KR101885045B1

KR101885045B1 - 금속체의 표면 상태 감시 장치 및 금속체의 표면 상태 감시 방법

Info

Publication number: KR101885045B1
Application number: KR1020177009798A
Authority: KR
Inventors: 도시오 아카기; 유스케 곤노; 히로나오 야마지; 준 우메무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2036-04-08
Also published as: WO2017175367A1; EP3252457B1; EP3252457A1; KR20170126847A; JPWO2017175367A1; US10290113B2; EP3252457C0; EP3252457A4; CN107484422A; JP6179680B1; US20180174316A1

Abstract

금속체 표면의, 특정 색상을 갖는 영역과, 특정 색상을 갖지 않고, 표면의 조도가 변화되어 있는 영역을 감시한다.
광축이 금속체 표면의 법선 방향과 대략 평행한 라인 센서 카메라와, 금속체 표면에 띠 형상의 조명광을 조사하는 제1, 제2 및 제3 조명 광원을 갖고, 조사한 3개의 조명광의 각 반사광을 각각 구별하여 측정하는 측정 장치와, 반사광의 휘도값에 기초하여 표면 상태 감시 정보를 연산하는 연산 처리 장치를 구비한다. 제2 및 제3 조명 광원은, 각 광축과 라인 센서 카메라의 광축이 이루는 제2 각도와 제3 각도가 대략 동등해지도록 배치되고, 제1 조명 광원은, 라인 센서 카메라의 광축과 제1 조명 광원의 광축이 이루는 제1 각도가 제2 각도보다 커지도록 배치된다. 연산 처리 장치는, 제1 조명광의 반사광의 휘도값으로부터 금속체 표면의 색상에 관한 정보와, 제2 및 제3 조명광의 각 반사광의 휘도값으로부터 금속체의 표면 조도에 관한 정보를 연산한다.

Description

금속체의 표면 상태 감시 장치 및 금속체의 표면 상태 감시 방법 {SURFACE STATE MONITORING APPARATUS FOR METALLIC BODY AND SURFACE STATE MONITORING METHOD FOR METALLIC BODY}

본 발명은, 금속체의 표면 상태를 감시하는 금속체의 표면 상태 감시 장치 및 금속체의 표면 상태 감시 방법에 관한 것이다.

측정 대상물의 표면 상태를 측정하는 방법 중 하나로, 레이저광 등을 이용한 조명광을 사용하여, 조명광의 측정 대상물로부터의 반사광을 촬상함으로써, 측정 대상물의 표면 상태를 측정하는 방법이 있다. 예를 들어, 측정 대상물이 강판인 경우, 제품 품질을 손상시킬 우려가 있는 표면 이상을 감시하기 위해, 표면 상태의 측정이 행해진다.

측정하는 표면 이상에는, 모니터에 비추어진 영상의 목시 검사에서는 놓쳐 버리는 미소한 표면 이상과, 통판 중에 눈으로 감시 가능한 넓고 큰 표면 이상이 있다. 여기서, 큰 표면 이상에는, 예를 들어 황변, 템퍼 컬러 등이 있으며, 구별해야 할 이상이 많이 존재한다. 한편, 미소한 표면 이상에는, 예를 들어 표면 조도가 변화되는 표면 거칠어짐, 스케일 잔류 등이 있다. 이들 표면 이상을 구별하여 감시하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1에는, 강판 표면에 제1 띠 형상 광 및 백색광으로 이루어지는 제2 띠 형상 광을 조사하고, 제1 띠 형상 광의 반사 상을 그레이 화상으로 촬상하여 미소 흠을 검출하고, 제2 띠 형상 광의 반사 상을 그레이 화상보다 저분해능의 컬러 화상으로 촬상하여 면 형상 흠을 검출하고, 색상에 의해 면 형상 흠의 종류를 판별하는, 강판의 흠 검사 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-138417호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에서는, 면 형상 흠 이외의 흠을 그레이 화상으로 검출하기 때문에, 예를 들어 표면에 특정 색상이 나타나 있는 영역 내에 표면 조도가 변화된 표면 이상이 나타나 있는 경우, 표면 조도가 변화된 표면 이상의 콘트라스트가 저하되어, 당해 이상을 검출할 수 없을 우려가 있다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제에 비추어 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 금속체의 표면에 있어서, 특정 색상을 갖는 영역과, 특정 색상을 갖지 않고, 표면의 조도가 변화되어 있는 영역을 감시하는 것이 가능한, 신규이며 또한 개량된 금속체의 표면 상태 감시 장치 및 금속체의 표면 상태 감시 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 따르면, 금속체의 표면에 대해 3개의 조명광을 조사하고, 상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정하는 측정 장치와, 상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 금속체의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 연산하는 연산 처리 장치를 구비하고, 상기 측정 장치는, 상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정 가능한 컬러 라인 센서 카메라와, 상기 금속체의 표면에 대해 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 조명 광원, 제2 조명 광원 및 제3 조명 광원을 갖고, 상기 컬러 라인 센서 카메라는, 광축이 상기 금속체의 표면의 법선 방향에 대해 대략 평행하게 되도록 배치되고, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제2 조명 광원의 광축이 이루는 제2 각도와, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제3 조명 광원의 광축이 이루는 제3 각도가, 대략 동등해지도록 배치되고, 상기 제1 조명 광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제1 조명 광원의 광축이 이루는 제1 각도가, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도와 상이하도록 배치되고, 상기 연산 처리 장치는, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값, 및 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 표면 상태 감시 정보로서, 금속체의 표면의 색상에 관한 제1 정보, 및 금속체의 표면 조도에 관한 제2 정보를 연산하고, 상기 금속체의 표면의 색상에 관한 상기 제1 정보, 및 상기 금속체의 표면 조도에 관한 상기 제2 정보에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태를 판정하는, 금속체의 표면 상태 감시 장치가 제공된다.

상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 커지도록 배치되어도 된다.

상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상의 보색에 가장 가까운 색이 선정되고,

상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되어도 된다.

이때, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고, 상기 제1 각도는 45° 이상이고, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 3° 이상 30° 이하로 해도 된다.

또한, 상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 작아지도록 배치되어도 된다.

이때, 상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상에 가장 가까운 색이 선정되고, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되어도 된다.

이때, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고, 상기 제1 각도는 3° 이상 30° 이하이고, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 45° 이상으로 해도 된다.

상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청으로부터 선택되고, 상기 제1 조명광의 색을 적으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (청·녹)으로 하는 조합, 상기 제1 조명광의 색을 청으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·녹)으로 하는 조합, 또는 상기 제1 조명광의 색을 녹으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·청)으로 하는 조합 중 어느 것으로 되도록, 각각 상이한 색으로 해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 광축이 금속체의 표면의 법선 방향에 대해 대략 평행하게 되도록 배치되고, 상기 금속체의 표면에 대해 조사된 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정 가능한 컬러 라인 센서 카메라와, 금속체의 표면에 대해 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 조명 광원, 제2 조명 광원 및 제3 조명 광원을 갖는 측정 장치를 사용하여, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제2 조명 광원의 광축이 이루는 제2 각도와, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제3 조명 광원의 광축이 이루는 제3 각도가, 대략 동등해지도록 배치된 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원과, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제1 조명 광원의 광축이 이루는 제1 각도가, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도와 상이하도록 배치된 상기 제1 조명 광원에 의해, 상기 금속체의 표면에 대해 조명광을 각각 조사하여, 상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정하고, 상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 연산하는 연산 처리 장치에 의해, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값, 및 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 표면 상태 감시 정보로서, 금속체의 표면의 색상에 관한 제1 정보, 및 금속체의 표면 조도에 관한 제2 정보를 연산하고, 상기 금속체의 표면의 색상에 관한 상기 제1 정보, 및 상기 금속체의 표면 조도에 관한 상기 제2 정보에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태를 판정하는, 금속체의 표면 상태 감시 방법이 제공된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속체의 표면에 있어서, 특정 색상을 갖는 영역과, 특정 색상을 갖지 않고, 표면의 조도가 변화되어 있는 영역을 감시하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치의 일 구성 예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 동 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치를 구성하는 측정 장치의 일 구성 예를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 금속체를 측면으로부터 본 상태를 나타낸다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 동 실시 형태에 관한 연산 처리 장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는 동 실시 형태에 관한 데이터 처리부의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 동 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치를 구성하는 측정 장치의 일 구성 예를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 금속체를 측면으로부터 본 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 연산 처리 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다.
도 9는 연산 처리 장치에 의해 취득된 색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상으로부터 특정된 색상 변화 영역 및 조도 변화 영역의 일례를 나타내는 설명도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

<1. 제1 실시 형태>

[1-1. 표면 상태 감시 장치의 개요]

먼저, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 금속체의 표면 상태 감시 장치(이하, 단순히 「표면 상태 감시 장치」라고도 함)(10)의 개요를 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)의 일 구성 예를 도시하는 설명도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 금속체(S)는, 반송 라인(도시하지 않음) 상을 소정의 방향을 향해 반송되고 있는 것으로 하고, 금속체(S)의 반송 방향은 금속체(S)의 길이 방향에 대응하는 것으로 한다.

본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)는, 소정의 장소에 적재되어 있는 강판이나 소정의 반송 라인 상을 반송되는 강판 등과 같은, 각종 금속체(S)의 표면 상태(예를 들어, 색상이나 표면 조도)를 감시하는 장치이다.

여기서, 금속체(S)의 거시적 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 슬래브나 빌릿과 같은 판상의 것이어도 되고, 금속판이 권취된 코일상의 것이어도 된다. 또한, 금속체(S)의 성분도 특별히 한정되는 것은 아니며, 철 원소를 주성분으로 하는 각종 강이어도 되고, 철과 다른 금속 원소의 각종 합금이어도 되고, 각종 비철 금속이어도 된다.

본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 측정 장치(100)와, 연산 처리 장치(200)를 주로 구비한다.

측정 장치(100)는, 연산 처리 장치(200)에 의한 제어하에서, 금속체(S)(더 상세하게는, 금속체(S)의 표면)에 대해 3종류의 조명광을 조사함과 함께, 당해 조명광의 금속체(S)(더 상세하게는, 금속체(S)의 표면)로부터의 반사광을 각각 구별하여 측정하여, 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 생성한다. 측정 장치(100)는, 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를, 연산 처리 장치(200)에 대해 출력한다.

연산 처리 장치(200)는, 측정 장치(100)에 의한 금속체(S)의 측정 처리를 제어한다. 또한, 연산 처리 장치(200)는, 측정 장치(100)에 의해 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 취득하고, 취득한 휘도값에 관한 데이터에 대해 데이터 처리를 행하여, 금속체(S)의 표면 상태를 감시하기 위해 사용되는 각종 정보를 산출한다. 금속체(S)의 표면 상태라 함은, 예를 들어 금속체(S)의 색상이나 표면 조도 등이다. 이하에서는, 금속체(S)의 표면 상태 감시에 사용되는 각종 정보를, 통합하여 「표면 상태 감시 정보」라고 칭한다. 연산 처리 장치(200)에 의해 산출되는 표면 상태 감시 정보로서는, 예를 들어 금속체(S)의 표면의 색상에 관한 정보나, 금속체(S)의 표면 조도에 관한 정보 등이 있다.

측정 장치(100)에 의한 금속체(S)의 측정 처리나, 연산 처리 장치(200)에 의한 표면 상태 감시 정보의 산출 처리는, 금속체(S)의 반송과 아울러 실시간으로 실시하는 것이 가능하다. 표면 상태 감시 장치(10)의 사용자는, 표면 상태 감시 장치(10)(더 상세하게는, 연산 처리 장치(200))로부터 출력되는 감시 결과에 착안함으로써, 금속체(S)의 표면 상태를 실시간으로 파악하여 감시하는 것이 가능해진다. 또한, 표면 상태 감시 장치(10)에 의해, 연산한 표면 상태 감시 정보에 기초하여, 자동적으로 금속체(S)의 표면 상태를 판정하는 것도 가능하다. 이하, 측정 장치(100) 및 연산 처리 장치(200)에 대해 각각 상세하게 설명한다.

[1-2. 표면 상태 감시 장치의 구성]

(a) 측정 장치

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 측정 장치(100)에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도 2는, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)를 구성하는 측정 장치(100)의 일 구성 예를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 금속체(S)를 측면으로부터 본 상태를 나타낸다. 도 3은, 도 2의 평면도이다.

본 실시 형태에 관한 측정 장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)와, 제1 조명 광원(103)과, 제2 조명 광원(105)과, 제3 조명 광원(107)을 갖고 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101), 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 이들의 설정 위치가 변화되지 않도록 공지의 수단에 의해 고정되어 있다.

(컬러 라인 센서 카메라)

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 1차원의 라인 단위로 화상을 촬상하는 촬상 장치이다. 컬러 라인 센서 카메라(101)로서는, 예를 들어 3CCD 방식 등의, 공지의 컬러 라인 센서 카메라를 사용하는 것이 가능하다. 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 반사광에 포함되는 다양한 파장 성분(예를 들어, R 성분, G 성분, B 성분)의 크기를, 각각 독립적으로 동시에 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 파장 성분에 대해서는, R 성분(적색 성분)은 예를 들어 파장 600∼700㎚의 광에 대응하는 성분을 가리키고, G 성분(녹색 성분)은 예를 들어 파장 500∼560㎚의 광에 대응하는 성분을 가리키고, B 성분(청색 성분)은 예를 들어 파장 430㎚∼500㎚의 광에 대응하는 성분을 가리킨다.

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 그 광축이 금속체(S)의 표면(이하, 「금속체 표면」이라고도 함)에 대해 수직이 되도록, 금속체(S)의 상방(Z축 정방향측)에 배치되어 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명 광원(103)으로부터 조사된 제1 조명광, 제2 조명 광원(105)으로부터 조사된 제2 조명광, 및 제3 조명 광원(107)으로부터 조사된 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광을 각각 구별하여 측정한다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의 강도를 나타내는 데이터(즉, 반사광의 휘도값을 나타내는 데이터)를 특정할 수 있다. 금속체(S)가, 예를 들어 일정 거리 반송될 때마다 컬러 라인 센서 카메라(101)로 금속체 표면을 촬상하는 결과, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 제2 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 각각에 대한 반송 방향 및 폭 방향(도 1의 XY 평면 내)의 분포를 특정할 수 있다.

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 각각 구별하여 측정하면, 얻어진 측정 결과에 대응하는 데이터(반사광의 휘도값에 관한 데이터)를 생성하여, 후술하는 연산 처리 장치(200)에 출력한다.

(조명 광원)

본 실시 형태에 관한 측정 장치(100)는, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의, 3개의 조명 광원을 구비한다. 각 조명 광원(103, 105, 107)은, 금속체(S)의 표면에 대해, 각각 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광을 조사한다. 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광은, 중심 파장이 각각 상이한 광이다. 이들 조명광의 강도(휘도값)는, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 각각 독립적으로 측정할 수 있다. 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광을 구별하여 측정 가능하게 함으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)가 측정한 반사광의 휘도값의 분포가, 제1 조명광, 제2 조명광, 또는 제3 조명광 중 어느 것에 대응하는 것인지를, 용이하게 특정하는 것이 가능해진다.

제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 금속체(S)의 폭 방향의 거의 전역에 걸쳐 조명광을 조사 가능하게 구성된다. 이러한 것이면, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)으로서, 임의의 광원을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 각 조명 광원은, 막대 형상의 LED 조명이어도 되고, 레이저광을 로드 렌즈 등에 의해 선 형상으로 확대한 구성의 조명이어도 된다. 또한, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)에 이용하는 가시광 광원으로서는, 단일 파장의 레이저광이나 LED를 사용해도 되고, 연속 스펙트럼을 갖는 광원을 사용해도 된다.

제1 조명 광원(103)은, 금속체 표면의 색상에 관한 제1 정보를 취득하기 위해 설치된다. 금속체 표면에 발생하는 표면 이상으로서, 금속체 표면에 색상의 변화가 넓게 발생하는 경우가 있다. 이러한 표면 이상으로서는, 예를 들어 강판의 산세 프로세스에 있어서 발생하는 황변이나, 스테인리스 강판의 제조 프로세스에 있어서 발생하는 템퍼 컬러 등이 있다. 제1 조명 광원(103)에는, 이러한 금속체 표면에 넓게 발생하는 색상의 변화를 고감도로 감시하기 위해, 이하와 같은 광원을 사용하여, 배치하는 것이 바람직하다.

먼저, 제1 조명 광원(103)의 파장은, 금속체 표면으로부터 감시하는 색상의 보색에 대응하는 파장 대역으로부터 선정된다. 이에 의해, 금속체 표면에 발생한 색상의 변화를 고정밀도로 감시하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 조명 광원(103)은, 금속체 표면에 대해 저각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 즉, 제1 조명 광원(103)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제1 각도: θ₁)가 45° 이상이 되도록, 제1 조명 광원(103)은 설치된다. 또한, 각도 θ₁은, 후술하는 제2 조명 광원(105)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제2 각도: θ₂) 및 제3 조명 광원(107)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제3 각도: θ₃)보다 큰 각도로 설정된다.

이와 같이 제1 조명 광원(103)을 배치함으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명 광원(103)의 조명광의 반사광을, 정반사 방향으로부터 이격된 위치에서 측정하게 된다. 따라서, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 반사광을, 정반사 성분이 적은 난반사 측정 데이터로서 취득한다. 정반사로부터 이격된 위치에서 측정된 데이터에는 색의 농도(즉, 색채)가 강하게 나타나므로, 화상의 콘트라스트를 높일 수 있어, 결과적으로, 색상의 변화의 감시 감도를 높이는 것이 가능해진다.

한편, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 금속체(S)의 표면 조도에 관한 제2 정보를 취득하기 위해 설치된다. 예를 들어, 산세 프로세스에 있어서 과산세에 의해 발생하는 표면 조화나, 산세 부족에 의해 발생하는 스케일 잔류 등과 같이, 금속체 표면에는, 특정 색상을 갖지 않고, 표면 조도가 변화되어 있는 영역이 있다. 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)에는, 이러한 금속체 표면의 표면 조도의 변화를 고감도로 감시하기 위해, 이하와 같은 광원을 사용하여, 배치하는 것이 바람직하다.

먼저, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 파장은, 제1 조명 광원(103)의 파장 대역 이외로부터 선정된다. 이때, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 파장은, 서로 다른 파장으로 한다.

또한, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 금속체 표면에 대해 높은 각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 더 구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축에 대해 대칭으로 배치된다. 즉, 제2 조명 광원(105)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제2 각도)를 θ₂, 제3 조명 광원(107)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제3 각도)를 θ₃으로 하면, 제2 각도 θ₂와 제3 각도 θ₃은 대략 동등해진다.

여기서, 제2 각도 θ₂와 제3 각도 θ₃의 각도 차 |θ₂－θ₃|은, 예를 들어 10° 이내인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 각도 차이면, 금속체 표면에 발생한 색상의 변화에 의한 영향을 받기 어려운 화상이 얻어지기 쉽다.

이때, 제2 조명광 및 제3 조명광이 정반사에 가까운 상태에서 측정되도록, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 각 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각의 크기가, 광원의 설치상의 제약이 존재하지 않는 범위에서 가능한 한 작아지도록, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은 배치된다. 예를 들어, 제2 각도 θ₂ 및 제3 각도 θ₃은, 3° 이상 30° 이하로 되도록 각각 설정된다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제2 조명광의 반사광 및 제3 조명광 반사광을, 정반사에 가까운 정반사 측정 데이터로서 취득할 수 있다. 정반사에 가까운 조건에서 측정된 데이터에는 금속체의 표면 조도의 변화가 명확하게 나타나므로, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시하는 것이 가능해진다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101), 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)을 배치함으로써, 금속체 표면의 상태를 감시하는 것이 가능해진다. 즉, 금속체 표면에 색상의 변화가 있는 경우에는, 제1 조명광의 반사광의 휘도값에 변화가 발생한다. 또한, 제2 조명광의 반사광 및 제3 조명광 반사광에 의해, 금속체 표면의 색상의 변화에 영향을 받기 어려운 상태에서, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시할 수 있다.

이상, 본 실시 형태에 관한 측정 장치(100)의 구성에 대해 설명하였다. 도 2 및 도 3에서는, 반송 방향의 상류측에 제1 조명 광원(103) 및 제2 조명 광원(105)이 배치되고, 반송 방향의 하류측에 제3 조명 광원(107)이 배치되는 경우에 대해 나타냈지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반송 방향의 상류측에 제3 조명 광원(107)이 배치되고, 하류측에 제1 조명 광원(103) 및 제2 조명 광원(105)이 배치되어도 된다.

(b) 연산 처리 장치

다음으로, 도 4 및 도 5에 기초하여, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)가 구비하는 연산 처리 장치(200)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도 4는 본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 전체 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 데이터 처리부(205)의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)는, 측정 장치(100)에 의한 반사광의 휘도값에 기초하여, 금속체(S)의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 산출하는 장치이다. 연산 처리 장치(200)에서는, 이러한 표면 상태 감시 정보로서, 금속체의 표면의 색상에 관한 제1 정보, 및 금속체의 표면 조도에 관한 제2 정보가 적어도 연산된다.

이 연산 처리 장치(200)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 데이터 취득부(201)와, 측정 제어부(203)와, 데이터 처리부(205)와, 표시 제어부(207)와, 기억부(209)를 주로 구비한다.

(데이터 취득부)

데이터 취득부(201)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 통신 장치 등에 의해 실현된다. 데이터 취득부(201)는, 측정 장치(100)에 의해 생성되고, 측정 장치(100)로부터 출력된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 취득하여, 후술하는 데이터 처리부(205)로 전송한다. 또한, 데이터 취득부(201)는, 취득한 반사광의 휘도값에 관한 데이터에, 당해 데이터를 취득한 일시 등에 관한 시각 정보를 관련지어, 이력 정보로서 후술하는 기억부(209)에 저장해도 된다.

(측정 제어부)

측정 제어부(203)는, CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다. 측정 제어부(203)는, 본 실시 형태에 관한 측정 장치(100)에 의한 금속체(S)의 측정 제어를 실시한다. 더 상세하게는, 측정 제어부(203)는, 금속체(S)의 측정을 개시하는 경우에, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)에 대해, 조명광의 조사를 개시시키기 위한 제어 신호를 송출한다.

또한, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)이 금속체(S)의 표면에 대해 각 조명광의 조사를 개시하면, 측정 제어부(203)는, 금속체(S)와 측정 장치(100) 사이의 상대적인 위치를 변화시키는 구동 기구 등으로부터 정기적으로 송출되는 PLG 신호(예를 들어, 금속체(S)가 1㎜ 이동할 때마다 등에 출력되는 PLG 신호)에 기초하여, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 대해 측정을 개시하기 위한 트리거 신호를 송출한다.

이에 의해, 측정 장치(100)는, 금속체(S)의 반송 방향의 각 위치에 있어서의 측정 데이터(반사광의 휘도값에 관한 데이터)를 생성하는 것이 가능해진다.

(데이터 처리부)

데이터 처리부(205)는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 통신 장치 등에 의해 실현된다. 데이터 처리부(205)는, 측정 장치(100)에 의해 생성된 반사광의 휘도값에 관한 데이터를 이용하여, 각 반사광의 휘도값에 관한 데이터에 대해 후술하는 데이터 처리를 행하여, 금속체(S)의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 산출한다.

더 상세하게 설명하면, 본 실시 형태에 관한 데이터 처리부(205)는, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이, 측정값 전처리부(221)와, 측정값 처리부(223)와, 표면 상태 판정부(225)와, 결과 출력부(233)를 구비한다.

측정값 전처리부(221)는, 제2 조명광의 반사광의 휘도값과 제3 조명광의 반사광의 휘도값의 합을 산출하는 처리부이며, 예를 들어 CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다. 측정값 전처리부(221)는, 데이터 취득부(201)가 취득한 제2 조명광의 반사광의 측정값에 관한 데이터(이하, 「제2 조명광의 측정 데이터」로 함)와, 제3 조명광의 반사광의 측정값에 관한 데이터(이하, 「제3 조명광의 측정 데이터」로 함) 중 적어도 어느 한쪽에 소정의 계수를 곱한 후, 제2 조명광의 측정 데이터와 제3 조명광의 측정 데이터의 합을 산출한다.

여기서, 상기한 계수는, 금속체(S)의 특정 색상을 갖는 이상부가 발생되어 있는 영역과 발생되어 있지 않은 영역을 측정하였을 때, 제2 조명광의 측정 데이터와 제3 조명광의 측정 데이터의 합의 값이, 2개의 영역에 있어서 가장 차가 작아지도록, 미리 상수의 값을 결정해 두어도 된다.

상기한 계수를 곱하는 대상 데이터는, 제2 조명광의 측정 데이터여도 되고, 제3 조명광의 측정 데이터여도 되고, 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터 쌍방이어도 된다.

더 구체적으로 설명하면, 편의적으로, 제2 조명광의 측정 데이터를 D₂로 나타내고, 제3 조명광의 측정 데이터를 D₃으로 나타냈을 때, 측정값 전처리부(221)는, (D₁＋k_a×D₂) 또는 (k_a×D₂＋D₁)이라고 하는 전처리 연산을 행해도 되고, (k_b×D₁＋D₂) 또는 (D₂＋k_b×D₁)이라고 하는 전처리 연산을 행해도 된다. 또한, 계수 k_a, k_b는 상기한 바와 같이 하여 사전에 결정하여, 기억부(209) 등에 저장되어 있는 것으로 한다. 혹은, 측정값 전처리부(221)는, (k_c×D₁＋k_d×D₂) 또는 (k_d×D₂＋k_c×D₁)이라고 하는 전처리 연산을 행해도 된다. 계수 k_c, k_d는, 마찬가지로 상기한 바와 같이 하여 사전에 결정하여, 기억부(209) 등에 저장되어 있는 것으로 한다.

이상과 같은 소정의 계수를 곱한 후에 합을 산출하는 전처리 연산을 행함으로써, 측정값 전처리부(221)는, 금속체(S)의 표면 전체에 대한 합의 값의 데이터군(환언하면, 합의 값에 관한 맵 데이터)을 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 합의 값의 데이터군이, 금속체(S)의 표면 상태로서, 표면 조도의 변화를 감시할 때에 사용되는 감시 처리 대상 화상(이하, 「조도 변화 감시용 화상」이라고도 함)이 된다. 측정값 전처리부(221)는, 이와 같이 하여 얻어진 합의 값의 데이터군(조도 변화 감시용 화상)을, 측정값 처리부(223)에 출력한다.

측정값 전처리부(221)에 의해 상술한 측정값에 대한 전처리를 행함으로써, 특정 색상을 갖는 이상부가 발생되어 있는 영역에 있어서도, 표면 조도의 변화를 고정밀도로 측정하는 것이 가능해진다.

측정값 처리부(223)는, 제1 조명광의 반사광의 측정값에 관한 데이터(이하, 「제1 조명광의 측정 데이터」로 함)의 데이터군, 및 측정값 전처리부(221)에 의해 산출된 합의 값의 데이터군(조도 변화 감시용 화상)을 참조하여, 이들 데이터군에 대해 소정의 화상 처리를 행한다. 측정값 처리부(223)는, CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다.

제1 조명광의 측정 데이터의 데이터군은, 금속체(S)의 표면 상태로서, 금속체 표면의 색상의 변화를 감시할 때에 사용되는 감시 처리 대상 화상(이하,「색상 변화 감시용 화상」이라고도 함)이 된다. 측정값 처리부(223)는, 색상 변화 감시용 화상 및 측정값 전처리부(221)에 의해 산출된 조도 변화 감시용 화상을, 각각에 대해 소정의 화상 처리를 행하고, 각 화상의 처리 데이터를 표면 상태 판정부(225)에 출력한다. 또한, 화상 처리할 때에 사용되는 각종 파라미터값은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 과거의 조업 데이터 등을 해석함으로써 적절하게 결정하는 것이 가능하다.

표면 상태 판정부(225)는, 측정값 처리부(223)가 출력한 색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상의 처리 데이터에 기초하여, 금속체(S)의 표면 상태를 판정한다. 표면 상태 판정부(225)는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM 등에 의해 실현된다.

표면 상태 판정부(225)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 특징량 추출부(229) 및 판정부(231)를 갖고 있고, 이들 처리부가 제휴하여 기능함으로써, 처리 데이터로부터 금속체(S)의 표면 상태를 판정한다. 이들 처리부가 실시하는 처리의 내용에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지의 표면 상태 판정 처리의 방법을 적용하는 것이 가능하다.

특징량 추출부(229)는, 측정값 처리부(223)로부터 출력된 색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상의 처리 데이터로부터, 일정 범위마다의 평균값, 분산값 등, 화상의 변화를 특징짓는 공지의 특징량을 추출한다. 특징량 추출부(229)는, 추출한 특징량을 판정부(231)에 출력한다.

판정부(231)는, 미리 기억부(209)에 저장되어 있는, 표면 이상의 종별과 특징량의 대응 관계를 나타낸 데이터베이스 등을 참조하여, 표면 이상이 처리 영역에 존재하는지 여부를 판정한다.

판정부(231)는, 금속체(S)의 표면에 존재하는 이상을 검출하고, 검출된 표면 이상마다, 예를 들어 표면 이상의 유해도를 특정하는 것이 가능해진다. 판정부(231)는, 표면 이상의 판정 결과를 결과 출력부(233)에 출력한다.

결과 출력부(233)는, 판정부(231)로부터 출력된 표면 이상의 판정 결과에 관한 정보를, 표시 제어부(207)에 출력한다. 이에 의해, 금속체(S)의 표면에 존재하는 이상에 관한 정보가, 표시부(도시하지 않음)에 출력되게 된다. 또한, 결과 출력부(233)는, 얻어진 판정 결과를, 제조 관리용 프로세스 컴퓨터 등의 외부의 장치에 출력해도 되고, 얻어진 판정 결과를 이용하여, 제품의 이상 장부를 작성해도 된다. 또한, 결과 출력부(233)는, 표면 이상의 판정 결과에 관한 정보를, 당해 정보를 산출한 일시 등에 관한 시각 정보와 관련지어, 기억부(209) 등에 이력 정보로서 저장해도 된다.

이상의 기능을 구비하는 데이터 처리부(205)는, 표면 상태 판정 정보의 산출 처리를 종료하면, 얻어진 처리 결과에 관한 정보를, 표시 제어부(207)에 전송한다.

(표시 제어부)

표시 제어부(207)는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM, 출력 장치 등에 의해 실현된다. 표시 제어부(207)는, 데이터 처리부(205)로부터 전송된, 금속체(S)에 관한 표면 상태 판정 정보의 산출 결과를 포함하는 각종 처리 결과를, 연산 처리 장치(200)가 구비하는 디스플레이 등의 출력 장치나 연산 처리 장치(200)의 외부에 설치된 출력 장치 등에 표시할 때의 표시 제어를 행한다. 이에 의해, 표면 상태 감시 장치(10)의 이용자는, 금속체(S)에 대한 표면 상태 판정 정보 등과 같은 각종 처리 결과를, 그 자리에서 파악하는 것이 가능해진다.

(기억부)

기억부(209)는, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)가 구비하는 RAM이나 스토리지 장치 등에 의해 실현된다. 기억부(209)에는, 본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)가, 무언가의 처리를 행할 때에 보존할 필요가 발생한 다양한 파라미터나 처리의 도중 경과 등, 또는 각종 데이터베이스나 프로그램 등이 적절하게 기록된다. 이 기억부(209)에 대해, 데이터 취득부(201), 측정 제어부(203), 데이터 처리부(205), 표시 제어부(207) 등은, 자유롭게 데이터의 리드/라이트 처리를 행하는 것이 가능하다.

이상, 본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 기능의 일례를 나타냈다. 상기한 각 구성 요소는, 범용적인 부재나 회로를 사용하여 구성되어 있어도 되고, 각 구성 요소의 기능에 특화된 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 각 구성 요소의 기능을, CPU 등이 모두 행해도 된다. 따라서, 본 실시 형태를 실시할 때의 기술 레벨에 따라서, 적절하게 이용하는 구성을 변경하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 바와 같은 본 실시 형태에 관한 연산 처리 장치의 각 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 제작하여, 퍼스널 컴퓨터 등에 실장하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체도 제공할 수 있다. 기록 매체는, 예를 들어 자기 디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크, 플래시 메모리 등이다. 또한, 상기한 컴퓨터 프로그램은, 기록 매체를 사용하지 않고, 예를 들어 네트워크를 통해 배신해도 된다.

[1-3. 표면 상태 감시 방법]

도 6을 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)에서 실시되는 표면 상태 감시 방법의 일례에 대해 설명한다. 또한, 도 6은, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.

본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)에서 실시되는 표면 상태 감시 방법에서는, 연산 처리 장치(200)의 측정 제어부(203)의 제어하에서, 측정 장치(100)에 의해, 금속체(S)의 표면의 소정 영역에 대해 3개의 조명광을 조사하여, 각각의 조명광에 관한 측정 데이터를 생성한다(스텝 S100). 측정 장치(100)는, 제1 조명광의 측정 데이터와, 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터를 생성하고, 연산 처리 장치(200)에 출력한다.

이어서, 연산 처리 장치(200)의 데이터 취득부(201)는, 측정 장치(100)로부터 출력된 측정 데이터를 취득하면, 취득한 측정 데이터 중, 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터를, 데이터 처리부(205)의 측정값 전처리부(221)에 출력한다. 데이터 처리부(205)는, 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터의 입력을 받아, 측정값 전처리부(221)에 의해, 이들 측정 데이터의 합을 산출하는 전처리를 실시한다(스텝 S110).

스텝 S110에서는, 상술한 바와 같이, 제2 조명광의 측정 데이터 또는 제3 조명광의 측정 데이터 중 적어도 어느 한쪽에 소정의 계수를 곱한 후, 제2 조명광의 측정 데이터와 제3 조명광의 측정 데이터의 합을 산출하는 처리가 행해진다. 측정값 전처리부(221)는, 얻어진 합의 값의 데이터군을, 데이터 처리부(205)의 측정값 처리부(223)에 출력한다.

측정값 처리부(223)는, 스텝 S110에서 산출된, 전처리 후의 데이터인 합의 값의 데이터군(조도 변화 감시용 화상), 및 난반사 측정 데이터인 제1 조명광의 측정 데이터의 데이터군(색상 변화 감시용 화상)에 대해, 소정의 처리를 행한다(스텝 S120, S130). 측정값 처리부(223)는, 조도 변화 감시용 화상을 처리하여, 조도 변화가 발생되어 있는 후보 영역으로 특정하기 위해 처리 데이터를 산출한다(스텝 S120). 또한, 측정값 처리부(223)는, 색상 변화 감시용 화상을 처리하여, 색상 변화가 발생되어 있는 후보 영역으로 특정하기 위해 처리 데이터를 산출한다(스텝 S130). 측정값 처리부(223)는, 이들 처리 데이터를, 표면 상태 판정부(225)에 출력한다.

그리고, 표면 상태 판정부(225)의 특징량 추출부(229) 및 판정부(231)는, 각각의 처리 데이터에 대해, 상술한 공지의 표면 이상 감시 처리를 실시한다(스텝 S140). 색상 변화 감시용 화상은 난반사 측정 데이터에 기초하는 화상이며, 당해 화상으로부터는, 금속체 표면에 있어서 색상의 변화가 발생되어 있는 영역을 특정할 수 있다. 한편, 조도 변화 감시용 화상은 정반사 측정 데이터에 기초하는 화상이며, 당해 화상으로부터는, 금속체 표면에 있어서 조도가 변화되어 있는 영역을 특정할 수 있다. 이때, 색상 변화 감시용 화상과 조도 변화 감시용 화상은 서로 영향을 미치는 일 없이, 각각에 나타나는 금속체 표면의 이상을 감시할 수 있다. 표면 상태 판정부(225)는, 판정부(231)에 의해 얻어진 판정 결과를 결과 출력부(233)에 출력한다.

그 후, 결과 출력부(233)는, 표면 상태 판정부(225)로부터 입력된 표면 상태의 판정 결과를 나타낸 데이터를, 유저나 외부에 설치된 각종 기기에 출력한다(스텝 S150). 이에 의해, 유저는, 금속체(S)의 표면 상태의 감시 결과를 파악하는 것이 가능해진다.

[1-4. 정리]

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)의 구성과, 이것에 의한 표면 상태 감시 방법에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에 따르면, 금속체(S)의 표면에 대해 3개의 조명광을 조사하고, 금속체(S)의 표면의 법선 방향에 대해 대략 평행하게 되도록 배치된 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해, 각 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정한다.

여기서, 제1 조명 광원(103)은, 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상의 보색에 대응하는 파장 대역의 파장의 광을 출사하는 광원이며, 금속체 표면에 대해 저각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 이러한 제1 조명 광원(103)을 상술한 바와 같이 배치함으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 취득된 제1 조명광의 측정 데이터로부터 금속체(S)의 표면의 색상에 관한 제1 정보를 취득할 수 있다.

또한, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 제1 조명 광원(103)을 사용하여 금속체 표면으로부터 감시하는 색상에 대응하는 파장 대역의 파장의 광을 출사하는 광원이며, 금속체 표면에 대해 고각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 이러한 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)을 상술한 바와 같이 배치함으로써, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 취득된 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터로부터, 금속체(S)의 표면 조도에 관한 제2 정보를 취득할 수 있다.

<2. 제2 실시 형태>

다음으로, 도 7에 기초하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치의 구성과 그 작용에 대해 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치를 구성하는 측정 장치의 일 구성 예를 모식적으로 도시하는 설명도이며, 금속체(S)를 측면으로부터 본 상태를 나타낸다.

본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치는, 제1 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)와 비교하여, 3개의 조명 광원의 배치가 상위하다. 이하에서는, 제1 실시 형태와의 상위점인 본 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치의 측정 장치의 구성에 대해 주로 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 표면 상태 감시 장치의 연산 처리 장치 등, 제1 실시 형태와 동일한 구성 및 작용에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.

[2-1. 측정 장치의 구성]

본 실시 형태에 관한 측정 장치는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 컬러 라인 센서 카메라(101)와, 제1 조명 광원(103)과, 제2 조명 광원(105)과, 제3 조명 광원(107)을 갖고 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101), 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 이들의 설정 위치가 변화되지 않도록 공지의 수단에 의해 고정되어 있다.

(컬러 라인 센서 카메라)

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 1차원의 라인 단위로 화상을 촬상하는 촬상 장치이다. 컬러 라인 센서 카메라(101)로서는, 예를 들어 3CCD 방식 등의, 공지의 컬러 라인 센서 카메라를 사용하는 것이 가능하다. 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 반사광에 포함되는 다양한 파장 성분(예를 들어, R 성분, G 성분, B 성분)의 크기를, 각각 독립적으로 동시에 측정하는 것이 가능해진다.

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 그 광축이 금속체 표면에 대해 수직이 되도록, 금속체(S)의 상방(Z축 정방향측)에 배치되어 있다. 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명 광원(103)으로부터 조사된 제1 조명광, 제2 조명 광원(105)으로부터 조사된 제2 조명광, 및 제3 조명 광원(107)으로부터 조사된 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광을 각각 구별하여 측정한다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의 강도를 나타내는 데이터(즉, 반사광의 휘도값을 나타내는 데이터)를 특정할 수 있다. 금속체(S)가, 예를 들어 일정 거리 반송될 때마다 컬러 라인 센서 카메라(101)로 금속체 표면을 촬상하는 결과, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 제2 조명광의 금속체 표면에서의 반사광 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 각각에 대한 반송 방향 및 폭 방향(도 1의 XY 평면 내)의 분포를 특정할 수 있다.

(조명 광원)

본 실시 형태에 관한 측정 장치는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 조명 광원(103), 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의, 3개의 조명 광원을 구비한다. 각 조명 광원(103, 105, 107)은, 금속체(S)의 표면에 대해, 각각 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광을 조사한다.

본 실시 형태에 있어서, 제1 조명 광원(103)은, 금속체(S)의 표면 조도에 관한 제2 정보를 얻기 위해 설치된다. 제1 조명 광원(103)의 파장은, 금속체 표면으로부터 감시하는 색상에 대응하는 파장 대역으로부터 선정된다. 이에 의해, 금속체 표면에 발생한 색상의 변화에 의한 영향을 받기 어려운 상태에서, 고정밀도로 표면 조도의 변화를 감시하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 조명 광원(103)은, 제1 조명 광원(103)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각(제1 각도: θ₁)의 크기가, 광원의 설치상의 제약이 존재하지 않는 범위에서 가능한 한 작아지도록 배치된다. 예를 들어, 제1 각도 θ₁은, 3° 이상 30° 이하로 되도록 설정된다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 반사광을, 정반사에 가까운 정반사 측정 데이터로서 취득할 수 있다. 정반사에 가까운 조건에서 측정된 데이터에는 금속체의 표면 조도의 변화가 명확하게 나타나므로, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시하는 것이 가능해진다.

한편, 본 실시 형태에 있어서, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 금속체(S)의 색상에 관한 제1 정보를 취득하기 위해 설치된다. 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 파장은, 제1 조명 광원(103)을 사용하여 금속체 표면으로부터 감시하는 색상의 보색에 대응하는 파장 대역으로부터 선정된다. 이때, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 파장은, 상이한 파장으로 한다. 이에 의해, 금속체 표면에 발생한 색상의 변화를 고정밀도로 감시하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 금속체 표면에 대해 저각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 더 구체적으로는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축에 대해 대칭으로 배치된다. 즉, 제2 조명 광원(105)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제2 각도)를 θ₂, 제3 조명 광원(107)의 광축과 컬러 라인 센서 카메라(101)의 광축이 이루는 각도(제3 각도)를 θ₃으로 하면, 제2 각도 θ₂와 제3 각도 θ₃은 대략 동등해진다.

이때, 제2 각도 θ₂ 및 제3 각도 θ₃은, 예를 들어 3° 이상 30° 이하로 되도록 각각 설정된다. 이에 의해, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제2 조명광의 반사광 및 제3 조명광 반사광을, 정반사 성분이 적은 난반사 측정 데이터로서 취득할 수 있다. 정반사로부터 이격된 위치에서 측정된 데이터에는 「색의 농도(즉, 색채)」가 강하게 나타나므로, 화상의 콘트라스트를 높일 수 있어, 결과적으로, 색상의 변화의 감시 감도를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 제2 각도 θ₂ 및 제3 각도 θ₃은, 제1 각도 θ₁보다 큰 각도로 설정된다.

이러한 측정 장치의 구성에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해, 각 조명광의 금속체 표면에서의 반사광을, 각각 측정한다. 이에 의해, 제1 조명광, 제2 조명광 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광의 강도를 나타내는 데이터(즉, 반사광의 휘도값을 나타내는 데이터)를 각각 특정할 수 있다. 금속체(S)가, 예를 들어 일정 거리 반송될 때마다 컬러 라인 센서 카메라(101)로 금속체 표면을 촬상하는 결과, 컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 제2 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 및 제3 조명광의 금속체 표면에서의 반사광, 각각에 대한 반송 방향 및 폭 방향(도 1의 XY 평면 내)의 분포를 특정할 수 있다.

컬러 라인 센서 카메라(101)는, 제1 조명광, 제2 조명광, 및 제3 조명광의 반사광의 휘도값을 각각 구별하여 측정하면, 얻어진 측정 결과에 대응하는 데이터(반사광의 휘도값에 관한 데이터)를 생성하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 연산 처리 장치(200)에 출력한다. 연산 처리 장치(200)는, 이와 같이 하여 얻어진 각 측정 데이터에 기초하여, 금속체 표면의 상태를 감시한다. 연산 처리 장치(200)에 의한 처리는 제1 실시 형태와 기본적으로 마찬가지로 할 수 있다.

단, 제2 조명광의 측정 데이터와, 제3 조명광의 측정 데이터 중 적어도 어느 한쪽에 소정의 계수를 곱한 후, 제2 조명광의 측정 데이터와 제3 조명광의 측정 데이터의 합을 산출할 때, 제1 실시 형태와는 달리, 특정 색상을 갖는 이상부가 발생되어 있는 영역과 발생되어 있지 않은 영역을 측정하였을 때, 제2 조명광의 측정 데이터와 제3 조명광의 측정 데이터의 합의 값이, 2개의 영역에 있어서 가장 차가 커지도록, 미리 상수의 값을 결정해 두어도 된다.

금속체 표면에 색상의 변화가 있는 경우에는, 제2 조명광의 반사광 및 제3 조명광 반사광의 휘도값의 합에 변화가 발생한다. 또한, 제1 조명광의 반사광에 의해, 금속체 표면에 색상의 변화에 영향을 받기 어려운 상태에서, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시할 수 있다.

이상, 본 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성에 대해 설명하였다. 또한, 도 7에서는, 반송 방향의 상류측에 제1 조명 광원(103)이 배치되는 경우에 대해 나타냈지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반송 방향의 하류측에 제1 조명 광원(103)을 배치해도 된다. 또한, 도 7에서는, 반송 방향의 상류측에 제1 조명 광원(103) 및 제2 조명 광원(105)이 배치되고, 반송 방향의 하류측에 제3 조명 광원(107)이 배치되는 경우에 대해 나타냈지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반송 방향의 상류측에 제3 조명 광원(107)이 배치되고, 하류측에 제1 조명 광원(103) 및 제2 조명 광원(105)이 배치되어도 된다.

[2-2. 정리]

본 발명의 제2 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치에 따르면, 금속체(S)의 표면에 대해 3개의 조명광을 조사하고, 각 조명광의 반사광을 컬러 라인 센서 카메라에 의해 측정한다.

제1 조명 광원(103)은, 금속체 표면으로부터 감시하는 색상에 대응하는 파장 대역의 파장의 광을 출사하는 광원이며, 금속체 표면에 대해 고각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 이러한 제1 조명 광원(103)을 상술한 바와 같이 배치하고, 금속체(S)의 표면의 법선 방향에 대해 대략 평행하게 되도록 배치된 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 취득된 제1 조명광의 측정 데이터로부터 금속체(S)의 표면 조도에 관한 제2 정보를 취득할 수 있다.

또한, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 금속체 표면으로부터 감시하는 색상의 보색에 대응하는 파장 대역의 파장의 광을 출사하는 광원이며, 금속체 표면에 대해 저각도로부터 조명광을 입사시키도록 배치된다. 이러한 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)을 상술한 바와 같이 배치하고, 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 취득된 제2 조명광의 측정 데이터 및 제3 조명광의 측정 데이터로부터, 금속체(S)의 표면의 색상에 관한 제1 정보를 취득할 수 있다.

<3. 하드웨어 구성 예>

도 8을 참조하면서, 본 발명의 상기 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 하드웨어 구성에 대해 상세하게 설명한다. 도 8은, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 하드웨어 구성을 도시하는 블록도이다.

연산 처리 장치(200)는 주로, CPU(901)와, ROM(903)과, RAM(905)을 구비한다. 또한, 연산 처리 장치(200)는, 또한, 버스(907)와, 입력 장치(909)와, 출력 장치(911)와, 스토리지 장치(913)와, 드라이브(915)와, 접속 포트(917)와, 통신 장치(919)를 구비한다.

CPU(901)는, 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하며, ROM(903), RAM(905), 스토리지 장치(913), 또는 리무버블 기록 매체(921)에 기록된 각종 프로그램에 따라서, 연산 처리 장치(200) 내의 동작 전반 또는 그 일부를 제어한다. ROM(903)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램이나 연산 파라미터 등을 기억한다. RAM(905)은, CPU(901)가 사용하는 프로그램이나, 프로그램의 실행에 있어서 적절하게 변화되는 파라미터 등을 1차 기억한다. 이들은 CPU 버스 등의 내부 버스에 의해 구성되는 버스(907)에 의해 서로 접속되어 있다.

버스(907)는, 브리지를 통해, PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface) 버스 등의 외부 버스에 접속되어 있다.

입력 장치(909)는, 예를 들어 마우스, 키보드, 터치 패널, 버튼, 스위치 및 레버 등 유저가 조작하는 조작 수단이다. 또한, 입력 장치(909)는, 예를 들어 적외선이나 그 밖의 전파를 이용한 리모트 컨트롤 수단(이른바, 리모컨)이어도 되고, 연산 처리 장치(200)의 조작에 대응한 PDA 등의 외부 접속 기기(923)여도 된다. 또한, 입력 장치(909)는, 예를 들어 상기한 조작 수단을 사용하여 유저에 의해 입력된 정보에 기초하여 입력 신호를 생성하고, CPU(901)에 출력하는 입력 제어 회로 등으로 구성되어 있다. 유저는, 이 입력 장치(909)를 조작함으로써, 표면 상태 감시 장치(10)에 대해 각종 데이터를 입력하거나 처리 동작을 지시하거나 할 수 있다.

출력 장치(911)는, 취득한 정보를 유저에 대해 시각적 또는 청각적으로 통지하는 것이 가능한 장치로 구성된다. 이러한 장치로서, CRT 디스플레이 장치, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, EL 디스플레이 장치 및 램프 등의 표시 장치나, 스피커 및 헤드폰 등의 음성 출력 장치나, 프린터 장치, 휴대 전화, 팩시밀리 등이 있다. 출력 장치(911)는, 예를 들어 연산 처리 장치(200)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과를 출력한다. 구체적으로는, 표시 장치는, 연산 처리 장치(200)가 행한 각종 처리에 의해 얻어진 결과를, 텍스트 또는 이미지로 표시한다. 한편, 음성 출력 장치는, 재생된 음성 데이터나 음향 데이터 등으로 이루어지는 오디오 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.

스토리지 장치(913)는, 연산 처리 장치(200)의 기억부의 일례로서 구성된 데이터 저장용 장치이다. 스토리지 장치(913)는, 예를 들어 HDD(Hard Disk Drive) 등의 자기 기억부 디바이스, 반도체 기억 디바이스, 광 기억 디바이스, 또는 광 자기 기억 디바이스 등에 의해 구성된다. 이 스토리지 장치(913)는, CPU(901)가 실행하는 프로그램이나 각종 데이터 및 외부로부터 취득한 각종 데이터 등을 저장한다.

드라이브(915)는, 기록 매체용 리더 라이터이며, 연산 처리 장치(200)에 내장, 혹은 외장된다. 드라이브(915)는, 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록되어 있는 정보를 판독하여, RAM(905)에 출력한다. 또한, 드라이브(915)는, 장착되어 있는 자기 디스크, 광 디스크, 광 자기 디스크 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(921)에 기록을 기입하는 것도 가능하다. 리무버블 기록 매체(921)는, 예를 들어 CD 미디어, DVD 미디어, Blu-ray(등록 상표) 미디어 등이다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는, 컴팩트 플래시(등록 상표)(Compact Flash: CF), 플래시 메모리, 또는 SD 메모리 카드(Secure Digital memory card) 등이어도 된다. 또한, 리무버블 기록 매체(921)는, 예를 들어 비접촉형 IC 칩을 탑재한 IC 카드(Integrated Circuit card) 또는 전자 기기 등이어도 된다.

접속 포트(917)는, 기기를 연산 처리 장치(200)에 직접 접속하기 위한 포트이다. 접속 포트(917)의 일례로서, USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE 1394 포트, SCSI(Small Computer System Interface) 포트, RS-232C 포트 등이 있다. 이 접속 포트(917)에 외부 접속 기기(923)를 접속함으로써, 연산 처리 장치(200)는 외부 접속 기기(923)로부터 직접 각종 데이터를 취득하거나, 외부 접속 기기(923)에 각종 데이터를 제공하거나 한다.

통신 장치(919)는, 예를 들어 통신망(925)에 접속하기 위한 통신 디바이스 등으로 구성된 통신 인터페이스이다. 통신 장치(919)는, 예를 들어 유선 또는 무선 LAN(Local Area Network), Bluetooth(등록 상표) 또는 WUSB(Wireless USB)용 통신 카드 등이다. 또한, 통신 장치(919)는, 광 통신용 라우터, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)용 라우터, 또는 각종 통신용 모뎀 등이어도 된다. 이 통신 장치(919)는, 예를 들어 인터넷이나 다른 통신 기기와의 사이에서, 예를 들어 TCP/IP 등의 소정의 프로토콜에 의거하여 신호 등을 송수신할 수 있다. 또한, 통신 장치(919)에 접속되는 통신망(925)은, 유선 또는 무선에 의해 접속된 네트워크 등에 의해 구성되고, 예를 들어 인터넷, 가정 내 LAN, 적외선 통신, 라디오파 통신 또는 위성 통신 등이어도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 연산 처리 장치(200)의 기능을 실현 가능한 하드웨어 구성의 일례를 나타냈다. 상기한 각 구성 요소는, 범용적인 부재를 사용하여 구성되어 있어도 되고, 각 구성 요소의 기능에 특화된 하드웨어에 의해 구성되어 있어도 된다. 따라서, 본 실시 형태를 실시할 때의 기술 레벨에 따라서, 적절하게, 이용하는 하드웨어 구성을 변경하는 것이 가능하다.

실시예

이하, 구체예를 나타내면서, 본 발명의 상기 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시예는, 본 발명에 관한 표면 상태 감시 장치 및 표면 상태 감시 방법의 어디까지나 일례이며, 본 발명에 관한 표면 상태 감시 장치 및 표면 상태 감시 방법이, 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1: 산세 공정에 있어서의 황변 및 표면 조도 변화의 감시]

실시예 1에서는, 산세 공정에 있어서의 황변 및 표면 조도 변화의 감시에 대해 설명한다. 산세 공정은, 강판을 염산이나 황산 등의 산성 용액에 침지시킨 후, 공기 중에 꺼내어 청정한 물 또는 온수로 세정하는 처리이며, 예를 들어 열연 코일의 스케일 제거 처리나 강대의 도금 전처리로서 행해진다. 산성 용액에 침지된 후의 물에 의한 세정이 바로 행해지지 않으면, 강판 표면에는 부착되어 있는 산성 용액에 의해 황색의 녹이 발생한다. 이 황색의 녹의 발생 현상을 황변이라고 한다.

황변은, 강판 표면에 황색의 색상을 갖는 영역으로서 면 형상으로 나타나는, 표면 상태의 이상이다. 상기 제1 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)에 의해 황변을 감시하는 경우, 제1 조명 광원(103)으로서, 황변의 보색에 가까운 파장을 갖는 청색의 조명 광원을 사용한다. 이때, 청색의 조명 광원은, 당해 조명 광원의 조명광의 반사광이 대응하는 라인 센서 카메라에 의해 난반사 측정 데이터로서 측정되도록, 강판에 대해 저각도로부터 조명을 입사시키도록 배치된다. 이에 의해, 측정되는 색의 농도도 강해져, 취득되는 화상의 콘트라스트가 높아지므로, 황변을 감시하기 쉬워진다.

한편, 산세 공정에서 사용된 산세 용액의 농도에 따라서, 강판 표면의 조도에 변화가 발생한다. 예를 들어, 고농도의 산세 용액을 사용한 경우, 과산세에 의해, 강판 표면에 표면 거칠어짐이 발생하기 쉬워진다. 한편, 저농도의 산세 용액을 사용한 경우에는, 산세 부족에 의해 스케일 잔류가 발생하기 쉬워진다. 이러한, 특정 색상을 갖지 않고, 표면 조도가 변화되어 있는 영역은, 상기 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치(10)에서는, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 각 조명광의 측정 데이터를 사용하여 감시된다.

이때, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)은, 황변과 같이 황색의 색상을 갖는 영역에 표면 조도가 변화되어 있는 영역이 존재하는 경우에도 감시 가능하도록, 제1 조명 광원(103)에 사용하는 청색 이외의 조명 광원, 즉, 적색의 조명 광원 및 녹색의 조명 광원을 사용한다. 적색의 조명 광원 및 녹색의 조명 광원은, 이들 조명 광원의 조명광의 반사광이 컬러 라인 센서 카메라에 의해 정반사 측정 데이터로서 측정되도록, 강판에 대해 고각도로부터 조명을 입사시키도록 배치된다. 연산 처리 장치(200)는, 정반사 측정 데이터로부터, 적색 성분의 휘도와 녹색 성분의 휘도의 합을 취하고, 합을 취할 때의 소정의 계수를 전술한 바와 같이 조정해 둠으로써, 강판 표면에 나타난 색상의 영향을 받기 어려운 상태가 된다. 또한, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시 가능한 정반사 측정 데이터를 사용함으로써, 표면 거칠어짐이나 스케일 잔류를 고정밀도로 감시할 수 있다.

일례로서, 제1 실시 형태에 관한 금속체의 표면 상태 감시 장치(10)를 사용하여, 황변과 스케일 잔류를 동일한 장소에 발생시킨 강판 샘플에 대한 측정을 행한다. 이때, 강판과 각 조명 광원의 거리를 400㎜, 조명 광원의 폭(길이 방향의 길이)을 800㎜, 각 조명의 강판 상에서의 조사 폭을 10∼30㎜ 정도로 하여, 도 2에 도시하는 바와 같이 3개의 조명 광원을 배치한다. 제1 조명 광원은 청색으로 하고, 제2 조명 광원 및 제3 조명 광원은 적색 및 녹색으로 한다. 청색의 조명 광원의 조명광의 입사각(θ₁)은 60°, 적색의 조명 광원의 조명광의 입사각(θ₂), 녹색의 조명 광원의 조명광의 입사각(θ₃)은 각각 강판 표면의 법선 방향에 대해 대략 평행하게 되도록 배치된 컬러 라인 센서 카메라를 사이에 두고 10°로 되도록 한다. 컬러 라인 센서 카메라는, CMOS식 컬러 라인 센서 카메라이며, 컬러 라인 센서 카메라와 강판 표면의 거리는 500㎜로 한다.

이때 연산 처리 장치(200)에 의해 취득된 색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상으로부터 특정된 색상의 변화가 발생되어 있는 색상 변화 영역 및 조도 변화가 발생되어 있는 조도 변화 영역의 일례를 도 9에 나타낸다.

도 9의 상측에, 색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상의 2치화 데이터를 겹친 도면을 나타낸다. 도 9에 있어서, 영역 A₀은, 표면 이상이 없는, 정상 영역으로 판정된 부분이다. 영역 A₁은, 색상 변화 영역으로서 특정된 영역이며, 본 실시예에서는 황변이 발생되어 있는 영역이 된다. 영역 A₂는, 조도 변화 영역으로서 특정된 영역이며, 본 실시예에서는 스케일 잔류가 발생되어 있는 영역이 된다.

색상 변화 감시용 화상 및 조도 변화 감시용 화상 각각에 대해, 강판의 길이 방향의 소정의 위치에 있어서, 폭 방향에 있어서의 휘도값의 변화를 나타내는 휘도 프로파일을 작성한다. 도 9의 하측에, 라인 L에 있어서의 휘도 프로파일을 나타낸다.

먼저, 도 9의 중간 측에, 제1 조명 광원(103)으로부터 얻어지는 촬상 화상의 라인 L에 있어서의 휘도 프로파일을 나타낸다. 여기서, 제1 조명 광원(103)은 황변의 보색에 가까운 파장을 갖는 청색의 조명 광원을 사용하고 있으므로, 황변이 발생되어 있는 영역 A₁을 감시할 수 있다고 기대된다. 실제로, 제1 조명 광원(103)에 대한 라인 L에 있어서의 휘도 프로파일로부터, 강판의 폭 방향 에지 부분의 휘도값이 높고, 중앙 부분의 휘도값이 낮게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 도 9의 상측에 나타낸 정상 영역 A₀과 색상 변화 영역 A₁을 명확하게 구별할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 색상의 변화가 발생되어 있는 영역을 고정밀도로 감시할 수 있다고 할 수 있다.

또한, 도 9의 하측에, 제2 조명 광원(105)으로부터 얻어지는 휘도값과 제3 조명 광원(107)으로부터 얻어지는 휘도값의 합으로부터 얻어지는 휘도 화상의 라인 L에 있어서의 휘도 프로파일을 나타낸다. 여기서, 제2 조명 광원(105)으로부터 얻어지는 휘도값과 제3 조명 광원(107)으로부터 얻어지는 휘도값의 합으로부터 얻어지는 휘도 화상은, 전술한 바와 같이 소정의 계수의 값을 조정하고 있으므로, 황변의 영향을 받기 어려운 상태에서 조도 변화 영역 A₂를 감시할 수 있다고 기대된다. 실제로, 제2 조명 광원(105)으로부터 얻어지는 휘도값과 제3 조명 광원(107)으로부터 얻어지는 휘도값의 합으로부터 얻어지는 휘도 화상에 대한 라인 L에 있어서의 휘도 프로파일로부터, 강판의 중앙 부근에 현저하게 휘도값이 높게 되어 있는 부분이 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 도 9의 상측에 나타낸 정상 영역 A₀과 조도 변화 영역 A₂를 명확하게 구별할 수 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 조도 변화 영역 A₂는 색상 변화 영역 A₁ 내에 있지만, 영역 A₂의 휘도 프로파일에는, 색상 변화 영역 A₁의 내외에 관계없이, 조도 변화 영역 A₂이외의 부분의 휘도값은 낮게 되어 있다. 따라서, 색상의 변화의 영향을 받기 어려운 상태에서, 표면 조도의 변화가 발생되어 있는 영역을 고정밀도로 감시할 수 있다고 할 수 있다.

또한, 본 예에서는, 강판과 각 조명 광원의 거리를 400㎜로 하였지만, 200∼500㎜ 정도로 설정해도 된다. 또한, 조명 광원의 폭(길이 방향의 길이)은, 측정 대상물에 따라서 결정되지만, 예를 들어 800∼2000㎜ 정도로 설정해도 된다. 또한, 컬러 라인 센서 카메라와 강판 표면의 거리는, 200∼1000㎜ 정도로 설정해도 된다.

[실시예 2: 스테인리스 제조 공정에 있어서의 템퍼 컬러 및 표면 조도 변화의 감시]

실시예 2에서는, 스테인리스 제조 공정에 있어서의 템퍼 컬러 및 표면 상태의 감시를, 상기 제2 실시 형태에 관한 표면 상태 감시 장치를 사용하여 행하는 경우에 대해 설명한다.

스테인리스 강판은, 열간 압연-어닐링-산세 판 또는 열간 압연-산세 판을 70∼90％ 냉간 압연하고, 냉간 가공 조직을 최종 열처리에 의해 재결정시키는 어닐링 공정을 거침으로써, 조직의 균일화가 도모되어 있다. 이러한 어닐링 공정은, 어닐링로의 분위기를 제어하면서 실시되는 것이지만, 어닐링로 분위기의 제어는, 제품의 제조 개시에 있어서 불안정해지는 경우가 있고, 또한 어닐링 분위기의 제어 자체가 실패하는 경우도 발생할 수 있다. 분위기 제어가 불안정해지거나, 제어에 실패가 발생하거나 한 경우에는, 어닐링재 표면에 산화 피막이 생성된다. 이 산화 피막은, 스테인리스강 표면에 형성되지만, 크롬(Cr)이 농화된 부동태 피막과는 달리, Cr 농도가 감소하고, 철(Fe)이 많이 농화되어 있고, 또한 피막의 두께와 굴절률에 기인하는 광의 간섭 작용에 의해, 금색, 청색, 적자색 등으로 변화되는 템퍼 컬러를 나타낸다.

스테인리스 제조 공정에 있어서의 템퍼 컬러는, 강판 표면에 소정의 색상을 갖는 영역으로서 면 형상으로 나타나는, 표면 상태의 이상이다. 본 실시예에서는, 템퍼 컬러 중, 특정의 색상을 갖지 않고, 표면 조도가 변화되어 있는 영역은, 제1 조명 광원(103)의 조명광의 측정 데이터를 사용하여 감시된다. 제1 조명 광원(103)은, 청색의 템퍼 컬러가 나타나 있는 영역에 표면 조도가 변화되어 있는 영역이 존재하는 경우에도 감시 가능하도록, 청색의 조명 광원이 사용된다. 청색의 조명 광원은, 그 반사광이 컬러 라인 센서 카메라(101)에 의해 정반사 측정 데이터로서 측정되도록, 강판에 대해 고각도로부터 조명을 입사시키도록 배치된다. 이와 같이, 청색의 조명 광원의 반사광을 측정 데이터로서 이용함으로써, 강판 표면에 나타난 색상의 영향을 받기 어려운 상태에서, 표면 조도의 변화를 고감도로 감시할 수 있다.

한편, 템퍼 컬러 중, 특정 색상이 나타난 영역은, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 조명광의 측정 데이터를 사용하여 감시된다. 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)의 조명광에는 각각, 녹색, 적색의 조명 광원이 사용된다. 이때, 녹색 및 적색의 조명 광원은, 당해 조명 광원의 조명광의 반사광이 컬러 라인 센서 카메라에 의해 난반사 측정 데이터로서 측정되도록, 강판에 대해 저각도로부터 조명을 입사시키도록 배치된다. 이에 의해, 측정되는 색의 농도도 강해져, 취득되는 화상의 콘트라스트가 높아지므로, 청색의 템퍼 컬러를 감시하기 쉬워진다.

또한, 청색이 아니라 적자색에 가까운 템퍼 컬러가 발생하는 상황에서, 특히 적자색의 템퍼 컬러를 감시하는 경우는, 제1 조명 광원(103)으로서, 적자색에 가까운 파장을 갖는 적색의 조명 광원을 사용할 수도 있다. 이때, 제2 조명 광원(105) 및 제3 조명 광원(107)에는 각각, 녹색, 청색의 조명 광원을 사용한다. 이에 의해, 적자색의 템퍼 컬러를 감시하기 쉬워진다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경 예 또는 수정 예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

10 : 표면 상태 감시 장치
100 : 측정 장치
101 : 컬러 라인 센서 카메라
103 : 제1 조명 광원
105 : 제2 조명 광원
107 : 제3 조명 광원
200 : 연산 처리 장치
201 : 데이터 취득부
203 : 측정 제어부
205 : 데이터 처리부
207 : 표시 제어부
209 : 기억부
221 : 측정값 전처리부
223 : 측정값 처리부
225 : 표면 상태 판정부
229 : 특징량 추출부
231 : 판정부
233 : 결과 출력부

Claims

금속체의 표면에 대해 3개의 조명광을 조사하고, 상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정하는 측정 장치와,
상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 금속체의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 연산하는 연산 처리 장치,
를 구비하고,
상기 측정 장치는,
상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정 가능한 컬러 라인 센서 카메라와,
상기 금속체의 표면에 대해 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 조명 광원, 제2 조명 광원 및 제3 조명 광원,
을 갖고,
상기 컬러 라인 센서 카메라는, 광축이 상기 금속체의 표면의 법선 방향에 대해 평행하게 되도록 배치되고,
상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제2 조명 광원의 광축이 이루는 제2 각도와, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제3 조명 광원의 광축이 이루는 제3 각도와의 차이가 10°이내가 되도록 배치되고,
상기 제1 조명 광원은, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제1 조명 광원의 광축이 이루는 제1 각도가, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도와 상이하도록 배치되고,
상기 제1 조명 광원의 색은, 상기 금속체의 표면으로부터 감시하는 색상에 따라 선정되고,
상기 연산 처리 장치는,
상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값, 및 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 표면 상태 감시 정보로서, 금속체의 표면의 색상에 관한 제1 정보, 및 금속체의 표면 조도에 관한 제2 정보를 연산하고,
상기 금속체의 표면의 색상에 관한 상기 제1 정보, 및 상기 금속체의 표면 조도에 관한 상기 제2 정보에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태를 판정하는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 커지도록 배치되는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상의 보색에 가장 가까운 색이 선정되고,
상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제2항에 있어서,
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고,
상기 제1 각도는 45° 이상이고,
상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 3° 이상 30° 이하인, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 작아지도록 배치되는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상에 가장 가까운 색이 선정되고,
상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제5항에 있어서,
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고,
상기 제1 각도는 3° 이상 30° 이하이고,
상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 45° 이상인, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청으로부터 선택되고,
상기 제1 조명광의 색을 적으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (청·녹)으로 하는 조합,
상기 제1 조명광의 색을 청으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·녹)으로 하는 조합,
또는, 상기 제1 조명광의 색을 녹으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·청)으로 하는 조합 중 어느 것으로 되도록, 각각 상이한 색으로 되는, 금속체의 표면 상태 감시 장치.
광축이 금속체의 표면의 법선 방향에 대해 평행하게 되도록 배치되고, 상기 금속체의 표면에 대해 조사된 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정 가능한 컬러 라인 센서 카메라와, 금속체의 표면에 대해 띠 형상의 조명광을 각각 조사하는 제1 조명 광원, 제2 조명 광원 및 제3 조명 광원을 갖는 측정 장치를 사용하여, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제2 조명 광원의 광축이 이루는 제2 각도와, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제3 조명 광원의 광축이 이루는 제3 각도와의 차이가 10°이내가 되도록 배치된 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원과, 상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 제1 조명 광원의 광축이 이루는 제1 각도가, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도와 상이하도록 배치되고, 또한 상기 금속체의 표면으로부터 감시하는 색상에 따라 선정되는 상기 제1 조명 광원에 의해, 상기 금속체의 표면에 대해 조명광을 각각 조사하여, 상기 금속체의 표면으로부터의 상기 조명광의 반사광을 각각 구별하여 측정하고,
상기 측정 장치에 의한 상기 반사광의 휘도값에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태의 감시에 사용되는 표면 상태 감시 정보를 연산하는 연산 처리 장치에 의해, 상기 제1 조명광의 반사광의 휘도값, 상기 제2 조명광의 반사광의 휘도값, 및 상기 제3 조명광의 반사광의 휘도값에 기초하여, 상기 표면 상태 감시 정보로서, 금속체의 표면의 색상에 관한 제1 정보 및 금속체의 표면 조도에 관한 제2 정보를 연산하고,
상기 금속체의 표면의 색상에 관한 상기 제1 정보, 및 상기 금속체의 표면 조도에 관한 상기 제2 정보에 기초하여 상기 금속체의 표면 상태를 판정하는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 커지도록 배치되는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상의 보색에 가장 가까운 색이 선정되고,
상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제10항에 있어서,
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고,
상기 제1 각도는 45° 이상이고,
상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 3° 이상 30° 이하인, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 상기 제1 각도가 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도보다 작아지도록 배치되는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 조명 광원의 색은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청 중, 상기 금속체의 표면 이상부로부터 측정되는 색상에 가장 가까운 색이 선정되고,
상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원의 색은, 적, 녹, 청 중, 제1 조명 광원의 색 이외의 2색이 선정되는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제13항에 있어서,
상기 컬러 라인 센서 카메라의 광축과 상기 금속체의 표면의 법선 방향이 이루는 각도는 5° 이하이고,
상기 제1 각도는 3° 이상 30° 이하이고,
상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 45° 이상인, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 조명 광원, 상기 제2 조명 광원 및 상기 제3 조명 광원은, 광의 3원색인, 적, 녹, 청으로부터 선택되고,
상기 제1 조명광의 색을 적으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (청·녹)으로 하는 조합,
상기 제1 조명광의 색을 청으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·녹)으로 하는 조합,
또는, 상기 제1 조명광의 색을 녹으로 하고, 상기 제2 조명광 및 상기 제3 조명광의 색의 조합을 (적·청)으로 하는 조합 중 어느 것으로 되도록, 각각 상이한 색으로 되는, 금속체의 표면 상태 감시 방법.
삭제
삭제