JP2577655B2

JP2577655B2 - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2577655B2
Application number: JP26913890A
Authority: JP
Inventors: 正和岩佐; 至朗曽根
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH04145350A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、鋼板、アルミ板、銅板、紙、プラスチック
フィルムなどのロール状に巻いた検査対象の表面を走査
して得られる画像信号を用いて欠陥の有無を検査する欠
陥検査装置に関するものである。

（発明の技術的背景）鋼板や紙などの表面を光学的に走査して、その表面の
キズあるいは内部の欠陥等を検出する欠陥検査装置が公
知である。ここに従来は検査対象を走査して得た画像信
号を予め設定されたしきい値と比較し、画像信号がこの
しきい値により決まる範囲外になると欠陥であると判断
していた。

一方ロール状に巻いた検査対象では通常ロールの先端
および後端には傷が多くなるため、最終的にはこの付近
は製品として使用せずに切り取って廃棄している。また
鋼板などの製造ラインではロールの切換え時に切換え前
後のロール端を互いに溶接してつなぎ処理ラインに送っ
ている。このためこの溶接したつなぎ目の付近には傷が
多くなり、このつなぎ目付近は製品としては使用せずに
最終的には切り取って廃棄している。

このような検査対象を検査する場合に、従来装置では
前記のように所定のしきい値を用いて欠陥を検出してい
たため、ロールの端やつなぎ目（以下単につなぎ目とい
う）などにおいて多数発生する傷を欠陥として判断して
しまうことになる。このため最終的に廃棄する部分にあ
る大きな傷や多数の傷により製品を不良品と判断すると
いう問題がある。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
ロールのつなぎ目（ロール端を含む）付近で傷が多数発
生していてもこれらの傷によっては製品を不良と判断す
ることがなく、実際に使用する範囲だけの欠陥を検出す
るようにした欠陥検査装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の構成）本発明によればこの目的は、検査対象を走査して得た
画像信号を、所定のしきい値と比較して、検査対象の欠
陥を検出する欠陥検査装置において、前記検査対象のつ
なぎ目を含む所定範囲のつなぎ範囲を検出するつなぎ範
囲検出手段と、前記つなぎ範囲に対しては欠陥を検出し
にくいしきい値をまたこれ以外の範囲に対しては欠陥を
検出する通常のしきい値を別々にメモリするメモリ手段
と、前記つなぎ範囲とそれ以外の範囲とに対応するしき
い値を前記メモリ手段から選定して読出す選定手段とを
備え、選定された前記しきい値を用いて欠陥を検出する
ことを特徴とする欠陥検査装置、により達成される。

ここにつなぎ目センサは、検査対象の検査位置の上流
側および下流側の所定位置に設け、つなぎ目範囲検出手
段は上流側のつなぎ目センサの出力に基づいてつなぎ範
囲に対応するしきい値に切換え、下流側の前記つなぎ目
センサの出力に基づいてしきい値を元に戻すように構成
することができる。

また走査位置の上流側だけに１つのつなぎ目センサを
設け、そのつなぎ目の検出後の一定範囲内でつなぎ範囲
に対応するしきい値に切換えるようにしてもよい。

（作用）検査対象の送り中につなぎ目センサがつなぎ目を検出
すると、つなぎ範囲検出手段はこのつなぎ目を含む所定
範囲（つなぎ範囲）が検査位置に入っている間欠陥検出
のためのしきい値を変更する。このためつなぎ目付近の
つなぎ範囲内にある一定以下の大きさあるいは一定以下
の深さの欠陥に対してはこれを欠陥として検出すること
がない。またこのしきい値を十分に大きく（または小さ
く）設定することにより欠陥をこのつなぎ範囲内で検出
するのを禁止する。この結果つなぎ範囲内の傷の大部分
あるいは全てを欠陥と検出せず、この範囲内の傷に基づ
いて製品を不良品と判断することがない。

（実施例）第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図
はメモリ手段にメモリされる検査条件の組の例を示す
図、第３〜５図は信号処理の説明図である。すなわち第
３図はデジタル方式の微分フィルタリング処理の説明
図、第４図は微分フィルタの一例を示す図、第５図は画
像信号の濃度変換特性の説明図である。

第１図において、符号10は鋼板、紙、プラスチックフ
ィルムなどの検査対象であり、この検査対象10は供給ロ
ール12から巻取りロール14に送られる。この巻取りロー
ル14は巻取りモータ16により駆動される。モータ16によ
り巻取られる検査対象10の走行速度（送り送度）は速度
検出器（パルスジェネレータ）18により検出される。こ
の検査対象10の送り中にフライングスポット方式による
画像検出手段20によって表面の画像が読取られる。この
画像検出手段20は、レーザー光源22から射出されるレー
ザ光からなる走査ビームｌを、モータ24により回転され
る回転ミラー（ポリゴナルミラー）26によって検査対象
10の幅方向に走査（主走査）する一方、検査対象10の表
面による反射光を受光ロッド28によって一対の受光器30
（30a、30b）に導いて受光するものである。すなわち受
光ロッド28は走査ビームｌの主走査ライン32に近接して
これに平行に配設され、反射光を受光すると受光ロッド
28の内面で全反射させてその両端に導き、フォトマルチ
プライヤ（光電子増倍管）などの受光器30により受光量
が検出される。各受光器30が出力する画像信号はプリア
ンプ、メインアンプで増幅され、また波形整形されてア
ナログ画像信号a₁、a₂となる。

各信号a₁、a₂は走査ビームｌの主走査ライン32上の走
査位置から遠くなるとレベルが低下し、反対に走査位置
に近くなるとレベルが上昇するように変化する。そこで
この実施例では、両信号a₁、a₂は加算手段34で加算さ
れ、主走査ライン32上の走査位置の変化による影響が除
去されて信号a₃となる。

出力調整手段36は、この画像信号a₃が望ましい振幅と
出力レベルとなるようにゲインおよびオフセットの調整
を行う。この出力調整手段36での信号処理に用いられる
データすなわちゲインｇ、オフセットo_f、その他のデー
タなどからなる検査条件は、後記するメモリ手段60から
入力される。

この出力調整された信号a₄はA/D変換手段38において
デジタル信号a₅に変換される。例えば256階調の濃度信
号a₅に変換される。そしてバルクメモリ40にメモリされ
る。ここにA/D変換の階調数ｋ等のデータは後記メモリ
手段60から入力される。

このバルクメモリ40は主走査ラインの画素数Ｎとモニ
タ上の画像表示エリアの走査線数ｎとの積（Ｎ×ｎ）に
等しい記憶容量を持ち、検査幅ゲート信号に同期して一
主走査毎にデジタル画像信号a₅を記憶する。すなわちバ
ルクメモリ40の記録領域が一杯になると最も古いデータ
の上に順次上書きしてゆくリングバッファ構造を持つ。
ここに検査幅ゲート信号は回転ミラー26の回転に同期し
て一主走査内の検査幅を示すものである。

一方出力調整手段36で出力調整された信号a₄は、信号
処理手段42において信号処理される。この場合はアナロ
グ信号処理であるが、A/D変換手段38の出力a₅を信号処
理手段42において信号処理するデジタル信号処理でもよ
い。この手段42は例えば微分フィルタによるフィルタリ
ング処理を行う。この微分処理を上記デジタル信号処理
の方法で説明すると例えば第３図に示すように処理対象
画像の各画素毎にこの画素を中心とした例えば3x3領域
に空間フィルタＦを重ね合せ、対応する画素同志の積を
求め、それらの総和を出力値ｙとする。この操作を左上
の画素から右下の画素までラスタ走査順に行うものであ
る。

このフィルタリング処理に用いる空間フィルタとして
は第４図に示す重み係数を持ったフィルタを採用するこ
とができる。これは行方向微分用のフィルタΔ_xfと列方
向微分用のフィルタΔ_yfとの２つのフィルタを用い、各
フィルタの出力の絶対値の和、もしくは両フィルタの出
力のうち大きい方の値をもって最終的な出力値とするも
のである。

ここで微分フィルタの作用をデジタル信号処理の例で
説明したが、アナログ信号処理の場合は、公知のアナロ
グ微分回路により、一走査毎の画像信号を微分処理すれ
ばよい。

このようなフィルタリング処理の結果、走査ビームｌ
の光路長の変化、入射角の変化又は検査対象表面の地合
い変化等による信号a₃に含まれる周期的な変動（低周波
成分）が除去され、また画像のχおよびｙ方向の少くと
も一方向の輪郭が強調され、その後の欠陥検出精度が向
上する。

この信号処理手段42においてはこの微分処理に加えて
あるいはこれに代えて濃度変換を行ってもよい。この濃
度変換に用いる変換テーブルは例えば第５図に示す特性
のものが用いられる。この第５図において横軸は入力さ
れる濃度信号ｙの濃度を示し、縦軸は出力される濃度変
換後の濃度信号Ｙを示す。これら濃度信号ｙ、Ｙは例え
ば256階調とされる。またこのテーブルは、背景濃度ｃ
を挟む両側に一定濃度幅ａ内で一定濃度（例えば中間の
濃度127）とし、この幅ａの外では傾きｂをもって最大
（255）および最小濃度（０）に変換するものである。
この濃度変換により背景領域のノイズを消して欠陥検出
精度を向上させることができる。なおこの濃度変換に用
いる設定値ａ、ｂ、ｃは後記するメモリ手段60から入力
される。

以上のように微分フィルタでフィルタリング処理をし
た信号ｙは、信号a₄にあった低周波成分が除去されて欠
陥の部分が強調され、また濃度変換により背景のノイズ
が消されている。

欠陥検出手段44はこの信号a₆を所定のしきい値（また
は範囲）υと比較し、a₆がこのしきい値υによって決ま
る範囲外になった時に欠陥と判断する。この欠陥を示す
信号ｚはアドレス判別手段46に送られ、この欠陥のアド
レスAdが求められる。

この欠陥検出手段44で用いるしきい値（または範囲）
υは、つなぎ目を含まない通常の検査状態では通常の欠
陥を検出するレベルυ_１に設定され、後記するつなぎ目
サンサ64により検出されたつなぎ目66を含む一定範囲
（つなぎ範囲）に対しては通常のレベルの欠陥は検出し
ないレベルυ_２に切換えられる。これらのしきい値
υ_１、υ_２はメモリ手段60から入力される。

前記アドレスAdは運転制御部48から得られる。すなわ
ちこの運転制御部48は、検査対象10の送り速度を後記メ
モリ手段60から入力された指令速度V_Yに一致させるよう
にモータ16を駆動する。またレーザビームｌの主走査方
向の走査速度が、同様にメモリ手段60から入力される指
令速度V_Xに一致するようにモータ24を駆動する。運転制
御部48は速度検出器18からの速度パルスをカウントして
副走査方向のＹ座標を求め、またモータ24の回転速度お
よび検査幅ゲート信号を基準とする経過時間から主走査
方向のＸ座標を求め、これらの座標（Ｘ、Ｙ）が走査位
置の座標としてアドレス判別手段46に出力されるもので
ある。

このようにして欠陥のアドレスAdが求められると、前
記バルクメモリ40はこのアドレスAdを含む領域すなわち
欠陥を含む領域をフレームメモリ50に移す。このフレー
ムメモリ50には信号a₅と共に欠陥の座標（Ｘ、Ｙ）を同
時にメモリしておいてもよい。。

このフレームメモリ50の内容はさらに必要に応じて信
号処理手段52において信号処理される。例えば後記メモ
リ手段60から入力された倍率（×ｎ）となるように欠陥
部分を拡大または縮小する。そしてこの画像はCRTなど
のモニタ54に表示される。ここに欠陥のアドレスAdを欠
陥の画像と共に表示してもよい。この画像やアドレスAd
は必要に応じてビデオテープレコーダ、光磁気ディス
ク、フロッピーディスク、ハードディスク、メモリーテ
ープなどに記録してもよい。

一方アドレス判別手段46が欠陥のアドレスAdを求める
と、次に信号処理手段56において例えば分類処理が行わ
れる。これは欠陥検出手段44で求めた欠陥の大きさや広
がりなどの欠陥の程度や種類などを判別し、欠陥を分類
するものである。この分類結果はプリンタやデータ回線
で接続された外部のプロセスコンピュータなどの出力手
段58に出力される。この分類処理に用いるデータは後記
メモリ手段60から入力される。

以上の処理に用いるデータすなわち検査条件は、メモ
リ手段60から供給される。このメモリ手段60は第２図に
示すように、検査対象の種類とその検査状態ごとに別々
に組合せた複数の組をメモリする。この組の中には、つ
なぎ目を含まない検査範囲に対する前記しきい値（また
は範囲）υ_１とその他の検査条件（設定値などのデー
タ）の組（例えば図中のＩ）と、つなぎ目を含む検査範
囲（つなぎ範囲）に対するしきい値υ_２およびその他の
検査条件の組（例えばII）とが含まれている。例えば鋼
板Ａに対しては、しきい値υ_１、υ_２に対する組（Ｉ、
II）のほかに、その表面が乾いた状態、油が付着してい
る状態、着色した状態等の状態に応じて別々の組III、I
V、Ｖ…をメモリする。メモリするしきい値υ以外の検
査条件は、例えば前記出力調整手段36で用いるゲイン
ｇ、オフセットo_fや、A/D変換手段38で用いる階調数
ｋ、信号処理手段42で用いるフィルタΔ_xf、Δ_yf、ある
いは濃度変換の設定値ａ、ｂ、ｃ、走査速度V_x、V_y、倍
率（×ｎ）、分類処理のデータなどである。

これらの設定値は条件入力手段62から手動あるいは自
動で入力される。例えば検査者がモニタ54の画像や出力
手段58でプリントされた結果を見ながら好ましい設定値
を検査対象10の検査条件毎にキーボードなどから手動で
入力する。また一部の設定値を自動で求てもよい。例え
ば出力調整手段36の出力レベルが所定範囲に入るように
ゲインｇおよびフオフセットo_fを自動で設定するように
構成することができる。

64（64a、64b）はつなぎ目センサである。つなぎ目セ
ンサ64aは、検査対象10の検査位置すなわち主走査ライ
ン32の上流側へ一定距離離れた位置に設けられ、つなぎ
目センサ64bは主走査ライン32の下流側へ一定距離離れ
た位置に設けられている。これらのつなぎ目センサ64
は、例えば検査対象10の表面の反射率の急激な変化に基
いてつなぎ目66を判別するもの、又はつなぎ目部につけ
られたピンホールやマークを検出するもので構成するこ
とができる。このセンサ64は検査対象10のつなぎ目66を
検出するとつなぎ目信号α_１、α_２をそれぞれ出力す
る。68はつなぎ範囲検出手段であり、つなぎ目信号
α_１、α_２とあらかじめ設定された所定のつなぎ目範囲
のデータに基づきつなぎ目66を含む所定範囲（つなぎ範
囲）を求めてその範囲を示す切換え信号βを選定手段70
に送出する。

つなぎ範囲検出手段68は、例えばつなぎ目信号α_１に
よって切換え信号βを“1"に切換え、つなぎ目信号α_２
によって切換え信号βを“0"に戻す。選定手段70は、こ
の切換え信号βが“1"の時にはメモリ手段60からつなぎ
範囲に対応する組、例えばIIを選出する。また切換え信
号βが“0"の時には検査対象の種類および検査状態に対
応した組Ｉ、III、IV、…の１つの組を手動あるは自動
で選出する。切換え手段72はこの選定手段70により選定
された組の検査条件をメモリ手段60から読出して各部へ
送る。

以上の実施例では、つなぎ範囲とそれ以外の範囲に対
するしきい値υ_１、υ_２以外に、検査対象の種類や検査
状態の変化に対応して異なる検査条件の組もメモリして
おくように構成しているが、本発明はしきい値υ_１、υ
_２…のみをメモリしておくものであってもよい。

またつなぎ範囲検出手段68は、上流側のつなぎ目セン
サ64aの出力と、速度検出器18から求めた送り量とを用
いて、つなぎ目66を挟んだ所定のつなぎ範囲を求めるよ
うにすること可能である。

また更に、つなぎ目検出手段は、センサの代りに、あ
らかじめ入力されたロール長データと、速度検出器18よ
り求めた送り量を比較し、演算によりつなぎ目を検出す
るものでもよい。

以上の実施例はレーザ光を検査対象表面で反射される
フライングスポット方式のものであるが、検査対象をそ
の幅方向に配置した棒状光源で照射し、その反射光を回
転ミラーを介して受光器で読取るフライングイメージ方
式のもの、あるいはラインセンサやエリヤセンサにより
画像を読取る方式のもの等であってもよい。

以上の各実施例では検査対象の表面に現われた欠陥を
検出するものとして説明しているが、本発明は表面を走
査することにより内部の欠陥を検出するものも包含す
る。例えば鋼板の内部欠陥を磁気光学効果を用いて検出
するものであってもよい。これは、検査対象を交流磁界
で磁化した時の欠陥から漏れ磁界を反射光の偏光の変化
として検出するものである。

（発明の効果）本発明は以上のように、検査対象のつなぎ目をつなぎ
目センサにより検出し、このつなぎ目を含む所定の範囲
すなわちつなぎ範囲内では欠陥を検出するためのしきい
値υを切換えて通常の欠陥を検出しないようにしたもの
であるから、つなぎ範囲に含まれた多数の傷によって欠
陥数が多いとして不良品と判断する恐れがなくなる（請
求項（１））。

ここにつなぎ目を検出するセンサは、走査位置の上流
側と下流側とに設けてもよいが（請求項（２））、上流
側だけに設けて検査対象の送り量との関係からつなぎ範
囲を求めるようにしてもよい（請求項（３））。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
メモリ手段にメモリされる検査条件の組の例を示す図、
第３図は空間フィルタリング処理の説明図、第４図は微
分フィルタの一例を示す図、第５図は画像信号の濃度変
換特性の説明図である。 10……検査対象、 20……画像検出手段、 60……メモリ手段、 62……検査条件入力手段、 64……つなぎ目センサ、 66……つなぎ目、 68……つなぎ範囲検出手段、 70……選定手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象を走査して得た画像信号を、所定
のしきい値と比較して、検査対象の欠陥を検出する欠陥
検査装置において、前記検査対象のつなぎ目を含む所定範囲のつなぎ範囲を
検出するつなぎ範囲検出手段と、前記つなぎ範囲に対し
ては欠陥を検出しにくいしきい値をまたこれ以外の範囲
に対しては欠陥を検出する通常のしきい値を別々にメモ
リするメモリ手段と、前記つなぎ範囲とそれ以外の範囲
とに対応するしきい値を前記メモリ手段から選定して読
出す選定手段とを備え、選定された前記しきい値を用い
て欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】検査対象の検査位置の上流側および下流側
の所定位置に設けられたつなぎ目センサを備え、つなぎ
範囲検出手段は上流側のつなぎ目センサの出力に基づい
てつなぎ範囲に対応するしきい値に切換え、下流側の前
記つなぎ目センサの出力に基づいてしきい値を元に戻す
ようにした請求項（１）の欠陥検査装置。
【請求項３】走査位置の上流側に設けたつなぎ目センサ
を備え、そのつなぎ目の検出後の一定範囲内でつなぎ範
囲に対応するしきい値に切換えるようにした請求項
（１）の欠陥検査装置。