JP5988490B2 - 繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する装置に関する。

近年、構造物の軽量かつ高性能が要求される航空宇宙用途やスポーツ用途において、繊維強化プラスチック材料が使用されている。特に航空機用途では、プリプレグと呼ばれる炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた半硬化状態のシート状成形用中間材料が数多く採用されている。このプリプレグは、構造物上を多層積層された後、熱で硬化させることで成形が行われている。

さらに、航空機胴体に代表される円筒等の湾曲した面を形成する場合、幅の広いシート状のプリプレグを湾曲した構造物の表面形状に倣って貼り付けようとすると、プリプレグに皺が生じやすい。そのため、湾曲した面にプリプレグを貼り付け積層する場合は、シートを適宜スリットして細幅のテープ状にして貼り付け、均一に積層してゆく手法が採用されている。

また、プリプレグは、繊維の伸びる方向と、それに交差する方向とでは、強度が異なる。そのため、航空機の胴体部分についての貼り付け、積層については、繊維の伸びる方向が縦・斜め・横・斜めというように、必ず下の層と４５度以上向きを変えて積層され、この積層は、数十層〜１００層程度行われる。また、１つの層に貼り付けられるプリプレグは、数本から５０本程度を並べて、一度に貼り付けられるのが一般的である。

そして、上記のようにして細幅のテープ状にして貼り付けられたプリプレグは、互いに所定の間隔で並べられているか、お互いに重なり合っていないかなど、貼付状態の検査が行われている。この検査は、人の目視によって行われているが、熟練者の確保、検査時間の迅速性、検査品質の再現性などの観点から、自動による検査も提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特許第４６９１５６２号公報 特表２００９−５１３９８４号公報

１つの層のプリプレグテープ貼り付けが終わった後、次の層のプリプレグテープ貼り付けが行われる前に、直前に貼り付けられた１つの層のプリプレグテープ貼り付け状態について検査が行われる。そのため、この検査に費やす時間を短くすることで、生産のリードタイムを短縮することができる。そのため、自動検査で検査時間の短縮を図ろうとすると、同時に撮像する視野を広げ、複数本のプリプレグテープの貼り付け状態を同時に検査することが必要となる。

しかし、複数のプリプレグテープ同士の間隔をラインセンサを用いて検査しようとすると、図１０に示すようなラインセンサ２０ｚを用いた撮像部２ｚと平行に配置されたバー照明３０ｚを用いた場合、所望の検査結果を得られない。理由は、バー照明３０ｚから照射される照明光が主光軸３２ｚがラインセンサ２０ｚの長手方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（つまり、プリプレグテープの繊維方向：Ｙ方向）から平行若しくは所定の広がり角を持つ光が照射されるが、この形態の場合、テープのエッジ位置を検出するために必要なコントラストが十分に得られないからである。

また、特許文献１に示すような、面照明を用いて発光面を検査対象物に対して傾けて配置した場合、視野内の位置が異なれば検査結果が異なってしまう。理由は、撮像視野内で照明の不均一（例えば、中央部に対して周辺部が暗くなるとか、右側と左側で明るさが異なるなど）となるからである。これは、発光部から被撮像領域の各ポイントまでの距離が異なるため、被撮像領域に照射される光の強度が異なることに起因する。

そこで本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープ（つまり、プリプレグテープ）の貼付状態について、視野内の位置が異なっても同じ検査結果が得られ、迅速に検査できる装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置であって、
前記繊維強化プラスチックテープ上に設定されたライン状の被撮像領域を撮像する撮像部と、
当該被撮像領域に向けて照明光を照射する照明部と、
前記撮像部で撮像された画像に基づいて前記繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する検査部と、
前記照明部及び前記撮像部を前記貼り付けられた繊維強化プラスチックテープに対して相対移動させる移動部とを備え、
前記撮像部は前記相対移動方向と交差する方向に複数の光検出素子が配列されたラインセンサを備え、
前記照明部は、
前記繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に並べて配置された複数の発光部を備えた第１照明群を備え、
前記第１照明群は、各発光部から照射される照明光線の主光軸が前記被撮像領域の表面に対して所定の傾斜角度に設定されており、前記構造物の表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定されており、
さらに、
前記繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に並べて配置された複数の発光部を備えた第２照明群を備え、
前記第２照明群は、各発光部から照射される照明光線の主光軸が前記被撮像領域の表面に対して前記第１照明群とは異なる傾斜角度に設定されており、前記構造物の表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定されており、
前記撮像部には結像光学素子を備え、
前記結像光学素子の少なくとも前記繊維強化プラスチックテープ側が非テレセントリック結像光学素子であり、
前記第１照明群の各発光部及び前記第２照明群の各発光部は、
前記撮像部で撮像されるときの前記繊維強化プラスチックテープの各繊維における照明光線の反射頂点が同じになる様に、傾斜角度が設定されている、
繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記照明部は、筐体の一部に設けられた開口部から前記照明光線を照射するように構成されており、
前記第１照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置された複数の発光ダイオードで構成されており、
前記第２照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置された複数の発光ダイオードで構成されている、
請求項１に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記照明部は、筐体の一部に設けられた複数の開口部を備え、
前記第１照明群の各発光部及び前記第２照明群の各発光部が、分岐された光ファイバの一端側を前記複数の開口部に接続することで構成されており、
前記第１照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置されて構成されており、
前記第２照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置されて構成されている、
請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置である。

構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態について、視野内の位置が異なっても同じ検査結果が得られ、迅速に検査できる。

本発明に係る検査装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る検査装置の照明部と撮像部の配置を示す図である。 本発明に係る検査装置のブロック図である。 本発明に係る検査装置で検査対象物を撮像した状態を示す図である。 本発明に係る照明部の一形態における断面図である。 本発明に係る照明部の別の一形態における断面図である。 本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。 本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。 本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。 従来の検査装置における照明部と撮像部の配置を示す図である。

以下、本発明に係る繊維強化プラスチックテープ（つまり、プリプレグテープ。以下、単にテープと呼ぶ場合もある）の貼付状態を検査する装置（以下、検査装置という）について、図１を用いながら説明をする。なお説明中、検査対象物の被撮像領域面をＸ，Ｙ方向とし、それに直交するテープ厚み方向をＺ方向と表現する（以下同じ）。

図１は、本発明に係る検査装置の概略構成を示す斜視図であり、平板状の検査対象となる構造物（以下、検査対象物という）ｗ１について検査をする１つの形態について例示したものである。この検査対象物１は、構造物ｗ１ｓの表面上に繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが方向を変えながら何層も積層されている。

検査装置１は、撮像部２と、照明部３と、検査部４と、移動部５とを備えて構成されている。検査装置１は、検査対象物ｗ１の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの貼付状態を検査する装置である。

撮像部２は、構造物ｗ１ｓの表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープｗ１ｐ上に設定された、ライン状の被撮像領域ｆからの反射光を撮像するものである。なお、ここでいう反射光とは、正反射成分の光に限定されず、いわゆる散乱成分の光も含み、反射光のうち撮像部２で撮像される光を撮像光という。

撮像部２は、撮像カメラ２１と、レンズ２２とを含んで構成されている。
撮像カメラ２１は、ラインセンサ２０を備えている。ラインセンサ２０は、相対移動方向と交差する方向に複数の光検出素子が配列されて構成されている。
撮像カメラ２１は、ラインセンサ２０で受光した光に対応して、所定のスキャンレートで外部に信号を出力する。

照明部３は、詳細は後述するが、被撮像領域ｆに向けて照明光を照射するものである。さらに、照明部３は、第１照明群３Ａと、第２照明群３Ｂとを備えている。

検査部４は、詳細を後述するが、撮像部２で撮像された画像に基づいて繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査するものである。

相対移動部５は、撮像部２及び照明部３を、構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープに対して相対移動させるものである。

具体的には、相対移動部５は、次のような形態が例示できる。
１）平板状の検査対象物ｗ１を固定させたまま、撮像部２と照明部３が、繊維強化プラスチックテープの長手方向（つまりＹ方向）に移動するようなＹ軸スライダー機構上に設置する。ここで例示するＹ軸スライダー機構とは、ベース５０上にＹ方向一直線に伸びるレール５１を配置し、スライダー５２と呼ばれる移動体を、スライダー５２をモータとボールネジ又はリニアモータを用いてレール５１上の所定の位置へ移動させたり静止させたりできる機構のことを意味する（以下同様）。
２）撮像部２と照明部３１を固定させた状態で、平板状の検査対象物ｗ１をＹ方向に移動させるようなスライダー機構上に設置する。

相対移動部５は、上述の様な構成をしているため、所定の速度で撮像カメラ２１を矢印５３に示す方向にスキャン移動させて、所定の幅で複数の繊維強化プラスチックテープｗ１ｐを撮像することができる。

［照明部の詳細説明］
図２は、本発明に係る検査装置の照明部と撮像部の配置を示す図である。
図２（ａ）は、図１で示した検査装置１の撮像部２と照明部３について、Ｙ方向に見た様子を示している。
図２（ｂ）は、図１で示した検査装置１の撮像部２と照明部３について、Ｘ方向から見た様子を示している。

検査対象となる繊維強化プラスチックテープｗ１ｐは、Ｘ方向に並べられた状態で、繊維が延びる方向がＹ方向に揃うように配列されている。この場合、撮像カメラ２は、ラインセンサ２０の長手方向が、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの繊維が延びる方向と交差する方向に、より好ましくは直交する方向（つまりＸ方向）となるように配置する。

さらに、照明部３は、第１照明群３Ａ及び第２照明群３Ｂから照射される光が、被撮像領域ｆよりも広い照明光照射領域に対して、所定の方向から、所定の角度で均一な光を照射するように配置して構成しておく。

さらに具体的には、第１照明群３Ａは、繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に、より好ましくは直交する方向（つまりＸ方向）に、並べて配置された複数の発光部３１ａを備えておく。そして、第１照明群３Ａは、各発光部３１ａから照射される照明光線の主光軸が被撮像領域ｆの表面に対して、繊維強化プラスチックテープの繊維方向（つまりＹ方向）に見て、所定の傾斜角度α１をなすように設定しておく。さらに、第１照明群３Ａの各発光部３１ａは、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定しておく。尚、照明光線の主光軸とは、発光部から発せられる光束の中で、最も発光強度が高い部分の光軸を意味する（以下同じ）。

また、第２照明群３Ｂは、繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に、より好ましくは直交する方向（つまりＸ方向）に、並べて配置された複数の発光部３１ｂを備えておく。そして、第２照明群３Ｂは、各発光部３１ｂから照射される照明光線の主光軸が前記被撮像領域の表面に対して、繊維強化プラスチックテープの繊維方向（つまりＹ方向）に見て、前記第１照明群とは異なる傾斜角度α２をなすように設定しておく。さらに、第２照明群３Ｂの各発光部３１ｂは、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定しておく。

第１照明群３Ａの各発光部３１ａがそれぞれ、Ｙ方向に見た照明光線の主光軸の傾斜角度α１が同じであれば、各発光部３１ａと検査対象表面との見かけ上の間隔Ｌが平行になるようにしておく。そうすると、主光軸上の距離が同じになる。第２照明群３Ｂの各発光部３１ｂについても同様とする。

また、詳細を後述するが、Ｙ方向に見た照明光線の主光軸の傾斜角度がそれぞれ異なり、それに応じて発光部と検査対象表面との見かけ上の間隔もそれぞれ異なるような形態としても良い。この場合、第２照明群３Ｂの各発光部についても同様とする。

なお、第１照明群３Ａ及び第２照明群３Ｂに用いられる複数の発光部は、さらに詳細を後述するが、ＬＥＤ照明や、ハロゲン照明と光ファイバーを組み合わせた形態が例示できる。

また、照明部３は、第１照明群３Ａの各発光部３１ａから照射される照明光線の主光軸３２ａが、Ｘ方向から見て、被撮像領域ｆの法線ｎに対して、所定の傾斜角度β１で配置されている。同様に、第２照明群３Ｂの各発光部３１ｂから照射される照明光線の主光軸３２ｂはが、Ｘ方向から見て、被撮像領域ｆの法線ｎに対して、所定の傾斜角度β２で配置されている。この傾斜角度β２は、第２照明群３Ｂの各発光部３１ｂが第１照明群３Ａの各発光部３１ａと一直線上に並ぶ形態であれば、傾斜角度β１と同じに設定しても良い。

また、撮像部２の撮像カメラ２１は、撮像光軸２６が被撮像領域ｆの法線ｎと一致するように配置しても良いが、Ｘ方向に見て、被撮像領域の法線ｎと所定の角度βｒで傾斜させて配置しても良い。この撮像光軸２６は、照明部３の筐体３０が撮像光軸２６を遮らない位置関係となるように設定するか、或いは以下に述べる撮像した画像のコントラスト（つまり、白画像と黒画像の信号強度の差）が大きくなる様な位置関係となるように設定する。

［検査部の詳細説明］
図３は、本発明に係る検査装置のブロック図であり、検査装置１を構成する各部について詳細を示している。検査部４は、画像信号入力部４１と、画像信号処理部４３と、項目別検査部４４と、検査結果出力部４５とを備えている。具体的には、検査部４は、一般に入手可能な画像処理装置を用いることができ、各部の詳細について、以下に述べる。

信号入力部４１は、撮像カメラ２１から出力される信号を入力するものである。
画像信号処理部４３は、画像信号入力部４１から入力した信号を予めプログラミングされた手順に従って繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの段差や間隔を定量化してデータを出力するものである。
項目別検査部４４は、画像信号処理部４３から出力されたデータに対して予め規定された検査基準とを比較して項目別に検査を行うものである。
検査結果出力部４５は、項目別に検査した結果を出力するものである。

画像信号処理部４３は、２値化処理部４３ａと、２値計測部４３ｂと、領域認識部４３ｃを備えている。
２値化処理部４３ａは、信号入力部４１で取得した画像データを２値化して、明るく写っているテープ部分を白画像、暗く写っている下層のテープ層を黒画像として抽出するものである。２値計測部４３ｂは、２値化処理部４３ａで白黒に２値化された画像データに対して、白部分の塊毎に、面積や幅、長さ、方向などを演算して算出するものである。

領域認識部４３ｃは、白部分の塊のうち、所定の面積、幅、長さ、方向の範囲に入っている塊をテープ部分として認識し、このテープ部分が存在する領域を検査対象領域として認識するものである。領域認識部４３ｃは、テープ部分と認識した範囲それぞれに対して、例えば外接長方形フィッティング処理を行う。この外接長方形フィッティング処理は、テープ部分として認識した白部分の塊について、長方形が外接するように最小二乗法に基づいてフィッティング処理を行い、Ｘ，Ｙ方向それぞれの端部の位置座標を算出する。

具体的には、画像信号処理部４３は、画像処理装置のハードウェアと、上述した２値化処理部４３ａ、２値計測部４３ｂ、領域認識部４３ｃそれぞれの機能を具現化する実行プログラム（ソフトウェア）を組み合わせて構成されている。

項目別検査部４４は、端部位置検査部４４ａ、間隔計測部４４ｃ、間隔検査部４４ｄ、重なり検査部４４ｅ、異物検査部４４ｆを備えている。

図４は、本発明に係る検査装置で検査対象物を撮像した状態を示す図であり、図４（ａ）は被撮像領域ｆ内の検査対象物ｗ１の外観を示した図で、図４（ｂ）は撮像画像を示したイメージ図である。
図４（ａ）には、検査対象物ｗ１ついて、下記の様な種々のエラーが生じている様子が表わされている。
１）矢印４０１で示した部分は、他のテープと端部の位置がＹ方向にずれており、「端部不揃い」と呼ばれるエラーが生じている
２）矢印４０２で示した部分は、隣り合うテープ同士のＸ方向の間隔が規定値よりも広いため、「ギャップ異常」と呼ばれるエラーが生じている。
３）矢印４０３で示した部分は、隣り合うテープ同士が重なり合っており、「ラップ異常」と呼ばれるエラーが生じている。
４）矢印４０４で示した部分は、テープの表面に異物が付着しており、「異物付着」と呼ばれるエラーが生じている。

図４（ｂ）には、図４（ａ）に対応する領域をスキャン移動させて撮像カメラ３１で撮像し、２値化処理により白黒の画像イメージとして出力された状態が表されている。
この図４（ａ），（ｂ）に示したテープは、それぞれの繊維がＹ方向に伸びている状態で貼り付けられており、本発明を適用して検査対象物ｗ１を撮像すると、最も上の層のテープ部分は白く（明部として）撮像され、それより下の層のテープは黒く（暗部として）撮像される。そのため、検査対象となる層を形成するテープが貼り付けられた部分が白く表示され、上述の種々のエラーが生じている部分は、次のように表示される。
１）矢印５０１で示す、端部不揃いのエラーが生じている場所は、白部分と黒部分の境目がずれている。
２）矢印５０２で示す、ギャップ異常のエラーが生じている場所は、黒部分の間隔が広くなっている。
３）矢印５０３で示す、ラップ異常のエラーが生じている場所は、黒部分が無い、或いは、白部分の間隔が所定の幅の２倍近くになっている。
４）矢印５０４で示す、異物付着のエラーが生じている場所は、白色であるべき領域の中に黒い領域が入り込んでいる。
これらのエラーについては、上述した項目別検査部４４の各検査部にて、検出を行う。

端部位置検査部４４ａは、領域認識部４３ｃで算出した各テープ部分のＹ方向の端部の位置座標を直線近似させ、規定の範囲から外れた端部位置の外接長方形があれば、当該テープ部分を「エラー」と判定するものである。これにより、端部不揃いのエラーが検出できる。

間隔計測部４４ｃは、領域認識部４３ｃで算出した各テープ部分のＸ方向の端部の位置を測定し、各テープ部分の隙間（つまり、黒部分のＸ方向）の幅を測定するものである。間隔検査部４４ｄは、この黒部分の幅が、規定値の範囲内にあれば「ＯＫ」とし、規定値の範囲を外れれば、「エラー」と判定するものである。これにより、ギャップ異常のエラーが検出できる。重なり検査部４４ｅは、白部分の幅が、規定値の範囲内にあれば「ＯＫ」とし、規定値の範囲を外れれば、「エラー」と判定するものである。これにより、ラップ異常のエラーが検出できる。

異物検査部４４ｆは、領域認識部４３ｃで矩形近似した白色部分の領域内に存在する、黒部分の面積を測定し、所定面積以上の黒部分がなければ「ＯＫ」とし、所定面積以上の黒部分があれば「エラー」と判定するものである。これにより、異物付着のエラーが検出できる。

具体的には、項目別検査部４４は、画像処理装置のハードウェアと、上述した端部位置検査部４４ａ、間隔計測部４４ｃ、間隔検査部４４ｄ、重なり検査部４４ｅ、異物検査部４５ｆそれぞれの機能を具現化する実行プログラム（ソフトウェア）を組み合わせて構成されている。

検査結果出力部４５は、項目別検査部４４で検出したエラーを外部へ出力するものである。具体的には、検査結果出力部４５は、画像処理装置に備えられた信号出力部やデータ送信部、或いは画像処理装置に接続された信号出力ユニットやデータ送信ユニットを例示できる。

そして、相対移動部５を移動させて、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐ上に設定した被撮像領域ｆの場所をずらしながら撮像を行う。そうすることで、撮像部２を繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの貼付方向に相対移動させながら、複数の繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの貼付状態を検査して行くことができる。

また、撮像部２による被撮像領域ｆの長手方向に、より広い範囲について検査を行いたい場合は、撮像部２と検査対象物とがＸ方向にも相対移動できるように、相対移動部５を構成しておく。例えば、相対移動部５には、Ｘ方向に延びたレールを配置し、レールと、その上を自在に移動し静止できるスライダーを備えたＸ軸スライダー機構（図示せず）を備えておく。
そして、下記の様な組合せを具現化させて、検査装置を構成する。
１）Ｙ軸スライダー機構のスライダー５２上に、撮像部２と照明部３とを載置し、Ｙ軸スライダー機構のベース５０を、Ｘ軸スライダー機構のスライダー上に載置する。
２）Ｘ軸スライダー機構のスライダー上に、検査対象物を載置する。

上述の様な相対移動部５を用いて、被撮像領域毎に検査を行うといった一連の動作をさせ、検査対象物ｗ１の全面に対して検査を行う。このような構成を備えた検査装置１を用いれば、検査対象物ｗ１の全面に対して、自動検査を行うことができる。

本発明に係る検査装置１は、上述の様な構成をしているので、最も上の層を形成する繊維強化プラスチックテープの貼付状態について、良好に検査を行うことができる。つまり、繊維強化プラスチックテープの繊維方向に適した方向から照明光を選択して照射するため、下層の繊維方向に影響されず、最上層のテープの貼付状態に着目して検査が行えるようになる。さらに、複構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態について、ライン状の被撮像領域ｆ内での撮像位置が異なっても（つまり、中央か周辺部かに関わらず）同じ検査結果が得られ、迅速に検査できるという効果を奏する。

［照明部の具体的構造］
図５は、本発明に係る照明部の一形態における断面図であり、図２に示した照明部３の内部構造を表している。

照明部３の筐体３０は、箱体で構成されており、下面側（図５では紙面下側）に開口部３０ｈが設けられている。さらに、筐体３０内には、複数の発光ダイオード（３１１−１、３１１−２，・・・、３１１−１１，３１１−１２）を所定の間隔で並べて配置された発光部３１ａと、複数の発光ダイオード（３１２−１、３１２−２，・・・、３１２−１１，３１２−１２）を所定の間隔で並べて配置された発光部３２ａを備えている。発光部３１ａを構成する各発光ダイオード（３１１−１、３１１−２，・・・、３１１−１１，３１１−１２）は、それぞれ照射される光の主光軸３２ａが平行となるように配置されており、第１照明群３Ａを構成している。同様に、発光部３１ｂを構成する各発光ダイオード（３１２−１、３１２−２，・・・、３１２−１１，３１２−１２）は、それぞれ照射される光の主光軸３２ｂが平行となるように配置されており、第２照明群３Ｂを構成している。

図６は、本発明に係る照明部の別の一形態における断面図であり、図５に示した照明部３とは別の一形態における内部構造を表している。

照明部３の筐体３００は、箱体で構成されており、箱体上面には２つの開口部が設けられており、箱体下面には複数の開口部が所定の間隔で設けられている。箱体上面には２つの開口部には、それぞれ、束ねられた光ファイバ３７ａ，３７ｂが取り付けられている。束ねられた光ファイバ３７ａ，３７ｂは、筐体３００内部で分岐されている。
束ねられた光ファイバ３７ａ，３７ｂの端部３９ａ，３９ｂは、照明用光源ユニット（図示せず）に接続され、照明用光源から照射された光を導入し、分岐された光ファイバ３８ａ−１〜３８ａ−１２，３８ｂ−１〜３８ｂ−１２の一端側からそれぞれ照明光が照射されるように構成されている。

分岐された光ファイバ３８ａ−１〜３８ａ−１２の一端側は、それぞれ箱体下面に所定の間隔で設けられた複数の開口部に接続されている。そして、分岐された光ファイバ３８ａ−１〜３８ａ−１２の一端側は、前記複数の開口部を貫通して筐体３００の箱体下面側から、または所定の寸法だけ飛び出した状態で光を照射できるように並べて配置されており、発光部３１ａ（つまり、第１照明群３Ａ）を構成している。
同様に、分岐された光ファイバ３８ｂ−１〜３８ｂ−１２の一端側は、それぞれ箱体下面に所定の間隔で設けられた複数の開口部に接続されている。そして、分岐された光ファイバ３８ａ−１〜３８ａ−１２の一端側は、前記複数の開口部を貫通して筐体３００の箱体下面側から、または所定の寸法だけ飛び出した状態で光を照射できるように並べて配置されており、発光部３１ｂ（つまり、第２照明群３Ｂ）を構成している。

［他の実施形態］
本発明を実施する上で、撮像部２のレンズ２２は、凸レンズや凹レンズを複数組み合わせて備えるものを用いることができ、一般に入手可能なＣＣＴＶやテレセントリックレンズ、光学顕微鏡の対物レンズ等が例示できる。そうすれば、繊維強化プラスチックテープの繊維が延びる方向と交差する方向から照明光を照射するので、繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する上で、コントラストの高い、鮮明な画像を取得することができる。

なお、撮像部２のレンズ２２には、テレセントリック結像光学レンズを用いることがより好ましい。そうすることで、ライン状の被撮像領域ｆの中央と周辺部との光量差が極めて少なくなり、ライン状の被撮像領域ｆ内での撮像位置が異なっても同じ検査結果が得られる。

［他の実施形態］
一方、非テレセントリック結像光学レンズを用いた場合、照明部３を以下のように構成して実施することがより好ましい。

図７は、本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。
図７には、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐを構成する多数の繊維ｗ１ｆと、それらを結着する樹脂ｗ１ｒの断面が示されている。また、図７には、第１照明群３Ａから照射された光が繊維ｗ１ｆの表面で反射し、矢印２５で示される方向の観察光がラインセンサ２０にて撮像される。なお、図７では、説明を簡単にするために、第１照明群３Ａを構成する各発光部のうち、Ｙ方向に見て、右端の発光部３１ａＲ、中央の発光部３１ａＣ、左端の発光部３１ａＬを図示し、それ以外は省略している。

この形態では、被撮像領域ｆに対して、各発光部３１ａＲ，３１ａＣ，３１ａＬから繊維強化プラスチックテープｗ１ｐまでの主光軸３２ａＲ，３２ａＣ，３２ａＬ上の距離３２Ｒ，３２Ｃ，３２Ｌは、いずれも同じであるが、各発光部の主光軸の傾斜角度α１０Ｒ，α１０Ｃ，α１０Ｌは、それぞれ異なっている。そのため、各発光部３１ａＲ，３１ａＣ，３１ａＬから繊維強化プラスチックテープｗ１ｐまでの見かけ上の距離Ｌ１２Ｒ，Ｌ１２Ｃ，Ｌ１２Ｌは、それぞれ異なっている。

このとき、傾斜角度α１０Ｒ，α１０Ｃ，α１０Ｌは、レンズ２２の画角と被撮像領域ｆの位置に基づいて、被撮像領域ｆの各位置に対する撮像光軸２６を考慮し、各発光部の主光軸の傾斜角度をそれぞれ異なる角度に設定する。そして、撮像部で撮像されるときの繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの各繊維ｗ１ｆにおける照明光線の反射頂点が同じになる様に、傾斜角度を設定する。つまり、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの見かけ上の表面はｈ１で示す位置であるが、各繊維ｗ１ｆにおける照明光線の反射頂点は、ｈ２で示す位置である。

なお、この形態では、第２照明群３Ｂを構成する各照明部３１ｂも同様に、主光軸の傾斜角度がそれぞれ異なるような配置としておく。

上述の様にすれば、非テレセントリック結像光学レンズを用いた場合であっても、被撮像領域ｆの中央と周辺部との光量変化が極めて少なくすることができる。

［他の実施形態］
上記構成のような検査装置１を用いて繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査することができるが、他の実施形態としての検査装置１ｂ，１ｃを用いた検査を行うこともできる。

図８は、本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。
図８（ａ）は、検査装置１ｂを構成する撮像部２と照明部３をＹ方向に見た図であり、図８（ｂ）は、検査装置１ｂを構成する撮像部２と照明部３をＸ方向から見た図である。
検査装置１ｂは、上述の検査装置１の構成に加え、照明部３に第３の照明群３Ｃ及び第４の照明群３Ｄを備えて構成されている。
第３の照明群３Ｃを構成する各発光部は、第１照明群３Ａや第２照明群３Ｂと同様に、Ｘ方向に１列に並べて配置されており、被撮像領域ｆに対して平行に照明光を照射するように配置されている。同様に、第４の照明群３Ｄを構成する各発光部は、Ｘ方向に１列に並べて配置されており、被撮像領域ｆに対して平行に照明光を照射するように配置されている。
この形態の場合、第１の照明群３Ａと第２の照明群３Ｂとが同時に点灯し、検査のためのスキャン撮像を行うように構成しておく。その間、第３の照明群３Ｃと第４の照明群３Ｄとは消灯させておく。そして上述の検査装置１と同様のスキャン撮像を行うことで、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが、Ｘ方向に並べて貼り付けられた（繊維がＹ方向に延びている）状態について検査を行える。

一方、第３の照明群３Ｃと第４の照明群３Ｄとが同時に点灯し、検査のためのスキャン撮像を行うように構成しておく。その間、第１の照明群３Ａと第２の照明群３Ｂとは消灯させておく。そして上述の検査装置１と同様に、撮像部２、照明部３をＹ方向に相対移動させてスキャン撮像を行い、後に画像合成する。そうすることで、繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが、Ｙ方向に並べて貼り付けられた（繊維がＸ方向に延びている）状態についても、Ｙ方向にのみスキャン撮像して迅速に検査を行える。しかも、撮像視野内の位置が異なっても同じ検査結果が得られる。

図９は、本発明に係る照明部のさらに別の一形態について詳細な構成を示す図である。
図９（ａ）は、検査装置１ｃを構成する撮像部２と照明部３ａをＹ方向に見た図であり、図９（ｂ）は、検査装置１ｃを構成する照明部３をＺ方向に見た図（つまり下から見上げた図）である。

検査装置１ｃは、上述の検査装置１ｂの構成をベースにしつつ、別の形態の照明部３ａを備えて構成されている。照明部３ａは、第１の照明群３Ａ〜第８の照明群３Ｈを備えて構成されている。また、第１の照明群３Ａと第２の照明群３Ｂとが対をなし、第３の照明群３Ｃと第４の照明群３Ｄとが対をなし、第５の照明群３Ｅと第６の照明群３Ｆとが対をなし、第７の照明群３Ｇと第８の照明群３Ｈとが対をなし、撮像部２の撮像光軸２６を囲む様に配置されている。第１の照明群３Ａ〜第８の照明群３Ｈを構成する各発光部は、図９（ｂ）に示すように、それぞれの照明群の中でＸ方向に１列に並ぶように配置しつつ、テープｗ１ｐ表面と照明光の主軸上の距離が同じになる様に配置しておく。また、第１の照明群３Ａ〜第８の照明群３Ｈは、４５度ずつ振り分けて配置し、それぞれの対をなす照明群同士は、同時に点灯し、その他の照明群は消灯して、検査のためのスキャン撮像を行うように構成しておく。このとき、最上層の繊維強化プラスチックテープｗ１ｐの貼付方向と交差する方向（好ましくは、直交する方向）から照明光が照射されるように、対をなす照明群を点灯させる。

このように検査装置１ｃを構成しておけば、撮像部２、照明部３をＹ方向にのみ相対移動させてスキャン撮像すれば、検査対象となる最上層の繊維強化プラスチックテープｗ１ｐが、Ｘ方向及びＹ方向に並べて貼り付けられた（繊維がＹ方向及びＸ方向に延びている）状態についてのみならず、その間の斜め方向に並べて貼り付けられた状態についても、Ｙ方向にのみスキャン撮像して迅速に検査を行える。しかも、撮像視野内の位置が異なっても同じ検査結果が得られる。

１ 検査装置
１ｂ 検査装置
１ｃ 検査装置
２ 撮像部
３ 照明部
３Ａ 第１照明群
３Ｂ 第２照明群
４ 検査部
５ 相対移動部
２０ ラインセンサ
２１ 撮像カメラ
２２ レンズ
２５ 矢印（撮像される光の方向）
２６ 撮像光軸
３０ 筐体
３１ａ 発光部（第１照明群）
３１ｂ 発光部（第２照明群）
３２ａ 矢印（第１照明群の照明光の主光軸）
３２ｂ 矢印（第１照明群の照明光の主光軸）
３２Ｌ 主光軸上の距離
３３Ｌ 見かけ上の距離
３５ 矢印（撮像される光の方向）
３６ａ−１〜３６ａ−１２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
３６ｂ−１〜３６ｂ−１２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
３７ａ 束ねられた光ファイバ
３７ｂ 束ねられた光ファイバ
３８ａ−１〜３８ａ−１２ 分岐された光ファイバ
３８ｂ−１〜３８ｂ−１２ 分岐された光ファイバ
３９ 照明用光源ユニット
４１ 画像入力部
４３ 画像処理部
４３ａ ２値化処理部
４３ｂ ２値計測部
４３ｃ 領域認識部
４４ 項目別検査部
４４ａ 端部位置検査部
４４ｃ 間隔計測部
４４ｄ 間隔検査部
４４ｅ 重なり検査部
４４ｆ 異物検査部
４５ 検査結果出力部
５０ ベース材
５１ レール
５２ スライダー
５３ 矢印（相対移動方向）
５５ ブラケット
ｆ 被撮像領域
ｎ 法線
ｗ１ 検査対象物
ｗ１ｓ 構造物
ｗ１ｐ 繊維強化プラスチックテープ
ｗ１ｆ 繊維
ｗ１ｒ 樹脂
ｗ２ 円筒状の検査対象物
α１ 傾斜角度（第１照明群）
α２ 傾斜角度（第２照明群）
α１０Ｌ 傾斜角度（左端）
α１０Ｃ 傾斜角度（中央）
α１０Ｒ 傾斜角度（右端）
Ｌ１０Ｌ 主光軸上の距離（左端）
Ｌ１０Ｃ 主光軸上の距離（中央）
Ｌ１０Ｒ 主光軸上の距離（右端）
Ｌ１２Ｌ みかけ上の距離（左端）
Ｌ１２Ｃ みかけ上の距離（中央）
Ｌ１２Ｒ みかけ上の距離（右端）

Claims (3)

1. 構造物の表面に複数並べて貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置であって、
   前記繊維強化プラスチックテープ上に設定されたライン状の被撮像領域を撮像する撮像部と、
   当該被撮像領域に向けて照明光を照射する照明部と、
   前記撮像部で撮像された画像に基づいて前記繊維強化プラスチックテープの貼付状態を検査する検査部と、
   前記照明部及び前記撮像部を前記貼り付けられた繊維強化プラスチックテープに対して相対移動させる移動部とを備え、
   前記撮像部は前記相対移動方向と交差する方向に複数の光検出素子が配列されたラインセンサを備え、
   前記照明部は、
   前記繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に並べて配置された複数の発光部を備えた第１照明群を備え、
   前記第１照明群は、各発光部から照射される照明光線の主光軸が前記被撮像領域の表面に対して所定の傾斜角度に設定されており、前記構造物の表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定されており、
   さらに、
   前記繊維強化プラスチックテープの繊維方向と交差する方向に並べて配置された複数の発光部を備えた第２照明群を備え、
   前記第２照明群は、各発光部から照射される照明光線の主光軸が前記被撮像領域の表面に対して前記第１照明群とは異なる傾斜角度に設定されており、前記構造物の表面と各発光部の当該主光軸上の距離が同じに設定されており、
   前記撮像部には結像光学素子を備え、
   前記結像光学素子の少なくとも前記繊維強化プラスチックテープ側が非テレセントリック結像光学素子であり、
   前記第１照明群の各発光部及び前記第２照明群の各発光部は、
   前記撮像部で撮像されるときの前記繊維強化プラスチックテープの各繊維における照明光線の反射頂点が同じになる様に、傾斜角度が設定されている、
   繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置。
2. 前記照明部は、筐体の一部に設けられた開口部から前記照明光線を照射するように構成されており、
   前記第１照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置された複数の発光ダイオードで構成されており、
   前記第２照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置された複数の発光ダイオードで構成されている、
   請求項１に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置。
3. 前記照明部は、筐体の一部に設けられた複数の開口部を備え、
   前記第１照明群の各発光部及び前記第２照明群の各発光部が、分岐された光ファイバの一端側を前記複数の開口部に接続することで構成されており、
   前記第１照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置されて構成されており、
   前記第２照明群の各発光部はそれぞれ、前記開口部から前記被撮像領域の表面に対して傾斜した状態で、被撮像領域との距離が等しくなるように、一列に並べて配置されて構成されている、
   請求項１に記載の繊維強化プラスチックテープの貼付状態検査装置。

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