CN117716204A - 片状物的凹凸测定装置、片状物的凹凸测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的片状物的凹凸测定装置为以被抱持在辊上的片状物的表面作为测定对象部对输送中的片状物的局部的凹部的深度及/或凸部的高度进行测定的装置。本装置具备：光照射单元，其以被抱持在辊上的片状物的同与辊接触的部分为相反侧的面作为测定对象部对该测定对象部照射照明光；时间延迟积分型的摄像单元，其与上述光照射单元相对配置，对来自光照射单元的照明光进行接收；亮度分布算出单元，其根据由上述摄像单元生成的摄像图像算出主扫描方向的亮度分布；凹凸判定单元，其基于上述亮度分布对片状物中是否存在凹部及/或凸部进行判定；凹凸算出单元，其基于上述亮度分布对上述凹部的深度及/或上述凸部的高度进行推定。

Description

片状物的凹凸测定装置、片状物的凹凸测定方法

技术领域

本发明涉及测定片状物的凹凸的方法、能够实现该测定方法的片状物的凹凸测定装置。

背景技术

以往，提出了下述检查装置，其以对膜、纤维束、钢板等片状物中是否存在凹凸、伤痕等缺陷进行检查为目的，对被检查体的表面从光照射单元照射光，用摄像单元对来自被检查体的透过光或反射光进行接收，利用摄像单元的图像信号进行被检查体的表面检查。在制造工序内、制品出货前，通过利用缺陷检查装置的检查发现凹凸、伤痕等缺陷，由此实现品质保证、工序改善。

然而，近年来，对膜、纤维束、钢板等片状物的品质要求越来越严格，即便是缺陷强度非常小的等级，连该缺陷的凹凸的高度、伤痕等的尺寸都被要求进行管理、保证。

作为测定被检查体的凹凸的方法，可举出光切断方式、透射型尺寸测定方式等。作为光切断方式，提出了：在钢板等的生产线，通过对钢板的表面照射线状激光，利用延迟积分型摄像头对钢板的表面进行摄像并输出光切断图像，从而对钢板的表面的凹陷、伤痕等表面缺陷进行检测(例如，参见专利文献1)。此外，作为透射型尺寸测定方式，提出了：通过利用摄像单元对被检查体遮蔽来自光照射单元的照射光时的光量变化进行接收，对被检查体的各种尺寸进行测定(例如，参见专利文献2～4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-187348号公报

专利文献2：日本特开2010-286244号公报

专利文献3：日本特开2008-51733号公报

专利文献4：日本特开平11-201739号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述专利文献1～4公开的技术中，难以对高速输送工序中制造的膜、纤维束等片状物中存在的微细凹凸进行检查及高度测定。

具体而言，就专利文献1中公开的光切断方式而言，对来自膜、纤维束、钢板等片状物的最表面的反射光进行检测来测定凹凸的高度。在片状物的反射率高的情况下，能够检测凹凸，但在片状物的反射率低的情况下、根据结构的不同，光会向片状物内部透射，检测到散射的光，导致高度测定的精度下降，因此难以检测凹凸。

专利文献2～4中公开的透射型测定方式通过利用面摄像头对照射至膜、纤维束、钢板等片状物的表面的光的遮光量的变化进行接收，从而测定凹凸的高度，但在高速输送工序中，该测定是困难的。在超过200m/min的高速输送工序中，以8bit、50kHz以上对具有4096×64的像素数的单色图像进行摄像时的数据传输速率如下算出。

8[bit]×4096×64×50[kHz]＝105[Gbps]

就作为工业用图像处理规格的CoaXPress而言，输出极限为25Gbps，而就作为现在最新技术的CoaXPress2.0而言，虽然最大可输出50Gbps，但无法实现上述的数据传输速率，导致高度测定的精度下降，因此难以检测凹凸。

本发明考虑到以上的方面而完成，提供对膜、纤维束、钢板等片状物的凹凸进行测定的方法、能实现该测定方法的片状物的凹凸测定装置。

用于解决课题的手段

[1]解决上述课题的本发明的片状物的凹凸测定装置为以被抱持在辊上的片状物的表面作为测定对象部对输送中的片状物的局部的凹部的深度及/或凸部的高度进行测定的装置，其中，

上述片状物的凹凸测定装置具备：

光照射单元，其以被抱持在辊上的片状物的同与辊接触的部分为相反侧的面作为测定对象部对该测定对象部照射照明光；

时间延迟积分型的摄像单元，其与上述光照射单元相对配置，对来自光照射单元的照明光进行接收；

亮度分布算出单元，其根据由上述摄像单元生成的摄像图像算出主扫描方向的亮度分布；

凹凸判定单元，其基于上述亮度分布对片状物中是否存在凹部及/或凸部进行判定；

凹凸算出单元，其基于上述亮度分布对上述凹部的深度及/或上述凸部的高度进行推定。

[2]上述[1]的凹凸测定装置优选上述凹凸判定单元求出从基于上述亮度分布算出的基准亮度分布中减去上述亮度分布而得的亮度差分布，提取出该亮度差分布比上侧阈值大的区域、比下侧阈值小的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，

上述凹凸算出单元基于上述亮度差分布并根据预先确定的换算式对上述凹部的深度及/或上述凸部的高度进行推定。

[3]上述[1]的凹凸测定装置优选上述凹凸判定单元求出将基于上述亮度分布算出的基准亮度分布除以上述亮度分布而得的亮度除算分布，提取出该亮度除算分布大于上侧阈值的区域、小于下侧阈值的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，

上述凹凸算出单元基于上述亮度除算分布并根据预先确定的换算式对上述凹部的深度及/或上述凸部的高度进行推定。

[4]上述[1]～[3]中任一项的凹凸测定装置优选安装于上述摄像单元的透镜为远心透镜。

[5]上述[1]～[3]中任一项的凹凸测定装置优选上述光照射单元具有对所照射的照明光的亮度的变动进行补正的输出变动补正机构。

[6]解决上述课题的本发明的片状物的凹凸测定方法为以被抱持在辊上的片状物的表面作为测定对象部对输送中的片状物有无局部的凹部及/或凸部进行测定的方法，其中，

将被抱持在辊上的片状物的同与辊接触的部分为相反侧的面作为测定对象部对该测定对象部照射照射光，

一边对从上述测定对象部通过的上述照射光进行时间延迟积分，一边进行摄像而生成摄像图像，

根据上述摄像图像算出主扫描方向的亮度分布，

基于上述亮度分布对片状物是否存在凹部及/或凸部进行判定，

基于上述亮度分布对片状物的上述凹部的深度及/或上述凸部的高度进行推定。

[7]上述[6]的凹凸测定方法优选通过求出从基于上述亮度分布算出的基准亮度分布中减去上述亮度分布而得的亮度差分布，提取出该亮度差分布比上侧阈值大的区域、比下侧阈值小的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，由此进行上述片状物中是否存在凹部及/或凸部的判定，

通过基于上述亮度差分布并根据预先确定的换算式进行推定，由此进行上述凹部的深度及/或上述凸部的高度的推定。

[8]上述[6]的凹凸测定方法优选通过求出将基于上述亮度分布算出的基准亮度分布除以上述亮度分布而得的亮度除算分布，提取出该亮度除算分布大于上侧阈值的区域、小于下侧阈值的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，由此进行上述片状物中是否存在凹部及/或凸部的判定，

通过基于上述亮度除算分布并根据预先确定的换算式进行推定，由此进行上述凹部的深度及/或上述凸部的高度的推定。

[9]上述[6]～[8]中任一项的凹凸测定方法优选以相对于上述测定对象部的进深方向的变化而言摄像倍率不改变的方式进行摄像。

[10]上述[6]～[8]的凹凸测定方法优选使上述照射光的亮度成为恒定。

发明的效果

根据本发明，能提供一种不会因片状物的透过率、结构、输送速度而导致精度下降的测定凹凸的方法及能实现该测定方法的片状物的凹凸测定装置。

附图说明

[图1]图1为本发明的实施方式涉及的片状物的凹凸测定装置的概略构成图。

[图2]图2为用于对时间延迟积分型的摄像单元的结构和动作进行说明的图。

[图3]图3为用于对时间延迟积分型的摄像单元的主扫描方向和副扫描方向进行说明的图。

[图4]图4为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t1的二维数据的取得方法进行说明的图。

[图5]图5为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t2的二维数据的取得方法进行说明的图。

[图6]图6为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t3的二维数据的取得方法进行说明的图。

[图7]图7为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t4的二维数据的取得方法进行说明的图。

[图8]图8为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t5的二维数据的取得方法进行说明的图。

[图9]图9为用于对时间延迟积分型的摄像单元输出进行说明的图。

[图10]图10为用于对与时间延迟积分型的摄像单元的段数相对应的高度进行说明的图。

[图11]图11为用于对某时刻tn(包含tn＝0)时，真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2之和)与测定值一致时的辊与凹凸的位置关系进行说明的图。

[图12]图12为用于对某时刻tn(不含tn＝0)，真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2之和)与测定值产生误差时的辊与凹凸的位置关系进行说明的图。

[图13]图13为用于对基于取样频率的高度测定误差(凹凸高度5μm)进行说明的图。

[图14]图14为示出应用了微距透镜的光学系统中的、相同形状/高度的凸部在视野中央部和视野周边部各自处的时间延迟积分型的摄像单元的二维数据的生成结果的说明图。

[图15]图15为应用了微距透镜的光学系统中的、片状物的凹凸测定装置的概略构成图。

[图16]图16为示出时间延迟积分型的摄像单元的二维数据的生成结果的例子的说明图。

[图17]图17为示出基于下侧阈值的2值化处理的结果的例子的说明图。

[图18]图18为示出检出凹凸的例子的说明图。

具体实施方式

对于本发明的实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，本发明不局限于这些实施方式。

图1为本发明的片状物的凹凸测定装置的概略构成图。本实施方式的测定装置由辊1、光照射单元3、输出变动补正机构4和时间延迟积分型的摄像单元5构成。

辊1为圆筒体，通过使膜等片状物2一边接触表面一边沿一个方向旋转而进行输送。自动检查中，优选通过以从电动马达等外部动力传导的动力使辊1等速旋转而进行适当的摄像时刻控制，但也可以通过以手动使辊1旋转并使用轴角编码器(shaft encoder)、旋转编码器(rotary encoder)等监视辊1的旋转量而进行适当的摄像时刻控制。此外，辊1的跳动公差(run out tolerance)优选设为后述的时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向的视野(段数×分辨率[μm/min])的值的1/2以下。其原因在于，在辊1的轴跳动量为时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向的视野的1/2以上的情况下，会导致凹凸在轴跳动发生时从时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向的视野偏离。

光照射单元3对抱持在辊1上的片状物2的表面照射光。光照射单元3可以为荧光灯、卤素光源、金属卤化物光源、氙光源或LED光源中的任意。此外，也可以为具有特定的波长特性的光源、具有特定的指向性的光源。优选在一个方向上具有较长的投光部位且从投光部位照射的光量大致均匀的、具有比后述透镜6的视角充分大的开口角的光源。优选在一个方向上具有较长的投光部位的理由为，通常，相对于后述时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向10的视野，主扫描方向9的视野较宽。优选从投光部位照射的光量大致均匀且具有比后述透镜6的视角充分大的开口角的光源的理由在于，如后所述，本方式由于凹凸的亮度值差因凹凸的高度而变化，因此在光照射单元3的发光量降低q％时，亮度值也会降低q％，，为此，将宽度方向(相当于主扫描方向9)的灵敏度不均消除、精度良好地测定凹凸的高度。此处，以使用LED照明并将多个LED光源配置在横向一列(相当于在主扫描方向9上延伸的列)的以大致均匀的光进行照射的光源进行说明。

输出变动补正机构4与光照射单元3连接，对照射的照明光的亮度的变动进行补正。如前所述，本方式由于凹凸的亮度值差因凹凸的高度而变化，因此在光照射单元3的发光量降低q％时，亮度值也会降低q％。为了精度良好地测定凹凸的高度，优选以光照射单元3的发光量成为恒定、即以照射光的亮度成为恒定的方式进行控制。例如LED照明会因由延长电缆所致的电压下降、LED的劣化等原因而发光量降低。优选对于发光量的降低，自动补正调光值以维持检查开始时的亮度。对此，例如，可以将光照射单元3的光量用多个内置的光电二极管感测，与记录在光照射单元3的基准光量作比较，以与基准光量一致的方式对输出电压进行反馈控制而进行补正，取得从后述时间延迟积分型的摄像单元5的二维数据获得的亮度值，以与预先设定的目标亮度值一致的方式对输出电压进行反馈控制，也可以用后述时间延迟积分型的摄像单元5对基准凹凸样品进行摄像，取得从其获得的峰值亮度值，以与作为基准的峰值亮度值一致的方式对输出电压进行反馈控制。

时间延迟积分型的摄像单元5与光照射单元3相对配置，对来自光照射单元3的照明光进行接收。时间延迟积分型的摄像单元5为TDI(Time Delay Intergrated；延迟积分)感测摄像头。针对TDI感测摄像头的结构与动作，使用图2进行详细说明。图2为用于对时间延迟积分型的摄像单元的结构和动作进行说明的图。

时间延迟积分型的摄像单元5具备多个像素呈平面状排列而成的像素部51。像素部51中，被检查体(片状物2)的宽度方向的像素数与通常的线感测摄像头同样，例如为1024～8192像素。以下，将该方向设为主扫描方向9。时间延迟积分型的摄像单元5具有将在与主扫描方向9正交的输送方向上从上游侧转送的电荷与在其自身像素中获得的电荷相加，再以某速度转送至下游侧的功能。将该速度设为电荷转送速度。该输送方向的像素数(段数)例如为16～512像素左右，通常的使用方法中是对被检查体进行均匀照明，使传感器上的像的输送方向移动速度与电荷转送速度一致。以下，将该电荷转送方向设为副扫描方向10。通过在副扫描方向10上设置多个像素列，能获得的输出成为将来自对象上的同一位置的受光电荷在输送方向进行加算而得的输出，相较于在输送方向仅拥有1列受光元件的通常的线感测摄像头，能获得输送方向的像素数倍的灵敏度。如此，一般而言，以被检查体的移动方向与时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向10一致的方式配置时间延迟积分型的摄像单元5。

图3为用于对时间延迟积分型的摄像单元的主扫描方向和副扫描方向进行说明的图。就本发明的片状物的凹凸测定装置而言，优选如图3所示，以时间延迟积分型的摄像单元5的主扫描方向9位于与作为圆筒体的辊1的母线(此处相当于在与圆筒体的中心轴平行的方向延伸的直线)平行的方向、副扫描方向10位于与将辊1的端面的中心和该母线连接的法线平行的方向的方式配置。

对于该情况下生成由时间延迟积分型的摄像单元5生成的二维图像数据的方法，使用图4～图9进行详细说明。图4～图8为针对二维图像数据的取得方法的说明图，为示出在输送包含凸部的片状物2时的从透视图中不含凸部的状态(时刻t1)开始的时间变化(t1～t5)的图，汇总了片状物的凹凸测定装置的概略构成图、从时间延迟积分型的摄像单元的光轴7方向观察片状物时的透视图、和利用传感器(摄像单元5)接收光的方式。5×5的格子表示传感器。需要说明的是，图4～图8所示的图为了说明而进行了简化，将时间延迟积分型的摄像单元5的主扫描方向9设为5像素，副扫描方向10设为5像素，图像传感器输出仅着眼于宽度方向(主扫描方向9)的中央列。

此外，为了进行说明，有时将像素位置用“(在主扫描方向9上从左算起的像素的位置、在副扫描方向10上从下算起的像素的位置)”表述。例如，图4中，图的左下为(1，1)，右上为(5，5)。需要说明的是，以下，也有时将表示该像素位置的坐标记载成(x，y)。

图4为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t1的二维数据的取得方法进行说明的图。针对从时间延迟积分型的摄像单元的光轴7方向观察片状物表面时的透视图进行说明。格子的最下段的黑色部位为因对辊1的表面进行摄像而成的暗部，其原因是来自光照射单元3的照明光被遮蔽。图4中，由于凸部没有在副扫描方向10的视野内，因此照射于片状物2的表面的光入射至时间延迟积分型的摄像单元5而未被凸部遮蔽。传感器中，像素位置(1，1)～(5，1)被遮光。如此，辊1的表面优选映在时间延迟积分型的摄像单元5的副扫描方向10的视野内。这是为了以辊1的表面的高度为基准，将凸部的高度作为相对高度算出。

图5为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t2的二维数据的取得方法进行说明的图。照射于片状物2的表面的光被辊1的表面和凸部部分地遮蔽并入射至时间延迟积分型的摄像单元5。因此，利用传感器接收的光在像素位置(1，1)～(5，1)、(3，2)被遮光。

图6为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t3的二维数据的取得方法进行说明的图。照射于片状物2的表面的光被辊1的表面和凸部被部分地遮蔽并入射至时间延迟积分型的摄像单元5。因此，利用传感器接收的光在像素位置(1，1)～(5，1)、(3，2)、(3，3)被遮光。

图7为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t4的二维数据的取得方法进行说明的图。照射于片状物2的表面的光被辊1的表面和凸部部分地遮蔽并入射至时间延迟积分型的摄像单元5。因此，利用传感器接收的光在像素位置(1，1)～(5，1)、(3，2)被遮光。

图8为用于对时间延迟积分型的摄像单元在时刻t5的二维数据的取得方法进行说明的图。照射于片状物2的表面的光被辊1的表面遮蔽而入射至时间延迟积分型的摄像单元5。因此，利用传感器接收的光在像素位置(1，1)～(5，1)被遮光。

图9为用于对时间延迟积分型的摄像单元5输出进行说明的图。在时刻t6，在时刻t1的像素位置(3,1)、在时刻t2的像素位置(3,2)、在时刻t3的像素位置(3,3)、在时刻t4的像素位置(3,4)及在时刻t5的像素位置(3,5)的与各自受光量相对应的像素值之和(积分曝光)作为亮度值Out1被输出。同样地，在时刻t7，在时刻t2的像素位置(3,1)、在时刻t3的像素位置(3,2)、在时刻t4的像素位置(3,3)、在时刻t5的像素位置(3,4)及在时刻t6的像素位置(3,5)的与各自受光量相对应的像素值之和(积分曝光)作为亮度值Out2输出。即，成为在按时间变化而一段一段地偏移的像素位置处的亮度值之和。亮度值Out3以后也同样。因此，在某时刻tn的时间延迟积分型的摄像单元5的亮度值(输出)OutX由以下的式(1)表示。

[数学式1]

l_{i，n-d+(i-1)}：第i段在时刻t_n-d+(i-1)的亮度值

d：时间延迟积分型的摄像单元5的段数

X：n-d

由于片状物包含凸部，因此产生与不含凸部的位置的亮度值差。关于该亮度值差，凸部越高变得越大，与凸部的高度有关。因此，可根据亮度值差算出凸部的高度。需要说明的是，根据由OutX获得的亮度值差推定的凸部高度有时根据光学系统、设置条件而受到透镜像差等的影响。例如在将主光线相对于光轴具有视角的微距透镜应用于透镜6的光学系统的情况下，由于像差、周边减光(透镜阴影)的影响，即使对相同明度的被摄体进行摄像，取得的图像中，相比于视野中央部，视野周边部相对变暗。这样的光学系统的情况下，即便是具有相同高度的凸部，所述亮度值差也会因为其摄像位置在图像的视野中央部或视野周边部的不同而不同。因此，在基于与不含凸部的位置的单纯的亮度值差来进行凸部的高度推定时，有时会因其摄像位置而产生与真值(实际的凸高度)的误差。作为其对策，可以通过基于所述亮度分布及预先取得的基准亮度分布制作而成的亮度差分布或亮度除算分布(详细后述)对由OutX获得的亮度值差进行补正。此外，作为其对策，也可以用本构成来测定已预先测定了高度的凸部，使用此时的亮度值差进行实验性算出。

图10示出将时间延迟积分型的摄像单元5的段数设为d、将时间延迟积分型的摄像单元5在副扫描方向10上的分辨率设为a(μm)时的各段数的高度(y坐标)(mm)，用以下的条件式(2)求出第i段(i≥1的整数)的亮度值。

[数学式1]

H：在某时刻tn的凹凸的y坐标[mm](由下式(3)算出)

D：输送辊直径[mm]

a：分辨率[μm]

需要说明的是，在未被凹凸遮蔽而透射时，像素值(亮度值)设为p，而在被凹凸完全遮蔽时，像素值设为b。此外，不考虑因凹凸与至摄像头透镜前端为止的距离按照时间而不同所产生的像素值的变化。

此外，在输送速度超过200m/min的制造工序中，为了捕获存在于片状物的凹凸的顶点，时间延迟积分型的摄像单元5的取样频率优选为50kHz以上。以下使用图11～图13说明其理由。

将抱持在辊1上的片状物2的局部的凹凸高度的时间变化模型化。将凹凸的移动视为简谐运动，如图11所示取坐标轴，将在某时刻tn的凹凸的y坐标用下式(3)表示。将凹凸高度H为最高(成为凹凸高度真值)的时刻tn设为0。

[数学式3]

tn：时刻[s]、h：凹凸高度真值[mm]、ω：角速度[rad/s]

使用式(3)试算了与取样频率相对应的各时刻的凹凸的y坐标。将凹凸高度视为相对于辊1的半径充分地小，以(片状物输送速度)/(辊半径)求得角速度进行计算。

此外，在包含绘制的时刻(测定高度的时刻)tn＝0时，真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2之和)与测定值一致。另一方面，在不含tn＝0时，在真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2之和)与测定值产生误差。频率fkHz的情况，如图12所示在不含tn＝0，将真值与测定值的误差成为最大的时刻设为tn′时，tn′由以下式(4)表示。

[数学式4]

f：取样频率[kHz]

针对相对于该测定值的真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2之和)的误差率与取样频率的关系进行了试算。图13示出在凹凸高度为5μm时的取样频率[kHz]与相对于真值(凹凸高度真值与输送辊直径/2)的误差率[％]的关系。绘制取样频率为5、10、20、50、100kHz时的误差率。在取样频率为50kHz以上时，误差率低于0.12％。若以50kHz左右的取样频率进行测定，由于低于一般的图像传感器的动态范围即低于60dB，因此大致上可以忽略误差。

透镜6优选为远心透镜。其原因在于，在对抱持在辊1上的片状物的凹凸进行测定时，由于凹凸会在时间延迟积分型的摄像单元5的进深方向移动，在微距透镜的情况下倍率会变化，因此根据视野位置，凹凸看似在表观倾斜方向上移动。由于在远心透镜的情况倍率固定，因此凹凸不会看似在表观倾斜方向上移动。

需要说明的是，在使用微距透镜的情况下，如上所述，根据视野位置，凹凸看似在表观上倾斜方向上移动。因此，例如在视野中央部与视野周边部分别对相同形状/高度的凸部99的图像进行摄像时，如图14所示，在视野周边部摄像到的凸部23的图像以相对于在视野中央部摄像到的凸部22而言倾斜了角度θ的方式被图像化。该倾斜角度θ成为由摄像头视野L中的凸部99的视野位置L1(视野中央部，与光轴7的距离)、和透镜6与辊1之间的距离L2(距离L2由透镜6的焦点距离决定)所决定的角度θ(参见图15)。即，在使用一般微距透镜的摄像系统中，例如在想要对图像上提取的凸部99的区域的面积、宽度/高度进行测定的情况下，在这样的图像中，在视野中央部与视野周边部被图像化时的形状会不同，因此有时无法应用相同测定处理。对此，例如对凸部99的区域形状使用与其摄像位置相对应的上述θ，执行下式(5)这样利用仿射变换矩阵(skew)的区域的形状变换是合适的。

[数学式5]

变换前的坐标：(x，y)、变换后的坐标：(x′，y′)

时间延迟积分型的摄像单元5以抱持在辊1上的片状物2的与辊1接触的部分作为辊接触部，以对辊接触部的未接触辊1一侧的面进行摄像的方式进行配置。

图像处理单元8与时间延迟积分型的摄像单元5连接(参见图1)。时间延迟积分型的摄像单元5接收的光的信息被光电转换，由图像处理单元8作为二维图像数据接收。图像处理单元8从二维数据提取凹凸位置，将其信息进行记录、显示。关于输送方向的缺陷发生位置，可以基于来自未图示的输送距离测长用编码器的信号来确定，也可以基于从检查开始起算的经过时间来确定凹凸发生位置。此外，也可以基于来自以能检测辊1的输送方向原点的方式准备的未图示的位置检测传感器的信息来确定检查的原点位置。关于片状物2的宽度方向的凹凸发生位置，可以基于在时间延迟积分型的摄像单元5的时间延迟积分型的摄像单元5的主扫描方向9上的哪个像素位置检测出来确定。片状物2的宽度方向比时间延迟积分型的摄像单元5在主扫描方向9上的视野宽度大的情况下，可以将时间延迟积分型的摄像单元5设置于能在与辊1的长边方向大致平行的方向移动的未图示的滑件上，以滑件的移动量与缺陷是在时间延迟积分型的摄像单元5在主扫描方向9上的哪个像素位置检测出的这两者相加后的值来管理片状物2的宽度方向的缺陷发生位置。此时，光照射单元3可以与时间延迟积分型的摄像单元5相同地设置在滑件上，也可以独立地以能以大致均匀的明度照射辊1的长边方向全区域的长度来设置。

图像处理单元8由亮度分布算出单元8a、凹凸判定单元8b、凹凸算出单元8c构成。亮度分布算出单元8a根据由时间延迟积分型的摄像单元5生成的二维图像数据，算出主扫描方向9的亮度分布。凹凸判定单元8b基于主扫描方向9的亮度分布，判定是否在片状物具有凹部及/或凸部。凹凸判定单元8b可以求出从基于主扫描方向9的亮度分布算出的基准亮度分布中减去亮度分布而得的亮度差分布或者求出将亮度分布除以基准亮度分布而得的亮度除算分布，提取出亮度差分布或亮度除算分布比上侧阈值大的区域、比下侧阈值小的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部。基准亮度分布可以对主扫描方向9的亮度分布施加平滑滤波(smooth filtering)处理等来除去尖峰噪声(spike noise)等来算出，也可以使用预先由用时间延迟积分型的摄像单元5对抱持在辊1上的平滑且无局部的凹凸部的片状物进行摄像而生成的二维图像数据所算出的亮度分布。凹凸算出单元8c基于亮度分布来推定片状物的凹部的深度及/或凸部的高度。例如，提取出的区域内的亮度值与凹部的深度及/或凸部的高度具有相关关系，因此通过预先算出的换算式来推定凹部及/或凸部的高度。亮度分布可以使用上述亮度差分布，也可以使用亮度除算分布。

但是，如上所述，在将微距透镜应用于透镜6的光学系统中，由于像差、周边减光(透镜阴影)的影响，相比于视野中央部，视野周边部相对变暗。这样的光学系统的情况下，即便是具有相同深度/高度的凹部/凸部，根据其摄像位置是在图像的视野中央部还是在视野周边部，由基准亮度分布得到的上述区域内的亮度值不同，产生与真值(实际的凹部深度/凸部高度)的误差。对此，利用时间延迟积分型的摄像单元5对例如照射了照明的扩散板等相对于主扫描方向9具有大致均匀亮度的被摄体进行摄像，作为基准亮度图像数据而预先取得。求出该基准亮度图像数据的主扫描方向9的亮度分布作为基准亮度分布，通过将亮度分布减去或除以基准亮度分布来求出亮度差分布或亮度除算分布。因为该亮度差分布或亮度除算分布成为对周边减光(透镜阴影)的影响进行补正的数据，因此为了减少因摄像位置(是视野中央部还是视野周边部)引起的与真值(实际的凹部深度/凸部高度)的误差，优选基于上述分布来推定上述片状物的凹部的深度及/或凸部的高度。

实施例

以下，通过实施例进一步详细说明本发明。需要说明的是，本发明不受本实施例的限定性解释。

对被抱持在对表面实施了镀硬铬的输送辊上的膜的局部的凸部11进行测定。

作为光照射单元3，使用60万勒克司(lux)的白色LED棒照明。

作为时间延迟积分型的摄像单元5，以12位色调、线速率(line rate)50kHz使用主扫描方向9为4096像素、副扫描方向10为64像素的TDI摄像头。

图像处理单元8组合帧采集板(frame grabber board)和个人计算机而构成。图像处理单元8对从时间延迟积分型的摄像单元5获得的二维图像数据实施图像处理以检测凹凸并作判定。具体的图像处理的流程如下所示。

(1)一边使输送辊以恒定的旋转速度旋转，一边从时间延迟积分型的摄像单元5取得图16所示的二维图像。

(2)由上述二维图像，算出主扫描方向9的亮度分布。

(3)对上述亮度分布施加平滑滤波处理而算出已除去尖峰噪声等的基准亮度分布。

(4)算出上述亮度分布与上述基准亮度分布的亮度差分布。

(5)对于上述亮度差分布，设定下侧阈值并进行2值化处理，提取比下侧阈值低的区域，取得图17所示的2值化图像。需要说明的是，此次，为了测定凸部而提取比下侧阈值低的区域，但在测定凹部时，设定上侧阈值，提取高于上侧阈值的区域。

(6)仅将面积超过200像素的区域作为检测凹凸12，实施膨胀、收缩处理，取得图18所示的图像。

(7)在上述区域中算出亮度最小值。需要说明的是，此次，为了测定凸部而算出亮度最小值，但在测定凹部的情况下，算出亮度最大值。

(8)使用预先算出的换算式从上述亮度值最小值换算成凸部的高度。

(9)将经换算的凸部的高度与预先设定的基准值作对比，若为基准值以下，则设为合格等级的高度，若比基准值大，则设为不合格等级的高度，从而判定合格与否。

图16～图18所示的图像中被判定为不合格等级的高度。

需要说明的是，为了易于理解说明，图16～18的图像仅切出4096像素×2048像素中的一部分且包含凹凸的区域、即256像素×256像素来示出。

产业上的可利用性

本发明不限于以膜等为对象的检查装置，作为在网、纤维束、钢板等所有片状物的制造工序等中的检查装置是有效的。

附图标记说明

1 辊

2 片状物

3 光照射单元

4 输出变动补正机构

5 时间延迟积分型的摄像单元

6 透镜

7 时间延迟积分型的摄像单元的光轴

8 图像处理单元

8a 亮度分布算出单元

8b 凹凸判定单元

8c 凹凸算出单元

9 主扫描方向

10 副扫描方向

11 凸部

12 检测凹凸

22 在视野中央部摄像到的凸部

23 在视野周边部摄像到的凸部

51 像素部

99 相同形状/高度的凸部

Claims (10)

1.片状物的凹凸测定装置，其以被抱持在辊上的片状物的表面作为测定对象部对输送中的片状物的局部的凹部的深度及/或凸部的高度进行测定，其中，

所述片状物的凹凸测定装置具备：

光照射单元，其以被抱持在辊上的片状物的同与辊接触的部分为相反侧的面作为测定对象部对该测定对象部照射照明光；

时间延迟积分型的摄像单元，其与所述光照射单元相对配置，对来自光照射单元的照明光进行接收；

亮度分布算出单元，其根据由所述摄像单元生成的摄像图像算出主扫描方向的亮度分布；

凹凸判定单元，其基于所述亮度分布对片状物中是否存在凹部及/或凸部进行判定；和

凹凸算出单元，其基于所述亮度分布对所述凹部的深度及/或所述凸部的高度进行推定。

2.根据权利要求1所述的片状物的凹凸测定装置，其中，所述凹凸判定单元求出从基于所述亮度分布算出的基准亮度分布中减去所述亮度分布而得的亮度差分布，提取出该亮度差分布比上侧阈值大的区域、比下侧阈值小的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，

所述凹凸算出单元基于所述亮度差分布并根据预先确定的换算式对所述凹部的深度及/或所述凸部的高度进行推定。

3.根据权利要求1所述的片状物的凹凸测定装置，其中，所述凹凸判定单元求出将基于所述亮度分布算出的基准亮度分布除以所述亮度分布而得的亮度除算分布，提取出该亮度除算分布大于上侧阈值的区域、小于下侧阈值的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，

所述凹凸算出单元基于所述亮度除算分布并根据预先确定的换算式对所述凹部的深度及/或所述凸部的高度进行推定。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的片状物的凹凸测定装置，其中，安装于所述摄像单元的透镜为远心透镜。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的片状物的凹凸测定装置，其中，所述光照射单元具有对所照射的照明光的亮度的变动进行补正的输出变动补正机构。

6.片状物的凹凸测定方法，其以被抱持在辊上的片状物的表面作为测定对象部对输送中的片状物有无局部的凹部及/或凸部进行测定，其中，

将被抱持在辊上的片状物的同与辊接触的部分为相反侧的面作为测定对象部对该测定对象部照射照射光，

一边对从所述测定对象部通过的所述照射光进行时间延迟积分，一边进行摄像而生成摄像图像，

根据所述摄像图像算出主扫描方向的亮度分布，

基于所述亮度分布对片状物是否存在凹部及/或凸部进行判定，

基于所述亮度分布对片状物的所述凹部的深度及/或所述凸部的高度进行推定。

7.根据权利要求6所述的片状物的凹凸测定方法，其中，通过求出从基于所述亮度分布算出的基准亮度分布中减去所述亮度分布而得的亮度差分布，提取出该亮度差分布比上侧阈值大的区域、比下侧阈值小的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，由此进行所述片状物中是否存在凹部及/或凸部的判定，

通过基于所述亮度差分布并根据预先确定的换算式进行推定，由此进行所述凹部的深度及/或所述凸部的高度的推定。

8.根据权利要求6所述的片状物的凹凸测定方法，其中，通过求出将基于所述亮度分布算出的基准亮度分布除以所述亮度分布而得的亮度除算分布，提取出该亮度除算分布大于上侧阈值的区域、小于下侧阈值的区域、或这两者的区域，并判定为在所提取出的区域中存在凹部及/或凸部，由此进行所述片状物中是否存在凹部及/或凸部的判定，

通过基于所述亮度除算分布并根据预先确定的换算式进行推定，由此进行所述凹部的深度及/或所述凸部的高度的推定。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的片状物的凹凸测定方法，其中，以相对于所述测定对象部的进深方向的变化而言摄像倍率不改变的方式进行摄像。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的片状物的凹凸测定方法，其中，使所述照射光的亮度成为恒定。