JP2000065752A - 落射照明を用いた品質検査装置 - Google Patents

落射照明を用いた品質検査装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮光物の存在などにより、検査面へ斜めから
検査光を照射し難い状況下において、ハーフミラーなど
による直落射方式を用いずに、検査面の明瞭な像を得る
ことが可能な品質検査装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明に係る品質検査装置4は、撮像カ
メラ5の画角の外に配置され、被検査物1の検査面を落
射照明する光源6a,6bと、落射照明された検査面の
ライン状領域の反射光を受光し該ライン状領域を撮像す
る撮像カメラ5と、前記ライン状領域の反射像の光強度
分布を基にして検査面の品質を判定する判定手段7とを
備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、枚葉印刷物やフィルムなどの表
面傷、異物の混入などの有無を判定する品質検査装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、被検査物の検査面に光を照射
し、その反射像の光強度分布を基にして、検査面の品質
を判定する品質検査装置が知られている。この種の品質
検査装置は、枚葉印刷物などの印刷面の印刷ミス、たと
えば、印刷箇所の濃淡の欠落、印刷箇所のピンホール、
髪の毛などの異物の混入の有無を検査し、また、フィル
ム面の傷、汚れなどの欠陥の有無を検査することができ
る。
【0003】図7に、このような品質検査装置40の従
来例の概略構成を示す。図7によれば、被検査物である
シート41は、バタツキや紙ハネなどを防ぐため、列設
する多数の搬送ローラ42a,…,42b,…により上
下面を挟持されつつ矢印方向43へ搬送されている。こ
のシート41の表面状態を検査するには、搬送ローラ間
の挟隙44を通して検査光をシート表面に照射する必要
がある。従って、品質検査装置40は、光源45と、こ
の光源45の出射光46を垂直落射させるハーフミラー
47と、シート41の表面像を撮像する撮像カメラ48
と、この表面像の光強度分布に基づきその表面状態を判
定する判定手段49とから構成されている。ハーフミラ
ー47は、シート41の搬送幅(図面奥行き方向の幅)
に亘るライン状領域の反射光50を撮像カメラ48へ与
えるため、その形状は、前記ライン状領域に対応したラ
イン形状でなければならない。従って、撮像カメラ48
としても、前記のライン状領域を撮像すべく、CCD
(電荷結合素子)などを配列したラインセンサを用いる
ことが多い。なお、シート41の具体例としては、例え
ば、厚みが0.2〜1.0mm程度の枚葉印刷紙が挙げ
られる。
【0004】以下、この従来の品質検査装置40による
検査方法を簡単に説明する。先ず、光源45の出射光4
6は、所定の角度で傾斜したハーフミラー47において
反射し搬送ローラ間の挟隙44を通過して、この挟隙4
4の下にあるシート41の検査面に垂直落射する。この
検査面の反射光50は、前記挟隙44を通過しハーフミ
ラー47を透過して、撮像カメラ48により受光され検
査面の表面像を与える。次いで、撮像された表面像の画
像データは、判定手段49へ転送されて、多階調画像デ
ータとして画素単位で処理される。判定手段49におい
ては、この多階調画像データの各画素での濃度レベル
と、予め作成済みの表面状態の良好なマスタ画像データ
の各画素での濃度レベルとを比較・照合することによ
り、検査面の表面状態の良否が判定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
品質検査装置では、搬送ローラ間の挟隙の下にある検査
面の像を得るために、検査光を検査面へ垂直落射させて
いる。このような従来例に限らず、遮光物の存在などに
より、検査面に斜めから検査光を照射し難い状況では、
ハーフミラーによる垂直落射方式が常識的に採用されて
いた。しかしながら、ハーフミラーを用いるがための欠
点があった。
【0006】ハーフミラーを用いるがための欠点として
は、以下(1)〜(3)が挙げられる。(1)検査面の
表面状態の良否を明確に判定し得る表面像を得るには、
表面像の光強度は一定レベル以上のものでなければなら
ない。しかし、ハーフミラーを用いると、光源の出射光
がハーフミラーに反射する際、および検査面の反射光が
ハーフミラーを透過する際に、これら光の強度が減少す
るため、撮像カメラに到達する光の強度が、前記の一定
レベル以下になることがある。(2)装置の長期使用な
どにより、ハーフミラーに塵埃が付着したときには、撮
像カメラに到達する光の強度はより弱くなる。(3)上
記のライン形状のハーフミラーは、一般に非常に高価か
つ製造が困難であり、品質検査装置の製造コストが大幅
に上昇する一因となる。例えば、枚葉印刷物の表面検査
では、その搬送幅(図面奥行き方向の幅)に亘る420
〜1,250mm程度のライン状領域を検査するため、
同サイズのハーフミラーを用意する必要があるが、この
種のハーフミラーは、製造が難しく高価である。
【0007】本発明は、上記の欠点に鑑み、遮光物の存
在などにより、検査面へ斜めから検査光を照射し難い状
況下において、ハーフミラーによる垂直落射方式を用い
ずに、検査面の明瞭な像を得ることが可能な品質検査装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の品質検査装置は、撮像手段の画角の外に配
置され、被検査物の検査面を落射照明する単または複数
の光源と、落射照明された検査面のライン状領域の反射
光を受光し該ライン状領域を撮像する撮像手段と、前記
ライン状領域の反射像の光強度分布を基にして検査面の
品質を判定する判定手段とを備えることを特徴としてい
る。
【0009】さらに、遮光物間の挟隙を通してライン状
領域を落射照明する光源と、該ライン状領域の反射像を
撮像する撮像手段とを備えることが好ましい。
【0010】また、前記光源の出射光を屈折させ、前記
検査面のライン状領域を均一の照度で照射するレンズが
備わると、より好ましいものとなる。
【0011】このような品質検査装置の判定手段として
は、前記撮像手段によって撮像された反射像の強度分布
から得られる多階調画像データの濃度レベルをマスタ画
像データの基準濃度レベルと比較して検査面の品質を判
定するものを用いることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る代表的な種々の実施の形態を説明する。図1お
よび図2は、本発明に係る品質検査装置の一実施例を示
す概略構成図であり、図2は、図1のC−C矢視図であ
る。図2によれば、被検査物であるシート1は、バタツ
キや紙ハネなどを防ぐため、列設する多数の搬送ローラ
2a,…,2b,…により上下面を挟持されつつ矢印方
向3へ搬送されている。搬送ローラ間の間隙距離(t)
は、5〜30mm程度である。また図1によれば、この
シート1は、搬送ローラ2a,2bによって上下面を挟
持されつつ、図面手前方向に搬送されている。
【0013】このようなシート1の表面状態を検査する
本実施例の品質検査装置4は、撮像カメラ5と、この撮
像カメラ5の画角の外に配置された照明器6a,6b
と、検査面の表面像に基づきその表面状態を判定する判
定手段7とから構成されている。また、照明器6a,6
bは、搬送ローラ間の挟隙8に光を落射照明すべく、挟
隙8の真上であって、図1に示す撮像カメラ5の両脇に
配置されている。かかる配置により、上述のハーフミラ
ーによる垂直落射方式と同様にして、遮光物間の挟隙下
にある被検査物を、5mm程度の挟隙を通して検査する
ことが可能となる。
【0014】また、本実施例の照明器6a,6bの配置
は、主に検査面の散乱光成分による表面像(以下、暗視
野像と呼ぶ。)を撮像カメラに与えるものとなってい
る。しかしながら、本発明ではこれに限らず、照明器の
配置を、主に検査面の正反射光成分(入射光の入射角と
等しい反射角で表面から反射する光成分)による表面像
(以下、明視野像と呼ぶ。)を撮像カメラに与えるもの
としてよいし、また、散乱光成分と正反射光成分との双
方を適度に含む像を撮像カメラに与える配置でもよい。
【0015】前記照明器としては、光源の光を屈折さ
せ、検査面に均一な照度で照射させるための各種レンズ
を用いることができる。その一実施例を図3に示す。図
3に示す照明器10は、主な構成として、筒状の本体1
1と、この本体11の後端部に設けられ、ランプなどの
光源の光12を入射する光入射口13と、両面が凸形状
の第1コンデンサレンズ14と、両面が凸形状の第2コ
ンデンサレンズ15と、この第2コンデンサレンズ15
の凸形状に対応する凹形状を両面に有する第3コンデン
サレンズ16と、光出射口17とを備えている。
【0016】また本発明に係る照明器としては、ライン
光源や直管状ランプを用いることができる。このような
光源の具体例としては、蛍光灯、ライトガイド式照明器
(光ファイバなどのライトガイドで光照射領域近辺まで
光源の光を案内する照明器)などが挙げられる。さら
に、前記のライン状領域を光照射する光源としては、レ
ーザ発振器などの光ビームをレンズを介してライン状に
照射するもの、もしくは、前記光ビームを回転するポリ
ゴンミラーを用いてライン状領域に順次照射するもので
あってもよい。
【0017】これら照明器の中でもライトガイド式照明
器は、検査面の近辺に光源の光を案内してライン状、ス
ポット状などの様々の形状の均一な出射光を容易につく
り、かつ検査光の入射角度を容易に調整できるという観
点から、好ましい。図4〜図6に、ライトガイド式照明
器を用いた品質検査装置の実施例の概略構成を示す。図
5は、図4のD−D矢視図である。また図6は、図4お
よび図5に示す品質検査装置の変形例である。これら実
施例の照明器を除く各部の構成および仕組みは、上記の
図1および図2の実施例のものと略同じである。
【0018】図4および図5によれば、ライトガイド2
2a,22bを備えたライトガイド式照明器21a,2
1bは、その本体23a,23bの下面24a,24b
にスリット状の多数の光出射口を備えている。また、こ
のライトガイド式照明器21a,21bは、これら下面
24a,24bを被検査物28の検査面の照射領域に向
けて、搬送ローラ間の挟隙25の真上であり、図5に示
す撮像カメラ26の左右両側の検査面近くに配置されて
いる。
【0019】図6においては、ライトガイド式照明器3
0a,30bを、撮像カメラ31の画角の外であって、
その最大画角に沿うように配置した実施例を示してい
る。本実施例のように、撮像カメラの最大画角に注目
し、照明器30a,30bをこの最大画角に沿う形で配
置すると、検査面を効率良く照射することができる。
【0020】ところで、本発明に係る撮像カメラとして
は、被検査物の搬送幅のライン状領域を一度に撮像でき
るという観点からは、ラインセンサを用いることが好ま
しい。このラインセンサとしては、CCD(電荷結合素
子)やフォトダイオードなどの固体撮像素子を配列した
ものを用いることができる。たとえば、256画素,5
12画素,1024画素,2048画素,4096画
素,8192画素を有するラインセンサにより高精度の
像を得ることができる。また、ラインセンサとしては、
白黒面撮像用のものに限らず、カラー面撮像用のものを
用いることができる。
【0021】また、本発明に係る被検査物としては枚葉
物や連続シートなどが挙げられる。本発明に係る品質検
査装置は、これら被検査物の表面性状(掻き傷、欠け、
材質不良、へこみ、皺、折れなど)を検査することがで
きる。また、これら被検査物の上にオフセット印刷、グ
ラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などを施
し、その印刷面の印刷状態をも同時に検査することもで
きる。上記の暗視野像に基づく検査に適した検査面とし
ては、カラーインクによる印刷面やアルミラミネート面
などが挙げられる。特にカラーインクによる印刷面の場
合、正反射光成分の反射像からはその光強度が強すぎて
色成分の識別が難しくなるので、主に散乱光成分を含む
反射像を得ることが望ましい。
【0022】また、上記の明視野像に基づく検査に適し
た検査面・被検査物としては、透明・半透明のフィルム
やシート、コート紙、基材上にアルミニウムや銀などを
真空蒸着したもの、もしくはスパッタリングにより表面
に金属粒子を蒸着させて薄い皮膜を形成したものなどが
挙げられる。
【0023】このような被検査物の反射像は、撮像カメ
ラによって撮像され判定手段に転送されて、ここで処理
される。好ましい判定手段としては、光強度分布による
多階調画像データとして画素単位で処理し、この多階調
画像データの各画素の濃度レベルと、予め撮像された無
欠陥の表面のマスタ画像データの基準濃度レベルとを比
較・照合することにより、検査面の良否を判定するもの
が挙げられる。この判定結果は、スピーカーへ転送され
て警告音などとして出力してもよいし、また、CRTな
どの画像表示手段へ出力されて異常個所などを表示して
もよい。
【0024】ところで、上記の各実施例は、片方の検査
面のみを検査するものであったが、本発明はこれに限ら
ず、被検査物の裏側もしくは両側に本発明に係る品質検
査装置を設けて、その裏面もしくは両面を検査するもの
であってよい。
【0025】また、上記の各実施例は、遮光物が存在す
る状況下のものであるが、本発明はこれに限らず、垂直
落射方式を用いて検査面のライン状領域を検査せざるを
得ない状況であれば、垂直落射方式の構成に代わり、何
れの状況にも適用され得る。さらに、本発明に係る遮光
物は特に制限されるものではなく、上記実施例で示した
ロール以外のものでもよい。
【0026】
【発明の効果】上述の如く、本発明の品質検査装置は、
撮像手段の画角の外に配置され、被検査物の検査面を落
射照明する単または複数の光源と、落射照明された検査
面のライン状領域の反射光を受光し該ライン状領域を撮
像する撮像手段とを備えているので、ハーフミラーなど
による垂直落射方式を採用することなく、高い検査精度
と低コスト化を可能とし、垂直落射方式による検査と同
等の検査を行うことが可能となった。
【0027】さらに、このような品質検査装置が、遮光
物間の挟隙を通してライン状領域を落射照明する光源
と、該ライン状領域の反射像を撮像する撮像手段とを備
えることにより、遮光物間の挟隙下にある検査面を検査
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る品質検査装置の一実施例を示す概
略構成図である。
【図2】図1のC−C矢視図である。
【図3】本発明に係る照明器の断面を示す概略構成図で
ある。
【図4】本発明に係る品質検査装置であってライトガイ
ド式照明器を備えた実施例を示す概略構成図である。
【図5】図4のD−D矢視図である。
【図6】図4および図5に示す実施例の変形例を示す図
である。
【図7】従来の垂直落射方式の品質検査装置を示す概略
構成図である。
【符号の説明】
1 シート 2a,2b 搬送ロ
ーラ 3 矢印方向 4 品質検査装置 5 撮像カメラ 6a,6b 照明器 7 判定手段 8 挟隙 10 照明器 11 本体 12 光源の光 13 光入射口 14 第1コンデンサレンズ 15 第2コンデン
サレンズ 16 第3コンデンサレンズ 17 光出射口 20 品質検査装置 21a,21b ライトガイド式照明器 22a,22b ライトガイド 23a,23b ライトガイド式照明器本体 24a,24b ライトガイド式照明器本体の下面 25 搬送ローラ間の挟隙 26 撮像カメラ 27a,27b 搬送ローラ 28 被検査物 30a,30b ライトガイド式照明器 31 撮像カメラ 40 品質検査装置 41 シート 42a,42b 搬
送ローラ 43 矢印方向 44 挟隙 45 光源 46 出射光 47 ハーフミラー 48 撮像カメラ 49 判定手段 50 反射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氷上 好孝 京都市南区上鳥羽大柳町1番5 ダックエ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2C250 EA02 EA12 EB32 EB43 EC01 2G051 AA34 AA41 AB11 AC21 BA02 BB01 BB09 BB11 BB17 CA03 CB01 DA01 DA06 EA16 EB01 5B057 AA11 BA15 DA03 DB02 DB09 DC22 DC36

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像手段の画角の外に配置され、被検査
    物の検査面を落射照明する単または複数の光源と、落射
    照明された検査面のライン状領域の反射光を受光し該ラ
    イン状領域を撮像する撮像手段と、前記ライン状領域の
    反射像の光強度分布を基にして検査面の品質を判定する
    判定手段と、を備えた落射照明を用いた品質検査装置。
  2. 【請求項2】 遮光物間の挟隙を通してライン状領域を
    落射照明する光源と、該ライン状領域の反射像を撮像す
    る撮像手段とを備えた請求項1記載の落射照明を用いた
    品質検査装置。
  3. 【請求項3】 前記光源の出射光を屈折させ、前記検査
    面のライン状領域を均一の照度で照射するレンズを備え
    た請求項1または請求項2記載の落射照明を用いた品質
    検査装置。
  4. 【請求項4】 前記光源がライトガイドを備えるもので
    ある請求項1〜3の何れか1項に記載の落射照明を用い
    た品質検査装置。
  5. 【請求項5】 前記判定手段が、前記撮像手段によって
    撮像された反射像の強度分布から得られる多階調画像デ
    ータの濃度レベルをマスタ画像データの基準濃度レベル
    と比較して検査面の品質を判定するものである請求項1
    〜4の何れか1項に記載の落射照明を用いた品質検査装
    置。
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