(57)【要約】【課題】  発泡シートの欠陥である連続した気泡からなる巣を確実に計測でき、巣のサイズと発生個数を定量化でき、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる発泡シートの欠陥検査方法および装置を提供する。【解決手段】  トリミングされた発泡シートの端面を連続してＣＣＤカメラで撮影し、オンライン画像処理して端面の巣を計測して行う発泡シートの不良検査方法であって、画像処理ウインドウの厚み方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から０．３〜０．５ｍｍの位置に設定し、設定した画像処理ウインドウの位置補正処理を行い、更には得られた処理ウインドウの画像について二値化処理をし、次いで収縮および膨張処理をした後、端面の巣のサイズおよび個数を計測することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリミングされた発泡シートの端面を連続してＣＣＤカメラで撮影し、オンライン画像処理して端面の巣を計測して行う発泡シートの不良検査方法であって、画像処理ウインドウの厚み方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から０．３〜０．５ｍｍの位置に設定し、設定した画像処理ウインドウの位置補正処理を行うことを特徴とする発泡シートの欠陥検査方法。
【請求項２】
得られた処理ウインドウの画像について二値化処理をし、次いで収縮および膨張処理をした後、端面の巣のサイズおよび個数を計測する請求項１記載の発泡シートの欠陥検査方法。
【請求項３】
発泡シート端面に計測される直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である場合に良品と判定し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個を超え、または、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個を超える場合に不良品と判定する請求項１または２記載の発泡シートの欠陥検査方法。
【請求項４】
トリミングされた発泡シートの端面を連続して撮影するＣＣＤカメラ、画像処理ウインドウをその厚み方向の二本の枠を撮影した画像の発泡シートの厚みの両端から０．３〜０．５ｍｍの位置に設定する手段と設定した画像処理ウインドウの位置を補正する手段を有する画像処理装置を備えていることを特徴とする発泡シートの欠陥検査装置。
【請求項５】
画像処理装置が、更に処理ウインドウの画像を二値化する手段、二値化した画像を収縮および膨張処理する手段および収縮および膨張処理した画像から巣のサイズおよび個数を計測する手段を有する請求項４記載の発泡シートの欠陥検査装置。
【請求項６】
計測した巣のサイズおよび個数をデータ処理し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である場合に良品と判定し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個を超え、または、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個を超える場合に不良品と判定する制御処理装置を備えている請求項４または５記載の発泡シートの欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡シートの欠陥検査方法、詳しくは発泡シートの欠陥である連続した気泡からなる巣を計測して行う発泡シートの欠陥検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡シートはその軽量性や断熱性等を活かして、包装、通函、仕切り板、食品容器、文具、建材、自動車内装材等幅広い分野で使用されており、高発泡倍率化が進んでいる。
しかしながら、発泡倍率が高くなると気泡の壁が破れやすく、結果として発泡シートの欠陥となる目視で確認できるほどの大きさを有する連続した気泡からなる巣が発生しやすい。
従来、発泡シートの気泡の評価は、シート端部の巣は端面の目視による定性的な評価、非特許文献１に記載されているような製品端部の極めて一部であるサンプル小片の独立気泡率を評価するような方法しかない。
特許文献１には、透明シートに光を照射し、その透過光から透明シート中の異物または気泡を検出する方法が記載されているが、このような透過光を用いる方法は、表面形状の影響等で巣の大きさと発生頻度を正確に定量化できないし、不透明シートには適用できない。
【非特許文献１】ＡＳＴＭ  Ｄ−２８５６
【特許文献１】特開平７−２６０７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発泡シートの欠陥である連続した気泡からなる巣を確実に計測でき、巣のサイズと発生個数を定量化でき、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる発泡シートの欠陥検査方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
かかる事情に鑑み、本発明者は巣を確実に計測でき、巣のサイズと発生個数を定量化でき、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる発泡シートの欠陥検査方法について鋭意検討した結果、発泡シートの端部に巣が発生しやすいこと、発泡シートの表面には殆ど発生しないこと、これらのことからトリミングした発泡シートの端面を連続してＣＣＤカメラで撮影し、画像処理ウインドウを特定の幅に設定し、画像処理ウインドウの位置補正処理を行うことによって、若干発泡シートが振れても確実に巣を計測することができ、更に得られた処理ウインドウの画像について二値化処理をし、次いで収縮および膨張処理をすることによって、端面の巣のサイズおよび個数を容易に精度よく計測できることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
すなわち本発明は、トリミングされた発泡シートの端面を連続してＣＣＤカメラで撮影し、オンライン画像処理して端面の巣を計測して行う発泡シートの不良検査方法であって、画像処理ウインドウの厚み方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から０．３〜０．５ｍｍの位置に設定し、設定した画像処理ウインドウの位置補正処理を行うことを特徴とする発泡シートの欠陥検査方法を提供する。
この方法によって、若干発泡シートが振れても発泡シート端面の巣を確実に計測することができる。
【０００６】
また本発明は、得られた処理ウインドウの画像について二値化処理をし、次いで収縮および膨張処理をした後、端面の巣のサイズおよび個数を計測する上記の発泡シートの欠陥検査方法を提供する。
この方法によって、発泡シート端面の巣のサイズおよび個数を容易に精度よく定量化できる。
【０００７】
また本発明は、発泡シート端面に計測される直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である場合に良品と判定し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個を超え、または、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個を超える場合に不良品と判定する上記の発泡シートの欠陥検査方法を提供する。
この方法によって、発泡シートの良品と不良品の判別を確実に行うことができ、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる。
【０００８】
更に本発明は、トリミングされた発泡シートの端面を連続して撮影するＣＣＤカメラ、画像処理ウインドウをその厚み方向の二本の枠を撮影した画像の発泡シートの厚みの両端から０．３〜０．５ｍｍの位置に設定する手段と設定した画像処理ウインドウの位置を補正する手段を有する画像処理装置を備えていることを特徴とする発泡シートの欠陥検査装置を提供する。
この装置によって、若干発泡シートが振れても発泡シート端面の巣を確実に計測することができる。
【０００９】
また本発明は、画像処理装置が、更に処理ウインドウの画像を二値化する手段、二値化した画像を収縮および膨張処理する手段および収縮および膨張処理した画像から巣のサイズおよび個数を計測する手段を有する上記の発泡シートの欠陥検査装置を提供する。
この装置によって、発泡シート端面の巣のサイズおよび個数を容易に精度よく定量化できる。
【００１０】
また本発明は、計測した巣のサイズおよび個数をデータ処理し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である場合に良品と判定し、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個を超え、または、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個を超える場合に不良品と判定する制御処理装置を備えている上記の発泡シートの欠陥検査装置を提供する。
この装置によって、発泡シートの良品と不良品の判別を確実に行うことができ、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によって、巣を確実に計測でき、巣のサイズと発生個数を定量化でき、製造条件に迅速に反映し、確実に品質管理ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
発泡シートは、通常、樹脂組成物に発泡剤を加えて押出機で製造される。
発泡シートを構成する樹脂として、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂などに代表されるオレフィン系樹脂等が用いられているが、特にこれらに限定されるものではない。
発泡剤としては、炭酸ガス、窒素ガス、空気、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロルエタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタンなどの物理発泡剤や、重曹、クエン酸、アゾジカルボンアミド、アゾビスブチロニトリルなどの化学発泡剤が用いられる。
【００１３】
物理発泡剤を使用する場合には、押出機中で溶融混練している溶融樹脂組成物に物理発泡剤を圧入して溶融発泡性樹脂組成物とし、これをさらに溶融混練し、押出し成形される。圧入する物理発泡剤の量は、通常発泡層を形成する樹脂１００重量部に対し約０．１〜１０重量部である。通常、この際にタルク、シリカ、珪藻土、炭酸カルシウム等の気泡核剤が、発泡層を形成する樹脂１００重量部に対し約０．１〜１０重量部添加される。
化学発泡剤を用いる場合、通常、発泡層を形成する樹脂１００重量部に対し約０．１〜２０重量部添加される。発泡剤の分解温度・速度を調整するために酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、尿素などの発泡助剤が添加されることもある。
さらに、樹脂組成物には、酸化防止剤、安定剤、帯電防止剤、充填剤等の各種添加剤を適宜添加されることもある。
【００１４】
押出機としては、単軸や多軸の通常の押出し成形に用いられる押出機が使用される。押出機には通常の押出し成形に用いられるＴダイを接続して使用される。
Ｔダイより押し出された発泡シートは、Ｔダイの直後に配置されたロール、スチールベルト等の冷却成形機によって冷却、固化されるとともに、その表面が平滑に成形される。
【００１５】
冷却成形された発泡シートは、通常の押出し成形に用いられるゴムロールを用いた引取機で引き取られるとともに、引取機の下流側に配置された切断機によって所定長さに切断される。
冷却成形機と引取機の間には、カッター刃を用いた端部トリミング装置が設けられ、シートは所定幅にトリミングされる。
【００１６】
上記のようにして製造される発泡シートにおいて、製造条件やその振れ等によって連続した気泡からなる巣が発生する。巣はシートの端部に発生し易く、表面には発生し難い。そこで、本発明においては、端部トリミング装置の下流側にオンライン欠陥検査装置が配置され、トリミングされた発泡シート端面に現れている巣を計測する。
【００１７】
図１は本発明の欠陥検査において用いられる検査装置の概要を示す図である。
発泡シート（１）のトリミングされた端面を照明（２）で照らしてＣＣＤカメラ（３）で撮影し、画像処理装置（４）で画像処理して端面の巣を計測する。発泡シートの位置を特定するためにエンコーダ（７）で発泡シートの搬送速度を計測する。これらはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）からなる制御処理装置（５）で制御およびデータ処理され、モニター（６）に表示される。更には結果等の印刷装置、警報装置が設けられていても良い（図示されていない。）。
【００１８】
連続して搬送する発泡シートの端面を蛍光灯等の照明で照らしてＣＣＤカメラで撮影する。ＣＣＤカメラはカラーカメラでも白黒カメラでも良い。ＣＣＤカメラからのデジタル画像を画像処理装置で画像処理する。
【００１９】
画像処理装置は、画像処理ウインドウをその厚み方向の二本の枠を撮影した画像の発泡シートの厚みの両端から約０．３〜０．５ｍｍの位置に設定する手段（画像処理ウインドウ設定手段）、設定した画像処理ウインドウの位置を補正する手段（位置補正処理手段）、処理ウインドウの画像を二値化する手段（二値化処理手段）、二値化した画像を収縮および膨張処理する手段（収縮膨張処理手段）並びに巣のサイズおよび個数を計測する手段（巣の計測手段）を有している。
【００２０】
先ず、巣を計測する領域である画像処理ウインドウが、その厚み方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から約０．３〜０．５ｍｍの位置に設定される。通常、発泡シートの端面を水平状態で検査するので、画像処理ウインドウの上下の枠は、発泡シートの厚みの上下からそれぞれ約０．３〜０．５ｍｍの位置に設定される。これは、約０．３ｍｍ未満の位置に設定すると、下記する画像処理ウインドウの位置補正処理を行っても、極僅かのずれによって画像処理ウインドウの上端部または下端部に、背景に由来する巣と区別し難い画像が現れるので、それを防止するためである。また発泡シートの厚みの両端から約０．５ｍｍ以内には巣の発生が見られないことからある。
【００２１】
発泡シートの搬送に伴い、シート端面の振れが発生する。画像処理ウインドウが発泡シートの端面から外れないように画像処理ウインドウには位置補正処理を施す。具体的には事前に基準画像を登録し、この画像を発泡シートの画像にパターンマッチングによって追従させる。基準画像の変位を画像処理ウインドウに反映させて画像処理ウインドウを発泡シートの画像に追従させる。位置補正処理は公知の画像処理手段である。
上記の画像処理ウインドウの厚み方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から約０．３〜０．５ｍｍの位置に設定すること、設定した画像処理ウインドウの位置補正処理を行うことによって、若干発泡シートが振れても発泡シート端面の巣を確実に計測することが可能になる。
【００２２】
次に、この画像処理ウインドウの画像について巣を検出するために二値化処理を行う。端面と巣の輝度差から巣を検出するための輝度レベル（閾値）を設定して、それを境にして０または１とし、巣を明確化する。
二値化処理をした画像に収縮膨張処理をし、巣の端部の孤立点等を除去し、巣のサイズと個数を実際と近似させ、巣のサイズおよび個数を容易に精度よく定量化できるようにする。収縮膨張処理は公知の画像処理手段であり、本発明ではそれぞれ１回行うだけで良い。
【００２３】
図２は本発明の方法における画像の例を示す図である。図２の（１）は画像処理ウインドウの上下の枠を、発泡シートの厚みの上下からそれぞれ約０．５ｍｍの位置に設定して発泡シートの端面をＣＣＤカメラで撮影した画像の例である。中央部の白色部が発泡シートの端面で、その中の黒色部が巣である。図２の（２）は、これを画像処理した結果の画像を示す。白色の発泡シート端面中の黒色部が画像処理ウインドウであり、その中の白色部が巣を表している。図２の（３）は発泡シートが斜めに振れた場合の画像処理後の画像の例であり、画像処理ウインドウはこの振れに追従し、巣を確実に計測している。図３は、画像処理ウインドウの幅を発泡シートの厚みと同じ長さに設定して行った場合の画像処理後の画像の例である。図３の（１）は、発泡シートが水平で若干のずれがあった場合の画像であり、図３の（２）は、斜めに振れた場合の画像である。いずれも画像処理ウインドウの枠部分に巣と区別し難い画像が現れている。
【００２４】
次に、上記のようにして画像処理した画像処理ウインドウ内の画像について、連続して繋がっている画素の部分を１個の巣としてその数を、各巣の画素数からその巣の大きさが求められる。
このようにして搬送する発泡シートの端面の巣が画像処理ウインドウ単位で連続して計測される。
【００２５】
発泡シートに要求される品質によって設定されうるが、通常、本発明の方法で計測した発泡シート端面に観察される巣のサイズと個数が、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である発泡シートは、良品と判定され、何らの制約もなく使用可能である。なお、上記の個数を満足する場合には、直径が１．３ｍｍ未満の巣の個数も少なく、直径が１．３ｍｍ未満の巣を管理する必要は殆どない。
直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個を超え、または、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個を超える発泡シートは、不良品と判定され、シート物性の低下や、巣の部分に異物が混入しやすくなり、発泡シートの用途が限定され、好ましくない。
これらの判定は画像処理装置からのデータを制御処理装置（パーソナルコンピュータ）にて処理して行われる。
【００２６】
本発明の方法で不良と判定された場合には、不良品を製造ラインから排出すると共に、樹脂温度、押出量、発泡倍率等の製造条件の変更または製造の中止が行われる。
【００２７】
発泡シートは、単層であっても多層であってもよい。無論、多層の場合、発泡層に画像処理ウインドウを設定して欠陥検査を行う。
【実施例１】
【００２８】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら限定されるものではない。
【００２９】
下記に示す方法にて単層の発泡シートを作製し、端面の巣の計測を行った。
押出機として先端にギアポンプを設けた１２０ｍｍΦ単軸押出機（Ｌ／Ｄ＝３２、Ｌはスクリュー有効長さ、Ｄはスクリュー径）を使用し、出口流路幅が１５００ｍｍであるシングルマニホールドの単層Ｔダイを使用した。なお、押出機のシリンダーは６つのゾーンに区画されており、電気ヒーターと冷却水によって温度制御されている。設定温度を表１に示す。
【００３０】
ステアリン酸カルシウム０．１重量部、酸化防止剤０．２５重量部を含有する直鎖状プロピレン系樹脂（メルトフローレートＭＦＲ：１２ｇ／１０分）を７０重量部、直鎖状プロピレン系樹脂（住友化学工業（株）製、ノーブレンＡＷ１９１（ＭＦＲ＝１１ｇ／１０分））を１５重量部、直鎖状低密度ポリエチレンＰＥ１（住友化学工業（株）製、スミカセンＦＸ、ＣＸ３５０２（ＭＦＲ＝４ｇ／１０分））を１５重量部の配合物を樹脂原料に用いた。化学発泡剤として、アゾジカルボンアミド５重量％、炭酸水素ナトリウム９５重量％からなる複合発泡剤を用い、発泡助剤としてアゾジカルボンアミドと同量の酸化亜鉛を用いた。複合発泡剤は上記樹脂原料に対して１．４ＰＨＲ配合した。樹脂原料と発泡剤、発泡助剤をブレンドしたものを押出機ホッパーに投入して溶融混錬を行い、１８０℃に冷却・調整し、押出量１６０Ｋｇ／ｈでギアポンプを用いて安定してＴダイ内に導入した。
【００３１】
Ｔダイより押し出された発泡シートは、直径が３００ｍｍであって、６０℃に温度制御されたロールを水平に多数配置した冷却成形機にて冷却、平滑に成形した。
冷却成形機の下流側に、カッター刃を用いた端部トリミング装置を設け、発泡シート全幅１５００ｍｍから１２５０ｍｍ幅にトリミングした。
１２５０ｍｍ幅の製品部分はニップされたゴムロールを用いた引取機によって引き取られ、２０００ｍｍ長さ毎に切断機にて切断し、製品をパレットに積載した。得られた発泡シートは発泡倍率３．６倍、厚み４．０ｍｍである。
【００３２】
トリミング装置と引取機の間に上記で説明した図１で示す検査装置を配置し、発泡シートの端面の巣のサイズおよび個数を計測した。
ＣＣＤ白黒カメラＣＡ-ＣＭ２０（（株）キーエンス製）を発泡シートの端面から４００ｍｍの位置に配置し、１００Ｗの電球型蛍光ランプで端面を照射し、端面を撮影した。撮影して得られるデジタル信号は画像処理装置ＸＶ−１０００（（株）キーエンス製）にて画像処理を行った。エンコーダで発泡シートの搬送速度を計測し、発泡シートの位置を特定した。
【００３３】
画像処理ウインドウの大きさは３ｍｍ幅×５０ｍｍ長さとし、画像処理ウインドウの幅方向の二本の枠を発泡シートの厚みの両端から０．５ｍｍの位置に設定した。
画像処理ウインドウには位置補正処理を施し、全長２０ｍの発泡シート端面について画像処理ウインドウ単位毎に画像を取り込みつつ各画像（全画像：４００）について画像処理を行った。
画像の輝度に閾値１７５を設定し、それを境にして０（白色）または１（黒色）の二値化を行い、次に、二値化処理をした画像に８近傍収縮膨張処理を１回行った。
画像処理を行った画像について、連続して繋がっている画素の部分を１個の巣としてその数を、各巣の画素数からその巣の大きさを求めた。
画像処理装置に接続する制御処理装置（パーソナルコンピュータ）で単位長さ１ｍ当たりの平均個数を算出した。押出機のシリンダーの設定温度を変えて行った結果を表１に示す。
【００３４】
それぞれ（Ｎｏ．Ａ，Ｂ，Ｃ）の発泡シートを積層し、その端面を撮影した画像を図４に示す。黒くなっている部分が巣である。なお、連続する水平の黒い部分はシート間の隙間であり、巣ではない。Ｎｏ．Ａの発泡シートは目視で良品と判定されたものであり、Ｎｏ．Ｂ，Ｃは不良と判定されたものである。
【００３５】
【表１】
2005098967.tif 000003
本発明の方法によって計測される巣のサイズと個数が、直径が１．３〜２．０ｍｍの巣が単位長さ１ｍ当たり３個以下であって、かつ、直径が２．０ｍｍより大きい巣が単位長さ１ｍ当たり１個以下である発泡シートを良品と判定することは、別途目視の判定と一致している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の欠陥検査において用いられる装置の概要図である。
【図２】本発明の方法における画像の例を示す図である。
【図３】画像処理ウインドウの幅を発泡シートの厚みと同じ長さに設定して行った場合の画像処理後の画像の例である。
【図４】実施例で得られた発泡シートを積層し、その端面を撮影した画像である。
【符号の説明】
【００３７】
１  発泡シート
２  照明
３  ＣＣＤカメラ
４  画像処理装置
５  制御処理装置
６  モニター
７  エンコーダ
【図１】
2005098967.tif 000004
【図２】
2005098967.tif 000005
【図３】
2005098967.tif 000006
【図４】
2005098967.tif 000007