JP2009025073A - ロール状シート加工品の薄膜コート未塗工部の検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール状シート加工品の全面に対して、薄膜コート未塗工部を検出する検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】ロール状原反を連続シートとして巻き出しながら薄膜コートを施してロール状シート加工品として巻き取る段階を有する加工工程において、連続シートの薄膜コート未塗工部を検査する検査装置であって、赤色ＬＥＤの面発光光源を照明光源として、連続シートの薄膜コート面の直上から同軸落射、または斜め上方から照射する照明光照射手段と、前記連続シートの薄膜コート面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られた画像データに対して画像処理を行い、薄膜コート未塗工部を検出する画像処理手段を備えることを特徴とする、薄膜コート未塗工部検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺の連続シートをロール状に巻いたロール状原反を生産材として、薄膜コート塗工工程を行い、ロール状シート加工品を製造する生産工程において、ロール状シート加工品の全面に対して、薄膜コート未塗工部を検出する検査方法および検査装置に関するものである。

従来、ロール状シート加工品の薄膜コート塗工工程において、薄膜コート未塗工部の検出は、作業者による目視検査か、薄膜コート層の平均膜厚を計測してその膜厚変動から薄膜コート未塗工部の判断を行なうしか方法がない。これは、従来のような撮像方法で得た画像に対して画像処理を行ない全面検査する検査機では、薄膜コート未塗工部を検出できないためである。

しかしながら、従来の方法では以下のような問題点があった。まず、作業者による目視検査では個人差があるとともに、そもそも薄膜コート未塗工部が目視確認できない場合が多い。

また、特許文献１などに記載の技術のように、薄膜コート層の平均膜厚を計測してその膜厚変動から薄膜コート未塗工部の判断を行なう方法では、もともと平均膜厚が薄い薄膜コート層に対しては、検出したい膜厚変動に比べると膜厚計測の精度が粗い。さらに、面積の小さな未塗工部の発見はできない。

特許第３８２００４９号

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、全面検査で画像処理を行なうことにより薄膜コート未塗工部を正確に識別可能な検査装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明の請求項１においては、ロール状原反を連続シートとして巻き出しながら薄膜コートを施してロール状シート加工品として巻き取る段階を有する加工工程において、連続シートの薄膜コート未塗工部を検査する方法であって、
赤色ＬＥＤの面発光光源を照明光源として、連続シートの薄膜コート面側から同軸落射、または斜め上方から照射する照明光照射段階と、
前記連続シートの薄膜コート面を撮像手段により撮像する撮像段階と、
前記撮像段階で得られた画像データに対して画像処理を行い、薄膜コート未塗工部を検出する画像処理段階を備えることを特徴とする薄膜コート未塗工部検査方法、としたものである。

また請求項２においては、ロール状原反を連続シートとして巻き出しながら薄膜コートを施してロール状シート加工品として巻き取る段階を有する加工工程において、連続シートの薄膜コート未塗工部を検査する検査装置であって、
赤色ＬＥＤの面発光光源を照明光源として、連続シートの薄膜コート面側から同軸落射、または斜め上方から照射する照明光照射手段と、
前記連続シートの薄膜コート面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた画像データに対して画像処理を行い、薄膜コート未塗工部を検出する画像処理手段を備えることを特徴とする薄膜コート未塗工部検査装置、としたものである。

本発明によれば、次のような顕著な効果を奏する。
（１）ロール状シート加工品の薄膜コート工程において、照明光照射範囲および撮像範囲をロール状シート加工品の全幅とすることにより、全面自動検査が可能となり薄膜コートの未塗工部を正確に識別することができる。
（２）全面自動検査により作業員の負荷を激減できる。
（３）薄膜コートの未塗工部を正確に識別することが可能なため、品質保証が可能となり薄膜コート未塗工部の流出を防ぐことができる。

本発明の第１の実施形態の薄膜コート未塗工部検査装置を、側面から見た概略構成を図１（ａ）に示す。薄膜コートを施されたロール状シート加工品１は、図示せぬ搬送手段により矢印Ａの方向に搬送され、その搬送経路上の薄膜コート塗工面の側に、本発明の薄膜コート未塗工部検査装置は設置される。

赤色ＬＥＤの面発光光源５２、およびビームスプリッター５１を備えた同軸落射照明系５により、ロール状シート加工品１の所定箇所に照明光を照射する。

ここでＬＥＤの面発光光源とは、例えば、ガラスやプラスチックで出来た乳白色の板の周囲の端面近くに複数個のＬＥＤを配置し、ＬＥＤからの光が板の端面以外の方向に漏れないような覆いをすることによって、乳白色の板が面状に均一に発光する光源のようになるようにしたものである。

ロール状シート加工品１表面からの光は、レンズ３を備えた撮像手段２によって受光され、撮像手段２はロール状シート加工品１の画像を撮像し、画像データを画像処理手段４へ送る。

画像処理手段４は、得られた画像に対して画像処理を行い薄膜コート未塗工部の検出を行う。本実施形態の同軸落射照明系５、レンズ３および撮像手段２によってロール状シート加工品１の薄膜コート面を撮像すると、薄膜コート未塗工部は、周囲の薄膜コート塗工部に比べて、画像の諧調が異なっているため、検出可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態の薄膜コート未塗工部検査装置を、側面から見た概略構成を図１（ｂ）に示す。薄膜コートを施されたロール状シート加工品１は、図示せぬ搬送手段により矢印Ａの方向に搬送され、その搬送経路上の薄膜コート塗工面の側に、本発明の薄膜コート未塗工部検査装置は設置される。

ライン形状の赤色ＬＥＤ面発光光源６により、ロール状シート加工品１の所定領域に照明光を照射する。レンズ３を備えた撮像手段２は、光源６によって照明光が照射されている領域を撮像し、画像データを画像処理手段４へ送る。

ライン形状の赤色ＬＥＤ面発光光源６は、ロール状シート加工品１の幅方向に設置するようにし、撮像手段２としてラインセンサ素子を用いたカメラを使用すれば、ロール状シート加工品１が順次搬送されていくのに従って、ロール状シート加工品１の撮像を効率よく行うことができる。

図１（ｂ）では、ライン形状の赤色ＬＥＤ面発光光源６を搬送方向上流側に、撮像手段２を搬送方向下流側に設置した場合を示しているが、逆の配置であってもかまわない。

図１（ｂ）に示すように、ロール状シート加工品１の薄膜コート面の法線方向に対して、赤色ＬＥＤ面発光光源６は照射角度θ１で照明光を照射し、撮像手段２は受光角度θ２でロール状シート加工品１からの光を受光する。

なお、θ１＝θ２という配置に設定すると、正反射光の成分が多くなりすぎて表面がぎらついて見える状態となることが多いので、θ２＝θ１±５°程度の、正反射に近い角度範囲に設定するのが好ましい。また、好ましいθ１の範囲は、０°〜３０°である。

以下に本発明の具体的な実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。なお、本発明で想定している薄膜コートの厚みは１００〜４００ｎｍである。

以下の実施例では、ＰＥＴフィルム上にＳｉコートが行なわれる場合を示す。
表１および表２は、各種ＬＥＤ光源を使用して計測したＳｉ未塗工部と塗工部の階調の差の一覧表である。なお、ＬＥＤ光源以外（メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯）を使用すると、Ｓｉ未塗工部と塗工部の階調差はほとんどでない。（撮像画像でのＳｉ塗工部と未塗工部の目視確認は不可であった。）

＜実施例１＞
図２に示すようなフィルムの幅方向の中心位置に対し、右側がＳｉ塗工部、左側がＳｉ未塗工部のフィルムについて本発明の検査装置で画像を撮像し、その塗工部と未塗工部の階調値を比較した結果を表１に示す。

撮像に使用したカメラはモノクロＣＣＤカメラである。階調は、フィルムの幅方向の中心位置を境界とし、その境界を挟んで左右両側のＳｉ塗工部とＳｉ未塗工部を所定サイズで枠囲いした図２に示すような領域のヒストグラムの平均値である。（階調数は２５６階調である。）また、同一サンプルをＮｏ１からＮｏ７の方法で撮像した結果である。

なお、印刷部は、フィルムの印刷部（文字や図柄等が印刷される）におけるＳｉ塗工部とＳｉ未塗工部を表し、非印刷部は、フィルムの非印刷部（透明部）におけるＳｉ塗工部とＳｉ未塗工部の領域を表す。

さらに、階調（Ｓｉ無）はＳｉ未塗工部の階調の値で、階調（Ｓｉ有）はＳｉ塗工部の階調の値である。
また、階調差１は、階調（Ｓｉ無）−階調（Ｓｉ有）の値である。
階調差２（％）は、階調差１／２５６＊１００の値である。
階調差３（％）は、階調差１／階調（Ｓｉ無）＊１００の値である。

表１の階調差３の欄を見ると、各照明光使用時のＳｉ有無の階調差は、
赤色ＬＥＤ（６６０ｎｍ）で２９〜３２％（非印刷部）、６４〜７３％（印刷部）（Ｎｏ１、Ｎｏ３を参照）、
青色ＬＥＤ（４７０ｎｍ）使用時では、６〜７％（非印刷部）、１１〜１７％（印刷部）（Ｎｏ４、Ｎｏ２を参照）、
白色ＬＥＤ使用時では、２２％（非印刷部）、４６％（印刷部）（Ｎｏ７を参照）である。

上記に示すように、ＬＥＤ光源として赤色の面発光照明（均一面発光）を用い、薄膜コート面に対して斜め照明方式で撮像すると未塗工部と塗工部の階調の差が大きくでることがわかる。各照明光での撮像画像を目視にて確認した場合、Ｓｉ塗工部と未塗工部の区別が最もしやすいのは赤色ＬＥＤ光源であった。青色ＬＥＤでは目視確認は難しく、白色ＬＥＤでも目視では辛うじて判別できる程度である。（なお、薄膜コートした面の反対側の面からの撮像では、未塗工部と塗工部の目視確認はできない。）

＜実施例２＞
図３に示すような、Ｓｉ塗工部中の一部に丸いＳｉ未塗工部のあるフィルムについて本発明の検査装置で画像を撮像し、その塗工部と未塗工部の階調値を比較した結果を表２に示す。

撮像に使用したカメラはモノクロＣＣＤカメラである。階調は、フィルムのＳｉ塗工部と未塗工部を、図３に示すような所定の大きさで枠囲いした領域のヒストグラムの平均値である。（階調数は２５６階調である。）また、照明方式は斜め照明で各種ＬＥＤ光源を用いて撮像した結果である。

なお、非印刷部は、フィルムの非印刷部（透明部）におけるＳｉ塗工部と未塗工部の領域を表す。

さらに、階調（Ｓｉ無）はＳｉ未塗工部の階調の値で、階調（Ｓｉ有）はＳｉ塗工部の階調の値である。
また、階調差１は、階調（Ｓｉ無）−階調（Ｓｉ有）の値である。
階調差２（％）は、階調差１／２５６＊１００の値である。
階調差３（％）は、階調差１／階調（Ｓｉ無）＊１００の値である。

表２の階調差３の欄を見ると、各照明光使用時のＳｉ有無の階調差は、
赤色ＬＥＤ（６６０ｎｍ）標準輝度使用時では１８〜２１％（非印刷部）（Ｎｏ８、Ｎｏ１２を参照）、
赤色ＬＥＤ（６６０ｎｍ）高輝度使用時では１１％（非印刷部）（Ｎｏ９、Ｎｏ１３を参照）、
白色ＬＥＤ標準輝度使用時では２％（非印刷部）（Ｎｏ１０を参照）、
白色ＬＥＤ高輝度使用時では８％（非印刷部）（Ｎｏ１１を参照）、である。

上記に示すように、実施例１とは異なるサンプルフィルムを用いた場合でも照明光源として赤色ＬＥＤの面発光照明を用い、斜め照明方式で撮像すると未塗工部と塗工部の階調の差が大きくでることがわかる。特に高輝度タイプよりも標準輝度タイプを用いると階調の差は顕著となる。なお、ＬＥＤは指向性を持たせたものより、光を拡散させた面発光タイプ（均一照明光）を用いたほうがよい。赤色ＬＥＤを照明光源として用いた撮像画像の場合、Ｓｉ塗工部と未塗工部の目視による判別は可能であった。白色ＬＥＤを照明光源とした場合では、目視では辛うじて判別できる程度である。

（ａ）本発明の第１の実施形態である、同軸落射照明系を使った薄膜コート未塗工部検査装置の側面からの概略構成図。（ｂ）本発明の第２の実施形態である、ライン形状の照明光源を使った薄膜コート未塗工部検査装置の側面からの概略構成図。 実施例１で撮像計測に使用したフィルムの模式図である。（フィルムの幅方向の中心位置に対し、右側がＳｉ塗工部、左側がＳｉ未塗工部） 実施例２で撮像計測に使用したフィルムの模式図である。（一部に丸いＳｉ未塗工部のあるフィルム）

符号の説明

１・・・ロール状シート加工品
２・・・撮像手段
３・・・レンズ
４・・・画像処理手段
５・・・同軸落射照明系
５１・・ビームスプリッター
５２・・赤色ＬＥＤの面発光光源
６・・・ライン形状の赤色ＬＥＤ面発光光源

Claims (2)

1. ロール状原反を連続シートとして巻き出しながら薄膜コートを施してロール状シート加工品として巻き取る段階を有する加工工程において、連続シートの薄膜コート未塗工部を検査する方法であって、
   赤色ＬＥＤの面発光光源を照明光源として、連続シートの薄膜コート面側から同軸落射、または斜め上方から照射する照明光照射段階と、
   前記連続シートの薄膜コート面を撮像手段により撮像する撮像段階と、
   前記撮像段階で得られた画像データに対して画像処理を行い、薄膜コート未塗工部を検出する画像処理段階を備えることを特徴とする、薄膜コート未塗工部検査方法。
   
2. ロール状原反を連続シートとして巻き出しながら薄膜コートを施してロール状シート加工品として巻き取る段階を有する加工工程において、連続シートの薄膜コート未塗工部を検査する検査装置であって、
   赤色ＬＥＤの面発光光源を照明光源として、連続シートの薄膜コート面側から同軸落射、または斜め上方から照射する照明光照射手段と、
   前記連続シートの薄膜コート面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で得られた画像データに対して画像処理を行い、薄膜コート未塗工部を検出する画像処理手段を備えることを特徴とする、薄膜コート未塗工部検査装置。