JP5387319B2 - シート状の連続体の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート状の連続体の検査方法に関し、より詳しくは、地合ムラを有する移動しているシート状の連続体のシェーディング補正技術を用いた欠陥検査方法に関する。

鋼板、フィルム、ＣＦＲＰ等のシート状物体の製造工程において発生する疵、異物、毛羽、樹脂の転写不良、等の製品の品質を損なうような欠点については、精度よく検出し、流出を防止する必要がある。また製造段階でこれらの欠点を早期に発見し、原因を究明し、製造条件等を変更することで、後続の製品についての歩留まりの向上が図られる。すなわち、インラインで精度良く、シート状物の欠点を検出することは非常に重要となる。

撮像素子を用いた画像検査装置では、照明光の照度ムラや撮像系のバラツキ等により、検査画像に輝度ムラが生じる。この輝度ムラのことをシェーディングと言い、画像全体が一様な明るさとなるようにシェーディングを補正することをシェーディング補正と言う。しかし、検査対象物表面が地合ムラを有する場合、この地合ムラにより欠点のない正常部の輝度値も経時的に変化するため、シェーディング補正が困難になると同時に、微小な欠点、コントラスト差の小さな欠点の検出も困難になる。なお、不連続かつ不定期に発生する表面の輝度のムラのことを意味する。

特許文献１には、プリプレグの毛羽、割れ、異物欠点を正確に検出する方法が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の検査方法では、プリプレグに光を照射し、その散乱反射光と予め設定したスレッシュレベルとの比較を行うのみであるため、照明の照度ムラや地合ムラによるシェーディングの影響を受けるため、精度の良い検出はできない。

特許文献２には、検査前に基準サンプルの輝度分布を予め取得し、シェーディング補正データを生成するときに、基準サンプルの汚れや基準サンプルへのゴミの付着が輝度分布に影響を与えないために、取得位置を移動して複数の輝度分布を取得し、比較演算することで精度の良いシェーディング補正を行う方法が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、基準サンプルを用いることが前提であるため、インラインの状態と製造後時間が経過したサンプルとで表面状態が異なる場合には適用することができない。加えて、地合ムラを有し、インラインにおける被検体の輝度分布が経時的に変動する場合には適用することができない。

特許文献３には、鋼板やスラブ等の材料の表面画像が汚れ等で乱れていた場合に、画像の汚れ等による乱れ部分を材料の地合に相当する輝度に置きかえるために、汚れ等を覆うに足る長方形領域を決定し、材料表面の地合が明るい場合は当該長方形領域から最大輝度値を抽出し、また材料表面の地合が暗い場合は当該長方形領域から最小輝度値を抽出し、これを当該長方形領域の代表画素とすることで、画像の汚れ等による輝度を補正する方法が記載されている。しかしながら、特許文献３の方法は、画像の汚れ等の輝度値を材料の地合の輝度値に置換する方法であるため、地合ムラの影響を除去することはできない。

特開平９−２２５９３９号公報 特開２００６−２７０３３４号公報 特開２００２−２１４１４８号公報

本発明は、検査対象となるシート状の連続体が地合ムラを有する場合でも、その影響を低減し、インラインで精度良くシェーディング補正することができる欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明のシート状の連続体の検査方法を適用する、地合ムラを有するシート状の連続体の欠陥検査方法は、移動しているシート状の連続体の表面にライン状照明によって光を照射し、該シート状の連続体の表面の幅手方向に設置したラインセンサにより、該シート状の連続体の幅手方向の画素データで構成される連続した画像を経時的に取得して記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶した連続した画像を加工して欠陥を検出及び識別する検査方法であって、
記憶手段に記憶した連続した画像を読み出し、該連続した画像を長手方向に特定長で切り出し、切り出した画像Ｐ（ｎ−１）から、長手方向に一定の間隔をあけて、又は連続して、幅手方向に並んだ画素データの列を複数取得する第１のステップと、
第１のステップで取得した複数の幅手方向に並んだ画素データ列について、該幅手方向で構成される長手方向の画素データ列での画素の輝度値を比較し、各長手方向の画素データ列の最小値を抽出する第２のステップと、
第２のステップで抽出した、各列の最小値で構成された幅手方向のデータ列に平滑化処理を行う第３のステップと、
第３のステップで平滑化されたデータ列を、長手方向に並べることで、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）を作成する第４のステップと、
第１のステップで切り出した画像Ｐ（ｎ−１）の次に切り出した検査画像Ｐ（ｎ）を第４のステップで作成したシェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）で差分することにより、検査画像Ｐ（ｎ）のシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）を作成する第５のステップ
を有することを特徴とする。

また、本発明のシート状の連続体の検査方法は、第５のステップで作成したシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）に、欠陥を検出するために閾値処理を行い、欠陥候補の特徴量と、予め設定した良否判定の基準値とを比較することで欠陥を特定し、また、予め設定した良否判定の基準値とは、欠陥のサイズや形状であることが好ましい。

本発明のシート状の連続体の検査方法は、上記のようにして切り出したｎ番目の画像Ｐ（ｎ）に対して順次、第１のステップから第５のステップを繰り返すことで、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）を更新し、検査画像Ｐ（ｎ）毎にシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）を作成し、こうして得たシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）に対して、各欠陥の特徴量との比較処理を検査画像毎に行うと良い。

また、本発明のシート状の連続体の検査方法において、シート状の連続体が、強化繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸シートであることが好ましく、表面の凹凸や樹脂を含浸した直後の含浸度合いの不安定さ、使用する樹脂の成分、等により、地合ムラが存在することから、本発明を好適に適用できる。

また、本発明のシート状の連続体の検査方法において、ライン状照明は、シート状の連続体の表面に対する入射角度がシート状の連続体の表面の法線方向を基準とした場合、法線方向から５〜１５度となるように設けられていること、ラインセンサは法線方向に設置されていることが好ましく、また、本発明により地合ムラを有するシート状の連続体の表面を撮像した画像は、地合ムラの影響の少ない下地の輝度と比較して、地合ムラは明側に、欠陥は暗側または地合ムラよりも明側となる。

検査対象物であるシート状の連続体が、例えば強化繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸シートである場合、樹脂の含浸直後による含浸度合いの不安定さや、表面状態の凹凸、使用する樹脂の特徴等に起因する地合ムラを有することがあるが、その大きさや形状等の表面状態が経時的に変化する場合においても、その影響を低減あるいは除去し、インラインで精度良くシェーディング補正し、欠陥を検出することが可能になる。

（ａ）本発明の第１のステップにおいて、ラインセンサで取得し、記憶手段に記憶された幅手方向に並んだ画素列の概念図である。（ｂ）本発明の第１のステップにおいて、図１（ａ）の画素列が記憶手段に順次記憶され、長手方向の長さが特定長に達した画像の概念図である。（ｃ−１）本発明の第１のステップにおいて、図１（ｂ）の画像から長手方向に一定の間隔をあけて幅手方向に並んだ画素列を取得することを示した概念図である。（ｃ−２） 本発明の第１のステップにおいて、図１（ｂ）の画像から長手方向に連続して幅手方向に並んだ画素列を取得することを示した概念図である。 本発明の第２のステップにおいて、図１（ｃ−１）または図１（ｃ−２）で得た画像から、長手方向に連続して、幅手方向に並んだ画素列を取得することを示した概念図である。 本発明の第３のステップにおいて、図２で得た画像から、最小値を抽出し平滑化した画素列を作成することを示した概念図である。 本発明の第４のステップにおいて、図３で得た画像を長手方向に並べることを示した概念図である。

本発明のシート状の連続体の検査方法は、ある幅を有する連続体を長手方向に移動させる工程を含むプロセス中において前記連続体の欠陥を移動中に検査するために用いられるものである。ここでいうシート状とは、ある幅を有してさえいれば、幅方向に連続していることは要さず、たとえば、線状の連続体であっても長手方向に併行して引き揃えられ全体として面を形成していれば足りる。なお、面を形成するとは、線状（またはテープ状）のものが長手方向に併行して引き揃えられている場合に代表される幅方向に隙間を有するような場合、形成すべき面の領域に対して隙間が、２０％以下である場合をいう。
本発明の検査方法が適応できる連続体の幅は、データの処理という観点からは特に限定されるものではない。すなわち、検査対象である連続体の幅が広いものである場合、幅に合わせてラインセンサを追加すれば対応できるからである。なお、本発明の本質とは外れるが、シートの扱いの観点から、０．３ｍ〜３ｍ以下の幅であることが、シートが安定して走行するため、データ取得時の外乱が減るため好ましい。

本発明の検査方法を好ましく適用できるシート状の連続体としては、たとえば、鋼板、フィルム、プリプレグのような樹脂含浸シート、等を挙げることができるが、地合ムラが顕著に生じるという理由により、以下に示すプリプレグに適用した場合に効果的である。
プリプレグとは炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強用繊維の編物、織物、または一方向に並べた繊維群を予めマトリックス樹脂を塗布した離型フィルムにより挟み込んで加圧し、マトリックス樹脂を繊維群上に転写、含浸させたシート状の中間基材である。プリプレグの特徴として、繊維の粗密に基づく厚みムラがある。これは、プリプレグ作製時に引き揃え得られた繊維の拡がりのムラに起因して樹脂含浸時の圧力が幅方向に不均一となり、これが圧力が開放されて緩和するに伴い凸凹が生じるものである。また、樹脂含浸工程の直後では、このような緩和が起こることから、樹脂の地合ムラが経時的に変化するものと思われる。このようにしてプリプレグの表面には、地合ムラが生じ、また地合ムラの大きさや形状は含浸時の圧力が開放されて以降経時的に変化するものである。このような理由により樹脂含浸直後のシート表面の状態は不安定であり、たとえ正常部であってもその輝度値は、経時的に変化するものである。このような理由により、従来の方法ではシェーディング補正して欠陥検出を行うことが非常に困難であり、かかる困難を克服することを鋭意検討して、本発明に至ったものである。

かかる本発明の検査方法において使用するライン状照明とは、発光部が一次元方向に直線的に延びた形状を有するものをいう。かかるライン状照明は、具体的には直管型蛍光灯や、複数の光ファイバを線状に配置してハロゲンやＬＥＤなどの光源からの光をライトガイドで導くもの、ライン状照明の全面にシリンドリカルレンズを設けることにより照明を行うもの等が挙げられるが、光量の可変が容易でかつ、コストや保守性の観点からＬＥＤライン照明が好ましい。かかるライン状照明装置の発光部の長さは、移動しているシート状の連続体の全幅を照明できれば特に限定されるものではないが、連続体幅に対して、片側５０〜１５０ｍｍ外側までカバーすることが好ましい。例えば連続体幅が１０００ｍｍであれば、ライン状照明の発光部の長さは１２００ｍｍとし、１００ｍｍずつ外側まで照明するようにすればよい。

かかる本発明の検査方法においては、前記シート状の連続体の幅手方向に設置したラインセンサにより、データを取得する。ここでいう幅手方向とは、連続体の長手方向と交差する方向であればよく、必ずしも直行する必要はないが、位置情報を特定する観点からは、連続体の長手方向に対し、８０〜１００°の角度で交差することが好ましい。

本発明に適用するラインセンサとは、１ラインの明暗または輝度に関するデータを得るものであり、光を受光するフォトダイオード等の受光素子（画素）がライン状に、直線的に配置され、受光した光を電気信号に変換しデータを出力するものをいい、具体的にはＣＣＤラインセンサ、ＣＭＯＳラインセンサ、Ｘ線ラインセンサ等があるが、本発明では可視光域に受光感度をもち、微小な欠点を検出するためにもノイズが少ないことが好ましく、かかる観点からＣＣＤラインセンサが好ましい。

ラインセンサにより取得するデータの解像度は、検出すべき欠陥の大きさに対し、１／３〜１／５となる範囲の解像度であることが好ましい。幅手方向については、画素サイズが前記解像度となる範囲、縦方向については、検査対象の移動速度とデータ取得速度の関係で、検出すべき欠陥の大きさに対し、１／３〜１／５／画素の解像度となるようにデータ取得速度を決定することが好ましい。たとえば０．３ｍｍ以上の欠陥を検出する場合、６０μｍ〜１００μｍ／画素のラインセンサを選択する。

本発明において、前記幅手方向と平行に並んだ受光素子により取得した画素データを、（幅手方向の）画素データと定義し、かかる画素データを経時的に取得し２次元のデータとしたものを画像と定義する。

本発明の検査方法において検査される欠陥とは、シート状の連続体の製造過程においてシート状の連続体表面のキズや付着した異物をいう。前述のプリプレグ材料については、樹脂の転写不良や強化繊維の毛羽・毛玉、樹脂の転写不良部分が長手方向にスジ状に繋がって発生するスジ、プリプレグ表面に発生するシワ等が欠陥としてあげられる。かかるプリプレグを本発明の方法に適用する場合、光学系としては、プリプレグ表面に対して法線方向にラインセンサを、法線方向から５度〜１５度傾けた位置にライン状照明を配置することが好ましい。かかる配置とすることで、樹脂の地合ムラのない正常な下地部分と比較して、地合ムラを明側に、欠点を暗側または地合ムラよりも明側にした画像を得られるためである。

本発明の検査方法における第１のステップは、ラインセンサで取得した連続した画像を特定長で切り出し、切り出した画像Ｐ（ｎ−１）から、長手方向に一定の間隔をあけて、又は連続して、幅手方向の各位置における画素データの長手方向のデータの列を複数取得するステップである。このとき、特定長としては、適宜設定することができ、通常５００〜２０００画素の範囲とすることが好ましい。ここで、切り出した画像Ｐ（ｎ）とは、ｎ番目に切り出した画像を表すものとし、Ｐ（ｎ−１）とはｎ番目に切り出した画像の１枚前の画像を表すものとする。そうすると、ｎやｎ−１は、自然数で定義されるべきものであるが、プリプレグ等実際の製造現場においては、ラインが安定したところから製品としての生産がスタートするので、製品としてのスタートする直前のデータが存在する、従って、ｎが１となる１つ前（すなわちラインが安定した後製品としてスタートする１回手前）のデータを、Ｐ（０）として扱うものとする。

ここで連続した画像を特定長で切り出すとは、記憶手段に幅手方向の画素データを長手方向に経時的に順次蓄積して２次元のデータとし、該２次元のデータが長手方向に特定長蓄積した時点で、蓄積した２次元の画素データ郡、つまり画像として読み出すことであり、その切り出す画像の長手方向の長さは、検査中を通じて常に一定であれば特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。検査精度をより向上させる観点からは、１枚の画像に地合ムラの激しい部分と激しくない部分が両方撮像されていることが好ましく、かかる観点からは、前記の切り出す時の長手方向に一定の間隔をあける場合は、間隔が長くかつより多くのデータ列を取得する、また、長手方向に連続して取得する場合は、より多くのデータ列を連続して取得することが好ましいといえるが、より多くのデータ列を取得すると処理量が多くなるため、これらのバランスを考慮すると、取得するデータ列は１０〜２０列であることが好ましい。

ここで、長手方向に一定の間隔を空けるとは、切り出した画像が長手方向に３００ラインの画素列で構成されていた場合、たとえば５０ライン目、１５０ライン目、２５０ライン目、というように一定の間隔（ここでは１００ライン）を空けて取り出すというものであり、また長手方向に連続して取得するとは、たとえば１００ライン目〜１１０目までを取得する、というものである。

本発明の検査方法における第２のステップでは、第１のステップで取得した幅手方向に並んだ長手方向のデータの列について、列内での画素データ（本明細書において画素のデータを輝度値と記載することもある）を比較し、各画素データの列の最小値を抽出する。地合ムラが顕著に生じている部分の輝度値は地合ムラの影響がほとんどない部分の輝度値と比較して高くなるため、各列の最小値を抽出することで、列毎の地合ムラが最も少ない部分の輝度値についての情報が得られる。

続く第３のステップではかかる各列の最小値で構成された幅手方向のデータ列に平滑化処理を行う。平滑化処理とは、移動平均フィルタやガウシアンフィルタ等により、注目画素とその周辺の輝度値を用いて、画像を滑らかにする処理である。第２のステップで列内の輝度値が全て地合ムラが顕著な部分の輝度値であった場合、抽出した最小値も地合ムラの激しい部分の輝度値となるため、かかる処理を施すことにより、より地合ムラの影響を少なくする輝度分布を得ることができる。

これに続いて第４のステップにおいてこれを長手方向に前記した特定長分並べることによりシェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）を作成する。ここでいうシェーディング補正用画像とは、次に切り出された画像をシェーディング補正するため画像であり、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）とは、切り出した画像Ｐ（ｎ−１）にから得られるシェーディング補正用画像を表すものとする。従って、Ｑ（０）は、先述のＰ（０）と同様、製品としてのスタートする直前のデータ（すなわちラインが安定した後製品としてスタートする１回手前）のデータを、Ｑ（０）として扱うものとする。

続く第５のステップでは第１のステップで切り出した画像Ｐ（ｎ−１）の次に切り出した検査画像Ｐ（ｎ）を第４のステップで作成したシェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）で差分することにより、検査画像のシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）を作成する処理を行う。ここで差分するとは、検査画像とシェーディング補正用画像の同じ画素位置同士の輝度値を比較し、検査画像の輝度値からシェーディング補正用画像の輝度値を減算する処理である。すなわち、Ｚ（ｎ）＝ Ｐ（ｎ）− Ｑ（ｎ−１）となる。また、差分をとった後に、画像の輝度範囲が２５６階調であれば１２８を加える、１０２４階調であれば５１２を加える、という処理をすることが、好ましい。なぜならば、Ｐ（ｎ）に欠点がある場合、欠点の輝度値は欠点のない部分の輝度と比較して低く、Ｚ（ｎ）がマイナスの値となるため、マイナスの値が出ないようにＺ（ｎ）の全体の輝度値を上げる方が、データ処理上好ましいからである。

このようにして、ｎ番目、ｎ＋１番目と順次切り出した画像からシェーディング補正画像を得ることができる。

かかる本発明の検査方法においては、第５のステップで作成したシェーディング補正画像に、欠陥を検出するために閾値処理を行い、欠陥候補の特徴量と、予め設定した良否判定の基準値とを比較することで欠陥を特定し、識別する処理を行う。ここでいう良否判定の基準値とは、欠陥のサイズや形状に対応する値であることが好ましく、かかる値として具体的には、「欠陥候補に外接する最小の円の直径」、「欠陥候補に外接する最小の矩形の大きさ」、「欠陥候補の画素数」等が挙げられる。例えば、毛羽や毛玉といった円形度の高い欠陥候補に対しては、外接する最小の円の直径を、スジ等の直線性の高い欠点は欠陥候補に外接する矩形の幅を基準とすることが挙げられる。また、本発明において用いる閾値は、常に一定の値である必要はなく、シート状の連続体の表面状態が不安定で、輝度が経時的に変化する場合には、画像Ｚ（ｎ）の全体の輝度レベルが変動するため、これに応じて閾値を調整することが好ましい。かかる場合の方法として、例えば、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ）の平均値Ｍ（ｎ）の変化を基準に閾値を調整することができる。すなわちＺ（ｎ＋１）の判定に用いる閾値に適用する場合を例に挙げると、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ）とＱ（ｎ−１）の全画素の輝度の平均値Ｍ（ｎ）とＭ（ｎ−１）を求め、Ｚ（ｎ）の判定に用いた閾値にＭ（ｎ）―Ｍ（ｎ−１）を加える。このようにして、検査画像毎に順次閾値を調整して検査を続けることができる。なお、ここで、ｎ≧１である。なぜなら、ｎ＝０の点において閾値の補正をする必要はなく、検査開始後の２点目以降について適用するものだからである。

本発明の検査方法においては、ｎ番目、ｎ＋１番目と順次切り出した画像に対して、第１のステップから第５のステップを繰り返すことで、シェーディング補正用画像を検査毎に更新し、検査毎に検査画像Ｐ（ｎ）に対してシェーディング補正画像を作成する処理を行う。これは、検査画像の１枚前に切り出した画像Ｐ（ｎ−１）と検査画像Ｐ（ｎ）とでシェーディング補正し、次に切り出した画像に対して第１のステップから第５のステップを繰り返して次のシェーディング補正画像を作成するということを繰り返すことで、常に適切にシェーディング補正されたシェーディング補正画像を得ることができるのである。また、かかるシェーディング補正画像について順次欠陥を検出・識別することができる。

ここで、検査画像Ｐ（ｎ）に欠点が検出された場合は、次に切り出した検査画像Ｐ（ｎ＋１）の検査において、Ｐ（ｎ）からシェーディング補正用画像Ｚ（ｎ）を作成するのではなく、１枚前の検査で作成したシェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）を用いてシェーディング補正画像を作成する、つまり検査用画像に欠点が検出された場合は、次の検査において、シェーディング補正用画像を更新しないことが、好ましい。

またプリプレグのように正常部の輝度値が経時的に変化する場合においてシェーディング補正を行う場合、経時変化に可能な限り追従するためには、シェーディング補正用画像を検査毎に更新することが好ましいが、経時変化が緩やかな場合等においては、数〜数百枚ごとに更新する、などとしてもよい。

かかる本発明の検査方法においては、シート状の連続体であれば検査対象は特に限定されるものではないが、連続体の表面に地合ムラを有しているものに対して、より効果的であり、特にプリプレグのように強化繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸シートであることが更に好ましい。理由については、前述したとおり、樹脂を含浸した直後のプリプレグの表面は、欠陥のない部分においても使用する樹脂の成分や強化繊維間の凹凸により、樹脂の含浸ムラに起因する地合ムラが存在し、その大きさや形状、輝度値は経時的に変化するという特徴をもつためである。

かかる本発明の検査方法においては、シート状の連続体の表面の法線方向に対してライン状照射を法線方向から５〜１５度となるように設け、ラインセンサを法線方向に設けて処理を行うことが好ましい。ここでいうシート状の連続体がプリプレグである場合、かかる照明およびラインセンサの角度とすることにより、下地の輝度（シート状の連続体を照明したとき地合ムラの影響を排した本来の輝度値）と比較して、地合ムラは明側に、欠陥は暗側または地合ムラよりも明側にして撮像できることから好ましい。

以下、本発明の検査方法の好ましい実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。

図１を用いて、第１のステップについて説明する。

図１（ａ） は、ラインセンサで取得し、記憶手段に記憶された幅手方向に並んだ画素列である。図１（ａ）では３０画素となっているが、画素数は、検出したい欠点に応じて設定した１画素の画素サイズと検査対象となるシート状連続体の幅に応じ、任意に設定できる。この画素列を順次記憶手段に記憶していき、図１（ｂ）に示すように、長手方向の長さがある特定長になったところで、これを切り出し、１枚の画像とする。図１（ｂ）では、長手方向の長さが、１０画素分となっているが、データ処理量とのバランスで可能な範囲で長く設定することが好ましい。

図１（ｂ）で示した長手方向にある特定長の長さをもった画像に対して、図１（ｃ−１）に示すように、長手方向に一定の間隔を空けて幅手方向に並んだ画素データの列１を複数取得する。図１（ｃ−１）の例では２列間隔で５列取得しているが、取得する列間の間隔、および、列数は取得すべき範囲および処理可能なデータ量を考慮して適宜設定することができる。また、図１（ｃ−１）に示す方法に代えて、図１（ｃ−２）に示すように、長手方向に連続して幅手方向に並んだ画素データの列２を抽出しても良い。図１（ｃ−２）の例では画像上部の５列を取得しているが、取得する画像内での位置、および、列数は取得すべき範囲および処理可能なデータ量を考慮して適宜設定することができる。

次に、図２を用いて、第２のステップについて説明する。

上記のようにして、取得した複数の画素データの列１または２（これを図２では、符号Ａで示す）から、図２に示すように、幅手方向の同じ位置（同幅手方向の位置と記すこともある）の画素データで構成される長手方向の画素データ列を取り出し、各画素データ列中の輝度値を比較し、各画素データ列毎に最小値を抽出する。たとえば、図２であれば、幅手方向の最も左側の長手方向の画素列の輝度値が、「９２」「８０」「８６」「９１」「８６」「８９」であり、この中の最小値である「８０」を最小値として抽出する。これを全幅手方向について行い、長手方向の画素列の最小値で構成された幅手方向に並んだ画素列３を新たに作成する。

次に、図３、図４を用いて、第３および第４のステップについて説明する。

上記のようにして得られた画素列３に対して、移動平均フィルタやガスシアンフィルタ等により平滑化処理を行い（第３のステップ）、平滑化された画素列４を長手方向の長さが前記特定長の長さになるように、長手方向に重ね、シェーディング補正用画像４を作成する（第４のステップ）。図３の例では、長手方向１画素×幅手方向３画素の移動平均フィルタを用いているが、データのばらつきに応じて、適宜設定可能である。図４は平滑化された画素列４を長手方向に１０列重ねたものである。このシェーディング補正用画像５と、次に切り出された検査画像との差分をとることにより、検査画像のシェーディング補正を行う（第５のステップ）というものである。

（実施例１）
本発明の一実施形態について説明する。幅１０００ｍ、５ｍ／ｍｉｎで走行するプリプレグの生産ラインを検査対象とした。ライン状照明は高輝度ＬＥＤライン照明（ＣＣＳ社製ＨＬＮＤ型）を１台使用し、前記プリプレグの表面に光が入射するように配置した。撮像手段として、素子数７４５０、駆動周波数４０ＭＨｚ、最高検査周期１９２μｍの性能を有するラインセンサ（ＮＥＤ社製 ｅ７４５０）を１台使用し、前記照明の中心位置とラインセンサの中心位置が重なるように設置した。このとき、撮像される画像のプリプレグの幅手方向の分解能が８０μｍ／画素、長手方向の分解能が８０μｍとなるように位置を調整した。照明の入射角度はプリプレグ表面の法線方向から１０度傾けた角度で設置し、プリプレグ表面の照度が８０００ｌｘとなるよう照明の光量を調整した。ラインセンサはその光軸がプリプレグ表面の法線方向となるように設置し、また、センサ撮像範囲のプリプレグ面に直接外光が当たらないよう、上面及び側面に遮光板を取り付けた。

プリプレグの生産ラインの運転開始後、安定した時点で、測定を開始した。

ラインセンサで撮像した画像データは一旦パソコン上に取り付けた画像処理ボード上に記憶させ、長手方向に１０００ライン記憶した時点で７４５０×１０００画素の画像とし、その後、パソコン上のメモリに読み込んだ。

スタート時に取り込んだ画像をＰ（０）とし、Ｐ（１０）までの形１１枚の画像を連続して撮像し取り込んだ。画像取り込み時に目視で確認していたところ、Ｐ（３）に対応する位置にスジ欠点が入っていた。また取得画像の輝度の深さは２５５階調とした。まず、連続画像の１枚目をＰ（０）として第１のステップでは、１００間隔で１０の画素データの列を取得し、第２のステップから第４のステップを行い、シェーディング補正用画像Ｑ（０）を作成した。次に２枚目の画像Ｐ（１）から前記シェーディング補正用画像Ｑ（０）を差分し、輝度値１２８を加算する第５のステップを行うことで、シェーディング補正画像Ｚ（１）を作成した。次いでＰ（２）に対しては、同様にＰ（１）にステップ１〜４を行ってＱ（１）を作成し、Ｑ（１）をシェーディング補正用画像として用い、このようにして、順次シェーディング補正画像Ｚ（ｎ）を得て検査を進めた。このとき、樹脂の転写不良部分が連続的に繋がって発生する欠点であるスジ、炭素繊維が切れてできる毛羽、樹脂の転写不良の各欠点は、その周囲よりも輝度が低いため、シェーディング補正用画像を差分したシェーディング補正後の画像は、欠点が暗側に出た。各シェーディング補正画像Ｚ（ｎ）に対し、欠陥検出処理を、スジ検出、毛羽検出、転写不良検出の順に、３段階で行った。スジ検出は、前記シェーディング補正画像を閾値１３５で２値化し、欠陥候補の中から幅手方向の長さが３．５ｍｍ以上かつ長手方向の長さが６０ｍｍ以上のものをスジと判定した。また３．５ｍｍ未満の欠点に至らないスジも多く存在し、これを他の欠点と誤検知しないためにも、スジを判定した後、長手方向の長さが６０ｍｍ以上のスジ部分の輝度値を０に置き換え、マスク処理を行った。次に毛羽検出処理は、閾値１３８で２値化し、最小外接円経が１５ｍｍ以上のものを毛羽と判定し、判定した毛羽部分の輝度値を０に置き換え、マスク処理を行った。最後に転写不良検出処理は、閾値１４５で２値化し、最小外接円経が３．５ｍｍ以上のものを転写不良と判定した。

これらの処理をＰ（１０）まで繰り返し行った。その結果、この例における欠点は幅４．０ｍｍのスジで、正常部は地合ムラが大きく出現している画像であったが、正常部を誤過検知することなく、Ｐ（６）に存在することを目視で確認していたスジ欠点を判定し、検出することができた。
（実施例２）
実施例１の検査対象についてＰ（１００）からＰ（１１０）の画像に対し同様の処理を行なった（左記の例のＰ（０）に当たる画像としてＰ（９９）を用いた）。検査対象の画像以外は、実施例１と同じ条件で欠陥検査を行った。この例ではＰ（１０７）に目視で毛羽があることが確認されていたが、実施例１と同様のステップで検査を行うことにより、Ｐ（１０７）の画像に最小外接円径が１６ｍｍの毛羽があることを、検出することができた。なお、実施例１同様、正常部を誤検知することもなかった。
（実施例３）
実施例１の検査対象についてＰ（２００）からＰ（２１０）の画像に対し同様の処理を行なった（左記の例のＰ（０）に当たる画像としてＰ（１９９）を用いた）。検査対象の画像以外は、実施例１と同じ条件で欠陥検査を行った。この例ではＰ（２０５）に目視で転写不良があることが確認されていたが、実施例１と同様のステップで検査を行うことにより、Ｐ（２０５）の画像に最小外接円径が３．７ｍｍの転写不良があることを、検出することができた。なお、実施例１同様、正常部を誤検知することもなかった。

本発明の方法によれば、検査対象物が地合ムラを有し、その大きさや形状等の表面状態が経時的に変化する場合においても、その影響を除去し、インラインで精度良くシェーディング補正し、欠陥を検出することが可能となる。

１ａ〜１ｅ 切り出した画像から長手方向に一定の間隔を空けて抽出する幅手方向の画素列
２ａ〜２ｅ 切り出した画像から長手方向に連続して抽出する幅手方向の画素列
Ａ １ａ〜１ｅの集合画像、又は、２ａ〜２ｅの集合画像
３ 各長手方向列の最小値で構成された幅手方向画素列
４ 最小値で構成した画素列を、切り出した画像と同サイズに構成し直した画像の輝度値

Claims (5)

1. 移動しているシート状の連続体の表面にライン状照明によって光を照射し、該シート状の連続体の表面の幅手方向に設置したラインセンサにより、該シート状の連続体の幅手方向の画素データで構成される連続した画像を経時的に取得して記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶した連続した画像を加工して欠陥を検出及び識別する検査方法であって、
   記憶手段に記憶した連続した画像を読み出し、該連続した画像を長手方向に特定長で切り出し、切り出した画像Ｐ（ｎ−１）から、長手方向に一定の間隔をあけて、又は連続して、幅手方向に並んだ画素データの列を複数取得する第１のステップと、
   第１のステップで取得した複数の幅手方向に並んだ画素データ列について、該幅手方向で構成される長手方向の画素データ列での画素の輝度値を比較し、各長手方向の画素データ列の最小値を抽出する第２のステップと、
   第２のステップで抽出した、各列の最小値で構成された幅手方向のデータ列に平滑化処理を行う第３のステップと、
   第３のステップで平滑化されたデータ列を、長手方向に並べることで、シェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）を作成する第４のステップと、
   第１のステップで切り出した画像Ｐ（ｎ−１）の次に切り出した検査画像Ｐ（ｎ）を第４のステップで作成したシェーディング補正用画像Ｑ（ｎ−１）で差分することにより、検査画像Ｐ（ｎ）のシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）を作成する第５のステップ
   により切り出した画像からシェーディング補正画像を順次得ることを特徴とする、シート状の連続体の検査方法。
2. 第５のステップで作成したシェーディング補正画像Ｚ（ｎ）に、欠陥を検出するために閾値処理を行い、欠陥候補の特徴量と、予め設定した良否判定の基準値とを比較することで欠陥を特定し、識別する、請求項１に記載のシート状の連続体の検査方法。
3. 予め設定した良否判定の基準値として、欠陥のサイズや形状に対応する値を使用する、請求項２に記載のシート状の連続体の検査方法。
4. シート状の連続体が、強化繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸シートである、請求項１〜３のいずれかに記載のシート状の連続体の検査方法。
5. ラインセンサが、シート状の連続体の表面の法線方向に設置されている、請求項１〜４のいずれかに記載のシート状の連続体の検査方法。

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