(57)【要約】【課題】薄い透明プラスチックフィルムのようなシートの輪郭や重なり合ったシートの重なり状態を検出する。【解決手段】検査対象のシート１４に外周１６を接して転がりながら回転するローラ２０と、ローラ２０をシート１４の面に対してほぼ垂直方向２４に可動支持する支持アーム２６と、ローラ２０とシート１４の接点２８が、シート１４の面上で相対的にほぼ直線的に移動するように、ローラ２０とシート１４を同時に、またはローラ２０もしくはシート１４の一方を矢印３３方向に移動させる搬送装置と、ローラ２０とシート１４の接点２８で、ローラ２０がシート１４のエッジ３４を通過するときに発生する振動を検出する振動センサ３６と、振動センサ３６の出力信号を受け入れて、振動の発生点をシート１４の輪郭の一部と判別する、輪郭判別部を備えた。【選択図】図１
2012047666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象のシートに外周を接して転がりながら回転するローラと、
前記ローラを前記シートの面に対してほぼ垂直方向に可動支持する支持アームと、
前記ローラと前記シートの接点が、前記シートの面上で相対的にほぼ直線的に移動するように、前記ローラと前記シートを同時に、または前記ローラもしくは前記シートの一方を移動させる搬送装置と、
前記ローラが前記シートに接して転がりながら前記シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出する振動センサと、
前記振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を、前記シートの輪郭の一部と判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシートの輪郭検出装置において、
前記シートは、透明シートであることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシートの輪郭検出装置において、
前記シートは、広い面積のシート上に狭い面積のシートを密着するように貼り合わせたものであって、前記輪郭判別部は、前記広い面積のシート上の前記狭い面積のシートのエッジの位置を判別することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、
シートの厚みは１ｍｍ以下で０．０１ｍｍ以上であることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、
外径が１０ｍｍ以下で２ｍｍ以上の金属ローラを使用することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、
互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラが、それぞれ前記支持アームにより支持されており、
前記各ローラと前記シートの接点で、前記各ローラがシートのエッジを通過するときに発生する振動を検出するように、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサと、
前記複数の振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んで前記シートの輪郭を判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一枚のシートあるいは複数枚重なり合ったシートの輪郭を自動的に検出するシートの輪郭検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の形状等を非破壊検査する装置には、画像解析による方法が多用されている（特許文献１参照）。また、対象物の凹凸を検査するのに、ガスを吹き付けるような装置も開発されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９７６２号公報
【特許文献２】特開２００８−１５００６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
非接触式の検査は、接触式の検査に比べて、対象物に傷を付けない利点がある。しかしながら、薄い透明プラスチックフィルムを重ね合わせて、その重なり状態を検出するような場合に、その画像を撮影しても、フイルムの輪郭を明瞭に判別することが難しい。超音波等の音響センサを使用して、重なり合った部分とそれ以外の部分を識別することも考えられるが、複数の薄いプラスチックフィルムを重ね合わせて隙間無く接着したような場合には、重なり合った部分とそれ以外の部分の超音波伝搬特性の差違が小さくて、判別が容易でない。
上記の課題を解決するために、本発明は、薄い透明プラスチックフィルムのようなシートの輪郭や重なり合ったシートの重なり状態を、すみやかに確実に検出することができる、シートの輪郭検出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】
【０００５】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
検査対象のシートに外周を接して転がりながら回転するローラと、前記ローラを前記シートの面に対してほぼ垂直方向に可動支持する支持アームと、前記ローラと前記シートの接点が、前記シートの面上で相対的にほぼ直線的に移動するように、前記ローラと前記シートを同時に、または前記ローラもしくは前記シートの一方を移動させる搬送装置と、前記ローラが前記シートに接して転がりながら前記シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出する振動センサと、前記振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を、前記シートの輪郭の一部と判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【０００６】
〈構成２〉
構成１に記載のシートの輪郭検出装置において、前記シートは、透明シートであることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【０００７】
〈構成３〉
構成１または２に記載のシートの輪郭検出装置において、前記シートは、広い面積のシート上に狭い面積のシートを密着するように貼り合わせたものであって、前記輪郭判別部は、前記広い面積のシート上の前記狭い面積のシートのエッジの位置を判別することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【０００８】
〈構成４〉
構成１乃至３のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、シートの厚みは１ｍｍ以下で０．０１ｍｍ以上であることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【０００９】
〈構成５〉
構成１乃至３のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、外径が１０ｍｍ以下で２ｍｍ以上の金属ローラを使用することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【００１０】
〈構成６〉
構成１乃至５のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラが、それぞれ前記支持アームにより支持されており、前記各ローラと前記シートの接点で、前記各ローラがシートのエッジを通過するときに発生する振動を検出するように、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサと、前記複数の振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んで前記シートの輪郭を判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
【発明の効果】
【００１１】
〈構成１の効果〉
ローラがシートの表面をほぼ直線的に転がり、シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出すれば、非常に薄いシートでも、透明のシートでも、確実にその輪郭を判別できる。
〈構成２の効果〉
透明シートは、特に輪郭検出が容易でないから、この装置の構成が有効に機能する。
〈構成３の効果〉
広い面積のシート上に狭い面積のシートが密着しており、いずれも透明か同色である場合でも、確実に輪郭を判別できる。
〈構成４の効果〉
シートの厚みが１ｍｍ以下で０．０１ｍｍというように薄い場合でも、確実に輪郭を判別できる。
〈構成５の効果〉
薄いシートのエッジの段差を検出するには、外径が１０ｍｍ以下で２ｍｍ以上のローラが適する。
〈構成６の効果〉
複数のローラによりシートのエッジを検出すれば、シート全体の輪郭や向きを同時に判別できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】シートの輪郭検出装置の主要部実施例を示す斜視図である。
【図２】輪郭検出中のローラとシートの関係を示す側面図である。
【図３】（ａ）は、４個のローラが通過する４本の直線とシートのエッジと振動センサの出力信号の関係を示す説明図、（ｂ）はシートの輪郭を判別するための説明図である。
【図４】振動センサの出力信号を処理する回路の機能ブロック図である。
【図５】図４に示した回路をコンピュータにより実現した場合のハードウエアブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１はシートの輪郭検出装置１０の主要部実施例を示す斜視図である。
図の装置は、シート１４を矢印３３方向に搬送する搬送路に据え付けられる。この実施例のシートは、厚さが０．０５ｍｍのポリエチレンフィルムを２枚重ねて、接着剤で接着したものである。下側のフィルムは台形をしている。上側のフィルムは細い帯状のものである。両者が図のとおりの状態で接着されていれば良品である。上側のフィルムが曲がって接着されていれば、不良品としてラインから排除する。フィルムが熱で溶着されているようなものにも適用できる。
【００１５】
この良否の検査のために、シートの輪郭検出装置１０が使用される。なお、ここでは、下側のフィルムをシート１４Ａと呼び、上側のフィルムをシート１４Ｂと呼ぶことにする。この実施例の装置は、４個のローラ２０を備えている。これらのローラ２０は、検査対象のシート１４の面２２に外周を接して転がりながら回転する。各ローラ２０の回転軸１８は支持アーム２６に固定されている。各ローラ２０は、それぞれ支持アーム２６により、シート１４の面２２に対してほぼ垂直方向（矢印２４方向）に可動支持されている。即ち、支持アーム２６は、矢印３３に対して直交する方向に向いた支持軸２７により支えられて、その自由端を揺動させるように構成されている。
【００１６】
図示しないベルトコンベア等により、矢印３３方向にシート１４を搬送すると、ローラ２０とシート１４の接点２８が、シート１４の面上で直線的に移動する。搬送装置は、両者が相対的に直線的に移動するように駆動されればよい。ローラ２０とシート１４を同時に移動させてもよい。ローラ２０もしくはシート１４の一方を移動させてもよい。
【００１７】
支持アーム２６には、ローラ２０を取付けた部分に隣接して、振動センサ３６が固定されている。振動センサ３６は、ローラ２０とシート１４の接点で、ローラ２０がシート１４のエッジを通過するときに発生する振動を検出する機能を持つ。図の例では、シート１４Ａにはエッジ３４Ａとエッジ３４Ｄとが存在する。シート１４Ｂにはエッジ３４Ｂとエッジ３４Ｃとが存在する。振動センサ３６はこれらを通過するときの振動を全て検出する。振動センサ３６には、支持アーム２６上に形成された配線３７が接続されている。この配線３７を通じて図示しない輪郭判別部に振動センサ３６の出力信号が送り込まれる。
【００１８】
輪郭判別部は、振動センサ３６の出力信号を受け入れて、直線上の振動の発生点を、シート１４の輪郭の一部と判別する。その回路構成については、後で図４以下を用いて説明する。ローラ２０がシート１４の表面をほぼ直線的に転がり、シート１４のエッジを通過するときに発生する振動を検出すれば、非常に薄いシートでも、透明のシートでも、確実にその輪郭を判別できる。
【実施例２】
【００１９】
図２は、輪郭検出中のローラとシートの関係を示す側面図である。
この図を用いて、シートのエッジ検出方法の実施例を説明する。図のように、この実施例では、広い面積のシート１４Ａの上に狭い面積のシート１４Ｂが密着している。両者は接着剤等で貼り合わされている。また、シートはいずれも透明シートである。従って、画像処理では輪郭を認識するのが難しい。透過型の光センサや超音波センサでも、２枚のシートの重なりを検出するのは難しい。
【００２０】
しかしながら、本発明の装置によれば、これらの重なりを正確に検出できる。図のように、（ａ）〜（ｅ）に向かい、ローラ２０がシート１４上を相対的に右側に移動している。そして、（ｂ）のようにローラ２０がシート１４Ｂのエッジ３４Ｂに乗り上げるときその振動が検出される。また、（ｄ）のように、ローラ２０がシート１４Ｂのエッジ３４Ｃで下に降りるときにその振動が検出される。なお、平坦なコンベアの上にシート１４Ａが乗せられているときには、シート１４Ａのエッジ３４Ａとエッジ３４Ｄとが全く同様にして検出される。
【００２１】
図３（ａ）は、４個のローラ２０が通過する４本の直線３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと、シート１４Ａやシート１４Ｂのエッジと、振動センサ３６の出力信号の関係を示す説明図である。
図のように、例えば、図の直線３０Ａを通過するローラ２０は、シート１４Ａのエッジ３４Ａと、シート１４Ｂのエッジ３４Ｂと、エッジ３４Ｃと、シート１４Ａのエッジ３４Ｄの位置をこの順番に検出して、出力信号３８Ａを出力する。
【００２２】
図の直線３０Ｂを通過するローラ２０は、出力信号３８Ｂを出力する。図の直線３０Ｃを通過するローラ２０は、出力信号３８Ｃを出力する。図の直線３０Ｄを通過するローラ２０は、出力信号３８Ｄを出力する。その結果、これらの出力信号の検出タイミングを分析することにより、シート１４Ａと１４Ｂの輪郭を判別することができる。上記の例は２枚のシートを対象にしているが、３枚以上のシートが重なりあっていても同様にエッジの判別ができる。
【００２３】
図３（ｂ）はシートの輪郭を判別するための説明図である。
図２の（ｂ）と（ｄ）とをみてわかるように、ローラが振動するのは、シート１４Ｂのエッジ３４Ｂや３４Ｃの直上ではない。従って、シートの実際のエッジ検出位置の補正が必要である。図３（ｂ）に示すように、シートの厚みをＷ、ローラの外径をＲとして、両者を重ね合わせたとき、図の重なり部分Ｇに相当する長さだけ、差し引くように補正すれば、シートのエッジの位置や正確な幅等が検出できる。
【００２４】
図１で説明した実施例の装置で、シート１４Ｂが図３（ａ）の実線のように正しく貼り付けられているか、同図破線のように曲がって貼り付けられているかを判断することができる。さらに、シート１４Ｂが貼り付けられている位置も正確に検出できる。即ち、シートのエッジの曲がり判定と、正確な位置判定の、両方あるいはいずれか一方に、上記の装置が利用できる。なお、実験によれば、シートの厚みが１ｍｍ〜０．０１ｍｍというように薄い場合には、そのシートのエッジの段差を誤りなく検出するために、外径が１０ｍｍ〜２ｍｍのローラが適することがわかった。
【００２５】
シートの厚みが１ｍｍを越える場合には、比較的大径のローラでも十分に検出ができる。また、光学的なセンサでも、シートの厚みを検出できる。また、シートの厚みが０．０１ｍｍに満たない場合には、ローラの振動が微弱で、振動検出機構や回路がコスト高になる場合がある。検出用のローラの外径が１０ｍｍ以下であれば、段差検出時の振動が顕著で、低コストで振動検出器や解析用の回路が入手できる。ローラの外径が２ｍｍに満たない場合には、シートのエッジでローラが跳ね上がるおそれがある。従って、ローラの外径は１０ｍｍ以下で２ｍｍ以上が適する。
【００２６】
図４は、振動センサ３６の出力信号を処理する回路の機能ブロック図である。
図のように、振動センサ３６の出力するアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部４０によりディジタル信号に変換される。そして、波形分析部４４において、シートのエッジを検出したタイミングを判定するために波形の分析が行なわれる。シートのエッジは、例えば、入力波形の極大値が検出されたタイミングとすればよい。波形分析部４４の出力信号と搬送装置３２を制御する信号とが輪郭判別部４６に入力する。搬送速度とエッジ検出タイミングとの同期をとるためである。
【００２７】
図１に示す実施例では、輪郭判別部４６に４個の振動センサ３６の、波形分析後の出力信号が入力する。これにより、シートの曲がりと、シートの貼り付け位置の判別ができる。その判別結果４８がスピーカ５０から出力される。スピーカ５０は、例えば、シートの曲がりや位置ずれを検出したときにブザー音を発して作業者に知らせる。なお、自動的にシートを搬送路から除去する、図示しないアーム等の装置を駆動するようにしてもよい。図４に示した回路は、マイクロコンピュータや簡単なディジタル集積回路を組み合わせて実現できる。
【００２８】
図５は、図４に示した回路をコンピュータにより実現した場合のハードウエアブロック図である。
コンピュータ１００の内部バス１１０には、ＣＰＵ（中央処理装置）１１１と、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１１２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１３と、入出力インタフェース１１５とが接続されている。入出力インタフェース１１５には、ディスプレイ１１７とプリンタ１１８とマウス１１９とキーボード１２０が接続されている。さらに、入出力インタフェース１１５には、４個の振動センサ３６のＡ／Ｄ変換部３２と、搬送装置３２とスピーカ５０が接続されている。
【００２９】
波形分析部４４や輪郭判別部４６は、コンピュータプログラムで実現する。即ち、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３等によりその機能が実現する。判別結果４８は、ＲＡＭ１１３に記憶される。ディスプレイ１１７やプリンタ１１８は処理結果の表示出力に使用され、マウス１１９とキーボード１２０は、装置の制御に使用される。
【００３０】
以上のように、互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラ２０が、それぞれ支持アーム２６により支持されていれば、各ローラ２０とシート１４の接点で、各ローラ２０がシート１４のエッジを通過するときに発生する振動を検出できる。これにより、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサ３６と、複数の振動センサ３６の出力信号を受け入れて、直線上の振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んでシートの輪郭を判別することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  シートの輪郭検出装置
１４（Ａ、Ｂ）  シート
１６  外周
１８  回転軸
２０  ローラ
２２  シートの面
２４  垂直方向
２６  支持アーム
２７  支持軸
２８  接点
３０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  直線
３２  搬送装置
３３  矢印
３４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  エッジ
３６  振動センサ
３７  配線
３８  出力信号
４０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）  Ａ／Ｄ変換部
４２  輪郭データ
４４  波形分析部
４６  輪郭判別部
４８  判別結果
５０  スピーカ
１００  コンピュータ
１１０  内部バス
１１１  ＣＰＵ
１１２  ＲＯＭ
１１３  ＲＡＭ
１１５  入出力インタフェース
１１７  ディスプレイ
１１８  プリンタ
１１９  マウス
１２０  キーボード
【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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