JP3048342B2 - Device for detecting bubbles in transparent plates - Google Patents
Device for detecting bubbles in transparent platesInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、透明板中の気泡検
出装置に関し、更に詳細には、透明板中の微細な気泡、
例えば０．２mm以下の気泡を確実に検出できる透明板中
の気泡検出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting air bubbles in a transparent plate, and more particularly, to fine air bubbles in a transparent plate.
For example, the present invention relates to a device for detecting bubbles in a transparent plate that can reliably detect bubbles of 0.2 mm or less.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラスチック成形品は、プラスチック・
プレート、例えば厚さ１〜６mm程度の塩化ビニルプレー
トを加熱成形することにより製作されることが多い。素
材となる塩化ビニルプレートは欠陥が無いことに越した
ことはないものの、仮に塩化ビニルプレート内に微細な
繊維などの固形物が混入していたり、若干の変色が生じ
ていたり、ヘアクラック等の多少の欠陥があっても、成
形工程で大きな障害となったり、成形品の品質に重大な
影響を与えるようなことは生じない。しかし、気泡が透
明板内に存在すると、たとえそれが小さな気泡であって
も、その気泡が加熱成形時に膨張して、成形品の品質を
損じ、製品歩留りが低下する。そこで、従来は、塩化ビ
ニルプレートの加熱成形加工に入る前に、塩化ビニルプ
レートを目視検査して、塩化ビニルプレートに生じてい
る種々の欠陥から気泡を識別し、気泡の存在する塩化ビ
ニルプレートを排除している。[Prior Art] Plastic molded products are made of plastics
It is often manufactured by heat-forming a plate, for example, a vinyl chloride plate having a thickness of about 1 to 6 mm. Although the vinyl chloride plate used as the material is not without defect, it is assumed that solid materials such as fine fibers are mixed in the vinyl chloride plate, slight discoloration occurs, hair cracks etc. Even a few defects do not cause a major obstacle in the molding process or seriously affect the quality of the molded product. However, if air bubbles are present in the transparent plate, even if they are small air bubbles, they expand at the time of heat molding, thereby impairing the quality of the molded product and lowering the product yield. Therefore, conventionally, before starting the thermoforming process of the vinyl chloride plate, the vinyl chloride plate is visually inspected to identify bubbles from various defects occurring in the vinyl chloride plate, and the vinyl chloride plate having the bubbles is removed. Has been eliminated.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、気泡の検査に
際しては、通常、３〜６ｍ／分位の速度で走行している
塩化ビニルプレートを目視検査しているので、気泡を検
出するのは難しかった。また、例えば０．２mm以下の直
径の気泡のように、気泡が小さいと、目視検査で気泡を
発見することは著しく難しく、またヘアクラック等の他
の欠陥との見極めが難しく、誤認することも多かった。
しかも、目視検査は、個人の感覚、経験、勘等に依存し
ているので、検査結果に個人差があってバラツキが生
じ、品質管理上で問題であった。ここでは、塩化ビニル
プレートを例にして、気泡の問題を説明したが、他のプ
ラスチック・プレート及び無機系の硝子板を含め、透明
板の気泡には同じ問題があった。そこで、目視検査に代
えて、別の検査方法で、例えば光学的な方法で透明板中
の気泡を客観的な基準で検出できる装置の開発が要望さ
れている。However, when inspecting air bubbles, it is usually difficult to detect air bubbles because the vinyl chloride plate running at a speed of about 3 to 6 m / min is visually inspected. Was. Also, if the bubbles are small, for example, bubbles having a diameter of 0.2 mm or less, it is extremely difficult to find the bubbles by visual inspection, it is difficult to identify with other defects such as hair cracks, and it is also possible to misidentify There were many.
In addition, the visual inspection depends on the individual's sense, experience, intuition, and the like. Therefore, there are individual differences in the inspection results, and the inspection results vary, which is a problem in quality control. Here, the problem of air bubbles has been described by taking a vinyl chloride plate as an example. However, air bubbles of a transparent plate, including other plastic plates and inorganic glass plates, have the same problem. Therefore, there is a demand for the development of an apparatus that can detect bubbles in a transparent plate on an objective basis by another inspection method, for example, an optical method, instead of the visual inspection.
【０００４】そこで、本発明の目的は、微細な気泡、例
えば直径が０．２mm以下の微細な気泡であっても、透明
板中の気泡の存在を検出できる、光学的な気泡検出装置
を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical bubble detection device capable of detecting the presence of bubbles in a transparent plate even if the bubbles are fine, for example, fine bubbles having a diameter of 0.2 mm or less. It is to be.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、透明板中
の気泡検出装置を開発するに当たって、光学的方法によ
り気泡を検出することにして、その検出原理を研究し
た。 （１）光学的に気泡を検出する手法として、基本的に
は、透明板に直交して平行光を照射し、気泡の透過光及
び反射光の画像データをＣＣＤカメラ等の撮像装置によ
り取得して、画像を解析することが考えられる。気泡に
よる反射光により、気泡は基準面より明るい白い画像と
して認識できる。また気泡の透過光により、気泡は基準
面より暗い黒い画像として認識できる。しかし、分解能
の低い５０μm ／画素程度のカメラを使った場合、この
手法では、気泡を単に白い画像又は黒い画像としてのみ
認識できるだけであって、ヘアクラック等の他の欠陥と
の区別ができない。Means for Solving the Problems In developing an apparatus for detecting bubbles in a transparent plate, the present inventors studied the principle of detection by detecting bubbles by an optical method. (1) As a method of optically detecting air bubbles, basically, a transparent plate is irradiated with parallel light orthogonally, and image data of transmitted light and reflected light of the air bubbles is acquired by an imaging device such as a CCD camera. Then, it is conceivable to analyze the image. Due to the light reflected by the bubbles, the bubbles can be recognized as a white image brighter than the reference plane. Further, the bubbles can be recognized as a black image darker than the reference plane by the transmitted light of the bubbles. However, when a camera having a low resolution of about 50 μm / pixel is used, this method can only recognize bubbles as a white image or a black image, and cannot distinguish them from other defects such as hair cracks.
【０００６】（２）次に、同じく、透明板に直交して平
行光を照射し、カメラの分解能を高くして透過光を観察
すると、透明板の屈折率と気泡内の気体、例えば空気の
屈折率との差によって、気泡の周辺部が黒く、中心部が
白く見える画像、即ちドーナツ状の二次元画像として気
泡が認識できる。即ち、気泡の画像は、ドーナツ状の画
像の直径方向に、黒、白、白、白、黒の順序で並んだ画
素集合体、黒、白、黒の画素集合体として認識できる。
そこで、微細な気泡の画像であっても、ドーナツ状の二
次元画像の画像データをラプラシアンフィルタ処理やモ
ルフォロジー処理等によって画像処理することにより、
他の欠陥と区別することができる。モルフォロジー処理
は、気泡の大小によって処理ウインドーのサイズを変え
る必要があって、計算量が膨大になり、そのために処理
時間が長くなって、透明板中の気泡検出のようなインラ
イン検査に採用することは難しい。一方、ラプラシアン
フィルタ処理は気泡の大小によらず、画像の色の濃淡の
変化度合いのみで気泡検出性能が決定されるので、気泡
画像と基準面のノイズ画像との間に色の濃淡の差があれ
ば、形状の抽出ができる。ところで、分解能の高いカメ
ラはそれ自体高価であることに加えて、カメラの分解能
を高くすると、透明板の幅に沿って走査するカメラの台
数をそれだけ増やすことが必要になる。そのために、気
泡検出装置の製作費が嵩み、経済性の点で実用化が難し
くなる。例えば、分解能２０μm ／画素のカメラで観察
するために必要なカメラの台数は、分解能４０μm ／画
素のカメラで観察する際に必要なカメラの台数の２倍の
台数になる。しかし、０．２０以下のmmの気泡は、２０
μm ／画素の分解能のカメラでは、約５〜１０画素とし
て画像データが得られるものの、４０μm ／画素の分解
能のカメラでは、同じ気泡が５画素以下の画像データと
なり、通常の光学系ではドーナツ状の画像としてに観察
することは難しい。 （３）そこで、本発明者らは、４０μm ／画素程度の低
分解能のカメラを使用して、気泡をドーナツ状に観察で
きる光学系気泡検出装置を開発することにして、実験を
重ね、本発明を完成するに到った。(2) Next, similarly, when the transparent plate is irradiated with parallel light orthogonally and the transmitted light is observed with a high resolution of the camera, the refractive index of the transparent plate and the gas in the bubbles, for example, the air Due to the difference from the refractive index, the bubble can be recognized as an image in which the periphery of the bubble is black and the center is white, that is, a two-dimensional donut-shaped image. That is, the bubble image can be recognized as a pixel aggregate arranged in the order of black, white, white, white, and black, or a black, white, and black pixel aggregate in the diameter direction of the donut-shaped image.
Therefore, even if the image is a fine bubble image, the image data of the donut-shaped two-dimensional image is subjected to image processing by Laplacian filter processing, morphology processing, or the like.
It can be distinguished from other defects. Morphological processing requires the size of the processing window to be changed depending on the size of the bubbles, resulting in a large amount of calculation, resulting in a long processing time and being adopted for in-line inspection such as detection of bubbles in a transparent plate. Is difficult. On the other hand, in the Laplacian filter processing, the bubble detection performance is determined only by the degree of change in the density of the color of the image, regardless of the size of the bubbles, so that the difference in the density of the color between the bubble image and the noise image on the reference plane is small. If so, the shape can be extracted. By the way, in addition to a camera having a high resolution being expensive in itself, if the resolution of the camera is increased, it is necessary to increase the number of cameras scanning along the width of the transparent plate. For this reason, the production cost of the bubble detection device increases, and it is difficult to put the bubble detection device to practical use in terms of economy. For example, the number of cameras required for observation with a camera having a resolution of 20 μm / pixel is twice the number of cameras required for observation with a camera having a resolution of 40 μm / pixel. However, bubbles having a size of 0.20 or less are 20 mm.
In a camera with a resolution of μm / pixel, image data can be obtained as about 5 to 10 pixels, but in a camera with a resolution of 40 μm / pixel, the same bubble becomes image data of 5 pixels or less. It is difficult to observe as an image. (3) Therefore, the present inventors decided to develop an optical bubble detecting device capable of observing bubbles in a donut shape using a camera with a low resolution of about 40 μm / pixel, repeated experiments, and carried out the present invention. Was completed.
【０００７】上記目的を達成するために、本発明に係る
透明板中の気泡検出装置は、透明板中に存在する気泡を
検出する装置であって、透明板に直交する方向に光軸を
有する撮像装置と、透明板に関し撮像装置の反対側で撮
像装置の光軸上に配置された光源と、光源と透明板との
間に位置し、光源から放射される光を撮像装置の光軸上
で透明板の外方の撮像装置寄りの焦点に集光させる集光
レンズとを備えることを特徴としている。In order to achieve the above object, a device for detecting bubbles in a transparent plate according to the present invention is a device for detecting bubbles present in a transparent plate, and has an optical axis in a direction perpendicular to the transparent plate. An imaging device, a light source disposed on the optical axis of the imaging device on the opposite side of the imaging device with respect to the transparent plate, and light emitted from the light source positioned between the light source and the transparent plate. And a condenser lens for converging light to a focal point near the imaging device outside the transparent plate.
【０００８】気泡面はほぼ球面であるから、気泡に入射
する光は、気泡に入射する際の気泡面に対する光の入射
角の相違により、気泡面で屈折して気泡を透過する光
と、気泡面で反射する光がある。本発明は、この現象を
利用している。例えば、図１（ａ）に示すように、透明
板を挟んで、カメラと、カメラの光軸に平行な平行光を
放射する光源がある光学系では、光軸上の気泡に対する
入射光は殆ど気泡表面で後方（光源側）に散乱するの
で、気泡は黒く見える。図１（ｂ）に示すように、透明
板を挟んで、カメラと、カメラの光軸に対して交差する
方向に光を放射する光源がある光学系では、カメラの光
軸上の気泡に対して入射光の入射角は気泡の周辺では大
きく、気泡表面で反射してカメラには到達せず、一方、
気泡の中心部では入射角が小さいので、光は屈折して透
過し、その透過光が気泡の内側で反射し、カメラに届
く。その結果、中心部では白く、周辺部では黒いドーナ
ツ状の画像が得られる。しかし、この光学系では、気泡
や他の欠陥の形状が歪んで見え、他の欠陥と誤認するお
それがあり、また検出し難いという問題がある。Since the bubble surface is substantially spherical, the light incident on the bubble is refracted on the bubble surface and transmitted through the bubble due to the difference in the incident angle of the light with respect to the bubble surface when entering the bubble. There is light reflected on the surface. The present invention utilizes this phenomenon. For example, as shown in FIG. 1A, in an optical system including a camera and a light source that emits parallel light parallel to the optical axis of the camera with a transparent plate interposed therebetween, incident light to bubbles on the optical axis hardly occurs. The bubbles appear black because they are scattered backward (light source side) on the bubble surface. As shown in FIG. 1B, in an optical system having a camera and a light source that emits light in a direction intersecting the optical axis of the camera with a transparent plate interposed therebetween, bubbles in the optical axis of the camera are Therefore, the incident angle of the incident light is large around the bubble, it is reflected on the bubble surface and does not reach the camera.
Since the incident angle is small at the center of the bubble, the light is refracted and transmitted, and the transmitted light is reflected inside the bubble and reaches the camera. As a result, a white donut-shaped image is obtained at the center and a black donut-shaped image is obtained at the periphery. However, in this optical system, the shapes of bubbles and other defects appear to be distorted, and may be erroneously recognized as other defects, and are difficult to detect.
【０００９】そこで、本発明の透明板中の気泡検出装置
は、図１（ｃ）に示すように、焦点気泡の中心部には平
行な光を照射して透過させ、気泡の周辺部には斜光とな
って更に気泡内に入射するような光を光源から放射し、
集光レンズにより透明板の外方の撮像装置よりに焦点を
合わすことにより、気泡の形状がよりドーナツ状に見え
るようにし、他の欠陥と誤認するおそれがあるという問
題を解決している。本気泡検出装置の光学系では、気泡
の中心部に対して平行な光を照射して、透過させ、周辺
部には斜め方向の光を照射しているために、気泡の中心
部は光が集まるために白くなり、周辺部は光が反射して
撮像装置に到達しないために黒くなり、歪んでいないド
ーナツ状の画像になる。これにより、低分解能のカメラ
でも気泡をドーナツ状に検出することができる。得たド
ーナツ状の画像データを処理することにより、気泡の特
徴量と比較してドーナツ状の画像であること、従って気
泡であると認識できる。Therefore, as shown in FIG. 1 (c), the apparatus for detecting bubbles in a transparent plate of the present invention irradiates and transmits parallel light to the central portion of the focal bubble and transmits the parallel light to the peripheral portion of the bubble. The light source emits light that becomes oblique light and enters the bubble further,
By focusing by a condenser lens on the image pickup device outside the transparent plate, the bubble shape can be made to look more donut-shaped, and the problem that there is a risk of being mistaken for another defect is solved. In the optical system of the present bubble detector, parallel light is emitted to the center of the bubble and transmitted, and light in the oblique direction is emitted to the periphery. It becomes white because it gathers, and the periphery becomes black because the light is reflected and does not reach the image pickup device, so that an undistorted donut-shaped image is formed. Thus, bubbles can be detected in a donut shape even with a low-resolution camera. By processing the obtained donut-shaped image data, it is possible to recognize that the image is a donut-shaped image, that is, a bubble, as compared with the feature amount of the bubble.
【００１０】よって、光源が、集光レンズにより焦点を
結ぶことができる限り光の波長、色等に制約はないもの
の、撮像装置の光軸に直交する所定の中心領域内では平
行な光を放射し、その領域の外周では光軸に対して１０
°〜２０°の範囲の角度で斜め外方に光を放射する光源
であることが望ましい。Accordingly, the light source emits parallel light within a predetermined central region orthogonal to the optical axis of the image pickup device, although there is no restriction on the wavelength, color, etc. of the light as long as the light can be focused by the condenser lens. However, at the outer periphery of the region, 10
It is desirable that the light source emits light obliquely outward at an angle in the range of ° to 20 °.
【００１１】本発明の透明板中の気泡検出装置は、透明
板が気泡内の気体、例えば空気の屈折率と異なる屈折率
を有する材料である限り適用でき、例えば塩化ビニルプ
レート中の気泡の検出に最適である。透明板の厚さは特
に限定はなく、厚さ０．５mmから１５mmの透明板中の気
泡を検出することができる。また、無色透明板のみでな
く、赤色或いは青色等の色付きの透明板にも適用でき
る。撮像装置の種類は、制約はなく、例えばＣＣＤ型カ
メラを好適に使用でき、また、撮像装置の分解能は、高
いほど良いものの、少なくとも４０μm ／画素以上であ
れば良い。集光レンズは、光源から放射された光を撮像
装置の光軸上で透明板の外方の撮像装置寄りに焦点合わ
せする。直径の小さな気泡を検出するには、集光レンズ
の集光度を上げて、焦点距離を短くし、焦点を透明板の
面ぎりぎりに位置する。逆に、大きな気泡の場合には、
気泡全体を認識するためには、焦点距離が長いほうが良
い。また、焦点の位置を調整するために、集光レンズ
は、透明板に進退自在であるようにするのが好ましい。
また、気泡を検出する際の実際の焦点位置は、気泡の大
きさ、透明板の材質、走行速度等により異なるので、予
め実験して決める。The apparatus for detecting bubbles in a transparent plate of the present invention can be applied as long as the transparent plate is made of a material having a refractive index different from that of gas in the bubbles, for example, air. Ideal for The thickness of the transparent plate is not particularly limited, and air bubbles in the transparent plate having a thickness of 0.5 mm to 15 mm can be detected. Further, the present invention can be applied to not only a colorless transparent plate but also a colored transparent plate such as red or blue. The type of the imaging device is not limited, and for example, a CCD camera can be suitably used. The higher the resolution of the imaging device, the better, but it is sufficient if the resolution is at least 40 μm / pixel or more. The condenser lens focuses the light emitted from the light source on the optical axis of the image pickup device toward the image pickup device outside the transparent plate. In order to detect bubbles with a small diameter, the degree of focusing of the condenser lens is increased, the focal length is shortened, and the focal point is located at the very edge of the transparent plate. Conversely, for large bubbles,
In order to recognize the entire bubble, it is better that the focal length is long. Further, in order to adjust the position of the focal point, it is preferable that the condenser lens be able to advance and retreat to the transparent plate.
In addition, the actual focal position when detecting a bubble differs depending on the size of the bubble, the material of the transparent plate, the traveling speed, and the like.
【００１２】走行する幅広の透明板中の気泡を検出する
には、好適には、撮像装置が、走行方向に直交する透明
板の幅方向に光軸を有する１台又は複数台の一次元ＣＣ
Ｄカメラとして構成され、透明板の幅以上の走査幅で、
長手方向に走行する透明板を走査し、光源が、透明板の
幅より長い帯状の光を透明板の幅方向に沿って透明板に
向け放射する帯状ランプとして構成され、かつ撮像装置
の光軸に直交する所定の帯状中央領域内では平行な光を
放射し、その領域の外側では光軸に対して１０°〜２０
°の範囲の角度で斜め外方に光を放射し、集光レンズ
が、光軸上の所定の線状焦点に、光源より放射された帯
状の光を集光するシリンドリカルレンズとして構成さ
れ、かつ透明板に向かって昇降自在な架台に支持されて
いるようにする。In order to detect bubbles in a traveling wide transparent plate, preferably, the image pickup apparatus comprises one or more one-dimensional CCs having an optical axis in the width direction of the transparent plate orthogonal to the traveling direction.
It is configured as a D camera and has a scanning width larger than the width of the transparent plate.
The transparent plate running in the longitudinal direction is scanned, and the light source is configured as a band-shaped lamp that emits band-shaped light longer than the width of the transparent plate toward the transparent plate along the width direction of the transparent plate, and the optical axis of the imaging device. A parallel light is emitted within a predetermined band-shaped central region orthogonal to the optical axis, and outside the region, 10 ° to 20 ° with respect to the optical axis.
The lens emits light obliquely outward at an angle in the range of °, the condensing lens is configured as a cylindrical lens that condenses the band-shaped light emitted from the light source at a predetermined linear focal point on the optical axis, and It is supported on a platform that can be moved up and down toward the transparent plate.
【００１３】走行する幅広の透明板中の気泡を検出する
上述の装置では、光源として、例えばリニアブライトの
商品名で日本ビー・アイ（株）から販売されている伝送
ライトを使用し、集光レンズには透明板の幅より長いシ
リンドリカルレンズを使用する。In the above-described apparatus for detecting air bubbles in a running wide transparent plate, for example, a transmission light sold by Nippon B.I. A cylindrical lens longer than the width of the transparent plate is used for the lens.
【００１４】光学系により得た画像は、ドーナツ状の画
像になっているものの、画像が小さいために、ドーナツ
状として認識することが難しい場合が多い。そこで、本
発明では、画像処理装置を設け、撮像装置で得た画像デ
ータを処理して、ドーナツ状の画像、従って気泡である
と認識している。即ち、本気泡検出装置は、好適には、
撮像装置から得た透明板中の欠陥画像の画像データをラ
プラシアンフィルタ処理によりエッジ抽出し、２値化
し、ラベリングし、次いで予め設定されている気泡識別
基準と照合して、欠陥画像が気泡かどうかを識別する画
像処理装置を備えている。これにより、直径が微細な気
泡、例えば０．２mm以下の気泡であっても、気泡か又は
他の欠陥かどうかを客観的基準に基づいて識別できる。Although the image obtained by the optical system is a donut-shaped image, it is often difficult to recognize the image as a donut-shaped image because the image is small. Therefore, in the present invention, an image processing device is provided, and image data obtained by the imaging device is processed to recognize a donut-shaped image, that is, a bubble. That is, the present bubble detecting device is preferably
The image data of the defect image in the transparent plate obtained from the imaging device is edge-extracted by Laplacian filter processing, binarized, labeled, and then compared with a preset bubble identification criterion to determine whether the defect image is a bubble. And an image processing device for identifying Thereby, even if the diameter of the bubble is fine, for example, a bubble having a diameter of 0.2 mm or less, whether it is a bubble or another defect can be identified based on an objective criterion.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る透明板中の気泡検出装置
の実施の形態の一つの例であって、走行する塩化ビニル
プレート中の気泡を検出する装置である。図２（ａ）及
び（ｂ）は透明板中の気泡検出装置の本実施形態例の構
成を示す模式図であって、図２（ｂ）は図２（ａ）を塩
化ビニルプレートの走行方向の横から見た図である。図
３は透明板中の気泡検出装置の光源と集光レンズとを示
す斜視図である。本実施形態例の透明板中の気泡検出装
置１０（以下、簡単に検出装置１０と言う）は、図２に
示すように、水平面に沿って矢印方向に速度６ｍ／分で
走行する帯状の幅３００mm、厚さ０．５〜１．５mmの塩
化ビニルプレートＭ中の気泡を検出する装置である。装
置１０は、塩化ビニルプレートＭの上方に位置し、塩化
ビニルプレートＭの面に直交する方向に光軸１１を合致
させるように配置された３台のＣＣＤ型カメラ１２Ａ〜
Ｃと、塩化ビニルプレートＭに関しカメラ１２の反対側
でカメラ１２の光軸１１上に配置された光源１４と、塩
化ビニルプレートＭの外方のカメラ１２寄りでカメラ１
２の光軸１１上の直線状焦点Ｆに、光源１４から放射さ
れた光を集光する集光レンズ１６と、カメラ１２で得た
画像データを画像処理する画像処理装置１８とを備えて
いる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment This embodiment is an example of an embodiment of a device for detecting bubbles in a transparent plate according to the present invention, and is a device for detecting bubbles in a running vinyl chloride plate. 2 (a) and 2 (b) are schematic diagrams showing the configuration of the present embodiment of the apparatus for detecting bubbles in a transparent plate, and FIG. 2 (b) is a diagram showing the traveling direction of the vinyl chloride plate in FIG. 2 (a). It is the figure seen from the side. FIG. 3 is a perspective view showing a light source and a condenser lens of the bubble detecting device in the transparent plate. As shown in FIG. 2, a bubble detecting device 10 (hereinafter simply referred to as a detecting device 10) in a transparent plate according to the present embodiment has a belt-like width running at a speed of 6 m / min along a horizontal plane in a direction indicated by an arrow. This is a device for detecting air bubbles in a vinyl chloride plate M having a thickness of 300 mm and a thickness of 0.5 to 1.5 mm. The apparatus 10 includes three CCD cameras 12A to 12C which are located above the vinyl chloride plate M and are arranged so that the optical axis 11 is aligned in a direction perpendicular to the surface of the vinyl chloride plate M.
C, a light source 14 disposed on the optical axis 11 of the camera 12 on the opposite side of the camera 12 with respect to the vinyl chloride plate M, and a camera 1 near the camera 12 outside the vinyl chloride plate M.
A condensing lens 16 for condensing light emitted from the light source 14 at a linear focus F on the second optical axis 11 and an image processing device 18 for performing image processing on image data obtained by the camera 12 are provided. .
【００１６】カメラ１２は、図２（ｂ）に示すように、
それぞれ、４０μm ／画素の分解能を有し、焦点距離が
０．２ｍ〜∞（無限大）のＡ〜Ｃの３台の既知の一次元
カメラで構成され、塩化ビニルプレートＭから４６０mm
上方の位置で画像を結像するように配置されて、塩化ビ
ニルプレートＭの幅に沿って走査する。カメラ１２は、
カメラの光軸方向を塩化ビニルプレートＭに直交する方
向に調整する調整機構（図示せず）を備え、カメラ架台
（図示せず）に支持されている。The camera 12 is, as shown in FIG.
Each is composed of three known one-dimensional cameras A to C having a resolution of 40 μm / pixel and having a focal length of 0.2 m to ∞ (infinity), and is 460 mm from the vinyl chloride plate M.
It is arranged to form an image at an upper position, and scans along the width of the vinyl chloride plate M. The camera 12
An adjustment mechanism (not shown) for adjusting the optical axis direction of the camera in a direction orthogonal to the vinyl chloride plate M is provided, and is supported by a camera mount (not shown).
【００１７】光源１４は、図２（ｂ）に示すように、塩
化ビニルプレートＭの幅より多少長い帯状光源であっ
て、図３に示すように両端が固定架台１９上に支持され
ている。本実施形態例では、光源１４として、出力が１
５０Ｗの伝送ライト（日本ビー・アイ（株）製の商品名
リニアブライト）を使用している。リニアブライトは、
図４に示すように、集光性の高い散乱板２０を背後に有
する点光源状のハロゲン・ランプ２２からなる光源部２
４と、少なくとも一方の端部で光源部２４と接続し、他
方の端部に反射鏡２６（両端部に光源部を備えるものも
ある）を有し、外側がアルミニウム・ケーシング（図示
せず）で覆われた石英ロッド２８とから構成されてい
る。光源部２４から照射された光は、石英ロッド２８に
入射し、石英ロッド２８内を全反射しつつ伝送され、他
端の反射鏡２６で反射して戻ってくる。全反射した光の
一部は、石英ロッド２８の上部に設けられた散乱板３０
に入射し、石英ロッド２８のレンズ作用により指向性を
有する光としてアルミニウム・ケーシングのスリットか
ら放射される。石英ロッド２８から出る光は、石英ロッ
ド２８に直交する断面で見て、図５に示すように、中央
の所定の領域（幅が２〜１０mm）で平行光として放射さ
れる光Ｂ1 と、その外側で石英ロッド２８の光軸３２に
対して１０°〜２０°の範囲の角度θで外方に指向する
光Ｂ2 とから構成されている。As shown in FIG. 2B, the light source 14 is a belt-like light source slightly longer than the width of the vinyl chloride plate M, and both ends are supported on a fixed base 19 as shown in FIG. In the present embodiment, the output is 1
A 50 W transmission light (linear bright manufactured by Japan BI Co., Ltd.) is used. Linear Bright
As shown in FIG. 4, the light source unit 2 includes a point light source type halogen lamp 22 having a scattering plate 20 having a high light-collecting property at the back.
4 and at least one end connected to the light source 24, the other end of which has a reflector 26 (some of which have light sources at both ends) and an aluminum casing on the outside (not shown) And a quartz rod 28 covered with a quartz rod. The light emitted from the light source unit 24 enters the quartz rod 28, is transmitted while being totally reflected in the quartz rod 28, and is reflected by the reflecting mirror 26 at the other end to return. Part of the totally reflected light is transmitted to the scattering plate 30 provided on the upper part of the quartz rod 28.
And is emitted from the slit of the aluminum casing as light having directivity due to the lens action of the quartz rod 28. Light exiting the quartz rod 28, as viewed in cross section perpendicular to the quartz rod 28, as shown in FIG. 5, the light B 1 of the center of the predetermined region (width 2 to 10 mm) is emitted as parallel light by, and an optical B 2 Metropolitan directed outwardly at an angle θ ranging from 10 ° to 20 ° with respect to the optical axis 32 of the quartz rod 28 at the outside thereof.
【００１８】集光レンズ１６は、焦点距離が３０〜４０
mmの帯状の半円柱状のシリンドリカルレンズであって、
図２（ｂ）及び図３に示すように、光源１４から塩化ビ
ニルプレートＭに向かって５５mm離れ、塩化ビニルプレ
ートＭまで５２mmの位置に、光源１４の光軸３２上に光
源１４の長手方向に沿って配置されている。集光レンズ
１６は、集光レンズ１６をその光軸方向に自在に昇降さ
せる支持架台３４に支持されている。支持架台３４を昇
降させることにより、集光レンズ１６は、図２（ａ）に
示すように、塩化ビニルプレートＭに対して進退して塩
化ビニルプレートＭの外方カメラ１２寄りの所定位置Ｆ
に焦点を合わせることができる。The condenser lens 16 has a focal length of 30 to 40.
mm band-shaped semi-cylindrical cylindrical lens,
As shown in FIGS. 2B and 3, the light source 14 is separated from the light source 14 by 55 mm toward the vinyl chloride plate M and 52 mm from the light source 14 to the vinyl chloride plate M on the optical axis 32 of the light source 14 in the longitudinal direction of the light source 14. Are arranged along. The condenser lens 16 is supported by a support base 34 that raises and lowers the condenser lens 16 freely in the optical axis direction. By raising and lowering the support base 34, the condenser lens 16 advances and retreats with respect to the vinyl chloride plate M, as shown in FIG.
You can focus on
【００１９】画像処理装置１８は、カメラ１２で得た画
像データをラプラシアンフィルタ処理によりエッジ抽出
して、画像が、気泡か非気泡かを認識する装置である。
識別アルゴリズムは、画像データをラプラシアンフィル
タ処理によりエッジ抽出し、２値化し、ラベリングし、
次いで基準の気泡特徴量と比較して、気泡識別を行って
いる。気泡識別条件の第１は、暗部の中に明部があるか
否かであり、暗部の中に明部がある画像が気泡である第
１の条件である。他の条件は、気泡以外の欠陥を気泡と
誤認識しないために、気泡と非気泡を識別する条件であ
って、気泡の画像は暗部がドーナツ状になっているの
で、暗部と明部との境界は外側と内側の二つあって、ド
ーナツ状の暗部の変化幅がノイズ画像に比べて大きくな
っているので、画像処理装置１８は、その変化幅を強調
することにより、欠陥画像を気泡と非気泡とに識別して
いる。The image processing device 18 is a device for recognizing whether an image is a bubble or a non-bubble by extracting edges of the image data obtained by the camera 12 by Laplacian filter processing.
The identification algorithm extracts edges from image data by Laplacian filter processing, binarizes the image data, labels the image data,
Next, bubble identification is performed by comparing with the reference bubble feature amount. The first of the bubble identification conditions is whether or not there is a bright portion in the dark portion, and is a first condition in which an image having a bright portion in the dark portion is a bubble. The other condition is a condition for distinguishing between bubbles and non-bubbles so that defects other than bubbles are not erroneously recognized as bubbles.Because the bubble image has a donut shape in the dark portion, the image of the dark portion and the bright portion are different. Since there are two boundaries, an outer side and an inner side, and the change width of the donut-shaped dark portion is larger than that of the noise image, the image processing device 18 emphasizes the change width to convert the defect image into a bubble. Identified as non-bubble.
【００２０】実施例 図６（ａ）は、装置１０で撮像した、直径０．５mmの気
泡の倍率２０倍の画像を装置１０のモニタ上に表示した
もののプリントの写しである。図６（ａ）では、プリン
トの写しであるために、画像がドーナツ状に見えない
が、その画像データは、図６（ｂ）に示すような階調を
有し、暗部がドーナツ状になっていて、明部が外側領域
と内側の略円形領域の二つの領域に別れているので、画
像処理装置１８により、気泡であると認識できる。 Embodiment FIG. 6A is a copy of a print of an image of a bubble having a diameter of 0.5 mm and having a magnification of 20 times displayed on a monitor of the apparatus 10 taken by the apparatus 10. In FIG. 6A, since the image is a copy of a print, the image does not look like a donut. However, the image data has the gradation shown in FIG. 6B, and the dark portion has a donut shape. Since the bright portion is divided into two regions, an outer region and an inner substantially circular region, the image processing device 18 can recognize the light as a bubble.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明は、光源と透明板との間に位置す
る集光レンズにより、光源から放射される光を撮像装置
の光軸上で透明板の外方の撮像装置寄りの焦点に集光す
ることにより、透明板中の光軸上に位置する気泡の画像
をドーナツ状の画像として撮像できる。これにより、欠
陥画像が気泡であることを識別できる。また、画像処理
装置を備え、撮像装置から画像データを得て解析するこ
とにより、微細な気泡であっても気泡を検出することが
できる。更には、透明板の長手方向に走査する１台又は
複数台の一次元ＣＣＤカメラとして撮像装置を構成し、
透明板の幅より長い帯状の光を透明板の幅方向に沿って
放射する帯状ランプとして光源を構成し、かつ撮像装置
の光軸に直交する所定の帯状中央領域内では平行な光を
放射し、その領域の外では光軸に対して１０〜２０°の
広がりで斜め外方に光を放射し、光源より放射された帯
状の光を所定の焦点距離で線状に焦点合わせするシリン
ドリカルレンズとして集光レンズを構成することによ
り、走行する透明板中の微細な気泡を検出する装置を実
現している。According to the present invention, the light radiated from the light source is focused on the optical axis of the image pickup device by the condenser lens located between the light source and the transparent plate, outside the transparent plate and closer to the image pickup device. By condensing light, an image of a bubble located on the optical axis in the transparent plate can be captured as a donut-shaped image. This makes it possible to identify that the defect image is a bubble. In addition, an image processing device is provided, and by obtaining and analyzing image data from the imaging device, even fine bubbles can be detected. Furthermore, the imaging device is configured as one or more one-dimensional CCD cameras that scan in the longitudinal direction of the transparent plate,
The light source is configured as a band-shaped lamp that emits a band-shaped light longer than the width of the transparent plate along the width direction of the transparent plate, and emits parallel light in a predetermined band-shaped central region orthogonal to the optical axis of the imaging device. Outside the region, as a cylindrical lens that emits light obliquely outward at a spread of 10 to 20 ° with respect to the optical axis and linearly focuses the band-like light emitted from the light source at a predetermined focal length. By configuring the condenser lens, an apparatus for detecting fine bubbles in a running transparent plate is realized.
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明に係
る透明板中の気泡検出装置の作用を説明するための図で
ある。FIGS. 1A to 1C are diagrams for explaining the operation of a device for detecting bubbles in a transparent plate according to the present invention.
【図２】図２（ａ）は透明板中の気泡検出装置の実施形
態例の構成を示す模式図で、透明板の走行方向に直交す
る方向から見た正面図、図２（ｂ）は、透明板の走行方
向から見た透明板中の気泡検出装置の実施形態例の側面
図である。FIG. 2A is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of an air bubble detecting device in a transparent plate, and is a front view seen from a direction perpendicular to a traveling direction of the transparent plate, and FIG. 1 is a side view of an embodiment of an apparatus for detecting a bubble in a transparent plate as viewed from a running direction of the transparent plate.
【図３】透明板中の気泡検出装置の光源と集光レンズと
を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a light source and a condenser lens of an air bubble detecting device in a transparent plate.
【図４】光源の一例の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an example of a light source.
【図５】光源の一例の光の放射方向を説明する模式図で
ある。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a light emission direction of an example of a light source.
【図６】図６（ａ）は気泡画像の例、及び図６（ｂ）は
図６（ａ）の画像データであって、画像の直径方向の光
量を示すグラフである。6 (a) is an example of a bubble image, and FIG. 6 (b) is a graph showing the image data of FIG. 6 (a), showing the amount of light in the diameter direction of the image.
１０ 本発明に係る、透明板中の気泡検出装置の実施形
態例 １１ 光軸 １２ ＣＣＤ型カメラ １４ 光源 １６ 集光レンズ １８ 画像処理装置 １９ 固定架台 ２０ 散乱板 ２２ ハロゲン・ランプ ２４ 光源部 ２６ 反射鏡 ２８ 石英ロッド ３０ 散乱板 ３２ 光軸Reference Signs List 10 Embodiment of bubble detecting device in transparent plate according to the present invention 11 Optical axis 12 CCD camera 14 Light source 16 Condensing lens 18 Image processing device 19 Fixed gantry 20 Scattering plate 22 Halogen lamp 24 Light source unit 26 Reflecting mirror 28 quartz rod 30 scattering plate 32 optical axis
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−66943（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−270949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−25042（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−92460（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/896 G01N 21/958 G01N 21/892 Continuation of front page (56) References JP-A-4-66943 (JP, A) JP-A-4-270949 (JP, A) JP-A-61-25042 (JP, A) JP-A-62-292460 (JP) , U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/896 G01N 21/958 G01N 21/892
Claims (4)
であって、 透明板に直交する方向に光軸を有する撮像装置と、 透明板に関し撮像装置の反対側で撮像装置の光軸上に配
置された光源と、 光源と透明板との間に位置し、光源から放射される光を
撮像装置の光軸上で透明板の外方の撮像装置寄りの焦点
に集光させる集光レンズとを備えることを特徴とする、
透明板中の気泡検出装置。An apparatus for detecting air bubbles present in a transparent plate, comprising: an imaging device having an optical axis in a direction orthogonal to the transparent plate; and an optical axis of the imaging device on an opposite side of the imaging device with respect to the transparent plate. And a condenser lens located between the light source and the transparent plate, and condensing light emitted from the light source to a focal point on the optical axis of the imaging device, which is outside the transparent plate and closer to the imaging device. Characterized by comprising:
A device for detecting bubbles in a transparent plate.
の中心領域内では平行な光を放射し、その領域の外周で
は光軸に対して１０°〜２０°の範囲の角度で斜め外方
に光を放射する光源であることを特徴とする請求項１に
記載の、透明板中の気泡検出装置。2. A light source emits parallel light in a predetermined central region orthogonal to the optical axis of the imaging device, and the light source is inclined at an angle in the range of 10 ° to 20 ° with respect to the optical axis on the outer periphery of the region. The device for detecting bubbles in a transparent plate according to claim 1, wherein the device is a light source that emits light outward.
置が、長手方向に走行する透明板中に存在する気泡を検
出装置であって、 撮像装置が、走行方向に直交する透明板の幅方向に光軸
を有する１台又は複数台の一次元ＣＣＤカメラとして構
成され、透明板の幅以上の走査幅で、長手方向に走行す
る透明板を走査し、 光源が、透明板の幅より長い帯状の光を透明板の幅方向
に沿って透明板に向け放射する帯状ランプとして構成さ
れ、かつ撮像装置の光軸に直交する所定の帯状中央領域
内では平行な光を放射し、その領域の外側では光軸に対
して１０°〜２０°の範囲の角度で斜め外方に光を放射
し、 集光レンズが、光軸上の所定の線状焦点に、光源より放
射された帯状の光を集光するシリンドリカルレンズとし
て構成され、かつ透明板に向かって昇降自在な架台に支
持されていることを特徴とする請求項１に記載の、透明
板中の気泡検出装置。3. The apparatus for detecting bubbles in a transparent plate according to claim 1, wherein the apparatus detects bubbles present in a transparent plate running in a longitudinal direction, wherein the imaging device is a transparent plate orthogonal to the running direction. Is configured as one or more one-dimensional CCD cameras having an optical axis in the width direction, and scans the transparent plate running in the longitudinal direction with a scanning width equal to or greater than the width of the transparent plate. It is configured as a band-shaped lamp that emits longer band-shaped light toward the transparent plate along the width direction of the transparent plate, and emits parallel light in a predetermined band-shaped central region orthogonal to the optical axis of the imaging device, and Outside the area, the light is emitted obliquely outward at an angle in the range of 10 ° to 20 ° with respect to the optical axis, and the condensing lens is a band-like light emitted from the light source at a predetermined linear focal point on the optical axis. Is configured as a cylindrical lens that collects the light of According to claim 1, characterized in that it is supported on the vertically movable frame Te, bubble detection apparatus of the transparent plate in.
画像データをラプラシアンフィルタ処理によりエッジ抽
出し、２値化し、ラベリングし、次いで予め設定されて
いる気泡識別基準と照合して、欠陥画像が気泡かどうか
を識別する画像処理装置を備えていることを特徴とする
請求項１又は２に記載の透明板中の気泡検出装置。4. Image data of a defect image in a transparent plate obtained from an imaging device is edge-extracted by a Laplacian filter process, binarized, labeled, and then collated with a preset bubble identification criterion. 3. The device for detecting bubbles in a transparent plate according to claim 1, further comprising an image processing device for identifying whether the image is a bubble.
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