、得られた画像データの輝度値Ｉの変化の概略の例である。図３のＸ軸は時間軸に相当し、順番に撮像された画像データのフレーム数を、Ｙ軸は画像データの輝度値をとってプロットしたグラフである。下記の表２に、上位プロコンが管理している、コイルＢ、コイルＡ１、コイルＡ２の製造管理情報の一部を例示する。

ここで、表面処理Ａ１は今まで製造ラインで通板されたことがない新製品であり、撮像パラメータデータベースにはデフォルト露光時間である１００が格納されている。溶接点でコイルＢがコイルＡ１に切り替わったとき所定の輝度範囲Ｉｄ＜Ｉ＜Ｉｂを満足せず明るすぎる画像データを得ている。そこで、ステップＳ９及びＳ４で、ＣＣＤカメラ４の露光時間が変更されて、輝度値Ｉが、所定の輝度範囲を満たした段階で、撮像パラメータデータベース１０の露光時間が１５０に更新される。その後、適切な画像輝度の画像データでコイルＡ１は疵検出が行われ、コイルＡ１から同じ鋼材情報であるコイルＡ２にコイルが切り替わった場合には、ステップＳ１でコイル切り替わりが検出され、ステップＳ８で先の撮像パラメータデータベース１０の露光時間１５０が読み出され検査されるので、所定の輝度範囲Ｉｄ＜Ｉ＜Ｉｂを満足する適切な画像輝度の画像データで疵検出が行われる。

（ステップＳ５〜Ｓ７）
ステップＳ５では、画像データに対して、シェーディング補正等の画質改善、ラベリング処理や幾何学的特徴量抽出等の画像解析の画像処理を行い疵候補の抽出を行い、ステップ６では、抽出された疵候補から幾何学的特徴量等を用いた疵判定処理を行い、疵種及び有害度が判定され、最後にステップＳ７で、疵判定の結果、有害疵があればそれを表示装置に表示する（疵検出ステップ、疵検出部１５で実行するデータ処理）。

なお、上記で説明した本発明の実施の形態における表面疵検出装置は、半導体メモリからなる主記憶装置、ＨＤＤやＤＶＤ等の外部記録装置、キーボードやマウス等の入出力装置、液晶ディスプレー等の表示装置を含むパーソナル・コンピュータを用いてその一部を構成することができる。また、これらの装置と同等の機能を有する部品及びＣＰＵを組み合わせた専用のハードウエアとしても構成することができる。そして、当該パーソナル・コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶された、上記のＳ０〜Ｓ９の各ステップの処理を実行させるように作成されたプログラムを動作させることによって実現することができる。具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、あるいは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより前述した実施の形態における各機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述した実施の形態の各機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて前述した実施の形態における各機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

以上説明したように、本実施形態の帯状体の表面疵検出装置によれば、鋼板の材質や表面処理によって表面輝度が大きく異なる地合を有する鋼板の表面であっても、明るすぎたり、暗すぎたりしない適切な輝度の画像データを得ることができ、また、疵検出に先立って地合調整することなく適切な輝度の画像データを安定して得ることがきるので、有害疵を正確に検出することができるという顕著な効果を発揮する。

本発明の表面疵検出装置の一実施の形態の概略を示す図である。図１に示す表面疵検出装置に対応した、本発明の表面疵検出方法の実施の形態の処理フローを示す図である。溶接点で連結された鋼板画像データの輝度値の時間的推移をプロットした一例のグラフを示す図である。

符号の説明

１鋼板
２ロール
３照明装置
４ＣＣＤカメラ
５カメラコントローラ
６溶接点検出部
７指定領域画像輝度算出部
８画像輝度判定部
９撮像パラメータ設定部
１０撮像パラメータデータベース
１１疵候補抽出部
１２疵判定部
１３有害疵表示部
１４輝度値調整部
１５疵検出部

Claims

複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出する帯状体の表面疵検出方法であって、
前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する画像データ取得ステップと、
前記画像データ取得ステップで採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断ステップと、
前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出ステップと、
該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定ステップと、
前記画像輝度判定ステップの判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定ステップと、
前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出ステップとを有し、
前記画像データ取得ステップは、前記撮像パラメータ設定ステップで設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、
前記撮像パラメータ設定ステップは、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、
前記画像データ取得ステップで採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定するステップを有し、前記画像データ取得ステップは、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取することを特徴とする帯状体の表面疵検出方法。
前記撮像パラメータは、露光時間、レンズ絞り、感度のゲイン、及び照明レベルのうちのいずれか一つ又は複数の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の帯状体の表面疵検出方法。
前記撮像パラメータ設定ステップにおける所定の変更手順は、前記撮像パラメータの増減ステップ値ΔＳを予め設定しておき、
前記画像輝度判定ステップによる判定結果で輝度値が予め設定した輝度範囲よりも小さいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ増加させ、輝度値が予め設定した輝度範囲よりも大きいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯状体の表面疵検出方法。
複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出する帯状体の表面疵検出装置であって、
前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する撮像部と、
前記撮像部で採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断部と、
前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出部と、
該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定部と、
前記画像輝度判定部の判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定部と、
前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出部とを有し、
前記撮像部は、前記撮像パラメータ設定部で設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、
前記撮像パラメータ設定部は、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、
前記撮像部で採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定する手段を有し、前記撮像部は、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取することを特徴とする帯状体の表面疵検出装置。
前記撮像パラメータ設定部における所定の変更手順は、前記撮像パラメータの増減ステップ値ΔＳを予め設定しておき、
前記画像輝度判定部による判定結果で輝度値が予め設定した輝度範囲よりも小さいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ増加させ、輝度値が予め設定した輝度範囲よりも大きいときには、該撮像パラメータの値を増減ステップ値ΔＳだけ減少させることを特徴とする請求項４に記載の帯状体の表面疵検出装置。
複数の帯状体それぞれの後端部と前端部とが連結部で連結された、表面の性状が位置により変動する帯状体を被検出材として、該帯状体を移動させながら表面の照射部分に照明光を照射し、撮像装置で照射部分を撮像して得られる画像データから帯状体の表面の疵を検出するための処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記帯状体の種類又はロットと紐つけて撮像パラメータデータベースに記録されている撮像パラメータの値で、前記照射部分を連続的に撮像して画像データを採取する画像データ取得処理と、
前記画像データ取得処理で採取された画像データに連結部が含まれているか否か判断する判断処理と、
前記画像データに連結部が含まれていないと判断された場合に、該画像データの一フレームごとに予め設定した領域の輝度値を検出する指定領域画像輝度算出処理と、
該検出した指定領域の輝度値が、前記画像データが疵検出に適するかを評価するために予め設定した輝度範囲内にあるのか、又は外れているのかを判定する画像輝度判定処理と、
前記画像輝度判定処理の判定結果に基づいて、前記撮像パラメータの値を維持か、又は所定の変更手順で変更して設定する撮像パラメータ設定処理と、
前記画像データに基づいて画像処理によって帯状体の表面の疵を検出する疵検出処理とをコンピュータに実行させ、
前記画像データ取得処理は、前記撮像パラメータ設定処理で設定された新たな撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取し、
前記撮像パラメータ設定処理は、前記撮像パラメータの値を変更したときに前記撮像パラメータデータベースへ該撮像パラメータの値を更新し、
前記画像データ取得処理で採取された画像データに連結部が含まれていると判断された場合に、前記撮像パラメータデータベースから、予め設定された被検出材情報に基づき、新たに処理する帯状体の種類又はロットと紐付けられている撮像パラメータの値を読み出して、新たな値として設定する処理を有し、前記画像データ取得処理は、当該新たな値として設定された撮像パラメータの値で、以後の画像データを採取するようにしたコンピュータプログラム。