JP2007155468A

JP2007155468A - 欠点検査方法および欠点検査装置

Info

Publication number: JP2007155468A
Application number: JP2005350231A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Imachi; 圭孝井町
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】シート状物等、搬送される被検体の凹凸状欠点を精度良く自動検出可能な欠点検査方法および欠点検査装置を提供する。
【解決手段】
搬送される被検体の表面に投光部から光を一定の照射角度で照射するとともに該表面から反射される光を受光部で受光し、受光した光の強度に基づいて該被検体の欠点を検出する方法であって、前記投光部を被検体搬送方向における端部から所定幅遮光材で覆い、投光部の出力を一定にした場合に前記受光部で受光する被検体からの反射光の強度が投光部を遮光材で覆わないときに比べて低下するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送被検体の欠点検査方法および欠点検査装置に関し、詳しくは、シート状物の製造工程などにおいて発生する凹凸状の欠点を検査するにあたって好適に用いられる搬送被検体の欠点検査方法および検査装置に関するものである。

水なし平版などの製造工程においては、ローラー等に付着した異物のためアルミや鉄などのシート状物が変形し、なだらかな凹凸状の欠点が生じることがある事はよく知られている。また、アルミや鉄などのシート状物にフィルムをラミネートする際に異物を巻き込んでなだらかな傾斜のある凸状欠点が生じる事があることもよく知られている。

従来、この様な欠点の検出は目視に頼っており、この目視検査の結果によって不良品を廃除していた。しかし、目視による検査では、見逃しや判定基準のバラツキが発生し、欠陥品の流出など製造工程管理上重大な問題を起こすことがあった。

一方、光学的手段を用いて表面欠点の自動検査を行う装置として、例えば検査対象物（被検体）の表面に光を照射する投光部と、検査対象物に照射された光の正反射方向に設置された受光部と、該受光部に入射した光に応じて検査対象物の表面の状態を識別する識別処理部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。即ち、欠点の有無に応じて受光部に入射する反射光の強度が変わるので、受光量の違いにより欠点の有無を識別できるようになっている。

しかしながら、この種の表面欠点検査装置においては、識別処理部に入力される信号のS/N比が比較的小さく、例えば、欠点が存在する領域を検査する場合に受光部に入射する光の強度と、欠点が存在しない領域を検査する場合に受光部に入射する光の強度との差が小さく、それらの違いの識別が困難な場合がある。まして、傷やしわ等反射角度の変化が大きく、受光量が大きく変化する欠点に対しては有効な手段であっても、起伏差数μｍ程度のなだらかな凹凸状欠点では、受光量の変化も小さく検査が困難である。

また、凹凸状欠点を精度良く検出するために、投光器の中央部に遮光材を設ける欠点検査方法がある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、検査対象物の搬送に伴って発生する振動の影響を除去して欠点検出することが可能であるものの、中央部を遮光するため、遮光領域であっても検査対象物搬送方向前後からの回折光の影響を受ける。そのため、上述したようななだらかな凹凸状欠点を精度良く検出するには、識別処理部に入力される信号のS/N比の差が十分とはいえない。
特開昭６２−２６３４５３号公報特開平１０−２２７７４６号公報

本発明の課題は、上記問題点を解決し、シート状物など搬送される被検体の表面もしくは表層に形成される欠点を精度良く確実かつ高速に自動検査することができる方法および装置を提供することにある。

上記課題を達成するための本発明は、次の（１）〜（１０）を特徴とするものである。
（１）搬送される被検体の表面に投光部から光を一定の照射角度で照射するとともに該表面から反射される光を受光部で受光し、受光した光の強度に基づいて該被検体の欠点を検出する方法であって、投光部から被検体までの間に遮光材を設けて投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮り、投光部の出力を一定にした場合に遮光材を設けないときに比べて受光部で受光する被検体からの反射光の強度が低下するようにせしめることを特徴とする欠点検査方法。
（２）投光部の出力を一定にした場合に受光部で受光する被検体からの反射光の強度が遮光材を設けないときの90％〜30％となるように、投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮る、上記（１）に記載の欠点検査方法。
（３）前記投光部は、投光部から照射される光を遮光材で遮るときと遮らないときとで受光部によって受光される光の強度が一定に保たれるように出力値を制御する、上記（１）または（２）に記載の欠点検査方法。
（４）前記受光部は、投光部から照射される光を遮光材で遮らないときの最高照度域端部で反射光を受光するように配置する、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の欠点検査方法。
（５）前記被検体が、シート状物の表面にフィルムをラミネートしたものである、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の欠点検査方法。
（６）前記被検体が水なし平版である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の欠点検査方法。
（７）被検体の搬送手段と、搬送される被検体の表面に光を照射する投光部と、被検体の表面から反射した光を受光する受光部と、受光した光の強度に基づいて前記被検体の良否判定を行うデータ処理部と、前記投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮る遮光材とを有していることを特徴とする欠点検査装置。
（８）前記遮光材は、投光部の被検体搬送方向における端部から進退可能に設けられている、上記（７）に記載の欠点検査装置。
（９）前記受光部の入力信号に基づいて前記投光部の出力値を制御する制御部を備えている、上記（７）または（８）に記載の欠点検査装置。
（１０）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の欠点検査方法もしくは上記（７）〜（９）のいずれかに記載の欠点検査装置を用いる水なし平版の製造方法。

本発明によれば、従来、装置による検出が出来ず目視により行っていたシート状物など搬送される被検体の欠点検査を、自動で精度良く検出することが可能となる。このため、なだらかな凹凸状欠点を有する被検体も、迅速な検査が出来、目視検査の場合に生じていた見逃しを防ぎながらシート状物を製造することが可能になる。また、従来全ての版材を目視検査し良品・不良品を実施していた場合であっても、本発明によれば、良品・不良品の自動選別を行うことができる。そのため、不良品の市場への出荷等を完全に防ぐために目視検査も継続する場合には、本発明の方法、装置による判定基準を厳しくしておき、良品・不良品を自動選別し、その後、本発明によって良品と判断された版材については目視検査をなくし、不良品と判断された版材についてのみ再度目視検査をすればよい。こうすることで、目視検査を継続する場合の効率化も実現できる。

以上のように、本発明によれば、省人化、異常品流出やクレームの防止、製造工程へのフィードバックによる収率向上、目視検査の効率化およびコストダウンが実現できる。

本発明の表面欠点検査方法は、搬送される被検体の表面に投光部から光を一定の照射角度で照射するとともに該表面から反射される光を受光部で受光し、受光した光の強度に基づいて該被検体の欠点を検出する方法であり、投光部から被検体までの間に遮光材を設けて投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮り、投光部の出力を一定にした場合に遮光材を設けないときに比べて受光部で受光する被検体からの反射光の強度が低下するようにせしめるものである。具体的には、たとえば投光部を被検体搬送方向における端部から所定幅、遮光材で覆い、投光部の出力を一定にした場合に受光部で受光する被検体からの反射光の強度が投光部を遮光材で覆わないときに比べて低下するようにする。このような本発明の方法を達成する装置としては、例えば図１に示すような構成のものが考えられる。すなわち、被検体である版材７の搬送手段（図示しない）と、搬送される被検体の表面に光を照射する投光部５と、被検体の表面から反射した光を受光する受光部６と、受光した光の強度に基づいて被検体の良否判定を行うデータ処理部（図示しない）と、投光部を被検体搬送方向における端部から所定幅覆う遮光材４などで構成される。そして、このような装置には、後述するように、受光部６の入力信号に基づいて投光部５の出力値を制御する制御部を設ける事も好ましい。

ここで、図１に、正常部など平坦な被検体に投光部５から光を照射したときの受光部６で受光される光の強度の分布（照度分布）を示す。横軸が被検体（版材７）の位置を示し、縦軸が照度を示す。投光部５を遮光材４で覆わない場合、被検体における照度分布は図１の実線ａのようになる。一方、投光部５を端部から所定幅遮光材４で覆う場合の被検体における照度分布は、たとえば、図１の破線bのようになる。なお、投光部5を遮光材4で覆わない場合の被検体における照度分布を示す実線aが途中で切れているのは、破線ｂと重なるため表示することができないためである。

ここで、投光部5を遮光材4で覆いつつ、かつ、投光部5を遮光材４で覆うときと覆わないときとで照度に差が生じる位置、すなわち、受光部６で受光する被検体からの反射光の強度に差がある位置（たとえば図中ｘの位置）を受光部６で監視しながら被検体を搬送すると、表面もしくは表層に凹凸状欠点がない正常部の場合は、受光部６に入力される信号値は照度Ｐに対応した信号値で一定となる。しかしながら、表面もしくは表層に凹凸状欠点が存在する場合は、被検体が搬送されるに従い凹凸状欠点に照射される光の反射角度が変動し、ある時点で、照度Ｑの反射光が入光し、受光部６に入力される信号値が増大する。すなわち、正常部と欠点部とで信号値に大きな差が生じる。したがって、受光部に経時的に入力される信号値を監視することで、欠点の有無を判断することができる。

本発明においては、投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮光材４で遮ることで、正常部の信号値と欠点部の信号値との差を従来技術に比較して大きくすることができる。投光部から照射される光の中央部の成分のみを遮光材で覆う場合は、遮光領域であってもその前後からの回折光の影響を受けるため、なだらかな凹凸状欠点を精度良く検出するうえでは正常部の信号値と欠点部の信号値との差が十分といえない。しかしながら、投光部５を端部から覆っていくなどして投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮ることで、遮光領域は一方向からの回折光の影響を遮断することができ、その結果、正常部の信号値と欠点部の信号値との差を大きくすることができる。

遮光材４で遮る幅は、投光部５の出力を一定にしたときに、受光部６で受光する被検体からの反射光の強度が投光部５を遮光材４で覆わないときに比べて低下するようにすることができればよいが、好ましくは、投光部５の出力を一定にしたときに、受光部６で受光する被検体からの反射光の強度（すなわち照度に対応した値）が遮光材４で遮らないときの30〜90%となるような幅、より望ましくは40〜70%となるような幅である。

また、実際に版材の欠点検査を実施する最中には、受光部６によって受光される光の強度が遮光材４で遮らなかったときと一定に保たれるように投光部５の出力値を制御することが好ましい。受光量を一定に保つことで受光部６の最適な感度域での検査が可能になると共に遮光材４を取り付けた後に光量を上げることでS/N比を大きくすることが出来る。すなわち、被検体からの反射光の強度に差がある位置（たとえば図中ｘの位置）を受光部６で監視する場合、投光部５の出力値をそのままにしておくと照度Ｐと照度Ｑとに対応した信号値の差をみて欠点の有無を判断することになるが、投光部５の出力値を上げて図１の破線ｃに示すように全体の照度を高めると、図中ｘの位置における照度も照度Ｐ’と照度Ｑ’というようにその差が大きくなる。その結果、S/N比の差も大きくすることができ、よりなだらかな欠点も精度良く検出することができる。

上記のような位置を受光部で観察するためには、受光部６は、まず、一旦、一定の照度の時に受光量が最大値となるような位置（6（A）の位置）に設置する。その後、受光部６が感度範囲で最大となるまで光源の照度を上げる。この状態が最高照度である状態だが、その際、受光部６を被検体表面に平行に移動させても受光量が実質的に変化しない領域（最高照度域）があるので、図１に示すように、最終的にその最高照度域端部（6（Ｂ）の位置）で反射光を受光するように受光部６を移動することが好ましい。さらに、被検体の搬送方向に関して投光部側の最高照度域端部で反射光を受光するよう配置すると、遮光材４を設置した際に良品部と欠点部の反射光の差が大きくなるので好ましい。なお、受光量が実質的に変化しない領域（最高照度域）とは、最高照度に対して照度が95%〜100%の領域をいう。

なお、本発明において、投光部５としては、被検体全幅に均一に光を照射できるものであればよく、たとえば高周波蛍光灯や、リフレクタランプ、アパーチュアランプなどを用いることができる。また、投光部から照射される光は被検体表面で反射する波長の光であればよく、可視光、赤外光、紫外光などのいずれであってもよい。このような投光部は、投光部保護のため図示するような照射方向が開放されたハウジングに設置されていることが好ましい。

遮光材４としては、投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮ることができるものであればいずれでも良く、材質も金属、紙、樹脂などいずれであってもよい。また、断面形状もどのような形状でもよい。しかしながら、光を完全に遮光し、照射光をなるべく反射しないよう、黒い色の素材が好ましい。さらに、構造簡易化の観点から、遮光材はハウジングの一部を構成していることが好ましい。また、遮光材４は、検査対象に応じて、その遮光する幅を適宜変動させることができるように、投光部の被検体搬送方向における端部から進退可能に設けられていることが好ましい。

受光部６としては、１次元もしくは２次元CCDカメラなどを用いることができる。

上記のような本発明の欠点検査方法および欠点検査装置は、たとえば、水なし平版の製造工程に適用することができる。すなわち、水なし平版の製造工程では、アルミニウムやアルミニウム合金などの基板に、接着性改良と断熱効果の目的で、プライマー層を塗布して乾燥する。その上に、感熱層又は感光層を塗布して乾燥し、更にその上にシリコーンゴム層を塗布して乾燥する。次に、ポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンのフィルムをラミネートし、その後製品幅にインライントリミングを実施する。その後、上述したような本発明の装置、方法で欠点を検出、良否判定を行い、欠点がある箇所にはマーキングを実施する。その後、合紙をラミネートし、インラインカッターにて枚葉にするとともに、欠点検査装置のデータを元に良品、欠点品を振り分け、それぞれ積載する。

＜実施例１＞
図２に示す装置構成で、速度30m/minで搬送される凸状欠点を有するシート状物の検査を行った。

なお、図２に示す装置は、被検体であるシート状物１７と、該シート状物17の搬送手段となる定速回転ローラ18と、投光部である高周波蛍光灯14と、その投光部のハウジングに付帯された遮光材19と、1台のCCDラインセンサカメラ15と、画像処理装置16とで構成した。

シート状物17は、幅が230mm、厚さが0.24mmのアルミの板の上にフ゜ライマー層、感光層、シリコーンコ゛ム層をこの順序で積層形成し、その上に厚さ10μｍの透明保護フィルムをラミレートした水なし平版印刷板であり、異物かみ込みによる、縦0.40mm、横0.50mm、高さ10μｍ、傾斜発端部から頂点までの平均傾斜角度約1.0〜1.5°の緩やかな傾斜のある凸状欠点を有するものであった。このシート状物17を、定速回転ローラー18に粘着テープで浮き無く貼り付けた。
高周波蛍光灯14は、シート状物17に対向する面に開口部を有するハウジング内に配置し、その開口部をシート状物１７の搬送方向端部から覆うように遮光板19を設置した。なお、遮光板１９で覆う幅は、高周波蛍光灯14の出力を一定にした場合に、CCDラインセンサカメラ15で受光するシート状物１７の正常部からの反射光の強度が、遮光材１９で覆わないときの50％となる幅とした。

CCDラインセンサカメラ１５は4000画素、40MHz（（株）ヒューテック製）のものを使用し、F1.4のレンズと組み合わせ、視野幅（シート状物１７の搬送方向に直交する方向）を240mmとし、幅方向分解能を0.06mm、シート状物搬送方向分解能を0.06mmとした。そして、検査中は、CCDラインセンサカメラ15の受光量が最大受光量の50％となるように、高周波蛍光灯14の出力を調整した。

そして、高周波蛍光灯14は、図３に示すように、被検体に対して（すなわち定速回転ローラ１８の接線に対して）照射角θが60°となるように配置し、CCDラインセンサカメラ15はその反射光を受光するように配置した。高周波蛍光灯14とCCDラインセンサカメラ15の設置に関しては、最高照度域端部の反射光を受光するよう双方を設置し、また、高周波蛍光灯14の出力を一定にした場合にCCDラインセンサカメラ15での受光量が遮光材19で覆わない時の50%となるように遮光板を設置した。さらに、遮光材19から被検体照射ポイント（すなわち図１中のｘの位置）までの距離は55mm、高周波蛍光灯14の軸心から被検体照射ポイントまでの距離は80mm、被検体照射ポイントからCCDラインセンサカメラ15のレンズまでの距離は535mmとなるように設置した。

また、画像処理装置16としては、取り込んだ画像を感度補正及びノイズ除去処理し、設定したスレッシュホールドに基づいて欠点の位置と大きさを認識する（株）ヒューテク製MaxEye.Fの映像判定回路（明欠点）を使用し、しきい値に関しては、スレッシュホールド50、長さ・幅サイズは0.2mm、画素数は10pixに設定し、判定についてはor判定を選択した。そのため、信号値がスレッシュホールドを超え、幅・長さ・画素数のいずれかがしきい値を超えると欠点として出力される。

この結果、凸状欠点の部分でS/N比が4を超える信号強度を得た。
＜比較例１＞
遮光材を設けなかった以外は実施例１と同様に凸状欠点を有するシート状物の検査を行った。その結果、凸状欠点の部分においてもS/N比が1.4と十分な信号強度が得られなかった。
＜比較例２＞
高周波蛍光灯１４の端部を所定幅覆う遮光材に代えて、高周波蛍光灯１４の中央部を1mm、2mm、3mmの幅で覆う遮光材を用いた以外は実施例１と同様に凸状欠点を有するシート状物の検査を行った。

しかしながら、それぞれのS/N比は1.5、1.6、1.8と十分な信号強度が得られなかった。

本発明の一実施形態を示す模式図である。実施例・比較例における欠点検査装置の概略斜視図である。実施例・比較例における高周波蛍光灯14、被検体（定速回転ローラ１８）、CCDラインセンサカメラ15の位置関係を示す概略図である。

符号の説明

４遮光材
５投光部
６受光部
７版材
１４高周波蛍光灯
１５ CCDラインセンサカメラ
１６画像処理装置
１７シート状物
１８定速回転ローラ
１９遮光材

Claims

搬送される被検体の表面に投光部から光を一定の照射角度で照射するとともに該表面から反射される光を受光部で受光し、受光した光の強度に基づいて該被検体の欠点を検出する方法であって、投光部から被検体までの間に遮光材を設けて投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮り、投光部の出力を一定にした場合に遮光材を設けないときに比べて受光部で受光する被検体からの反射光の強度が低下するようにせしめることを特徴とする欠点検査方法。
投光部の出力を一定にした場合に受光部で受光する被検体からの反射光の強度が遮光材を設けないときの90％〜30％となるように、投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮る、請求項１に記載の欠点検査方法。
前記投光部は、投光部から照射される光を遮光材で遮るときと遮らないときとで受光部によって受光される光の強度が一定に保たれるように出力値を制御する、請求項１または２に記載の欠点検査方法。
前記受光部は、投光部から照射される光を遮光材で遮らないときの最高照度域端部で反射光を受光するように配置する、請求項１〜３のいずれかに記載の欠点検査方法。
前記被検体が、シート状物の表面にフィルムをラミネートしたものである、請求項１〜４のいずれかに記載の欠点検査方法。
前記被検体が水なし平版である、請求項１〜５のいずれかに記載の欠点検査方法。
被検体の搬送手段と、搬送される被検体の表面に光を照射する投光部と、被検体の表面から反射した光を受光する受光部と、受光した光の強度に基づいて前記被検体の良否判定を行うデータ処理部と、前記投光部から照射される光の搬送方向上流側または下流側の成分を遮る遮光材とを有していることを特徴とする欠点検査装置。
前記遮光材は、投光部の被検体搬送方向における端部から進退可能に設けられている、請求項７に記載の欠点検査装置。
前記受光部の入力信号に基づいて前記投光部の出力値を制御する制御部を備えている、請求項７または８に記載の欠点検査装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の欠点検査方法もしくは請求項７〜９のいずれかに記載の欠点検査装置を用いる水なし平版の製造方法。