JPS6151256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、紙、金属板などのシート材の表面
に生じた欠陥を自動的に検査する装置に関し、特
にシート材の蛇行あるいは端部の大欠陥の有無な
どに無関係に欠陥を検出することのできる信号処
理機能を有する欠陥検査装置に関するものであ
る。

シート材の製造工程においては、走行するシー
ト材の表面に生じる汚れ、傷などの欠陥の厳重な
検査が要求されており、従来より各種の検査法が
利用されている。その中でも、シート材表面に小
さく集束されたレーザー光でシート材を走査し、
その反射光を受けることによつて実施される“フ
ライングスポツト”法と呼ばれる光電式検査法
は、よく利用されている検査法の一つである。

次に、第１図および第２図を用いて、従来例で
ある上述した光電式欠陥検査装置を詳しく説明す
る。なお、第１図は光電式欠陥検査装置の基本光
学系を示し、第２図は第１図の光電式欠陥検査装
置の動作を説明するための波形図である。また第
１図において、１は走行するシート材、２は光例
えば走査レーザー光、３はシート材１からの反射
光、４は反射光３を受けて電気信号を発生する光
電変換系、５はシート材１の走行方向、１０と１
１と１２は各々欠陥を示す。更にａは走査の始
点、ｂとｃは走査線上のシート材端部、ｄは走査
の終点である。また第２図の２０は第１図の光電
変換系４が発生する電気信号である反射信号、２
１はこの反射信号２０を適当なスライスレベルで
整形した整形信号、２２は欠陥信号、Ｔ_aとＴ_bと
Ｔ_cとＴ_dはそれぞれ添字ａ、ｂ、ｃ、ｄにより第
１図の走査線上の同一アルフアベツト表示場所を
走査レーザー光２が通過するタイミングを示す。
第１図において進行方向５に走行するシート材１
に対し、走査レーザー光２を、シート材１の進行
方向５と直交させる。この時のシート材１からの
反射光３は光電変換系４に入射し、電気信号に変
換される。このような構成において得られる電気
信号は、走査レーザー光２の走査の始点ａから走
査の終点ｄへの移動に伴つた変化をして、第２図
に符号２０で示す波形となる。すなわちシート材
端部ｂに走査レーザー光２がかかつた瞬間Ｔ_bか
ら反射信号２０が得られ、他のシート材端部ｃに
走査レーザー光２がかかつた瞬間Ｔ_cにおいて反
射光３が消失する。したがつて時点Ｔ_bからＴ_cま
での間走査レーザー光２がシート材１上を走査し
ていることになり、その間に例えば欠陥１０が存
在すればそれに対応してデイツプ状の欠陥信号２
２が得られる。反射信号２０から欠陥の有無を判
定するのは、既知の方法で反射信号２０を適当に
整形した整形信号２１を得ることによつて行なう
ことができる。ところでこのような検査法におい
て、走査レーザー光２がシート材表面に存在して
いる間、すなわち第２図における時点Ｔ_bからＴ_c
までの間が有効検査域として利用され、Ｔ_a〜Ｔ_b
間および、Ｔ_c〜Ｔ_d間は非検査域として無視する
必要があることはいうまでもない。ところが、一
般に、シート材製造工程において走行するシート
材には必ず蛇行が発生するため、第１図の走査レ
ーザー光２上のａ〜ｂ間およびｃ〜ｄ間の距離が
変化し、したがつて第２図のＴ_a〜Ｔ_b間およびＴ
_c〜Ｔ_d間の時間間隔も変化する。このためシート
材の蛇行に対して有効検査域Ｔ_b〜Ｔ_cを設定する
タイミングを追従させる必要が生ずることはいう
までもない。この問題に対して従来から実施され
てきたタイミング追従方法は２種類ある。その一
つは、第２図の反射信号２０を適当なスライスレ
ベルで整形した整形信号２１における出力レベル
の変化点を検出することにより、Ｔ_bおよびＴ_cの
点をみつける方法である。他の方法は走行するシ
ート材１の下側に独立した光電変換素子（図示し
ない）を設け、シート材の両側にオーバー走査し
たレーザー光を受光し、走査レーザー光２がシー
ト材端部ｂからｃにいたるまでの間シート材１に
よつてさえぎられることを利用して、ｂおよびｃ
の点を検出する方法である。しかるに、前者の方
法では、例えば第２図の反射信号２０中の欠陥信
号２２のようにシート材表面からの反射光がほと
んど無いような大きな欠陥信号が発生した場合、
検査域設定信号は、第２図の整形信号２１と同じ
形状すなわち欠陥部分が不感帯となつた信号にな
り、欠陥の抽出が不可能になる。また第１図に欠
陥１１として示したような端部変色に対しては、
あたかも変色部分だけシート材の幅が短くなつた
ような検査域を設定する可能性がある。また、後
者の方法では、第１図の欠陥１２のような“欠
け”に対して、やはりシート材の幅が短くなつた
ような検査域を設定することによる見落しが発生
することは明らかである。

この発明は、従来技術におけるこのような問題
に対してなされたもので、紙、鉄などのシート材
の幅方向長さの変動が一般に非常に小さいことに
着目してレーザー光を定速走査させると共に、シ
ート材の幅をあらかじめ時間間隔に換算して記憶
しておき、第１図のシート材端部ｂあるいはｃに
対応して発生される同期信号に同期して無条件
に、記憶されている時間幅だけの検査域ゲート信
号とすることにより、大小を始めとする欠陥の種
類、発生位置などに関係なく、しかも蛇行を伴う
シート材の欠陥を検出できる走行シート材の欠陥
検査装置を提供するものである。

以下、第３図および第４図を用いてこの発明に
係る欠陥検査装置の一実施例を詳しく説明する。
第３図はこの発明に係る欠陥検査装置の信号処理
回路の一部を示し、第４図は第３図の信号処理回
路の動作を説明するための波形図である。図中、
３０はパルス幅記憶器、３１はクロツク発振器、
３２は検査信号である反射信号２０の立上りを検
出するための立上り検出器、３３は検査域設定用
のパルス発生器、４０はパルス発生器３３の出力
である検査域設定信号、Ｔはパルス幅記憶器３０
が記憶している標準検査幅相当のパルス幅（時
間）、第４図Ａは正常なシート材に対する第３図
の信号処理回路の入出力応答、第４図Ｂはシート
材の中に欠陥がある場合の入出力応答、第４図Ｃ
はシート材の端部に欠陥がある場合の入出力応答
を各々示す。なお、説明の都合上、ここではシー
ト材の反射信号２０から同期信号を取り出す場合
について説明を進める。

第３図において、シート材１からの反射信号２
０つまり検査信号は、スイツチ（無符号）を閉じ
ることによつて最初パルス幅記憶器３０に入れら
れる。そしてこのパルス幅記憶器３０は、１回の
走査においてシート材１から反射光３が得られて
いる間中クロツク発振器３１からの出力を計数す
ることにより、シート材１の一端から他端まで走
査レーザー光２が移動するのに必要な時間Ｔ（す
なわちシート材１の幅方向の長さに相当する値）
をクロツク数として記憶する。この記憶操作は、
一つの連続するシート材１に関して１回行なわれ
るだけで良い。このような状態において、シート
材１が走行し、各走査毎に反射信号２０の立上り
の瞬間Ｔ_bが立上り検出器３２で検出されると、
これを同期して検査域設定用のパルス発生器３３
は、その出力の論理値を第４図に示すように低レ
ベルから高レベルに変更すると共に、クロツク発
振器３１の出力を計数し始める。この計数は、パ
ルス発生器３３での計数値がパルス幅記憶器３０
にあらかじめ記憶されている値に一致するまで行
なわれる。そしてこの間立上り検出器３２からの
信号の読み込みは禁止される。その後、計数値と
記憶値が一致した瞬間にパルス発生器３３はその
出力の論理値を再び低レベルに戻す。このような
操作によつて得られる検査域設定信号４０のパル
ス幅T′はパルス幅記憶器３０の記憶パルス幅Ｔ
すなわち反射信号２０のパルス幅に等しい。とこ
ろでレーザー光による走査を定速走査にすると、
反射信号のパルス幅はシート材の蛇行に無関係に
ほぼ一定となるので、パルス発生器３３から得ら
れる検査域設定信号４０は、正常なシート材に対
しては、第４図Ａに示すように各走査毎に反射信
号２０中のシート材相当部分に検査域を設定でき
ることがあきらかである。また反射信号に大きな
欠陥信号が発生した場合、パルス発生器３３は反
射信号の立上りと同期して動作を開始し、かつ反
射信号の変化とは無関係にクロツク計数によつて
のみ動作を終了するため、第４図Ｂに示すように
反射信号２０中の欠陥信号２２の有無とは無関係
に、不感帯の無い検査域を設定できる。さらに、
第１図の欠陥１１や１２のような端部欠陥に対し
ては、第４図Ｃに示すように、シート材の幅方向
において走査レーザー光が欠陥上を通過し終つた
瞬間から検査域設定信号４０が立上り、規定のパ
ルス幅T′を経過した後に立下る。したがつて、
欠陥の大きさに相当するパルス幅の異なりは反射
信号２０と検査域設定信号４０の各立下り点で検
出することができ、端部欠陥の発生を知ることが
できることはいうまでもない。ところで、これ迄
の説明から明らかなように、パルス発生器３３か
らの出力パルス、つまり、検査域設定信号４０の
時間幅はシート材の検査域ゲート信号として機能
していることになる。なおここでは説明の都合
上、反射信号から検査域設定用の同期信号を得る
場合について説明したが、シート材の下方に独立
した光電変換素子を設け、シート材の両側にオー
バー走査したレーザー光を受けシート材端部を検
出することによつて端部同期信号を得るようにし
ても良いことは、以上の動作説明から考えら明ら
かである。また、欠陥検査法もフライングスポツ
ト法に限られるものではなく、例えばフライング
イメージ法などのように、シート材面上の走査線
の像を走査することによつて行なわれる検査法に
おいても、この発明による検査域記憶設定方式に
より、シート材の欠陥の有無、蛇行などに影響を
受けない検査を実施できることはいうまでもな
い。さらに、第３図の回路構成は説明のための一
構成例を示したものであり、基本的には、正常な
シート材の幅を記憶する機能と、シート材の端部
に対応して発生される同期信号に同期して、前記
シート材の幅に相当する時間幅のパルスを発生す
る機能とを持てば、この発明に係る信号処理を施
すことができることはいうまでもなく、したがつ
て、上述した記憶機能、同期機能を有する限りに
おいて、回路構成の変更は、この発明の特許請求
の範囲を越えるものではあり得ない。また、シー
ト材幅の記憶は１本のシート材に関して１回実施
すればよいが、シート材の走行中に適当にサンプ
リングしてシート材幅を読み込み、記憶値との間
に大きな差が無いことを確認しながら検査を実施
するような方法も、この発明に係る欠陥検査装置
の実際の利用時に、考えることができる。

上述した説明から明らかなように、この発明に
おいては、光を走査して行なわれるシート材の欠
陥検査において、光を定速走査させると共に、連
続走行するシート材の幅を、シート材に欠陥がな
い時の検査信号の時間幅として記憶する機能と、
各走査毎にシート材の端部を検出し、それに同期
して記憶中のシート材幅に相当する時間幅のパル
スを発生し、このパルスの時間幅をシート材の検
査域ゲート信号とする機能とにより、シート材の
蛇行、欠陥の有無、欠陥の発生場所などに無関係
に検査をすることができ、しかもハードウエアが
簡単で済むなど実用上の利点が大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例である光電式欠陥検査装置の基
本光学系を示す斜視図、第２図は第１図の光電式
欠陥検査装置の動作を説明するための波形図、第
３図はこの発明に係る欠陥検査装置の信号処理回
路の一部を示すブロツク図、第４図は第３図にブ
ロツク図で示した各機器の動作を説明するための
波形図である。 また図中、１はシート材、２は走査レーザー
光、３はシート材１からの反射光、４は光電変換
系、５はシート材１の走行方向、１０と１１と１
２は欠陥の例、ａは走査の始点、ｂとｃは走査線
上のシート材端部、ｄは走査の終点、Ｔ_aとＴ_bと
Ｔ_cとＴ_dは各々走査レーザー光が走査線上の添字
表示場所に到達するタイミング、２０は反射信
号、２１は整形信号、２２は欠陥信号、３０はパ
ルス幅記憶器、３１はクロツク発振器、３２は反
射信号２０の立上りを検出するための立上り検出
器、３３は検査域設定用のパルス発生器、４０は
パルス発生器３３の出力である検査域設定信号で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行するシート材を光で走査することによつ
   て前記シート材の表面欠陥を検査する装置におい
   て、前記シート材上の前記光の走査速度を一定に
   する手段と、前記シート材に欠陥がない時の検査
   信号の時間幅で前記シート材の幅を記憶する手段
   と、前記シート材の幅方向の一端に対応して同期
   信号を発生する手段と、前記同期信号によつて動
   作を開始しかつ前記記憶手段に記憶させた前記シ
   ート材の幅に相当する時間に等しい時間幅のパル
   スを発生する手段とを備え、前記パルスの時間幅
   を前記シート材の検査域ゲート信号とし検査信号
   と検査域ゲート信号とを比較することによりシー
   ト材の検査をするように構成したことを特徴とす
   るシート材の欠陥検査装置。 ２ シート材の幅を記憶する手段は、シート材を
   その幅方向に一端から他端まで光で走査する間、
   クロツク発振器からの出力を計数することによ
   り、前記シート材の前記幅を時間に換算して記憶
   するパルス幅記憶器である特許請求の範囲第１項
   記載のシート材の欠陥検査装置。 ３ シート材の幅を記憶する操作は、一つの連続
   するシート材に関して１回だけ行なわれることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のシート材
   の欠陥検査装置。 ４ 同期信号を発生する手段は、シート材をその
   幅方向に一端から他端まで光で走査することによ
   つて得られる反射信号の立上りを検出する立上り
   検出器である特許請求の範囲第１項記載のシート
   材の欠陥検査装置。 ５ シート材の幅に相当する時間に等しい時間幅
   のパルスを発生する手段は、前記シート材の幅に
   相当する時間の間、クロツク発振器からの出力を
   計数することにより、前記時間幅のパルスを発生
   し、これを検査域ゲート信号とするパルス発生器
   である特許請求の範囲第１項記載のシート材の欠
   陥検査装置。 ６ 光がレーザー光である特許請求の範囲第１項
   ないし第５項のいずれかに記載のシート材の欠陥
   検査装置。 ７ シート材が紙あるいは金属板である特許請求
   の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載のシ
   ート材の欠陥検査装置。