JPH0617874B2

JPH0617874B2 - 板状物表面の自動検査方法

Info

Publication number: JPH0617874B2
Application number: JP61119795A
Authority: JP
Inventors: 純一藤井; 高広土田; 正治神長
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS62274249A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光反射性表面を有する板状物等の表面欠陥
（例えば、ＪＩＳ用語にて定義される色ポツ等の斑点、
ヘコミ、ハゲ、ボロ、トビ、表面および側部のカケ、擦
りきず、固着鉱物粉等）の反射光検出式検査工程の組合
せからなる自動検査方法に関する。本発明は、湾曲した
表面を有する被検査体にも有利に適用し得る。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来、タイル表面等の多様な表面欠陥を総合的に検査す
るには、主に人の目視検査に頼っていた。しかし目視に
よる検査では、選別精度のバラツキ、および寸法的
に大きい欠陥等の重大欠点の人為的な見逃し等の欠点が
ある。従って、目視等の感覚に依存しない機械的完全自
動検査が検査精度および能率等の観点から望ましいが、
タイル等の板状物の表面欠陥は極めて多様であるので、
相対的に簡単な工程による完全自動検査は従来実質的に
不可能であった。

本発明者は、先に光反射性表面を有する板状物の総合的
表面検査方法を開発したが、更に該総合検査方法にて検
出不充分な各欠陥を反射光を利用して検出する個別の検
査方法を開発した。これらの検査方法はいずれも反射光
を利用するものであるので、上記の総合検査方法および
個別の検査方法を搬送系の一検査系列に組合せることに
よって、本発明者は簡単な検査工程による完全自動検査
方法を完成した。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明によって、下記に定義する（Ａ）（ロ）
曲面スクリーン式総合検査工程からなる表面総合検査工
程と、下記に定義する（Ｂ）（ロ）凹凸検査工程、
（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程および（Ｂ）（ニ）擦傷
検査工程から選ばれる少なくとも一つの個別検査工程と
の任意の順序の組合せ検査工程を、一定方向に搬送され
る光反射性表面を有する被検査体に連続して実施するこ
とを特徴とする、板状物表面の自動検査方法が提供され
る。なお、上記の工程に下記の（Ａ）（イ）差動信号式
総合検査工程および／または下記の（Ｂ）（イ）斑点個
別検査工程を、任意に追加することができる。

上記の表面総合検査工程（Ａ）および個別検査工程
（Ｂ）を以下に定義する。

（Ａ）表面総合検査工程：（イ）線対称の光反射性表面を有する被検査体を該対
称線方向に搬送し、該被検査体の表面上に検査光を該搬
送方向に対して実質的に直交する方向に線状に且つ該表
面上の線対称位置が同照度になるように照射し、該被検
査体表面からの反射光を該照射被検査体表面の上方に設
置した反射光検出装置により検出して、該被検査体の左
半部および右半部にそれぞれ対応する２種類の受光信号
を得，該２種類の受光信号から差動信号を得ることによ
って該被検査体表面上の欠陥を自動検出する差動信号式
総合検査工程，（ロ）被検査体表面を被う形状であって且つ該表面から
所定距離だけ離隔した位置に設置された半透光性の曲面
スクリーンの検査光入射用開口から、一定方向に搬送中
の該被検査体表面に検査光を照射し、該表面から反射さ
れ該スクリーンを透過した反射光を反射光強度検出装置
により検出し、検出された光強度と基準光強度とを比較
することにより該被検査体表面の欠陥を検出する曲面ス
クリーン式総合検査工程，（Ｂ）個別検査工程：（イ）一定方向に搬送中の被検査体の表面に斜め上方か
ら検査光を照射し、該表面からの反射光強度を、該表面
の実質的に垂直上方に設置された反射光検出装置にて測
定して該表面の濃淡差を検出することにより表面斑点を
検出する斑点検査工程；（ロ）一定方向に搬送中の被検査体の表面に斜め上方か
らスリットを介して検査光を照射して該表面上に明部と
暗部とが明確な境界を持たないスリット模様を形成し、
搬送路の上方に設置した反射光検出装置の走査線を該被
検査体表面上に搬送方向と直交する方向に掃引して走査
線方向の該被検査体表面の明暗差を検出しそして信号化
し、得られた信号から該被検査体表面上の凹凸を検出す
る凹凸検査工程；（ハ）一定方向に搬送中の被検査体の側部表面上に、ス
ポット状又は縦方向に線状の検査光を照射し、該側部表
面上の該検査光の像を、該検査光の照射方向から角度を
もって設置された反射光検出装置にて検出し、該像の正
常位置からのズレにより該被検査体側部のカケを検出す
る側部カケ検査工程；（ニ）一定方向に搬送中の被検査
体の表面に斜め上方から検査光を照射し、該表面からの
反射光を、該被検査体の上方且つ該検査光の照射方向か
ら角度をもって設置された反射光検出装置の走査線を該
被検査体の搬送方向と実質的に直交する方向に走査する
ことにより順次検出しそして信号化し、得られた信号を
総合することにより該被検査体表面上の擦傷を検出する
擦傷検査工程。

上記の方法において、各用語について以下に記述する。

（ｉ）検査光は、レーザー光のように非点滅光であるの
が望ましいが、点滅周期が極めて短かい高周波光であっ
てもよい。（ロ）線状に照射するとは、スポット光を高
速度にて線状に走査してもよく、または特殊レンズもし
くはスリットを用いた線状光であってもよい意味であ
る。

（ii）（Ｂ）（イ）斑点検査工程、（Ｂ）（ロ）凹凸検
査工程、および（Ｂ）（ニ）擦傷検査工程において、検
査光は高周波蛍光灯を使用するのが好ましい。

（iii）反射光検出装置とは、反射光の位置変化および
光量変化を側光する固体撮像素子もしくは光電素子（ホ
トダイオード等）を有するカメラ装置を一般に意味し、
代表的には電荷転送デバイス（ＣＴＤ）、例えば位置セ
ンサーデバイス（ＰＳＤ）、電荷結合デバイス（ＣＣ
Ｄ）等のカメラ装置が好ましく使用される。

（iv）（Ａ）（イ）差動信号式総合検査工程において、
被検査体の線対称の両部分に対応する二受光信号から差
動信号を得るとは、例えば、線対称の片側部分に検出す
べき欠陥がある場合に両信号からの電気的な信号差にピ
ークが出現することを意味する。

（ｖ）本発明の方法が適用される光反射性表面を有する
板状物とは、ＣＣＤカメラ、ＰＳＤカメラ等の光検出装
置により検出し得る程度の光反射性を有する板状物を意
味する。

〔実施態様〕

上記の各検査工程について、単色ブライト釉のタイルの
検査を例として、添付図面を参照しながら以下に具体的
に説明する。

（Ａ）（イ）差動信号式総合検査工程第１図および第２図は施釉タイル１（100mm角）の差動
信号式総合表面検査工程の一態様を示す構成図であり、
第１図はその側面図、そして第２図はその平面図であ
る。矢印Ｘ方向に搬送されるタイル１は、その四辺縁部
に同形状の湾曲部Ｒ₁,Ｒ₂,Ｒ₃およびＲ₄を有する。タ
イル１の垂直上方から、スポット状のレーザ光２が、タ
イル１の搬送方向Ｘと直角方向のＡ、Ｂ両方向に向けて
掃引される。タイル１の直線ＡＢ通過時間は約167m sec
（ミリ秒）である（１秒当り６枚のタイルが直線ＡＢを
通過する）。またレーザー光２は、タイル１一枚当り50
0 本の割合でＡＢ間を掃引されるから、レーザー光１本
当りの時間は0.33m sec（ 167÷500 ＝0.33）である。
なお、レーザー光１本の幅は約0.2mm である。また、タ
イル１の斜め上方には６台のＣＣＤカメラＤ₁〜Ｄ₆が
設置されている。カメラＤ₁〜Ｄ₃はタイル１の前半部
ａ₁〜ａ₃（湾曲部Ｒ₁,および湾曲部Ｒ₃,Ｒ₄の前半部
を含む）の検出を分担し、そしてカメラＤ₄〜Ｄ₆はタ
イル１の後半部ａ₄〜ａ₆（湾曲部Ｒ₂，および湾曲部
Ｒ₃,Ｒ₄の後半部を含む）の検出を分担する。更に前半
部のカメラＤ₁,Ｄ₂およびＤ₃はそれぞれタイル１の前
半の右半部ａ₁,中央部ａ₂および左側部ａ₃を受持ち、
そして後半部のカメラＤ₄,Ｄ₅およびＤ₆はそれぞれタ
イル１の後半の右側部ａ₄,中央部ａ₅および左側部ａ₆
を受持つ。レーザー光２とカメラＤ₁〜Ｄ₆との角度θ
₅は約60゜〜約75゜である。またカメラＤ₁,Ｄ₃,Ｄ₄お
よびＤ₆はタイルの搬送方向から水平方向に約30゜（θ
＝約30゜）傾いて設置されており、そしてカメラＤ₂お
よびＤ₅はタイル搬送路の垂直上方（θ₆＝０゜）に設
置されている。

第３図に、タイル１の前半部ａ₁,ａ₂およびａ₃のカメ
ラＤ₁,Ｄ₂およびＤ₃による受光信号ＡおよびＢ、並び
にコンピュータにより計算された差動信号（Ａ−Ｂ）を
示す。受光信号ＡはカメラＤ₃の検出信号Ａ₁とカメラ
Ｄ₂の検出信号の左半分Ｃ₁とから成り、そして受光信
号ＢはカメラＤ₁の検出信号Ｂ₁とカメラＤ₂の検出信
号の右半分Ｃ₂とから成る。湾曲部Ｒ₃およびＲ₄は、
正常なタイルについてはタイル搬送方向から見て対称形
であるから、受光信号ＡとＢの差である差動信号（Ａ−
Ｂ）は、湾曲部Ｒ₃およびＲ₄の位置においても平坦
（直線状）となる。一方Ｒ₃およびＲ₄が対称形でない
か或いはＲ₃又はＲ₄に欠陥がある不良品のタイルにつ
いては、差動信号（Ａ−Ｂ）に乱れが生じてタイルの縁
部の欠陥が検知される。また、タイル１のａ₁部に欠陥
ｆ₁およびｆ₂があると、受光信号Ｂが異常信号とな
り、それに対応して差動信号（Ａ−Ｂ）も直線状信号中
の下方ピークとして表われる。なお、第４および第５図
にタイル表面の欠陥を検出する模式図を示す。第４図は
正常なタイル表面での光反射の模式図、そして第５図は
タイルの欠陥部における光反射の模式図である。第５図
に示すタイル１の欠陥部分ｆの少なくともある部分にお
いては、レーザー光の反射量ｌ₂は正常表面の反射量ｌ
₁より大きくなる。この差（ｌ₂−ｌ₁）が欠陥として
ＣＣＤカメラに検出される。

本工程が適用され得る被検査体は、平坦な表面を有する
ものばかりでなく、左右対称である限り湾曲部表面を有
するもの、例えば左右の縁部に対称形の湾曲部を有する
もの（例えば役物タイル）、曲面表面を有するもの、表
面に繰返される凹凸模様を有するもの、等であってもよ
い。

照射光は、レーザー光以外に点滅周期が高周波であるス
トロボ光、蛍光灯、アーク灯等も使用できる。また照射
光はスポット状光を一定方向（被検査体の搬送方向と直
角の方向）に掃引（走査）する代りに、線状光を用いる
こともできる。

上記の実施態様で、被検査体の前半部と後半部をそれぞ
れ分担する前半部および後半部のＣＣＤカメラを設置し
たのは、被検査体の湾曲部Ｒ₁およびＲ₂を同時に検出
可能にするためであるから、Ｒ₁部又はＲ₂部の検出が
必要でない場合（例えば被検査体を水平面上で 180゜回
転して合計２度検出を行う場合、又は被検査体がＲ₁部
および／又はＲ₂部を有さない板状体である場合）に
は、前半部又は後半部のＣＣＤカメラを省略できる。更
にタイル１の中央部（ａ₂およびａ₅）を受持つカメラ
Ｄ₂およびＤ₅を省略して、該中央部ａ₂,ａ₅をそれぞ
れ２台のカメラＤ₁とＤ₃、およびＤ₄とＤ₆で検出し
てもよい。但し、検出精度を高めるためには、中央部の
カメラＤ₂およびＤ₅を用いるのが好ましい。更に、被
検査体の幅が約２０cm以下であれば、中央部のカメラＤ
₂（又はＤ₅の信号を２分割するこにより、１台のカメラ
Ｄ₂（又はＤ₅）で検出することも可能である。

更に、ＣＣＤカメラの代わりにＰＳＤカメラまたは光電
素子（ホトダイオード等）カメラを用いてもよく、その
場合の検出方法はＣＣＤカメラの場合と実質的に同様で
ある。一般的にＰＳＤカメラが好都合である。

中央部以外のカメラＤ₁,Ｄ₃,Ｄ₄およびＤ₅と搬送路と
の間の水平方向の角度θ₆は通常０゜〜約30゜である。

レーザー光等の照射光の照射角度は、前半部および後半
部のＣＣＤカメラを用いる場合は通常タイル１の表面に
垂直であるが、前半部（又は後半部）のＣＣＤカメラの
みを用いる場合は斜め上方から照射してもよい。この場
合も照射光とＣＣＤカメラとの間の角度θ₅は約60゜〜
約75゜が好ましい。

（Ａ）（ロ）曲面スクリーン式総合検査工程第６図は上記検査工程装置の一具体例の構成図であり、
そして第７図は第６図のｖ−ｖ線矢視図である。第６〜
７図において１は被検査体であるタイルを示しており、
矢印Ｘで示される搬送方向に多数個が連続的に搬送され
ている。２２は、このタイル１の表面を被う形状を有す
る半透光性のスクリーンであって、タイル１から所定距
離離隔した搬送路上方位置に固定されている。このスク
リーンは、搬送方向Ｘと直交する方向（以下、幅方向と
いうことがある）に延在する帯状の開口24を備えてい
る。

１０、１２、１４はそれぞれレーザー光源、レンズ系及
び回転多面鏡であり、レーザービーム２をタイル１の幅
方向に掃引する。２６は細幅の凸レンズであり、回転多
面鏡２４で放射方向に反射したレーザービームをタイル
１の上面と垂直な方向に揃えるよう、その焦点が回転多
面鏡と一致する高さに設置されている（第７図参照）。

スクリーン２２の上方にはスクリーン２２よりも大きな
大きさの凸レンズ２８が設置されている。

この凸レンズ２８は搬送方向Ｘにのみ凸曲しタイル幅方
向には屈折作用を有しない形状とされている。

凸レンズ２８の上方には受光器３０が設置されている。
この受光器３０の下面側には、タイル幅方向に多数の受
光素子Ｆ₁〜Ｆ_nが列状に設置されており、各素子Ｆ₁
〜Ｆ_nの出力値は判定器３２に入力される。

この判定器３２は、各素子Ｆ₁〜Ｆ_nの出力値を順次に
選択して判定回路に入力するための選択回路を有してい
る。

この具体例装置の作動を次に説明する。

レーザー光源１０及びレンズ系１２を通り、回転多面鏡
１４で反射され、搬送方向Ｘと直交する方向に掃引され
たレーザービーム２は、凸レンズ２６によってタイル１
の上面と垂直方向に屈折され、次いでスクリーン２２の
開口２４を通り抜けてタイル１の表面に照射される。

第８図〜第１０図は、タイルの搬送方向Ｘへの進行に伴
って変化する反射レーザービームｌの方向を示す断面図
である。また、第１１図は、スクリーン２２の下面に照
射される反射レーザービームｌの軌跡を示す。図示の如
く、反射レーザービームｌは、入射レーザービーム２の
掃引及びタイル１の進行により、タイル幅方向に延び互
いにほぼ平行で、次第にＸ方向と反対方向へシフトする
軌跡を描く。なお、第８図〜第１０図はタイル１の進行
方向前縁側での反射を示しているが、後縁側でも同様の
反射となり、第１１図の左半分に示される軌跡となる。

第６図、第７図では、タイル１の前縁側の湾曲部Ｒ₁が
開口２４の直下に位置しており、レーザービーム２はこ
の湾曲部Ｒ₁にて斜め上方に反射される。反射されたレ
ーザービームｌはスクリーン２２の下面に当る。スクリ
ーン２２は半透光性であるので、レーザービームｌのう
ち相当量がこのスクリーン２２を透過し、スクリーン２
２の上面から散乱光となって発散する。この散乱光のう
ち上方に進むビームＳは凸レンズ２８にて搬送方向に集
束されて、タイル幅方向に延びる帯状となって受光器３
０に入る。受光器３０の各素子Ｆ₁〜Ｆ_nは、入光した
レーザービームの光強度に応じた信号を判定器３２に出
力する。

判定器３２では、各素子はＦ₁〜Ｆ_nからの出力信号を
レーザービーム２の掃引と同期して選択して判定回路に
入力する。そして、この判定回路では、入力信号たる検
出光強度を基準光強度と比較し、検出光強度が基準光強
度よりも所定値以上離れている場合には欠点として判定
し欠点検出信号を出力する。

第１２図は欠点が無い場合の各素子はＦ₁〜Ｆ_nからの
出力値を結んで得られる検出曲線の一例であって、この
検出曲線は滑らかに連続したものとなる。

また、第１３図は２箇所の欠点がある場合の検出曲線の
一例である。この場合は、検出曲線に２箇所のピークが
現われる。

即ち、第６図、第７図に示すように、レーザービーム２
が照射されたタイル１の表面に欠点があると、破線で示
すように反射レーザービームｌは散乱光状となる。この
散乱光状レーザービームも、スクリーン２２を透過し、
その一部は鉛直上方向に発して受光器３０のいずれかの
受光素子に入光する。しかしながら、受光素子はＦ₁〜
Ｆ_nの出力信号のうち、入射レーザービーム２の掃引と
同期して選択されたものの出力信号だけが検出回路に入
力されるので、タイル表面で散乱光状に反射されたビー
ムの検出信号のほとんどは、判定回路に入力されない。

そのため、タイル表面にレーザービームを散乱して反射
する欠点があれば、検出信号の入力レベルの低下として
判定回路にて検出し得る。

また、逆に、レーザービームの反射光を集束させるよう
な欠点がある場合には、判定回路に入力される検出信号
の入力レベルの増大として検出し得る。そして、判定回
路は、第１４図に示ように、予め所定範囲の基準信号を
設定しておき、検出信号がこの基準範囲Ａs を超える場
合に、欠点発見信号を出力するよう構成される。

このようにして、タイル表面の湾曲部の欠点が迅速かつ
確実に検出される。

なお、図示の具体例は、タイル進行方向の前後縁側の湾
曲部の欠点検出を行なっているが、タイル１を９０度回
転させることにより、すべての湾曲部の欠点検出が可能
である。

また、図示の具体例では、タイル１の上面（平坦面）１
a からの反射レーザービームは開口２４を通り抜け、ス
クリーン２２には照射しない。このタイル上面１a の欠
点を検出するには、入射レーザービーム２の光軸がタイ
ル進行方向の前又は後側に傾くように調整された装置を
用いれば、上記具体例と同様にして欠点を検出し得る。
ただし、この場合は、従来装置でも欠点検出可能である
ので、本工程装置によって湾曲部の欠点を検出し、平坦
面については従来装置で欠点検出をしても良い。

上記具体例は、本工程装置の一態様であって、本工程は
図示以外の態様をもとり得る。例えば、図示の具体例で
は、受光素子がタイル幅方向に多数個設けられている
が、多数の受光素子の代わりにオプチカルファイバを、
各ファイバの端面がスクリーン上面を指向するように束
状に配列しても良い。この場合、受光素子は１個又は少
数個だけ設置し、この受光素子に入光させるファイバ
を、回転ファイバ装置等を用いて選択するようにすれば
良い。

また、上記具体例の判定回路においては、正常値に幅Ａ
s をもたせているが、製品タイルの形状のバラシキが実
質的に無視できるものであれば、この幅Ａs を設定する
必要はない。

なお、図示の具体例の装置において、諸条件を次のよう
に選定してタイル表面の欠点検出を行ったところ、タイ
ル製造工程で十分な品質管理を行うことができた。

タイルの大きさ：９７．７５×９７．７５×５（厚さ）
（ｍｍ）搬送スピード：３６ｍ／分処理能力：５枚／秒スクリーンの材質：アクリルにサンドブラストでマット
加工したものスクリーンの大きさ：ｒ₁＝１００ｍｍ、ｒ₂＝２００ｍｍ開口２４の間隔：Ｗ₁＝５ｍｍタイル表面とスクリーンとの距離：ｈ₁＝５０ｍｍレーザーの掃引幅：１２０ｍｍレーザー出力：５０ｍＷ（Ｈｅ−Ｎｅレーザー）レーザーの掃引スピード：約４１７０本／秒（搬送スピ
ード３６ｍ／分において１００ｍｍ×１００ｍｍのタイ
ル一枚当り５００本）レーザーのスポット半径：約０．２ｍｍなお、本工程の装置が、タイル以外の各種部材の表面欠
点の検出にも用い得ることは明らかである。

（Ｂ）（イ）斑点検査工程高周波蛍光灯等の検査光は、垂直方向から約５０゜〜７
０゜（θ₁＝約５０゜〜７０゜）傾けて被検査体表面に
照射する。

斑点が有彩色の場合には、光検出装置にほぼ接する下の
位置に、一般に該斑点の色と補色関係にあるフィルター
又は原色（検出する色と同色）のフィルターを設置し
て、該斑点の色を濃くした状態で該装置にて色の濃淡差
を検出する。ここで補色関係のフィルターとは、光検出
装置に依存して加色法および減色法における補色関係に
あるフィルターのいずれであることができる。

斑点が黒色系の場合にはフィルターを用いない方が一般
に明暗差を良く検出できる。

第１５図は青色系斑点検出装置の一具体例を示す構成図
である。タイル１の垂直上方（ｈ₁＝１００ｍｍ）には
ＣＣＤカメラＤが設置され、該カメラＤの直下に赤色フ
ィルター３がカメラＤに取付けられている。またタイル
１の搬送方向Ｘに向って角度θ₁（＝６０゜）の傾きを
もって搬送路から５０ｍｍの高さ（ｈ₂＝５０ｍｍ）の
位置に高周波蛍光灯４が設置されている。カメラＤは、
タイル１の搬送方向Ｘと直交する方向（第１６および１
７図中のＡおよびＢ方向）に走査線が掃引され、該走査
線上にタイルの斑点ｆ₃があると、検出信号のピークと
して検出される。第１６図は(a)正常タイル１および(b)
走査線ＡＢに対応する受光信号を示し、そして第１７図
は(a)斑点を有するタイル１′および(b)走査線ＡＢに対
応する信号を示す。

青色系斑点以外に全ての色の斑点も上述したフィルター
を使用することにより検出可能である。なお、Ｒ（レッ
ド）、Ｇ（グリーン）およびＢ（ブルー）のフィルター
を適宜使用することにより、全ての色の斑点を検出でき
る。

２色（無彩色を含む）以上の斑点を検出する場合、斑点
色に合せてフィルターを選び（黒色系の場合にはフィル
ターを用いない）、２回以上斑点検査工程に付す。な
お、２種の斑点色が補色関係にある場合には、一方の色
のフィルターにて同時に検出することも可能である。

なお、実用的には青緑色系および黒色系の径０．５から
１ｍｍ程度の斑点の欠点が多く存在しまた目立つ傾向が
あるので、これらの斑点の検出が主な対象となる場合が
多い。

（Ｂ）（ロ）凹凸検査工程本工程の一具体例の構成図を第１８図に示す。タイル１
の搬送路上で且つタイル１の斜め後の上方に高周波蛍光
灯４および該蛍光灯４とタイル１との間にスリット５が
設置されている。該スリットは、タイル１に投影される
明部と暗部とが明確な境界を持たないスリット模様がタ
イル搬送方向Ｘと平行になるように配置されている。ま
た搬送路上で且つタイル１の斜め取上方には一次元ＣＣ
ＤカメラＤが設置されている。ＣＣＤカメラＤの走査線
はタイル１の幅方向（第１９図中のＡＢ方向）に掃引さ
れ、タイル１の表面を幅方向に輪切りにして順次タイル
表面の欠点を検出する。第１９図はタイル１に凸部ｆ₄
がある場合のスリット模様６を示す模式図：第２０図
は、それぞれ(a)凹凸のない正常タイル表面に対する受
光信号、および(b)第１９図に示すタイル１の凸部ｆ₄
を通過する走査線に対応する受光信号のフローチャート
である。

上記の対応においてはスリットをタイル搬送方向Ｘと平
行になるように配置したが、スリットを搬送方向Ｘと直
交するように（スリット模様がタイル幅方向となる）設
置してもよい。この場合、コスト高ではあるが二次元Ｃ
ＣＤカメラ等の二次元カメラを使用してもよい。

このようにして、一般に存在しがちな径２ｍｍ以上で凹
凸が数１０ミクロン以上の凹凸状欠点が効果的に検出で
きる。

（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程（ｉ）ＣＣＤカメラを用いる本工程装置の一具体例の斜
視図を第２１図に示す。タイル１の搬送方向Ｘと直交す
るＡＢ線上に、レーザー光発振器（半導体レーザー）
７、集光レンズ８およびシリンドリカルレンズ９がタイ
ル１の側面両側に（一方側は図示を省略する）設けられ
ている。発振器７からのレーザー光２は集光レンズ８お
よびシリンドリカルレンズ９により、タイル１の側面上
に縦方向に線状に照射される。一方、タイル搬送路の左
右には、レーザー光の照射方向に対し約４５゜傾いた位
置（θ₄＝約４５゜）に２個のＣＣＤカメラＤ（一方の
側のカメラは図示を省略）が設置されている。ここで、
タイル１、発振器７およびカメラＤは実質的に同一の平
面上に設けられている。１０はＣＣＤカメラ視野であ
る。

第２２および第２３図は、タイル側面に線状レーザー光
を照射した場合のＣＣＤカメラＤから見た該レーザー光
の像を模式的に示した図面である。正常なタイル側面に
おいてはレーザー光像Ｐ₁はカメラＤからみて直線状で
あり（第２２図(a)参照）、これに対応してカメラＤの
出力信号Ｓ₁も直線状となる（第２２図(b)参照）。一
方、カケｆ₅のあるタイル側面においては、レーザー光
の像Ｐ₂は線状からずれた形となり（第２３図(a)参
照）、これに対応してカメラＤの出力信号Ｓ₂も直線状
からずれた形となる（第２３図(b)参照）。従って、Ｃ
ＣＤカメラの出力信号の乱れにより、タイル側面のカケ
が検出できる。

上記の工程で、タイル１を９０゜回転することにより、
タイルの前側面および後側面のカケも検出できる。また
線状光の代りにスポット光を検査光として用いて線状に
走査してもよい。光照射方向と光検出装置との角度θ₄
は通常約４５゜±１０゜である。

（ii）ＰＳＤカメラを使用する本工程装置の一具体例の
斜視図を第２４図に示す。タイル１の搬送方向Ｘに対し
４５゜の角度をもってタイル１の両側面上にスポット状
にレーザー光２を照射するレーザー光発振器７（一方側
の発振器７は図示を省略）がタイル１の側面の両側に対
向して設けられている。またレーザー光の照射方向に対
してθ₄′（＝９０゜）の角度をもって、一対のＰＳＤ
カメラＤ′（一方側のカメラＤ′は図示を省略）が設け
られている。タイル１とレーザー光発振器７とＰＳＤカ
メラＤ′は同一平面上にある。１０′はＰＳＤカメラ視
野である。

正常なタイル側面においてはレーザー光２による該タイ
ル側面上のスポット像Ｐ₁′は常に同一位置に見え、Ｐ
ＳＤカメラＤ′による出力信号Ｓ₁′に変化はない（第
２５図(a)および(b)参照）。タイル側面にカケｆ₅があ
ると、レーザー光のスポット像Ｐ₂′の位置がずれるた
め、カメラＤ′による出力信号Ｓ₂′に変化が生じる
（第２６図(a)および(b)参照）。この変化量の大小を信
号処理して、タイル１側面の良、不良の判定がされる。

このようにして、目立ちやすい約０．１ｍｍ平方以上そ
して特に０．２ｍｍ平方以上のカケが、効果的に検出で
きる。

（Ｂ）（ニ）擦傷検査工程本工程の一具体例装置の構成図を第２７図に示す。タイ
ル１表面の垂直方向から４５゜の傾き（θ₂＝４５゜）
をもって搬送路の上方の位置に一次元ＣＣＤカメラＤが
設置され、一方タイル１表面の垂直方向から搬送方向Ｘ
に向って４５゜（θ₁＝４５゜）の傾きをもって高周波
蛍光灯４が設置されている。該カメラＤの走査線掃引方
向は搬送方向Ｘと直交する方向（タイル幅方向）であ
り、タイル１の表面を幅方向に輪切りする如く、順次検
出する。

タイル１の表面上に擦傷ｆ₆がある場合（第２８図(a)
参照）、該擦傷に対応するＣＣＤカメラ出力信号Ｓｎ
（ｎ＝1,2,3,4,…）の擦傷信号Ｓｆｎ（ｎ＝1,2,3,…）
は仮想線Ｅ上に連続する（第２８図(b)）．一方、タイ
ル１表面上の埃ｄは散在的に存在するため（第２９図参
照）、埃信号Ｓｄｎもランダムとなり仮想線上に連続す
ることはない。従って、ＣＣＤ出力信号Ｓｎを統合する
ことにより、擦傷は埃と区別されて検出される。

本工程で検出可能なのは搬送方向に約１５゜以上傾いた
擦傷（θ₃≧約１５゜）である。タイル幅方向に沿った
擦傷（θ₃＜１５゜）の場合はタイル１を９０゜回転し
て本工程に付すことにより検出できる。しかし一般的に
は、一方向に搬送する検査だけで、実用的には充分であ
る。

上記の具体例においてはＣＣＤカメラを搬送路の後方そ
して光源を搬送路の前方に設置したが、ＣＣＤカメラを
前方にそして光源を後方に設置してもよい。該カメラお
よび光源の傾斜角度θ₂およびθ₁はそれぞれ約４５゜
が検出感度上特に好ましく、そして通常４５゜±１０゜
である。

各工程の組合せによる本発明の方法本発明の方法は、上記（Ａ）（ロ）の総合表面検査工程
から選ばれる一つの工程と上記（Ｂ）（ロ）の個別検査
工程の少なくとも一つの工程との組合せから成る。上記
（Ａ）および（Ｂ）の各工程は任意の順序に実施でき
る。また被検査体を各検査工程間において、必要または
都合に応じて実質的に水平面内で適当な角度（例えば９
０゜、１８０゜等）回転してもよい。

上記のように本発明においては、表面総合検査工程の
（Ａ）（ロ）が不可欠であり、そして総合検査（Ａ）だ
けでは検出困難な被検査体の欠点を検出するための個別
検査工程（Ｂ）（ロ）から選ばれる少くも一つの工程と
組合せて一検査系列にて実施する。従って、個別検査工
程（Ｂ）は被検査体に存在し得る欠点に応じて選択して
採用できる。必要に応じて被検査体の位置または搬送方
向を９０゜回転して実施される第二検査工程は、側部カ
ケ検査、凹凸検査、および外周縁部に湾曲部を有する場
合の総合検査工程において重要である。

〔作用および効果〕

本発明の各工程の作用および効果、並びに本発明方法全
体の作用・効果を以下に記述する。

（Ａ）（イ）差動信号式総合検査工程被検査体の搬送方向からみて右および左の反射光検出装
置はそれぞれ、該被検査体の右部および左部の表面状態
に応じた信号（ＢおよびＡ）を発する。本工程は線対称
表面を有する板状物の差動信号検出方式を採用するた
め、被検査体が湾曲表面を有する場合であっても、差動
信号（Ａ−Ｂ）は該湾曲部の影響を受けず、表面欠陥が
ないと平坦となり、表面欠陥がある場合のみ凹又は凸の
ピークとして検出される。１台の反射光検出装置を用い
て信号２分割した場合も同様である。

従って、本工程によれば、下記の効果が得られる。差動
信号による検出方式のため、湾曲した表面縁部を有す
る被検査体（例えば役物タイル）について、平面部分だ
けでなく湾曲部についても表面欠陥を検出できる、左
右対称形の凹凸表面模様を有する反射性板状体等につい
ても、表面欠陥の検出が可能となる。

（Ａ）（ロ）曲面スクリーン式総合検査工程被検査体の表面に照射された検査光は、該表面で反射さ
れ、該表面を被う形状の曲面スクリーンに入光し、その
反射光の一部は該スクリーンを透過し、光検出装置の光
強度検出手段によって光強度が測定され、この検出され
た光強度は基準光強度と比較される。被検査体表面に所
定大きさ以上の欠点がある場合には、検出された光強度
と基準光強度との差が所定値以上となり、当該欠点の存
在が検知される。本工程においては、スクリーンは被測
定部材の表面を被う形状をしているので、この部材表面
が湾曲していてもその反射光をスクリーンに映し出すこ
とができ、その光強度を測定して欠点を検出することが
可能とされる。

従って本工程によれば、タイル等の湾曲面を有する部材
について、その表面の欠点を迅速かつ精度良く検出でき
る。

（Ｂ）（イ）斑点検査工程有彩色斑点については特定のフィルターを使用しそして
黒色系斑点については好ましくはフィルター無しで、被
検査体表面の色の濃淡差又は明暗差を反射光検出装置に
より検出して、斑点の存在が検出される。

本工程によれば、種々の斑点が精度良く検出でき、上記
（Ａ）の総合検査工程によっては充分でない、凹凸のな
い斑点の検出が可能となる。

（Ｂ）（ロ）凹凸検査工程表面に凹凸欠点のある被検査体にスリットを介して検査
光を照射すると、該表面上に形成されるスリット模様は
該欠点付近において乱れる。このスリット模様を反射光
検出装置の走査線で検出すると、該欠点を通過する走査
線の出力信号は正常表面での出力信号と異なるものとな
り、欠点の存在が検出される。

本工程においては、被検査体表面上に明部と暗部とが明
確な境界を持たないスリット模様を形成するため、スリ
ット模様の明部又は暗部内に入り得る微小な欠点、又は
浅いへこみ等も検出可能となる。

（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程被検査体側面上に線状またはスポット状に照射された検
査光を、照射方向と角度をもって設置された反射光検出
装置から見た場合、正常側面においては直線状または正
常なスポット状となる。カケのある側面においては該直
線または該スポット像が乱れた形となる。これに対応し
て、前者の出力信号は直線そして後者の出力信号は非直
線となって、または該スポット像の位置がずれて、側面
のカケが検出される。

本工程によって、（Ａ）（イ）又は（ロ）の総合検査工
程によっては検出が困難な垂直側面のカケが検出でき
る。

（Ｂ）（ニ）擦傷検査工程擦傷は浅い線状の溝であるため、通常の凹凸欠陥の検出
と比して検出感度を良くしないと検出されない。検出感
度を良くすると、被検査体表面上の埃も誤って検出され
るおそれがある。本工程は擦傷の特徴である連続性（線
状）を利用し、搬送方向に直交する方向に光検出装置の
走査線を掃引して、各走査線による信号を総合すること
により、埃による信号と区別して検出する。即ち、擦傷
の場合、各走査線による信号を統合すると欠点信号は仮
想線上に並ぶが、埃の場合は欠点信号は散在して、仮想
線上に並ぶことはない。

本工程によると、通常の検出方法では検出し得ない微細
な擦傷を、埃と区別して精度良く検出できる。

なお、上記の各検査工程は、単独にてそれぞれ実施する
ことも可能であり、かつそれぞれ充分な特許性を有する
ものと思考される。

本発明の作用・効果本発明の方法は、上記（Ａ）（ロ）の総合表面検査工程
を用いるため、湾曲面を有する板状物、特に役物タイル
のように湾曲縁部を有する板状物であっても、湾曲面を
含めて表面全体の欠陥を自動的に能率良く検出できる。
更に、上記の総合表面検査工程により検出不充分な欠陥
については、適宜（Ｂ）（ロ）の個別検査工程を採択す
ることにより検出できる。これら（Ａ）および（Ｂ）の
各検査工程はいずれも一定方向に搬送中の板状物に対し
て実施でき且つ反射光を利用するものであるため、各工
程を組合せて一つのライン上で精度および能率よく自動
的に検査できる。更に、本発明の効果を従来の目視検査
と検査精度および能率の観点から比較すると、(ｉ)検査
速度等の能率では本発明が優れており、（ii）目視検査
者の疲れ等による全般的精度および能率も本発明が格段
に優れており、そして（iii）目視検査者の疲れを除い
た検査精度では商品的にあまり問題とならない軽微な欠
点の場合には両者間に大差はないが、目視検査者が見逃
した重大欠点が本発明によって確実に検出された。しか
も、不良品混入率の多いロットの場合にも、本発明によ
れば安定した検査精度が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はタイルの差動信号式総合検査工程の一態様を示
す側面構成図；第２図は第１図の平面図；第３図はそれ
ぞれ第１〜２図に示すタイルの(a)左半部の受光信号、
(b)右半部の受光信号、および(c)差動信号の波形を示す
フローチャート；第４図は正常なタイル表面での光反射
の模式図；第５図はタイルの欠陥部における光反射の模
式図；第６図は曲面スクリーン式総合検査工程の一態様
を示す構成図；第７図は第６図のｖ−ｖ線矢視図；第８
〜１１図は曲面スクリーン式総合検査工程における作動
説明図；第１２〜１４図は該スクリーン式検査工程にお
けるレーザービーム光強度の検出曲線の一例を示す線
図；第１５図は青色系斑点検出装置の一具体例の構成
図；第１６図は(a)正常タイルの平面図、および(b)該正
常タイルに対する受光信号の波形を示すフローチャー
ト；第１７図は(a)斑点を有するタイルの平面図、およ
び(b)該タイルに対する受光信号の波形を示すフローチ
ャート；第１８図は凹凸検査装置の一具体例の構成図；
第１９図は凸部を有するタイル表面上のスリット模様を
示す模式図；第２０図は(a)正常タイル表面に対応する
受光信号、および(b)タイル表面の凸部を通過する走査
線に対応する受光信号の各フローチャート；第２１図は
ＣＣＤカメラを使用する側部カケ検査装置の概略斜視
図；第２２図は(a)正常タイル側面での線状レーザー光
のＣＣＤカメラによる検出像、および(b)該検出像に対
応する出力信号のフローチャート；第２３図は、(a)側
面にカケを有するタイルのカケ部分での線状レーザー光
のＣＣＤカメラによる検出像、および(b)該検出像に対
応する出力信号のフローチャート；第２４図はＰＳＤカ
メラを使用する側部カケ検査装置の概略斜視図；第２５
図は(a)正常タイル側面でのレーザー光スポット像を示
す模式図および(b)該スポット像に対応するＰＳＤカメ
ラ出力信号のフローチャート；第２６図は(a)側面にカ
ケを有するタイルのカケ部分でのレーザー光スポット像
を示す模式図および(b)該スポット像に対応するＰＳＤ
カメラ出力信号のフローチャート；第２７図は、擦傷検
査装置の一具体例の構成図；第２８図は、(a)擦傷を有
するタイルの平面図、および(b)該タイル表面に対する
ＣＣＤカメラの出力信号のフローチャート；第２９図
は、(a)表面に埃を有するタイルの平面図、および(b)該
タイル表面に対するＣＣＤカメラの出力信号のフローチ
ャートである。１……被検査体（タイル）、２……検査光、３……赤色
フィルター、４……高周波蛍光灯、５……スリット、７
……レーザー発振器、２２……スクリーン、Ｄ、Ｄ₁〜Ｄ₆……ＣＣＤカメラ、Ｄ′……ＰＳＤカメ
ラ、Ｒ₁〜Ｒ₄……湾曲縁部、ｆ、ｆ₁〜ｆ₆……欠
陥。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−259044（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−160645（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−96088（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−12029（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記に定義する（Ａ）（ロ）曲面スクリー
ン式総合検査工程からなる表面総合検査工程と、下記に
定義する（Ｂ）（ロ）凹凸検査工程、（Ｂ）（ハ）側部
カケ検査工程および（Ｂ）（ニ）擦傷検査工程から選ば
れる少なくとも一つの個別検査工程との任意の順序の組
合せ検査工程を、一定方向に搬送される光反射性表面を
有する被検査体に連続して実施することを特徴とする、
板状物表面の自動検査方法：（Ａ）（ロ）被検査体表面を被う形状であって且つ該表
面から所定距離だけ離隔した位置に設置された半透光性
の曲面スクリーンの検査光入射用開口から、一定方向に
搬送中の該被検査体表面に検査光を照射し、該表面から
反射され該スクリーンを透過した反射光を反射光強度検
出装置により検出し、検出された光強度と基準光強度と
を比較することにより該被検査体表面の欠陥を検出する
曲面スクリーン式総合検査工程；（Ｂ）（ロ）一定方向に搬送中の被検査体の表面に斜め
上方からスリットを介して検査光を照射して該表面上に
明部と暗部とが明確な境界を持たないスリット模様を形
成し、搬送路の上方に設置した反射光検出装置の走査線
を該被検査体表面上に搬送方向と直交する方向に掃引し
て走査線方向の該被検査体表面の明暗差を検出しそして
信号化し、得られた信号から該被検査体表面上の凹凸を
検出する凹凸検査工程；（Ｂ）（ハ）一定方向に搬送中の被検査体の側部表面上
に、スポット状又は縦方向に線状の検査光を照射し、該
側部表面上の該検査光の像を、該検査光の照射方向から
角度をもって設置された反射光検出装置にて検出し、該
像の正常位置からのズレにより該被検査体側部のカケを
検出する側部カケ検査工程；および（Ｂ）（ニ）一定方向に搬送中の被検査体の表面に斜め
上方から検査光を照射し、該表面からの反射光を、該被
検査体の上方且つ該検査光の照射方向から角度をもって
設置された反射光検出装置の走査線を該被検査体の搬送
方向と実質的に直交する方向に走査することにより順次
検出しそして信号化し、得られた信号を総合することに
より該被検査体表面上の擦傷を検出する擦傷検査工程。
【請求項２】下記に定義する（Ａ）（イ）差動信号式総
合検査工程を更に含む、特許請求の範囲第１項の方法：（Ａ）（イ）線対称の光反射性表面を有する被検査体を
該対称線方向に搬送し、該被検査体の表面上に検査光を
該搬送方向に対して実質的に直交する方向に線状に且つ
該表面上の線対称位置が同照度になるように照射し：該
被検査体表面からの反射光を該照射被検査体表面の上方
に設置した反射光検出装置により検出して、該被検査体
の左半部および右半部にそれぞれ対応する２種類の受光
信号を得：該２種類の受光信号から差動信号を得ること
によって該被検査体表面上の欠陥を自動検出する差動信
号式総合検査工程。
【請求項３】下記に定義する（Ｂ）（イ）斑点個別検査
工程を更に含む、特許請求の範囲第１または２項の方
法：（Ｂ）（イ）一定方向に搬送中の被検査体の表面に斜め
上方から検査光を照射し、該表面からの反射光強度を、
該表面の実質的に垂直上方に設置された反射光検出装置
にて測定して該表面の濃淡差を検出することにより表面
斑点を検出する斑点検査工程。
【請求項４】個別検査工程として少なくとも上記の
（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程を含む、特許請求の範囲
第１、第２又は第３項の方法。
【請求項５】上記の（Ｂ）（イ）斑点検査工程、（Ｂ）
（ロ）凹凸検査工程、（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程、
（Ｂ）（ニ）擦傷検査工程および（Ａ）表面総合検査工
程から成る第一検査工程を被検査体に実施した後、該被
検査体を実質的に水平面内で90゜回転し、そして（Ｂ）
（ロ）凹凸検査工程、（Ｂ）（ハ）側部カケ検査工程お
よび（Ａ）表面総合検査工程を含む第二検査工程を実施
する、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項の方
法。
【請求項６】被検査体が施釉タイルである、特許請求の
範囲第１〜５項のいずれか１項の方法。