JP6428554B2

JP6428554B2 - 検査システム、検査方法

Info

Publication number: JP6428554B2
Application number: JP2015196844A
Authority: JP
Inventors: 秀人松井
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: JP2017067730A

Description

本発明はラミネート加工物の検査を行う検査システム等に関する。

ラミネート装置は、ウェブ状の基材および樹脂フィルムを搬送しつつこれらを重ね合わせ、基材上に樹脂フィルムの貼着（ラミネート加工）を行う装置である。このようなラミネート装置の例が、特許文献１、２に記載されている。

ラミネート加工を行った後の製品（ラミネート加工物）は、品質管理等のためシワなどの欠陥の検査が行われる。ラミネート装置では、従来専任の検査要員による目視検査が行われている。

特開2011-201316号公報特開2014-46675号公報

しかしながら、目視検査による検査方法では生産速度が20m/min程度までしか上げられず、製品の生産速度が遅くなり、また欠陥の見落としも発生していた。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、ラミネート加工物の検査を好適に行うことができる検査システム等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、基材上にラミネート加工を施したラミネート加工物の検査を行う検査システムであって、搬送中のラミネート加工物の搬送方向の側方からラミネート面と略平行な方向に検査光を照射する第１の照明と、前記ラミネート面に対し検査光を照射する第２の照明および第３の照明と、前記ラミネート面から搬送方向に沿って反射した前記第１の照明からの検査光、前記ラミネート面から正反射した前記第２の照明からの検査光、および前記ラミネート加工物から拡散反射した前記第３の照明からの検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、を有することを特徴とする検査システムである。

前記第１の照明の検査光は赤色であることが望ましい。
また、前記第２の照明の検査光は青色であることが望ましい。
また、前記第３の照明の検査光は緑色であることが望ましい。

第２の発明は、基材上にラミネート加工を施したラミネート加工物の検査を行う検査方法であって、第１の照明により、搬送中のラミネート加工物の搬送方向の側方からラミネート面と略平行な方向に検査光を照射し、第２の照明および第３の照明から前記ラミネート面に対し検査光を照射し、撮影装置が、前記ラミネート面から搬送方向に沿って反射した前記第１の照明からの検査光、前記ラミネート面から正反射した前記第２の照明からの検査光、および前記ラミネート加工物から拡散反射した前記第３の照明からの検査光を受光して撮影を行うことを特徴とする検査方法である。

本発明では、ラミネート加工物の搬送中に、その側方からラミネート面に略平行な方向の検査光を照射し、搬送方向に沿って反射した検査光を撮影装置で受光し撮影を行うことで、ラミネート加工時に最も発生しやすい搬送方向のシワ等の部分が画像上で明るく現れる。従って、当該画像に対し画像処理等の手法を適用してシワ等の欠陥を自動で検出することにより、ラミネート加工物の検査を従来の目視検査よりも正確に行うことができ、生産速度を上げることができる。

また、上記の検査光として強度の高い赤色の検査光を用いることで、画像上でシワ等が現れ易くより正確な検査ができる。また青色の検査光と緑色の検査光の照射を同時に行うことで、１台の撮影装置で撮影したカラー画像の赤色成分、青色成分、緑色成分により、ラミネート加工物に関する複数種類の欠陥の検査を別々に行うことができ、これら複数種類の欠陥を別々に検出できる検査システムが省スペース且つ安価に構築できる。

本発明では、青色の検査光をラミネート面へと照射し、ラミネート面から正反射した当該検査光を上記の撮影装置によって受光することで、ラミネート面にキズ等がある場合には青色成分による画像上で暗い部分として現れる。従って、この画像に基づいてラミネート加工物のキズ等の欠陥を好適に検出することができる。波長の短い青色の検査光は表面反射しやすい特性を持ち、ラミネート面の反射特性の変化に最も敏感に反応するため、ラミネート面のキズの検査に性能を発揮する。

また緑色の検査光をラミネート面へと照射し、ラミネート加工物から拡散反射した当該検査光を上記の撮影装置で受光することで、緑色成分による画像からラミネート加工物の基材の絵柄の検査ができる。緑色の検査光の波長は比較的白色光に近く、白色光を用いた場合に近い高精度な絵柄検査が可能である。また絵柄に基づいて基準画像との位置合わせを行い、ラミネート加工物の蛇行などの影響を除外することも可能になるので、絵柄の欠陥だけでなく上記のシワやキズ等の欠陥の位置も正確に得られ、位置を補正することで精度の高い検査を行える。

本発明により、ラミネート加工物の検査を好適に行うことができる検査システム等を提供することができる。

検査システム１を示す図撮影装置５、照明７ａ〜７ｃの配置を示す図ラミネート加工物２０を示す図画像４０ａ〜４０ｃの例検査光７１ａの様子を示す図検査光７１ｂの様子を示す図検査方法について示すフローチャート検査システム１ａを示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（１．検査システム１）
図１は本発明の第１の実施形態に係る検査システム１を示す図である。図１に示す検査システム１は、ラミネート装置（不図示）において、ラミネート加工を施した後のラミネート加工物２０を搬送する搬送経路に設けられ、搬送中のラミネート加工物２０に対しインラインで自動検査を行うものである。

検査システム１は、制御装置３、撮影装置５、照明７ａ〜７ｃ、警報装置９、操作装置１１等を有し、搬送ローラー３０で矢印Ａに示す方向に搬送されるラミネート加工物２０の検査を行う。

図１にはラミネート加工物２０の搬送方向の側方から見た場合の撮影装置５や照明７ａ〜７ｃの配置が示されている。また図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、撮影装置５や照明７ａ〜７ｃの配置をラミネート加工物２０の上方および搬送方向の後方（図１の矢印Ｂ参照）から見た図である。

ラミネート加工物２０は、図３に示すように、ウェブ状の基材２１の上に、ポリプロピレンなどウェブ状の樹脂フィルムの貼着により透明のラミネート層２３を形成したものである。以下、ラミネート加工物２０においてラミネート層２３が形成された面をラミネート面というものとし、以下の説明ではラミネート面がラミネート加工物２０の上面であるものとする。ラミネート加工物２０は例えば製本用表紙であり、基材２１には印刷等により絵柄が形成されている。しかしながらラミネート加工物２０がこれに限ることはない。

制御装置３は、撮影装置５や照明７ａ〜７ｃ等を制御して搬送中のラミネート加工物２０の撮影を行い、その撮影画像からラミネート加工物２０の検査を行うものである。本実施形態では、ラミネート加工物２０の検査としてラミネート面のシワやキズの検出、基材２１の絵柄の検査等を行う。制御装置３は、撮影装置５等の制御を行うPLC(programmable logic controller)や撮影画像の画像処理等を行うコンピュータにより構成される。

撮影装置５は、制御装置３による制御のもとラミネート加工物２０の撮影を行うものであり、ラミネート面の上方に配置される。撮影装置５は例えば3CCDカラーラインカメラおよび3板式カメラ用レンズから構成され、RGB三色の光を１画素当たり３つの撮像素子でそれぞれ受光する。撮影装置５による撮影範囲はラミネート加工物２０の幅方向に沿ったライン状であり、この撮影範囲を図１および図２（ａ）、（ｂ）のＣで示す。ラミネート加工物２０の幅方向とは、ラミネート加工物２０の搬送方向（図１、図２（ａ）の矢印Ａ参照）と直交する方向である。

照明７ａ〜７ｃはラミネート面の撮影範囲Ｃに検査光を照射するものであり、それぞれ赤色（R）、青色（B）、緑色（G）の単色光を検査光として用いる。

照明７ａは、ラミネート加工物２０の搬送方向の側方に配置され、ラミネート面上の撮影範囲Ｃの長手方向に沿って、ラミネート面に対し略平行な方向に赤色の単色光を照射する。撮影装置５は、ラミネート面から平面視において搬送方向に沿って反射した検査光を受光して撮影を行う。照明７ａとしては指向性の高いLED（Light Emitting Diode）光源が用いられる。なお本実施形態では、後述の図５（ａ）に示すように、ラミネート面に対し若干傾斜（例えば１〜２°程度）した方向に検査光を照射している。

照明７ｂは、ラミネート面の上方すなわちラミネート面に対し撮影装置５と同じ側に配置され、平面視において搬送方向に沿って青色の検査光を照射する。照明７ｂは、ラミネート面の撮影範囲Ｃを正反射した検査光が撮影装置５によって受光される位置関係となるように配置する。照明７ｂとしては、LEDを光源としたライン照明を用い、図２（ａ）に示すように照明７ｂの長軸方向をラミネート加工物２０の幅方向に合わせて配置する。

照明７ｃもラミネート面に対し撮影装置５と同じ側に配置され、撮影範囲Ｃの直上からラミネート面に向けて緑色の検査光を照射する。撮影装置５はラミネート加工物２０から拡散反射した当該検査光を受光する。照明７ｃとしては、LEDを光源とした拡散性のあるライン照明を用い、照明７ｂと同様、照明７ｃの長軸方向をラミネート加工物２０の幅方向に合わせて配置する。

なお、特に図示しないが撮影装置５や照明７ａ〜７ｃ等は暗室内に配置されており、外光を遮断した状態でラミネート加工物２０の撮影が行われる。

警報装置９は、ラミネート加工物２０の欠陥を検出した場合に警報を発する装置であり、例えばブザー、パトライト（登録商標）などのランプ等である。

操作装置１１は検査システム１に係る各種操作を行うものである。操作装置１１としてモニターを設け欠陥の検出結果等を表示したり、モニターのタッチパネルによる各種操作を行うことも可能である。

（２．ラミネート加工物２０の画像）
撮影装置５はラインカメラであり、搬送中のラミネート加工物２０について、前記したライン状の撮影範囲Ｃを継続的に撮影することで撮影画像を得る。

撮影画像についてはラミネート装置のライン速度等に応じたサイズ補正が行われ、この撮影画像の各画素のR値（赤色成分）、B値（青色成分）、G値（緑色成分）をそれぞれ抽出することにより図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示する３つの画像４０ａ、４０ｂ、４０ｃが得られる。以下、これらをR画像４０ａ、B画像４０ｂ、G画像４０ｃということがある。なお、図４（ａ）〜（ｃ）の各画像４０ａ〜４０ｃの横方向はラミネート加工物２０の搬送方向に対応している。

図４（ａ）に示すように、R画像４０ａではラミネート加工物２０の搬送方向のシワ２３１がそれ以外の部分に対して明るく現れる。

これは、図５（ａ）に示すように、正常なラミネート面では照明７ａからの赤色の検査光７１ａが撮影装置５とは異なる方向に向かうが、図５（ｂ）に示すようにラミネート面にシワ２３１があると、検査光７１ａがシワ２３１による突起部分に突き当たって拡散反射し、その一部が搬送方向に沿って反射され撮影装置５で受光されるためである。なお、図５（ａ）、（ｂ）は検査光７１ａの様子を図２（ｂ）と同様の方向から見た図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）の状態を図２（ａ）と同様の方向から見た図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）では照明７ｂ、７ｃ等の図示を省略している。

赤色の検査光７１ａは、青や緑に比べ波長が長く、光強度が強いため少ないワット数でもこれらの違いははっきりと現れる。一般的にシワ２３１の高さが高い程画像４０ａ上の輝度は高くなり、シワ２３１の他、突起物、付着物についても同様にR画像４０ａ上で明るく現れる。図４（ａ）に示すように筋状に明るい部分があればシワ２３１、それ以外であれば筋状でない突起物や付着物と判別できる。

一方、図４（ｂ）に示すように、B画像４０ｂでは、ラミネート面のキズ２３２がそれ以外の部分に対して暗く現れる。

これは、図６（ａ）に示すように正常なラミネート面では照明７ｂから照射された青色の検査光７１ｂが正反射して撮影装置５に向かうが、図６（ｂ）に示すようにラミネート面にキズ２３２があると、その窪みで検査光７１ｂが拡散反射して撮影装置５での受光量が少なくなるためである。なお、図６（ａ）、（ｂ）は検査光７１ｂの様子を図１と同様の方向から見たものであり、照明７ａ、７ｃ等の図示は省略している。また、用紙（基材２１）に付着したパウダーによりラミネートが接着できない部位については、フィルムそのものの反射となり、より明るくなることで、ラミネート接着不良を捉えることができる。

青色の検査光７１ｂは、赤や緑に比べて波長が短く、表面反射しやすい特性を持つ。従って、ラミネート面の反射特性の変化に最も敏感なことから、ラミネート面からの正反射光を撮影装置５で受光するようにし、表面の光沢による輝度をB画像４０ｂで抽出している。この輝度は基材２１の絵柄の影響を受ける可能性があるが、これについては、後述するG画像４０ｃから得られる絵柄による補正を行って、絵柄の影響を除外できる。

図４（ｃ）に示すように、G画像４０ｃでは、ラミネート加工物２０の基材２１の絵柄２１１が現れる。緑色の検査光の波長は比較的白色光に近く、白色光下で撮影した場合に近いデータを得ることができ、一般的な絵柄検査を行うことができる。

（２．ラミネート加工物２０の検査方法）
次に、ラミネート加工物２０の検査方法について図７等を参照して説明する。図７は検査方法について示すフローチャートであり、各ステップは制御装置３によって実行される。

本実施形態では、搬送中のラミネート加工物２０のラミネート面に照明７ａ〜７ｃによって検査光を照射した状態で、制御装置３の制御のもと撮影装置５によって前記したようにラミネート加工物２０の撮影を行う（Ｓ１）。撮影画像は撮影装置５から制御装置３に送信され、制御装置３は撮影画像を受信し取得する。

本実施形態では、制御装置３が、撮影画像から前記のG画像４０ｃを取得し、G画像４０ｃを基準画像と比較して絵柄２１１の位置合わせを行い（Ｓ２）、位置合わせ後のG画像４０ｃと基準画像との比較により絵柄２１１の欠陥検出を行う（Ｓ３）。絵柄２１１の欠陥は例えば印刷汚れや印刷の抜けなどであるが、これに限ることはない。基準画像は絵柄２１１の欠陥が無いラミネート加工物２０について予め得られたG画像であり、制御装置３のコンピュータの記憶部等に記憶されている。

またＳ２では、例えば画像を細かく分割した単位で、画像の位置補正、伸縮等を行うことにより基準画像に合わせるよう画像補正を行い、蛇行、天地ズレなどラミネート加工物２０の挙動による位置ズレの影響を除外できる。この画像補正についての情報を用いることで、後述するＳ４、Ｓ５で画像４０ｂ、４０ｃに基づいて検出した欠陥についても、ラミネート加工物２０の蛇行等の影響を除外した正しい位置を得ることができる。

また、制御装置３はR画像４０ａによる欠陥の検出を行う（Ｓ４）。前記したように、R画像４０ａではラミネート加工物２０のシワ２３１等が明るく現れるので、二値化などによる既知の画像処理手法を用いてシワ２３１等の欠陥を検出できる。前記したように、欠陥の形状によりそれが筋状のシワ２３１であるかそれ以外の欠陥かも判別できる。

更に、制御装置３はB画像４０ｂによる欠陥の検出を行う（Ｓ５）。前記したように、B画像４０ｂではラミネート加工物２０のキズ２３２の部分が暗く現れるので、前記と同様、二値化などによる既知の画像処理手法を用いて欠陥としてキズ２３２を検出できる。また、前記のようなラミネート接着不良部はより明るく現れるので、同様に二値化などによる既知の画像処理手法を用いて欠陥としてラミネート接着不良も検出できる。前記したように、B画像４０ｂに基材２１の絵柄２１１の影響が現れるような場合は、G画像４０ｃで得られた絵柄２１１に基づく補正を行い、絵柄２１１の影響を除外できる。

制御装置３は、いずれの画像からも欠陥が検出されなかった場合（Ｓ６；ＮＯ）、そのまま処理を終了するが、いずれかの画像で欠陥が検出された場合（Ｓ６；ＹＥＳ）、警報装置９を制御して警報を発生させる（Ｓ７）。

Ｓ７では、例えば画像４０ａ〜４０ｃによる検査結果により、シワ２３１やキズ２３２、絵柄２１１の欠陥など欠陥種類に応じて警報の種類を変えたり、欠陥種類に応じて自動排紙することも可能である。同様に、欠陥種類に応じて、警報を行わず欠陥を検出した旨を記録するなどの処理も可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、ラミネート加工物２０の搬送中に、その側方からラミネート面に略平行な方向の検査光７１ａを照射し、搬送方向に沿って反射した検査光７１ａを撮影装置５で受光し撮影を行うことで、ラミネート加工時に最も発生しやすい搬送方向のシワ２３１等の部分が画像４０ａ上で明るく現れる。従って、画像４０ａに対し画像処理等の手法を適用してシワ２３１等の欠陥を自動で検出することにより、ラミネート加工物２０の検査を従来の目視検査よりも正確に行うことができ、ラミネート加工物２０の生産速度を上げることができる。

また、上記の検査光として強度の高い赤色の検査光７１ａを用いることで、画像４０ａ上でシワ２３１等が現れ易くより正確な検査ができる。また青色の検査光７１ｂと緑色の検査光の照射を同時に行うことで、１台の撮影装置５で撮影したカラー画像の赤色成分、青色成分、緑色成分により、ラミネート加工物２０に関する複数種類の欠陥の検査を別々に行うことができ、これら複数種類の欠陥を別々に検出できる検査システム１が省スペース且つ安価に構築できる。

本実施形態では、青色の検査光７１ｂをラミネート面に照射し、ラミネート面から正反射した検査光７１ｂを撮影装置５によって受光することで、ラミネート面にキズ２３２等がある場合には画像４０ｂ上で暗い部分として現れ、ラミネート接着不良部は明るく現れる。従って、上記と同様、画像４０ｂに基づいてキズ２３２やラミネート接着不良等の欠陥を好適に検出することができる。波長の短い青色の検査光７１ｂは表面反射しやすい特性を持ち、ラミネート面の反射特性の変化に最も敏感に反応するため、ラミネート面のキズ２３２などフィルム表面状態の検査に性能を発揮する。

また緑色の検査光をラミネート面へと照射し、ラミネート加工物２０から拡散反射した当該検査光を撮影装置５で受光することで、画像４０ｃからラミネート加工物２０の基材２１の絵柄２１１の検査ができる。緑色の検査光の波長は比較的白色光に近く、白色光を用いた場合に近い高精度な絵柄検査が可能である。また絵柄２１１に基づいて基準画像との位置合わせを行い、ラミネート加工物２０の蛇行などの影響を除外することも可能になるので、絵柄２１１の欠陥だけでなく上記のシワ２３１やキズ２３２等の欠陥の位置も正確に得られ、位置を補正することで精度の高い検査を行える。

しかしながら、本発明はこれに限らない。以下、本発明の別の例を第２の実施形態として説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

［第２の実施形態］
図８は第２の実施形態に係る検査システム１ａを図１と同様に示す図である。図に示すように、本実施形態では照明７ｂ、７ｃが省略される点で第１の実施形態と異なる。また、照明７ａ’は前記の照明７ａと同様の配置であるが、赤色の単色光でなく白色の検査光が用いられる。

この検査システム１ａでも、第１の実施形態と同様、ラミネート加工物２０のシワ２３１等の検査を行うことができる。その他、前記したラミネート加工物２０のキズ２３２等の検査も前記の照明７ｂと同様の照明配置で白色光を検査光として用いて行うことができる。同じくラミネート加工物２０の絵柄２１１の検査も前記の照明７ｃと同様の照明配置で白色光を検査光として用いて行うことができる。

ただしこの場合、第１の実施形態のように３つの照明と撮影装置５を配置すると、画像において例えば絵柄２１１とキズ２３２を分けることが難しくなる。そのため、各照明とそれぞれの照明に対応する撮影装置の組を別々の位置に配置して３箇所で撮影を行う必要があり、検査システムとして広いスペースが必要になり高価となる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ；検査システム
３；制御装置
５；撮影装置
７ａ、７ａ’、７ｂ、７ｃ；照明
９；警報装置
１１；操作装置
２０；ラミネート加工物
２１；基材
２３；ラミネート層
３０；搬送ローラー
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ；画像
７１ａ、７１ｂ；検査光
２１１；絵柄
２３１；シワ
２３２；キズ

Claims

基材上にラミネート加工を施したラミネート加工物の検査を行う検査システムであって、
搬送中のラミネート加工物の搬送方向の側方からラミネート面と略平行な方向に検査光を照射する第１の照明と、
前記ラミネート面に対し検査光を照射する第２の照明および第３の照明と、
前記ラミネート面から搬送方向に沿って反射した前記第１の照明からの検査光、前記ラミネート面から正反射した前記第２の照明からの検査光、および前記ラミネート加工物から拡散反射した前記第３の照明からの検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、
を有することを特徴とする検査システム。
前記第１の照明の検査光は赤色であることを特徴とする請求項１記載の検査システム。
前記第２の照明の検査光は青色であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の検査システム。
前記第３の照明の検査光は緑色であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査システム。
基材上にラミネート加工を施したラミネート加工物の検査を行う検査方法であって、
第１の照明により、搬送中のラミネート加工物の搬送方向の側方からラミネート面と略平行な方向に検査光を照射し、第２の照明および第３の照明から前記ラミネート面に対し検査光を照射し、
撮影装置が、前記ラミネート面から搬送方向に沿って反射した前記第１の照明からの検査光、前記ラミネート面から正反射した前記第２の照明からの検査光、および前記ラミネート加工物から拡散反射した前記第３の照明からの検査光を受光して撮影を行うことを特徴とする検査方法。