(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建材などの内部空間を有する板材の形状欠陥検査方法において、
予め板材を第１の温度雰囲気で第１の温度状態に安定化しておく工程と、
前記板材を第２の温度雰囲気にさらすと共に、板材が第２の温度状態に変化していく過程にて赤外線カメラで板材の検査部分の赤外線画像を撮像する工程と、
前記赤外線画像の濃淡変化が、ある閾値以上となる部分を形状欠陥候補箇所として検出する工程と、
検出した形状欠陥候補箇所の明暗の分布状態に基づいて、その形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する工程とを有することを特徴とする形状欠陥検査方法。
【請求項２】
検出した形状欠陥候補箇所の内側部分とその外部周辺部分との濃度変化がある閾値以上であれば、その形状欠陥候補箇所を内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良と判定することを特徴とする請求項１記載の形状欠陥検査方法。
【請求項３】
検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分と該輪郭部分の外部周辺部分と該輪郭部分の内部部分とについて、該外部周辺部分が該輪郭部分よりも第１の温度側に近い温度を示す明るさであり、該内部部分が該外部周辺部分よりも第２の温度側に近い温度を示す明るさであれば、その形状欠陥候補箇所を剥離不良又は浮き不良と判定することを特徴とする請求項１記載の形状欠陥検査方法。
【請求項４】
検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分における温度が、該輪郭部分の外部周辺部分と該輪郭部分の内部部分とのいずれか低い温度よりもさらに、許容範囲以上低い温度を示す濃度であれば該輪郭部分を穴部エッジと判断し、その形状欠陥候補箇所を穴開き不良と判定する工程を有することを特徴とする請求項１記載の形状欠陥検査方法。
【請求項５】
検査対象物である板材が移動している場合、検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分周辺における前記赤外線画像の濃淡変化パターンをサーチする方向を前記検査対象物の移動方向と交差する方向とする請求項４記載の形状欠陥検査方法。
【請求項６】
検出した形状欠陥候補箇所の内側部分について、時間差を持たせた複数の赤外線画像間の濃度変化量が、前記形状欠陥候補箇所の外側部分における濃度変化量よりも小さいときは、その形状欠陥候補箇所を内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良と判定することを特徴とする請求項１記載の形状欠陥検査方法。
【請求項７】
検出した形状欠陥候補箇所の内側部分について、時間差を持たせた複数の赤外線画像間の濃度変化量が、前記形状欠陥候補箇所の輪郭部分における濃度変化量よりも大きいときは、その形状欠陥候補箇所を剥離不良又は浮き不良と判定することを特徴とする請求項１記載の形状欠陥検査方法。
【請求項８】
撮像した赤外線画像にぼかし処理を行ったぼかし赤外線画像を生成し、撮像した赤外線画像からぼかし赤外線画像を減算した差分画像を生成する工程と、
この差分画像に基づいて形状欠陥候補箇所を検出する工程と、
検出した形状欠陥候補箇所の差分画像の明暗の分布状態に基づいて、その形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する工程とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の形状欠陥検査方法。
【請求項９】
撮像した赤外線画像又は複数の画像間の差分画像に微分処理を行い、検出した欠陥候補箇所について所定の微分値以上となる微分値の累積値を求め、この累積値が所定値を超えたものを孔開き不良又は割れ不良と判定することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の形状欠陥検査方法。
【請求項１０】
検査対象物である板材の温度を検査直前に計測し、計測された温度値に基づいて検査判定用パラメータを切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の形状欠陥検査方法。
【請求項１１】
形状欠陥候補を検出した後、形状欠陥候補部を強制加熱又は強制冷却して、再度赤外線画像を撮像する工程と、
当該赤外線画像の形状欠陥候補部の濃度変化の大きさに基づいて、表面部分の欠陥か、これより深い部分の欠陥かを判別する工程とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の形状欠陥検査方法。
【請求項１２】
第１の温度を常温より高い温度又は低い温度に設定し、第２の温度を常温としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の形状欠陥検査方法。
【請求項１３】
内部空間を有する板材を検査物として赤外線カメラで検査物の検査部分を撮像する赤外線カメラを備えた形状欠陥検査装置において、
予め検査物を第１の温度雰囲気で第１の温度状態に安定化しておき、検査時には検査物を第２の温度雰囲気にさらす検査物温度調節手段と、
検査時に検査物が第２の温度状態に変化していく過程にて前記赤外線カメラで撮像した赤外線画像をもとに形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する画像処理手段とを備え、
この画像処理手段は、赤外線画像の濃淡変化に基づいて形状欠陥候補箇所を検出する過程、及び検出した形状欠陥候補箇所の明暗の分布状態に基づいてその形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する過程とを有することを特徴とする形状欠陥検査装置。
【請求項１４】
検査物と赤外線カメラの間の光路上に検査物から発する赤外線を反射させる所定の粗さの反射面を有する反射板を備えたことを特徴とする請求項１３記載の形状欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部空間を有するセメント系建材の形状欠陥を赤外線画像を用いて検査する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽量化と断熱効果のための内部空間を有する板材の形状欠陥に起因する外観不良の検査において、目視検査や通常の可視光検出の撮像カメラによる外観検査が行われている。また、ハニカム構造体に限定し内部空間を有する薄い板状材料の外装面に接着した接着構造物の非破壊検査において接着構造物を一様温度に昇温し、冷却過程において表面温度の分布を赤外線画像により識別して接着部における欠陥を検知する方法が知られている（例えば、特開平３−２４４４９号公報参照）。また、物体内部の剥離、亀裂、空洞等の欠陥の存在を、赤外線映像装置を用いて測定した物体の表面温度分布図である熱画像の濃淡分布の２階微分による変曲点をもとに自動検出する方法が知られている（例えば、特開平２００１−５０９２１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した目視検査や通常の可視光検出の撮像カメラによる外観検査では、地色と形状欠陥部のコントラストが明瞭でない場合、欠陥検出が難しいという問題がある。また、上記の特開平３−２４４４９号公報に示される方法においては、一定厚さの接着層の有無により赤外線画像の明暗が明瞭に現れるものが検査対象とされている。また、特開平２００１−５０９２１号公報に示される方法においては、下地コンクリートから剥離したモルタルのような欠陥であって、欠陥部分が熱絶縁された状態になり欠陥部分の熱容量が小さくなるため昇温乃至降温の変化が欠陥周辺部よりも速い状況のもとで温度分布の変化領域を自動検出できるものが検査対象とされている。従って、これらの方法では、セメント系の材料からなる内部空間を有する板状の建材においては、内部空間にまで貫通する孔開き不良や、表層より深部において発生する剥離不良などの検査が難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解消するものであって、内部空間にまで貫通する孔開き不良や、表層及び深部において発生する剥離不良の検査を可能とする、内部空間を有する板材の形状欠陥検査方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、請求項１の発明は、建材などの内部空間を有する板材の形状欠陥検査方法において、予め板材を第１の温度雰囲気で第１の温度状態に安定化しておく工程と、前記板材を第２の温度雰囲気にさらすと共に、板材が第２の温度状態に変化していく過程にて赤外線カメラで板材の検査部分の赤外線画像を撮像する工程と、前記赤外線画像の濃淡変化が、ある閾値以上となる部分を形状欠陥候補箇所として検出する工程と、検出した形状欠陥候補箇所の明暗の分布状態に基づいて、その形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する工程とを有するものである。
【０００６】
上記の形状欠陥検査方法においては、予め板材を第１の温度状態に安定化しておき、その後、第２の温度雰囲気にさらして温度変化の過程にて赤外線カメラで板材の検査部分の赤外線画像を撮像するので、板材の内部空間に存在する空気の熱容量の効果及び欠陥内部の空気層の蓄熱現象により板材外面における形状欠陥の種別を反映して濃淡又は明暗の強調された赤外線画像の撮影が可能となる。そして、得られた赤外線画像は、形状の相違による赤外線の放射率の違いをも反映しており、その画像の濃淡変化データから形状欠陥候補箇所の濃度閾値判定や明暗の分布状態に基づいた欠陥種別及び欠陥判定が可能となる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の形状欠陥検査方法において、検出した形状欠陥候補箇所の内側部分とその外部周辺部分との濃度変化がある閾値以上であれば、その形状欠陥候補箇所を内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良と判定するものである。この形状欠陥検査方法においては、得られた赤外線画像が、形状の相違による赤外線の放射率の違いを反映しており、赤外線画像における形状欠陥候補箇所の内側部分とその外部周辺部分との濃度変化に基づいて内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良であると判定することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１記載の形状欠陥検査方法において、検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分と該輪郭部分の外部周辺部分と該輪郭部分の内部部分とについて、該外部周辺部分が該輪郭部分よりも第１の温度側に近い温度を示す明るさであり、該内部部分が該外部周辺部分よりも第２の温度側に近い温度を示す明るさであれば、その形状欠陥候補箇所を剥離不良又は浮き不良と判定するものである。この形状欠陥検査方法においては、得られた赤外線画像が、形状の相違による赤外線の放射率の違いを反映しており、赤外線画像における明暗パターンから形成された輪郭を有した形状欠陥候補箇所について、輪郭外部周辺と輪郭部分と輪郭内部とにおける温度（赤外線画像における濃淡又は明暗）を比較することとしているので剥離不良又は浮き不良であると判定することができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１記載の形状欠陥検査方法において、検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分における温度が、該輪郭部分の外部周辺部分と該輪郭部分の内部部分とのいずれか低い温度よりもさらに、許容範囲以上低い温度を示す濃度であれば該輪郭部分を穴部エッジと判断し、その形状欠陥候補箇所を穴開き不良と判定する工程を有するものである。この形状欠陥検査方法においては、得られた赤外線画像が、形状の相違による赤外線の放射率の違いを反映しており、欠陥候補箇所の穴あき形状について平面部分から穴になるエッジ近傍の穴壁面角度が略９０゜程度である場合、赤外線の放射率が低下して形状欠陥候補箇所の正常部と穴内部の濃淡値よりも暗くなるため、形状欠陥候補箇所における輪郭部分周辺の温度を比較することとしているので穴開き不良であると判定することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４記載の形状欠陥検査方法において、検査対象物である板材が移動している場合、検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分周辺における前記赤外線画像の濃淡変化パターンをサーチする方向を前記検査対象物の移動方向と交差する方向とするものである。この形状欠陥検査方法においては、検査物の移動方向と直交する方向について赤外線画像の濃淡パターンを検査することとしているので、シャッタ機能のない赤外線カメラを用いて移動する物体を撮像した場合も、その画像中の濃淡変化を精度よく検出することができる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１記載の形状欠陥検査方法において、検出した形状欠陥候補箇所の内側部分について、時間差を持たせた複数の赤外線画像間の濃度変化量が、前記形状欠陥候補箇所の外側部分における濃度変化量よりも小さいときは、その形状欠陥候補箇所を内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良と判定するものである。この形状欠陥検査方法においては、時間差を持たせた赤外線画像について濃度変化を比較することとしているので内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良であると判定することができる。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１記載の形状欠陥検査方法において、検出した形状欠陥候補箇所の内側部分について、時間差を持たせた複数の赤外線画像間の濃度変化量が、前記形状欠陥候補箇所の輪郭部分における濃度変化量よりも大きいときは、その形状欠陥候補箇所を剥離不良又は浮き不良と判定するものである。この形状欠陥検査方法においては、時間差を持たせた赤外線画像について濃度変化を比較することとしているので剥離不良又は浮き不良を同定することができる。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の形状欠陥検査方法において、撮像した赤外線画像にぼかし処理を行ったぼかし赤外線画像を生成し、撮像した赤外線画像からぼかし赤外線画像を減算した差分画像を生成する工程と、この差分画像に基づいて形状欠陥候補箇所を検出する工程と、検出した形状欠陥候補箇所の差分画像の明暗の分布状態に基づいて、その形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する工程とを有するものである。この形状欠陥検査方法においては、ぼかし赤外線画像を生成して差分画像を生成し、この差分画像に基づいて形状欠陥候補箇所の種類を判別することとしているので、表面のテクスチャ、面粗さ、正常な内部空間の赤外線画像の影響を除去することができ、検査判定精度が向上することができる。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の形状欠陥検査方法において、撮像した赤外線画像又は複数の画像間の差分画像に微分処理を行い、検出した欠陥候補箇所について所定の微分値以上となる微分値の累積値を求め、この累積値が所定値を超えたものを孔開き不良又は割れ不良と判定するものである。この形状欠陥検査方法においては、赤外線画像に微分処理を施してその微分値の累積値により不良判定を行うこととしているので、孔開き不良又は割れ不良を精度よく判定することができる。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の形状欠陥検査方法において、検査対象物である板材の温度を検査直前に計測し、計測された温度値に基づいて検査判定用パラメータを切り替えるものである。この形状欠陥検査方法においては、直前温度計測値に基づいて検査判定用パラメータを切り替えることとしているので、検査対象物の温度変化に対応した検査をすることができる。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の形状欠陥検査方法において、形状欠陥候補を検出した後、形状欠陥候補部を強制加熱又は強制冷却して、再度赤外線画像を撮像する工程と、当該赤外線画像の形状欠陥候補部の濃度変化の大きさに基づいて、表面部分の欠陥か、これより深い部分の欠陥かを判別する工程とを有するものである。この形状欠陥検査方法においては、形状欠陥候補部を強制加熱又は強制冷却して、再度赤外線画像を撮像して欠陥検査を行うこととしているので、形状欠陥候補部における欠陥の深さを判別することができる。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の形状欠陥検査方法において、第１の温度を常温より高い温度又は低い温度に設定し、第２の温度を常温としたものである。この形状欠陥検査方法においては、第１の温度が常温より高い温度の場合は、例えば検査物の乾燥工程などがあればこれを利用して、常温に戻す時に検査をすることができ、また、第１の温度が常温より低い温度の場合、検査物の昇温過程に形状欠陥検査を行うので、例えば冷却工程を有する検査材の製造工程又は評価試験工程等において常温に戻す時にこの検査方法が活用できる。また、両方の場合において、赤外線カメラなどの検査器具を常温雰囲気において用いることができる。
【００１８】
請求項１３の発明は、内部空間を有する板材を検査物として赤外線カメラで検査物の検査部分を撮像する赤外線カメラを備えた形状欠陥検査装置において、予め検査物を第１の温度雰囲気で第１の温度状態に安定化しておき、検査時には検査物を第２の温度雰囲気にさらす検査物温度調節手段と、検査時に検査物が第２の温度状態に変化していく過程にて前記赤外線カメラで撮像した赤外線画像をもとに形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する画像処理手段とを備え、この画像処理手段は、赤外線画像の濃淡変化に基づいて形状欠陥候補箇所を検出する過程、及び検出した形状欠陥候補箇所の明暗の分布状態に基づいてその形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する過程とを有するものである。
【００１９】
上記構成の形状欠陥検査装置においては、検査物温度調整手段を備えているので、予め検査物を第１の温度状態に安定化しておき、検査時に、第２の温度状態に変化していく過程にて検査対象物の赤外線画像とを計測することができる。また、得られた赤外線画像について形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を赤外線画像の濃淡変化又は明暗の分布状態に基づいてその形状欠陥候補箇所の欠陥の種類を判別する画像処理手段を備えることとしているので、得られた赤外線画像の濃淡変化データから形状欠陥候補箇所の濃度閾値判定や明暗の分布状態に基づいた欠陥種別及び欠陥判定が可能となる。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１３記載の形状欠陥検査装置において、検査物と赤外線カメラの間の光路上に検査物から発する赤外線を反射させる所定の粗さの反射面を有する反射板を備えたものである。この構成の形状欠陥検査装置においては、検査物と赤外線カメラの間の光路上に赤外線を反射させる所定の粗さの反射面を有する反射板を備えることとしたので、反射板の材質と面粗さの赤外線放射率の調整による最適画像の撮像や装置の小型化ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る内部空間を有する板材の形状欠陥検査方法及び装置について図面を参照して説明する。図面中の共通する部材には同一符号を付して重複説明を省略する。図１（ａ）に示されるように、内部空間を有する板材（以下、検査物）の形状欠陥検査装置（以下、検査装置）１は、検査物２を第１の温度雰囲気にさらして安定な略一様な温度Ｔ１にする第１温度室３ａと第２温度雰囲気Ｔ２にさらす第２温度室３ｂから成る検査物温度調節手段と、第１温度室３ａから第２温度室３ｂに検査物２を搬送する搬送コンベア５とを備えている。第２温度室３ｂには検査物からの赤外線ＩＲを反射する反射板６と、この反射板６に反射された赤外線ＩＲを受光して検査物２の赤外線像を撮像する赤外線カメラ７が備えられており、この赤外線カメラ７からの画像データは画像処理装置（画像処理手段）８に送られる。また、検査物２は、図１（ｂ）に示されるように、内部空間２ａを有した板状材であり、その面は、建材として凹凸を有する表装面２ｂと平坦な施工面２ｃからなる。この施工面２ｃにおいて形状欠陥があると施工時に板材の破損等の問題が発生する。
【００２２】
そして、上記構成の検査装置１において、検査対象である検査物２は、第１温度室３ａで第１の温度にされた後、第２温度室３ｂで第２の温度にさらされ、その温度変化の過程において形状欠陥部分の赤外線画像が撮像され、その赤外線画像は画像処理装置８における画像メモリに格納されると共に、画像処理により形状欠陥候補箇所の選定及びその候補箇所の検査と判定が行われる。第２の温度を常温とすることにより、第１の温度が常温より高い温度の場合は、例えば検査物の乾燥工程などがあればこれを利用して、常温に戻す時に検査をすることができ、また、第１の温度が常温より低い温度の場合、検査物の昇温過程に形状欠陥検査を行うので、例えば冷却工程を有する検査材の製造工程又は評価試験工程等において常温に戻す時にこの検査方法が活用できる。そして、第２の温度を常温とすることにより、両方の場合において、赤外線カメラなどの検査器具を常温雰囲気において用いることができる。また、赤外線反射板６は、ある粗さの金属板であり、検査対象物の表面テクスチャなどによる微小な赤外線放射変動分を除去する機能を有している。
【００２３】
以下に、赤外線画像の濃度変化に基づいた形状欠陥の判別及び判定方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２（ａ）に示されるように、内部空間２ａまで貫通する孔開き不良１０又は割れ不良の場合、第１の温度を常温より３０〜５０℃高い乾燥工程のような高温雰囲気とし第２の温度を常温とすることにより、図２（ｂ）に示されるような赤外線画像Ｇが得られる。第１の雰囲気で高温となった検査物２が第２の常温雰囲気にさらされることにより、板材表面の正常部分１０ａは、急速に冷却されて常温に近づき、図２（ｂ）の領域１１ａのように暗くなるが、内部空間に貫通する形状欠陥部分である孔開き不良１０の部分においては、内部の加熱された空気が蓄熱しているため赤外線画像は領域１１のように明るく見える。従って、このような孔開き不良の赤外線画像Ｇにおけるサーチ方向Ｘについての赤外線の強度分布Ｉは、一般に図２（ｃ）に示すものとなる。この図のように、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に降温する場合、上に凸となる赤外線強度分布部分が、ある閾値Ｈを越えるとき、その凸部に対応する検査物２の表面に孔開き不良があると判定することができる。逆に、第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に昇温する場合、孔開き不良がある部分における赤外線の強度分布Ｉは、図２（ｄ）に示すようになり、下に凸となる赤外線強度分布部分が、ある閾値Ｈを越えているとき、その位置に対応する検査物２の表面に孔開き不良があると判定することができる。
【００２４】
また、内部空間までは貫通しないで表面に現れる剥離不良又は浮き不良は、図３（ａ）に示されるように、不良箇所２０において剥離物２１ａが浮き上がったような状態であるため、剥離物２１ａの下部に空間２０ｂが構成された状態になっている。このため、この空間２０ｂに存在する空気が第１の温度Ｔ１を保持しており、正常部２０ｃ及び剥離部２０ａとは異なる赤外線強度を示すことになる。第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に降温する場合、図３（ｂ）に示されるように、剥離不良２０の赤外線画像Ｇにおいて、剥離物２１ａに対応する領域２１ａが最も暗くなり、正常部２０ｃに対応する領域２１ｃが次に暗くなり、空間２０ｂに対応する領域２１ｂが明るくなる。このように、赤外線画像において検出した形状欠陥候補箇所の輪郭部分が空間２０ｂに、その輪郭の外部周辺部分が正常部２０ｃに、そして輪郭部分の内部部分が剥離物２１ａに対応するため、剥離不良または浮き不良の場合、欠陥候補箇所の輪郭に沿った濃淡パターンをもとに当該不良であるとの判定が可能となる。このような剥離不良または浮き不良の赤外線画像Ｇにおけるサーチ方向Ｘについての赤外線の強度分布Ｉは、図３（ｃ）に示すものとなる。この図において、上に凸の領域２２ｂが輪郭部分に、下に凸の領域２２ａが内部部分（剥離物）に、そして両側の領域２２ｃが正常部に対応する。特に、異物付着が原因で発生する浮き不良のような場合、第２の温度Ｔ２を第１の温度Ｔ１よりも低くすることにより、異物周囲に現れる環状の濃淡パターンから検出が容易になる。
【００２５】
次に、形状欠陥が微小なものである場合の形状欠陥の判別及び判定方法について、図４乃至図８を参照して説明する。上述の説明は、比較的大きな欠陥の場合であり、赤外線画像の濃度変化により比較的容易に形状欠陥の判別と判定が可能であるが、欠陥が微小なものである場合、形状欠陥内の温度とその周辺の温度差が小さく、赤外線画像の濃淡値のみから欠陥の種類を判別することが難しくなる。また、検査物の構造や正常な表面状態に起因して現れる赤外線画像の構造と形状欠陥による赤外線画像の構造とが紛らわしい場合には、誤判定対策の処理を行う必要がある。より詳細な画像処理を行い、欠陥候補箇所周辺の温度変化（赤外線強度Ｉからの換算温度Ｔの変化）及びその変化の割合に基づいた処理を行うことにより欠陥部と正常部の判別が可能となる。その方法として、欠陥候補箇所輪郭近傍の濃淡値分布の場所による変化率（微分処理）から欠陥部と正常部分の区別を行うものと、時間変化率から行うものがある。以下、順に説明する。
【００２６】
セメント系の建材の検査物における形状欠陥の中で、問題となる微小欠陥には、図４（ａ）に示されるような穴部３０が施工面２ｃに略垂直な面（輪郭部）３０ａを有して発生するものがある。この微小欠陥の穴部３０、輪郭部３０ａ、そして正常部３０ｂに対応する温度分布Ｔは、図４（ｂ）に示されるように、欠陥輪郭近傍では、正常部分の温度３１ｂから一旦低い温度３１ａになり、その後、欠陥部の高温状態３１に変化する。これは、この微小欠陥の輪郭部分が、図４（ａ）にあるように、９０°程度の形状変化をしており、この部分において赤外線の放射率が低下しているからである。従って、図４（ｂ）における温度変化を検知することにより、問題の微小欠陥を判別し、判定することができる。なお、この穴部３０は貫通していても、貫通していなくても同様に判定することができる。また、穴の径をＷ、穴の深さをＤとするればＤ／Ｗが３以上のとき欠陥輪郭近傍の特徴が明瞭となって欠陥と判定し易く、特にＤ／Ｗが５以上であれば、確実な判定ができる。
【００２７】
上記のような温度変化をとらえるために、次のような赤外線画像のサーチ処理を行う。計測対象物が移動している場合、図５（ａ）に示されるように、撮影された赤外線画像Ｇは移動方向に流れた画像となる。この赤外線画像Ｇは、検査物の移動方向が矢印Ｖに示す上方向であり、このため、微小欠陥４０の画像の上下領域４１，４２が流れた画像になっている。また、この画像は第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２への降温状態における画像であり、正常部４３が暗く微小欠陥部４０が明るい画像となっている。このように移動している検査物の赤外線画像において欠陥候補箇所輪郭近傍の濃淡値の変化から欠陥を識別する場合の欠陥サーチ方向は、移動方向Ｖに交差する方向Ｘとする。サーチ方向Ｘにおける微小欠陥４０周辺の赤外線強度分布Ｉは、欠陥が微小であるため、図５（ｂ）に示すように、正常部領域４３ａと欠陥部領域４０ａの差が少ないものになるが、微小欠陥の判別が可能なパターンが示されている。そこで、この交差方向の濃淡変化率を計算するため、図６に示すような斜め方向微分フィルタを用いて赤外線画像の微分（差分）処理を行う。図６に示すフィルタによると１回のフィルタ処理でＸ方向、Ｙ方向の濃淡変化が捉えられ、効率的に所望の微分処理が可能となる。以上のように、検査物の移動方向と交差する方向に形状欠陥のサーチと共に微分処理を行い、欠陥候補輪郭近傍の濃淡変化を求めると、欠陥部分では微分値が大きいことから欠陥部と正常部を判断することが可能となる。
【００２８】
次に、赤外線強度の時間変化率に基づく検査方法について説明する。第２の温度雰囲気においた状態で、ある時間間隔で複数の画像を撮像すると、図７に示されるように時間ｔ１において、表面近傍にある浅い欠陥の温度（赤外線強度からの換算温度）は、第２温度Ｔ２と同等となるが、孔開き不良や割れ不良といった内部空間に到達するような深い欠陥の温度は、なお温度変化の途中であり、さらに時間経過した時間ｔ２においても、まだある温度を維持している。赤外線画像の明暗パターンの時間変化を見たとき、時間ｔ１までに消えてしまうような明暗パターンの場合は、その欠陥については第１温度Ｔ１を維持するための熱量をもった空気層が薄いということを意味し、その欠陥は表面に現れる剥離不良または浮き不良と判別することができる。このように、温度変化の緩慢に基づいて深い欠陥と浅い欠陥の種類の判別ができる。
【００２９】
また、形状欠陥部候補箇所の周辺における温度分布の時間変化率に基づく欠陥検査方法においては、図８（ａ）に示されるように、検査物を高温の第１温度Ｔ１にした後低温の第２温度Ｔ２雰囲気にさらして、時間ｔ１と時間経過Δｔの時間ｔ２＝ｔ１＋Δｔとの温度分布が測定される。そして、検出した形状欠陥候補箇所の内側部分ａにおける赤外線画像間の濃度変化量ｄ１が、外側部分ｂにおける濃度変化量ｄ２よりも小さいときは、その形状欠陥候補箇所を内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良と判定することができる。また、図８（ｂ）に示されるように、検出した形状欠陥候補箇所の内側部分ａについて、時間差Δｔを持たせた複数の赤外線画像間の濃度変化量ｄ１が、前記形状欠陥候補箇所の輪郭部分ｂにおける濃度変化量ｄ２よりも大きいときは、その形状欠陥候補箇所を剥離不良又は浮き不良と判定することができる。
【００３０】
次に、欠陥誤検出の対策について説明する。内部空間を有する板材においては、上記のように、内部空間に存在する空気の熱容量の効果により形状欠陥検査が可能となっている。しかし、検査物の内部空間や表面の構造、正常な表面状態などに起因して現れる正常な赤外線画像の構造が、形状欠陥による赤外線画像の構造と紛らわしい場合、欠陥誤検出の原因となる。特に、内部空間が板厚に対し大きい場合、内部空間に第１温度Ｔ１の空気が十分にあるため第２温度Ｔ２中に置いても、その内部空間外部の表面における赤外線画像は、圧倒的に第１の温度に近い濃淡値となり、微小な欠陥による濃淡構造がその中に埋もれてしまい、欠陥誤検出又は欠陥見逃しの原因となる。この問題を解決するために、検査物の赤外線画像にガウシアンフィルタのようなぼかし処理を行った後、この画像とぼかし処理を行っていない画像との差分を取ることにより欠陥部分を強調した画像を作成する。この画像に対して形状欠陥の検査判定の処理を行うことにより検査性能を向上させることができる。
【００３１】
上記の差分を取った画像に対して微分処理を施すことにより形状欠陥を検出する方法について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。まず、第２温度Ｔ２の雰囲気中で赤外線画像を撮像する（Ｓ１００）。この赤外線画像に対しガウシアンフィルタをかけることにより低周波成分の画像を作成する（Ｓ１０１）。このぼかし処理が行われた低周波成分の赤外線画像には、濃淡変化の緩やかな成分のみが残っており、この画像は、形状欠陥による画像の濃淡変化が除去された正常な検査物本来の状態を示す赤外線画像と見なせるものになっている。そこで、ガウシアンフィルタをかける前の赤外線画像とフィルタ処理後の赤外線画像の差分を取ることにより欠陥がない場合の温度分布が除去され、欠陥部分を強調した画像が得られる（Ｓ１０２）。次に、形状欠陥部分を抽出する前処理として、この画像に対して微分フィルタをかけて画像の微分処理を行う（Ｓ１０３）。微分処理して得られた２次元の微分データに対し、形状欠陥候補箇所において、ある値以上になった微分値を抽出して積算しその累積値を求める（Ｓ１０４，Ｓ１０５）。微分値の積算を全ての形状欠陥候補について行う（Ｓ１０６）。最後に、得られた累積値が所定の閾値以下の場合、その検査物は良品と判定し（Ｓ１０７でｙｅｓ）、そうでない場合は、不良品と判定する（Ｓ１０７でｎｏ）。この判定方法においては、元の赤外線画像における形状欠陥部分は、既に第２温度Ｔ２に近くなった正常な部分よりも温度が高く（降温過程Ｔ１＞Ｔ２を仮定）、また、形状欠陥部分においては上記の微分値の高い部分が連なっているという現象に基づいている。この検査により、ある程度の大きさがある欠陥部分は自動的に検出が可能である。
【００３２】
次に、強制加熱又は強制冷却により微小欠陥を検査する方法について図１０と図１１を参照して説明する。微小な欠陥の中には、第２の温度雰囲気中に移行した後、第１の温度を維持する時間が非常に短く、すぐに第２の温度となってしまうため不良の判別が難しいものがある。このような場合は、図１０に示されるように、検査物２が第２の温度の雰囲気中に置かれた状態で欠陥候補箇所Ｐに対し第１の温度雰囲気が強制的に送風機６１を用いて与えられる。このとき、図１１示されるように、欠陥部分が浅い浮き欠陥の場合は、強制加熱により欠陥部分が深い浮き欠陥の場合よりも温度上昇の応答が速く、また、加熱を止めたときの温度下降の応答も速い。このように、強制的な送風による形状欠陥候補箇所の温度変化の様子又は赤外線画像の濃淡変化の様子から欠陥の浅い、深いの判別が可能となる。また、欠陥発生可能箇所のみを局所的に加熱又は冷却することは、その部分のコントラストを上げることになり、検出性能が向上するため欠陥を精度良く検出することができる効果がある。
【００３３】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、赤外線カメラによるインライン検査を実現するためには撮像素子の感度変化に対応した検査判定を行わなければならない。そのため、検査装置直前に検査対象物の温度を計測しその温度に応じて赤外線カメラの撮像パラメータ、又は検査判定しきい値を変更する機能を有したシステム構成とすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、板材の内部空間に存在する空気の熱容量の効果及び欠陥内部の空気層の蓄熱現象を有効に活用して板材外面における形状欠陥の種別と形状の相違による赤外線の放射率の違いをも反映した赤外線画像得ることができ、その画像の濃淡変化データから形状欠陥候補箇所の濃度閾値判定や明暗の分布状態に基づいた欠陥種別及び欠陥判定を精度良く行うことが可能となる。
【００３５】
また、請求項２の発明によれば、得られた赤外線画像が、形状の相違による赤外線の放射率の違いを反映していることに基づいて内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良であると判定することができ、請求項３の発明によれば、剥離不良又は浮き不良であると判定することができる。また、請求項４の発明によれば、平面部分から穴になる孔開き欠陥のエッジ近傍の穴壁面角度が略９０゜程度である場合、エッジ部分の赤外線の放射率が低下することに基づいて穴開き不良であると判定することができる。
【００３６】
また、請求項５の発明によれば、シャッタ機能のない赤外線カメラを用いて移動する物体を撮像した場合も、その画像中の濃淡変化を精度良く検出することができる。また、請求項６及び請求項７の発明によれば、時間差を持たせた赤外線画像について濃度変化を比較して内部空間まで貫通する孔開き不良又は割れ不良、及び剥離不良又は浮き不良であると判定することができる。
【００３７】
また、請求項８の発明によれば、ぼかし赤外線画像を生成して差分画像を生成し、この差分画像に基づいて形状欠陥候補箇所の種類を判別することができ、表面のテクスチャ、面粗さ、及び正常な内部空間の赤外線画像の影響を除去して精度を向上した検査ができ、請求項９の発明によれば、さらに、赤外線画像に微分処理を施してその微分値の累積値により不良判定を精度良く行うことができる。また、請求項１０の発明によれば、直前温度計測値に基づいて検査判定用パラメータを切り替えて、検査対象物の温度変化に対応した赤外線画像の撮影や欠陥検査・判定を精度良く行うことができる。
【００３８】
また、請求項１１の発明によれば、形状欠陥候補部を強制加熱又は強制冷却して、再度赤外線画像を撮像して欠陥検査を行い、形状欠陥候補部における欠陥の深さを判別することができる。
【００３９】
また、請求項１２の発明によれば、第１の温度が常温より高い温度の場合は、例えば検査物の乾燥工程などがあればこれを利用して、常温に戻す時に検査をすることができ、また、第１の温度が常温より低い温度の場合、検査物の昇温過程に形状欠陥検査を行うので、例えば冷却工程を有する検査材の製造工程又は評価試験工程等において常温に戻す時にこの検査方法が活用できる。また、両方の場合において、赤外線カメラなどの検査器具を常温雰囲気で用いることができ装置が簡便となる。
【００４０】
また、請求項１３の発明によれば、板材の内部空間に存在する空気の熱容量の効果及び欠陥内部の空気層の蓄熱現象を有効に活用して板材外面における形状欠陥の種別と形状の相違による赤外線の放射率の違いをも反映した赤外線画像を得ることができ、その画像の濃淡変化データから形状欠陥候補箇所の濃度閾値判定や明暗の分布状態に基づいた欠陥種別及び欠陥判定を精度良く行うことが可能となる。
【００４１】
また、請求項１４の発明によれば、検査物と赤外線カメラの間の光路上に設けた赤外線反射板により、反射板の材質と面粗さの赤外線放射率の調整による最適画像の撮像や装置の小型化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の一実施形態による形状欠陥検査装置の構成図、（ｂ）は同装置を用いて検査される内部空間を有する板材（検査物）の斜視図。
【図２】  （ａ）は上記検査物の孔開き不良を示す断面図、（ｂ）は同検査物の降温過程における孔開き不良部分の赤外線画像を示す図、（ｃ）は同赤外線画像の１つのサーチ方向における赤外線強度分布図、（ｄ）は検査物の昇温過程における孔開き不良部分の１つのサーチ方向における赤外線強度分布図。
【図３】  （ａ）は上記検査物の剥離不良を示す断面図、（ｂ）は同検査物の降温過程における剥離不良部分の赤外線画像を示す図、（ｃ）は同赤外線画像の１つのサーチ方向における赤外線強度分布図。
【図４】  （ａ）は上記検査物の穴開き不良を示す断面図、（ｂ）は同検査物の降温過程における穴開き不良部分の１つのサーチ方向における赤外線強度分布図、（ｃ）は同昇温過程における赤外線強度分布図。
【図５】  （ａ）は上記検査物の微小孔開き不良の降温過程における孔開き不良部分の赤外線画像を示す図、（ｂ）は同赤外線画像の１つのサーチ方向における赤外線強度分布図。
【図６】  赤外線画像の微分処理に用いるデジタルフィルタ構成図。
【図７】  降温過程における欠陥部の赤外線強度の時間変化図。
【図８】  （ａ）は上記検査物の降温過程における孔開き不良部分の赤外線強度分布の時間変化図、（ｂ）は同過程における剥離不良部分の赤外線強度分布の時間変化図。
【図９】  赤外線画像の微分処理による検査物の良品不良品判定フロー図。
【図１０】  局所送風機を有する本発明の一実施形態による形状欠陥検査装置の構成図。
【図１１】  降温過程において強制加熱を行った場合の形状欠陥部分の赤外線強度の時間変化図。
【符号の説明】
１  形状欠陥検査装置
２  検査物（板材）
３  第１の温度調節装置（検査物温度調節手段）
４  第２の温度調節装置（検査物温度調節手段）
６  反射板
７  赤外線カメラ
８  画像処理装置
６１  局所送風機
Ｔ１  第１の温度
Ｔ２  第２の温度
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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