JP6897616B2 - ラミネート金属帯の表面検査方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続的に走行するラミネート金属帯の表面に対して光を照射し、その光の反射光に基づいて該ラミネート金属帯の表面検査を行うのに好適な表面検査方法およびその装置に関するものである。

金属帯の表面にフィルムを被覆させることによって製造されるラミネート金属帯は、その製造時に搬送ロール等にフィルムが巻き付くのを避けるため、通常、金属帯の幅よりも狭い幅寸法に設定されたフィルムが用いられている。フィルムが貼られていない金属部分（フィルム除け代分）が製品に含まれない場合の表面検査では、フィルム除け代分については、金属帯エッジトリムにて切り落とすため、検査不要である。そのため、このフィルム除け代分は、いわゆる不感帯とし、この不感帯を除く領域、すなわち、フィルムが被覆されたラミネート部を検査幅に設定して実施される。不感帯は金属帯エッジを起点とし、幅方向の中央部に向けて設定される。ところで、ラミネート金属帯は、その製造過程でフィルムが金属帯上で蛇行（フィルムの位置が金属帯上で変わること）する場合があるため、実際にはフィルムの蛇行量を考慮に入れてラミネート部の両エッジ部も不感帯に含めていることから、通常の金属帯の検査に比べ検査幅が狭くならざるを得ない状況にあり、これが歩留まり低下につながる原因になっていた。

ラミネート金属帯の表面検査では、より広い検査幅を確保する観点から、ラミネート部のエッジを基準に検査幅を設定し、フィルムが金属帯のエッジより外側にはみ出している場合には、金属帯のエッジを基準に検査幅を設定して表面検査を行うのが望ましい。

この点に関連する先行技術としては、例えば特許文献１には、ラミネート部、鋼板部（フィルム除け代部）、欠陥マーキング部の輝度の違いを用いてフィルムが貼られていない部分の幅であるフィルム除け幅を求めるようにした技術が開示されている。また、特許文献２には、ラミネート金属帯を対象としたものではないが、透明性基板に向けて同軸透過照明光と斜光照明光を重畳的に照射することにより透明性基板上に形成された不透明なデバイスパターンを観察像において識別する技術が開示されている。

特許第６１０２８４０号公報 特許第５４８２８６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術においては、ラミネート部のエッジを検出することは可能であるものの、フィルムが金属からはみ出している場合には、フィルム除け代がなく、また、フィルムの種類や状態によってははみ出し部からの反射光が不規則になるため金属帯のエッジおよびフィルムのエッジを検出・判定することが困難であり、先行文献２に開示された技術は、ＣＣＤカメラ等からなる観察手段の反対側から同軸透過照明光、斜光照明光を照射しているため、暗いデバイスパターン像が観察されるにすぎず、本発明で対象としているようなラミネート金属帯の表面検査には適用し得ないものであった。

本発明の目的は、金属帯のエッジおよびフィルムのエッジを正確に判定し、ラミネート金属帯の表面に被覆されているフィルムのみ（ラミネート部のみ）の表面検査を実施できる表面検査方法およびその装置を提案するところにある。

本発明は、連続的に走行する、金属帯の表面にフィルムを被覆させたラミネート金属帯に対し、その表面に投光器により光を照射する一方、照射された光の反射光を該投光器による光の照射角度とは異なる角度で受光する受光器により受光するとともにその受光された反射光に基づいて該ラミネート金属帯の表面検査を行うラミネート金属帯の表面検査方法において、
前記投光器が配置された前記ラミネート金属帯の反対側に反射板または透過用投光器を設置し、該反射板または透過用投光器からの光を該受光器の受光視野から外れる向きに反射させるかまたは照射することを特徴とするラミネート金属帯の表面検査方法である。

上記の構成からなるラミネート金属帯の表面検査方法においては、前記受光器にて受光した光から該ラミネート金属帯の幅方向における輝度の分布を求め、該ラミネート金属帯の幅方向中央部の輝度に対して不連続的に小さい輝度を示す部分についてはフィルムが被覆されていない金属帯部分であると判定し、該ラミネート金属帯の幅方向中央部の輝度に対して不連続的に大きい輝度を示す部分については金属帯の幅方向の端部からはみ出したフィルム部分であると判定すること、また、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに傾斜し、前記投光器により照射された光を前記ラミネート金属帯へ向けて反射させる傾斜面を有すること、また、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯へ向けて反射させる湾曲面を有すること、また、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の走行する向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯に向けて反射させる湾曲面を有すること、が課題を解決するための具体的手段として好ましい。

また、本発明は、連続的に走行する、金属帯の表面にフィルムを被覆させたラミネート金属帯に対し、その表面に光を照射する投光器と、該投光器により照射された光の反射光を該投光器による光の照射角度とは異なる角度で受光する受光器とを備え、該受光器により受光した光に基づいて該ラミネート金属帯の表面検査を行うラミネート金属帯の表面検査装置であって、
前記投光器が設置されたラミネート金属帯の反対側に、該投光器より照射された光を前記受光器の受光視野から外れる向きに反射させる反射板または該受光器の受光視野から外れる向きに光を照射する透過用投光器を設けたことを特徴とするラミネート金属帯の表面検査装置である。

上記の構成からなるラミネート金属帯の表面検査装置において、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに傾斜し、前記投光器により照射された光を該ラミネート金属帯へ向けて反射させる傾斜面を有すること、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯へ向けて反射させる湾曲面を有すること、前記反射板は、前記ラミネート金属帯の走行する向きに湾曲し、かつ、前記投光器により照射された光を該金属帯に向けて反射させる湾曲面を有すること、が課題を解決するための具体的手段として好ましい。

本発明によれば、フィルムが金属帯からはみ出していない状態では、投光器から照射された光の反射光の輝度の違いから、フィルムのエッジおよび金属帯のエッジを判定することができる。このとき、反射板または透過用投光器からの光は、受光器の受光視野から外れているため、ラミネート部の表面検査に影響を及ぼすことがない。一方、金属帯からフィルムがはみ出している状態では、反射板または透過用投光器からの光が金属帯のエッジからはみ出しているフィルム部分に当たるため、その部分の輝度は光の散乱によりラミネート部の輝度に比較して大きくなりフィルムのエッジと金属帯のエッジを明瞭に判定することができる。この場合には、金属部に相当する部分はないことになる。このとき、投光器より照射された光の反射光は、受光器で受光されることから、ラミネート部のみの表面検査を行うことができる。

本発明の実施に用いて好適な表面検査装置を模式的に示した図である。 図１に示した表面検査装置において、投光器、反射板、カメラの配置状況をその側面について示した図である。 フィルムが金属帯からはみ出していないラミネート金属帯の幅方向における輝度分布を示した図である。 フィルムが金属帯からはみ出しているラミネート金属帯の幅方向における輝度分布を示した図である。 フィルムが金属帯からはみ出しているラミネート金属帯の幅方向における輝度分布を示した図である。 反射板の具体的構成を模式的に示した図である。 反射板の具体的構成を模式的に示した図である。 反射板の具体的構成を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明の実施に用いて好適な表面検査装置を模式的に示した図であり、図２は、図１に示した表面検査装置において、投光器、反射板およびカメラ（受光器）の配置状況を、その側面について示した図である。

図における符号１は、金属帯の上面にフィルム（不透明なホワイトフィルム等）が被覆されたラミネート金属帯、符号２は、ラミネート金属帯１の上面に配置され、ラミネート金属帯１に直交する直線（法線）とのなす角度θ１の方向から光を照射する投光器である。投光器２としては、光の照射範囲がラミネート金属帯１の幅よりも広いものが用いられる。投光器２の、ラミネート金属帯１に対する角度θ１は、好ましくは、０〜６０°の範囲で設定することができる。

また、符号３は、投光器２と同じ側、すなわち、ラミネート金属帯１の上面に設置されたカメラ（受光器）である。このカメラ３は、投光器２より照射された光の反射光を該投光器２の照射角度θ１とは異なる角度θ２でもって撮影（投光器２からの反射光を受光）するものである。カメラ３の、ラミネート金属帯１に対する角度θ２は、好ましくは、｜θ１−θ２｜＜４５°の範囲で設定することができる。

また、符号４は、ラミネート金属帯１を挟んで投光器２の対向位置（ラミネート金属帯１の下面側）に設けられた反射板である。この反射板４は、投光器２より照射された光のうち、ラミネート金属帯１のエッジより外側を通る光を、カメラ３の撮影視野（受光器の受光視野）から外れる向き、好ましくは、投光器２に向け反射させることができるものであり、ラミネート金属帯１の幅寸法よりも広い幅寸法に設定されている。反射板４としては、例えば、光学ガラスで構成されたものを用いることができる。反射板４の、ラミネート金属帯１に対する角度θ３は、好ましくは、０〜６０°の範囲で設定することができ、θ３＝θ１とするのが望ましい。

また、符号５は、カメラ３により撮影された画像を二値化・ラベリング処理を行う画像処理装置、符号６は、画像処理装置５で処理された情報に基づいて欠陥種別を判定する欠陥判定装置、符号７は、画像処理装置５および欠陥判定装置６にそれぞれつながり投光器２を制御する投光器制御装置、符号８は、投光器制御装置７につながる投光器電源装置であり、投光器制御装置７および投光器電源装置８にて投光器２の出力制御を行う。なお、欠陥判定装置６は、具体的には、欠陥の長さや幅、面積、輝度濃淡情報から、ロール疵やステイン（油汚れ）等の欠陥の判定を行う。

上記の構成からなる表面検査装置を用いてラミネート金属帯１の表面検査を行うには、図１に示すように投光器２と反射板４との間にラミネート金属帯１を連続的に通板させ、投光器２によりラミネート金属帯１の上面に光を照射するとともに、その照射部位をカメラ３で撮影すればよい。フィルムが金属帯からはみ出していない場合にあっては、ラミネート金属帯１の幅方向における輝度は拡散反射光の違いから図３に示すような分布を示すことになり、金属帯のエッジおよびフィルムのエッジがどの位置にあるか正確に判定することができ、これにより、ラミネート部のみの表面検査が可能となる。ラミネート金属帯１のエッジよりも外側については、反射板４にて反射された光はカメラ３には届かないため、輝度が最も小さく、金属帯よりも拡散反射光が多いフィルム部は、金属帯の輝度よりも大きくなる。金属帯は、ラミネート金属帯１の幅方向中央部の輝度に対して不連続的に小さい輝度を示す。ラミネート部では投光器２から照射された光の反射光がカメラ３に届くため、その部位の表面検査が実施可能となる。

一方、フィルムが金属帯からはみ出している場合には、投光器２による光の照射だけでは図４のような輝度分布を示すことになり、金属帯のエッジがどこにあるか判定することはできないが、本発明においては、反射板４にて反射された光が、金属帯からはみ出したフィルム部に当たって散乱するため、その部位の輝度は、金属帯の上面に位置するフィルムの輝度よりも大きくなり、図５に示すような分布を示す。金属帯の上面に位置するフィルムは、投光器２から照射された光を受けるが反射板４から反射される光は当たらないため、はみ出したフィルム部分よりも暗く見える。はみ出したフィルム部分は、ラミネート金属帯１の幅方向の輝度に対して不連続的に大きい輝度を示すことになる。この輝度の違いからはみ出したフィルムのエッジと金属帯のエッジを判別することができ、これによりラミネート部のみの表面検査が可能となる。

本発明では、反射板４に替えて光を照射する透過用投光器を用いてもよく、この場合にもはみ出したフィルムのエッジと金属帯のエッジを正確に判別することができる。透過用投光器とは、具体的に、直接光が受光視野から外れるように設置した投光器であり、受光器では、金属帯の外側では入光する光がないため暗く、フィルムが金属帯の幅方向の端部からはみ出した状態では、はみ出したフィルムの錯乱光により明るく見えるようにする投光器とする。

反射板４は、反射面がフラットな図１、２に示した平板状のものを用いることができる他、ラミネート金属帯１の幅方向に沿う向きに傾斜し、投光器２により照射された光を該ラミネート金属帯１へ向けて反射させる傾斜面４ａを有する、図６に示すようなＶ字形状をなす反射板４、あるいは、ラミネート金属帯１の幅方向に沿う向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯へ向けて反射させる湾曲面４ｂを有する、図７に示すような反射板４を用いることも可能であり、かかる反射板４によれば、投光器２より照射された光の反射光をラミネート金属帯１のエッジに集中させることができるため、とくにフィルムが金属帯からはみ出している場合において、フィルムのエッジおよび金属帯のエッジがどこにあるのか判定が容易となる。

図８は、ラミネート金属帯１の走行する向きに湾曲し、投光器２により照射された光を該ラミネート金属帯１に向けて反射させる湾曲面４ｃを有する反射板４を設けた例である。図８に示すような反射板４を設けた場合においても投光器２から照射された光の反射光をラミネート金属帯１のエッジに集めることが可能であり、フィルムのエッジおよび金属帯のエッジの判定が容易となる。反射板４は単一物で構成されたものを適用してもよいし、複数部材で構成されたものを適用してもよく、この点については限定されない。

＜実施例＞
金属帯のエッジからはみ出した厚さ０．０２ｍｍの不透明ホワイトフィルムを備えたラミネート金属帯（金属帯の幅１２００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）を搬送速度８０〜４００ｍｐｍで搬送しつつ、上掲図１に示したような構成からなる表面検査装置に通して表面検査を実施するに当たり、フィルムのエッジ、金属帯のエッジを正確に判定することができるかどうかの調査を行った。投光器は照射角度（θ１）３０〜６０°、照射強度２００００ｌｘとし、カメラは受光角度（θ２）３０〜６０°、反射板は反射角度（θ３）がθ１と同じ角度になる縦３００ｍｍ、横２０００ｍｍの光学ガラス製フラット板とした。その結果、本発明によればフィルムのエッジおよび金属帯のエッジが正確に判定可能であり、ラミネート部のみの表面検査が可能であることが確認された。また、検査幅について調査したところ、従来の検査によれば、金属帯の幅寸法１２００ｍｍに対して検査幅は１１６０ｍｍであった。これに対して本発明によれば検査幅は１１８０ｍｍであり、検査幅を片側で１０ｍｍ程度拡大することが可能であった。

本発明によれば、ラミネート金属帯の表面検査において、金属帯のエッジおよびフィルムのエッジを正確に判定し、金属帯の表面に被覆されているフィルムのみ（ラミネート部のみ）の表面検査を行い得る表面検査方法およびその装置が提供できる。

１ ラミネート金属帯
２ 投光器（反射用投光器）
３ カメラ（受光器）
４ 反射板
４ａ 傾斜面
４ｂ 湾曲面
４ｃ 湾曲面
５ 画像処理装置
６ 欠陥判定装置
７ 投光器制御装置
８ 投光器電源装置

Claims (8)

1. 連続的に走行する、金属帯の表面にフィルムを被覆させたラミネート金属帯に対し、その表面に投光器により光を照射する一方、該投光器と同じ側に配置され、該投光器により照射された光の反射光を該投光器による光の照射角度とは異なる角度で受光する受光器により受光するとともにその受光された反射光に基づいて該ラミネート金属帯の表面検査を行うラミネート金属帯の表面検査方法において、
   前記投光器として光の照射範囲が前記ラミネート金属帯の幅よりも広いものを用い、該投光器が配置された前記ラミネート金属帯の反対側で、かつ、該投光器の対向位置に、該ラミネート金属帯の幅寸法よりも広い幅寸法に設定された反射板または透過用投光器を設置し、該投光器により該ラミネート金属帯に光を照射するとともに、投光器から照射された光のうち該ラミネート金属帯のエッジより外側を通る光を投光器に向けて反射させるか、または、透過用投光器から該ラミネート金属帯のエッジより外側を通る光を投光器に向けて照射して該受光器にて受光した光から該ラミネート金属帯の幅方向における輝度の分布を求め、その求められた該ラミネート金属帯の幅方向における輝度の分布を対象にして該ラミネート金属帯の幅方向中央部の輝度に対して不連続的に小さい輝度を示す部分についてはフィルムが被覆されていない金属帯部分であると判定し、該ラミネート金属帯の幅方向中央部の輝度に対して不連続的に大きい輝度を示す部分については金属帯の幅方向の端部からはみ出したフィルム部分であると判定することを特徴とするラミネート金属帯の表面検査方法。
2. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに傾斜し、前記投光器により照射された光を前記ラミネート金属帯へ向けて反射させる傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載したラミネート金属帯の表面検査方法。
3. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯へ向けて反射させる湾曲面を有することを特徴とする請求項１または２に記載したラミネート金属帯の表面検査方法。
4. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の走行する向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯に向けて反射させる湾曲面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載したラミネート金属帯の表面検査方法。
5. 連続的に走行する、金属帯の表面にフィルムを被覆させたラミネート金属帯に対し、その表面に光を照射する投光器と、該投光器と同じ側に配置され、該投光器により照射された光の反射光を該投光器による光の照射角度とは異なる角度で受光する受光器とを備え、該受光器により受光した光に基づいて該ラミネート金属帯の表面検査を行うラミネート金属帯の表面検査装置であって、
   前記投光器は、前記ラミネート金属帯の幅よりも広い光の照射範囲を有するものであり、該投光器が設置されたラミネート金属帯の反対側の対向位置に、該ラミネート金属帯の幅寸法よりも広い幅寸法に設定され、該投光器より照射された光のうち該ラミネート金属帯のエッジより外側を通る光を該投光器に向けて反射させる反射板または該ラミネート金属帯のエッジより外側を通る光を該投光器に向けて照射する透過用投光器を設けたことを特徴とするラミネート金属帯の表面検査装置。
6. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに傾斜し、前記投光器により照射された光を該ラミネート金属帯へ向けて反射させる傾斜面を有することを特徴とする請求項５に記載したラミネート金属帯の表面検査装置。
7. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の幅方向に沿う向きに湾曲し、前記投光器により照射された光を該金属帯へ向けて反射させる湾曲面を有することを特徴とする請求項５または６に記載したラミネート金属帯の表面検査装置。
8. 前記反射板は、前記ラミネート金属帯の走行する向きに湾曲し、かつ、前記投光器により照射された光を該金属帯に向けて反射させる湾曲面を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載したラミネート金属帯の表面検査装置。
   

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