(57)【要約】      （修正有）【課題】  １回の走査で反射光による画像と透過光による画像を得ることのできるようにした画像センシングシステムを提供する。【解決手段】  センサー手段13とワーク10とを移動手段11,12によって走査方向に相対移動させ、同期制御手段20Aによってセンサー手段を所定の走査タイミングで繰り返し作動させるとともに、センサー手段の作動に同期して第１の光源14,15と第２の光源16とを切り替えて繰り返し作動させ、第１の光源の光をワークの表面に照射し、第２の光源の光をワークの裏面側から照射し、画像処理手段20Bによってセンサー手段の出力信号から反射光による信号と透過光による信号とを各々抽出して反射光による画像と透過光による画像を得る。【選択図】  図１
2007328583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射光によるワークの画像及び透過光によるワークの画像を得るようにした画像センシングシステムにおいて、
光をワークの表面に照射する第１の光源と、
光をワークの裏面側から照射する第２の光源と、
ワーク表面からの反射光及びワークの透過光を１走査ラインずつ受光するセンサー手段と、
上記センサー手段とワークとを走査方向に相対移動させる移動手段と、
上記相対移動の間に上記センサー手段を所定の走査タイミングで繰り返し作動させるとともに、上記センサー手段の作動に同期して上記第１の光源と第２の光源とを切り替えて繰り返し作動させる同期制御手段と、
上記センサー手段の出力信号から反射光による信号と透過光による信号とを各々抽出して反射光による画像と透過光による画像を得る画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像センシングシステム。
【請求項２】
上記センサー手段がラインセンサーである請求項１記載の画像センシングシステム。
【請求項３】
上記画像処理手段の信号を受け、反射光による画像からワークの表面欠陥を検出するとともに、透過光による画像からワークの形状・寸法欠陥及び／又は内部欠陥を検出する検査手段を更に備えた請求項１記載の画像センシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像センシングシステムに関し、特に１回の走査で反射光による画像と透過光による画像を得ることのできるようにしたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品検査は製品歩留りを向上する上で非常に重要な工程である。例えば、飲料缶や食品容器の瑕疵や汚れ、生産工程において不織布に混入した人毛や異物、フィルム表面に付着した異物やフィルムのピンホール、各種鋼板の表面のきずや気泡、半導体の表面の汚れや瑕疵、ガラスの気泡やきずなどは製品不良の原因とされる。
【０００３】
従来、製品検査は作業者の目視検査で行っていたが、最近のコンピュータ技術の飛躍的な進歩に伴い、製品などの目視検査に代え、画像センシング技術を用いた製品検査が積極的に活用される傾向にある。
【０００４】
通常、製品の表面欠陥は製品表面に光を照射し、製品表面からの反射光を用いて検査を行うが、製品の形状・寸法などの欠陥や製品の内部欠陥は製品裏面から光を照射し、製品の透過光を用いて検査を行う必要がある。しかし、かかる検査システムでは別々の光学系及び検出回路を必要とし、システムが大型になってしまう。
【０００５】
これに対し、製品の表面側及び裏面側の各々に光源を設け、製品表面からの反射光と透過光とを受光素子で同時に受光し、受光素子の信号波形から製品の表面欠陥と製品の外形・寸法欠陥を検査するようにしたシステムが提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、製品の表面側の光源と、裏面側の光源の波長スペクトルを異ならせ、製品からの反射光及び透過光を受光素子で同時に受光し、製品の表面欠陥及び製品の外形・寸法欠陥を検査するようにしたシステムも提案されている（特許文献２）。
【０００７】
さらに、製品表面からの反射光を受光素子に案内する第１の光学系、及び製品の透過光を受光素子に案内する第２の光学系を設け、第１、第２の光学系を切り替えて受光し、製品欠陥を検査するようにしたシステムも提案されている（特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−８１４３９号公報
【特許文献２】特許第３６１５７９９号公報
【特許文献３】特許第３１０９０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１、２記載のシステムではたとえ波長スペクトルが異なっても製品からの透過光と反射光とが相互に影響し、高い精度が要求される検査には適用し難い。
【００１０】
また、特許文献３記載のシステムでは光学系を切り替えているので、透過光と反射光が影響し合うおそれはないものの、１つの製品に対して表面欠陥と外形・寸法欠陥を検査する場合には製品に対して２回の走査を行う必要があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑み、１回の走査で反射光による画像と透過光による画像を得ることのできるようにした画像センシングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明に係る画像センシングシステムは、反射光によるワークの画像及び透過光によるワークの画像を得るようにした画像センシングシステムにおいて、光をワークの表面に照射する第１の光源と、光をワークの裏面側から照射する第２の光源と、ワーク表面からの反射光及びワークの透過光を１走査ラインずつ受光するセンサー手段と、上記センサー手段とワークとを走査方向に相対移動させる移動手段と、上記相対移動の間に上記センサー手段を所定の走査タイミングで繰り返し作動させるとともに、上記センサー手段の作動に同期して上記第１の光源と第２の光源とを切り替えて繰り返し作動させる同期制御手段と、上記センサー手段の出力信号から反射光による信号と透過光による信号とを各々抽出して反射光による画像と透過光による画像を得る画像処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の特徴の１つはセンサー手段を所定の走査タイミングで作動させるとともに、センサー手段の作動に同期して第１の光源と第２の光源とを切り替えて作動させ、反射光と透過光をセンサー手段で交互に受光するようにした点にある。
【００１４】
これにより、１回の走査で反射光によるワークの画像と透過光によるワークの画像が得られることとなる。なお、１回の走査で反射光と透過光を交互に受光して２種類の画像を得るようにすると、画像の品質が悪くなることが懸念されるが、センサー手段を非常に短い時間間隔、例えば下記の実施形態に示されるように１／５０００秒程度の時間間隔で作動させると、画像の精度がほとんど低下しないことが確認された。
【００１５】
センサー手段とワークとは走査方向に相対移動させればよい。長尺のワーク、例えば鋼板コイル、長尺の不織布やフィルムなどの場合にはセンサー手段を固定し、ワークを移動させるのがよく、短尺のワーク、例えば液晶や飲料缶などの場合にはワークを支持手段、例えばガラス面で支持し、センサー手段を移動させるのがよい。
【００１６】
センサー手段は副走査によって１走査ライン分の反射光又は透過光を受光するようにしてもよいが、高精度で画像を取得する上で、１走査ライン分の反射光及び透過光を同時に受光するラインセンサーを用いるのがよい。このセンサー手段はＣＣＤなどの受光素子をライン状に並べて構成してもよく、又複数のＣＣＤカメラを撮像範囲が一部重畳するように設けて構成してもよい。
【００１７】
第１、第２の光源は点光源であってもよいが、１走査ライン分の均一な反射光又は透過光を得る上で、線光源を採用するのがよい。この場合、蛍光灯などを用いてもよいが、ちらつきなどのない安定した光を照射させる上で、ＬＥＤなどの発光素子をライン状に並べた光源を用いるのがよい。
【００１８】
第１、第２の光源は別々に設けるのがよいが、２つの光源を設けるのがスペース的に難しい場合には１つの光源を設け、反射ミラーなどの光学系によってワークの表面を照射し又はワークをその裏面側から照射するように構成することもできる。
【００１９】
画像処理手段はセンサー手段の出力信号から反射光による信号と透過光による信号とを各々抽出して反射光による画像と透過光による画像を得るように処理できればよい。例えば、２走査ライン分のデータを格納できるレジスタを用いると、レジスタの左半部に反射光のデータを、右半部に透過光のデータを各々格納できるので、反射光による画像と透過光による画像の抽出を容易に行える。
【００２０】
また、上述のようにして得られた画像は例えば製品検査に用いると、検査精度が高く、信頼性のある製品検査を行うことができる。即ち、画像処理手段の信号を受け、反射光による画像からワークの表面欠陥を検出するとともに、透過光による画像からワークの形状・寸法欠陥及び／又は内部欠陥を検出する検査手段を更に備えるのがよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図６は本発明に係る画像センシングシステムの好ましい実施形態を示す。本例のシステムではローラ１２に巻回された不織布（ワーク）１０が巻き出されてローラ１１に巻き取られ、ローラ１１が回転されることによって不織布１０が走行されるようになっている。
【００２２】
不織布１０の上方にはラインセンサー（センサー手段）１３が不織布１０の走行方向に対して垂直な方向に延びて設けられてフレーム（図示せず）などに取付けられている。このラインセンサー１３は複数のＣＣＤカメラ１３Ａをその撮像範囲が一部重畳するようにライン状に並べて構成されている。
【００２３】
また、不織布１０の上方にはラインセンサー１３の前後両側に第１の光源１４、１５がラインセンサー１３の直下を通過する不織布１０を斜め上方から光を照射するように傾斜して設けられ、フレーム（図示せず）などに取付けられている。この第１の光源１４、１５は複数のＬＥＤをライン状に並べてハウジングに内蔵して構成されており、光を不織布１０の表面にライン状に照射するようになっている。
【００２４】
不織布１０の下方にはラインセンサー１３の直下に第２の光源１６が設けられてフレーム（図示せず）などに取付けられている。この第２の光源１６は複数のＬＥＤをライン状に並べてハウジングに内蔵して構成されており、光を不織布１０の裏面側からライン状に照射するようになっている。
【００２５】
ラインセンサー１３、第１の光源１４、１５及び第２の光源１６にはコンピュータ２０からの制御信号が入力されている。このコンピュータ２０は機能的には同期制御手段２０Ａ、画像処理手段２０Ｂ及び検査手段２０Ｃを構成しており、ラインセンサー１３が所定の走査タイミングで繰り返し作動されるとともに、ラインセンサー１３の作動に同期して第１の光源１４、１５と第２の光源１６とが切り替えて繰り返し作動されるようになっている。
【００２６】
また、ラインセンサー１３の出力信号はコンピュータ２０に入力されて信号処理され、反射光による画像及び透過光による画像が取得され、これらの画像から不織布１０の表面欠陥と、不織布１０の形状・寸法欠陥及び内部欠陥が検査されるようになっている。
【００２７】
次に、動作について説明する。不織布１０の走行が開始されると、例えばタイミングｔ１に同期制御手段２０Ａからラインセンサー１３に走査タイミングの信号が出力されると、ラインセンサー１３が光を受光できる状態となる。ラインセンサー１３が作動状態になった直後のタイミングｔ２に同期制御手段２０Ａから第１の光源１４、１５に作動信号が一定時間だけ出力され、第１の光源１４、１５は不織布１０の表面に光を照射し、その反射光がラインセンサー１３で受光される。このとき、第２の光源１６は消灯したままである。
【００２８】
ラインセンサー１３の出力信号は画像処理手段２０Ｂに送られ、図５に示されるように、例えばタイミングｔ３にレジスタの左半部の領域に格納される。
【００２９】
次に、タイミングｔ３に同期制御手段２０Ａからラインセンサー１３に走査タイミングの信号が出力されると、ラインセンサー１３が光を受光できる状態となり、その直後のタイミングｔ４に同期制御手段２０Ａから第２の光源１６に作動信号が一定時間だけ出力され、第２の光源１６が不織布１０の裏側に光を照射し、その透過光がラインセンサー１３で受光される。このとき、第１の光源１４、１５は消灯したままである。
【００３０】
この時のラインセンサー１３の出力信号は画像処理手段２０Ｂに送られ、図５に示されるように、例えばタイミングｔ５にレジスタの右半部の領域に格納される。
【００３１】
同様に、第１の光源１４、１５と第２の光源１６がラインセンサー１３の動作タイミングに同期して切り替えて作動され、ラインセンサー１３の出力信号は画像処理手段２０Ｂのレジスタに格納される。
【００３２】
画像処理手段２０Ｂではレジスタの左半部のデータを処理して画像を抽出すると、反射光の画像が得られる。また、右半部のデータを処理して画像を抽出すると、透過光の画像が得られる。
【００３３】
検査手段２０Ｃでは反射光による基準画像と得られた画像とを比較し、画像の相違から製品の表面欠陥が判別され、又透過光による基準画像と得られた画像とを比較し、画像の相違から製品の形状欠陥又は内部欠陥が判別され、判別結果は例えばコンピュータ２０のディスプレイに表示される。
【００３４】
例えば、図６の(a)に示されるように、不織布１０の表面に塗料などが付着して汚れ１０Ａがある場合、第１の光源１４、１５と第２の光源１６とが交互に光を照射するので、ラインセンサー１３には図６の(b)に示されるような状態で受光され、反射光のデータは図６の(c)に示されるようにレジスタに格納され、透過光のデータは図６の(d)に示されるように格納されるので、反射光の画像及び透過光の画像から、透過光によっても検出されるような表面欠陥であることが分かる。
【００３５】
反射光の画像のみに現れ透過光の画像には現れないような欠陥は表面欠陥と判別することができ、又反射光の画像には現れず透過光の画像のみに現れる欠陥は形状・寸法欠陥又は内部欠陥と判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る画像センシングシステムの好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記実施形態におけるラインセンサー１３、第１の光源１４、１５及び第２の光源１６の関係を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態における動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】上記実施形態における動作を説明するための図である。
【図５】上記実施形態における画像処理手段の処理を説明するための図である。
【図６】上記実施形態における欠陥を検出するための動作の１例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０      不織布（ワーク）
１１、１２    ローラ（移動手段）
１３      ラインセンサー（センサー手段）
１４、１５      第１の光源
１６      第２の光源
２０      コンピュータ
２０Ａ    同期制御手段
２０Ｂ    画像処理手段
２０Ｃ    検査手段
【図１】
2007328583.tif 000003
【図２】
2007328583.tif 000004
【図３】
2007328583.tif 000005
【図４】
2007328583.tif 000006
【図５】
2007328583.tif 000007
【図６】
2007328583.tif 000008