JP4733808B2

JP4733808B2 - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP4733808B2
Application number: JP2000133867A
Authority: JP
Inventors: 正樹布施
Original assignee: 株式会社メック
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP2001318059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トウバンド、不織布などの繊維状物など反射率が不均一な被検査体、高い光透過性を有していたり、貫通孔を有していたりする被検査体、あるいは複数の被検査体が間隙を有して配置され、これら複数の被検査体を同時に検査する欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布などの地合い密度が不均一なものの欠陥検出を行なう技術として、例えば特公平５−４０８６３号公報に記載された欠陥検出方法がある。これは、不織布の下方に、不織布とグレー階調度が略同一の反射体を配置し、不織布の地合い斑の影響を防止し、グレー階調度が低い欠陥検出を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような欠陥検出方法では、不織布の地合い斑の影響は防止できるものの、不織布などに付着した油汚れなどの淡黄色の欠陥は、白色の不織布表面の反射率と差がほとんどなく、検出することが困難であった。
また、このような欠陥検出方法では、不織布とグレー階調度が略同一の反射体を配置するため、不織布と反射体との区別がつかないので、反射体に付着した異物を欠陥と誤判定したり、高速走行するシートの蛇行に追従できないという問題を有していた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、反射体に付着した汚れを欠陥と誤判定することなく、被検査体の地合い斑の影響を防止するとともに、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差がほとんどない欠陥が存在するような場合にも、このような欠陥を検出することができ欠陥検査装置を提供することを目的とする。
また、反射体に付着した汚れを欠陥と誤判定することなく、かつ欠陥検出精度の向上を図った被検査体の欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の欠陥検査装置は、被検査体の一方の表面に近接するように設置された反射体と、前記被検査体を、前記反射体とは反対の方向から照明を行う照明装置と、前記照明装置から照明された前記被検査体からの反射光を受光し、欠陥の吸収波長以外の波長領域における透過率が低い色を有するフィルタが前面に取り付けられたセンサと、前記センサの検知信号を処理し、前記被検査体に含まれる欠陥を検出する画像処理装置とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明のシートの欠陥検査装置では、欠陥の吸収波長以外の波長領域における透過率が低い色を有するフィルタがをセンサの前面に取り付けることにより、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差がほとんどない欠陥が存在するような場合にも、欠陥を見掛け上顕著化することができる。
【０００７】
また、本発明は、欠陥検査装置において、フィルタが取り付けられていない第２のセンサをさらに有することを特徴とする。
本発明の欠陥検査装置は、フィルタの取り付けられていない第２のセンサをさらに設けることにより、被検査体のエッジ座標を検出でき、検出したエッジ座標に基づいて検査領域を設定できるため、反射体に付着した汚れなどを被検査体の欠陥として検出することを防止できる。
【０００８】
また、本発明は、欠陥検査装置において、前記画像処理装置は、前記２つのセンサの検知信号を処理し、前記第２のセンサの検知出力に基づいて前記被検査体のエッジ座標を検出し該エッジ座標に基づいて前記被検査体の検査範囲を設定すると共に、該設定された検査範囲内において前記第１のセンサの検知出力に基づいて前記被検査体に含まれる欠陥を検出することを特徴とする。
本発明の欠陥検査装置は、上記のような画像処理装置により、検出したエッジ座標に基づいて検査領域を設定できるため、反射体に付着した汚れなどを被検査体の欠陥として検出することを防止できる。
【０００９】
また、本発明は、欠陥検査装置において、前記フィルタは、欠陥とは補色関係にある色を有することを特徴とする。
本発明の欠陥検査装置は、センサの前面に取り付けるフィルタを欠陥とは補色関係にある色とすることにより、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差がほとんどない欠陥が存在するような場合にも、欠陥を見掛け上著しく顕著化することができ欠陥を検出することができる。
【００１０】
また、本発明は、欠陥検査装置において、前記反射体は、前記被検査体に含まれる欠陥の吸収波長領域以外の波長領域における反射率が低いことを特徴とする。
本発明のシートの欠陥検査装置では、反射体の反射率を被検査体に含まれる欠陥の吸収波長領域以外の波長領域において低くすることにより、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差がほとんどない欠陥が存在するような場合にも、欠陥を見掛け上顕著化することができ欠陥を検出することができる。
【００１１】
また、本発明は、欠陥検査装置において、前記被検査体は、照明装置から照明された光の一部を透過し、前記反射体でされた反射光を再度透過することを特徴とする。
本発明の欠陥検査装置は、照明装置から照明された光の一部を透過し、前記反射体でされた反射光を再度透過するような被検査体の検査を行う欠陥検査装置に特に適している。
【００１２】
また、本発明は、欠陥検査装置において、複数の被検査体が間隙を有して配置され、これら複数の被検査体を同時に検査することを特徴とする。
本発明の欠陥検査装置は、複数の被検査体が間隙を有して配置され、これら複数の被検査体を同時に検査する欠陥検査装置に特に適している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係るシートの欠陥検査装置の構成を図１に示す。同図において、本発明の実施の形態に係るシートの欠陥検査装置は、走行するシート２に接触するように設置された反射体１と、走行するシート２を、反射体１とは反対の方向から照明を行う照明装置３と、照明装置３から照明されたシート２からの反射光を受光する、欠陥とは補色関係にある色を有するフィルタ４が表面に取り付けられたセンサ５と、センサ５の検知信号を処理し、シート２に含まれる欠陥を検出する画像処理装置６と、ホストコンピュータ７と、ディスプレイ８とを有している。
【００１４】
なお、図１に示す実施形態においては、被検査体であるシート２が反射体１と照明装置３との間を走行する場合を示しているが、本発明においては、被検査体が固定され照明装置３およびセンサ５あるいは反射体１が被検査体上を移動するような構造のものであってもよい。
本発明の欠陥検査装置により検査される被検査体としては、トウバンド、不織布などの繊維状物など反射率が不均一な被検査体、高い光透過性を有する被検査体、貫通孔を有する被検査体などに特に適している。あるいは、複数の被検査体が間隙を有して配置され、これら複数の被検査体を同時に検査する場合にも、本発明の欠陥検査装置は特に適している。
【００１５】
反射体１は、欠陥９（図２）の吸収波長領域以外の色の反射率が低い色を使用することが好ましい。これは、反射体１の反射率をこのようにすることによって、被検査体２が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差が小さい欠陥が存在するような場合にも、センサに取り付けたフィルタを通した際の被検査体２と反射体１とのセンサ出力差よりも、欠陥９と被検査体２とのセンサ出力差を大きくし欠陥を見掛け上顕著化することができ、被検査体との反射率の差が小さい欠陥でも検出することができる。例えば、不織布のような白い被検査体２に油汚れなどの淡黄色の欠陥９がある場合には、反射体１は青色とすることが好ましい。また、反射体１の色は、フィルタ４の波長特性に応じて適正な色を選択することが好ましい。
【００１６】
ここで、適正な色とは、フィルタ４を使用しないとき、反射体１からの反射光によるセンサ５の出力値と、シート２からの反射光によるセンサ５の出力値との差が大きく、フィルタ４を使用したとき、反射体１からの反射光によるセンサ５の出力値と、シート２からの反射光によるセンサ５の出力値との差が少ない色をいう。
反射体１は、シート２に接触するように設置することで、シートのバタツキを少なくしている。なお、反射体１とシート２の位置関係は、本実施の形態のように接触させることもできるが、数ｍｍ程度の間隙を有して設置してもよい。
【００１７】
また、反射体１としては、目的に応じて種々の形態のものを使用できるが、板状または円筒状のものが好ましい。
センサ５の前面に取り付けられたフィルタ４としては、欠陥９の吸収波長以外の波長領域における透過率が低い色を有するものを使用する。このようなフィルタ４を使用することによって、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差が小さく、通常のセンサだけでは検出が困難な欠陥であっても、フィルタ４を通すことによって欠陥を見掛け上顕著化することができ、センサ出力を大きくすることができる。特に、欠陥と補色関係にある色のフィルタ４を用いることが、センサ出力を最大とすることができ好ましい。
【００１８】
反射体１、シート２、欠陥のそれぞれからの反射光によるセンサ５の検知出力（以下、センサ出力という。）は、次式に示すように、照明装置３による照明光、フィルタ４、センサ５の波長特性により変化する。次式のセンサ出力は、それぞれ、各波長毎の積算値の合計値となる。
Ｄrk=Ｌk×Ｒk×Ｃk （１）
Ｄfrk=Ｌk×Ｒk×Ｃk×Ｆk （２）
Ｄsk= Ｌk×Ｓk×Ｃk （３）
Ｄfsk=Ｌk×Ｓk×Ｃk×Ｆk （４）
Ｄdk= Ｌk×Ｄk×Ｃk （５）
Ｄfdk=Ｌk×Ｄk×Ｃk×Ｆk （６）
ここで、
Ｄrk ：反射体のセンサ出力（フィルタ無し）
Ｄfrk：反射体のセンサ出力（フィルタ有り）
Ｄsk ：シートのセンサ出力（フィルタ無し）
Ｄfsk：シートのセンサ出力（フィルタ有り）
Ｄdk ：欠陥のセンサ出力（フィルタ無し）
Ｄfdk：欠陥のセンサ出力（フィルタ有り）
Ｌk ：照明の波長特性(k：波長)
Ｒk ：反射体の波長特性(k：波長)
Ｓk ：シートの波長特性(k：波長)
Ｄk ：欠陥の波長特性(k：波長)
Ｆk ：フィルタの波長特性(k：波長)
Ｃk ：センサの波長特性(k：波長)
である。
【００１９】
本発明で使用する反射体１、フィルタ５は、次式を満足する範囲である。
Ｄrk ＜Ｄsk （７）
Ｄfrk ≒ Ｄfsk （８）
Ｄfdk ＜Ｄfsk （９）
センサ５としては、ラインＣＣＤカメラなどを使用することができ、幅方向の分解能や流れ方向の分解能に応じて、適切な走査周期を設定する。
【００２０】
また、画像処理装置６は、センサ５の検知信号を処理し、シート２に含まれる欠陥を検出する。画像処理装置６は、センサ５の検知信号であるアナログビデオ信号をＡ／Ｄ変換、２値化、ランレングス符号化を行った後、シート２における欠陥の大きさ、位置などを測定する。画像処理装置６から転送されたシート２に含まれる欠陥の測定値は、ホストコンピュータ７を用いてディスプレイ８に表示する。ディスプレイ８には、各欠陥の位置（幅方向、流れ方向）、欠陥のサイズ（面積、幅、長さ）などを表示する。
【００２１】
図２に、シート２と検査位置との関係を示す。同図において、シート２は、３本（２−１、２−２、２−３）走行している。１１はセンサ読取位置である。反射体１は、これらのシート２に接触するようにしてセンサ読取位置１１の下方に設置されている。９は、反射体１の上に付着している欠陥であり、検出対象ではなく、１０がシート２上に存在する検出対象となる欠陥である。
図３は、シート２と検査領域の関係を示している。同図において、センサ５の視野は、始点（Ｓ₀）から終点（Ｅ₀）までである。
【００２２】
上記構成において、シート２及び反射体１は照明装置３ににより照明され、その照明光の反射光はセンサ５により受光される。
シート２と反射体１は、それぞれ白色と青色であり色調が異なるため、センサ５にフィルタ４を取り付けない場合は、シート２の反射光によるセンサ５の検知出力と、反射体１の反射光によるセンサ５の検知出力とで十分な出力差がある。このため、画像処理装置６で、各シート（２−１、２−２、２−３）における反射体１との境界位置を示すエッジ座標（始点：Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃、終点：Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃）を検出し、フィルタ４を使用した場合におけるセンサ５側の検査領域を設定する。
【００２３】
検査領域内は指定した閾値、検査領域外は欠陥を検出しない閾値、例えば、暗欠陥の場合は０を設定する。検査領域は、エッジ座標より、指定した素子数分だけ外側に設定することで、シート２の周辺部にある欠陥も検出できる。このように、センサ５にフィルタ４を取り付けない状態で、各シート（２−１、２−２、２−３）のエッジ座標を検出することによって、各シート毎の検査領域を設定することで、シート２から外れた位置に付着した欠陥９を検出せず、シート２内に付着している欠陥１０のみを検出することができる。
【００２４】
次に、図６を参照しながら、本発明の他の実施形態について説明する。同図において、この欠陥検査装置は、フィルタ４を取り付けた第１のセンサ５−１（図１のセンサ５に相当）の他に、フィルタ４を取り付けない第２のセンサ５−２を追加した点で、図１に示す欠陥検査装置と異なる。
図６において、欠陥検査装置は、走行するシート２に接触するように設置された反射体１と、走行するシート２を前記反射体とは反対の方向から照明を行う照明装置３と、照明装置３から照明されたシート２からの反射光を受光する欠陥とは補色関係にある色を有するフィルタ４が前面に取り付けられた第１のセンサ５−１と、照明装置３から照明されたシート２からの反射光を受光するフィルタが取り付けられていない第２のセンサ５−２と、画像処理装置６と、ホストコンピュータ７と、ディスプレイ８から構成されている。
【００２５】
第２のセンサ５−２は、第１のセンサ５−１と同じ位置からの反射光を読み取っているが、フィルタを取り付けていないため、シート２からの反射光によるセンサ５−２の検知出力と、反射体１からの反射光によるセンサ５−２の検知出力とのセンサ出力差が大きくなる。このため、反射体１とシート２との境界位置を示すエッジ座標（始点：Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃、終点：Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃）を求める。
第２のセンサ５−２により検出したエッジ座標に基づいて、第１のセンサ５−１による検査領域を設定する。
【００２６】
なお、設定する検査領域を検出したエッジ座標の数画素分外側とすることで、シート２の周辺部の欠陥も安定して検出することができるようになる。第１のセンサ５−１と第２のセンサ５−２は同じ位置からの反射光を読み取っているので、シート２に蛇行があっても、検査領域のズレは発生しない。また、反射板１に異物が付着しても、検査領域から除外できる。
第２のセンサ５−１、５−２の検知信号は画像処理装置６で処理され、画像処理装置６から転送されたシート２に含まれる欠陥の測定値は、ホストコンピュータ７を用いてディスプレイ８に表示する。
【００２７】
【実施例】
実施例１
図１に示した検査装置を用いて、連続繊維を数千〜数万本集合させたシート状のトウ２の欠陥検査を行った。トウシート２は、白色で、幅が約５０ｍｍであり、図２に示したように３本のトウシート（２−１、２−２、２−３）がセンサ読取領域１１を走行速度が約６００ｍ／分で走行している。
照明装置３は、トウシート２の凹凸による影の影響を少なくするツインタイプの３２Ｗ白色蛍光灯を使用した京都電機器社製反射用照明装置（形名：ＦＬＴ−３２）を用いた照明装置３とシート２との間の距離は、５０ｍｍとした。
【００２８】
また、センサ５は、三菱レイヨン社製ラインＣＣＤカメラ（型名：ＳＣＤ−２０４８Ｂ)を使用した。センサ５の素子数は２０４８、素子方向の分解能は０．４ｍｍ／素子とした。センサ５の読取範囲は約８００ｍｍであり、トウシート２の３本の範囲をカバーしている。センサ５のレンズは、焦点距離５０ｍｍペンタックス社製のものを使用した。センサ５とトウシート２の間の距離は１５９５ｍｍである。センサ５の走査周期は０．１３３ｍｓで、トウシート２の走行速度が６００ｍ分の場合、トウシート２の走行方向の分解能は１．３３ｍｍ／画素となる。
【００２９】
センサ５の表面には、淡黄色の欠陥とは補色となる青色のフィルタ４を取り付けた。各種青色のフィルタ４の中から、欠陥とシート２のセンサ５出力差が大となる、ケンコー（株）青フィルタ（型名：Ｂ−４４０）を採用した。
画像処理装置６は、三菱レイヨン社製ライン画像処理装置（型名：ＬＳＣ−３００)を使用した。
ホストコンピュータ７は、日本電気社製ＰＣ−９８２１を使用し、ディスプレイ８に各欠陥の位置（幅方向、流れ方向）、欠陥のサイズ（面積、幅、長さ）などを表示するようにしてある。
【００３０】
反射体１は青色（９Ｂ７．５／５．５）のものを、センサ読取位置１１の下方に、３本のトウシート２に接触するように設置されている。
トウシート２は、高速走行しており数ｍｍ程度蛇行しているため、あらかじめフィルタを取り付けていない状態でセンサ５により、各トウシート毎のエッジ（始点：Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃、終点：Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃）を検出して検査領域を設定した。
図４にフィルタ４を使用した場合におけるセンサ５により撮像された画像を示した。、同図において、１２は波形読取位置であり、１０は欠陥である。青色の反射体１および青色のフィルタ４を使用しているため、トウシート２の範囲１４と反射体１の範囲の明るさの差が少なく、欠陥１０のみがコントラストの大きい状態で撮像されている。
【００３１】
図５は、図４における波形表示位置１２のセンサ５の出力波形１５を示している。同図において、１４はトウシート２の範囲であり、１３は欠陥１０の部分の出力波形である。欠陥部分では、油汚れである淡黄色の欠陥と補色関係にある色のフィルタ４により、欠陥１０からの反射光が吸収されるので、センサ５への入力は欠陥部分だけ受光レベルが低くなっている。欠陥以外の部分では反射体１とトウシート２のセンサ出力の差が少ないので、全体を同じ比率の閾値に設定しても、問題なく欠陥を検出できた。
【００３２】
使用した装置の構成を表１に示した。
【表１】

また、検査は、表２に示した条件で行った。
【表２】

【００３３】
実施例２
図２に示した欠陥検査装置を用いて、実施例１と同じトウシート２の欠陥検査を行った。この欠陥検査装置は、実施例１のフィルタ４を使用する第１のセンサ５−１（図１のセンサ５に相当）の他に、フィルタ４を使用しない第２のセンサ５−２を追加したこと以外は同一である。また、検査条件についても実施例１と同様とした。
【００３４】
この欠陥検査装置においては、第２のセンサ５−２によって反射体１とトウシート２との境界位置を示すエッジ座標（始点：Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃、終点：Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃）を求め、トウシート２の第１のセンサ５−１による検査領域を設定しながら、設定された検査範囲内において第１のセンサ５−１の検知出力に基づいてトウシート２に含まれる欠陥を検出する。第１のセンサ５−１と第２のセンサ５−２は同じ位置からの反射光を読み取っているので、トウシート２に蛇行があっても、検査領域のズレは発生しなかった。
このように検査領域設定を欠陥検出と並行して行うことで、トウシート２のに追従して検査領域を設定できるため、反射板１付着していた異物を検出することなく、トウシート２の欠陥のみを検出できた。
【００３５】
比較例
図１と類似の欠陥検査装置でシートの欠陥検査を行った。実施例１との相違点は、センサ５にフィルタ４を取り付けず、反射体１としてトウシート２と同程度の反射率の白色シートを使用したこと以外は、実施例１と同様の欠陥検査装置を用いて同様のトウシート２の欠陥検査を行った。
濃黄色の欠陥を検出できたが、淡黄色の欠陥を検出することはできなかった。また、トウシート２の欠陥９と、シート外の欠陥１０を区別することはできなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、欠陥の吸収波長以外の波長領域における透過率が低い色を有するフィルタをセンサの前面に取り付けることにより、被検査体の地合い斑の影響を防止するとともに、被検査体が白色の場合に被検査体に含まれる淡黄色などの被検査体と反射率の差がほとんどない欠陥が存在するような場合にも、このような欠陥を検出可能な検出精度の高い欠陥検査装置を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の構成の一例を示すブロック図。
【図２】シートと検査位置との位置関係を示す説明図。
【図３】シートと検査領域との位置関係を示す説明図。
【図４】シートに欠陥がある状態を示す画像の説明図。
【図５】図４における欠陥部分のセンサの出力波形を示す波形図。
【図６】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の構成の他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
１反射体
２シート、トウシート（被検査体）
３照明装置
４フィルタ
５センサ
６画像処理装置
７ホストコンピュータ
８ディスプレイ
９欠陥（シート外）
１０欠陥（シート内）
１１センサ読取位置
１２波形表示位置
１３欠陥部の出力
１４トウシートの範囲
１５センサの出力波形

Claims

被検査体の一方の表面に近接するように設置された青色の反射体と、
前記被検査体を、前記反射体とは反対の方向から照明を行う照明装置と、
青色のフィルタが前面に取り付けられ、前記照明装置から照明された前記被検査体及び前記反射体からの反射光を受光する第１のセンサと、
前記青色のフィルタが取り付けられておらず、前記第１のセンサと同じ位置からの前記反射光を受光する第２のセンサと、
前記２つのセンサの検知信号を処理し、前記反射体からの反射光と、前記被検査体からの反射光との前記第２のセンサの検知出力差に基づき前記被検査体のエッジ座標を検出し該エッジ座標に基づいて前記被検査体の検査範囲を設定すると共に、該設定された検査範囲内において前記第１のセンサの検知出力に基づいて前記被検査体に含まれる前記青色フィルタの補色関係にある色の欠陥を検出する画像処理装置と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。