JP3575678B2 - 板状透明体の欠点検出方法及び同装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は板ガラス、板状透明樹脂に代表される板状透明体における異物、泡、傷などの欠点を検出する技術の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
泡等の有害な欠点を有する板状透明体は光学系に不向きである。すなわち、板状透明体は用途や要求仕様により、許容できる欠点の大きさ、程度が決まっているため、欠点の有無、大きさ、種類を検出し、許容できないものはラインから除外するなどして品質の維持を図る必要がある。そのために、欠点を検出する技術は重要であり、以下に示す方法が知られている。
【0003】
図5は従来の明視野透過照明による欠点検出法の原理図であり、板状透明体101の上に撮像装置102を置き、下に照明103を置き、この照明103で照した板状透明体101を撮像装置102で撮像し、その信号を受像機104に送る。受像機104の画面は全体的に明るく白くなる。
もし、板状透明体101に泡等の欠点105があれば、照明103からの光が散乱、回析又は屈折して撮像装置102に到達する光量が減少するため、受像機104の明るい画像に欠点105が暗い黒点となって顕れる。撮像装置102の視野内に照明があることから、明視野透過照明による欠点検出法という。
【0004】
この様な明視野透過照明による欠点検出法は広く普及しているが、欠点105が小さい若しくは微小であると、この欠点105が背景の照明103の中に隠れてしまい検出不能となる。すなわち、ある程度大きな欠点でなければ検出することができず、検出能力に限界がある。これに代わる技術を次に説明する。
【0005】
図6は従来の暗視野透過照明による欠点検出法の原理図であり、板状透明体101の上に撮像装置102を置き、下に且つ撮像装置102の視野から外れたところに照明103を置き、この照明103で照した板状透明体101を撮像装置102で撮像し、その信号を受像機104に送る。受像機104の画面は全体的に暗くなる。
もし、板状透明体101に泡等の欠点105があれば、照明103からの光が散乱、回析又は屈折するため、欠点105は輝点となる。受像機104に写る欠点105は暗い背景に明るい白点となって顕れる。撮像装置102の視野外に照明があって視野が暗くなることから、暗視野透過照明による欠点検出法という。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
暗視野透過照明による欠点検出法では欠点105が輝点となるため小さい若しくは微小の欠点であっても検出できる。しかし、図6から明らかなように照明103を視野から外し、撮像装置102の視野に対して斜めに照光するため、光の有効利用の点では無駄が多い。すなわち、大きな照明103を準備する必要があり、装置コスト並びに運転費用が嵩むことになる。
【0007】
従って、本発明の目的は小さい若しくは微小の欠点検出が可能であって、照明光を効果的に利用することのできる板状透明体の欠点検出方法及び同装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の板状透明体の欠点検出方法は、撮像装置、板状透明体、照明をこの順に並べ、照明は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプとし、撮像装置の視野内に間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプの一部及び間隙に隣接する右の棒状ランプの一部が入るように、間隙の幅を設定しておき、欠点の無い板状透明体を見たときに撮像装置で受ける受光量を基準にして、検査すべき板状透明体を見たときに撮像装置で受ける受光量が増加若しくは減少したときに欠点があると判定することを特徴とする。
【0009】
視野には間隙による暗い部分と、ランプによる明るい部分が混在するため暗視野照明法と明視野照明法との中間的方法を実現したものである。
板状透明体に存在する欠点は暗視野中に置かれるため、明視野照明法では検出できないような微小の欠点をも検出可能となる。しかも、ランプを撮像装置の光軸近傍に置くことができるためランプ光を弱めること無く効果的に活用することができる。
【0010】
加えて請求項1の板状透明体の欠点検出方法は、2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させ、左の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量と、右の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量との差があるときに欠点があると判定することを特徴とする。
【0011】
光を全体的に曲げるような種類の欠点があるときに有効である。
【0012】
請求項2は、板状透明体を挟んで一方に撮像装置、他方に照明を配置した板状透明体の欠点検出装置において、照明は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプであり、撮像装置の視野内に間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプの一部及び間隙に隣接する右の棒状ランプの一部が入るように、間隙の幅を設定したものであることを特徴とする。
【0013】
視野には間隙による暗い部分と、ランプによる明るい部分が混在するため暗視野照明法と明視野照明法との中間的方法を実現したものである。
そのための装置は、撮像装置と2本の左右の棒状ランプとで構成できるため、ごく簡単な構成で済ませることができ、装置コストを十分に低減することができる。
【0014】
加えて請求項2は、板状透明体の欠点検出装置に、2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させる点滅器を備えたことを特徴とする。
点滅器で左右のランプを交互に点滅させることにより、欠点の検出精度を高める。そのための機器は簡単なスイッチング機構で済ませることができるので、装置コストを十分に低減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る板状透明体の欠点検出装置の原理図であり、板状透明体の欠点検出装置10(以下「欠点検出装置10」と略記する。)は、板状透明体11を挟んで一方に撮像装置12、他方に照明13を配置し、この照明13は互いに平行に且つ一定の間隙14を開けて配置した左の棒状ランプ13L及び右の棒状ランプ13Rからなり、撮像装置12の視野V内に幅wの間隙14とこの間隙14に隣接する左の棒状ランプ13Lの一部(幅δl)及び右の棒状ランプ13Rの一部(幅δr)が入るように、前記間隙14の幅wを設定したことを特徴とする。そして、撮像装置12などを制御するとともに撮像信号を取込む制御部16と、撮像信号を表示する受像機17と、好ましくは前記2本の左右の棒状ランプ13L,13Rを交互に点滅させる点滅器18を備える。
【0016】
すなわち、w=V−(δl+δr)の計算式により、間隙14の幅wを設定する。この設定について次図で更に説明する。
なお、欠点検出装置10は、要部を撮像装置12と2本の左右の棒状ランプ13L,13Rとで構成できるため、ごく簡単な構成で済ませることができ、装置コストを十分に低減することができる。追加する点滅器18も簡単なスイッチング機構で差支えないので、装置コストを十分に低減することができる。
【0017】
図2(a)〜(c)は本発明に係る視野と2本の棒状ランプとの関係を示す説明図である。
(a)は視野のイメージ図であり、画素(V×V)19・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)を直線的に並べた一次元撮像装置での視野イメージを示した。画素(V×V)19・・・列の総長さTWを板状透明体の横幅より大きく設定し、図示せぬ板状透明体を白抜き矢印▲1▼の如く走らせることで1パスで板状透明体の欠点情報を入力することができる。
(b)は幅wの間隙を開けて配置して2本の棒状ランプ13L,13Rを示す。
【0018】
(c)は(b)に(a)を重ねてなる合成図であり、図左端の画素19に着目すると、Vにw(間隙相当)とδl(ランプ13Lの一部)とδr(ランプ13Rの一部)とが対応し、V=w+δl+δrであることを示す。
ここで、図面に影を施したδl及びδrのエリアはランプ13L,13Rの一部であるから明るく「白」く見える。これに対して幅wのエリアは間隙であり無光部分であるから暗く「黒」く見える。このことから本発明は明視野照明法と暗視野照明法の中間的方法を実現したものであると言える。
しかし、ここで重要なことは、図示するごとくδl<w、δr<wに設定することにより、暗視野を主とし明視野を副としたところの「暗視野を主体とした明暗視野合成照明法」が本発明の主旨であると言える。
【0019】
以上に述べた欠点検出装置10の作用を次に説明する。
図3(a)〜(d)は本発明に係る連続点灯による欠点検出方法の説明図である。
(a)は欠点の無い板状透明体11を見たときに撮像装置12で受ける受光量を説明する図であり、撮像装置12での受光階調を256に設定したときに、左のランプ13Lから「30」階調レベルの受光があり、右のランプ13Rから「30」階調レベルの受光があることで、合計「60」階調レベルの受光量が撮像装置12に至ったことを示す。この(a)を欠点検出用の基準とする。
【0020】
(b)は欠点21を含む板状透明体11Bを見たときに撮像装置12で受ける受光量を説明する図であり、この時の欠点21は絞り傾向の屈折作用を発揮する。そのために、左のランプ13Lから「10」階調レベルの受光があり、右のランプ13Rから「10」階調レベルの受光があることで、合計「20」階調レベルの受光量が撮像装置12に至る。
基準階調レベル「60」に対して測定した階調レベルは「20」であるから、この値の減少により欠点があると判定することができる。
【0021】
なお、前記欠点21はランプ13L,13Rの間の間隙、すなわち「黒」い背景中に在るため暗視野照明と同様の検出が可能となる。
【0022】
(c)は欠点22を含む板状透明体11Bを見たときに撮像装置12で受ける受光量を説明する図であり、この時の欠点22は拡がり傾向の屈折作用を発揮する。そのために、左のランプ13Lから「50」階調レベルの受光があり、右のランプ13Rから「50」階調レベルの受光があることで、合計「100」階調レベルの受光量が撮像装置12に至る。
基準階調レベル「60」に対して測定した階調レベルは「100」であるから、この値の増加により欠点があると判定することができる。
【0023】
(d)は欠点23を含む板状透明体11Bを見たときに撮像装置12で受ける受光量を説明する図であり、この時の欠点23は歪であり光を全体的に曲げる作用を発揮する。そのために、左のランプ13Lから「80」階調レベルの受光があり、右のランプ13Rから「0」階調レベルの受光があることで、合計「80」階調レベルの受光量が撮像装置12に至る。
基準階調レベル「60」に対して測定した階調レベルは「80」であるから、この値の増加により欠点があると判定することができる。
【0024】
図3の説明から本発明に係る第1の方法は、撮像装置12、板状透明体11、照明13をこの順に並べ、前記照明13は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプ13L,13Rとし、撮像装置12の視野内に前記間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプ13Lの一部及び前記間隙に隣接する右の棒状ランプ13Rの一部が入るように、前記間隙の幅を設定しておき、欠点の無い板状透明体11を見たときに撮像装置12で受ける受光量を基準にして、検査すべき板状透明体11Bを見たときに撮像装置12で受ける受光量が増加若しくは減少したときに欠点があると判定することを特徴とする。
【0025】
なお、図3(d)において、歪の程度若しくは具合によって測定した階調レベルが60(基準階調レベル)に近づく可能性はある。そのときには次に述べる方法が有効となる。
【0026】
図4(a)〜(d)は本発明に係る点滅照明による欠点検出方法の説明図である。
(a)では、欠点の無い板状透明体11において、左のランプ13Lのみを点灯する。このときの左のランプ13Lによる階調レベルをSaとする。
(b)では、ランプを切替えて右のランプ13Rのみを点灯する。このときの右のランプ13Rによる階調レベルをSbとする。
板状透明体11に欠点がないので、Sa=Sbとなり、Sa−Sb=0となる。
【0027】
(c)では、欠点24を有する板状透明体11Bにおいて、左のランプ13Lのみを点灯する。このときの左のランプ13Lによる階調レベルをSc(ただし、Sa<Sc)とする。
(d)では、ランプを切替えて右のランプ13Rのみを点灯する。このときの右のランプ13Rによる階調レベルをSd(ただし、Sd<Sc)とする。
Sd<Scであるから、光軸を全体的に曲げる作用をなす歪の様な欠点24があると認識できる。
【0028】
ScとSdを比較するには、(Sc−Sd)/(Sc+Sd)の数式を用いることが望ましい。
すなわち、検査対象の組成や厚さなどの変化により、CCD(固体撮像素子)で受光する光の透過量が変化すると、ScとSdとが同じ比率で減少もしくは増加する。
【0029】
この様な場合には、Scを(Sc+Sd)で除すれば、Scに関する減少若しくは増加を補正することができ、Sdを(Sc+Sd)で除すれば、Sdに関する減少若しくは増加を補正することができる。
2つの値の差は、(Sc/(Sc+Sd))−(Sd/(Sc+Sd))となり、この式を整理すれば(Sc−Sd)/(Sc+Sd)となる。
つまり、検査対象の変化による光の透過量の変化の影響を、(Sc−Sd)/(Sc+Sd)の数式を用いることで排除することができる。
【0030】
図4で述べた方法は、図3で述べた方法(第1の方法)に追加すればよく、この追加により、本発明に係る欠点検出の精度並びに欠点の種類の特定が格段に向上するので、好ましい。
【0031】
尚、左右の棒状照明13L,13Rは、蛍光直管、発光ダイオードが採用できる。特に後者の発光ダイオードは点滅に好適である。
また、請求項に記載した左右の棒状ランプにおける「左右」は、便宜上の記載であり、上下、斜め上と斜め下であってよく、左と右に格別の意味がある訳でない。
【0032】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1の板状透明体の欠点検出方法は、視野には間隙による暗い部分と、ランプによる明るい部分が混在するため暗視野照明法と明視野照明法との中間的方法を実現したものである。
板状透明体に存在する欠点は暗視野中に置かれるため、明視野照明法では検出できないような微小の欠点をも検出可能となる。しかも、ランプを撮像装置の光軸近傍に置くことができるためランプ光を弱めること無く効果的に活用することができる。
すなわち、請求項1によれば小さい若しくは微小の欠点検出が可能であって、照明光を効果的に利用することのできる。
【0033】
加えて請求項1の板状透明体の欠点検出方法は、2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させ、左の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量と、右の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量との差があるときに欠点があると判定することを特徴とし、光を全体的に曲げるような種類の欠点があるときに有効である。すなわち、請求項1によれば欠点の検出精度を大幅に向上させることができる。
【0034】
請求項2は、板状透明体を挟んで一方に撮像装置、他方に照明を配置した板状透明体の欠点検出装置において、照明は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプであり、撮像装置の視野内に間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプの一部及び間隙に隣接する右の棒状ランプの一部が入るように、間隙の幅を設定したものであることを特徴とし、装置の要部を撮像装置と2本の左右の棒状ランプとで構成したため、ごく簡単な構成で済ませることができ、装置コストを十分に低減することができる。
【0035】
加えて請求項2は、板状透明体の欠点検出装置に、2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させる点滅器を備えたことを特徴とし、点滅器は簡単なスイッチング機構で済ませることができるので、装置コストを十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る板状透明体の欠点検出装置の原理図
【図2】本発明に係る視野と2本の棒状ランプとの関係を示す説明図
【図3】本発明に係る連続点灯による欠点検出方法の説明図
【図4】本発明に係る点滅照明による欠点検出方法の説明図
【図5】従来の明視野透過照明による欠点検出法の原理図
【図6】従来の暗視野透過照明による欠点検出法の原理図
【符号の説明】
10…板状透明体の欠点検出装置、11…欠点の無い板状透明体、11B…
欠点を有する板状透明体、12…撮像装置、13…照明、13L…左の棒状ラ
ンプ、13R…右の棒状ランプ、14…間隙、18…点滅器、21〜24…欠
点、w…間隙の幅。
Claims (2)
- 撮像装置、板状透明体、照明をこの順に並べ、前記照明は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプとし、撮像装置の視野内に前記間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプの一部及び前記間隙に隣接する右の棒状ランプの一部が入るように、前記間隙の幅を設定しておき、欠点の無い板状透明体を見たときに撮像装置で受ける受光量を基準にして、検査すべき板状透明体を見たときに撮像装置で受ける受光量が増加若しくは減少したときに欠点があると判定する板状透明体の欠点検出方法において、
前記2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させ、左の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量と、右の棒状ランプのみを点灯したときに撮像装置で受ける受光量との差があるときに欠点があると判定することを特徴とする板状透明体の欠点検出方法。 - 板状透明体を挟んで一方に撮像装置、他方に照明を配置した板状透明体の欠点検出装置において、前記照明は互いに平行に且つ一定の間隙を開けて配置した2本の左右の棒状ランプであり、撮像装置の視野内に前記間隙とこの間隙に隣接する左の棒状ランプの一部及び前記間隙に隣接する右の棒状ランプの一部が入るように、前記間隙の幅を設定した板状透明体の欠点検出装置において、
この板状透明体の欠点検出装置に、2本の左右の棒状ランプを交互に点滅させる点滅器を備えたことを特徴とする板状透明体の欠点検出装置。
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