JP6089335B2 - シート状物の検査装置及びシート状物の検査方法 - Google Patents
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Description
図7(a)は、従来のシート状物の検査装置における撮像部の構成を示す図である。
図7(b)は、従来のシート状物の検査装置の透過率目付量変換グラフである。
図7(b)において、縦軸は、検査対象の透過率であり、横軸は目付量(g/m2)を示している。
図7(c)は、従来のシート状物の検査装置における光量を調整する方法を示すフロー図である。
図1は、本発明のシート状物の検査装置の全体構成を示す図である。
図1に示すように、本発明のシート状物の検査装置は、シート状物301の下部に透過照明装置132を備える。透過照明装置132は、照明切り替え機能101から送られてきた照明データ情報102に基づき、照射光の光量を切り替えながら照射光を照射する。その透過照明装置132から照射され、シート状物301を透過した透過光を、ラインCCDカメラ等の撮像装置133で撮像し、画像入力部103でその透過光を透過輝度とした撮像画像104としてデータ化する。
目付量検査画像110は、制御装置105にて、照射光別設定画像109a〜109cから画素毎に最適な照明条件の画像が選択され、選択した画像を透過輝度データから目付データへ変換し、目付量の検査を行った後、これらの画像を合成して生成される。ここで、制御装置105は、複数の照明光を用いて撮像された画像から、合成画像を作成する装置あっても良い。
上記の検査画像作成方法及び検査方法は後で詳細に説明を行う。
作成されたトリガ信号114は、画像入力部103だけでなく、タイミング部116に送られ、タイミング部116では、トリガ信号114の信号を元に一定周期毎の照明切り替え信号117が作成され、データ転送部118に送られる。
図2は、本発明のシート状物検査装置のタイミング図である。
図2において、エンコーダ信号201は、位置測定装置113から、送られてくる電気信号であり、シート状物301の位置情報をあらわしたものであり、例えば、位相が90度ずれたA,B相の二つの信号を用いていることができる。
更に、所定回数のデータ送付が終了すると、次の照明切り替えのデータをメモリにセットし、次の切り替え指令を待つと同時に、終了信号204をタイミング部116に送り、タイミング部116のカウントを停止させる。タイミング部116は次のスタート信号の入力を待つ状態になる。
対象となる目付量の測定範囲を広くする場合や、測定精度を高く維持したい場合には切り替え回数を多くする事で対応が可能である。対象の測定範囲と測定精度の観点から、3種類の切り替えと設定することができる。
撮像画像104の走行方向毎のデータをラインデータと称し、撮像画像104の中で、透過照明装置132の照射光が切り替わる途中のラインデータ107と、照射光が確実に切り替わった後のラインデータ108とで構成されている。
よって、90設定ライン401、50設定ライン402、25設定ライン403は、1ラインのデータであるが、走行方向の50μm幅の情報を取り込んだものである。
よって、1ライン目の測定幅である、50μm幅の端から、11ライン目の90設定ライン401の50μm幅の端までの距離は3.67μmである。
次に、図1,図4を用いて測定検査部106の動作説明を行う。
図4に示すように、シート状物の検査を行う際には、まず、上述のように、撮像画像104を異なる照射光毎のラインデータに変換し、照射光が切り替わった後のラインデータ108を選択して統合することにより、照射光別設定画像109a〜109cを作成する。連続的に照射光を所定の明るさに変換しながらシート状物301の画像を撮像し、照射光が切り替わった後のラインデータのみから、それぞれの照射光に応じたシート状物301の照射光別設定画像109a〜109cを作成することにより、1度の連続撮影のみで、異なる照射光に応じた照射光別設定画像109a〜109cを、容易かつ高精度に作成することができる(ステップS51)。
例えば、対象とするシート状物301として、電界紡糸法による、直径400〜2000nm程度のPVDFの不織布を用いることができ、測定対象の目付量は、0〜9g/m2程度の製造範囲の仕様となり、測定範囲もこれに合わせて0〜9g/m2程度とする。
このノイズに対して、1/5〜1/200(1辺)の画像圧縮を行うことにより、比較的安定したデータが得られることが実験により明らかになった。圧縮率が大きくなると、ノイズはより小さくなるが、細かな傾向が掴みにくくなる。そこで、細かな傾向も把握するために、例えば、1/10(1辺)の圧縮による測定検査を行っても良い。
次に、照射光別設定画像109a〜109c、例えば、5120×1000の照射光別設定画像109a〜109cのサイズを512×100のサイズに圧縮して圧縮後照射光別設定画像を生成する。さらに、圧縮後照射光別設定画像に対して、目付量を変換及び合成する為に、各画像の画素毎に、その画素を使用するかしないかのフラグマップを作成する。
フラグnij=f1(下限閾値n≦透過輝度nij<上限閾値n) ・・式1
ここで、
i :画像の横方向位置(1〜512)
j :画像の走行方向位置(1〜100)
n :照射光別設定画像を意味する(1〜3)
n=1の時は、照明90設定、n=2は照明50設定、n=3は照明25設定のデータを意味する。
フラグnij :使用/不使用フラグデータ(有効:1、無効:0)
f1( ) :判定が正しい場合は1を、正しくない場合は0を返す式
上限閾値n :上限の輝度閾値(0〜255)
下限閾値n :下限の輝度閾値(0〜255)
とする。
目付量nij = fn(透過輝度nij) ・・ 式2
ここで、
透過輝度nij :圧縮後照射光別設定画像の各照明設定での透過輝度データ(0〜255)
目付量nij :輝度目付変換後の各照明設定での目付量データ(0〜10)
fn( ) :透過輝度目付量変換式
である。
合成は、照射光設定によって作成された画像データの使用/不使用のフラグマップと、目付変換されたデータテーブルを用いて合成を行う。合成式は以下の式3である。
合成目付量ij :合成後の各位置の目付量
これは、各画素位置において、有効部のデータのみを使用して、目付量の平均を出す事を意味する(ステップS53)。
また、照明光の明るい設定の画像からは、目付量が多い対象の部分の測定データが得られ、照明光の暗い設定の画像からは、目付量が少ない対象の部分の測定データが得られる。
目付多不良ij=f2(合成目付量ij<目付上限基準値ij) ・・式4
目付少不良ij=f2(目付下限基準値ij≦合成目付量ij) ・・式5
ここで、
f2( ) :判定が正しい場合は0、正しくない場合は1を返す式
目付多不良ij :各位置での目付多不良データ(良品箇所:0、不良箇所:1)
目付少不良ij :各位置での目付少不良データ(良品箇所:0、不良箇所:1)
目付下限基準値ij :目付量の判定下限値(0〜10)
目付上限基準値ij :目付量の判定上限値(0〜10)
とする。
図5は、本発明のシート状物の検査方法における画像変換ステップの詳細を説明する図である。
まず、今回の測定条件として、測定分解能を、
と定義した場合に、測定分解能が10以上あることと、目付量の基準値は3g/cm2であり、0〜9g/cm2の範囲を測定できる事を条件として照明データ情報102を設定したとする。
上下限閾値範囲を決める際には、最初に、目付量範囲が0〜9g/cm2なので、目付量が0でも有効な透過輝度(10〜230)を示す照明データ情報102の中で透過輝度の最も高い照明データ情報102を選択する。ここでの説明の例では、照明データ情報102について、設定20〜40までは5刻みに作成し、設定40〜120までは10刻みに作成し、これを基に輝度目付量変換データを事前に作成する。
ここで、上限閾値nは上限の輝度閾値(0〜255)であり、nが最小値の時、上限閾値nは、255とする。
例えば、照明50設定をn=2とすると、下限閾値2は95、上限閾値2は180となる。
目付量のデータは式2を用いて、以下のように変換する。
ここで、
n :光量別設定画像を意味する(1〜3)
n=1の時は、照明90設定、2は照明50設定、3は照明25設定のデータを意味する。
定数n11、定数n12 : 照明n時の目付量1用の定数
定数n21、定数n22、定数n23 : 照明n時の目付量2用の定数
定数nα : 照明n設定時の使用式の切り替え輝度
D=f3(A、B、C、D) : C<Dの時、D=A、C>=Dの時、D=B
とする。
定数211:0.105
定数212:173
定数221:0.9
定数222:97
定数223:450
定数2α:125
となる。
上記例では、0〜9g/cm2の範囲測定の条件で設定を行ったが、これは限定条件ではなく、より明るい照明条件、撮像条件を用いる事でより目付量の多い対象の測定も可能となる。
図6は、本発明のシート状物の検査方法における詳細検査ステップの詳細説明を示す図である。
検査用フラグnst=f1(下限閾値n=<透過輝度nst<上限閾値n)・・式10
ここで、
s :画像の横方向位置(1〜5120)
t :画像の走行方向位置(1〜1000)
n :照射光別設定画像を意味する(1〜3)
n=1の時は、照明90設定、n=2は照明50設定、n=3は照明25設定のデータを意味する。
検査フラグnst : 使用/不使用フラグデータ(有効:1、無効:0)
f1( ) : 判定が正しい場合は1、正しくない場合は0を返す式
とする(ステップS72)。
ここで、
微分画像データnst : 撮像画像の各位置での微分後データ(0〜255)
合成検査データst : 撮像画像の各位置での検査用データ(0〜255)
とする(ステップS74)。
傷不良候補データvは、合成検査データst>閾値a704で検出され、画素部分を抽出し、ラベリングデータとして作成される。
各ラベリングデータは、重心位置、縦、横サイズ、面積、平均輝度等の情報を保存する。
次に、ラベリングデータである傷不良候補データvと異物不良候補データwに対して最終検査を行う(ステップS76)。
更に、液滴不良でない傷不良候補データvに対して、サイズ、面積、平均輝度等を用いてフィルタリングを行い、合致したものを傷不良として保存する。
また、走行中に目付量が、基準値×0%〜基準値×300%の全範囲において、一定以上の測定検査精度を持った目付検査と欠陥検査が可能となる機能を有し、シート状の物、例えば不織布や紙、もしくは合成樹脂シートの目付量を連続的に測定する等の分野だけでなく、対象によっては、可視光の波長を変えた複数の照明条件での検査や、透過照明と反射照明の混在使用による検査や、可視光だけでなく、紫外線やx線、赤外線、超音波での検査用途にも適用できる。
102 照明データ情報
103 画像入力部
104 撮像画像
105 制御装置
106 測定検査部
107 ラインデータ
108 ラインデータ
109a 照射光別設定画像
109b 照射光別設定画像
109c 照射光別設定画像
110 目付量検査画像
111 詳細検査用画像
112 検査結果画面
113 位置測定装置
114 トリガ信号
115 カウンタ装置
116 タイミング部
117 照明切り替え信号
118 データ転送部
132 透過照明装置
133 撮像装置
201 エンコーダ信号
202 カウント信号
203 画像入力
204 終了信号
301 シート状物
302 透過照明装置
303 ラインCCDカメラ
304 制御装置
305 変換曲線
306 30g/m2付近
307 60g/m2と90g/m2との間
401 90設定ライン
402 50設定ライン
403 25設定ライン
601 照明25設定輝度目付変換式
602 照明25設定下限輝度閾値
603 照明50設定輝度目付変換式
604 照明50設定下限輝度閾値
605 照明90設定輝度目付変換式
701 傷不良
702 異物不良
703 液滴不良
704 閾値a
705 閾値b
Claims (7)
- 照射光量を切り替え可能で走行するシート状物に照射光を照射する照明装置と、
前記照明装置が照射する照射光の切り替えを制御する照明切り替え装置と、
複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する撮像装置と、
照射光量毎に照射光量が切り替わった後の画像を抽出して照射光毎の前記シート状物の撮像画像である照明光別設定画像を生成し、それぞれの前記照明光別設定画像のうちから、画素毎の照射光量として有効透過輝度の最も高い前記照明光別設定画像の画素を選択して目付量を測定し、良否判定を行う制御装置と
を有することを特徴とするシート状物の検査装置。 - 前記照明切り替え装置が、前記シート状物の位置を測定する位置測定装置を備え、
前記シート状物の位置に対応して前記撮像装置の撮像動作を制御すると共に、前記シート状物の位置に対応して前記照明装置が照射する照射光の切り替えを制御することを特徴とする請求項1に記載のシート状物の検査装置。 - 前記制御装置が、さらに液滴不良と傷不良とを検出することを特徴とする請求項1または2に記載のシート状物の検査装置。
- 照射光量を切り替えながら走行するシート状物に照射光を照射する工程と、
複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する工程と、
照射光量毎に照射光量が切り替わった後の画像を抽出して照射光毎の前記シート状物の撮像画像である照明光別設定画像を生成し、それぞれの前記照明光別設定画像のうちから、画素毎の照射光量として有効透過輝度の最も高い前記照明光別設定画像の画素を選択して目付量を測定し、良否判定を行う工程と
を有することを特徴とするシート状物の検査方法。 - 前記照射光量を切り替える際に、
前記シート状物の位置を測定し、
前記シート状物の位置に対応して撮像動作を制御すると共に、前記シート状物の位置に対応して前記照射光の切り替えを制御することを特徴とする請求項4に記載のシート状物の検査方法。 - 前記目付量を測定し、良否判定を行う工程において、さらに液滴不良と傷不良とを検出することを特徴とする請求項4または5に記載のシート状物の検査方法。
- 切り換える照射光量の種類と数は、前記シート状物に必要な測定精度と測定範囲とに応じて決定することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載のシート状物の検査方法。
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