JP2010156620A

JP2010156620A - 検査装置

Info

Publication number: JP2010156620A
Application number: JP2008335320A
Authority: JP
Inventors: Kota Ueno; 孝太上野
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5225064B2

Abstract

【課題】シート中の異物やシート表裏面の汚れを共に精度良く検出することができる検査装置を提供する。
【解決手段】被検査シートＳの一面側に設けられる第１の光源１と、被検査シートＳの他面側に設けられる第２の光源２と、第１の光源１から出射され被検査シートＳで一面側に反射した光と、第２の光源２から出射され被検査シートＳを透過して一面側に至った光とを受光する撮像素子を有するＣＣＤカメラ３等と、撮像素子から出力される画像信号を処理する画像処理部４と、を備える検査装置であって、第１の光源１が出射する光は、被検査シートＳに付着した黄色系汚れと補色関係にある青色光であり、第２の光源２が出射する光は赤色光である。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検査シートに付着した着色異物や汚れを検出する検査装置に関する。

従来、シートの欠陥検査に用いる検査装置では、着色異物、油等の汚れを検査するために反射用照明器具を設置し、カメラで撮影することが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている検査装置では、この撮影の際、着色異物や汚れを精度良く検出するために、着色異物や汚れと補色関係にある色を有するフィルタを用いることが行われている。
また、光透過性を有する物体の表面や内部など異なる位置に存在する微細な欠陥を精度よく検査することができる検査装置として、欠陥検出特性と波長が互いに異なる光を投射する複数の光源を備えた検査装置が提案されている（例えば特許文献２）。

特開２００１−３１８０５９号公報特開２０００−９５９１号公報

しかし、従来の検査装置では、シート中に存在する異物や、シート裏面に存在する異物の撮像精度を上げようとするとシート表面の汚れ等の欠陥を検出し難くなる一方、表面欠陥の撮像精度を上げると、シート中に存在する異物や、シート裏面側の異物や汚れを検出し難くなるという問題があった。

従って、本発明は、被検査シートの表面（第１の光源側に向けられる面）に付着した黄色系汚れと、該シート中又は該シートの表裏面の異物を共に精度良く検出することができる検査装置を提供することに関する。

本発明は、被検査シートの一面側に設けられる第１の光源と、被検査シートの他面側に設けられる第２の光源と、前記第１の光源から出射され前記被検査シートで一面側に反射した光と、前記第２の光源から出射され前記被検査シートを透過して一面側に至った光とを受光する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号を処理する画像処理部と、を備える検査装置であって、前記第１の光源が出射する光は、前記被検査シートに付着した黄色系汚れと補色関係にある青色光であり、前記第２の光源が出射する光は赤色光である検査装置を提供するものである。

本発明の検査装置によれば、被検査シートの表面（第１の光源側に向けられる面）に付着した黄色系汚れと、該シート中又は該シート表裏面の異物を共に精度良く検出することができる。黄色系汚れとは、例えば製造機器で使用する機械油などが不具合によって付着した汚れのことを指している。

以下、本発明を、その好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の検査装置の一実施形態を示している。図に示すように、本実施形態の検査装置は、光透過性シートである被検査シートＳの一面側に設けられる第１の光源１と、被検査シートＳの他面側に設けられる幅広の第２の光源２と、を有している。また、本実施形態の検査装置は、第１の光源１から出射され被検査シートＳで一面側に反射した光と、第２の光源２から出射され被検査シートＳを透過して一面側に至った光とを受光する撮像素子を有するＣＣＤカメラ３と、該撮像素子から出力される画像信号を処理する画像処理部４とを備えている。また、本実施形態の検査装置は、被検査シートＳを走行させる駆動手段（不図示）と、第１の光源１及び第２の光源２の光量を調整するアンプ５Ａ，５Ｂとを備えている。
画像処理部４は、ＣＣＤカメラ３と接続されている画像処理装置４１と、この画像処理装置４１に接続されているモニタ４２とを備えている。画像処理装置４１としては、画像処理ソフトウェアがインストールされているパソコン本体、市販されている画像処理機（例えばキーエンス社ＣＶ−３５００）等が挙げられる。

被検査シートＳには、油汚れなどの黄色系汚れが付着することがあるがこの汚れを検出するために、第１の光源１が出射する光は、被検査シートＳに付着した黄色系汚れと補色関係にある青色光とされている。ここで、青色光とは、光の波長域分布のピークが青色波長付近にある場合をいい、例えば、青色発光ダイオードによって得ることができる。又は、蛍光灯など白色光を出す照明に青色のフィルタを取り付けて、青色光のみを取り出すようにしてもよい。第２の光源２が出射する光は、赤色光である。ここで、赤色光とは、光の波長域分布のピークが赤色波長付近にある場合をいい、例えば、赤色発光ダイオードによって得ることができる。又は、蛍光灯など白色光を出す照明に赤色のフィルタを取り付けて、赤色光のみを取り出すようにしてもよい。

本実施形態において、青色光は、被検査シートＳの表面の汚れを検査するものであり、青色と補色関係にある黄色系汚れ（例えば、油汚れ）の検査に有効である。補色関係を利用することにより、黄色系汚れと被検査シートＳとの明暗差が、補色関係を使わないときよりも広がるため、黄色系汚れを画像処理装置４１において検出しやすくすることができるからである。また、作業者がモニタ４２で油汚れを確認する場合に、視認し易い。赤色光は、被検査シートＳ中の異物や被検査シートＳの裏面の汚れの検査を行うものである。赤色光が用いられているのは、樹脂シートでの透過率が他の可視光に比べて高いからである。すなわち、赤色光以外の可視光は、赤色光よりも樹脂シートに入射する際の反射率が大きい。

第１の光源１及び第２の光源２としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。発光ダイオードからは特定範囲の波長が放射されるため、第１の光源１からの青色光と第２の光源２からの赤色光とが混ざり合うことがない。
そして、これらの光を受光して撮像するために、撮像素子には、単板式カラーＣＣＤが好適に用いられる。勿論、第１の光源１および第２の光源２の光を受光して、分光プリズムを用いて各色（ＲＧＢ）の成分に分光して、青色光用と赤色光用の撮像素子を設けて撮像してもよい。
本実施形態では、被検査シートＳの内の広範囲に渡って青色光と赤色光とが照射されるため、被検査シートＳを所定間隔でステップ状に移動させて、異物や汚れの検査を行う。被検査シートＳの移動間隔は、非検査部分が発生しないように、ＣＣＤカメラ３の撮影範囲より狭い間隔で行う。

図２は本実施形態の検査装置の平面図である。被検査シートＳは図中、矢印方向に移動する。第２の光源２は長方形状のものであり、そのほぼ大半の幅を横断するように被検査シートＳが設けられている。第２の光源２の近傍には、一対の対向して配置された棒状の第１の光源１が設けられている。また、長方形状の第２の光源２の中央付近の上方には、ＣＣＤカメラ３が設けられている。なお、図２には、ＣＣＤカメラ３の本体部分３１及びレンズ部３２が示されている。

また、図３は本実施形態の検査装置の動作処理の流れを示している。先ず、ステップＳ１において、ＣＣＤカメラ３で、赤色光と青色光とを受光し、撮像素子から出力された画像信号を画像処理部４に送信する。次いで、ステップＳ２において、赤成分画像と青成分画像とを画像処理装置４１の演算部で分析して異物や汚れの有無の検査を行う。
異物及び汚れの有無の検査においては、先ず、ステップＳ３において、被検査シートＳ中の異物や被検査シートＳの表面又は裏面の異物の有無の判断が、赤成分画像の分析結果に基づいてなされる。異物が存在しない場合にはステップＳ４に進む。異物が存在する場合には、ステップＳ７においてゴミが存在することをモニタ４２に表示する。ステップＳ４では、青成分画像の分析結果に基づいて被検査シートＳの表面（第１の光源側の面）の汚れの検査が行われる。汚れが発見されない場合には、ステップＳ５で良品であると判定される。汚れが発見された場合には、不良品であると判定され、ステップＳ６で汚れが存在することをモニタ４２に表示する。

異物及び汚れの有無の検査するための好ましい処理の一例について説明する。
（１）撮像した画像から赤色成分の画像と青色成分の画像を分離する。
（２）赤色成分と青色成分の画像に対し、それぞれ閾値Ｔ１、Ｔ２を用いて２値化処理を行う。２値化処理は、閾値Ｔ１，Ｔ２を、良品の画像を基にしたときに、暗部が出ない程度に低く設定し、その閾値未満の画素は黒、閾値以上の画素を白に変換する。以下、２値化した赤色成分画像をＲ画像、２値化した青色成分画像をＢ画像ともいう。
（３）Ｒ画像から暗部を探し面積を求める。暗部の面積が、閾値Ｔ３^*以上である場合に異物があると判断し、その座標をメモリＭ１に転送する。
（４）Ｂ画像から暗部を探し面積を求める。暗部の面積が、閾値Ｔ４^*以上である場合に異物または黄色系汚れがあると判断し、その座標をメモリＭ２に転送する。
閾値Ｔ３^*や閾値Ｔ４^*は、例えば、検出したい最小の異物のサンプルをシート上で撮影し、その画像から閾値を設定する。
（５）汚れと異物の区別や異物の表裏判別を、Ｍ１とＭ２の座標情報を基にして、以下のように行う。
Ｒ画像とＢ画像の暗部が同じ座標上にある場合は、シート表面の異物と判断する。
Ｒ画像のみ暗部が存在する場合は、シート裏面の異物と判断する。
Ｂ画像のみ暗部が存在する場合は、黄色系汚れと判断する。
この方法によれば、シート中又はシートの表裏面の異物のみならず、シート表面（第１の光源側に向けられる面）に付着した油汚れ等の黄色系汚れを精度良く検出することができる。

本発明においては、光透過性を有するシート全般を、被検査シート（検査対象とするシート）とすることができる。光透過性シートの例としては、プラスチックシートや、不織布、紙等の繊維シート、これらの積層体等が挙げられる。これらの中でも、不織布や半透明の均一なものが良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に制限されず、適宜変更可能である。

上述した実施形態では、単板式カラーＣＣＤを用いて画像を取得した例について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、図４に示すように、分光プリズム３Ａを用いて各色（ＲＧＢ）の波長に分け、それぞれ別個に撮像素子で受光し、画像処理部４で分析するとよい。

また、被検査シートに異物や汚れがあると判断した後の処理として、シート加工製品の製造ラインに本発明の検査装置を導入した場合、シート外観不良の信号を画像処理部から後工程に送信して不良品として排出させることもできる。

〔実施例〕
被検査シートＳとして、図５（ａ）に示すように、片面に、異物６として黒色の粘着テープを付着され、機械油により油染み（黄色系汚れ）７が付けられていると共に、他面に、異物８として黒色の粘着テープを付着された不織布を用いた。異物６、油染み７、異物８の大きさは、それぞれ１×１ｍｍ、４ｍｍ×６ｍｍ、１×１ｍｍで、異物６と油染み７は不織布の長手方向に１２ｍｍ離間している。被検査シートＳは、不織布（２０ｇ／ｍ²）を用い、粘着テープはサンハヤト製のＬＬ−３１０番を用いた。
図１及び図２に示す検査装置を用いて、その不織布の異物６及び油染み７を有する面（以下、表面ともいう）に、第１の光源として青色ＬＥＤバー照明（キーエンス製ＣＡ−ＤＢＢ１３）から青色光を照射し、その不織布の異物８を有する面（以下、裏面ともいう）に、第２の光源として赤色ＬＥＤバックライト照明（キーエンス製ＣＡ−ＤＳＲ９）から赤色光を照射した。第１の光源と不織布間の距離は５０ｍｍとし、第２の光源と不織布間の距離は２０ｍｍとした。ＣＣＤカメラと不織布間の距離は１６０ｍｍとした。

不織布の表面で反射した青色光と該不織布を透過した赤色光とを、ＣＣＤカメラ（キーエンス製ＣＶ−Ｈ１００Ｃ）で撮像し、撮像した画像を画像処理ソフトがインストールされたパソコンに取り込んだ。画像処理ソフトを用いて、取り込んだ画像の赤色成分と緑色成分を除去し、青色成分のみ閾値５０で２値化し、Ｂ画像を生成した。同様に青成分と緑成分を除去し、赤色成分のみ閾値を６５で２値化し、Ｒ画像を生成した。図５（ｂ）に、２値化後の青色成分画像（Ｂ画像）を示し、図５（ｃ）に、２値化後の赤色成分画像（Ｒ画像）を示した。
不織布表面の異物６については、Ｒ画像及びＢ画像の同じ座標上に、該異物６に対応する暗部６’が表れていて、異物６と暗部６’の面積は同じであった。油染み７については、Ｂ画像のみに、該油染み７に対応する暗部７’が表れていて、油染みの面積と暗部７’の面積はほぼ同じであった。不織布裏面の異物８については、Ｒ画像のみに、該異物８に対応する暗部８’が表れていて、異物８と暗部８’の面積は同じであった。
従って、Ｂ画像のみに暗部７’が表れ、Ｒ画像の同じ座標上に暗部が表れていない場合は、油染み７（黄色系汚れ）があると判別することができる。また、異物が不織布表面に存するか裏面に存するかの判別は、暗部がＲ画像のみにある場合は表面にあると判別でき、暗部がＲ画像とＢ画像で同じ座標上にある場合は裏面にあると判別することができる。

〔比較例〕
被検査シートＳとしては、実施例で用いたものと同じ不織布（異物６，８及び油染み７が付着したもの）を用いた。
その不織布の表面（油染みのある面）に対し、斜め上方から赤色ＬＥＤバー照明（キーエンス製ＣＡ−ＤＢＲ１３）により赤色光を照射すると共に、それとは反対側の斜め上方から緑色ＬＥＤバー照明（モリテックス製ＭＢＲＬ―ＣＧ１３０１５）により緑色光を照射した。また、不織布の裏面に、青色ＬＥＤバックライト照明（キーエンス製ＣＡ−ＤＳＲ９）により青色光を照射した。赤色照明と不織布の間隔は５０ｍｍとし、緑色照明と不織布の間隔は５０ｍｍとし、青色照明と不織布の間隔は２０ｍｍとした。
不織布の表面側の上方１６０ｍｍに配置したＣＣＤカメラ（実施例と同じ）に、不織布の表面で反射した、赤色光及び緑色光と、不織布を透過した青色光とを、ＣＣＤカメラで撮像した。撮像した画像から、実施例と同様に青色成分の画像と、赤色成分の画像を生成し、閾値を青成分は５５、赤成分は６５として、それぞれ２値化処理を行った。図５（ｄ）に、２値化後の青色成分画像（Ｂ画像）を示し、図５（ｅ）に、２値化後の赤色成分画像（Ｒ画像）を示した。
その結果、２値化後の青色成分画像（Ｂ画像）と２値化後の赤色成分画像（Ｒ画像）とを用いて、不織布の表面に存する異物６と、該不織布の裏面に存する異物８とを区別することはできたが、油染み７はＲ画像、Ｂ画像ともに、閾値を変更しても抽出することができなかった。なお、緑色照明の明るさを調整すると、赤色成分画像と青色成分画像の明るさが変化してしまい、２値化の閾値の再調整が必要であった。

図１は、本発明の検査装置の一実施形態を示す説明図である。図２は、図１の検査装置の平面図である。図３は、図１の検査装置の動作処理の流れを示すフローチャートである。図４は、図１の検査装置の変形例を示す説明図である。図５は、汚れ及び異物の検出方法を説明するための説明図であり、図５（ａ）は、実施例及び比較例で用いた被検査シートとしての不織布を示す図であり、図５（ｂ）は、実施例の青色成分画像及び赤色成分画像に分離した後の２値化した青色成分画像（Ｂ画像）、図５（ｃ）は、実施例の青色成分画像及び赤色成分画像に分離した後の２値化した赤色成分画像（Ｒ画像）を示す図である。また、図５（ｄ）は、比較例の青色成分画像及び赤色成分画像に分離した後の２値化した青色成分画像（Ｂ画像）、図５（ｅ）は、比較例の青色成分画像及び赤色成分画像に分離した後の２値化した赤色成分画像（Ｒ画像）を示す図である。

符号の説明

１第１の光源
２第２の光源
３ＣＣＤカメラ
３Ａ分光プリズム
４画像処理部
４１画像処理装置
４２モニタ
５Ａ，５Ｂ照明用アンプ
Ｓ被検査シート

Claims

被検査シートの一面側に設けられる第１の光源と、
被検査シートの他面側に設けられる第２の光源と、
前記第１の光源から出射され前記被検査シートで一面側に反射した光と、前記第２の光源から出射され前記被検査シートを透過して一面側に至った光とを受光する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される画像信号を処理する画像処理部と、
を備える検査装置であって、
前記第１の光源が出射する光は、前記被検査シートに付着した黄色系汚れと補色関係にある青色光であり、
前記第２の光源が出射する光は赤色光である検査装置。
前記黄色系汚れは、油汚れである請求項１に記載の検査装置。
前記第１の光源及び前記第２の光源は、発光ダイオードである請求項１又は２に記載の検査装置。
前記被検査シートを走行させる駆動手段が設けられている請求項１〜４の何れかに記載の検査装置。