JP4548912B2 - 透明液体検査装置、および透明液体塗布装置、および透明液体検査方法、および透明液体塗布方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明液体塗布後の塗布状態の検査に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示すように基材７から透明液体５０が塗布された多数個取り製品２２を製造する過程において、前記透明液体の塗布状態（前記透明液体の所定の塗布位置からの変位量および前記透明液体の液面の拡がり）の検査は、検査員の目視検査によって行われている。
【０００３】
しかし、上述の検査員による目視検査では検査精度や検査能率が非常に悪いものとなり、そのため製品に信頼性が生まれず、また生産速度が遅くなり大量生産の障害となっている。このようなことから、製品の信頼性を確保し生産能率を上げるために、自動化機器を用いた精度の高い塗布状態の検査が望まれている。そこで、画像処理技術を利用した塗布状態の検査の自動化が試みられている。
【０００４】
塗布状態を画像処理技術にて自動的に検査するためには、前記基材と前記透明液体との境界部分が識別できなければならず、そのため、前記透明液体の表面張力を利用し、照明を前記透明液体の端部に照射し前記境界部分を浮き出させることで識別するという方法等が考えられてきた。
【０００５】
しかし、前記透明液体の表面張力が弱い場合には前記基材に前記透明液体がなじんでしまい、前記透明液体の端部に照明を照射しても前記基材と前記透明液体との境界部分が浮き出さないため、前記透明液体の液面と前記基材との境界部分を識別することは困難となる。さらに、実際上前記基材には何らかの背景（印刷されたパターン等）があるため、前記基材と前記透明液体とのコントラストだけでなく前記背景を加えたコントラストを考慮せねばならず、画像処理技術による前記境界部分の識別が益々困難となる。そのため前記透明液体の塗布状態を画像処理技術により自動検査する方法はまだ確立されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するもので、基材上の多数個取り製品に塗布される透明液体の表面張力が弱い場合であっても、前記透明液体の液面を鏡面としてそこに照明手段の形状を投影させ、前記投影像を撮像し、撮像された画像を画像処理して解析を行うことにより、前記基材と前記透明液体との境界部分の識別ができ、前記基材の背景に影響されることなく前記透明液体の塗布状態を自動的に検査できる透明液体検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の透明液体検査装置は、多数個取り製品それぞれに透明液体が塗布された基材と、前記透明液体に照明照射を行う照明手段と、前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の形状を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、前記多数個取り製品に塗布されている前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算する演算手段とを備え、輝度成分がヒストグラム処理される前記所定領域は、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の透明液体検査装置は、請求項１に記載の透明液体検査装置において、前記基材を前記撮像手段の撮像視野に合わせて複数のブロックに分割し、前記ブロックに対応する前記撮像手段および前記照明手段を所望の数だけ備えることにより、前記所望の数だけの前記ブロックを同時に撮像できることを特徴とする。
請求項３に記載の透明液体検査装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の透明液体検査装置において、前記演算手段が、前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の投影像の重心位置を求め、その重心位置を基に前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算することを特徴とする。
請求項４に記載の透明液体塗布装置は、基材上の多数個取り製品に透明液体を塗布する塗布装置と、請求項１ないし３のいずれかに記載の透明液体検査装置とを備え、前記透明液体検査装置により演算された前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を前記塗布装置にフィードバックすることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の透明液体検査方法は、基材上の多数個取り製品それぞれに塗布されている透明液体に照明を照射し、前記透明液体の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像し、撮像された画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、前記多数個取り製品に塗布されている前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算する透明液体検査方法であって、輝度成分をヒストグラム処理する前記所定領域が、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されていることを特徴とする。
請求項６に記載の透明液体検査方法は、請求項５に記載の透明液体検査方法において、前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明照射する手段の投影像の重心位置を求め、その重心位置を基に前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算することを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の透明液体塗布方法は、基材上の多数個取り製品に透明液体を塗布し、前記透明液体に照明を照射し、前記透明液体の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像し、撮像された画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明照射する手段の投影像の重心位置を求め、前記重心位置を基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算し、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を、前記透明液体を塗布する工程にフィ−ドバックする透明液体塗布方法であって、輝度成分をヒストグラム処理する前記所定領域が、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、基材上の多数個取り製品に塗布される透明液体の表面張力が弱い場合であっても基材と透明液体との境界部分の識別ができ、基材の背景に影響されることなく透明液体の塗布状態を自動的に検査できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態は、基材であるシートから多数個取り製品を製造するに際し、前記シート上の各製品の位置（所定の位置）に透明液体を所定量塗布し、前記シートを搬送装置によって流し、前記透明液体が予め定められた測定位置を通過するとき、前記透明液体上に照明照射し、前記透明液体の液面を鏡面としてそこに照明照射手段の形状を投影し、前記液面に写った投影像をカメラにて撮像し、その画像を画像処理装置にて解析することにより前記透明液体の塗布状態を自動検査する透明液体検査装置である。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態における透明液体検査装置の断面図であり、１は照明装置、２は照明用光源、３は照明用光源２を支持する支持具、４１〜４４は電子シャッタ−機能付きのカメラ、５１〜５５は基材上の多数個取り製品に塗布された透明液体、６は鏡である照明反射板、７は基材であって、照明装置１の下に設置された搬送装置であるコンベア（図示せず）により照明装置１中を流れていくシート、８はカメラ４１〜４４によって得られた画像から透明液体の塗布状態を解析する画像処理装置、９はシート７上の所定の位置に透明液体を塗布する塗布装置である。
【００１４】
照明装置１は、照明用光源２と支持具３と照明反射板６によって構成されている。照明装置１には、照明用光源として高輝度でちらつきのない照明光が必要であるため、インバ−タ付きの蛍光灯が複数本使用される。前記蛍光灯は検査物である透明液体の垂直上部に縦・横の格子状に設置され、支持具３によって透明液体の塗布パターン（配置状態）に合わせた縦・横・高さの微調整ができる機構にしてある。なお、透明液体の検査精度を向上させるには、照明用光源２の出力調整を行い透明液体の液面に写る投影像のコントラストを調整すれば良い。また、鏡である照明反射板６は、シ−ト中央付近に塗布された透明液体とシ−ト周辺部に塗布された透明液体の照明照射量を同量とするために照明装置１の両サイドの内側に設けられている。
【００１５】
画像撮像のためのカメラ４１〜４４は、上部からの照明光を遮らないよう設置される。つまり、カメラ４１〜４４の所定間隔を隔てた位置に、前記照明用光源２が設置されている。また、カメラ４１〜４４は、後述する画像取り込み分割ブロックの中心が各カメラの撮像視野の中心軸線上にくるよう設置される。
【００１６】
図２は本実施の形態において、シート７をカメラ４１〜４４にて分割取り込みする際の動作を説明する図である。図２において、１１１，１１２，１１３，１１４はカメラ４１の画像取り込み分割ブロック、１０はシ−ト７の流れる方向を示している。
【００１７】
４台のカメラ４１〜４４はシート７の水平方向（流れる方向１０に対して垂直方向）に並んでいる画像取り込み分割ブロックの垂直上部に、シート７を水平方向に４分割したときのそれぞれの分割領域に対応するように設置されている。
【００１８】
以上のように設置された各カメラ４１〜４４は、シート７の垂直方向（流れる方向１０）に対し、検査するのに十分な解像度を保った測定視野である画像取り込み分割ブロックを決定する。しかし、各画像取り込み分割ブロックに十分な光量を与えなければ、十分な検査精度を保つことはできない。そこで、各画像取り込み分割ブロックに十分な光量を与えるために、先に述べたように、各カメラ４１〜４４毎に照明用光源２としてインバータ付きの蛍光灯を複数本使用して各カメラ４１〜４４の所定間隔を隔てた位置に縦・横の格子状に設置し、透明液体の塗布パターンに合わせて照明用光源２の配置の微調整を行う。
【００１９】
上述のようにシート７が画像取り込み分割ブロックで分割され、方向１０に流れている場合、各カメラ４１〜４４の垂直下部（撮像視野内）に各カメラ４１〜４４と対応する画像取り込み分割ブロックが納まると、各カメラ４１〜４４は同時に電子シャッターを切り、各画像取りこみ分割ブロック上の多数個取り製品に塗布されている照明用光源２の形状が投影された透明液体を撮像する。取り込まれた各撮像画像は画像処理装置８に転送され、画像処理装置８内のメモリ（図示せず）に一時的に記憶される。画像処理装置８は各撮像画像（透明液体の液面に投影されている照明用光源２の形状）をもとに画像処理プログラムに沿った内容で各画像取りこみ分割ブロック上の各透明液体の塗布状態を検査する。
【００２０】
例えばカメラ４１の場合、シート７の流れる方向１０に対して画像取り込みブロック１１１、１１２、１１３，１１４を決め、画像取り込み分割ブロックの流れるタイミングに合わせて電子シャッターを切り、画像取り込みを行う。具体的に説明すると、画像取り込みブロック１１１がカメラ４１の撮像視野内に到着するとその瞬間に電子シャッターが切られ、画像取り込み分割ブロック１１１上の多数個取り製品に塗布された透明液体の画像（透明液体の液面に投影されている照明用光源２の形状）を取り込み、その取り込んだ画像を画像処理装置８によって解析し、画像取り込み分割ブロック１１１上の各透明液体の塗布状態の検査を行う。次に、搬送用のコンベア（図示せず）によってシート７が流れ、画像取り込みブロック１１２がカメラ４１の撮像視野内に到着すると、画像取り込みブロック１１１のときと同様の処理動作を行う。この処理動作をシ−ト７の終わりまで繰り返す。この処理方法により工程の流れを止めることなく透明液体の塗布状態の検査を行うことができ、透明液体の乾燥プロセスに影響を及ぼさない設計になっている。
【００２１】
以上のように本実施の形態では、検査精度を満足したまま、同時にその液面に照明用光源２の形状が投影された多くの透明液体を撮像し、短時間で多くの透明液体の塗布状態の検査ができる構成となっている。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、４台のカメラを基材であるシートに対し水平方向に一列に配したが、一列に限るものではなく列の数を増やして良い。また、カメラの数は４台に限るものではない。
【００２３】
図３は、本実施の形態におけるシート７上の多数個取り製品に塗布された任意の照明用光源の形状がその液面に投影された透明液体の液面状態を示す概略図であり、２は照明用光源、１２は任意の透明液体、１３は任意の透明液体１２の液面上に写った照明用光源２による投影像である。本実施の形態では、図３に示すように、各透明液体の液面に照明用光源２の形状を投影させる。
【００２４】
透明液体に対して垂直上部より照明光を照射すると、例えばシ−ト７の素材がペットシ−ト（乳白色）の場合、シート７からの反射光が透明液体の液面からの反射光より強くなり、カメラ４１〜４４より取り込んだ撮像画像の輝度差としては、前記液面部分が暗くペットシ−ト部が少し明るくなり、前記液面の端部が識別でき、透明液体の塗布状態を検査することが可能である。
【００２５】
しかしながら透明液体を塗布する下地にカ−ボン等の溶剤が塗布されている場合には透明液体の液面の暗さよりカ−ボンのほうが暗く、透明液体の液面からの反射光が弱い中にあって基材からの反射光も弱いため検査が困難になる。そこで本実施の形態では、インバ−タ付きの蛍光灯を照明用光源とし透明液体の上部より照明照射することにより、各透明液体の液面にインバ−タ付きの蛍光灯による照明用光源の形状を投影させ（図３参照）、カメラによって画像取り込み分割ブロック内に納まる照明用光源の形状が投影された多数の透明液体を撮像し、この撮像画像を画像処理装置に転送し、各透明液体の液面に写っている照明用光源の投影像から各透明液体の液面の拡がりを検知し、その各透明液体の液面の拡がりを統計的に処理し、同時に撮影した透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量（本来透明液体が塗布されるべき所定の位置と実際の塗布位置とのずれ）を検査できるようにしている。
【００２６】
以下図４、図５を用い、画像処理装置にて基材であるシートと透明液体との境界部分を識別し、透明液体の液面の拡がりを求める方法を説明する。図４は、カメラから転送される撮像画像に写っている透明液体の中の任意の一つが、画像処理装置の画面に映し出されている様子を示している。図４において、１２は任意の透明液体、１３は任意の透明液体１２の液面に写っている照明用光源の投影像、１４は画像処理装置の画面、１５１，１５２，１５３，１５４は画像処理装置の画面１４上の、任意の透明液体１２が本来塗布されるべき所定の位置の端部周辺に設定されている塗布検出カーソルである。
【００２７】
液体の拡がりは縦幅と横幅を検知できれば十分であるため、本実施の形態では、照明用光源２を格子状とし、塗布検出カーソルをそれぞれ９０°ずらした４ヶ所に配置し、その４ヶ所においてシート７と任意の透明液体１２の境界部分を識別している。しかし、識別しなければならない個所は今回提案した４ヶ所に限られるものではなく、縦・横の拡がりが検知できるような個所であれば何処でも良い。つまり、照明用光源の形状が透明液体の縦・横の拡がりに沿う形状をしており、その形状を生かした識別位置を設定すれば良く、例えば星型形状のものを照明用光源として使用し、識別位置を星型の先端（５ヶ所）に設定しても良い。
【００２８】
シート７と任意の透明液体１２の境界部分を識別するには、画像処理装置の画面１４上において、投影像１３が各塗布検出カ−ソル１５１，１５２，１５３，１５４の各領域に重なって映し出されているかどうかで判断する。具体的には、シート７と任意の透明液体１２の境界部分の識別を、各塗布検出カ−ソル１５１，１５２，１５３，１５４の各領域を下記のヒストグラム処理によって行っている。
【００２９】
例えば、図４において塗布検出カ−ソル１５１，１５２の各領域には、任意の透明液体１２の液面の拡がりが小さいために投影像１３が重なって映し出されておらず、ヒストグラム処理を行うと、図５（ａ）に示すようなヒストグラムデ−タ１６となる。このグラフは縦軸に画素のピクセル数、横軸に輝度レベルを取ったものである。この場合のヒストグラム処理結果はシ−ト７の輝度成分によるデ−タ１８の山ひとつとなり、コントラスト２１は小さくなる。
【００３０】
次に塗布検出カ−ソル１５３，１５４の各領域では、任意の透明液体１２が正常に塗布されており、投影像１３が重なって映し出されている。この塗布検出カ−ソル１５３，１５４の各領域をヒストグラム処理すると、図５（ｂ）に示すようなヒストグラムデ−タ１７となり、この場合のヒストグラム処理結果はシ−ト７の輝度成分１９と投影像１３の輝度成分２０による二つの山が得られ、この塗布検出カ−ソル１５３，１５４の各領域におけるコントラスト２１は大きくなる。このように、ヒストグラム処理を行い、コントラスト２１のデ−タの大小からシートと透明液体との境界部分を識別し、透明液体の液面の拡がりを求めている。
【００３１】
また、シート７の四隅における透明液体の拡がりのデータから、その透明液体の液面に写っている投影像の重心位置を求め、前記重心データを統計的に処理することで、透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量（本来透明液体が塗布されるべき所定の位置と実際の塗布位置とのずれ）を演算し、塗布装置９へフィードバックしている。
【００３２】
なお、透明液体の液面に投影されている照明用光源による投影像をラベリング処理し、縦・横の拡がりを検知することにより透明液体の液面の拡がりと所定の位置からの変位量とを求めることも可能である。ラベリング処理とは、前記投影像を検知する際に、前記投影像が途切れるところまでを一つの塊として判断する処理方法である。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態における透明液体検査装置は、照明用光源２によって照射され、照明用光源２の形状が投影された透明液体の液面をカメラ４１〜４４によって撮像し、その撮像された画像を画像処理装置８が画像処理し前記透明液体の塗布状態を自動検査する。
【００３４】
また、本実施の形態においては、透明液体の所定の塗布位置からの変位量を塗布装置９にフィードバックすることで塗布装置９を制御している。そのため、透明液体の塗布位置が所定の位置からずれを生じても即座に対応ができ、安定した透明液体の塗布が行える（図１参照）。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、基材上の多数個取り製品に塗布された透明液体上部に照明装置を設置し、前記透明液体に照明照射し、前記透明液体の液面に前記照明装置の形状を投影させ、前記投影像を撮像して画像処理することによって、精度・安定度が高く、自動で高速に透明液体の塗布状態を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における透明液体検査装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態においてシートをカメラにて分割取り込みする際の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態における任意の透明液体の液面状態を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態における画像処理装置の画面に映し出された任意の透明液体の液面状態を示す図
【図５】本発明の実施の形態における透明液体端部のヒストグラム処理結果を示す図
【図６】透明液体が塗布された基材を表す概略図
【符号の説明】
１ 照明装置
２ 照明用光源
３ 照明取り付け支持具
４１、４２、４３、４４ カメラ
５０、５１、５２、５３、５４、５５ 透明液体
６ 照明反射板
７ 基材（シ−ト）
８ 画像処理装置
９ 塗布装置
１０ シートの流れる方向
１１１，１１２，１１３，１１４ 画像取り込みブロック
１２ 透明液体
１３ 投影像
１４ 画像処理装置の画面
１５１，１５２，１５３，１５４ 塗布検出カ−ソル
１６ 塗布無しのヒストグラムデ−タ
１７ 塗布有りのヒストグラムデ−タ
１８ 塗布無し状態における基材の反射による輝度成分
１９ 塗布有り状態における基材の反射による輝度成分
２０ 投映像による輝度成分
２１ コントラスト
２２ 基材から製造される製品

Claims (7)

1. 多数個取り製品それぞれに透明液体が塗布された基材と、
   前記透明液体に照明照射を行う照明手段と、
   前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の形状を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段からの画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、前記多数個取り製品に塗布されている前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算する演算手段と
   を備え、輝度成分がヒストグラム処理される前記所定領域は、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されていることを特徴とする透明液体検査装置。
2. 前記基材を前記撮像手段の撮像視野に合わせて複数のブロックに分割し、前記ブロックに対応する前記撮像手段および前記照明手段を所望の数だけ備えることにより、前記所望の数だけの前記ブロックを同時に撮像できることを特徴とする請求項１に記載の透明液体検査装置。
3. 前記演算手段は、前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明手段の投影像の重心位置を求め、その重心位置を基に前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算することを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載の透明液体検査装置。
4. 基材上の多数個取り製品に透明液体を塗布する塗布装置と、請求項１ないし3のいずれかに記載の透明液体検査装置とを備え、前記透明液体検査装置により演算された前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を前記塗布装置にフィードバックすることを特徴とする透明液体塗布装置。
5. 基材上の多数個取り製品それぞれに塗布されている透明液体に照明を照射し、
   前記透明液体の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像し、
   撮像された画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、前記多数個取り製品に塗布されている前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算する透明液体検査方法であって、
   輝度成分をヒストグラム処理する前記所定領域が、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されていることを特徴とする透明液体検査方法。
6. 前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明照射する手段の投影像の重心位置を求め、その重心位置を基に前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算することを特徴とする請求項５に記載の透明液体検査方法。
7. 基材上の多数個取り製品に透明液体を塗布し、
   前記透明液体に照明を照射し、
   前記透明液体の液面に投影された照明照射する手段の形状を撮像し、
   撮像された画像に対して、所定の塗布位置に透明液体が塗布された場合にその透明液体の境界の一部が含まれるように予め設定した複数の所定領域のそれぞれの輝度成分をヒストグラム処理することにより、前記多数個取り製品に塗布された前記透明液体の液面の拡がりのデータを求め、
   前記透明液体の液面の拡がりのデータを基に、前記透明液体の液面に投影された前記照明照射する手段の投影像の重心位置を求め、
   前記重心位置を基に、前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を演算し、
   前記透明液体全体の所定の塗布位置からの変位量を、前記透明液体を塗布する工程にフィ−ドバックする透明液体塗布方法であって、
   輝度成分をヒストグラム処理する前記所定領域が、前記照明手段の形状を生かした位置に設定されている
   ことを特徴とする透明液体塗布方法。

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