(57)【要約】【課題】光源の個体差によらず均一でかつ直線性のある光の帯を被検査材上に照射することができ、また安定性にも優れる疵検査用照明装置を提供する。【解決手段】帯状または板状の被検査材の表面に線状の照明パターンを形成する疵検査用照明装置であり、複数の光源１０と、各光源１０からの光を伝導する光ファイバーケーブル１３と、各光ファイバーケーブル１３の先端を均等な比率でランダムに線状に配置した光ファイバーユニット１４と、この光ファイバーユニット１４から出た光を一定の距離で一定の幅の光に集光するレンズ１５とを備える。１台の光源１０の出力低下や玉切れが生じた場合にも、光源制御装置１２が複数の光源１０の出力の合計が一定値になるように制御する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状または板状の被検査材の表面に線状の照明パターンを形成する疵検査用照明装置であって、複数の光源と、各光源からの光を伝導する光ファイバーケーブルと、各光ファイバーケーブルの先端を均等な比率でランダムに混合し線状に配置した光ファイバーユニットと、この光ファイバーユニットから出た光を一定の距離で一定の幅の光に集光するレンズとを備えたことを特徴とする疵検査用照明装置。
【請求項２】
各光源の光量を測定する光量センサーと、該光量の検知結果から各光源の出力を調整する光源制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の疵検査用照明装置。
【請求項３】
光源制御装置が、複数の光源の出力の合計が一定値になるように制御する機能を備えたものであることを特徴とする請求項２に記載の疵検査用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状または板状の、例えば金属帯、鋼板、フィルム、紙のような製品の光学的な疵検査装置に用いられる疵検査用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製品品質の厳格化に伴い微小な疵の検出性能を有する疵検査装置が要求され、また、生産効率の向上のため製造ライン速度の高速化もあいまって、疵検査装置は、高速かつ精細に検査対象の画像を撮像することが必要となっている。帯状または板状の被検査材をライン上で高速検査する疵検査装置を実現するためには、高輝度でかつ均一な照度の帯状光源が必要である。
【０００３】
そこで従来から疵検作用照明装置として図１に示されるように、光ファイバーユニットを被検査材の幅に応じて必要数連接して構成したもの（特許文献１〜３）が用いられている。各光ファイバーユニットはそれぞれの光源を備え、光源から引き出された光ファイバーケーブルの先端を線状に配置して帯状光源とし、集光レンズにより一定幅に集光している。また、光源がレーザーのように強力な光源の場合には、図２に示すように単一の光源で被検査材の全幅を照射するもの（特許文献４〜５）も用いられている。
【０００４】
ところが、図１に示したような複数台の光源２による疵検査用照明装置は、その構成から、各光源の個体差による明るさの違いがそのまま被検査材上での照度の違いとなり、照度が不均一となる。また各光ファイバーユニットと集光レンズを保持するホルダーとのクリアランスがあり、一直線上にファイバーと集光レンズが整列しないと集光した光の帯が一直線にならず、曲がったり不連続になってしまうといった問題があった。更に、一部の光源が劣化または玉切れで消灯した場合、光の帯の一部が照度低下、または欠けることとなるため検査を続行することができず、光源の台数が多いほど疵検査装置としての安定性が低下するという問題があった。
【０００５】
一方、図２に示したようにレーザーによる単一の光源で被検査材を全幅照射する場合、光源が劣化または玉切れで消灯した場合はもちろん検査続行が不可能であり、仮に単一光源の照明装置を複数設置して前記トラブルを回避しようとする場合でも、それぞれが同じ個所を照射するための光軸合わせに時間と精度が必要な上、本来設置スペースの何倍ものスペースが必要となるため実施が困難であった。
【０００６】
また、検査対象の上下位置の変動に対する許容範囲を確保するために、照射エリアは15mm程度の太さをもつ必要があり、このエリアを１台の光源で必要な照度で照射するには、電球やレーザーは非常に高出力なものを使用する必要があり、安定性や寿命、価格、設置スペースなどに問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２２１４９１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４１４４号公報
【特許文献３】特開２００３−１０７００９号公報
【特許文献４】特開２００３−１２１３７１号公報
【特許文献５】特開２００３−１３０８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記のような課題を解決し、光源の個体差によらず均一でかつ直線性のある光の帯を被検査材上に照射することができ、また安定性にも優れる疵検査用照明装置を提供することを目的とするものである。本発明者らは、上記課題を解決するために装置の構成を鋭意検討した結果、複数台数の光源から出された光ファイバーケーブルを非分割の１本にまとめ、これを均等にランダムに混合して線状に配置し、併せて集光レンズも光ファイバーユニットに合わせて非分割とすることで、各光源の個体差による照度の差があっても照射された光の帯の幅方向の照度分布のばらつきに影響を及ぼさないようにできることを究明した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたもので、帯状または板状の被検査材の表面に線状の照明パターンを形成する疵検査用照明装置であって、複数の光源と、各光源からの光を伝導する光ファイバーケーブルと、各光ファイバーケーブルの先端を均等な比率でランダムに混合し線状に配置した光ファイバーユニットと、この光ファイバーユニットから出た光を一定の距離で一定の幅の光に集光するレンズとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
なお、各光源の光量を測定する光量センサーと、該光量の検知結果から各光源の出力を調整する光源制御装置とを備えた構造とすることが好ましく、また光源制御装置が、複数の光源の出力の合計が一定値になるように制御する機能を備えたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の疵検査用照明装置においては、複数の光源からの光を伝導する光ファイバーケーブルの先端を均等な比率で混合し、ランダムに線状に配置した光ファイバーユニットが用いられる。このように各光源からの光がランダムに混合されるため、各光源の光量の個体差はキャンセルされ、被検査材の全幅にわたって均等な照度を得ることができる。
【００１１】
また複数の光源の一つが劣化または玉切れで消灯した場合にも、光源制御装置が直ちにその他の光源の出力を高めることにより同一の照度を確保することができる。このため従来のように光源の劣化や消灯と同時に検査不能となるような事態を回避することができ、安定性に優れた疵検査用照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図３は本発明の好ましい実施形態の構成説明図であり、本実施形態では幅２２００mmの鋼帯の疵検査用照明装置を構成するために、３台の光源１０を用いている。各光源１０のランプは例えば高輝度のメタルハライドランプであり、各光源１０にはそれぞれ、光量センサー１１と、出力を外部制御することができる光源制御装置１２とが装備されている。各光源１０の光は光ファイバーケーブル１３にて光ファイバーユニット１４まで伝導されるのであるが、図３に示すように３本の光ファイバーケーブル１３を１束にまとめた後、各光ファイバーケーブル１３の光ファイバーを光ファイバーユニット１４内で線状に配置する。
【００１３】
この実施形態では、光ファイバーはφ５０μmのものを用い、図４に示すように７段に光ファイバーを配列して線状に並べている。各光源１０からの光ファイバーは部分的に偏ることのないよう均等な比率で混合され、光ファイバーユニット１４の全長にわたりランダムに配置する。なお、光ファイバーの直径は特に限定されるものではないが、施工上はφ３０〜７０μm程度であることが好ましい。光ファイバーユニット１４内での光ファイバーの配列段数は光源台数にもよるが、２段以上２０段以下とすることが好ましく、照度分布と施工の手間を考慮すれば３段以上１０段以下とすることがより好ましい。
【００１４】
このようにして各光源１０からの光は均等な比率で混合され、光ファイバーユニット１４内で線状に配置される。図３に示すように光ファイバーユニット１４の前面には、光ファイバーユニット１４から出た光を一定の距離で一定の幅の光に集光するための集光レンズ１５が配置され、被検査材の表面を直線性のある光の帯で照射する。本発明では各光源１０からの光が光ファイバーユニット１４内で均等な比率で混合されているため、各光源１０の個体差による明るさの違いがそのまま被検査材上での照度の違いとなるおそれはなく、全長にわたって均等で高輝度な直線状の照明が可能となる。
【００１５】
光源制御装置１２は、光量センサー１１により検出された光量が常に一定の設定された光量になるよう、各光源１０の出力を制御している。一般に光源１０は出力を絞った状態で使用すると使用寿命が長くなるので、出力を５０％程度に絞って用いられるのが普通である。そこでもし１台の光源１０が目標の出力値以下に低下し、あるいは玉切れにより消灯すると、光源制御装置１２は他の健全な２台の光源１０で補完するような制御を行う。例えば、３台の光源１０の出力が全て５０％であった場合に、１台の光源１０が玉切れで消灯したとすると、他の健全な２台の光源１０の出力を７５％として、総合的には出力は玉切れの前後で変化しないようにする。
【００１６】
なお、各光源１０は内部に光量センサー１１を取付けているが、光量センサー１１により直接光量を制御する方法では、ランプの取付け具合により光量センサー１１への入光量にばらつきが発生するため、精度の点で劣る。そこで、光源１０からの光を伝導する光ファイバー中にモニタリング用の光ファイバー１６を設けることにより、実際に照射される光量とほぼ同等のレベルの照度を測定できるようにし、これにより、光源の機差を補正することが好ましい。具体的には、初期設定として光量モニタリング用の光ファイバー１６による測定値をインプットし、以降の時間的なランプの劣化は光源内部の光量センサー１１により変化の割合を計測することで、機差やランプ品質のばらつき、ランプ取付け具合による出力の変化をキャンセルすることができる。
【００１７】
図５と図６に、従来の疵検査用照明装置と本発明の疵検査用照明装置とを対比して示す。図５に示した従来の分割式の照明装置では、照度分布に各光源の機差がそのまま反映され不均一な照度分布となり、また１台でも出力低下または消灯した場合は、照度不足で疵検査は即座に不可能となる。これに対して図６に示した本発明の照明装置では、均一な照度分布が実現できる上、各光源が補完しあって目標の照度を維持するため、長期にわたり安定した稼動が可能となる。このため鋼板等の製造ラインにおける疵検査精度の向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の疵検作用照明装置を示す斜視図である。
【図２】従来の他の疵検作用照明装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の説明図である。
【図４】光ファイバーユニット内における光ファイバーの配列例を示す図である。
【図５】従来の疵検査用照明装置の輝度分布を示す図である。
【図６】本発明の疵検査用照明装置の輝度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  光源
１１  光量センサー
１２  光源制御装置
１３  光ファイバーケーブル
１４  光ファイバーユニット
１５  集光レンズ
１６  モニタリング用の光ファイバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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