JP6123135B2 - 厚み検査方法および厚み検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検査物の厚みを検査する厚み検査方法および厚み検査装置に関する。

従来から、製品の生産工程には、生産工程上の部品や製品の厚みが所定の範囲内にある良品か、所定の範囲外にある不良品かを検査して弁別すること行われている。

この種の厚み検査方法としては、図１７に示す、被検査物たる建材１０１と、建材１０１の表面の形状を計測する変位センサー１０６とを相対的に移動させ、建材１０１の上面１０４と下面１０５との間隔を算出するものが知られている（たとえば、特許文献１）。

特許文献１の厚み検査方法は、変位センサー１０６が計測した厚みデータを大きい順に並び替えを行って変位曲線を得ている。特許文献１の厚み検査方法は、変位曲線を大きい値の方から、ノイズ成分、頂部１０３の厚み成分、溝部１０２を含むその他の厚み成分として区分けしている。特許文献１の厚み検査方法は、ノイズ成分および溝部１０２を含むその他の厚み成分を除き、頂部１０３の厚み成分となる区域の属するデータを、建材１０１の頂部１０３の厚みＨとして検出している。

特開２００２−２１３９４１号公報

ところで、厚み検査方法は、より精度よく被検査物の厚みを検査できるものが求められており、上述の特許文献１の厚み検査方法だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、より精度よく被検査物の厚みを検査可能な厚み検査方法および厚み検査装置を提供することにある。

本発明の厚み検査方法は、被検査物を介して配置する一対の変位センサのうち、一方の変位センサが測定する上記被検査物の一表面における所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す複数の第１の変位データと、他方の変位センサが測定する上記被検査物の上記一表面における所定の位置と反対の他表面の位置から上記基準点までの距離を表す複数の第２の変位データとの差分に基づいて上記被検査物の厚みを検査する厚み検査方法であって、上記第１の変位データと上記第２の変位データとの差分が予め設定した所定範囲内にある複数個の上記第２の変位データを選択し、当該選択した複数個の上記第２の変位データの近似曲線から算出する近似変位データと当該近似変位データの上記他表面の位置に対応する上記第１の変位データとの差分である上記被検査物の補正厚みデータを取得し、上記被検査物の補正厚みデータから上記被検査物の厚みの変化が上記一表面側の凹凸に起因するか否かを判別することを特徴とする。

本発明の厚み検査装置は、被検査物を介して配置する一対の変位センサと、当該一対の変位センサのうち一方の変位センサが測定した上記被検査物の一表面における所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す複数の第１の変位データと上記一対の変位センサのうち他方の変位センサが測定した上記被検査物の上記一表面における上記所定の位置と反対の他表面の位置から上記基準点までの距離を表す複数の第２の変位データとの差分に基づいて上記被検査物の厚みを検査する検査部とを備えた厚み検査装置であって、上記検査部は、上記被検査物の厚みが予め設定した所定範囲内にある複数個の上記第２の変位データを選択し当該選択した複数個の上記第２の変位データの近似曲線から上記第２の変位データに近似する近似変位データを算出する演算処理部と、上記近似変位データと当該近似変位データの上記他表面の位置に対応する上記第１の変位データとの差分である上記被検査物の補正厚みから上記被検査物の厚みの変化が上記一表面側の凹凸に起因するか否かを判別する判別部とを有することを特徴とする。

この厚み検査装置において、上記一対の変位センサの少なくとも一方は、ライン状の光を上記被検査物に投光する投光装置と、上記被検査物におけるライン状の光が投光された所定の位置から上記基準点までの距離を測定する距離センサとを備えたことが好ましい。

この厚み検査装置において、上記一対の変位センサの少なくとも一方は、スポット状のレーザ光を上記被検査物に投光する投光装置と、上記被検査物におけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から上記基準点までの距離を測定する距離センサとの組を複数個備えていることが好ましい。

この厚み検査装置において、上記被検査物と上記一対の変位センサの少なくとも一方との相対的な位置を変更させる位置変更装置を備えており、上記位置変更装置により上記被検査物との相対的な位置が変更する上記変位センサは、スポット状のレーザ光を上記被検査物に投光する投光装置と、上記被検査物におけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から上記基準点までの距離を測定する距離センサとを備えていることが好ましい。

本発明の厚み検査方法および厚み検査装置は、より精度よく被検査物の厚みを検査することが可能となる。

図１は、実施形態１の厚み検査装置を示す斜視説明図である。 図２（ａ）は、実施形態１の厚み検査装置により撮影された被検査物の一表面を示す画像であり、図２（ｂ）は、実施形態１の厚み検査装置により撮影された被検査物の他表面を示す画像である。 図３は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された被検査物の厚み分布を示す画像である。 図４（ａ）は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された被検査物の一表面を示す画像であり、図４（ｂ）は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された被検査物の他表面を示す画像である。 図５は、実施形態１の厚み検査装置により撮影された別の被検査物の他表面を示す画像である。 図６は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された図５の被検査物の他表面を示す画像である。 図７は、実施形態１の厚み検査装置により測定した図６のＤＤ断面における表面高さを示すグラフである。 図８は、実施形態１の厚み検査装置により測定した図６のＥＥ断面における表面高さを示すグラフである。 図９は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された図５の被検査物の補正された他表面を示す画像である。 図１０は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された被検査物の補正された厚み分布を示す画像である。 図１１は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された他の被検査物の厚み分布を示す画像である。 図１２は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された図１１の被検査物の補正された厚み分布を示す画像である。 図１３は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された更に別の被検査物の厚み分布を示す画像である。 図１４は、実施形態１の厚み検査装置により画像処理された図１３の被検査物の補正された厚み分布を示す画像である。 図１５は、実施形態２の厚み検査装置を示す斜視説明図である。 図１６は、実施形態３の厚み検査装置を示す斜視説明図である。 図１７は、従来の厚み検査方法における建材と変位センサーを説明した説明図である。

（実施形態１）
本実施形態の厚み検査装置１０を図１に基づいて説明する。

本実施形態の厚み検査装置１０は、図１に示すように、被検査物ＴＯを介して配置する一対の変位センサ１，１を備えている。一対の変位センサ１，１のうち一方の変位センサ１ａは、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける所定の位置から予め設定した基準点（図示していない）までの距離を表す第１の変位データを測定する。一対の変位センサ１，１のうち他方の変位センサ１ｂは、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける所定の位置と反対の他表面１０ｂの位置から上記基準点までの距離を表す第２の変位データを測定する。一方の変位センサ１ａは、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける異なる所定の位置ごとに、複数の第１の変位データを測定する。他方の変位センサ１ｂは、被検査物ＴＯの他表面１０ｂでの異なる位置ごとに、複数の第２の変位データを測定する。厚み検査装置１０は、複数の第１の変位データと複数の第２の変位データとの差分に基づいて被検査物ＴＯの厚みを検査する検査部２を備えている。

検査部２は、第１の変位データや第２の変位データを演算処理可能な演算処理部２１と、被検査物ＴＯの厚みの変化を判別する判別部２２とを備えている。演算処理部２１は、被検査物ＴＯの厚みが予め設定した所定範囲内にある複数個の第２の変位データを選択する。演算処理部２１は、選択した複数個の第２の変位データの近似曲線から第２の変位データに近似する近似変位データを算出する。演算処理部２１は、近似変位データと近似変位データの他表面１０ｂの位置に対応する第１の変位データとの差分である被検査物ＴＯの補正厚みを算出する。判別部２２は、被検査物ＴＯの補正厚みから被検査物ＴＯの厚みの変化が一表面１０ａ側の凹凸に起因するか否かを判別する。

これにより、本実施形態の厚み検査装置１０は、より精度よく被検査物ＴＯの厚みを検査することが可能となる。

以下、本実施形態の厚み検査装置１０が、長尺の板状の被検査物ＴＯにおける厚みを検査する場合について説明する。

本実施形態の厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの一表面１０ａと反対の他表面１０ｂとをそれぞれ測定できるように、被検査物ＴＯを介して、一対の変位センサ１，１を対向して配置している。厚み検査装置１０は、変位センサ１が、被検査物ＴＯの位置から予め設定した基準点までの距離を表す変位データを被検査物ＴＯの短手方向に沿って複数箇所で測定する。変位センサ１は、被検査物ＴＯに光を投光する投光装置１１を備えている。投光装置１１は、被検査物ＴＯの短手方向に沿って、ライン状の光を被検査物ＴＯに投光可能に構成している。また、変位センサ１は、被検査物ＴＯにおけるライン状の光が投光された所定の位置から基準点までの距離を測定可能な距離センサ１２を備えている。距離センサ１２は、被検査物ＴＯにおける矩形状の所定の領域１２ａ，１２ｂを撮影するエリアセンサカメラを備えている。エリアセンサカメラは、図示していないが、複数個の受光素子が縦横に並んだＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を内蔵した構造とすることができる。

また、厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯを被検査物ＴＯの長手方向（図１中の矢印で示す方向）に沿って移動させる移動装置（図示していない）を備えている。移動装置は、たとえば、一対の搬送ローラと、搬送ローラの回転に伴って被検査物ＴＯを被検査物ＴＯの長手方向に沿って移動させる搬送ベルトとの組を、２組以上備えた構成とすることができる。移動装置は、搬送ローラを回動可能な駆動モータを備えた構成とすることができる。移動装置は、駆動モータの回転速度を制御できるように構成していることが好ましい。移動装置は、被検査物ＴＯの長手方向に移動させる移動方向に並べた２つの搬送ベルトを、隙間を空けて配置することができる。厚み検査装置１０は、２つの搬送ベルトの隙間部分で、被検査物ＴＯの一表面１０ａと他表面１０ｂとが検査できるように、一対の変位センサ１，１を配置すればよい。また、移動装置は、たとえば、被検査物ＴＯの一表面１０ａと他表面１０ｂとを露出し被検査物ＴＯの外周部を保持する保持枠ごと所定の速度で被検査物ＴＯを移動できる構成とするものでもよい。移動装置は、所定の速度として、定速で被検査物ＴＯを移動することができる。厚み検査装置１０は、一対の変位センサ１，１と被検査物ＴＯとを相対的に移動可能なように、一対の変位センサ１，１を図示していない支持部材で保持している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、一方の変位センサ１ａの投光装置１１がライン状の光を、被検査物ＴＯの一表面１０ａの法線方向から被検査物ＴＯの検査面１１ａに投光する。厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側において、一方の変位センサ１ａの距離センサ１２が、投光装置１１の光の投光方向と所定の角度だけずれた方向から検査面１１ａを含む被検査物ＴＯの所定の領域１２ａを撮影する。また、厚み検査装置１０は、他方の変位センサ１ｂの投光装置１１が、ライン状の光を被検査物ＴＯの他表面１０ｂの法線方向から被検査物ＴＯの検査面１１ｂに投光する。厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側において、他方の変位センサ１ｂの距離センサ１２が、投光装置１１の光の投光方向と所定の角度だけずれた方向から検査面１１ｂを含む被検査物ＴＯの所定の領域１２ｂを撮影する。厚み検査装置１０は、一表面１０ａ側の検査面１１ａと、他表面１０ｂ側の検査面１１ｂとを対向した位置としている。

厚み検査装置１０は、移動装置により被検査物ＴＯを移動させながら、一方の変位センサ１ａで被検査物ＴＯを測定することにより、図２（ａ）に示す、被検査物ＴＯの一表表面１０ａ側全面にわたる画像を取得することができる。図２（ａ）に示す画像は、第１の変位データに基づいて、被検査物ＴＯの仮想の基準面から一表面１０ａ側における表面までの表面高さを表示している。同様に、厚み検査装置１０は、移動装置により被検査物ＴＯを移動させながら、他方の変位センサ１ｂで被検査物ＴＯを測定することにより、図２（ｂ）に示す、被検査物ＴＯの他表表面１０ｂ側全面にわたる画像を取得することができる。図２（ｂ）に示す画像は、第２の変位データに基づいて、被検査物ＴＯの仮想の基準面から他表面１０ｂにおける表面までの表面高さを表示している。

図２（ａ）および図２（ｂ）の画像は、一対の変位センサ１，１に共通する予め設定した基準点までの距離を画像化して表示している。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す画像は、画像の色が白色に近いほど被検査物ＴＯの表面高さが高いことを示している。図２（ａ）に示す画像では、被検査物ＴＯの両端（図２の紙面の上下方向）側と比較して、被検査物ＴＯの中央部がより白色に近くなっている。被検査物ＴＯは、図２（ａ）に示す画像から、被検査物ＴＯのより白色に近い中央部が、被検査物ＴＯのより黒色に近い両端側よりも表面高さが高いことがわかる。同様に、被検査物ＴＯは、図２（ｂ）に示す画像から、被検査物ＴＯのより白色に近い中央部が、被検査物ＴＯのより黒色に近い両端側よりも表面高さが高いことがわかる。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す画像では、変位センサ１が各別に測定した被検査物ＴＯまでの距離から被検査物ＴＯが被検査物ＴＯの中央部において凸状に反っていることがわかる。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す画像では、画像の上下方向（図２の紙面の左右方向）に沿った縞模様（たとえば、図２のａ２を参照）が見られる。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す画像の縞模様は、移動装置により被検査物ＴＯが変位センサ１の検査面１１ａ，１１ｂを通過する際に生じた被検査物ＴＯの振動によるものである。

厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す第１の変位データと、被検査物ＴＯの他表面１０ｂの位置から上記基準点までの距離を表す第２の変位データとの差分をとる。厚み検査装置１０は、第１の変位データと、第２の変位データとの差分をとることにより、図３に示す被検査物ＴＯの厚み分布を示す画像を取得することができる。図３に示す画像は、長尺の被検査物ＴＯにおける角を原点とする２次元座標系の各格子点の位置での被検査物ＴＯの厚み分布を表示したものである。図３の厚み分布を示す画像は、画像における色が白色に近い白っぽい部分ほど被検査物ＴＯの厚みが厚いことを示すように画像化して表示している。厚み検査装置１０は、第１の変位データと、第２の変位データとの差分をとることにより、図２（ａ）、図２（ｂ）の画像に見られた被検査物ＴＯの反りによる表面高さの変化を相殺することが可能となる。同様に、厚み検査装置１０は、第１の変位データと、第２の変位データとの差分をとることにより、図２（ａ）、図２（ｂ）の画像に見られた被検査物ＴＯの移動中における被検査物ＴＯの表面と法線方向への振動に伴う表面高さの変化を相殺することが可能となる。厚み検査装置１０では、第１の変位データと、第２の変位データとの差分をとり、図２（ａ）、図２（ｂ）の画像に見られた被検査物ＴＯの反りや被検査物ＴＯの振動に伴う表面高さの変化を相殺した図３に示す画像を得ることが可能となる。

図３の画像では、黒い斑点状に見える部分（図３のａ３を参照）や黒いスジ状に見える部分（図３のｂ３を参照）が、予め設定した所定の規定値よりも被検査物ＴＯの厚みが薄い部分を示している。厚み検査装置１０では、図３の画像のデータから被検査物ＴＯの厚みの薄い部分が、被検査物ＴＯの厚みの許容範囲を超えていれば異常部として識別することができる。ところで、厚み検査装置１０は、図３の画像のデータからだけでは、被検査物ＴＯの異常部が被検査物ＴＯの一表面１０ａ側で生じているのか、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側で生じているのかを判別することができない。

そこで、図２（ａ），図２（ｂ）に示す画像の変位データから、被検査物ＴＯの短手方向に沿った表面高さの平均値を差し引いて、被検査物ＴＯの反りや被検査物ＴＯの移動中の振動による誤差成分を除去したものを参考として図４に示す。図４（ａ）に示す画像は、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける誤差成分を除去した表面の高さを示している。図４（ｂ）に示す画像は、被検査物ＴＯの他表面１０ｂにおける誤差成分を除去した表面の高さを示している。図４（ａ）の画像からは、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側において、被検査物ＴＯの短手方向に反りがあるが概ね平滑であることがわかる。また、図４（ｂ）の画像からは、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側において、被検査物ＴＯの表面で表面の高さが高い厚み異常部（図４（ｂ）のａ４を参照）があることがわかる。すなわち、図４（ａ），図４（ｂ）の画像からは、凹凸となる厚み異常部ａ４が被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側にあることがわかる。

次に、本実施形態の厚み検査装置１０では、より精度よく被検査物ＴＯの厚さを検査するため、被検査物ＴＯの反りや捩れの矯正をシミュレーションする。本実施形態の厚み検査装置１０は、第１の変位データと第２の変位データとの単純な差分をとり、図３に示すような被検査物ＴＯの厚み分布を示すデータを得る。厚み検査装置１０は、第１の変位データと第２の変位データとの差分である被検査物ＴＯの厚みが、予め設定した所定の範囲内にある部分を選択する。第１の変位データと第２の変位データとの差分が予め設定した所定の範囲内にある部分は、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側も他表面１０ｂ側ともに健全であると推定する。本実施形態の厚み検査装置１０では、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側において、被検査物ＴＯの厚みが予め設定した所定の範囲内にある正常部を抽出し、正常部の第２の変位データを選択する。続いて、本実施形態の厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側の正常部の複数の第２の変位データから数式近似を行い近似曲線から近似変位データを算出する。本実施形態の厚み検査装置１０では、被検査物ＴＯの短手方向の一端からの位置をｘとし、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側の表面高さをＺとすると、位置ｘと表面高さＺとの間に次式（１）に示す近似関係があるものと仮定して回帰分析を行っている。なお、α、β、γは、適宜の定数である。

本実施形態の厚み検査装置１０は、被検査物ＴＯの他表面１０ｂの第２の変位データの近似曲線として、回帰分析を行った回帰曲線により近似変位データを算出している。なお、厚み検査装置１０は、式（１）のごとく、２次式に回帰させるものだけに限られず、被検査物ＴＯによって、１次式や３次式など他の次数の線形式に回帰分析させてもよい。

ここで、本実施形態の厚み検査装置１０の他表面１０ｂの表面高さを示す画像を図５に示す。図５の画像には、被検査物ＴＯの破損部（図５のａ５を参照）が表れている。図５の画像について、第２の変位データの近似曲線から第２の変位データに近似する近似変位データを合成した画像を図６に示す。図６のＤＤ断面を示す図７のグラフおよび図６のＥＥ断面を示す図８のグラフから明らかなように、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側に凸方向に反りがあることがわかる。なお、図７および図８の実線は、表面高さの測定値を示し、破線は、近似曲線を示している。図７では、幅約１７０ｍｍから約２８０ｍｍの間が被検査物ＴＯの他表面１０ｂにおける厚みが部分的に薄く予め設定した所定の範囲外であることを表している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、２次式により得られる位置ｘにおける補正された被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側の表面高さＺの値を示す近似変位データＺ(ｘ)と、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の第１の変位データとの差分をとる。本実施形態の厚み検査装置１０は、補正された被検査物ＴＯの近似変位データＺ(ｘ)と、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の第１の変位データとの差分をとっているので、被検査物ＴＯの他表面１０ｂの局所的な凹凸を除去した大局的な形状をもとに被検査物ＴＯの厚みを検査することが可能となる。これにより、本実施形態の厚み検査装置１０では、近似変位データと第１の変位データとの差分である被検査物ＴＯの補正厚みデータの厚み分布を示す図９の画像を得ることができる。そのため、図１０に示す補正厚み画像では、図４（ａ）に示すように、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の第１の変位データからの画像だけでは不明であった一表面１０ａにおける凹凸に起因する厚み異常を明瞭に観測することができる。本実施形態の厚み検査装置１０では、図１０に示す補正厚み画像のデータから、一表面１０ａにおける凹凸に起因した厚み異常を判別し、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の凹凸をより精度よく検出することが可能となる。

続いて、本実施形態の厚み検査装置１０について、別の被検査物ＴＯで検査した画像を示す図１１ないし図１４を用いて説明する。

図１１は、本実施形態の厚み検査装置１０によって検出した被検査物ＴＯの第１の変位データと第２の変位データとの単純な差分をとった被検査物ＴＯの厚み分布の画像を示している。また、図１２は、本実施形態の厚み検査装置１０によって検出した図１１と同じ被検査物ＴＯの補正厚み分布の画像を示している。同様に、図１３は、本実施形態の厚み検査装置１０によって検出した被検査物ＴＯの第１の変位データと第２の変位データとの単純な差分をとった被検査物ＴＯの厚み分布の画像を示している。また、図１４は、本実施形態の厚み検査装置１０によって検出した図１３と同じ被検査物ＴＯの補正厚み分布の画像を示している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、図１１および図１３に示す厚み分布において、図１１および図１３のどちらの画像も同程度の大きさの厚み異常部（たとえば、図１１のｂ１１および図１３のｂ１３を参照）を検出している。本実施形態の厚み検査装置１０は、図１１および図１３において、同じような被検査物ＴＯの厚みむら（たとえば、図１１のａ１１および図１３のａ１３を参照）を検出している。また、本実施形態の厚み検査装置１０は、図１１および図１３において、線状または黒斑状に見える同じような破損部（たとえば、図１１のｃ１１および図１３のｃ１３を参照）を検出している。

図１２では、図１２に示す被検査物ＴＯの補正厚み分布において、被検査物ＴＯの厚み異常（図１２のａ１２を参照）や被検査物ＴＯの厚みむら（図１２のｂ１２を参照）が、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の凹凸に起因していることがわかる。これに対し、図１４では、図１４に示す被検査物ＴＯの補正厚み分布の画像において、被検査物ＴＯの厚み異常、被検査物ＴＯの厚みむらが被検査物ＴＯの他表面１０ｂに起因していることがわかる。また、図１４では、図１４に示す被検査物ＴＯの補正厚み分布において、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側の破損による厚み異常部も、補正厚み分布においては消滅していることがわかる。したがって、本実施形態の厚み検査装置１０では、図１４に示す被検査物ＴＯの補正厚み分布の画像のデータから被検査物ＴＯの厚みむらが、被検査物ＴＯの他表面１０ｂに起因しているか否かを精度よく検査することができる。

本実施形態の厚み検査装置１０では、以下の厚み検査方法を行っている。厚み検査方法は、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す複数の第１の変位データを一方の変位センサ１ａが測定する。厚み検査方法は、被検査物ＴＯの一表面１０ａにおける所定の位置と反対の他表面１０ｂの位置から基準点までの距離を表す複数の第２の変位データを他方の変位センサ１ｂが測定する。厚み検査方法は、複数の第１の変位データと複数の第２の変位データとの差分に基づいて被検査物ＴＯの厚みを検査する。

厚み検査方法は、第１の変位データと第２の変位データとの差分が予め設定した所定範囲内にある複数個の第２の変位データを選択する。厚み検査方法は、選択した複数個の第２の変位データの近似曲線から近似変位データを算出する。厚み検査方法は、近似変位データと近似変位データの他表面１０ｂの位置に対応する第１の変位データとの差分である被検査物ＴＯの補正厚みデータを取得する。厚み検査方法は、被検査物ＴＯの補正厚みデータから被検査物ＴＯの厚みの変化が一表面１０ａ側の凹凸に起因するか否かを判別する。

これにより、厚み検査方法は、反りや捩れのある被検査物ＴＯであっても、被検査物ＴＯの物理的な形状の矯正を行うことなく、他表面１０ｂの局所的な凹凸の影響を排除することができる。したがって、厚み検査方法では、被検査物ＴＯの一表面１０ａ側の凹凸のみを抽出し、より精度よく被検査物ＴＯの厚みが検査可能となる。

本実施形態の厚み検査装置１０は、たとえば、建材などに用いられる化粧板の製造工程に用いることができる。

化粧板は、図示していないが、化粧板の製造工程において、合板やＭＤＦ(MediumDensity Fiberboard)材などの基材に接着材を塗布した後、接着材が塗布された基材とシート状の化粧材とを貼り合わせて製造することがある。基材と化粧材とを貼り合わせて製造する化粧板は、基材の厚みが不均一な場合、基材と化粧材とを均一に貼り合わすことができず、化粧板の表面に表面皺、基材と化粧材との接着不良などが生じる虞がある。また、化粧板は、ロールコータなど接触式の塗布装置を用いて基材に塗装を行って製造することもある。接触式の塗布装置を用いて基材に塗装を行って製造する化粧板は、基材の厚みが不均一な場合、ロールコータのローラと基材との接触圧が均一とならず、塗膜の厚みむらに起因する塗装むらなどの塗装不良を生じる虞がある。化粧板は、化粧板の製造工程において、接着不良や塗装不良の発生を抑止するため、基材の厚みが所定範囲内にある良品とする基材と、基材の厚みが所定範囲外の不均一な不良品とする基材とを弁別することが重要となる。

化粧板は、化粧板に使用される基材に節、穴、割れ、傷、窪みや膨れなどの局所的な凹凸があると、製造された化粧板が不良品となる傾向が強い。化粧板は、表面の平滑性が高い基材を用いて製造することで、化粧板が不良品となることを抑制することができる。また、化粧板は、研磨処理などにより、基材の表面の平滑性を確保することで、化粧板が不良品となることを抑制することもできる。

しかしながら、化粧板は、一般に、化粧板の裏面について必要な強度と寸法精度が満足されていればよいので、製造コストを抑制するなどの理由により低質な材料の基材を使用されることが多い。また、基材は、基材の運搬時や保管時にも化粧板の裏面側となる基材の面を下側にして取り扱われることが多いので、基材の裏面側は、基材の表面側と比較して損傷を被りやすい。そのため基材は、基材の裏面に局所的な凹凸が多く発生する傾向にあるが、基材の裏面の局所的な凹凸により化粧板が不良品となることは少ない。

ところで、厚み検査装置は、一対の変位センサ１，１の間に被検査物ＴＯを配置し、一方の変位センサ１ａが測定する第１の変位データと、他方の変位センサ１ａが測定する第２の変位データとの差分に基づいて被検査物ＴＯの厚みを検査することが考えられる。

しかしながら、単純に、第１の変位データと第２の変位データとの差分に基づいて被検査物ＴＯの厚みを計測する厚み検査装置では、被検査物ＴＯたる基材と化粧材との接着不良に無関係な被検査物ＴＯの他表面１０ｂの凹凸による厚みの変化も検出してしまう。そのため、単純に被検査物ＴＯの厚みを計測する厚み検査装置を用いるだけでは、基材の表面が平滑な被検査物ＴＯを不良品と判定してしまう虞がある。厚み検査装置では、被検査物ＴＯの他表面１０ｂの凹凸による厚みの変化の検出に起因する問題を解決するため、被検査物ＴＯの厚み変化が被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側の凹凸か、被検査物ＴＯ一表面１０ａ側の凹凸に起因しているのか識別する必要がある。

また、厚み検査装置は、平滑性の精度が保障された剛性がある基準面に、被検査物ＴＯの他表面１０ｂを物理的に密着させて被検査物ＴＯの一表面１０ａの第１の変位データを測定すれば、被検査物ＴＯの他表面１０ｂの局所的な凹凸の影響を排除することができる。しかしながら、板状の基材たる被検査物ＴＯは、一般に被検査物ＴＯに反りや捩れがある。厚み検査装置は、被検査物ＴＯに外力を与えて被検査物ＴＯの反りや被検査物ＴＯの捩れを矯正する必要がある。厚み検査装置は、被検査物ＴＯが建材のような比較的大きな物体の場合、被検査物ＴＯの反りや被検査物ＴＯの捩れを矯正しつつ被検査物ＴＯを移動するための移動装置の構造が大型で複雑になる問題がある。また、厚み検査装置は、厚い合板など剛性の高い材料からなる被検査物ＴＯを検査する場合、被検査物ＴＯを精度よく検査できるまで被検査物ＴＯに外力を加えて被検査物ＴＯの外形形状を矯正すると、被検査物ＴＯを破損してしまう虞がある。

本実施形態の厚み検査装置１０は、たとえば、被検査物ＴＯの他表面１０ｂ側を水平な基準面に密着させて、被検査物ＴＯの反りや捩れを矯正した状態のようにシミュレーションする。本実施形態の厚み検査装置１０は、化粧板の製造工程において、基材と化粧材との接着不良や基材への塗装むらの原因となる被検査物ＴＯの一表面１０ａにある凹凸を抽出することができる。本実施形態の厚み検査装置１０は、凹凸の検査判定の結果、たとえば、凹凸が基準よりも大きく被検査物ＴＯたるフローリング材が傷物で不良品である判定すれば、不良品のフローリング材を検査したフローリング材から分別することに用いることができる。

次に、本実施形態の厚み検査装置１０の各構成について、より詳細に説明する。

変位センサ１は、被検査物ＴＯの所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す変位データを測定可能なものである。変位センサ１は、光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１を備えている。また、変位センサ１は、投光装置１１からの光が投光された被検査物ＴＯの所定の位置から基準点までの距離を測定する距離センサ１２を備えている。

投光装置１１は、図示していないが、たとえば、被検査物ＴＯの表面の法線方向に沿って直線状に配置されたレーザ発振器と、コリメータレンズと、シリンドリカルレンズとを好適に備えて構成することができる。投光装置１１は、レーザ発振器から出射したレーザ光を、コリメータレンズによって平行光線に変換する。投光装置１１は、コリメータレンズによって、レーザ光を平行光線に変換した光をシリンドリカルレンズに入射する。投光装置１１は、シリンドリカルレンズに入射した光を、シリンドリカルレンズによってライン状の光に変換する。投光装置１１は、シリンドリカルレンズからのライン状のレーザ光を被検査物ＴＯの一表面１０ａや他表面１０ｂに照射する。投光装置１１は、投光装置１１から投光されたライン状の光を、長尺の被検査物ＴＯの短手方向に沿ったライン状の検査面１１ａ，１１ｂに照射することができる。

距離センサ１２は、受光素子を縦横に並ばせ二次元的に撮影を行うことが可能な固体撮影装置により構成したエリアセンサカメラを用いることができる。受光素子は、たとえば、シリコン半導体を用いたものが挙げられる。距離センサ１２は、たとえば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどを備えたものが挙げられる。距離センサ１２は、ライン状の検査面１１ａを連続して撮影することができる。距離センサ１２は、ライン状の検査面１１ａを所定の時間間隔で断続的に撮影することもできる。距離センサ１２は、撮影した１エリア分の画像信号を検査部２に出力する。距離センサ１２は、たとえば、投光装置１１から投光されたライン状のレーザ光が、被検査物ＴＯの表面形状に応じて反射した反射光を撮影することで表面高さを測定することができる。すなわち、本実施形態の厚み検査装置１０は、一対の変位センサ１，１が、光切断法による形状測定センサを構成している。

検査部２は、一対の変位センサ１，１から入力された第１の変位データと第２の変位データとの差分に基づいて被検査物ＴＯの厚みを検査可能なものである。検査部２は、被検査物ＴＯの厚みが予め設定した所定範囲内にある複数個の第２の変位データを選択可能な演算処理部２１を備えている。演算処理部２１は、たとえば、所定範囲内にある全ての複数個の第２の変位データを選択することができる。演算処理部２１は、記憶装置（図示していない）に予め記憶されたプログラムにしたがって駆動する。演算処理部２１は、選択した複数個の第２の変位データの近似曲線から第２の変位データに近似する近似変位データを算出する。また、演算処理部２１は、近似変位データと近似変位データの他表面１０ｂの位置に対応する第１の変位データとの差分である被検査物ＴＯの補正厚みを算出する。演算処理部２１は、数式近似の手法として回帰分析を用いて近似変位データを算出する場合、ｎ次式に回帰分析するならば正常部の測定点の数を常にｎ＋１点以上取得する必要がある。本実施形態の厚み検査装置１０は、ｎ次式に回帰分析するために、十分な数の測定点を測定することが好ましい。

検査部２は、被検査物ＴＯの厚みの変化が一表面１０ａ側の凹凸に起因するか否かを判別する判別部２２を備えている。判定部２２は、補正厚みデータを用いて被検査物ＴＯの厚みの変化が一表面１０ａ側の凹凸に起因するか否かを判定する場合、各種の画像検査技術を適用することが可能である。判定部２２は、たとえば、被検査物ＴＯの厚みが規定範囲を超える領域を抽出し、規定範囲を超える領域の幅、長さ、平均厚みなどの特徴量を抽出して、特徴量を予め設定した検査規格と比較することにより、被検査物ＴＯの良否を判定することができる。

（実施形態２）
図１５に示す本実施形態の厚み検査装置１０は、図１の実施形態１のライン状の光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１の代わりに、スポット状のレーザ光を投光する複数の投光装置１１を備えた点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、図１５に示すように、一対の変位センサ１，１の少なくとも一方は、スポット状のレーザ光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１と、被検査物ＴＯにおけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から基準点までの距離を測定する距離センサ１２との組を複数個備えている。図１５に示す変位センサ１は、投光装置１１と距離センサ１２とを一体として構成している。

より具体的には、厚み検査装置１０は、スポット状のレーザ光を被検査物ＴＯに投光して単一点の変位データを取得できる変位センサ１を複数個（ここでは、１６個）設けている。

これにより、本実施形態の厚み検査装置１０は、実施形態１の厚み検査装置１０と比較して、変位センサ１が測定する測定点の密度が小さくし、検査部２における被検査物ＴＯの検査を簡便に行うことが可能となる。また、本実施形態の厚み検査装置１０は、移動装置による被検査物ＴＯの移動速度を速くしても、実施形態１の厚み検査装置１０と比較して、検査部２における被検査物ＴＯの検査を簡便に行うことが可能となる。

（実施形態３）
図１６に示す本実施形態の厚み検査装置１０は、図１の実施形態１のライン状の光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１の代わりに、スポット状のレーザ光を投光する投光装置１１を備えた変位センサ１の位置を変更させる位置変更装置３を備えた点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、図１６に示すように、被検査物ＴＯと一対の変位センサ１，１の少なくとも一方との相対的な位置を変更させる位置変更装置３を備えている。本実施形態の厚み検査装置１０では、位置変更装置３により被検査物ＴＯとの相対的な位置が変更する変位センサ１は、スポット状のレーザ光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１を備えている。変位センサ１は、被検査物ＴＯにおけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から基準点までの距離を測定する距離センサ１２を備えている。図１６に示す変位センサ１は、投光装置１１と距離センサ１２とを一体として構成している。

位置変更装置３は、変位センサ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動可能なものである。位置変更装置３は、長尺の被検査物ＴＯの短手方向に沿って変位センサ１の位置を変更できればよい。位置変更装置３は、たとえば、被検査物ＴＯの長手方向に移動させる移動方向と直交する短手方向に変位センサ１を移動可能な単軸駆動装置に搭載する構成とすることができる。本実施形態の厚み検査装置１０では、スポット状のレーザ光を被検査物ＴＯに投光して単一点の変位データを取得できる変位センサ１を単軸駆動装置に積載し、被検査物ＴＯの短手方向に往復運動させながら複数の変位データを取得することができる。なお、厚み検査装置１０は、変位センサ１が変位データを取得するタイミングと、移動装置による被検査物ＴＯの移動のタイミングとを同期している。

これにより、本実施形態の厚み検査装置１０は、実施形態１の厚み検査装置１０と比較して、変位センサ１が測定する測定点の密度を高くし、検査部２における被検査物ＴＯの検査をより精度よく行うことが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態の厚み検査装置１０は、図１の実施形態１のライン状の光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１の代わりに、スポット状のレーザ光を被検査物ＴＯに投光する投光装置１１を備えた点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の厚み検査装置１０は、ガルバノミラーにより被検査物ＴＯを短手方向に光を走査する機構を有する変位センサ１（図示せず）を用いている。

これにより、本実施形態の厚み検査装置１０は、実施形態１の厚み検査装置１０と比較して、変位センサ１が測定する測定点の密度を高くし、検査部２における被検査物ＴＯの検査をより精度よく行うことが可能となる。

ＴＯ 被検査物
１（１ａ，１ｂ） 変位センサ
２ 検査部
３ 位置変更装置
１０ 厚み検査装置
１０ａ 一表面
１０ｂ 他表面
１１ 投光装置
１２ 距離センサ
２１ 演算処理部
２２ 判別部

Claims (5)

1. 被検査物を介して配置する一対の変位センサのうち、一方の変位センサが測定する前記被検査物の一表面における所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す複数の第１の変位データと、他方の変位センサが測定する前記被検査物の前記一表面における所定の位置と反対の他表面の位置から前記基準点までの距離を表す複数の第２の変位データとの差分に基づいて前記被検査物の厚みを検査する厚み検査方法であって、
   前記第１の変位データと前記第２の変位データとの差分が予め設定した所定範囲内にある複数個の前記第２の変位データを選択し、
   該選択した複数個の前記第２の変位データの近似曲線から算出する近似変位データと該近似変位データの前記他表面の位置に対応する前記第１の変位データとの差分である前記被検査物の補正厚みデータを取得し、
   前記被検査物の補正厚みデータから前記被検査物の厚みの変化が前記一表面側の凹凸に起因するか否かを判別することを特徴とする厚み検査方法。
2. 被検査物を介して配置する一対の変位センサと、該一対の変位センサのうち一方の変位センサが測定した前記被検査物の一表面における所定の位置から予め設定した基準点までの距離を表す複数の第１の変位データと前記一対の変位センサのうち他方の変位センサが測定した前記被検査物の前記一表面における前記所定の位置と反対の他表面の位置から前記基準点までの距離を表す複数の第２の変位データとの差分に基づいて前記被検査物の厚みを検査する検査部とを備えた厚み検査装置であって、
   前記検査部は、前記被検査物の厚みが予め設定した所定範囲内にある複数個の前記第２の変位データを選択し該選択した複数個の前記第２の変位データの近似曲線から前記第２の変位データに近似する近似変位データを算出する演算処理部と、前記近似変位データと該近似変位データの前記他表面の位置に対応する前記第１の変位データとの差分である前記被検査物の補正厚みから前記被検査物の厚みの変化が前記一表面側の凹凸に起因するか否かを判別する判別部とを有することを特徴とする厚み検査装置。
3. 前記一対の変位センサの少なくとも一方は、ライン状の光を前記被検査物に投光する投光装置と、前記被検査物におけるライン状の光が投光された所定の位置から前記基準点までの距離を測定する距離センサとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の厚み検査装置。
4. 前記一対の変位センサの少なくとも一方は、スポット状のレーザ光を前記被検査物に投光する投光装置と、前記被検査物におけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から前記基準点までの距離を測定する距離センサとの組を複数個備えていることを特徴とする請求項２に記載の厚み検査装置。
5. 前記被検査物と前記一対の変位センサの少なくとも一方との相対的な位置を変更させる位置変更装置を備えており、前記位置変更装置により前記被検査物との相対的な位置が変更する前記変位センサは、スポット状のレーザ光を前記被検査物に投光する投光装置と、前記被検査物におけるスポット状のレーザ光が投光された所定の位置から前記基準点までの距離を測定する距離センサとを備えていることを特徴とする請求項２に記載の厚み検査装置。