JPH0761699A - シート材表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シート材の表面欠陥を検出する表面検査装置
に関し、蛇行などに起因する表面欠陥の誤検知が無く、
ドクター線の様に連続発生する表面欠陥を確実に検出す
る。 【構成】 メモリ選択回路４３８が配分スイッチ４１４
を切り換えて基準パターンの情報を一方の記憶素子４１
２Ａに与えているとき、メモリリード／ライトコントロ
ーラ４３６はこれにライト信号を出力する。この時、メ
モリ選択回路４３８は読出しスイッチ４１６を他方の記
憶素子４１２Ｂへ切り換え、メモリリード／ライトコン
トローラ４３６はこれにリード信号を出力する。この様
な記憶素子使用状態は、通常交互に切換えられる。しか
し、欠陥情報が出力されると、コントローラ４３６およ
びメモリ選択回路４３８は上記処理を中断し、表面欠陥
が検出される以前の最新の基準パターンを使用して表面
欠陥の検出を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定パターンが繰り返
し記載されたシート材の表面を順次走査して該シート材
の表面欠陥（印刷の不良や傷等）を検出する表面検査装
置に関し、特に検出精度を向上させるために近接する所
定パターン同士を比較する表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来技術】所定パターンが印刷されたシート材の表面
欠陥、例えばフィルムや紙などの表面に発生するピンホ
ール、印刷の欠け、傷などの検査は、品質保証上の重要
要素の一つであり、厳しい基準が要求される。特に、食
品や薬品などの梱包材として使用されるシート材の表面
欠陥は、法規制の面からも厳格な品質の確保が要求され
る。

【０００３】そこで、従来よりこの種の要求に応えるた
めの表面検査装置として、シート材に繰り返し印刷され
ている所定パターンの一周期分を予め基準パターンとし
て記憶し、この記憶した基準パターンと被検査パターン
とを比較するパターンマッチング法を採用した装置が提
案され、一定の効果を収めている。

【０００４】更に、上記パターンマッチング法を一歩進
め、被検査対象であるシート材が蛇行あるいは斜行した
際のパターンの不一致から表面欠陥を誤検出しないよう
に、近接する所定パターン同士を比較するために基準パ
ターンを順次最新のものに更新する表面検査装置も提供
されている。この種の高性能な表面検査装置によれば、
例えば被検査パターンを１つ前のパターンと比較するた
めに、シート材が少々蛇行、斜行しようとも比較する両
パターンの差は僅かとなり、表面欠陥の検出精度が向上
する。

【０００５】すなわち、従来の表面検査装置は、印刷パ
ターンの周期性を巧みに利用し、一定のあるいは順次更
新される基準パターンと被検査パターンとを比較するこ
とで、シート材の表面欠陥を高精度に検出し、印刷産業
界の高品質要求に応えている。なお、こうした表面検査
は、印刷以外の手法、例えば吹き付け、張り合わせ、エ
ンボス加工等の手法により文字や絵が記載されたものに
も適用されることは言うまでもない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の表面検査装置は、基準パターンを順次更新して近接す
るパターン同士を比較するため、更新した基準パターン
および被検査パターンの両方に同じ表面欠陥が存在する
場合には、これを見逃してしまう。例えば、シート材の
印刷工程でドクターブレードの損傷により発生するドク
ター線は、当初は非常に細い線状の表面欠陥として現わ
れ、次第にその線が太くなって行くことが常であり、シ
ート材の印刷工程で比較的発生しやすい表面欠陥として
知られている。この様な表面欠陥に対して上記表面検査
装置は、更新された基準パターン自体にドクター線が模
様の一部として記憶されているため、これを欠陥として
検出するのに失敗する場合がある。しかも、このドクタ
ー線は、インキ抜け、インキ跳ねあるいはインキ汚れと
いった局所的に発生する表面欠陥ではなく、その原因か
ら明らかなように一旦発生し初めると連続して発生し続
けるものであり、表面欠陥の中でも無視し得ない欠陥で
ある。

【０００７】一方、一定の基準パターンを記憶し続ける
単純なパターンマッチ法を採用する表面検査装置は、ド
クター線の様な表面欠陥を的確に検出することができる
が、前述のごとくシート材の蛇行や斜行を表面欠陥とし
て誤検出するなど誤検出が多発し、実用的ではない。

【０００８】本発明の表面検査装置は、こうした問題点
を解決し、蛇行や斜行が発生し易いシート材の印刷シス
テムにおいて、蛇行や斜行に起因する表面欠陥の誤検出
をなくし、かつドクター線の様な連続して発生する重大
な表面欠陥を確実に検出することを目的としてなされ、
次の構成を採った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の表面検査装置
は、所定パターンが繰り返し記載されたシート材の表面
を順次走査しつつ、該記載の欠損，シート材表面の傷な
どの欠陥を検査するシート材表面検査装置であって、該
シート材の表面の状態を光学的な画像として読み取る読
取手段と、前記読取手段が前記所定パターンに対応して
読み取った画像をパターン情報として記憶する複数のパ
ターン情報記憶手段と、いずれかのパターン情報記憶手
段に記憶されたパターン情報を基準パターンとして読み
出す基準パターン読出手段と、前記複数のパターン情報
記憶手段の内、前記基準パターンが記憶されたパターン
情報記憶手段とは異なるパターン情報記憶手段に、検査
対象のパターン情報を記憶させる切替手段と、前記検査
対象であるパターン情報を、前記基準パターン読出手段
により読み出された基準パターンと比較し、前記シート
材の表面欠陥を検出する欠陥検出手段と、前記欠陥検出
手段が前記シート材の表面欠陥を検出したときを除き、
前記基準パターン読出手段が基準パターンを読み出すパ
ターン情報記憶手段を、最新のパターン情報を記憶した
ものに切り換える基準パターン更新手段とを備えること
を要旨とする。

【００１０】

【作用】以上のように構成された本発明のシート材表面
検査装置は、複数のパターン情報記憶手段を備え、検査
対象のパターン情報を、以前にパターン情報記憶手段に
記憶したパターン情報（基準パターン）と比較すること
により、欠陥検出手段がシート材の表面欠陥を検出す
る。欠陥検出手段が欠陥を検出したときを除き、基準パ
ターン更新手段が作動して、基準パターン読出手段が基
準パターンを読み出すパターン情報記憶手段を、最新の
パターン情報を記憶した手段に切り換える。従って、欠
陥が検出されなければ、欠陥検出手段は、表面欠陥が発
生する直前のパターン情報を記憶するパターン情報記憶
手段の情報を基準パターンとして比較を行なうことにな
り、蛇行や斜行の影響を受けることなく、検査を続行す
る。なお、検査対象となるパターン情報は、パターン情
報記憶手段に一旦記憶してから基準パターンとの比較に
供しても良いし、読取手段により読み取ったパターン情
報を直接比較に供しても差し支えない。

【００１１】一方、欠陥が検出されたときには、基準パ
ターンを読み出すパターン情報記憶手段は最新のパター
ン情報を記憶したものには切り換えられず、次の比較は
それ以前に記憶されたパターン情報と行なわれることに
なり、欠陥が２度以上続いて同じ場所に生じた場合で
も、これを連続して、欠陥として検出することができ
る。

【００１２】

【実施例】以上説明した本発明の構成、作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、実施例である表面検査装置２０の外観
説明図である。図示するように本実施例の表面検査装置
２０は、シート材Ｓの搬送工程の途中に配置される投受
光ユニット３０からの信号を処理する制御盤４０にてシ
ート材Ｓの表面欠陥を検出し、その検出結果をラベラー
５０を用いてシート材Ｓに直接印を付したりモニタ６０
やプリンタ７０に出力するものである。

【００１３】図２は、上記投受光ユニット３０の内部構
成までを模式的に示す表面検査装置２０の構成説明図で
ある。図示するように実施例の表面検査装置２０が検査
対象としているシート材Ｓは、印刷基準マークＭを原点
として所定パターン（Ａ）が繰り返し印刷された長尺状
のものである。投受光ユニット３０は、このシート材Ｓ
の表面を照らし出す投光器３２、その反射光からシート
材Ｓの表面を撮像する受光器３４、シート材Ｓの搬送速
度に同期した回転数で回転する一対のローラ３５、この
ローラ３５の所定回転角度毎に信号を出力するロータリ
エンコーダ３６、前記印刷基準マークＭを検出するマー
クセンサ３８から構成される。

【００１４】投光器３２は、受光器３４やシート材Ｓの
材質との整合性、本表面検査装置２０の設置環境などに
合わせて各種の光源を選択できる柔軟な設計がなされて
おり、本実施例では１ないし２本の蛍光燈３２１を光源
とし、かつ、ちらつき防止のために蛍光燈３２１を高周
波または直流で点灯させている。受光器３４は一次元の
ＣＣＤカメラで、その受光部となる一次元ＣＣＤ３４１
には１３μｍ間隔でＣＣＤ素子を２０４８個直線状に配
置し、極めて高い分解性能を実現している。また、公知
のように、このＣＣＤ３４１上にシート材Ｓの被検査部
位となる像を結ぶためのレンズ３４２が備えられる。

【００１５】制御盤４０は、以上の構成を備えた投受光
ユニット３０からの信号を受信して、シート材Ｓの表面
欠陥を検出するものである。制御盤４０の電気回路ブロ
ック図を図３に、その信号処理の説明図を図４に示し
た。

【００１６】受光器３４から制御盤４０に入力された撮
像信号は、図３および図４に示すように、自動利得コン
トローラ（ＡＧＣ回路）４０２によりゲインコントロー
ルされた後に微分回路４０４にて微分処理され、その微
分値とスレッシュホールド電圧回路４０６に設定された
基準電位とが二値化回路４０８にて比較されて二値化さ
れる。これにより撮像信号の中から所定基準を上回る変
化点が二値化信号として検出され、シート材Ｓに印刷さ
れた所定パターン（Ａ）（図４は所定パターンとして片
かなの「イ」が印刷されている場合を示している）や表
面欠陥（キズＢ）の輪郭が浮かび上がる。

【００１７】こうして二値化回路４０８の出力として得
られた所定パターン（Ａ）や表面欠陥の輪郭情報は、図
３に示すように記憶回路４１０および後述するパターン
比較回路４２４にそれぞれ入力される。記憶回路４１０
とは、シート材Ｓに印刷された所定パターン（Ａ）に関
する一連の輪郭情報を基準パターンとして記憶するため
の大容量の２つの記憶素子４１２Ａ，４１２Ｂ、二値化
回路４０８から出力される輪郭情報を記憶素子４１２
Ａ，４１２Ｂの何れか一方に配分するための配分スイッ
チ４１４、記憶素子４１２Ａ，４１２Ｂの何れか一方か
らここに記憶された輪郭情報を読み出すための読出しス
イッチ４１６から構成されている。ここで配分スイッチ
４１４および読出しスイッチ４１６とは、後述するメモ
リ選択回路４３８により切り換え駆動されるが、少なく
とも記憶素子４１２Ａ，４１２Ｂのいずれか一つには、
印刷パターン（Ａ）に関する一連の輪郭情報の最新のも
の、すなわち基準パターンが記憶させるように駆動され
る。

【００１８】従って、記憶素子４１２Ａ，４１２Ｂの何
れかに記憶された印刷パターン（Ａ）に関する基準パタ
ーンと、その基準パターンとされた印刷パターン（Ａ）
に近接した印刷パターン（Ａ）の輪郭情報とを比較する
ことで、シート材Ｓの蛇行や斜行に影響を受けない表面
欠陥検出が可能となる。そこで、記憶回路４１０に記憶
された基準パターンは、その情報を指定された割合で大
きくする膨張回路４２２へ出力され、この膨張回路４２
２を経て得られた信号と今回の撮像信号から得られた輪
郭情報とがパターン比較回路４２４にて比較される。こ
こで膨張回路４２２とは、僅かな印刷パターン（Ａ）の
位置や線幅のずれが表面欠陥として誤検知されることを
避けるため、図４に示すごとく記憶回路４１０に記憶さ
れた基準パターンの輪郭情報を指定された割合で大きく
する、いわゆる太らせ処理を実行するものである。

【００１９】こうしてパターン比較回路４２４から得ら
れる基準パターンと今回の輪郭情報との不一致に関する
差信号は次段の欠陥検出回路４２６へと入力され、差信
号がどの様な状況で発生しているかが判断される。例え
ば、差信号の発生状況が散乱的に数点で発生している時
には投光器３２、受光器３４の感度や表面検査装置２０
の設置環境に起因する外乱などの影響が考えられるが、
連続して多数の差信号が生成された場合等には表面欠陥
が最大の原因として考えられる。そこで、本実施例の欠
陥検出回路４２６は、差信号の発生状況から表面欠陥を
検知するための各種条件を表面検査装置２０の運用者が
自由に設定可能に設計されているのである。

【００２０】欠陥検出回路４２６から欠陥情報が出力さ
れると、この欠陥情報に基づき出力制御回路４２８は予
め定められた仕様によりラベラー５０、モニタ６０およ
びプリンタ７０を駆動してその表面欠陥情報を出力す
る。図５は、出力制御回路４２８によってモニタ６０に
出力される表面欠陥情報の一例を示す説明図である。図
示するように出力制御回路４２８は、表面欠陥が検出さ
れた箇所を座標値（図中のＨ値，Ｖ値）やグラフィック
により明示すると共にその表面欠陥の幅（図中のＷ値）
や長さ（図中のＬ値）などを表示し、実際にシート材Ｓ
を目視検査する際の便宜を図るよう配慮されている。ま
た、ラベラー５０を用いて表面欠陥が検出されたシート
材Ｓの箇所にラベルを付与するならば、上記モニタ６０
に表示された表面欠陥を容易に探し出すことができる。

【００２１】以上のようにしてシート材Ｓの表面欠陥を
検出する本実施例の表面検査装置２０は、更に次のよう
な構成によってドクター線等のように連続して同一箇所
に発生する表面欠陥までも確実に検出することができ
る。

【００２２】図３に示すように、制御盤４０にはロータ
リエンコーダ３６の出力信号からシート材Ｓの所定移動
量毎にライン同期信号を出力するライン同期回路４３
２、マークセンサ３８の出力信号から印刷基準マークＭ
の通過毎に基準マーク信号を出力する基準マーク検知回
路４３４が設けられおり、シート材Ｓに印刷された所定
パターン（Ａ）の印刷原点や移動量を正確に検出するこ
とができる。

【００２３】メモリリード／ライトコントローラ４３６
およびメモリ選択回路４３８は、このライン同期回路４
３２、基準マーク検知回路４３４および前述した欠陥検
出回路４２６からの出力信号を処理し、前記配分スイッ
チ４１４、読出しスイッチ４１６の切り換えや前記２つ
の記憶素子４１２Ａ，４１２Ｂのリード／ライトを指示
する回路である。以下、これらメモリリード／ライトコ
ントローラ４３６およびメモリ選択回路４３８の動作に
つき、図６に示した動作説明図を参照しながら説明す
る。なお、図６においてシート材Ｓの所定パターン（Ａ
ｎ）に付している添字ｎ（ｎ＝０〜７）は、表面検査装
置２０の投受光ユニット３０を通過する複数個の所定パ
ターン（Ａ）の順序を示している。

【００２４】図６に示すように、メモリ選択回路４３８
が配分スイッチ４１４の切り換えて今回の被検査対象で
ある所定パターン（Ａ１）に関する一連の輪郭情報（基
準パターン）を一方の記憶素子（図では記憶素子４１２
Ａ）に与えているとき、メモリリード／ライトコントロ
ーラ４３６はこれに同期して記憶素子４１２Ａにライト
信号を出力してこの輪郭情報を記憶させている。一方、
この時、メモリ選択回路４３８は、読出しスイッチ４１
６を他方の記憶素子（図では記憶素子４１２Ｂ）側へ切
り換えており、メモリリード／ライトコントローラ４３
６は記憶素子４１２Ｂから、一つ前に検査された所定パ
ターン（Ａ０）に基づいた基準パターンを読み出すため
にリード信号を出力している。記憶素子４１２Ｂから読
み出された情報は、基準パターンとして扱われ、現在投
受光ユニット３０を通過している検査対象からの輪郭情
報と、パターン比較回路４２４により比較される。

【００２５】この比較結果により欠陥検出回路４２６か
ら欠陥情報が出力されなかったとき、すなわち所定パタ
ーン（Ａ１）に表面欠陥が認められなかったときには、
メモリリード／ライトコントローラ４３６およびメモリ
選択回路４３８は互いにその出力を反転し、書込み，読
み出しの対象となる記憶素子を切り換える。この処理に
より投受光ユニット３０を通過する所定パターン（Ａ
２）は、前回同様に直前の所定パターン（Ａ１）に基づ
いた基準パターンと比較され、シート材Ｓの蛇行や斜行
に起因する表面欠陥の誤検知を排除することができる。
欠陥検出回路４２６から欠陥情報が出力されない期間は
上記処理が繰り返され、直前の所定パターン（Ａ）を基
準パターンとしたシート材Ｓの表面欠陥検出が継続され
る。

【００２６】しかし、一旦欠陥情報が出力されると（図
では所定パターン（Ａ４）の処理時）、メモリリード／
ライトコントローラ４３６およびメモリ選択回路４３８
は上記切り換え処理を中断し、前回の出力信号を維持し
続けるように作動する。従って、表面欠陥が検出された
所定パターン（Ａ４）直後の所定パターン（Ａ５）の表
面欠陥を検出すための基準パターンとしては、表面欠陥
が検出される以前の最新の所定パターン（Ａ３）に関す
る基準パターンが使用され、所定パターン（Ａ５）にも
連続して発生しているドクター線Ｄの表面欠陥を検出す
ることができる。またこの時、基準パターンとして使用
されない他方の記憶素子（図では記憶素子４１２Ｂ）に
は、現在検査対象となっているパターンの輪郭情報に基
づいて、最新の情報が次の基準パターンになる可能性を
備えたパターンとして、毎回書き込み続けられることに
なる。

【００２７】こうしてシート材Ｓの表面欠陥が皆無とな
ったとき（図では所定パターン（Ａ６）の処理）、メモ
リリード／ライトコントローラ４３６およびメモリ選択
回路４３８は、切り換え処理を実行する。従って、次の
被検査対象となる所定パターン（Ａ７）は、直前に書き
込んだ良好な所定パターン（Ａ６）に基づく基準パター
ンとの比較によって、表面欠陥の有無が判断されること
になり、シート材Ｓの蛇行や斜行に起因する表面欠陥の
誤検知を最小限とすることができる。

【００２８】以上説明したように本実施例の表面検査装
置２０は、メモリリード／ライトコントローラ４３６お
よびメモリ選択回路４３８によって２つの記憶素子４１
２Ａ，４１２Ｂのうち正常、かつ、最新の所定パターン
（Ａ）に基づく基準パターンを記憶している記憶素子を
用いてシート材Ｓの表面欠陥を検出する。このため、シ
ート材Ｓの蛇行や斜行に起因した表面欠陥の誤検出が排
除されるばかりでなく、ドクター線などのように連続し
て同一箇所に発生する表面欠陥であっても確実に検出す
ることができる。すなわち、従来の表面検査装置は単一
の記憶素子しか備えておらず、例え所定パターン（Ａ
４）に表面欠陥が検出されたとしても、その表面欠陥が
含まれた情報を基準パターンとして記憶して続く所定パ
ターン（Ａ５）の表面欠陥を検出しようとするために、
ドクター線のように連続して同一箇所に発生する表面欠
陥を、続けて検出することができなかったのである。

【００２９】また、本実施例の表面検査装置２０は、検
出された表面欠陥をラベラー５０、モニタ６０、プリン
タ７０の多彩な出力機器を制御して報知するため、表面
欠陥の発見されたシート材Ｓの除去作業など、次段の作
業効率を格段に向上させることができる。

【００３０】なお、本実施例では２つの記憶素子４１２
Ａ，４１２Ｂを設けて前々回および前回の撮像信号をそ
れぞれ基準パターンとして記憶している構成について説
明したが、記憶素子を１つだけとし、その全段に少なく
とも１ライン分のラインバッファを設け、欠陥信号が出
力されたラインについては記憶内容の更新（ラインバッ
ファから記憶素子へのデータ転送）を行なわない構成と
してもよい。また、記憶素子４１２を３以上設け、順に
輪郭情報を展開してゆく構成とすることもできる。この
場合には、更に欠陥の発生箇所の変化などの情報を遡っ
てトレースすることができ、欠陥発生の原因などを特定
するのに役立てることができる。また、撮像信号を一旦
記憶素子に記憶してから比較に供する構成とすることも
差し支えない。

【００３１】その他、本発明の要旨を逸脱しない各種の
態様により本発明の表面検査装置を具現化してよく、受
光器３４のカメラ台数を増やしてより幅の広いシート材
Ｓの表面欠陥を一度に検出するもの、検出対象とする表
面欠陥などに応じて投光器３２としてハロゲンランプ、
点状光源、線状光源など任意に設計される。また、本実
施例のように受光器３４にて投光器３２の反射光を受光
するのでなく、透過光を受光したり、装置を並列化して
表裏同時に検査するなどシート材Ｓの大きさ、材質など
により最適の設計を採用すればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の表面検査装
置は、近接した印刷パターンを基準パターンとしてシー
ト材の表面欠陥を検出するためシート材の蛇行や斜行に
起因する表面欠陥の誤検知を無くすことができると共
に、表面欠陥が発見されたときにはその基準パターンの
更新を中断して前回値を保持し続けるためにドクター線
の様に連続して発生する重大な表面欠陥をも確実に検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である表面検査装置の外観説
明図である。

【図２】その表面検査装置の投受光ユニットを中心とし
た構成の説明図である。

【図３】制御盤の電気回路ブロック図である。

【図４】その制御盤の信号処理説明図である。

【図５】モニタの出力説明図である。

【図６】記憶素子切り換えの原理説明図である。

【符号の説明】

２０…表面検査装置 ３０…投受光ユニット ３２…投光器 ３４…受光器 ３５…ローラ ３６…ロータリエンコーダ ３８…マークセンサ ４０…制御盤 ５０…ラベラー ６０…モニタ ７０…プリンタ ３２１…蛍光燈 ３４１…一次元ＣＣＤ ３４２…レンズ ４０４…微分回路 ４０６…スレッシュホールド電圧回路 ４０８…二値化回路 ４１０…記憶回路 ４１２…記憶素子 ４１２Ａ，４１２Ｂ…記憶素子 ４１４…配分スイッチ ４１６…読出しスイッチ ４２２…膨張回路 ４２４…パターン比較回路 ４２６…欠陥検出回路 ４２８…出力制御回路 ４３２…ライン同期回路 ４３４…基準マーク検知回路 ４３６…メモリリード／ライトコントローラ ４３８…メモリ選択回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定パターンが繰り返し記載されたシー
   ト材の表面を順次走査しつつ、該記載の欠損，シート材
   表面の傷などの欠陥を検査するシート材表面検査装置で
   あって、 該シート材の表面の状態を光学的な画像として読み取る
   読取手段と、 前記読取手段が前記所定パターンに対応して読み取った
   画像をパターン情報として記憶する複数のパターン情報
   記憶手段と、 いずれかのパターン情報記憶手段に記憶されたパターン
   情報を基準パターンとして読み出す基準パターン読出手
   段と、 前記複数のパターン情報記憶手段の内、前記基準パター
   ンが記憶されたパターン情報記憶手段とは異なるパター
   ン情報記憶手段に、検査対象のパターン情報を記憶させ
   る切替手段と、 前記検査対象であるパターン情報を、前記基準パターン
   読出手段により読み出された基準パターンと比較し、前
   記シート材の表面欠陥を検出する欠陥検出手段と、 前記欠陥検出手段が前記シート材の表面欠陥を検出した
   ときを除き、前記基準パターン読出手段が基準パターン
   を読み出すパターン情報記憶手段を、最新のパターン情
   報を記憶したものに切り換える基準パターン更新手段と
   を備えたシート材表面検査装置。