JP3098369U

JP3098369U - 発泡シート材のピンホール検査装置

Info

Publication number: JP3098369U
Application number: JP2003003292U
Authority: JP
Inventors: 古田　俊治; 高井　一成
Original assignee: 有限会社　フロンティアシステム
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2009-06-06

Abstract

【課題】光拡散板４を介して発泡ウレタンシート材１のピンホールの検査を行うことにより、ピンホール部Ｐの地合ノイズＮに対するＳ／Ｎ比を高めることができる発泡シート材のピンホール検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象となる発泡ウレタンシート材１の下方からハロゲン伝送ライト２により照明を施すと共に、この発泡ウレタンシート材１の上方に光拡散板４を配置することにより、この発泡ウレタンシート材１を透過しさらに光拡散板４を透過した照明光をＣＣＤラインセンサ３で撮像して検査する構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、発泡ウレタンシート材等の製造時に発生するピンホールを検査するための発泡シート材のピンホール検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡ウレタンシート材は、衝撃緩衝の目的で、梱包材や自動車の座席等に広く利用されている。このような発泡ウレタンシート材は、製造工程において、原反シート材に発生するピンホールが単位面積内に既定値以下の数となるように品質管理することが求められる。このようなシート材の検査装置には、一般には、照明光をシート材の表面で反射させて検査する方式のものと、照明光をこのシート材に透過させて検査する方式のものとがある。ただし、ピンホールには、発泡ウレタンシート材を完全に貫通せずに、表裏面いずれかにのみ開口したりシート材内部に鬆のように残る中抜けという状態で存在する場合があり、このような中抜けのピンホールは、照明光を反射させる方式の検査装置では確実な検出が困難であるため、発泡ウレタンシート材のピンホールを検査する場合には、照明光を透過させる方式の検査装置が用いられる。
【０００３】
上記照明光を透過させる方式の従来のピンホール検査装置は、例えば図４に示すように、発泡ウレタンシート材１の下方にハロゲン伝送ライト２の発光部であるロッド２ａを配置すると共に、この発泡ウレタンシート材１の上方にＣＣＤラインセンサ３を配置したものである。ハロゲン伝送ライト２から発した光は、発泡ウレタンシート材１を透過する際に、多数の微少な気泡を通過するので、複雑に反射や屈折を繰り返して散乱する。しかしながら、発泡ウレタンシート材１にピンホールが発生していた場合には、ハロゲン伝送ライト２からの光がこのピンホールをそのまま通過するので、散乱されることなくＣＣＤラインセンサ３により撮像される。従って、このＣＣＤラインセンサ３が撮像した画像上では、正常な発泡ウレタンシート材１の表面は、光が散乱されてある程度均一な明るさとなるが、ピンホール部分では、特に明度が高くなるので、明欠陥として検出が可能となる。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
ところが、発泡ウレタンシート材１は、目視でも見分けることができる程度の大きさの多数の気泡によって透過光の反射や屈折を行うので、図５に示すように、光が十分には拡散されずに、粗く散乱して透過することになる。このため、ＣＣＤラインセンサ３の画像上でも、図６に示すように、ピンホールによって明度がピークとなるピンホール部Ｐの周囲に、不規則な地合ノイズＮが多くなる。従って、上記従来のピンホール検査装置では、地合ノイズＮに対するピンホール部ＰのＳ／Ｎ比を高めることができず、正確な検出を行うことができないという問題が生じていた。また、ピンホールを通過する光は、このピンホールの孔の向きに沿ったものとなるため、ＣＣＤラインセンサ３の撮像方向によっては、孔が傾斜したピンホールによるピンホール部Ｐの明度が十分に高くならない場合があるという問題もあった。
【０００５】
本考案は、かかる事情に対処するためになされたものであり、光拡散層を介して検査を行うことにより、ピンホール部のＳ／Ｎ比を高めることができる発泡シート材のピンホール検査装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発泡シート材のピンホール検査装置は、検査対象となる発泡シート材の裏面側から照明を施すと共に、この発泡シート材の表面側に光拡散層を配置することにより、この発泡シート材に加えて光拡散層を透過した照明光を検査することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の考案によれば、発泡シート材の透過光をさらに光拡散層を通して検査するので、ピンホール部の明度をある程度維持しつつ地合ノイズを抑制して、検査のＳ／Ｎ比を向上させることができるようになる。
【０００８】
請求項２の発泡シート材のピンホール検査装置は、前記光拡散層の後方に撮像装置を配置することにより、発泡シート材と光拡散層の透過光をこの撮像装置で撮影した画像を検査することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の考案によれば、発泡シート材のピンホールを透過した光が光拡散層で十分に拡散されるので、このピンホールの孔の方向に沿って出射する透過光を、検査方向が固定された撮像装置を用いて確実に検出することができるようになる。
【００１０】
なお、発泡シート材は、実際の製品の表裏面とは関係なく、一方の面を表面とすると、他方の面が裏面となる。また、光拡散層の後方とは、発泡シート材側とは反対の方向をいう。
【００１１】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１〜図３は本考案の一実施形態を示すものであって、図１はピンホール検査装置の構成を示す正面図、図２はピンホール検査装置のＣＣＤラインセンサが撮像した発泡ウレタンシート材の幅方向の一次元画像を示す図、図３は図２におけるピンホール部付近を発泡ウレタンシート材の幅方向に拡大した一次元画像を示す図である。なお、図４〜図６に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１３】
本実施形態は、従来例と同様に、発泡ウレタンシート材１のピンホール検査装置について説明する。このピンホール検査装置は、図１に示すように、発泡ウレタンシート材１の下方にハロゲン伝送ライト２のロッド２ａを配置すると共に、この発泡ウレタンシート材１の上方に光拡散板４を配置し、この光拡散板４のさらに上方にＣＣＤラインセンサ３を配置している。発泡ウレタンシート材１は、長尺な帯状のシート材として順次搬送し、このピンホール検査装置に通して連続的に検査するようになっている。
【００１４】
ハロゲン伝送ライト２は、ハロゲンライトの光を透明なロッド２ａから上方に向けて照射させるようにした照明器具であり、ハロゲンライトの光を円柱状のロッド２ａの端面から内部に送り込み、このロッド２ａの下側面で拡散させて上方に照射させることにより、帯状の発泡ウレタンシート材１に対し幅方向にほぼ線光源状の照明を行うようになっている。ＣＣＤラインセンサ３は、一次元の画像を撮像する撮像装置であり、発泡ウレタンシート材１の幅方向に照明が施された部分の一次元画像を、搬送に伴って所定のピッチで順次走査しながら撮像するようになっている。なお、このＣＣＤラインセンサ３は、撮像した画像における発泡ウレタンシート材１の幅方向と搬送方向の解像度が検出すべきピンホールの最小の径よりも十分に小さくなるようにしている。
【００１５】
光拡散板４は、拡散剤を混練したアクリル樹脂を板材にしたものであり、透過光が拡散剤の多数の微粒子によって周囲にほぼ均等に拡散される。従って、この透過光は、その明度のパターンが光拡散板４上でスクリーンのように映し出されることになる。なお、ここでは光拡散板４としてアクリル樹脂板を用いる場合を示したが、他の透明な樹脂板やガラス板等を用いてもよく、拡散剤を用いる代りに、素材自体が透光性ではあるが例えば白濁していたり、微細な気泡を混練した透明素材の板材を用いることもできる。また、板材に代えて、例えば柔軟な樹脂シート材を平面状に張り詰めて配置することもできる。さらに、透明電極を形成した樹脂板等に挟まれた液晶層を配置することにより、光の拡散度を調整できるようにすることも可能である。即ち、発泡ウレタンシート材１とＣＣＤラインセンサ３との間には、何らかの形態で光拡散層が配置されていればよい。
【００１６】
上記構成のピンホール検査装置によれば、ハロゲン伝送ライト２のロッド２ａから発した光は、発泡ウレタンシート材１を透過すると共に、光拡散板４も透過して、ＣＣＤラインセンサ３により撮像される。この際、発泡ウレタンシート材１を透過した光は、多数の微少な気泡により複雑に反射や屈折を繰り返して散乱するが、この気泡は光拡散板４の拡散剤の微粒子に比べれば遥かに巨大なものであるため、光の散乱も粗いものとなり、それぞれバラバラの方向ではあるが、それらの方向に強い指向性を有する散乱光となる。このため、発泡ウレタンシート材１を透過した光は、図６に示したように、不規則で大きな地合ノイズＮが多くなり、明度のムラも大きくなる。しかも、この光は、それぞれの方向に強い指向性を有するので、ＣＣＤラインセンサ３の撮像方向によっては、明度のムラのパターンも変化する。しかしながら、本実施形態では、この発泡ウレタンシート材１の透過光がさらに光拡散板４を透過するので、ここで明度にムラの多い散乱光が拡散剤の多数の微粒子によって周囲にほぼ均等に拡散されて平均化し、指向性も失われるようになる。
【００１７】
上記発泡ウレタンシート材１にピンホールが発生していた場合には、ハロゲン伝送ライト２のロッド２ａからの光がこのピンホールをそのまま通過するので、高輝度であり、かつ、ピンホールの孔の方向に沿った光が出射する。しかし、このピンホールを通過した光は、光拡散板４で拡散されるので、非常に明るいが周囲にもある程度広がって透過する。
【００１８】
この結果、上記光拡散板４の表面をＣＣＤラインセンサ３で撮像すると、発泡ウレタンシート材１にピンホールが発生していない部分の画像は、ほぼ均等に拡散されて平均化された明度となり、ピンホールが発生した部分の画像は、その部分だけが極めて明度が高くなる。従って、この画像に適宜の画像処理を施すことにより、ピンホールを高いＳ／Ｎ比で確実に検出することができるようになる。
【００１９】
発泡ウレタンシート材１にピンホールが発生していた場合のＣＣＤラインセンサ３の出力画像の一例を図２に示す。ピンホール部Ｐ以外の部分では、図６の場合に比べ、明度が平均化されて地合ノイズＮが小さくなる。しかし、ピンホール部Ｐでは、十分に明度が高いピーク状が維持される。これは、ハロゲン伝送ライト２からピンホールを通過して直接照射されるような輝度の高い光では、光拡散板４が光を完全には拡散できずに、多くをそのままある程度の広がりを持って透過させてしまうのに対し、発泡ウレタンシート材１の気泡によって散乱された光は、バラバラの方向を向くものであるが、それぞれの輝度は比較的低くなるために、十分に拡散されて、どの向きの光も等しく周囲に均等に広がる均質な光となるからである。従って、例えばこの画像の明度を、図２に示すしきい値ＴＨ_１より明るいかどうかで判別することにより、容易にピンホールの存在を検出することができるようになる。
【００２０】
即ち、発泡ウレタンシート材１のみを透過した光をＣＣＤラインセンサ３で撮像した画像について、例えば低域通過フィルタを通すような信号処理を施したとすると、高周波成分が除去されてインパルス状の信号が急峻なほど強く平均化されるので、気泡の散乱光による地合ノイズＮのみならず、ピンホールを通過した光によるピンホール部Ｐの急峻なピークも同様に平均化されることになり、これらを区別するためのＳ／Ｎ比はかえって低下することになる。しかしながら、光拡散板４の場合は、気泡の散乱光のように種々の方向を向くそれ程強くない光は、均一に拡散することができるが、ピンホールを通過した光のように強い光が照射されると、この光を十分に散乱させることができず、ある程度の広がりを持って透過させてしまうので、これをＣＣＤラインセンサ３で撮像すれば、明度差を維持したまま地合ノイズＮを抑制してＳ／Ｎ比を向上させることができるようになる。また、ピンホールを通過した光は、このピンホールの孔に沿った方向の光となるので、これをそのままＣＣＤラインセンサ３で撮像しようとすると、このピンホールの孔の向きによっては通過した光をほとんど受光することができず、検査漏れとなるおそれがある。しかし、本実施形態のように光拡散板４で拡散させた場合には、十分な拡散はできなくても、ある程度広い角度範囲で明度を高めることができるので、ピンホールの孔の向きが多少傾斜していても、ＣＣＤラインセンサ３によって確実に受光することができるようになる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態のピンホール検査装置によれば、光拡散板４を用いることにより、ＣＣＤラインセンサ３が撮像した画像のＳ／Ｎ比を向上させて、発泡ウレタンシート材１のピンホールを確実に検出することができるようになる。
【００２２】
このように光拡散板４を用いてＣＣＤラインセンサ３の画像のピンホール部Ｐと地合ノイズＮとを高Ｓ／Ｎ比で区別しようとする場合、発泡ウレタンシート材１の厚さやセル数（気泡の粗さ又は樹脂密度）等に応じて、この光拡散板４の光の拡散度やハロゲン伝送ライト２の光量を適宜調整する必要がある。従って、例えば光拡散板４については、検査対象となる発泡ウレタンシート材１の製品の種類に応じて、いずれの場合にも検出が可能となる範囲で最適な拡散度のものを使用するようにし、また、発泡ウレタンシート材１の製品ごとに、検査時に調光によりハロゲン伝送ライト２の光量を調節するようにすればよい。この際、ＣＣＤラインセンサ３が撮像した画像に基づいて、地合ノイズＮの明度の平均値がほぼ一定となるようにハロゲン伝送ライト２を調光することにより、発泡ウレタンシート材１に応じた調整を自動化することもできる。
【００２３】
本実施形態のピンホール検査装置は、例えば単位面積あたりのピンホールの検出個数が所定値を超えた場合に、発泡ウレタンシート材１を不良品とするような検査処理を行う。また、検出したピンホールの大きさを測定し、単位面積あたりに、例えば１ｍｍ幅以上のピンホールであれば１０個以上あった場合に不良品とし、２ｍｍ幅以上のピンホールでは５個以上で不良品とし、３ｍｍ幅以上のピンホールは１個でも検出されれば不良品とするような検査処理を行うこともできる。このピンホールの大きさは、例えば図３に示すピンホール部Ｐの幅（発泡ウレタンシート材１の幅方向の長さ）を計測したものでよい。また、このピンホールの大きさは、発泡ウレタンシート材１の搬送方向の長さを計測してものであってもよく、幅方向と搬送方向の長さのうちの長い方のものを選択したり、このピンホールを二次元的に画像処理して最大径を抽出したり面積を算出するようにしてもよい。ただし、この搬送方向の長さや最大径又は面積を得るためには、１走査分の一次元画像データを前後複数走査分利用する必要がある。
【００２４】
ここで、ピンホールの大きさを測定する例として、図３においてピンホール部Ｐの幅を計測する場合の方法を説明する。まず、図３の一次元画像におけるピンホール部Ｐの波形がしきい値ＴＨ_１と交差する２点Ｃ_１，Ｃ_２を検出する。この際、図３の波形の微分波形や差分波形を利用することもできる。そして、これらの交点Ｃ_１，Ｃ_２のアドレス（サンプリング位置）の差を計算することにより、ピンホール部Ｐの幅Ｄ_１を計測することができる。ただし、実際のピンホール部Ｐの幅は、幅Ｄ_１よりも大きい幅Ｄ_２となる。これは、ピンホール部Ｐの前後には地合ノイズＮが存在するため、このピンホール部Ｐの検出のためのしきい値ＴＨ_１は、地合ノイズＮよりも十分に明るいレベルに設定され、ピンホール部Ｐの波形の先端部分の幅を計測することになるからである。そこで、この計測による幅Ｄ_１と実際の幅Ｄ_２との比を、補正係数ｋ（＝Ｄ_２／Ｄ_１）として予め予測して求めておき、この補正係数ｋを検査の際に計測した幅Ｄ_１に乗じることにより、実用上支障のない精度で実際の幅Ｄ_２を計測することができる。ただし、この補正係数ｋは、発泡ウレタンシート材１の厚さやセル数等に依存するため、製品ごとに予めピンホール検査装置に設定する必要があり、上記製品ごとのハロゲン伝送ライト２の調光データと共に登録できるようにすれば便利である。
【００２５】
また、上記のような補正係数ｋを用いる代わりに、図３に示した第２のしきい値ＴＨ_２を用いることもできる。この第２のしきい値ＴＨ_２は、しきい値ＴＨ_１よりも暗いレベルに設定されるため、地合ノイズＮの波形とも交差することになる。しかし、まず最初に、しきい値ＴＨ_１によりピンホール部Ｐを検出しておき、次に、検出されたピンホール部Ｐの中心の前後で最初に波形がこの第２のしきい値ＴＨ_２と交差する２点を検出し、これら２点のアドレスの差を計算すれば、実際の幅Ｄ_２により近いピンホール部Ｐの幅を計測することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、ＣＣＤラインセンサ３を用いる場合を示したが、ＣＣＤエリアセンサ等の他の撮像装置を用いることもできる。さらに、光拡散板４の透過光を撮像装置で撮像して検査を行う代わりに、検査員が目視で検査することも可能である。
【００２７】
また、上記実施形態では、発泡ウレタンシート材１の照明を行うためにハロゲン伝送ライト２を用いる場合を示したが、これに代えて他の光源を用いることもできる。特に、撮像装置にＣＣＤエリアセンサを用いる場合には、発泡ウレタンシート材１の検査領域内の照度が均一となるように、面光源の照明装置を用いることが好ましい。
【００２８】
また、上記実施形態では、発泡ウレタンシート材１のピンホールの検査を行うピンホール検査装置について説明したが、ポリスチレンやポリエチレン、ポリプロピレン等の他の各種発泡シート材のピンホールの検査にも同様に実施可能である。
【００２９】
【考案の効果】
以上の説明から明らかなように、本考案の発泡シート材のピンホール検査装置によれば、発泡シート材の透過光をさらに光拡散層を通して検査するので、ピンホール部の明度をあまり低下させることなく地合ノイズを抑制することができ、ピンホール検出のＳ／Ｎ比を高めて正確な検査を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施形態を示すものであって、ピンホール検査装置の構成を示す正面図である。
【図２】本考案の一実施形態を示すものであって、ピンホール検査装置のＣＣＤラインセンサが撮像した発泡ウレタンシート材の幅方向の一次元画像を示す図である。
【図３】本考案の一実施形態を示すものであって、図２におけるピンホール部付近を発泡ウレタンシート材の幅方向に拡大した一次元画像を示す図である。
【図４】従来例を示すものであって、ピンホール検査装置の構成を示す正面図である。
【図５】従来例を示すものであって、ピンホール検査装置のハロゲン伝送ライトから発した光が発泡ウレタンシート材を透過する様子を模式的に示す正面図である。
【図６】従来例を示すものであって、ピンホール検査装置のＣＣＤラインセンサが撮像した発泡ウレタンシート材の幅方向の一次元画像を示す図である。
【符号の説明】
１　発泡ウレタンシート材
２　ハロゲン伝送ライト
３　ＣＣＤラインセンサ
４　光拡散板

Claims

検査対象となる発泡シート材の裏面側から照明を施すと共に、この発泡シート材の表面側に光拡散層を配置することにより、この発泡シート材に加えて光拡散層を透過した照明光を検査することを特徴とする発泡シート材のピンホール検査装置。
前記光拡散層の後方に撮像装置を配置することにより、発泡シート材と光拡散層の透過光をこの撮像装置で撮影した画像を検査することを特徴とする請求項１に記載の発泡シート材のピンホール検査装置。