WO2019207973A1 - 画像取得方法、測定方法および画像取得装置 - Google Patents

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WO2019207973A1
WO2019207973A1 PCT/JP2019/009327 JP2019009327W WO2019207973A1 WO 2019207973 A1 WO2019207973 A1 WO 2019207973A1 JP 2019009327 W JP2019009327 W JP 2019009327W WO 2019207973 A1 WO2019207973 A1 WO 2019207973A1
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WO
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image
plane
images
unit
image acquisition
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/009327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史朗 大西
裕太郎 得津
杉本　巖生
正紘 鈴川
修司 小▲崎▼
Original Assignee
日立造船株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立造船株式会社 filed Critical 日立造船株式会社
Priority to CN201980026383.0A priority Critical patent/CN112005104B/zh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined

Definitions

  • the present invention relates to a technique for acquiring an image from a sheet-like or plate-like object, and the obtained image is preferably used for acquiring characteristics of change in thickness or surface shape of the object. .
  • a change in thickness or surface shape of a convex or concave shape extending in the width direction appears due to various factors.
  • the change in thickness or surface shape may be evaluated as a defect or as a quality level of the product. In any case, by acquiring the characteristics of light transmission or reflection variation, investigation of the cause of the change, adjustment of the device to reduce the change, determination of whether there is room to reduce the change, etc. It is expected to make use of the acquired properties.
  • the present invention is directed to an image acquisition method for acquiring an image derived from a sheet-like or plate-like object manufactured while being continuously conveyed in the conveyance direction.
  • the image acquisition method includes: a) the surface of the object is perpendicular to a predetermined XY plane, the transport direction is parallel to the XY plane, and the normal of the surface of the object Arranging the object such that an angle formed with the X direction is the first angle; and b) irradiating the object from the X direction with light that is parallel, converged, or diverges with respect to the Y direction; c) obtaining an image by acquiring an image in which light transmitted through or reflected by the object is projected on a screen or receiving light transmitted through or reflected by the object; d) The surface of the object is perpendicular to the XY plane, the transport direction is parallel to the XY plane, and the angle formed between the normal of the surface of the object and the X direction is a second value.
  • the object to be at an angle of Disposing a, e) by performing the step c) again, and a step of acquiring the other images.
  • the object in the step d), is rotated around an axis perpendicular to the XY plane.
  • step d) and the step e) by repeating the step d) and the step e) while changing the angle formed by the normal of the surface of the object in the step d) and the X direction by an angle of 15 degrees or less. A plurality of images are acquired.
  • the present invention is also directed to a measurement method for obtaining a measurement value indicating characteristics of the object from a sheet-like or plate-like object manufactured while being continuously conveyed in the conveyance direction.
  • the measurement method includes f) a step of acquiring the image and the other image by the image acquisition method, and g) acquiring a change in brightness of the image and the other image in a direction corresponding to the transport direction. A process.
  • the object in the step d), is rotated around an axis perpendicular to the XY plane, and an angle formed between the normal of the surface of the object and the X direction in the step d) is set.
  • a plurality of images including the image and the other images are obtained by repeating the d) step and the e) step while changing, and in the step g), in the transport direction. Brightness changes of the plurality of images are acquired.
  • the method further includes h) a step of acquiring a maximum value of brightness change of each of the plurality of images.
  • the present invention is also directed to an image acquisition apparatus that acquires an image derived from a sheet-like or plate-like object manufactured while being continuously conveyed in the conveyance direction.
  • the surface of the object is perpendicular to a predetermined XY plane
  • the transport direction is parallel to the XY plane
  • the normal of the surface of the object and the X direction A holding unit that holds the object so that an angle between the X direction and the object can be relatively changed
  • an illumination unit that irradiates the object from the X direction with light that is parallel, converges, or diverges with respect to the Y direction
  • an imaging unit that acquires an image obtained by acquiring an image obtained by projecting or reflecting light transmitted through or reflected on an object, or by receiving light transmitted or reflected by the object.
  • the holding unit rotates the object around an axis perpendicular to the XY plane.
  • a control unit for controlling the imaging unit and the holding unit is further provided. Under the control of the control unit, the holding unit repeatedly acquires images while changing the angle formed by the normal of the surface of the object and the X direction.
  • FIG. 1 is a front view showing a measuring apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the measurement device 1 includes an image acquisition device 11, a computer 12, and a display 13.
  • FIG. 2 is a plan view of the image acquisition device 11. 1 and 2 show the X direction, the Y direction, and the Z direction for convenience of explanation.
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction are perpendicular to each other.
  • the object 9 to be measured is a sheet-like or plate-like member manufactured while being continuously conveyed in a predetermined conveyance direction.
  • the object 9 is formed of, for example, a resin.
  • the object 9 is preferably a plastic product that is a substitute for glass for a touch panel, but the application of the object 9 is not limited to this.
  • the object 9 may be formed of a material other than resin.
  • the object 9 is transparent, and both main surfaces of the object 9 are substantially flat.
  • the image acquisition device 11 includes a holding unit 21 that holds the object 9, an illumination unit 22 that irradiates light on the object 9, a screen 23, an imaging unit 24, and a control. Part 25. In FIG. 2, the control unit 25 is not shown.
  • the holding unit 21 holds the target 9 so that the surface of the target 9 is perpendicular to the XY plane and the direction corresponding to the transport direction during manufacture on the target 9 is parallel to the XY plane. Hold.
  • the “surface” of the object 9 is the largest surface that the object 9 has.
  • the XY plane is a predetermined virtual plane parallel to the X direction and the Y direction.
  • the holding unit 21 includes a frame 211 that holds the object 9 and a motor 212.
  • the motor 212 rotates the frame 211 around an axis J1 parallel to the Z direction, that is, perpendicular to the XY plane.
  • the holding unit 21 holds the object 9 so that the angle formed between the normal of the surface of the object 9 and the X direction can be relatively changed.
  • the manner in which the frame 211 rotates is indicated by a two-dot chain line.
  • the illumination unit 22 includes a light source 221, a light emitting unit 222, and a lens 223.
  • the light source 221 is not shown.
  • the optical axis J2 of the illumination unit 22 is parallel to the X direction, that is, perpendicular to the YZ plane.
  • the light source 221 is an LED.
  • Other light sources 221 may be used.
  • the light generated by the light source 221 is guided to the light emitting unit 222 through the optical fiber.
  • the light emitting unit 222 emits light from the pinhole. That is, the light emitting unit 222 is a point light source.
  • the light source 221 and the light emitting unit 222 may be a single unit.
  • the light emitted from the light emitting unit 222 is converted into parallel light 71 by the lens 223.
  • illustration of components that hold the light emitting portion 222 and the lens 223 is omitted.
  • the parallel light 71 is irradiated to the object 9 from the X direction by the illumination unit 22.
  • the light transmitted through the object 9 is guided to the screen 23. Thereby, the light transmitted through the object 9 is projected onto the screen 23.
  • the imaging unit 24 acquires an image projected on the screen 23. If accurately expressed, the imaging unit 24 acquires data representing an image of the object 9 projected on the screen 23.
  • the imaging unit 24 images the screen 23 from a position that does not interfere with the frame 211 of the holding unit 21. Since the imaging unit 24 images the screen 23 obliquely from above, the acquired image is corrected to have the same shape as when captured from the front. In FIG. 1 and FIG. 2, components that support the screen 23 and the imaging unit 24 are omitted.
  • the control unit 25 controls the motor 212 and the imaging unit 24 of the holding unit 21.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing how the object 9 is manufactured.
  • FIG. 3 shows a state of being manufactured by the manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-46798, but the manufacturing method of the object 9 is not limited to this method.
  • the sheet-like molten resin extruded from the die 81 is first guided into the gap between the high-rigidity main roll 82 and the first metal elastic roll 83.
  • the resin is sandwiched and formed between the main roll 82 and the first metal elastic roll 83, and is conveyed on the main roll 82 by the rotation of the main roll 82.
  • the resin is further guided into the gap between the main roll 82 and the second metal elastic roll 84 and is further formed by being sandwiched between the main roll 82 and the second metal elastic roll 84.
  • the resin is transported on the second metal elastic roll 84 by the rotation of the second metal elastic roll 84, and becomes a continuous object 90 and is transported in the transport direction indicated by reference numeral 91.
  • a part of the object 90 cut out is the object 9 shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing the object 9.
  • Reference numeral 91 is attached to an arrow indicating a direction corresponding to the conveyance direction 91 in FIG.
  • the direction on the object 9 corresponding to the transport direction 91 is also referred to as “transport direction 91”.
  • a direction parallel to the surface of the object 9 and perpendicular to the conveyance direction 91 is referred to as a width direction 92. 1 and 2, the width direction 92 is perpendicular to the XY plane.
  • FIG. 5 is a diagram showing an operation flow of the measuring apparatus 1.
  • the object 9 is attached to the frame 211 of the holding unit 21.
  • the surface of the object 9 is perpendicular to the XY plane, and the transport direction 91 is parallel to the XY plane.
  • the control unit 25 rotates the motor 212, and the object 9 is placed at a predetermined initial rotation position.
  • the target 9 is arranged so that the angle formed between the normal line of the surface of the target 9 and the X direction becomes the initial first angle (step S11).
  • the normal of the surface of the object 9 (to be exact, the normal direction) is not a normal in the strict sense of each position on the surface, but an approximate normal of the surface of the object 9 held by the frame 211.
  • the direction is a direction fixed with respect to the rotation axis of the frame 211 or the motor 212.
  • step S12 The light generated by the light source 221 is emitted from the light emitting unit 222, and the parallel light 71 is applied to the object 9 from the X direction (step S12).
  • step S11 and step S12 may be changed.
  • the imaging unit 24 acquires a projected image (step S13).
  • the image data is stored in the storage unit of the computer 12 via the control unit 25.
  • the control unit 25 rotates the motor 212 to place the object 9 at the next rotation position. Accordingly, the object 9 is arranged so that the angle formed by the normal line of the surface of the object 9 and the X direction becomes the second angle (steps S14 and S15). Since the object 9 rotates about the axis J1, the state in which the surface of the object 9 is perpendicular to the XY plane and the transport direction 91 is parallel to the XY plane is maintained. By executing the image acquisition by the imaging unit 24 again, the data of the second image is stored in the storage unit of the computer 12 (step S13).
  • the imaging by the imaging unit 24 is repeated while changing the second angle formed by the surface of the object 9 and the X direction under the control of the control unit 25 (steps S13 to S15). Thereby, a plurality of images are acquired, and the data is stored in the computer 12. Thereafter, the irradiation of light on the object 9 by the illumination unit 22 is stopped (step S16).
  • the pitch of the rotation angle of the object 9 in step S15 is 15 degrees or less.
  • the pitch of the rotation direction and the rotation angle can be changed variously, but preferably the pitch of the rotation direction and the rotation angle is constant.
  • first angle formed by the normal of the surface of the object 9 and the X direction
  • second angles are called “second angles”.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an image 60 which is an example of the acquired image.
  • a horizontal direction 61 in FIG. 6 is a direction corresponding to the conveyance direction 91 on the object 9.
  • the vertical direction 62 is a direction corresponding to the width direction 92 of the object 9.
  • the appearance of a large number of stripes extending in the vertical direction 62 in the image 60 is represented by a large number of broken lines extending in the vertical direction 62. These streaks are caused by the change in the thickness or surface shape of the object 9 in the transport direction 91. Since the line extends in the width direction 92 of the object 9, it is hereinafter referred to as a “lateral line”.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing the image processing range 63.
  • the image processing range 63 is divided into a number of elongated unit regions 64 extending in the vertical direction 62.
  • a large number of unit regions 64 are arranged in the horizontal direction 61.
  • the width of one unit region 64 in the horizontal direction 61 is one pixel or more, and in the present embodiment, four pixels are arranged in the horizontal direction 61 in each unit region 64.
  • the calculation unit 121 obtains the average of the pixel values of each unit area 64 as the brightness of the unit area 64.
  • correction is performed to eliminate the unevenness of the intensity of illumination light and the influence of the optical system.
  • the imaging unit 24 acquires an image on the screen 23 in advance in a state where the object 9 does not exist.
  • the calculation unit 121 obtains the brightness of each unit area 64 in the image as the reference brightness.
  • the brightness of each unit region 64 in the image acquired in the state where the object 9 exists is divided by the reference brightness.
  • the corrected brightness indicates the transmittance of the area on the object 9 corresponding to the unit area 64.
  • the corrected lightness is simply referred to as “lightness”.
  • the calculation unit 121 performs the above calculation on a plurality of images acquired by repeating step S13. Thereby, the change in brightness in the horizontal direction 61 of each image, that is, in the direction corresponding to the transport direction 91 is acquired (step S17).
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of brightness change. The horizontal axis indicates the number of the unit area 64, and the vertical axis indicates the brightness. It can be seen from FIG. 8 that the brightness has changed for some reason. It can also be seen that the change in brightness has a certain degree of periodicity.
  • the calculation unit 121 obtains the maximum value of brightness change in each image.
  • Various changes in brightness can be used.
  • the brightness difference between adjacent unit regions 64 that is, the absolute value of a value obtained by subtracting the brightness of one from the brightness of the other is obtained. Acquired as a change in brightness.
  • the maximum value of brightness change is acquired from each image.
  • the maximum value of the brightness change is referred to as “contrast”. Since each image corresponds to each rotation position, the relationship between the rotation position and contrast can be obtained by obtaining the contrast of each image acquired from one sample of the object 9.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the rotational position of the object 9 and the contrast.
  • the information shown in FIG. 9 is displayed on the display 13 of FIG. 1 (step S18).
  • Reference numerals 901, 902, and 903 indicate measurement results for different objects 9.
  • FIG. 9 does not accurately represent the actually obtained measurement result, and shows a typical relationship of the contrast with respect to the rotational position based on the actual measurement result.
  • the rotation position indicates an angle formed by the normal line of the surface of the object 9 and the X direction, the rotation position is hereinafter also referred to as “incident angle”.
  • the incident angle of 0 degrees is a state in which the parallel light 71 is incident on the object 9 perpendicularly.
  • the contrast increases as the incident angle increases. This is because the brightness difference between the adjacent unit regions 64 increases as the incident angle of the illumination light on the object 9 increases.
  • the length of one cycle of the brightness change is short, if the incident angle of the illumination light becomes too large, the length of one cycle is included in one unit region 64, and the change in the brightness is reduced. To do. As a result, the contrast is lowered.
  • the line denoted by reference numeral 901 has a maximum contrast at an incident angle of 60 degrees.
  • the contrast is maximized at an incident angle of 70 degrees.
  • the contrast monotonously increases until the incident angle reaches 0 to 80 degrees.
  • the object 9 Since the change in brightness indicates a change in the thickness or surface shape of the object 9 in the transport direction 91, in the case of reference numeral 901, the object 9 has a periodic thickness or a change in surface shape with a short period length, In the case of reference numeral 902, the object 9 has a periodic thickness or surface shape change that has a longer period than in the case of reference numeral 901, and in the case of reference numeral 903, the object 9 has a longer period than in the case of reference numeral 902. It can be said that there is a long periodic thickness or surface shape change.
  • the measurement values which are information shown in FIG. 9, indicate periodic characteristics of changes in the thickness or surface shape of the object 9 in the transport direction 91, that is, characteristics of the horizontal stripes on the object 9.
  • the position where the contrast changes from increasing to decreasing is affected by the width of the unit region 64 in the horizontal direction 61. That is, the position at which the contrast changes from increasing to decreasing depends on the pixel size of the imaging unit 24 and the number of pixels in the horizontal direction 61 of the unit region 64.
  • the characteristics of the transverse stripe can be easily converted into a numerical value and a graph in a two-dimensional space.
  • the information obtained as described above can be used for various purposes.
  • the contrast when the contrast is large on the right side, it can be said that a long stripe is generated on the object 9 in the width direction 92 and in the transport direction 91.
  • the contrast when the contrast is large on the left side, it can be said that lateral stripes extending in the width direction 92 and having a short period in the transport direction 91 are generated on the object 9. Therefore, if a line indicating contrast is present in the upper left, it can be said that a short stripe with a short period that is easily noticeable exists in the object 9.
  • the incident angle is 70 degrees or less indicated by the broken line 911
  • the contrast is 0.2 or more indicated by the broken line 912.
  • the quality can be evaluated using the two parameters of the incident angle of the illumination light and the contrast, for example, if the object 9 is a transparent plate for a touch panel, whether or not the horizontal stripes are inconspicuous at the required viewing angle. It can be quantitatively evaluated with reference to the graph.
  • the information in FIG. 9 can be used for adjustment at the time of starting up the manufacturing apparatus.
  • the incident angle at which the contrast is maximized is determined in accordance with a poorly adjusted portion of the manufacturing apparatus.
  • Device misalignment includes, for example, misalignment of gears meshing with each other, improper temperature of the molten resin, improper speed difference between rolls, improper distance adjustment between the die and the roll gap, etc. . Due to poor adjustment of these molding conditions, horizontal stripes having a specific periodicity may appear in the object 9. Therefore, by acquiring the information shown in FIG. 9, it is possible to quickly grasp the cause of the poor adjustment of the apparatus. For example, it is possible to specify from which of the gears the horizontal stripes appear as a gear mark from the characteristics of the horizontal stripes, and it is possible to quickly identify a portion that requires adjustment.
  • the information in FIG. 9 can also be used to evaluate the operation capability of the manufacturing apparatus by the operator. If there is a horizontal streak that cannot be said to be poorly adjusted as described above, there is room for further improvement of the ability of the current operator by obtaining information when an expert operates the device when manufacturing the same material. It can be determined whether or not there is. It can also be used to determine which parts of the device need to be further learned.
  • processing other than the above calculation may be performed.
  • the thickness and surface shape of the object 9 in the transport direction 91 are based on these images. The characteristics of the change can be grasped, and various judgments can be made.
  • FIG. 10 is a plan view showing the image acquisition device 11 of the measurement apparatus according to the second embodiment of the present invention. Portions other than the image acquisition device 11 of the measurement device are the same as those in FIG. In FIG. 10, the light source 221 and the control unit 25 of the illumination unit 22 are not shown. In the following description, constituent elements having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the imaging unit 24 of the image acquisition device 11 receives reflected light from the object 9.
  • the object 9 may be transparent or not transparent.
  • the surface of the object 9 that is irradiated with the illumination light is substantially flat.
  • the structures of the holding unit 21 and the illumination unit 22 are the same as those in FIGS. Also in FIG. 10, the direction of the optical axis of the illumination unit 22 is defined as the X direction, the surface of the object 9 is perpendicular to the XY plane, and the transport direction 91 on the object 9 is parallel to the XY plane. is there.
  • the imaging unit 24 includes a lens 241, a sensor unit 242, and a support unit 243.
  • the lens 241 and the sensor unit 242 are fixed to the support unit 243.
  • a rotation mechanism for rotating the imaging unit 24 around the axis J1 of the holding unit 21 is further provided as indicated by a two-dot chain line. Thereby, the imaging unit 24 moves so that the reflected light is incident on the imaging unit 24 when the object 9 rotates about the axis J1.
  • the reflected light that has entered the imaging unit 24 is guided to the sensor unit 242 through the lens 241, and image data is stored in the storage unit of the computer 12 through the control unit 25.
  • the operation of the measuring apparatus 1 is the same as that of the first embodiment.
  • the object 9 is arranged such that the angle formed between the normal line of the surface of the object 9 and the X direction becomes the initial first angle (step S ⁇ b> 11).
  • the parallel light 71 is applied to the object 9 from the X direction (step S12), and the image is received by the imaging unit 24 receiving the light reflected by the object 9 (step S13).
  • the image data is stored in the storage unit of the computer 12 via the control unit 25.
  • the control unit 25 rotates the motor 212 to place the object 9 at the next rotation position. Accordingly, the object 9 is arranged so that the angle formed by the normal line of the surface of the object 9 and the X direction becomes the second angle (steps S14 and S15).
  • the imaging unit 24 also moves so that the reflected light is incident. By executing the image acquisition by the imaging unit 24 again, the data of the second image is stored in the storage unit of the computer 12 (step S13).
  • the imaging by the imaging unit 24 is repeated while changing the second angle formed by the surface of the object 9 and the X direction and the position of the imaging unit 24 under the control of the control unit 25 (steps S13 to S15). Thereby, a plurality of images are acquired, and the data is stored in the computer 12. Thereafter, the irradiation of light on the object 9 by the illumination unit 22 is stopped (step S16).
  • the acquired image acquires the lightness of each unit area 64 (more precisely, the lightness after correction) by the same processing as in the first embodiment.
  • the reference brightness used for the brightness correction is obtained from an image acquired by holding the flat reflector on the holding unit 21.
  • the calculation unit 121 performs the above calculation on a plurality of images. Thereby, the change in brightness in the horizontal direction 61 of each image, that is, in the direction corresponding to the transport direction 91 is acquired (step S17).
  • the change in brightness has periodicity.
  • the calculation unit 121 obtains the contrast that is the maximum value of the brightness change in each image by the same processing as in the first embodiment.
  • a change in brightness indicates a change in the shape of the surface of the object 9 in the transport direction 91.
  • a measurement value which is information according to FIG. 9 is obtained. That is, the relationship between the incident angle and the contrast is obtained.
  • the relationship between the incident angle and the contrast is displayed on the display 13 (step S18).
  • the measured value indicates a periodic characteristic of a change in the surface shape of the object 9 in the conveyance direction 91, that is, a characteristic of a horizontal stripe on the object 9. More precisely, it shows the characteristic of variation in the reflection of light by the horizontal stripes. Further, in the measuring apparatus, by rotating the object 9, it is possible to easily digitize and graph the horizontal stripe characteristic in a two-dimensional space.
  • the information obtained from the second embodiment which is a reflection type measuring device, can also be used to determine the quality of the product, poor adjustment of the device, determination of the skill level of the operator, etc. It can be used for various purposes.
  • processing other than the above calculation may be performed.
  • processing other than the above calculation may be performed.
  • the characteristics of the surface shape change of the object 9 in the transport direction 91 are grasped based on these images. Can make various decisions.
  • a large number of images are acquired, but only two images may be acquired. That is, the iterative process in step S14 may be performed once. Even if only two images are acquired, it is possible to grasp characteristics of changes in the thickness and surface shape of the object 9 in the transport direction 91.
  • the angle to be changed is practically 1 degree or more.
  • the image acquisition device 11 and the measurement device 1 according to the above embodiment can be variously changed.
  • the imaging unit 24 acquires an image of the object 9 projected on the screen 23.
  • the imaging unit 24 directly transmits light transmitted through the object 9.
  • An image may be acquired by receiving light automatically.
  • the light reflected by the object 9 may be guided to the screen, and the imaging unit 24 may acquire an image projected on the screen.
  • the image acquisition device 11 may acquire an image derived from the object 9 by various methods.
  • the imaging unit 24 directly receives light from the object 9, as shown in FIG. 10, when the light receiving surface of the sensor unit 242 is smaller than the cross section of the light beam from the object 9, the light is collected. A lens 241 is required. However, when the light receiving surface of the sensor unit 242 is larger than the cross section of the light beam from the object 9, the lens 241 can be omitted.
  • the light irradiated to the object 9 is not limited to parallel light. If it is parallel or convergent or divergent with respect to the Y direction, it may be scattered with respect to the Z direction. Convergence or divergence in the Y direction means that the width of the light beam in the Y direction gradually narrows or gradually widens depending on the distance from the light source.
  • the illumination light may be light that converges or diverges in the Z direction.
  • the illumination light converges or diverges in the Y direction, if the position in the transport direction 91 on the object 9 is different, the distance between the position and the screen 23 or the imaging unit 24 is different. A process of enlarging or reducing each part of is performed. These processes can be easily performed from the geometric positional relationship among the illumination unit 22, the object 9, and the screen 23 or the imaging unit 24.
  • the imaging unit 24 rotates in synchronization with the rotation of the object 9, but the orientation of the object 9 is fixed, and the illumination unit 22 and the imaging unit 24 are centered on the axis J1. It may be rotated.
  • the incident angle of the illumination light to the object 9 can be easily changed by rotating the object 9 around an axis perpendicular to the XY plane.
  • the object 9 is not limited to being transparent.
  • the imaging unit 24 is an infrared camera
  • the object 9 may be anything that transmits infrared rays and may not be transparent.
  • the object 9 only needs to be transparent to the illumination light.
  • imaging is performed a plurality of times using one set of the illumination unit 22 and the imaging unit 24.
  • a plurality of sets of the illumination unit 22 and the imaging unit 24 are provided in the measurement apparatus 1.
  • Good. a plurality of images having different incident angles of illumination light can be acquired simultaneously.
  • the measurement apparatus 1 can be provided in-line in a manufacturing apparatus that manufactures the object 9. Thereby, real-time product inspection and quality evaluation are realized.
  • the processing in the calculation unit 121 of the computer 12 is not limited to that described in the above embodiment, and various calculations for obtaining a value indicating the characteristic of the horizontal stripes of the object 9 may be performed.
  • a value indicating the characteristic of the horizontal stripes of the object 9 For example, in each of the obtained plurality of images, an average value of the pixels arranged in the vertical direction corresponding to the width direction 92 of the object 9 is obtained, and the change in the average value in the direction corresponding to the transport direction 91 is Fourier transformed.
  • the characteristics of the transverse stripe may be obtained by conversion.
  • the characteristic of the horizontal stripe may be grasped by a person visually confirming a plurality of images. A plurality of images obtained from light transmitted or reflected through the object 9 at a plurality of angles exhibit characteristics of variation in transmission or reflection of light due to the horizontal stripes. Even so, it is possible to easily grasp the characteristics of the transverse muscle.

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Abstract

対象物の面が予め定められたＸＹ平面に対して垂直、かつ、製造時の搬送方向に対応する方向がＸＹ平面に対して平行となるように対象物が保持され、さらに、対象物の面の法線とＸ方向とのなす角度が、初期の角度となるように対象物が配置される（ステップＳ１１）。平行光がＸ方向から対象物に照射される（ステップＳ１２）。対象物を透過してスクリーンに投影された像を撮像部が画像として取得する（ステップＳ１３）。次に、対象物の面の法線とＸ方向とのなす角度を変更しつつ撮像部による画像取得を繰り返すことにより、複数の画像が取得される（ステップＳ１３～Ｓ１５）。

Description

画像取得方法、測定方法および画像取得装置
　本発明は、シート状または板状の対象物から画像を取得する技術に関連し、取得された画像は、好ましくは、対象物の厚さや表面形状の変化の特性を取得するために利用される。
　従来より、連続的にシート状または板状の部材を製造する技術が知られている。例えば、特開２０１０－４６７９８号公報のロール成形装置では、ダイから押し出された溶融樹脂がロールに挟まれつつ連続的に搬送され、シートが成形される。
　一方、連続的に製造されたシートを検査する様々な技術も提案されている。例えば、特開２００７－２１１０９２号公報の検査方法では、光源とスクリーンとの間にシート状のフィルムをスクリーンに対して傾斜して配置し、スクリーンを撮影することにより、フィルム表面の緩やかな波状の凹凸に起因して生じるフィルムの厚みむらが検査される。特開平５－１８０７８５号公報の欠陥状態検出方法では、透明粘着シート体の幅方向に対して直管蛍光管を傾斜して配置し、シートの長さ方向に沿う筋状欠陥部の陰影をカメラで検出する技術が開示されている。
　ところで、シートや板が連続的に搬送されつつ製造される場合、様々な要因により、幅方向に伸びる凸状または凹状の厚さまたは表面形状の変化が現れる。厚さまたは表面形状の変化は、欠陥と評価される場合もあれば、製品の質のレベルとして評価される場合もある。いずれの場合においても、光の透過または反射のばらつきの特性を取得することにより、変化が生じる原因の究明、変化を低減する装置調整、変化を低減する余地があるか否かの判断等に、取得された特性を役立てることが期待される。
　本発明は、搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物に由来する画像を取得する画像取得方法に向けられている。
　画像取得方法は、ａ）前記対象物の面が予め定められたＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線とＸ方向とのなす角度が第１の角度となるように前記対象物を配置する工程と、ｂ）Ｙ方向に関して平行または収束または発散する光を前記Ｘ方向から前記対象物に照射する工程と、ｃ）前記対象物を透過もしくは反射した光がスクリーンに投影された像を取得することにより、または、前記対象物を透過もしくは反射した光を受光することにより画像を取得する工程と、ｄ）前記対象物の前記面が前記ＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度が第２の角度となるように前記対象物を配置する工程と、ｅ）前記ｃ）工程を再度実行することにより、他の画像を取得する工程とを備える。
　本発明によれば、搬送方向における対象物の光の透過または反射のばらつきの特性を示す画像を取得することができる。
　好ましい形態では、前記ｄ）工程において、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させる。
　さらに好ましい形態では、前記ｄ）工程における前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を１５度以下の角度だけ変更しつつ前記ｄ）工程および前記ｅ）工程を繰り返すことにより、複数の画像が取得される。
　本発明は、搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物から前記対象物の特性を示す測定値を取得する測定方法にも向けられている。当該測定方法は、ｆ）上記画像取得方法にて前記画像および前記他の画像を取得する工程と、ｇ）前記搬送方向に対応する方向における前記画像および前記他の画像の明度の変化を取得する工程とを備える。
　好ましい形態では、前記ｄ）工程において、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させ、前記ｄ）工程における前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を変更しつつ前記ｄ）工程および前記ｅ）工程を繰り返して複数の画像を取得することにより、前記画像および前記他の画像を含む複数の画像が取得され、前記ｇ）工程において、前記搬送方向における前記複数の画像の明度変化が取得される。
　さらに好ましい形態は、ｈ）前記複数の画像のそれぞれの明度変化の最大値を取得する工程、をさらに備える。
　本発明は、搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物に由来する画像を取得する画像取得装置にも向けられている。画像取得装置は、前記対象物の面が予め定められたＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線とＸ方向とのなす角度が相対的に変更可能なように前記対象物を保持する保持部と、Ｙ方向に関して平行または収束または発散する光を前記Ｘ方向から前記対象物に照射する照明部と、前記対象物を透過もしくは反射した光がスクリーンに投影された像を取得することにより、または、前記対象物を透過もしくは反射した光を受光することにより画像を取得する撮像部とを備える。
　好ましい形態では、前記保持部は、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させる。
　さらに好ましい形態は、前記撮像部および前記保持部を制御する制御部をさらに備える。前記制御部の制御により、前記保持部は、前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を変更しつつ前記撮像部が画像を繰り返し取得する。
　上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。
測定装置の正面図である。 画像取得装置の平面図である。 対象物が製造される様子を示す概略図である。 対象物を示す図である。 測定装置の動作の流れを示す図である。 取得された画像の一例を示す図である。 画像処理範囲を拡大して示す図である。 明度変化の一例を示す図である。 回転位置と明度の最大変化値との関係を例示する図である。 他の画像取得装置を示す平面図である。
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定装置１を示す正面図である。測定装置１は、画像取得装置１１と、コンピュータ１２と、ディスプレイ１３とを含む。図２は、画像取得装置１１の平面図である。図１および図２では、説明の都合上、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示している。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直である。測定の対象となる対象物９は、所定の搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の部材である。対象物９は、例えば、樹脂により成形される。対象物９は、好ましくは、タッチパネル用ガラスの代替品であるプラスチック製品であるが、対象物９の用途はこれには限定されない。対象物９は樹脂以外の材料により成形されてもよい。第１の実施の形態では、対象物９は透明であり、対象物９の両主面はほぼ平面である。
　図１および図２に示すように、画像取得装置１１は、対象物９を保持する保持部２１と、対象物９に光を照射する照明部２２と、スクリーン２３と、撮像部２４と、制御部２５とを含む。図２では制御部２５の図示を省略している。保持部２１は、対象物９の面が、ＸＹ平面に対して垂直、かつ、対象物９上の製造時の搬送方向に対応する方向がＸＹ平面に対して平行となるように対象物９を保持する。対象物９の「面」とは、対象物９が有する最も大きな面である。ＸＹ平面とは、Ｘ方向およびＹ方向に対して平行な予め定められた仮想的な１つの面である。
　保持部２１は、対象物９を保持するフレーム２１１と、モータ２１２とを含む。モータ２１２は、フレーム２１１をＺ方向に平行な、すなわち、ＸＹ平面に垂直な軸Ｊ１を中心に回転させる。保持部２１は、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度が相対的に変更可能なように対象物９を保持する。図２では、フレーム２１１が回転する様子を二点鎖線にて示している。
　照明部２２は、光源２２１と、光出射部２２２と、レンズ２２３とを含む。図２では、光源２２１の図示を省略している。照明部２２の光軸Ｊ２はＸ方向に平行、すなわち、ＹＺ平面に対して垂直である。本実施の形態では、光源２２１はＬＥＤである。光源２２１として他のものが用いられてもよい。光源２２１にて生成された光は、光ファイバを介して光出射部２２２へと導かれる。光出射部２２２は、ピンホールから光を出射する。すなわち、光出射部２２２は点光源である。光源２２１と光出射部２２２とは１つのユニットになっていてもよい。光出射部２２２から出射された光は、レンズ２２３にて平行光７１に変換される。図１および図２では光出射部２２２やレンズ２２３を保持する構成要素の図示を省略している。
　照明部２２により、平行光７１はＸ方向から対象物９に照射される。対象物９を透過した光はスクリーン２３に導かれる。これにより、対象物９を透過した光がスクリーン２３に投影される。撮像部２４は、スクリーン２３に投影された像を取得する。正確に表現すれば、撮像部２４はスクリーン２３に投影された対象物９の像を表すデータを取得する。撮像部２４は、保持部２１のフレーム２１１とは干渉しない位置からスクリーン２３を撮像する。撮像部２４はスクリーン２３を斜め上から撮像するため、取得された画像は正面から撮像した場合と同形状になるように補正される。図１および図２ではスクリーン２３および撮像部２４を支持する構成要素を省略している。制御部２５は、保持部２１のモータ２１２および撮像部２４を制御する。
　図３は、対象物９が製造される様子を示す概略図である。図３は、特開２０１０－４６７９８号公報にて開示される製造方法にて製造される様子を示しているが、対象物９の製造方法はこの方法には限定されない。ダイ８１から押し出されるシート状の溶融樹脂は、まず、高剛性の主ロール８２と第１金属弾性ロール８３との間の間隙内に導かれる。樹脂は、主ロール８２と第１金属弾性ロール８３との間に挟まれて成形され、主ロール８２の回転により主ロール８２上にて搬送される。樹脂は、さらに主ロール８２と第２金属弾性ロール８４との間の間隙内に導かれ、主ロール８２と第２金属弾性ロール８４との間に挟まれてさらに成形される。
　樹脂は第２金属弾性ロール８４の回転により、第２金属弾性ロール８４上にて搬送され、連続する対象物９０となって符号９１にて示す搬送方向に搬送される。対象物９０の一部を切り出したものが、図１および図２に示す対象物９である。
　図４は、対象物９を示す図である。図３の搬送方向９１に対応する方向を示す矢印に符号９１を付している。以下の説明では、搬送方向９１に対応する対象物９上の方向も、「搬送方向９１」と呼ぶ。また、対象物９の面に平行、かつ、搬送方向９１に垂直な方向を幅方向９２と呼ぶ。図１および図２では、幅方向９２はＸＹ平面に垂直である。
　図５は、測定装置１の動作の流れを示す図である。まず、対象物９が保持部２１のフレーム２１１に取り付けられる。既述のように、対象物９の面はＸＹ平面に対して垂直、かつ、搬送方向９１はＸＹ平面に対して平行である。制御部２５はモータ２１２を回転させ、対象物９は予め定められた最初の回転位置に配置される。これにより、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度が、初期の第１の角度となるように対象物９が配置される（ステップＳ１１）。対象物９の面の法線（正確には、法線方向）は面上の各位置の厳密な意味での法線ではなく、フレーム２１１に保持された対象物９の面のおよその法線方向を指し、フレーム２１１やモータ２１２の回転軸に対して固定された方向である。
　光源２２１で生成された光は光出射部２２２から出射され、平行光７１がＸ方向から対象物９に照射される（ステップＳ１２）。もちろん、ステップＳ１１とステップＳ１２との順序は入れ替えられてもよい。対象物９への光の照射により、対象物９を透過した光がスクリーン２３に投影されて対象物９の投影像が形成される。制御部２５の制御により、撮像部２４は投影像の画像を取得する（ステップＳ１３）。画像のデータは、制御部２５を介してコンピュータ１２の記憶部に記憶される。
　制御部２５は、モータ２１２を回転させて対象物９を次の回転位置に配置する。これにより、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度が、第２の角度となるように対象物９が配置される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。なお、対象物９は軸Ｊ１を中心に回転するため、対象物９の面がＸＹ平面に対して垂直、かつ、搬送方向９１がＸＹ平面に対して平行な状態は維持される。撮像部２４による画像取得を再度実行することにより、２番目の画像のデータがコンピュータ１２の記憶部に記憶される（ステップＳ１３）。
　制御部２５の制御により、対象物９の面とＸ方向とのなす第２の角度を変更しつつ、撮像部２４による撮像が繰り返される（ステップＳ１３～Ｓ１５）。これにより、複数の画像が取得され、そのデータがコンピュータ１２に記憶される。その後、照明部２２による対象物９への光の照射は停止される（ステップＳ１６）。
　ステップＳ１５での対象物９の回転角度のピッチは、１５度以下であることが好ましい。また、回転方向および回転角度のピッチは様々に変更可能であるが、好ましくは、回転方向および回転角度のピッチは一定である。なお、上記説明では、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす最初の角度を「第１の角度」と呼び、２番目以降の角度を「第２の角度」と呼んでいるが、これらは説明の都合上の表現であり、必ずしも区別される必要はない。以下の他の実施の形態においても同様である。
　図６は、取得された画像の一例である画像６０を示す図である。図６の横方向６１は、対象物９上における搬送方向９１に対応する方向である。縦方向６２は、対象物９の幅方向９２に対応する方向である。図６では、画像６０中に縦方向６２に伸びる多数の筋が現れることを縦方向６２に伸びる多数の破線にて表現している。これらの筋は、搬送方向９１において対象物９の厚さまたは表面形状が変化することに起因する。筋は対象物９の幅方向９２に伸びるため、以下、「横筋」と呼ぶ。
　符号６３にて示す矩形は、画像６０のうちコンピュータ１２の演算部１２１にて処理される領域を示す。以下、この領域６３を「画像処理範囲」と呼ぶ。図７は画像処理範囲６３を拡大して示す図である。画像処理範囲６３は、縦方向６２に伸びる多数の細長い単位領域６４に分けられている。多数の単位領域６４は横方向６１に配列される。１つの単位領域６４の横方向６１の幅は、１画素以上の幅であり、本実施の形態では、各単位領域６４において横方向６１に４画素が並ぶ。
　演算部１２１は、各単位領域６４の画素値の平均を当該単位領域６４の明度として求める。実際には、照明光の強度の不均一さや光学系の影響を解消する補正が行われる。具体的には、予め、対象物９が存在しない状態で撮像部２４がスクリーン２３の画像を取得する。演算部１２１は、画像中の各単位領域６４の明度を参照明度として求める。そして、対象物９が存在する状態で取得された画像中の各単位領域６４の明度が参照明度で除算される。これにより、補正された明度が得られる。補正された明度は、単位領域６４に対応する対象物９上の領域の透過率を示す。以下の説明において、補正された明度を単に「明度」と呼ぶ。
　演算部１２１は、ステップＳ１３を繰り返すことにより取得された複数の画像に対して上記演算を行う。これにより、各画像の横方向６１、すなわち、搬送方向９１に対応する方向における明度の変化が取得される（ステップＳ１７）。図８は明度変化の一例を示す図である。横軸は単位領域６４の番号を示し、縦軸は明度を示す。図８から、何らかの原因により明度が変化していることが分かる。また、明度の変化は、ある程度の周期性を有することが分かる。
　演算部１２１は、各画像における明度変化の最大値を求める。明度の変化としては様々なものが利用可能であるが、本実施の形態では、互いに隣接する単位領域６４の間の明度差、すなわち、一方の明度から他方の明度を減算した値の絶対値が明度の変化として取得される。そして、各画像から明度変化の最大値が取得される。以下、明度変化の最大値を「コントラスト」と呼ぶ。各画像は各回転位置にそれぞれ対応することから、対象物９の１つのサンプルから取得された各画像のコントラストを求めることにより、回転位置とコントラストとの関係が得られる。
　図９は、対象物９の回転位置とコントラストとの関係を例示する図である。図９に示す情報は図１のディスプレイ１３に表示される（ステップＳ１８）。符号９０１、９０２、９０３は、異なる対象物９に対する測定結果を示す。ただし、図９は実際に得られた測定結果を正確には表現しておらず、実際の測定結果に基づいて回転位置に対するコントラストの典型的な関係を描いている。回転位置は、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度を示すことから、以下、回転位置を「入射角」とも呼ぶ。入射角０度は、平行光７１が対象物９に垂直に入射する状態である。
　一般的に、コントラストは、入射角が大きくなると大きくなる。これは、対象物９への照明光の入射角が大きくなると、隣接する単位領域６４間での明度差が大きくなるからである。しかし、明度変化の１周期の長さが短い場合、照明光の入射角が大きくなりすぎると、１周期の長さが１つの単位領域６４内に含まれてしまい、明度の変化が逆に低下する。その結果、コントラストが低下する。
　図９の例の場合、符号９０１を付す線では、入射角が６０度でコントラストが最大となる。符号９０２を付す線では、入射角が７０度でコントラストが最大となる。符号９０３を付す線では、入射角が０度から８０度に至るまでコントラストが単調に増加する。明度の変化は搬送方向９１における対象物９の厚さや表面形状の変化を示すことから、符号９０１の場合、対象物９に周期長が短い周期的な厚さまたは表面形状の変化が存在し、符号９０２の場合、対象物９に符号９０１の場合よりも周期長が長い周期的な厚さまたは表面形状の変化が存在し、符号９０３の場合、対象物９に符号９０２の場合よりも周期長が長い周期的な厚さまたは表面形状の変化が存在するといえる。図９に示される情報である測定値は、搬送方向９１における対象物９の厚さまたは表面形状の変化の周期的な特性、すなわち、対象物９上の横筋の特性を示す。より正確には、横筋による光の透過または反射のばらつきの特性を示す。なお、コントラストが増加から減少に転じる位置は、単位領域６４の横方向６１の幅の影響を受ける。すなわち、コントラストが増加から減少に転じる位置は、撮像部２４の画素のサイズおよび単位領域６４の横方向６１の画素数に依存する。
　測定装置１では、対象物９を回転させることにより、容易に、横筋の特性を２次元空間で数値化およびグラフ化することができる。
　上記のようにして得られた情報は、様々な用途に利用することができる。例えば、図９において、コントラストが右側で大きい場合、対象物９上に、幅方向９２に伸び、かつ、搬送方向９１に関して長周期の横筋が生じているといえる。コントラストが左側で大きい場合、対象物９上に、幅方向９２に伸び、かつ、搬送方向９１に関して短周期の横筋が生じているといえる。したがって、コントラストを示す線が左上に存在すると、短周期の目立ちやすい横筋が対象物９に存在するといえる。これにより、例えば、入射角が破線９１１にて示す７０度以下である場合に、コントラストが破線９１２にて示す０．２以上であると、製造された部材が品質基準を満たさないと判断することができる。照明光の入射角とコントラストの２つのパラメータを用いて品質を評価することができることから、例えば、対象物９がタッチパネル用の透明板の場合、必要な視野角で横筋が目立たないか否かをグラフを参照して定量的に評価することができる。
　また、図９の情報は、製造装置の立ち上げ時等における調整に利用することも可能である。コントラストが最大となる入射角は、製造装置の調整不良箇所に応じて決まる。装置の調整不良とは、例えば、互いに噛み合うギアの位置調整の不良、溶融樹脂の不適切な温度、ロール間の不適切な速度差、ダイとロール間隙との間の距離の調整不良等である。これらの成形条件の調整不良に起因して特有の周期性を有する横筋が対象物９に現れることがある。したがって、図９に示す情報を取得することにより、装置の調整不良の原因を迅速に把握することが可能となる。例えば、横筋の特性から、横筋がいずれのギアに起因するギアマークとして現れているのかを特定することが可能となり、調整を要する箇所を迅速に特定することができる。
　図９の情報は、操作者による製造装置の操作能力の評価にも利用することができる。上述の調整不良とまではいえない横筋が存在する場合、同じ材料で製造する際に熟練者が装置を操作した場合の情報を得ておくことにより、現在の操作者の能力をさらに向上する余地があるか否かを判断することができる。また、装置のどの部分の微妙な操作をさらに学ぶ必要があるか判断する材料にもなる。
　測定装置１では、上記演算以外の処理が行われてもよい。画像取得装置１１にて複数の角度から対象物９を透過した光により形成される複数の画像が取得されることにより、これらの画像に基づいて搬送方向９１における対象物９の厚さや表面形状の変化の特性を把握することができ、様々な判断を行うことができる。
　図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る測定装置の画像取得装置１１を示す平面図である。測定装置の画像取得装置１１以外の部分は、図１と同様である。図１０では照明部２２の光源２２１や制御部２５の図示を省略している。以下の説明では、第１の実施の形態と同機能を有する構成要素には同符号を付す。画像取得装置１１の撮像部２４は、対象物９からの反射光を受光する。対象物９は透明であってもよく、透明でなくてもよい。対象物９の照明光が照射される面はほぼ平面である。
　保持部２１および照明部２２の構造は、図１および図２と同様である。図１０においても、照明部２２の光軸の方向をＸ方向として定め、対象物９の面はＸＹ平面に対して垂直、かつ、対象物９上の搬送方向９１はＸＹ平面に対して平行である。
　撮像部２４は、レンズ２４１と、センサ部２４２と、支持部２４３とを含む。レンズ２４１およびセンサ部２４２は支持部２４３に固定される。図示を省略するが、二点鎖線にて示すように、保持部２１の軸Ｊ１を中心に撮像部２４を回転させる回転機構がさらに設けられる。これにより、対象物９が軸Ｊ１を中心に回転した際に反射光が撮像部２４に入射するように撮像部２４が移動する。撮像部２４に入射した反射光は、レンズ２４１を介してセンサ部２４２に導かれ、画像のデータが制御部２５を介してコンピュータ１２の記憶部に記憶される。
　測定装置１の動作は、第１の実施の形態と同様である。図５に示すように、まず、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度が、初期の第１の角度となるように対象物９が配置される（ステップＳ１１）。平行光７１がＸ方向から対象物９に照射され（ステップＳ１２）、対象物９で反射した光を撮像部２４が受光することにより画像が取得される（ステップＳ１３）。画像のデータは、制御部２５を介してコンピュータ１２の記憶部に記憶される。
　制御部２５は、モータ２１２を回転させて対象物９を次の回転位置に配置する。これにより、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角度が、第２の角度となるように対象物９が配置される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。反射光が入射するように撮像部２４も移動する。撮像部２４による画像取得を再度実行することにより、２番目の画像のデータがコンピュータ１２の記憶部に記憶される（ステップＳ１３）。
　制御部２５の制御により、対象物９の面とＸ方向とのなす第２の角度および撮像部２４の位置を変更しつつ、撮像部２４による撮像が繰り返される（ステップＳ１３～Ｓ１５）。これにより、複数の画像が取得され、そのデータがコンピュータ１２に記憶される。その後、照明部２２による対象物９への光の照射は停止される（ステップＳ１６）。
　取得された画像は第１の実施の形態と同様の処理により、各単位領域６４の明度（正確には補正後の明度）を取得する。明度の補正に用いられる参照明度は、保持部２１に平坦な反射板を保持させて取得した画像から求められる。演算部１２１は、複数の画像に対して上記演算を行う。これにより、各画像の横方向６１、すなわち、搬送方向９１に対応する方向における明度の変化が取得される（ステップＳ１７）。明度の変化は、周期性を有する。演算部１２１は、第１の実施の形態と同様の処理により、各画像における明度変化の最大値であるコントラストを求める。
　撮像部２４が反射光を受光する場合、明度の変化は搬送方向９１における対象物９の表面の形状の変化を示す。コントラストを各画像から取得することにより、図９に準じた情報である測定値が得られる。すなわち、入射角とコントラストとの関係が得られる。入射角とコントラストの関係はディスプレイ１３に表示される（ステップＳ１８）。測定値は、搬送方向９１における対象物９の表面形状の変化の周期的な特性、すなわち、対象物９上の横筋の特性を示す。より正確には、横筋による光の反射のばらつきの特性を示す。また、測定装置では、対象物９を回転させることにより、容易に、横筋の特性を２次元空間で数値化およびグラフ化することができる。
　反射型の測定装置である第２の実施の形態から得られる情報についても、第１の実施の形態と同様に、製造物の良否判定、装置の調整不良、操作者の熟練度の判定等の様々な用途に利用することができる。
　測定装置では、上記演算以外の処理が行われてもよい。複数の角度にて対象物９上で反射した光により形成される複数の画像が取得されることにより、これらの画像に基づいて搬送方向９１における対象物９の表面形状の変化の特性を把握することができ、様々な判断を行うことができる。
　上記実施の形態では、多数の画像が取得されるが、取得される画像は２つのみでもよい。すなわち、ステップＳ１４による繰り返し処理は、１回でもよい。取得される画像が２つのみであっても、搬送方向９１における対象物９の厚さや表面形状の変化の特性を把握することができる。もちろん、既述の通り、好ましくは、対象物９の面の法線とＸ方向とのなす角を１５度以下の角度だけ変更しつつ画像を繰り返し取得することが好ましい。これにより、搬送方向９１における対象物９の厚さまたは表面形状の変化の特性をより的確に把握することができる。画像取得時間を考慮した場合、実用上は、変更する角度は１度以上である。
　上記実施の形態に係る画像取得装置１１および測定装置１は、様々に変更が可能である。
　第１の実施の形態では、スクリーン２３に投影された対象物９の像を撮像部２４が取得するが、第２実施の形態と同様に、対象物９を透過した光を撮像部２４が直接的に受光することにより、画像が取得されてもよい。同様に、第２の実施の形態において、対象物９にて反射した光をスクリーンに導き、スクリーンに投影された像を撮像部２４が取得してもよい。このように、画像取得装置１１は、対象物９に由来する画像を様々な手法にて取得してよい。
　撮像部２４が対象物９からの光を直接的に受ける場合、図１０に示すように、センサ部２４２の受光面が対象物９からの光束の断面よりも小さい場合は、光を集光させるレンズ２４１が必要になる。しかし、センサ部２４２の受光面が対象物９からの光束の断面よりも大きい場合は、レンズ２４１は省略可能である。
　対象物９に照射される光は、平行光には限定されない。Ｙ方向に関して平行または収束または発散するのであれば、Ｚ方向に関しては散乱してもよい。Ｙ方向に関する収束または発散とは、Ｙ方向における光束の幅が光源からの距離に応じて漸次狭まるまたは漸次広がることを指す。もちろん、照明光はＺ方向に関して収束または発散する光であってもよい。照明光がＹ方向に関して収束または発散する場合は、対象物９上の搬送方向９１の位置が異なると、当該位置とスクリーン２３または撮像部２４との間の距離が異なるため、距離に応じて画像の各部位を拡大または縮小する処理が行われる。これらの処理は照明部２２と、対象物９と、スクリーン２３または撮像部２４との幾何学的位置関係から容易に行うことができる。
　図１０の第２の実施の形態では、対象物９の回転に同期して撮像部２４が回転するが、対象物９の向きを固定し、照明部２２および撮像部２４を軸Ｊ１を中心に回転させてもよい。図２および図１０の例では、対象物９をＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させることにより、対象物９への照明光の入射角を容易に変更することができる。
　図２の第１の実施の形態では、対象物９は透明には限定されない。例えば、撮像部２４が赤外線カメラの場合は、対象物９は赤外線を透過するものであればよく、透明でなくてもよい。対象物９は照明光に対して透過性を有すればよい。
　上記実施の形態では、１組の照明部２２と撮像部２４とを用いて複数回の撮像を行っているが、複数組の照明部２２と撮像部２４とが測定装置１に設けられてもよい。この場合、照明光の入射角度が異なる複数の画像を同時に取得することができる。複数組の照明部２２と撮像部２４とを測定装置１に設けることにより、対象物９を製造する製造装置に測定装置１をインラインにて設けることも可能になる。これにより、リアルタイムでの製品検査や品質評価が実現される。
　コンピュータ１２の演算部１２１における処理は、上記実施の形態にて説明したものには限定されず、対象物９の横筋の特性を示す値を求める様々な演算が行われてよい。例えば、得られた複数の画像のそれぞれにおいて、対象物９の幅方向９２に対応する上下方向に並ぶ画素の値の平均値を求め、搬送方向９１に対応する方向における当該平均値の変化をフーリエ変換して横筋の特性が求められてもよい。横筋の特性は、複数の画像を人が目視にて確認することにより把握されてもよい。複数の角度にて対象物９を透過または反射した光から得られる複数の画像は、横筋による光の透過または反射のばらつきの特性を示すことから、演算の場合であっても目視の場合であっても、横筋の特性を容易に把握することができる。
　上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
　発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。
　９　　対象物
　１１　　画像取得装置
　２１　　保持部
　２２　　照明部
　２４　　撮像部
　２５　　制御部
　２３　　スクリーン
　６０　　画像
　９１　　搬送方向
　Ｓ１１～Ｓ１８　　ステップ

Claims (9)

  1. 　搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物に由来する画像を取得する画像取得方法であって、
    　ａ）前記対象物の面が予め定められたＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線とＸ方向とのなす角度が第１の角度となるように前記対象物を配置する工程と、
    　ｂ）Ｙ方向に関して平行または収束または発散する光を前記Ｘ方向から前記対象物に照射する工程と、
    　ｃ）前記対象物を透過もしくは反射した光がスクリーンに投影された像を取得することにより、または、前記対象物を透過もしくは反射した光を受光することにより画像を取得する工程と、
    　ｄ）前記対象物の前記面が前記ＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度が第２の角度となるように前記対象物を配置する工程と、
    　ｅ）前記ｃ）工程を再度実行することにより、他の画像を取得する工程と、
    を備える。
  2. 　請求項１に記載の画像取得方法であって、
    　前記ｄ）工程において、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させる。
  3. 　請求項２に記載の画像取得方法であって、
    　前記ｄ）工程における前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を１５度以下の角度だけ変更しつつ前記ｄ）工程および前記ｅ）工程を繰り返すことにより、複数の画像を取得する。
  4. 　搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物から前記対象物の特性を示す測定値を取得する測定方法であって、
    　ｆ）請求項１に記載の画像取得方法にて前記画像および前記他の画像を取得する工程と、
    　ｇ）前記搬送方向に対応する方向における前記画像および前記他の画像の明度の変化を取得する工程と、
    を備える。
  5. 　請求項４に記載の測定方法であって、
    　前記ｄ）工程において、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させ、
    前記ｄ）工程における前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を変更しつつ前記ｄ）工程および前記ｅ）工程を繰り返して複数の画像を取得することにより、前記画像および前記他の画像を含む複数の画像が取得され、
    　前記ｈ）工程において、前記搬送方向における前記複数の画像の明度変化が取得される。
  6. 　請求項５に記載の測定方法であって、
    　ｈ）前記複数の画像のそれぞれの明度変化の最大値を取得する工程、
    をさらに備える。
  7. 　搬送方向に連続的に搬送されつつ製造されたシート状または板状の対象物に由来する画像を取得する画像取得装置であって、
    　前記対象物の面が予め定められたＸＹ平面に対して垂直、かつ、前記搬送方向が前記ＸＹ平面に対して平行、かつ、前記対象物の前記面の法線とＸ方向とのなす角度が相対的に変更可能なように前記対象物を保持する保持部と、
    　Ｙ方向に関して平行または収束または発散する光を前記Ｘ方向から前記対象物に照射する照明部と、
    　前記対象物を透過もしくは反射した光がスクリーンに投影された像を取得することにより、または、前記対象物を透過もしくは反射した光を受光することにより画像を取得する撮像部と、
    を備える。
  8. 　請求項７に記載の画像取得装置であって、
    　前記保持部が、前記対象物を前記ＸＹ平面に垂直な軸を中心に回転させる。
  9. 　請求項８に記載の画像取得装置であって、
    　前記撮像部および前記保持部を制御する制御部をさらに備え、
    　前記制御部の制御により、前記保持部が、前記対象物の前記面の法線と前記Ｘ方向とのなす角度を変更しつつ前記撮像部が画像を繰り返し取得する。
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