(57)【要約】【課題】  本発明は、フィルムなどのシートの延伸工程中に発生した欠点を検出し、その欠点が延伸工程のどの位置で発生したのかを推定する欠点検査装置および欠点検査方法を提供する。【解決手段】  本発明の欠点検査方法は、シートを一軸方向に延伸する延伸工程の後でこのシート面に発生している欠点を検出し、この欠点の長径と短径を測定し、この短径に対する長径の比から、この欠点が発生した位置から欠点が検出した位置に至るまでの前記延伸工程内での延伸倍率を推定し、この推定した延伸倍率と前記延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、シートの延伸工程内で前記欠点が発生した位置を推定する。【選択図】図１
2015172527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを一軸方向に延伸する延伸工程の後に設置され、
前記シートの一方の面側から光を照射する光照射手段と、
前記シートに対して前記光照射手段が設置された側の面に設置され、光照射手段から照射されシート面を反射した光を受光する受光手段、または前記シートに対して前記光照射手段が設置された側の面とは反対側の面に設置され、光照射手段から照射されシートを透過した光を受光する受光手段と、
前記受光手段が受光した光の明暗から、シート面に発生した欠点部分を抽出する画像処理手段と、
前記画像処理手段で抽出された欠点部分の長径と短径を測定し、この短径に対する長径の比から、この欠点が発生した位置から欠点が検出された位置に至るまでの前記延伸工程内での延伸倍率を推定し、この推定した延伸倍率とあらかじめ保存しておいた前記延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、前記延伸工程内で前記欠点が発生した位置を推定する欠点位置解析手段と、を備えた欠点検出装置。
【請求項２】
シートを一軸方向に延伸する延伸工程の後でこのシート面に発生している欠点を検出し、  
前記欠点の長径と短径を測定し、
前記短径に対する前記長径の比から、前記欠点が発生した位置から欠点を検出した位置に至るまでの前記延伸工程内での延伸倍率を推定し、
前記推定した延伸倍率と前記延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、前記延伸工程内で前記欠点が発生した位置を推定する、欠点検出方法。
【請求項３】
シートを少なくとも一軸方向に延伸して製造するシートの製造方法において、請求項２の方法で欠点の発生位置を判定する工程を含むシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムなどのシートの延伸工程中に発生した欠点を検出し、その欠点が延伸工程のどの位置で発生したのかを推定する欠点検査装置および欠点検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムなどのシートを連続的に製造する工程では、オーブンやヒータによって加熱しながら走行方向及び幅方向に延伸する延伸工程が用いられている。この延伸工程は１００度以上の高温となることから、延伸工程の装置全体が断熱壁等で覆われており、シートの製造中に延伸装置内部の状態を確認することができない。そのため、欠点の原因となる異物が延伸装置内に存在したとしても、シートの製造中は発生位置を確認することができない。そのため、延伸工程に起因する欠点が発生すると、一旦製造工程を停止させたうえで、延伸装置の内部全体を確認しなければならず、多大な労力と時間が必要となる。
【０００３】
シートの製造工程においては、通常、シートを巻取る直前に欠点検査装置を用いてシートを検査し、欠点のあるシートが製品として出荷されることを防いでいる。
【０００４】
特許文献１には、欠点検査装置により特定の欠点を分類し、抽出する装置が開示されている。特許文献１の欠点検査装置は、図２に示すように走行するシート３１の表面を検出画像として検出する画像検出部３２と、画像検出部３２で検出された検出画像から、検出画像の複数の特徴量を抽出する特徴量抽出部３４と、複数の欠点種類をユーザが任意に定義付けするための領域であり、欠点種類毎に検出画像の各特徴量に対する定義域が格納される欠点種類定義テーブル３５と特徴量抽出部３４で抽出された検出画像の特徴量が欠点種類定義テーブル３５における、どの欠点種類に相当するかを判別する判別処理部３６とから構成されている。この欠点検査装置は、シート上の欠点の欠点種類を明濃度、暗濃度、幅、長さ、面積、密度、アスペクト比などのさまざまな特徴量を組み合わせて自動的にリアルタイムで判別することができ、シート上の欠点が重大なものである場合に緊急措置を迅速に行うことができる。
【０００５】
特許文献２には、欠点検査装置により特定の工程で発生する欠点を検出し、その発生位置を推定する装置が開示されている。特許文献２の欠点検査装置は、搬送ラインにおいて周期欠陥が発生したときに、周期欠陥を発生させている搬送ローラを早期に特定できる検査システムである。この欠点検査装置では、図３に示すように外径の異なる少なくとも２種類の搬送ローラ４３によって、巻出しロール４１から巻き出された帯状体を一定の方向に搬送する搬送ラインにおいて、一定の周期を有する周期欠陥が発生したときに、搬送ラインの最下流に設置されたオンライン検査システム４５によりこの周期欠陥を検出し、周期欠陥の発生周期に基づいて周期欠陥を生じさせている搬送ローラの外径を推定し、この外径の推定値に最も近い外径を有する搬送ローラにおいて周期欠陥が発生したものと推定する。このように、オフライン検査システム４５により検出した欠陥の発生周期から、欠陥の原因となる搬送ローラを早期に特定し、欠陥の発生している製品を最小限に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０９０６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術は欠点の自動分類をするだけであるから、ある欠点が特定の延伸工程で発生したものであるかどうかの判別はできるものの、その欠点が延伸工程中のどの場所で発生したのかを推定することはできない。したがって、製造工程を停止する前に欠点の発生場所が分かっていないため、製造工程を停止させてから欠点が発生している延伸装置の内部全体を確認しなければならず、結局は多大な労力と時間が必要となる。
【０００８】
また、特許文献２の技術は、搬送ローラに起因する欠点のように、周期性を有する欠点であれば発生位置を推定することはできるものの、延伸工程で発生する欠点のように周期性がなく不規則に発生する欠点では、発生位置を推定することができない。
【０００９】
本発明は、フィルムなどのシートの延伸工程中に発生した欠点を検出し、その欠点が延伸工程のどの位置で発生したのかを推定する欠点検査装置および欠点検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の欠点検出装置は以下のとおりである。
シートを一軸方向に延伸する延伸工程の後に設置され、シートの一方の面側から光を照射する光照射手段と、シートに対して光照射手段が設置された側の面に設置され、光照射手段から照射されシート面を反射した光を受光する受光手段、またはシートに対して光照射手段が設置された側の面とは反対側の面に設置され、光照射手段から照射されシートを透過した光を受光する受光手段と、受光手段が受光した光の明暗から、シート面に発生した欠点部分を抽出する画像処理手段と、画像処理手段で抽出された欠点部分の長径と短径を測定し、この短径に対する長径の比から、この欠点が発生した位置から欠点が検出された位置に至るまでの延伸工程内での延伸倍率を推定し、この推定した延伸倍率とあらかじめ保存しておいた延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、延伸工程内で欠点が発生した位置を推定する欠点位置解析手段と、を備えた欠点検出装置。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の欠点検出方法は以下のとおりである。
シートを一軸方向に延伸する延伸工程の後でこのシート面に発生している欠点を検出し、この欠点の長径と短径を測定し、この短径に対する長径の比から、この欠点が発生した位置から欠点が検出した位置に至るまでの延伸工程内での延伸倍率を推定し、この推定した延伸倍率と延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、シートの延伸工程内で前記欠点が発生した位置を推定する、欠点検査方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の欠点検査装置および欠点検査方法を用いれば、フィルムなどのシートの延伸工程中に発生した欠点を検出し、その欠点が延伸工程のどの位置で発生したのかを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、特許文献１の技術を説明する概略図である。
【図３】図３は、特許文献２の技術を説明する概略図である。
【図４】図４は、欠点の特徴量を示す図である。
【図５】図５は、欠点の発生位置を解析する手順を示すブロック図である。
【図６】図６は、欠点の発生状況を示す概略図である。
【図７】図７は、２軸の延伸工程を持つシートにおける本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこの実施の形態によって限定はされない。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。図１において、１は被検査体であるシート、２は光照射手段、３は受光手段、４は画像処理手段、５は画像処理手段４で抽出された欠点画像から欠点が発生した位置を解析する欠点位置解析手段、６はシートを幅方向に延伸するシートの幅方向延伸工程、７は搬送ロールである。
【００１６】
シート１としては、連続的に搬送され、光を透過もしくは反射するフィルム等であれば特に限定されない。例えばポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルムなどのような無色透明なフィルムが好適に用いられる。
【００１７】
光照射手段２はシート１の一方の面側に配設され、シート１に対して光を照射する。可視光領域の波長を照射する光照射手段としては、ＬＥＤや蛍光灯、ハロゲンやメタルハライド照明を伝送ロッドや光ファイバから照射するものなどを用いることができる。また、光照射手段２の光照射部の形状は、後述する受光手段３の受光範囲が線状の形態が好適であるため、それにあわせて線状にすることが好ましく、受光手段３の視野幅方向と光照射手段３の長手方向が平行になるように光照射手段３を配置することが好ましい。
【００１８】
受光手段３は、シート１に対して光照射手段２の反対の面側で、光照射手段２から照射されてシート１を透過した光を受光するように配設されている。受光手段３は、シート１に対して光照射手段２と同じ面側で、光照射手段２から照射されてシート１で反射した光を受光するように配設されていてもよい。受光手段３は、受光素子が１次元に配列されたラインセンサカメラや、受光素子を２次元に配列したエリアセンサカメラを用いることができ、受光手段３の視野幅方向が、光照射手段２の長手方向と平行になるように配設されている。連続搬送されるシート１を検査する場合、ラインセンサカメラを用いることが好ましい。受光手段３には、モノクロやカラーのカメラを用いることができる。
【００１９】
画像処理手段４は受光手段３の出力信号を受信し、受光手段が受光した光量の変化を検出することで、シート表面の欠点の有無を検査する。
【００２０】
受光手段３からは、受光手段３が受光した光量に応じたアナログまたはデジタル信号が出力され、アナログ信号が出力される場合は、画像処理手段４内でデジタル信号に変換される。画像処理手段４はデジタル信号を検出して画像処理し、画像処理結果に基づいてシート１の表面の欠点を抽出する。
【００２１】
さらに画像処理手段４は、抽出された暗欠点や明欠点の画像の形状を解析することで、幅Ｘや長さＹなどを特徴量として出力できる。この特徴量について図４を用いて説明する。図４は、受光手段３が受光した光量を画像処理手段４で２値化することにより抽出されたシートに発生する欠点９とその特徴量の例を示している。欠点９から算出する特徴量として、例えば、幅Ｘや長さＹのほかに、面積Ｓ、周囲長Ｐ、長径Ｌ、短径Ｗ、角度φ、アスペクト比（長径Ｌ／短径Ｗ）がある。また、欠点９を囲む真円１０から円形度Ｃ（面積Ｓ／真円１０の面積）の算出、欠点９を囲む長方形１１からＢＯＸ面積Ｂ（幅Ｘ×長さＹ）や密度Ｄ（面積Ｓ／ＢＯＸ面積Ｂ）が算出される。この特徴量の解析は、画像処理ボードなどのハードで実行するものと、パソコンなどのソフトで実行するものがあるが、ハードでの処理のほうが高速で処理できるため、好ましい。
【００２２】
欠点位置解析手段５は、画像処理手段４からの出力信号を受信し、画像処理手段４で抽出された欠点画像の特徴量から形状を解析し、延伸工程で発生した欠点の位置を解析する。
【００２３】
次に、本発明によってシート１の延伸工程で発生する欠点を検出し、発生位置を推定する原理について説明する。
【００２４】
延伸工程の欠点は、１００度以上の高温に熱せられた工程内で発生した異物がなんらかの影響でシートに付着することで発生する欠点であり、その熱によってシートが凹状に変形することが特徴である。さらに、同じように発生した凹状の欠点であっても、延伸工程内の発生位置により、延伸方向に伸ばされる量が異なるという特徴がある。また、異物が核として、欠点の中心に残る場合があるという特徴がある。
【００２５】
光照射手段２が照射する光をシート１に照射させ、シート１で透過もしくは反射した光の変化を受光手段３が受光する。シート１の表面に光を遮光する異物などの欠点が発生した場合、受光手段３が受光する光量は正常時より少なくなり、画像処理手段４では暗部となる。そして、この暗部を２値化することにより、暗欠点として抽出される。また、シート１の表面に光をより透過、もしくは反射する穴欠点、干渉欠点などが発生した場合、受光手段３が受光する光量は正常時より多くなり、画像処理手段４では明部となる。そして、この明部を２値化することにより明欠点として抽出される。
【００２６】
さらに画像処理手段４では、抽出された暗欠点や明欠点の画像の特徴量が出力され、欠点位置解析手段５では、図５に示す方法にて延伸工程で発生する欠点が抽出され、欠点発生位置を推定することができる。この方法について図５を用いて説明する。
【００２７】
図５は画像処理手段４で算出された特徴量から延伸工程で発生した欠点を分類し、その欠点の発生位置を解析するブロック図である。
【００２８】
図５に示すように、欠点位置解析手段５では、まず画像処理手段４で算出された特徴量が受け取られ、その特徴量を組み合わせることにより延伸工程で発生する欠点のみが分類される。延伸工程で発生する欠点は、図６に示すように凹状の欠点であり、欠点が発生直後は真円状の形状である。しかし、欠点発生後に延伸されることによって、その後の延伸量により、欠点の形状が楕円状になることが特徴である。さらに、欠点の中心に核が存在することがあり、核は延伸されず凹みのみが延伸されることも特徴である。
【００２９】
この延伸工程で発生する欠点を分類するための方法として、例えば、楕円状を利用して、面積Ｓ／（長径Ｌと短径Ｗからなる楕円の面積）＞０．９とすることで、楕円状の欠点、つまり延伸工程で発生した欠点を分類することが可能である。また他の方法として、周囲長Ｐ／（長径Ｌと短径Ｗからなる楕円の周囲長）＞０．９のように、面積から周囲長に変更することでも欠点を分類することが可能である。また、これらの条件を複数組み合わせることにより、延伸工程で発生した欠点の分類精度は向上するため、好ましい。
【００３０】
欠点位置解析手段５では、延伸工程で発生したと分類された欠点のアスペクト比から欠点が発生した位置から欠点が検出されるまでの延伸量αを推定する。延伸工程で発生する欠点は、図６に示すように発生直後は真円状の形状であるが、延伸されることによって楕円状となる。すなわち、延伸方向に垂直な方向である短径Ｗは欠点発生時の欠点の長さを表し、延伸方向である長径Ｌは、延伸工程で延伸された後の欠点の長さを表すため、長径Ｌ／短径Ｗのアスペクト比から欠点が発生してから検出するまでの延伸量αを推定できる。そして、欠点位置解析手段５では、延伸量αとあらかじめ保存しておいた延伸工程内の任意の位置から延伸工程が完了するまでの延伸方向の延伸倍率の値とを対比して、欠点の発生位置を推定する。製膜工程では、シートが延伸される前の状態を１として、延伸倍率が管理されている。例えば、幅方向の延伸工程の開始から延伸工程の終了までの間で同じ割合で延伸が行われており、延伸工程の終了で最終的に幅方向にβ倍まで延伸されている場合を考えると、欠点の発生した位置の延伸倍率は延伸倍率β／延伸量αで推定することができる。このような単純な延伸ではなく、幅方向の延伸工程の開始から延伸工程の終了までの間で延伸の割合が変わっている場合でも、それぞれの延伸割合が分かっているので、延伸量αを算出すれば容易に欠点の発生位置を推定できる。例えば、幅方向の延伸工程の開始から延伸工程の半分までは延伸倍率２倍で延伸し、延伸工程の半分から終了までは延伸倍率３倍で延伸している場合、延伸量αが１．５であれば、欠点は延伸工程の半分の位置から（３／１．５）＝２．０倍に延伸されている位置に発生していると推定できる。
【００３１】
この第１の実施の形態では、シートの幅方向延伸工程で発生した欠点について、その欠点の発生位置を推定する方法を説明したが、シートの流れ方向延伸工程で発生した欠点について、その欠点の発生位置を推定する方法も同様に行える。
【００３２】
（第２の実施の形態）
シート１は図１に示すように１軸方向にのみ延伸される場合の他に、図７に示すようにシート１の幅方向と流れ方向の２軸に延伸される場合がある。このように２軸に延伸されたシート１に関して発生する欠点を検出し、欠点が発生した工程を推定する方法を示す。
【００３３】
シート１の幅方向もしくは流れ方向の１軸のみに延伸される場合は、欠点のアスペクト比により延伸工程内の欠点の発生位置を推定することができる。しかし、シート１が幅方向と流れ方向の２軸に延伸され、その後に欠点を検出した場合、延伸工程で発生した欠点は、シート１の幅方向と流れ方向に延伸され、欠点発生時の径を確認することができない。そのため、シート１が幅方向と流れ方向の２軸に延伸された場合、図７に示すように、幅方向と流れ方向のそれぞれの延伸工程後に欠点検査装置を設置することにより、第１の実施の形態で示す方法にて、それぞれで算出した延伸量から欠点の発生位置を推定することができる。
【実施例】
【００３４】
図１に示した延伸装置を用いて、延伸工程で発生する欠点を検査して、欠点の発生位置を推定した。シートとして、最終幅１２００ｍｍ、厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、４０ｍ／ｍｉｎでフィルムを走行させた。このＰＥＴフィルムの製造工程には、フィルムを幅方向に３倍延伸する延伸工程が設けられている。
【００３５】
光照射手段として、直線型の白色ＬＥＤ照明を用い、フィルム面とＬＥＤ照明の光軸がなす角度が９０°、フィルム面とＬＥＤ照明との距離を１５０ｍｍに設置した。受光手段として、モノクロラインセンサカメラを用い、フィルムを透過した光が受光される位置であり、フィルム面とモノクロラインセンサカメラの受光軸のなす角度を８５度とし、フィルム面とラインセンサカメラとの距離を２００ｍｍに設置した。
【００３６】
画像処理手段として、明欠点となる凹み欠点を検出するために、２値化の閾値を３Ｎ（フィルム表面の地合ノイズＮ）と設定した。そして、各欠点部分の特徴量として、長さＹ、幅Ｘ、長径Ｌ、短径Ｗ、面積Ｓを算出した。
【００３７】
欠点位置解析手段では算出された特徴量を組み合わせて、面積Ｓ／（長径Ｌと短径Ｗからなる楕円の面積）＞０．９、面積Ｓ＞５０を満たし、周期欠点ではないものを延伸工程で発生した欠点として抽出した。
【００３８】
延伸工程で発生した欠点のアスペクト比の最頻値から算出した延伸量αは１．８であった。延伸量αから欠点が発生した延伸倍率を算出すると、１．６７（β／α＝３／１．８）であることが判り、延伸工程内において、延伸倍率１．６７の位置で欠点が発生していることが推定できた。
【符号の説明】
【００３９】
１  ：シート
２  ：光照射手段
３  ：受光手段
４  ：画像処理手段
５  ：欠点位置解析手段
６  ：シートの幅方向延伸工程
７  ：搬送ロール
８  ：シートの流れ方向延伸工程
９  ：欠点部分
１０：欠点部分を囲む真円
１１：欠点部分を囲む長方形
１２：欠点部分を囲む楕円
１３：検出時の画像
３１：シート
３２：画像検出部
３３：制御装置
３４：特徴量抽出部
３５：欠点種類定義テーブル
３６：判別処理部
４１：巻出しロール
４２：巻取りロール
４３：搬送ローラ
４４：センタ位置制御装置
４５：オンライン検査システム
【図１】
2015172527.tif 000003
【図２】
2015172527.tif 000004
【図３】
2015172527.tif 000005
【図４】
2015172527.tif 000006
【図５】
2015172527.tif 000007
【図６】
2015172527.tif 000008
【図７】
2015172527.tif 000009