JP7392470B2 - シート状物の欠点検査用照明およびシート状物の欠点検査装置 - Google Patents
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Description
シート状物に照明光を照射する、前記シート状物が当該照明に対して移動する第1の方向と前記シート状物の表面上において直交する第2の方向に延びる長尺の光照射手段と、
前記光照射手段から前記シート状物への光路間に位置し、前記第2の方向に平行な方向に、遮光部と開口部とが交互に並んだ第一の遮光手段と、
前記光照射手段から前記シート状物への光路間において、前記第一の遮光手段と前記シート状物との間に位置し、前記第2の方向に平行な方向に、遮光部と開口部とが交互に並んだ第二の遮光手段と、
を有し、
前記第1および第2の方向と直交する第3の方向において前記第二の遮光手段の遮光部と前記光照射手段との間に前記第一の遮光手段の開口部があり、
前記第一の遮光手段の開口部が、前記第二の遮光手段の遮光部よりも、前記第2の方向の長さが短い。
本発明のシート状物の欠点検査用照明と、
上記欠点検査用照明から出射され、上記シート状物を透過した光を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段の取得した撮像データに基づいて上記シート状物に発生した欠点を検出する画像処理手段と、を有する。
上記撮像手段が、上記撮像方向の各位置での光軸がお互いに平行であり、
上記欠点検査用照明から照射された光が上記シート状物を透過する各位置において、上記シート状物を透過した光の透過方向と上記撮像手段の光軸とのなす角度が、上記撮像手段の開口角度よりも大きいことが好ましい。
本発明のシート状物の欠点検査用照明と、
上記欠点検査用照明から出射され、上記シート状物で反射した光を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段の取得した撮像データに基づいて上記シート状物に発生した欠点を検出する画像処理手段と、を備える。
上記撮像手段が、上記撮像方向の各位置での光軸がお互いに平行であり、
上記欠点検査用照明から出射された光が上記シート状物に反射する各位置において、上記シート状物で正反射した光の反射方向と上記撮像手段の光軸とのなす角度が、上記撮像手段の開口角度よりも大きいことが好ましい。
前記照明手段によって、前記シート状物を透過する各位置において、前記シート状物を透過した光の透過方向と前記撮像手段の光軸とのなす角度が、前記撮像手段の開口角度よりも大きい光を、シート状物が当該照明手段に対して移動する第1の方向と前記シート状物の表面上において直交する第2の方向に沿って出射し、
撮像方向がシート状物の第2の方向に平行であり、前記撮像方向の各位置での光軸が互いに平行である前記撮像手段によって撮像し、
前記撮像手段によって撮像された画像データを用いて、前記シート状物の欠点の有無を判定する。
前記照明手段によって、前記シート状物に反射する各位置において、前記シート状物で反射した正反射光の反射方向と前記撮像手段の光軸とのなす角度が、前記撮像手段の開口角度よりも大きい光を、シート状物が当該照明手段に対して移動する第1の方向と前記シート状物の表面上において直交する第2の方向に沿って出射し、
撮像方向がシート状物の第2の方向に平行であり、前記撮像方向の各位置での光軸が互いに平行である前記撮像手段によって撮像し、
前記撮像手段によって撮像された画像データを用いて、前記シート状物の欠点の有無を判定する。
<シート状物の欠点検査装置>
本発明の実施の形態にかかるシート状物の欠点検査装置について詳細に説明する。なお、本発明のシート状物の欠点検査装置は、本発明のシート状物の欠点検査用照明、撮像手段および画像処理手段を備えていればよく、他の手段をさらに備えているかどうかは特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
続いて、図1および図2を参照して、本実施の形態にかかるシート状物の欠点検査用照明について説明する。図2は、本発明の実施の形態にかかるシート状物の欠点検査用照明の一実施形態の模式図である。光照射手段1は発光部1aから出射される光をシート状物5に照射する。光照射手段1は、その長手方向がシート状物5の幅方向(Y方向)と平行になるよう配置されている。発光部1aは光照射手段1のシート状物を向いた方向の一面に備えられ、拡散光を出射する発光面を有する。光照射手段1は、シート状物5の幅方向(Y方向)に沿って光を出射する。拡散光は完全拡散光であることが好ましいため、発光部1aは蛍光管や拡散板付LED照明などで構成される。発光部1aはLEDや光ファイバなどの多数の点状発光体を一様に並べた構成であってもよい。発光色は特に指定はなく、分光波長特性が平坦な白色光、赤色、緑色、青色などの単色光、紫外光や赤外光などの可視光線以外の波長帯域の光を用いることができ、またはこれらいずれかの波長帯域の光を組み合わせてもよい。
θ1=arctan((A2-B1)÷(2×H))
(式2)
θ2=arctan((B2+(A2+B1)÷2)
÷(H+T1+T2))
撮像手段6は、欠点検査用照明からシート状物5に対して出射された光がシート状物5上の欠点100を介して散乱・屈折・反射した光のうち、撮像手段6の光軸(光学中心線8)方向の成分を受光し、画像データとして出力する。これに対し、シート状物5が欠点100を有しない場合、撮像手段6は、光学中心線8方向の成分の光は受光しない。撮像手段6は1次元受光手段を備えるラインセンサカメラと光学レンズを組み合わせた構成が好適に用いられる。撮像手段6が1次元受光手段を備える場合、撮像手段6による走査方向が、シート状物5の長手方向(搬送方向)と平行となるように撮像手段6が配置される。その他にも、2次元受光手段を備えたエリアセンサカメラと光学レンズを組み合わせた構成を用いてもよい。
画像処理手段7は、撮像手段6からの画像データを受け取り、画像データに欠点(欠点100の像)が含まれていれば検出する。画像処理手段7は一般的な欠点検査用画像処理を備えていればよい。例えば、輝度ムラ補正を実施する輝度ムラ補正手段、特定の周波数成分欠点候補のみ画像データから抽出を行う空間フィルタ、欠点候補の輝度明暗により欠点候補の絞り込みを行う2値化手段、面積や長さなどの単数もしくは複数の形状情報の組み合わせによって、欠点か否か、もしくは欠点の程度を判別する判別手段、シート状物5の長手方向Xにおいてある一定の長さ周期で発生する欠点の周期性を判断する周期判定手段などを備えていればよい。画像処理手段7による判別結果は、画像処理手段7が備える出力手段によって報知されるか、または、外部装置に出力される。外部装置に出力された判定結果は、外部装置が備える出力手段によって出力されるか、判定情報として格納される。
撮像手段6は、光学レンズにテレセントリックレンズを備えてもよい。詳細を図3により説明する。図3は、変形例1にかかる撮像手段であって、本発明のシート状物の欠点検査装置の一実施形態であって、撮像手段のレンズにテレセントリックレンズを設けた構成の模式図である。テレセントリックレンズ6aは、一般的な光学レンズと異なり、開口絞りがレンズの焦点位置にあるレンズのことで、主光線がレンズ光軸に対しレンズの物体側(シート状物5側)、像側(撮像手段側)、もしくは両側で平行(画角が0度)となる。そのためテレセントリックレンズ6aの有効視野内では、撮像手段6は光軸が一定の向きとなるため、上記したシート状物の欠点検査用照明から出射された光がシート状物5を透過もしくは反射する各位置において、シート状物5を透過または反射した光の方向と撮像手段6の光軸とのなす角度を、撮像手段6の開口角度よりも大きくすることを容易に実現できる。
また、撮像手段は、シート状物5の幅方向(Y方向)の撮像領域の長さ(撮像方向の長さ)と同じ長さの一次元受光手段を備えてもよい。より具体的には、一次元受光手段には密着イメージセンサを用いてもよい。詳細を図4により説明する。図4は、変形例2にかかる撮像手段であって、撮像手段に近接イメージセンサを設けた構成の模式図である。近接イメージセンサ11は、密着イメージセンサもしくはCIS(Contact Image Sensor)とも呼称されるもので、撮像視野と同じ幅の一次元受光センサアレイ11aと、その前面に設けられ、等倍結像系レンズのロッド状レンズアレイ11bとを備える。一般的な光学レンズとカメラを組み合わせた構成の光学系が、撮像視野とイメージセンサの大小関係により縮小もしくは拡大倍率を有するためその倍率に応じて光学系に画角が生じるのに対して、近接イメージセンサ11は等倍光学系となるため、画角が平行(0度)となる。そのため近接イメージセンサ11の有効視野内では撮像手段6の光軸が概ね一定となる。
本発明のシート状物の欠点検査用照明は、図2に図示した以外の構成をさらに備えていてもよい。図5を参照する。図5は、変形例3にかかる欠点検査照明であって、図2のシート状物の欠点検査用照明において、第一の遮光手段2に光反射部材2cを設けた構成の模式図である。第一の遮光手段2の遮光部2aの光照射手段1側に、発光部1aからの光を反射や散乱させることが可能な光反射部材2cが設置されている。光反射部材2cは光照射手段1の側に凸となる形状である。本変形例3によれば、第一の遮光手段2の遮光部2aで遮られてシート状物5まで照射されない光出射成分を、光反射部材2cで反射や散乱させて光路を変えることで、開口部2bおよび開口部3bを透過させてシート状物5に照射できるようになる。このようにして光反射部材2cを経てシート状物5に照射される光は、最小出射角度θ3から最大出射角度θ4までの角度範囲の光となる。光反射部材2cは、幅方向Yを左右方向として、左右同程度の光量および傾きの光を照射することが好ましいので、左右対称な三角形状が好ましいが、必要な出射角度範囲に応じた形状であればよい。
図6を参照する。図6は、変形例4にかかる欠点検査照明であって、図2のシート状物の欠点検査用照明において、第二の遮光手段3に光反射部材3cを設けた構成の模式図である。第二の遮光手段3の遮光部3aの光照射手段1側に、第一の遮光手段2の開口部2bを透過した光を反射や散乱させることが可能な光反射部材3cが設置されている。第一の遮光手段2の開口部2bは透過したが、第二の遮光手段3の遮光部3aで遮られてシート状物5まで照射されない光出射成分を、光反射部材3cで反射や散乱させて光路を変えることで、開口部3bを透過させてシート状物5に照射できるようになる。このようにして光反射部材3cを経てシート状物5に照射される光は、最小出射角度θ5から最大出射角度θ6までの角度範囲の光となる。光反射部材3cも、上記の光反射部材2cと同じく、幅方向Yを左右方向として、左右同程度の光量および傾きの光を照射することが好ましいので、左右対称な三角形状が好ましいが、必要な出射角度範囲に応じた形状であればよい。
図7を参照する。図7は、本発明のシート状物の欠点検査用照明の別の一実施形態(変形例5)であって、第一の遮光手段2と第二の遮光手段3との間に透明な板状体4を設けた構成の模式図である。透明な板状体としてはガラス板や透明樹脂板などが好適に用いられる。本変形例5によれば、第一の遮光手段2と第二の遮光手段3に空気が介在する場合に比べて光の屈折率が高くなるため、その分だけ第一の遮光手段2と第二の遮光手段3との距離H(図2参照)を短くすることができる。
また、図8は、本発明のシート状物の欠点検査用照明の一実施形態(変形例6)であって、第一の遮光手段2と第二の遮光手段3との間に透明な板状体4を設け、さらに第一の遮光手段に光反射部材2cを設けた構成の模式図である。第一の遮光手段2の遮光部2aの光照射手段1側に、発光部1aからの光を反射や散乱させることが可能な光反射部材2cが設置されている。この図8の実施形態での光反射部材2cおよび板状体4の効果、素材、形状は、図5の実施形態での光反射部材2c、図7の実施形態での板状体4と同じである。
また、図9は、本発明のシート状物の欠点検査用照明の一実施形態(変形例7)であって、第一の遮光手段2と第二の遮光手段3との間に透明な板状体4を設け、さらに第二の遮光手段に光反射部材3cを設けた構成の模式図である。第二の遮光手段3の遮光部3aの第一の遮光手段2側に、第一の遮光手段2の開口部2bを透過した光を反射や散乱させることが可能な光反射部材3cが設置されている。この図9の実施形態での光反射部材3cおよび板状体4の効果、素材、形状は、図6の実施形態での光反射部材3c、図7の実施形態での板状体4と同じである。
図10を参照する。図10は、本発明のシート状物の欠点検査装置の別の一実施形態(変形例8)であって、欠点検査用照明と撮像手段6とが反射構成で配置された模式図である。図10の(a)は、X方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。図10の(b)は、Y方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。図10では、光照射手段1が、X方向と平行に光を出射して、この光の一部が第一の遮光手段2および第二の遮光手段3を通過してビームスプリッタ9に入射する。また、シート状物5からビームスプリッタ9を通過した光が撮像手段6に入射する。ビームスプリッタ9は、X方向から入射した光をZ方向(ここではシート状物5側)に折り曲げるとともに、Z方向から入射した光を通過させる。この欠点検査装置では、欠点検査用照明から出射された光は、撮像手段の光学中心線8上に配置されたビームスプリッタ9に折り曲げられてシート状物5に照射され、シート状物5で反射した光がビームスプリッタ9を通過して撮像手段6により受光される。
図11を参照する。図11は、本発明のシート状物の欠点検査装置のさらに別の一実施形態(変形例9)であって、欠点検査用照明と撮像手段6とが反射構成で配置された模式図である。図11の(a)は、X方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。図11の(b)は、Y方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。欠点検査用照明は、その光軸が、シート状物5の面に対して垂直方向(Z方向)から傾けられた角度で配置されている。撮像手段6は、欠点検査用照明から出射された光がシート状物5で正反射し、その反射した光を受光する位置に配置されている。
図12を参照する。図12は、本発明のシート状物の欠点検査装置の別の一実施形態(変形例10)であって、本発明のシート状物の欠点検査用照明に加えてライン状照射光源12を設けた構成の模式図である。図12の(a)は、X方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。図12の(b)は、Y方向からみた欠点検査装置の構成を示す平面図である。変形例10では、上述した実施の形態の構成に対し、ライン状照射光源12をさらに備える。ライン状照射光源12は、光照射手段1と平行に設置され、フィルム状物の欠点検査用照明がシート状物5に対して照射する位置に光を照射するよう配置してもよい。また、ライン状照射光源12はシート状物5の搬送方向に対して上流側、下流側のどちらに配置してもよいし、両側に配置してもよい。また、ライン状照射光源12は撮像手段6に対してはシート状物5を挟み込んだ光が透過する位置に配置してもよいし、シート状物5に対して照射した光が反射する位置に配置してもよい。ライン状照射光源12を備えることで、例えばシート状物の幅方向Yに長い欠点100の検査感度を併せて有することができる。
1a 発光部
2 第一の遮光手段
2a 遮光部
2b 開口部
2c 光反射部材
3 第二の遮光手段
3a 遮光部
3b 開口部
3c 光反射部材
4 透明な板状体
5 シート状物
6 撮像手段
6a テレセントリックレンズ
7 画像処理手段
8 撮像手段の光学中心線
9 ビームスプリッタ
10 正反射光軸
11 近接イメージセンサ
11a 一次元受光センサアレイ
11b ロッド状レンズアレイ
12 ライン状照射光源
13 照射光
14 反射散乱光
15 反射散乱光のうち撮像手段に向かう成分
16 透過散乱光
17 透過散乱光のうち撮像手段に向かう成分
18 光ファイバからなるライン状光照射手段
18a、18b 光ファイバ束
100 欠点
101 長手方向Yに平行な欠点
θ1 2つの遮光手段を透過する光の最小出射角度
θ2 2つの遮光手段を透過する光の最大出射角度
θ3 第一の遮光手段の遮光部に存在する反射部を介して透過する光の最小出射角度
θ4 第一の遮光手段の遮光部に存在する反射部を介して透過する光の最大出射角度
θ5 第二の遮光手段の遮光部に存在する反射部を介して透過する光の最小出射角度
θ6 第二の遮光手段の遮光部に存在する反射部を介して透過する光の最大出射角度
θ7a、θ7b 光ファイバ束から出射する光の光軸角度
φ 光ファイバから出射する光の開口角度
Claims (8)
- シート状物の欠点検査に用いられる照明であって、
シート状物に照明光を照射する、前記シート状物が当該照明に対して移動する第1の方向と前記シート状物の表面上において直交する第2の方向に延びる長尺の光照射手段と、
前記光照射手段から前記シート状物への光路間に位置し、前記第2の方向に平行な方向に、遮光部と開口部とが交互に並んだ第一の遮光手段と、
前記光照射手段から前記シート状物への光路間において、前記第一の遮光手段と前記シート状物との間に位置し、前記第2の方向に平行な方向に、遮光部と開口部とが交互に並んだ第二の遮光手段と、
を有し、
前記第1および第2の方向と直交する第3の方向において前記第二の遮光手段の遮光部と前記光照射手段との間に前記第一の遮光手段の開口部があり、
前記第一の遮光手段の開口部が、前記第二の遮光手段の遮光部よりも、前記第2の方向の長さが短く、
前記第一の遮光手段の遮光部および/または前記第二の遮光手段の遮光部が、前記光照射手段に向いた側に、前記光照射手段の側に凸となる光反射部材を備え、
前記光反射部材は、当該光反射部材に入射した光を、当該光反射部材が備えられている前記遮光部に隣り合う前記開口部を透過させる、
シート状物の欠点検査用照明。 - 請求項1に記載のシート状物の欠点検査用照明と、
前記欠点検査用照明から出射され、前記シート状物を透過した光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の取得した撮像データに基づいて前記シート状物に発生した欠点を検出する画像処理手段と、
を有するシート状物の欠点検査装置。 - 前記光照射手段の長手方向と前記撮像手段の撮像方向とが平行であって、
前記撮像手段が、前記撮像方向の各位置での光軸が互いに平行であり、
前記欠点検査用照明から出射された光が前記シート状物を透過する各位置において、前記シート状物を透過した光の透過方向と前記撮像手段の光軸とのなす角度が、前記撮像手段の開口角度よりも大きい、請求項2に記載のシート状物の欠点検査装置。 - 請求項1に記載のシート状物の欠点検査用照明と、
前記欠点検査用照明から出射され、前記シート状物で反射した光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の取得した撮像データに基づいて前記シート状物に発生した欠点を検出する画像処理手段と、
を有するシート状物の欠点検査装置。 - 前記光照射手段の長手方向と前記撮像手段の撮像方向とが平行であって、
前記撮像手段が、前記撮像方向の各位置での光軸がお互いに平行であり、
前記欠点検査用照明から照射された光が前記シート状物に反射する各位置において、前記シート状物で正反射した光の反射方向と前記撮像手段の光軸とのなす角度が、前記撮像手段の開口角度よりも大きい、請求項4に記載のシート状物の欠点検査装置。 - 前記撮像手段がテレセントリックレンズを備えた、請求項3または5に記載のシート状物の欠点検査装置。
- 前記撮像手段が撮像方向の長さと同じ長さの一次元受光手段を備えた、請求項3または5に記載のシート状物の欠点検査装置。
- 前記一次元受光手段が密着イメージセンサである、請求項7に記載のシート状物の欠点検査装置。
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