JP2012002792A

JP2012002792A - 透明フィルム検査装置及び欠陥検出方法

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Publication number: JP2012002792A
Application number: JP2010154298A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kamiya; 英治神谷
Original assignee: MICRO BRAIN KK
Current assignee: MICRO BRAIN KK
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】高速で走行する透明フィルムに生じた欠陥をリアルタイムに高い検出率で検査できる欠陥検査装置及び該装置を用いる透明フィルムの欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】暗室環境下で、透明フィルムの欠陥を検査するための装置において、透明フィルムの下方に設置された平行光源から照射される光が格子状チャートユニットを介して透明フィルムに垂直に当たり、キャプチャーされた画像に写る欠陥箇所の異常屈折を検出する。キャプチャー時に発生するノイズは、画像処理ユニットにより除去を行い欠陥部分とノイズ部分を誤認識することを避け、レンズの歪みによる補正は、取り込む画像を制限することにより処理効率の向上を図りリアルタイム処理を実現している。
【選択図】図２

Description

本発明は高速で走行する透明フィルムの欠陥検査装置及び、欠陥検査方法に関し、特に透明フィルムにおける欠陥を検査するための装置及び該装置を用いて透明フィルムにおける欠陥を検査する方法に関する。

図１は、透光性物品の表面形態における欠陥を検出する従来の欠陥検査方法を示す説明図である。

図示のように、該欠陥検査方法では、照明のある環境下に、透光性物品における欠陥を検査するための装置において、前記透光性物品を置くべき箇所の後方に、標準画像のついている標準画像ユニットが設置されており、それにより、前記透光性物品を通してみた画像の前記標準画像との差異から、該透光性物品に欠陥がある箇所を探し出すことができることを特徴とする。

特開２００９−１３９３６５号公報

しかしながら、従来の設定環境下では、静止画において欠陥検出はできても、高速で走行する被写体に対しては、カメラ側のシャッタースピードや分解能、レンズによる歪みによっては十分な成果が得られない。また、照明も適切な位置から照射しなければ、撮影時にノイズが入ってしまい、本来検出すべき欠陥と撮影環境で取り込まれるノイズとの区別がつかない。精度に関しても設定環境によって変化するため欠陥部分の詳細な大きさは不明瞭である。

上記問題点を解決する為に、本発明は表面形態における欠陥の検出率がより高い透明フィルムの欠陥検査装置及び該装置を用いる透明フィルムの欠陥検査方法を提供しようとすることを目的とする。

本発明は、また、高速で走行する透明フィルムの表面形態の欠陥を検査できる透明フィルムの欠陥検査装置及び該装置を用いる透明フィルムの欠陥検査方法を提供しようとすることをもう一つの目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、平行光源及び、格子状チャートユニット、画像処理ユニットを用いる。平行光源から照射された光が格子状チャートユニットを介し、透明フィルム表面を通過してエリアセンサカメラに入射する。透明フィルムを置く箇所の上方に、該透明フィルムを通して格子状チャートユニットから前記格子状チャートユニットの映像を撮って映像信号を発信するエリアセンサカメラとレンズが設置され、また、前記エリアセンサカメラと連接し、前記映像信号を受信して前記格子状チャートの映像を画像処理できる画像処理ユニットが更に設置されており、それにより、前記透明フィルムに欠陥がある箇所を探し出すことができることを特徴とする透明フィルムの欠陥検査装置を提供する。

前記格子状チャートユニットには、均等に交差された格子図がついており、画像を構成する線の幅は０．２４ｍｍであり、そして各線と隣の線の間に０．７６ｍｍの距離をあけていることを特徴とする。

前記エリアセンサカメラは、高速で走行する被写体をブレなく撮影することができるシャッタースピード及び、垂直周波数を有し、フォーカシング機能と画像をキャプチャーする機能を有していることを特徴とする。

前記レンズは、撮影時の歪みが±０．０６％で、上記カメラに合うマウントを特徴とする。歪みが余りにも大きいと、入力画像処理部での補正処理に時間がかかるため、リアルタイム処理が困難となる。

前記平行光源は、前記格子状チャートユニット及び、透明フィルムに対して平行に光を照射することを特徴とする。

画像処理ユニットは、エリアセンサカメラでキャプチャーした画像に対して、ノイズ除去処理を行い、欠陥とノイズを区別することを特徴とする。

前記平行光源及び、格子状チャートユニットを通してみた透明フィルムの欠陥箇所が、通過光線にもたらす異常屈折を利用して欠陥を検出することを特徴とする。

本発明は、透明フィルムにおける欠陥箇所の通過光線にもたらす異常屈折を平行光源と画像処理ユニットにより精度よく検出することが可能であるため、格子状チャートユニットのキャプチャー画像における欠陥箇所に、明らかな歪みを与えて欠陥の探し出しを容易にさせ、従来よりも高い検出率を有する欠陥検査装置及び該装置を用いる欠陥検査方法を提供することができる。

また、本発明は、光の反射ではなく、通過光線の異常屈折により検査を行うので、透明フィルムの表面形態だけでなく、表面形態を含む組織中の如何なる箇所にある欠陥をも検査することができる。

透光性物品の表面形態における欠陥を検出する従来の欠陥検査方法を示す説明図である。本発明の欠陥検査装置の構成を示す正面図である。本発明の格子状チャートユニットの標準画像の一例。本発明の格子状チャート格子画像と従来の格子状チャートユニットの画像である。透明フィルムに発生する欠陥箇所の様子を示す略示断面図である。欠陥箇所に対応する部位の映像が光の屈折率の差により歪む様子を例示する説明図である。

以下本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されることは無く、本発明の趣旨の範囲内で修正、変更することができる。

図２は本発明の欠陥検査装置の構成を示す正面図である。本発明の欠陥検査装置２８は、暗室環境下で平行光源２４及び格子状チャートユニット２３を用いて使用し、該透明フィルム２２の真下に該透明フィルム２２の走行方向と平行となるように格子状チャートユニット２３を設置し、該透明フィルム２３に垂直に光が照射するように平行光源２４を格子状チャートユニット２３の真下に配置する。尚、格子状チャートユニット２３は該透明フィルム２２と２５ｍｍの距離に保つように配置する。エリアセンサカメラ２５は５００万画素、垂直周波数が１６Ｈｚ、シャッタースピード４０００分の１秒のＣＣＤカメラ、レンズ２６は撮影時の歪みが０．０３％で、５００万画素用のＣマウントレンズを用いる。また、格子状チャートユニット２３とエリアセンサカメラ２５の距離が２８７ｍｍとなるように該透明フィルム２２の真上にエリアセンサカメラを設置する。該エリアセンサカメラと連接していて、該エリアセンサカメラ２５から前記映像信号を受信して前記格子状チャートユニット２３の映像を画像処理することができる画像処理ユニット２７を有している。

次に、以下の条件で実施した本発明の実施例を説明する。

共押出法によって成形された多層チューブフィルムを検査対象透明フィルムとし、該透明フィルム表面に発現した微細欠陥を、本発明のフィルム欠陥検査装置を用いて検査する。
透明フィルムの走行速度を分速５０ｍとし、傷の大きさは、０．０５〜０．７０ｍｍ^２までの有色異物及び擦り傷、ピンホールの透明傷を欠陥検査対象とする。実施したシステム構成を図２に示す。

上記条件により走行する透明フィルムをエリアセンサカメラで撮影し、画像処理ユニットでノイズ除去及び画像補正し、欠陥検出を行う。

まず、欠陥がある透明フィルムに対して、真下から平行光源の光を照射する。透明フィルム真上に設置されているエリアセンサカメラの照度は２０００ＬＵＸであった。格子状チャートユニットは、線の太さが０．２４ｍｍのものを使用し、エリアセンサカメラで透明フィルムを撮影した。入力画像の上下左右にレンズによる歪みが発生するため、画像処理ユニットにより画像補正を行った。また、撮影時に入力画像に発生するノイズを画像処理ユニットの平滑化画像処理によりノイズ除去処理を行った。

まず、欠陥がある透明フィルムに対して、真下から平行光源の光を照射する。透明フィルム真上に設置されているエリアセンサカメラの照度は２０００ＬＵＸであった。格子状チャートユニットは、線の太さが０．２６ｍｍのものを使用し、エリアセンサカメラで透明フィルムを撮影した。入力画像の上下左右にレンズによる歪みが発生するため、画像処理ユニットにより画像補正を行った。また、撮影時に入力画像に発生するノイズを画像処理ユニットの平滑化画像処理によりノイズ除去処理を行った。

まず、欠陥がある透明フィルムに対して、真下から平行光源の光を照射する。透明フィルム真上に設置されているエリアセンサカメラの照度は２０００ＬＵＸであった。格子状チャートユニットは、線の太さが０．２８ｍｍのものを使用し、エリアセンサカメラで透明フィルムを撮影した。入力画像の上下左右にレンズによる歪みが発生するため、画像処理ユニットにより画像補正を行った。また、撮影時に入力画像に発生するノイズを画像処理ユニットの平滑化画像処理によりノイズ除去処理を行った。

まず、欠陥がある透明フィルムに対して、真下から平行光源の光を照射する。透明フィルム真上に設置されているエリアセンサカメラの照度は２０００ＬＵＸであった。格子状チャートユニットは、線の太さが０．３０ｍｍのものを使用し、エリアセンサカメラで透明フィルムを撮影した。入力画像の上下左右にレンズによる歪みが発生するため、画像処理ユニットにより画像補正を行った。また、撮影時に入力画像に発生するノイズを画像処理ユニットの平滑化画像処理によりノイズ除去処理を行った。

上記実施例から、格子状チャートユニットの線の太さとカメラ及びレンズの焦点距離や分解能により、検出精度が定まるため、最良の組合せを構成するのが好ましい。上記実施例では、走行速度分速５０ｍ、格子状チャートユニットの線の太さを０．２６〜０．３０ｍｍで設定し検証した。また、透明フィルムの走行速度はカメラのシャッタースピードと光源の光度により精度が変化するため、走行速度に合ったシャッタースピード及び光度で構成することが好ましい。

上記処理により、入力画像の欠陥箇所が、格子の湾曲により検出できるため、精度よく欠陥検出が可能であった。

上記のように、本発明の欠陥検査装置や欠陥検査方法は、欠陥箇所に発生する光の異常屈折を利用するので、透明フィルムの表明形態だけでなく、表面下における欠陥及び箇所を容易に探し出すことができるので、従来の装置及び方法より検出率が高い上、産業上の利用性も遥かに広い。

１１モニター
１２イメージキャプチャー手段
１３キャプチャーユニット
１４レンズユニット
１５離型紙
１６透光性物品
１７保護膜
１８標準画像ユニット
１９欠陥検査装置
２１暗室ボックス
２２透明フィルム
２３格子状チャートユニット
２４平行光源
２５エリアセンサカメラ
２６レンズ
２７画像処理ユニット
２８欠陥検査装置
５１画像キャプチャー前の格子の交差部
５２画像キャプチャー後の格子の交差正常図
５３画像キャプチャー後の格子の交差異常図
６１欠陥部分

Claims

暗室環境下における透明フィルムの欠陥検査装置において、前記透明フィルムを撮影しその画像データから前記透明フィルムの欠陥を検出する欠陥検査装置であって、前記透明フィルムが配置される配置面を有するステージと、透明な素材に描かれた格子の格子状チャートユニットが配置される配置面を有するステージと、前記透明フィルムを配置する配置面と垂直方向に光が照射するように設置された平行光源を含む照明部と、前記透明フィルムを通して前記格子状チャートユニットを撮影し画像データを出力するカメラを有する撮影部と、前記透明フィルムを通して見た画像の前記格子状チャートとの差異から、該透明フィルムに欠陥の有無を判断する画像処理部を有する欠陥検査装置。
前記格子状チャートユニットには、均等に交差された格子図を有し、格子図を構成する線の太さは０．２４〜０．３０ｍｍであり、隣接する線と線の距離は０．７６〜１．００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。
前記画像処理ユニットは、入力された画像に対し、欠陥部分とノイズ部分を誤認識しないようにノイズ除去処理を行い、レンズによる歪みを補正するために、入力画像範囲を制限し転送処理することを特徴とする請求項１から請求項２に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。
前記エリアセンサカメラは、高速で走行する被写体をブレなく撮影することができるシャッタースピード及び、垂直周波数を有し、フォーカシング機能と画像をキャプチャーする機能を有していることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。
前記レンズは、撮影時の歪みが±０．０６％以内のもので、前記エリアセンサカメラに合うマウントであることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。
前記平行光源は、前記格子状チャートユニット及び、透明フィルムに対して平行に光を照射することを特徴とする請求項１から請求項５に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。
前記平行光源及び、格子状チャートユニットを通してみた透明フィルムの欠陥箇所が、通過光線にもたらす異常屈折を利用して欠陥を検出することを特徴とする請求項１から請求項６に記載の透明フィルムの欠陥検査装置。