JPH079408B2

JPH079408B2 - 表面欠陥検出装置

Info

Publication number: JPH079408B2
Application number: JP1120845A
Authority: JP
Inventors: 洋一藤懸; 正晴森谷; 隆夫杉本; 宗和平野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH02298841A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被検材料の表面欠陥を検出する装置に関し、
例えば、圧延後の鋼材の表面の疵等を検出する装置に関
する。

〔従来技術〕

例えば、圧延後の鋼材の表面には、“ヘゲ”と呼ばれ
る、薄鋼片が付着したような疵を生じることがある。従
来においては、このような疵は、生産ライン上に待機す
る検査係の目視検査により検出されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような目視による検査は、生産ライ
ンに乗って搬送される鋼材を対象とするために熟練を要
し、また、検査係に大きな負担を強いることになる。

そこで、TVカメラ等を用いて鋼材表面を撮像し、画像処
理により自動的に表面欠陥を検出しようとする試みがな
されるようになった。つまり、高温の鋼材は自己発光し
ているが、疵部においては冷却後の復熱が他の部位より
遅くなることに注目して欠陥検出を行なおうとするもの
である。

この種の欠陥検出装置の実用化に当っては様々な問題を
生じたが、本出願人等が出願し、すでに公告となった特
公昭61-18694号，同57-52983号，同57-48735号および係
属中の特願昭63-261548号等に開示した技術によりそれ
らの問題を逐次解決したため、現在では欠陥の検出精度
をより向上することに努力が傾注されている。

そこで本発明においては、被検材料の表面の欠陥を高い
精度で検出する表面欠陥検出装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の表面欠陥検出装置
は、所定の方向に移動する被検材料（BM）の表面を撮像し、
その光学的特徴を電気信号に変換した原画像信号（Ｏ
（ｚ））を生成する、主走査方向ｘを前記移動方向と直
交する方向とし、副走査方向ｚを前記移動方向と平行と
した撮像手段（61）；主走査１ライン分の、主走査方向各画素宛ての平滑画像
信号（Ｐ（ｚ））を保持するための記憶手段（327）；前記撮像手段（61）が生成する主走査方向各画素の原画
像信号（Ｏ（ｚ））を、それが属する主走査ラインの直
前の主走査ラインまでの前記記憶手段（327）の対応画
素の平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を用いて副走査方向に平
滑化し平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を生成しこれを前記記
憶手段（327）に更新記憶する平滑手段（321〜326,32
8）；原画像信号（Ｏ（ｚ））と、それが属する主走査ライン
の直前の主走査ラインまでの前記記憶手段（327）の平
滑画像信号（Ｐ（ｚ））との差分（Ｏ（ｚ）−Ｐ
（ｚ））を主走査方向同一位置画素対応で求め差分画像
信号（Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ））を生成する処理手段（32
1）；および、前記処理手段（321）が生成した差分画像信号（Ｏ
（ｚ）−Ｐ（ｚ））に基づいて被検材料（BM）の表面の
欠陥を検出する検出手段（331〜333,301）；を備える。なお、カッコ内には、理解を容易にするため
に、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参
考までに付記した。

〔作用〕

被検材料（BM）が例えば圧延および一時的な冷却が行な
われた鋼材の場合、冷却時に低温となった表面が復熱に
より高温となる。幅方向の温度分布は比較的に温度変動
が大きいものであるが、長手方向には温度変化はゆるや
かである。欠陥部は冷却後の復熱が遅れるために低温で
あり、そこでは大きな温度変化がある。

本発明では、撮像手段（61）の主走査方向ｘを被検材料
（BM）の移動方向と直交する方向すなわち幅方向とし、
副走査方向ｚを前記移動方向と平行としたので、撮像手
段（61）が生成する原画像信号（Ｏ（ｚ））は、主走査
１ライン上でレベル変動が比較的に大きいが、副走査方
向ではレベル変動が小さい。

平滑手段（321〜326,328）が、原画像信号（Ｏ（ｚ））
を副走査方向に平滑化し平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を生
成するので、この平滑画像信号（Ｐ（ｚ））は、欠陥が
ない領域では原画像信号（Ｏ（ｚ））との偏差が小さ
く、いわば、予測値と言うことができる。この平滑画像
信号（Ｐ（ｚ））に対する原画像信号（Ｏ（ｚ））の差
分は、予測値に対する原状の偏差であり、これが大きい
ことは、原状が予測（無欠陥面）から大きく外れている
ことを意味する。この外れがあるときに検出手段（331
〜333,301）が欠陥ありと検出するので、欠陥検出精度
が高い。なお、仮に、原画像信号（Ｏ（ｚ））を主走査
方向（鋼材の幅方向）に平滑化すると、該主走査方向に
は、欠陥が無い面でも温度変化が大きいので、平滑画像
信号と原画像信号との偏差が大きい領域を生じ、欠陥が
無い領域を欠陥と誤検出したり、欠陥部を見落すなど、
検出精度は低い。

更には、本発明は、主走査１ライン分の、主走査方向各
画素宛ての平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を保持するための
記憶手段（327）を備え、平滑手段（321〜326,328）
が、撮像手段（61）が生成する主走査方向各画素の原画
像信号（Ｏ（ｚ））を、それが属する主走査ラインの直
前の主走査ラインまでの前記記憶手段（327）の対応画
素の平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を用いて副走査方向に平
滑化し平滑画像信号（Ｐ（ｚ））を生成しこれを前記記
憶手段（327）に更新記憶し、処理手段（321）が、原画
像信号（Ｏ（ｚ））と、それが属する主走査ラインの直
前の主走査ラインまでの前記記憶手段（327）の平滑画
像信号（Ｐ（ｚ））との差分（Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ））を
主走査方向同一位置画素対応で求め差分画像信号（Ｏ
（ｚ）−Ｐ（ｚ））を生成するので、撮像手段（61）の
原画像信号（Ｏ（ｚ））の出力と同時にその差分画像信
号（Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ））が得られ、検出手段（331〜3
33,301）は、撮像手段（61）が出力する原画像信号（Ｏ
（ｚ））に同期してその画素が欠陥部であるか否を検出
することができ、欠陥検出速度が速い。その結果、比較
的に高い速度で移動する被検材料（BM）の場合も、高精
度の欠陥検出が可能である。

本発明の後述する実施例では、検出手段（331〜333,30
1）は、差分画像信号（Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ））に基づい
て、主走査各ラインにおける、平滑画像信号（Ｐ
（ｚ））よりも原画像信号（Ｏ（ｚ））が暗い画素数を
カウントするカウント手段（332）、および、該カウン
ト値を副走査位置対応で記憶するカウントデータ記憶手
段（333）、を含む。カウント値は主走査１ライン上の
欠陥延べ長（画素数；欠陥幅）であり、これがライン副
走査位置対応でカウントデータ記憶手段（333）に記憶
されるので、撮像手段（61）が原画像信号（Ｏ（ｚ））
を１画面分出力し終ると、カウントデータ記憶手段（33
3）には、該１画面の主走査各ラインの欠陥幅データが
存在することになり、１画面の画像読取と実質上同時に
該画面の欠陥情報が得られる。欠陥情報処理速度が速
い。その結果、比較的に高い速度で移動する被検材料
（BM）の場合も、短周期で画像読取を繰返すことがで
き、高密度の欠陥検出を行なうことができる。

本発明の他の目的および特徴は、以下の図面を参照した
実施例説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第１図に、本発明を一例で実施する鋼材の欠陥検出装置
を模式的に示した。この装置は、システムコントローラ
1,入出力装置2,画像処理ユニット３−１〜３−４（それ
ぞれを個別に指す必要がないときは“3"で代表させる。
他について同じ。），カメラコントローラ４−１〜４−
4,モータコントローラ５−１〜５−4,撮像ユニット６−
１〜６−4,切換ユニット7,モニタTV8,および鋼材検知セ
ンサBSENならびに搬送速度センサSSEN等でなる。

撮像ユニット６−１〜６−４は、図示していない加熱炉
および圧延機等を出て、散水機やデスケーリング装置等
の水で冷却された後、同じく図示していない鋼材搬送装
置により矢印方向にライン速度ｖで搬送される鋼材（こ
こではＨ形鋼）BMの左右各フランジ面および上下ウェブ
面をそれぞれ撮像する。各撮像ユニットは、それぞれIT
Vカメラ61,スリット62,ITVカメラ61およびスリット62を
収容するケース63,ITVカメラ61およびスリット62を移動
自在に支持するレール64,および、ITVカメラ61およびス
リット62をそれぞれ独立に位置変更する駆動装置等でな
る。

ケース63は、耐熱性の暗箱であり、透明ガラス付の窓63
1および反射ミラー632を有している。窓631は、ユニッ
ト６−１であればＨ形鋼BMの右側（搬送方向に向って）
のフランジ面に、ユニット６−２であればその左側のフ
ランジ面に、ユニット６−３であればその上側のウェブ
面に、ユニット６−４であればその下側のウェブ面に、
それぞれ平行に開口しており、反射ミラー632は、窓631
を介して入射する光をねじれなくITVカメラ61の方向に
変向する。

ITVカメラ61は、フォーカルプレーンシャッタおよび受
光素子列でなり、各受光素子は受光エネルギに応じた電
気信号（以下濃度信号という。“濃度高”は“エネルギ
高”に対応する。）を、640×480画素区分で出力する
（これにおいて、水平方向に主走査し、垂直方向に副走
査するラスタスキャンが行なわれ、副走査方向は鋼材の
搬送方向と平行になるものとする。）。

スリット62は、鋼材BMの各面の基本的なエネルギ分布の
偏りを補正する。例えば、Ｈ形鋼においては、ウェブと
フランジの境界部の積畜エネルギが高いため、その部位
では冷却後の復熱が他よりも早くなる。したがって、ウ
ェブ面は第2a図および第2b図の左端に示したような温度
分布を有し、フランジ面は第2c図および第2d図の左端に
示したような温度分布を有する。そこで、ウェブ面を撮
像するユニット6-3,6-4では、スリット62-3,62-4により
ウェブの両端部からの放射エネルギを減衰させてITVカ
メラ61-3,61-4の受光素子列の受光エネルギを平均化
し、フランジ面を撮像するユニット6-1,6-2では、スリ
ット62-1,62-2によりフランジの中央部からの放射エネ
ルギを減衰させてITVカメラ61-1,61-2の受光素子列の受
光エネルギを平均化している。これらのスリットは、図
示していない駆動装置により駆動され、効果的に受光素
子列の受光エネルギを平均化するように充分にITVカメ
ラに近い位置に位置決めされる。

なお、本実施例においては、ウェブ面を撮像するユニッ
トに使用するスリットを第3a図に示したような形状の２
枚のスリット板で構成し、フランジ面を撮像するユニッ
トに使用するスリットを第3b図に示したような形状の１
枚のスリット板で構成した（被測定鋼材が異なるときに
は必要に応じて交換し、例えば、鋼矢板の疵検出におい
てはフランジ面を撮像するユニットに使用するスリット
に２枚のスリット板を使用することもある。）。これら
のスリット板は図示していない駆動装置により上下に位
置変更される。

モータコントローラ５は、システムコントローラ１の指
令を受けてITVカメラ61の位置変更用のモータ，スリッ
ト62の位置変更用のモータおよびにスリット62のスリッ
ト板の位置変更用のモータを制御し、それぞれを指示さ
れた位置に位置決めする。

カメラコントローラ４は、システムコントローラ１の指
令を受けてITVカメラ61のシャッタを制御し、指示され
たタイミングに指示されたスピードでシャッタを駆動す
る。

ITVカメラ61が出力した濃度信号は、切換ユニット７に
おいて２方に分岐され、一方は画像処理ユニット３に入
力され、他方は選択的にモニタTV8に与えられる。

画像処理ユニット３は、第４図に示したように専用のマ
イクロコンピュータ301および各種の演算回路を備えて
なる。ここでは、例えば、ITVカメラ61が第5a図に示し
たような疵を有する鋼材表面を撮像したものとすると、
それと第6a図に示したようなその平滑画像とを用いて第
7a図に示したような差分画像を作成し、さらに２値化し
て第8a図に示したような２値画像を得る。つまり、画像
中の疵を通る鋼材の搬送方向に平行な副走査ラインlvに
注目してその方向の濃度変化を調べると、第5a図に示し
た画像から第5b図に示したように低周波で変化する温度
ムラに対応する波形と高周波で変化する疵に対応する波
形とを合成したデータが得られ、第6a図に示した画像か
ら第6b図に示したように低周波で変化する温度ムラに対
応するデータが得られる。したがって、第7a図に示した
これらの差分画像から高周波で変化する疵のみに対応す
るデータが得られ、これを２値化することにより第8b図
に示したような副走査方向の疵の位置を特定するデータ
が得られる。

平滑データは、副走査ライン上の画素の濃度データ（IT
Vカメラ61の濃度信号をA/Dコンバータ311でデジタル変
換したデータ）を逐次取込みながら１次遅れ要素と２次
遅れ要素により、下側に隣接する画素の濃度データを予
測した、予測データである。つまり、差分データは、上
側に連続する濃度データから予測されなかったデータと
いうことになる。具体的には、副走査ライン上に並ぶ画
素の濃度データの取込みに主走査画素数（640画素）分
のラインバッファ327および328を用いて、定数（×α）
乗算回路322と加算回路323により１次遅れ要素を演算
し、加算回路324により２次遅れ要素を演算し（本来微
分演算が含まれるが、ここではサンプリング周期を単位
としてその演算を省略している。）、定数（×β）乗算
回路325と加算回路326により予測データを演算してい
る。この予測データを、そのとき注目している画素（注
目画素）の濃度データから減じたものが差分データであ
り、その演算は減算回路321においてなされる。

なお、注目画素の濃度データをＯ（ｚ）とし、そのとき
の予測データ（平滑データ）をＰ（ｚ）とすると（ｚは
副走査アドレスを示す。）、１次遅れ要素Ｓ（ｚ）は、Ｓ（ｚ）＝Ｐ（ｚ）＋α〔Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ）〕 …
（１）２次遅れ要素Ｓ′（ｚ）は、Ｓ′（ｚ）＝Ｓ′（ｚ−１）＋〔Ｏ（ｚ）−Ｐ（ｚ）〕
…（２）下側に隣接する次の画素の予測データＰ（ｚ）は、Ｐ（ｚ）＝Ｓ（ｚ）＋β・Ｓ′（ｚ） …（３）でそれぞれ与えられる。

差分データは、比較回路331においてマイクロコンピュ
ータ301より与えられる２値化閾値Sthと比較され、それ
より濃度が高い（明るい）ときには“1",低い（暗い）
ときには“0"として２値化される。この２値化データ
は、カウンタ332に入力される。

カウンタ332は、副走査同期信号でリセットされ２値デ
ータの“0"の立下りでカウントアップする。このカウン
トデータは、各主走査の終了時にシフトレジスタ333に
入力される。したがって、１フレームの処理を終了した
とき、シフトレジスタ333には２値画像の“0"画素を１
本の副走査ライン上に投影したデータが得られる。つま
り、例えば、第10a図に示したような“0"で与えられた
疵1,疵２を含む２値画像が得られたものとすると、シフ
トレジスタ333には、第10b図に示したように、副走査方
向の“0"画素の出現度を示したヒストグラムに対応する
縦射影データＦ（ｚ）が得られる（ただし、各々の縦射
影データは副走査アドレスｚにより特定される。）。マ
イクロコンピュータ301では、この縦射影データＦ
（ｚ）と所定の閾値Wthとを比較し、副走査方向に連続
して該閾値Wthを超えるデータ群（第10b図のヒストグラ
ムを２値化して得られる第10c図の２値データに対応）
のそれぞれに関して主走査方向の最大画素数を“幅",副
走査方向の画素数を“高さ",中央の副走査アドレスを
“位置”とする特徴量を抽出した後、さらにこの特徴量
をシステムコンピュータ１より与えられた疵判定基準に
基づいて吟味し、各疵を検出する。

また、画像処理ユニット３では、上記縦射影データＦ
（ｚ）の検出を行う間に、平均濃度データＭを生成す
る。この平均濃度データＭは、第9a図に示したようにIT
Vカメラ61の撮像画面の中心から上下にそれぞれ指定値P
/2離れた主走査ラインl₁およびl₂上の画素のうち、濃度
データが所定値δを超えるものについて濃度データを平
均したものであり、ITVカメラ61のシャッタスピードの
調整に用いられる。ここでδは、シャッタスピードが適
切に設定されているとき、第9b図に示すようにラインl₁
またはl₂上の濃度分布を背景部と鋼材部に分割する値で
ある。

平均濃度データＭは、第４図に示したゲート回路341,加
減算回路342,バッファ343,比較回路344,カウンタ345お
よびマイクロコンピュータ301で演算される。比較回路3
44は、濃度データと所定値δとの比較により濃度データ
がδを超えるときに“ゲート開”を許可するゲート信号
を生成してゲート回路341に与える。ゲート回路341で
は、このゲート信号により“ゲート開”が許可されたと
きにのみゲートを開いて濃度データを加減算回路342側
に送る。加減算回路342およびバッファ343では、送られ
た濃度データと仮平均濃度データD₀との差を累算し、差
分累算データＤを生成する。この間、カウンタ345では
“ゲート開”を許可した画素数をカウントし、カウント
データＮを生成する。なお、仮平均濃度データD₀は加減
算回路342のビット数削減のために用いたものであり、
バッファ343およびカウンタ345は副走査同期信号により
リセットされる。

マイクロコンピュータ301では、l₁ラインおよびl₂ライ
ンの主走査終了時に差分累算データＤおよびカウントデ
ータＮを読み取り、差分累算データＤの平均D/Nを求め
てこれに仮平均濃度データD₀を加え、平均濃度データＭ
を生成する。

次に、本実施例装置の全体的な動作を説明する。第11図
を参照されたい。

システムコントローラ１は、入出力装置２を介してオペ
レータにより被測定鋼材の品種コードおよび圧延No.等
が入力されると、予め記憶しているデータを参照してIT
Vカメラ61の位置やシャッタスピード（初期値）および
スリット62の位置やスリット板の位置等に関する撮像条
件ならびに２値化閾値Sthや疵判定基準（W1_L,W2_L,H1_L,H
2_L）等に関する画像処理条件を設定し、それぞれモータ
コントローラ5,カメラコントローラ４あるいは画像処理
ユニット３に転送して待機モードを設定する。これによ
りモータコントローラ５は、ITVカメラ61およびスリッ
ト62ならびにスリット板を指定された位置に位置決め
し、カメラコントローラ４は指定されたシャッタスピー
ドをセットする。また画像処理ユニット３のマイクロコ
ンピュータ301は入出力ポートや内部レジスタ等を初期
化した後、画像処理条件を登録し、比較回路331に２値
化閾値Sthを与えて待機モードを設定する。

この後、鋼材検知センサBSENが被測定鋼材の先端を検知
すると、システムコントローラ１および画像処理ユニッ
ト３のマイクロコンピュータ301が立上り、、システム
コントローラ１は速度センサSSENが検知した鋼材の搬送
速度に応じて撮像間隔（画像処理を行う間隔）を設定す
る。この撮像間隔は、鋼材の搬送速度4m/sを超えるとき
には15Hzに、4m/s以下のときには10Hzに設定される。つ
まり、ITVカメラ61は1/30秒で１画面を撮像するので15H
zの撮像間隔を設定した場合には第12a図に示すように１
画面置きに、10Hzの撮像間隔を設定した場合には第12b
図に示すように２画面置きに画像処理を行うことにな
る。

さらに、システムコントローラ１では、鋼材の搬送速度
に応じて有効エリアを算出する。この有効エリアは疵判
定の範囲を限定するものであり、その副走査方向の長さ
Vaは、検出した鋼材の搬送速度をv,フォーカルプレーン
シャッタのシャッタスピードをｖ′，撮像周期をfs,一
画素の長さをCpm,オーバラップ率をε_０とするとき、 Va＝ｖ・fs^-1・Cmp^-1・ｖ′／（ｖ＋ｖ′）・ε
_０（４）で与えられる。有効エリアは第12a図および第12b図に示
すように各採取画面（画像処理を行う画面）毎に設定さ
れ、前後の有効エリアはオーバラップ率ε_０でオーバラ
ップするので鋼材の被撮像面の疵はいずれかの有効エリ
ア内に含まれる。システムコントローラ１は、上記第
（４）式に基づいて有効エリアを設定するとフレームN
o.（採取した画面の番号）に対応付けて長さVaを登録す
るとともに、その領域上端の副走査アドレスVsおよび下
端の副走査アドレスVeを画像処理ユニット３のマイクロ
コンピュータ301に転送し、画像処理の開始を指示す
る。

マイクロコンピュータ301は、画像処理開始の指示があ
ると、そのときITVカメラ61が撮像した画面に対する画
像処理を行う。第13図は画像処理の最初に行う平均濃度
データの検出サブルーチンを示したフローチャートであ
る。このサブルーチンはラインl₁またはl₂の主走査終了
時に起動される。

前述したように、各主走査の終了時にバッファ343の出
力端から差分累算データＤが、カウンタ345の出力端か
らカウントデータＮがそれぞれ与えられる。そこでマイ
クロコンピュータ301は、ラインl₁およびl₂の主走査終
了時にそれぞれ差分累算データＤおよびカウントデータ
Ｎを読み取り、D/N＋D₀を演算して、それぞれのライン
の平均濃度データを求め、さらに各ラインの平均濃度デ
ータを平均してその画面の平均濃度データＭを求める
と、それをシステムコントローラ１に転送する。

システムコントローラ１では、この平均濃度データＭが
所定値以下の場合には鋼材が撮像位置に到達していない
（鋼材検知センサBSENは撮像位置より上流に設置されて
いる。）ものと判定して次の画面の撮像を待機するが、
それが所定値を超えるとシャッタスピードの適否を判定
する。シャッタスピードの適否の判定においては、平均
濃度データＭと予め設定した参照レベルD₁,D₂,U₁,U
₂（ただしD₂＜D₁＜U₁＜U₂）とを比較して、平均濃度デ
ータＭが参照レベルD₂以下のときは“−2",D₂を超えD₁
以下のときは“−1",D₁を超えU₁以下のときは“0",U₁を
超えU₂以下のときは“＋1",U₂を超えるときは“＋2"な
る評価値を設定する。ここで、評価値の符号は露光の過
不足（マイナスは不足、プラスは過多に対応する。）を
示し、数字は過不足の程度を示す。したがって、例え
ば、評価値“−2"を設定したときは、露光が大きく不足
しているので、カメラコントローラ４にシャッタスピー
ドの２段階ダウン（遅くする）を指示し、また、評価値
“＋1"を設定したときは、露光が多少過大であるので、
カメラコントローラ４にシャッタスピードの１段階アッ
プ（速くする）を指示する。

この後、システムコントローラ１は、画像処理ユニット
３のマイクロコンピュータ301に対して疵検出処理の実
行を指示する。

第14a図および第14b図は、疵検出処理のサブルーチンを
示したフローチャートである。このサブルーチンは、シ
ステムコントローラ１より疵検出処理実行の指令があ
り、画面採取の終了時に起動される。以下、順を追って
この処理を説明する。

前述したように、画面採取の終了時には、カウンタ333
の出力端から縦射影データＦ（ｚ）が出力されるので、
まずステップ２においてこのデータを読取り、ステップ
３においてレジスタH,W,G,Z,iおよびｚをクリア（０）
する。

レジスタＧは、副走査方向に連続して閾値Wthを超える
縦射影データＦ（ｚ）のグループを検出するためのフラ
グであり、この値が０であれば、レジスタｚ（副走査ア
ドレスに対応）を逐次インクリメントしながら閾値Wth
を超える縦射影データＦ（ｚ）を探索する（ステップ4,
5,13,14）。この間に、閾値Wthを超える縦射影データＦ
（ｚ）が見付かると、ステップ６においてレジスタＧの
値を１にセットしてレジスタｉを１インクリメントし、
ステップ７においてレジスタｉの値で特定されるレジス
タＷ（ｉ）（以下、レジスタＷ（ｉ）という。他につい
て同じ。）の値（当初は０）データＦ（ｚ）とを比較す
る。このとき、レジスタＷ（ｉ）の値がデータＦ（ｚ）
より小さければ、ステップ８においてレジスタＷ（ｉ）
にデータＦ（ｚ）を格納し、ステップ９においてレジス
タＨ（ｉ）の値を１インクリメントし、ステップ13にお
いてレジスタｚの値を１インクリメントしてステップ４
に戻る。

今度は、レジスタＧの値が１であるので、ステップ10に
おいて縦射影データＦ（ｚ）と閾値Wthとの比較を行な
い、縦射影データＦ（ｚ）が閾値Wth以下になるまでス
テップ10,7〜9,13,14および４を繰り返す。この後、縦
射影データＦ（ｚ）が閾値Wth以下になると、ステップ1
1においてレジスタＧをクリアし、ステップ12において
レジスタｚの値からレジスタＨ（ｉ）の値の1/2を減じ
た値をレジスタＺ（ｉ）に格納する。つまり、この時点
で、閾値Wthを超える縦射影データＦ（ｚ）のグループ
のうち、上からｉ番目のグループの“幅（グループ内の
最大画素数）”がレジスタＷ（ｉ）に、“高さ（グルー
プの副走査方向の画素数）”がレジスタＨ（ｉ）に、
“位置（グループの中心画素の副走査アドレス）”がレ
ジスタＺ（ｉ）に、それぞれ格納される。

縦射影データＦ（ｚ）のすべてについて以上の処理を行
ない、閾値Wthを超える縦射影データＦ（ｚ）のグルー
プの特徴量をレジスタＷ（ｉ）,H（ｉ）およびＺ（ｉ）
に整理すると、次に特徴量と疵判定基準との比較により
各グループの吟味を行なう。

このとき検出したグループの数はレジスタｉの値で示さ
れるので、ステップ15においてレジスタｉの値をレジス
タＩに退避し、ステップ16においてレジスタAw,Ah,Bwお
よびBhをクリア（０）し、レジスタi,jおよびｋにｌを
格納する。

前述したように、システムコントローラ１により副走査
アドレスVsから副走査アドレスVeまでの範囲が有効エリ
アに設定されているので、まず、レジスタｉの値を更新
しながらレジスタＺ（ｉ）に格納している位置データが
この範囲となる縦射影データＦ（ｚ）のグループを探索
する（ステップ17,26,27）。

位置データが有効エリア内に含まれる縦射影データＦ
（ｚ）のグループが見付かると、ステップ18においてレ
ジスタＷ（ｉ）に格納しているそのグループの幅データ
と第１幅判定基準W1_Lとを比較し、ステップ19において
レジスタＨ（ｉ）に格納しているそのグループの高さデ
ータと第１高さ判定基準H1_Lとを比較する。これらの比
較において、幅データが第１幅判定基準W1_Lを超え、ま
たは、高さデータが第１高さ判定基準H1_Lを超えるとき
には、その縦射影データＦ（ｚ）のグループはクラスＡ
の疵に対応するものと判定し、ステップ20においてレジ
スタAw（ｊ）にレジスタＷ（ｉ）の値を、レジスタAh
（ｊ）にレジスタＨ（ｉ）の値をそれぞれ格納し、ステ
ップ21においてレジスタｊの値を１インクメントする。

また、このとき吟味しているグループの幅データが第１
幅判定基準W1_L以下であり、かつ、高さデータが第１高
さ判定基準H1_Lである場合には、さらにステップ22およ
び23においてそのグループの幅データと第２幅判定基準
W2_Lとの比較および高さデータと第２高さ判定基準H2_Lと
の比較（ただしW1_L＞W2_L，H1_L＞H2_L）を行なう。これに
おいて、幅データが第２幅判定基準W2_Lを超え、かつ、
高さデータが第２高さ判定基準H2_Lを超えるときには、
その縦射影データＦ（ｚ）のグループはクラスＢの疵に
対応するものと判定し、ステップ24においてレジスタBw
（ｋ）にレジスタＷ（ｉ）の値を、レジスタBh（ｋ）に
レジスタＨ（ｉ）の値をそれぞれ格納し、ステップ25に
おいてレジスタｋの値を１インクメントする。

上記の吟味をすべての縦射影データＦ（ｚ）のグループ
について行ない、検出したクラスＡの疵の特徴量（幅お
よび高さ）をレジスタAwおよびAhに、クラスＢの疵の特
徴量（幅および高さ）をレジスタBwおよびBhにそれぞれ
整理すると、ステップ28においてそれらのデータをフレ
ームNo.に対応付けて記憶（登録）する。

以上の処理を、鋼材検知センサBSENが鋼材なしを検出
し、かつ、平均濃度データＭが所定値以下（撮像位置に
鋼材なし）になるまで、設定した撮像周期毎に繰り返
す。

システムコントローラ１は、鋼材検知センサBSENの鋼材
なし検出に続いて平均濃度データＭが所定値以下になる
と、画像処理ユニット３のマイクロコンピュータ301に
処理終了を報知する。これによりマイクロコンピュータ
301からフレームNo.に対応付けて登録された疵に関する
データが転送されるので、システムコントローラ１で
は、フレームNo.に対応付けして記憶している有効エリ
アの長さVaを用いてそのデータを整理し、鋼材先端から
の距離および後端からの距離に対応付けて各疵およびそ
のクラス分ならびに特微量を入出力装置２のCRTディス
プレイに表示し、併せてプリンタを介してプリントアウ
トする。

なお、以上の実施例においては、鋼材の撮像面の基本的
なエネルギ分布の偏りをスリットにより補正している
が、ITVカメラ61の出力信号をマスキングすることによ
りこれを行なっても良い。ただし、撮像面のエネルギの
全レンジに対して疵部に生じる温度差が小さいため、信
号処理によりエネルギ分布の偏りを補正する場合にはIT
Vカメラの選定に注意を要する。

また、本発明が上記実施例において示したＨ形鋼以外の
各種の材料の疵検出にも適用可能なことは自明であろ
う。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、圧延および一時的な冷却
が行なわれた鋼材が被検材料（BM）である場合、平滑画
像信号（Ｐ（ｚ））は、欠陥がない領域では原画像信号
（Ｏ（ｚ））との偏差が小さく、いわば、予測値と言う
ことができる。この平滑画像信号（Ｐ（ｚ））に対する
原画像信号（Ｏ（ｚ））の差分は、予測値に対する原状
の偏差であり、これが大きいことは、原状が予測（無欠
陥面）から大きく外れていることを意味する。この外れ
があるときに検出手段（331〜333,301）が欠陥ありと検
出するので、欠陥検出精度が高い。なお、仮に、原画像
信号（Ｏ（ｚ））を主走査方向（鋼材の幅方向）に平滑
化すると、該主走査方向には、欠陥が無い面でも温度変
化が大きいので、平滑画像信号と原画像信号との偏差が
大きい領域を生じ、欠陥が無い領域を欠陥と誤検出した
り、欠陥部を見落すなど、検出精度は低い。

更には、本発明では、撮像手段（61）の原画像信号（Ｏ
（ｚ））の出力と同時にその差分画像信号（Ｏ（ｚ）−
Ｐ（ｚ））が得られ、検出手段（331〜333,301）は、撮
像手段（61）が出力する原画像信号（Ｏ（ｚ））に同期
してその画素が欠陥部であるか否を検出することがで
き、欠陥検出速度が速い。その結果、比較的に高い速度
で移動する被検材料（BM）の場合も、高精度の欠陥検出
が可能である。

本発明の上述の実施例では、１画面の画像読取と実質上
同時に該画面の欠陥情報が得られる。欠陥情報処理速度
が速い。その結果、比較的に高い速度で移動する被検材
料（BM）の場合も、短周期で画像読取を繰返すことがで
き、高密度の欠陥検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明を一例で実施する鋼材の欠陥検出装置
の構成を示す模式図である。第2a図〜第2d図は、Ｈ形鋼のエネルギ分布の偏りの補正
を説明するための説明図である。第3a図および第3b図は、実施例装置で用いたスリット62
の具体的な形状を示す平面図である。第４図は、実施例装置に備わる画像処理ユニット３の詳
細な構成を示すブロック図である。第5a図，第5b図，第6a図，第6b図，第7a図，第7b図，第
8a図および第8b図は、画像処理ユニット３で行われる疵
検出処理の概要を説明するための説明図である。第9a図および第9b図は、画像処理ユニット３で行われる
平均濃度データの検出処理を説明するための説明図であ
る。第10a図〜第10c図は、画像処理ユニット３で行なわれる
疵の特徴データの抽出を説明するための説明図である。第11図は、実施例装置の全体動作を示したフローチャー
トである。第12a図および第12b図は、撮像間隔の設定を具体的に説
明するための説明図である。第13図は、画像処理ユニット３で行なわれる平均濃度デ
ータの検出処理を示したフローチャートである。第14a図および第14b図は、画像処理ユニット３で行なわ
れる疵検出処理を示したフローチャートである。１……システムコントローラ２……入出力装置３……画像処理ユニット（平滑手段，処理手段，検出手段）４……カメラコントローラ５……モータコントローラ６……撮像ユニット（撮像手段）７……切換ユニット８……モニタTV

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平野宗和千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式會社君津製鐵所内 (56)参考文献特開昭49−40658（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−19078（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の方向に移動する被検材料の表面を撮
像し、その光学的特徴を電気信号に変換した原画像信号
を生成する、主走査方向ｘを前記移動方向と直交する方
向とし、副走査方向ｚを前記移動方向と平行とした撮像
手段；主走査１ライン分の、主走査方向各画素宛ての平滑画像
信号を保持するための記憶手段；前記撮像手段が生成する主走査方向各画素の原画像信号
を、それが属する主走査ラインの直前の主走査ラインま
での前記記憶手段の対応画素の平滑画像信号を用いて副
走査方向に平滑化し平滑画像信号を生成しこれを前記記
憶手段に更新記憶する平滑手段；原画像信号と、それが属する主走査ラインの直前の主走
査ラインまでの前記記憶手段の平滑画像信号との差分を
主走査方向同一位置画素対応で求め差分画像信号を生成
する処理手段；および、前記処理手段が生成した差分画像信号に基づいて被検材
料の表面の欠陥を検出する検出手段；を備える表面欠陥検出装置。
【請求項２】検出手段は、差分画像信号に基づいて、主
走査各ラインにおける、平滑画像信号よりも原画像信号
が暗い画素数をカウントするカウント手段、および、該
カウント値を副走査位置対応で記憶するカウントデータ
記憶手段、を含む、前記特許請求の範囲第（１）項記載
の表面欠陥検出装置。