(57)【要約】【課題】複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工されたウェブの表面の異物、かけやスジの検査を行い、かぶりや、ドクター不良などの印刷不良を見つける。【解決手段】ウェブ表面を可視光域と近赤外光もしくは赤外光域の分光カメラでスペクトル画像データを採取する。塗工されたウェブの表面の塗工剤を同定して、ウェブの表面の塗工剤毎で検査を行う。スペクトル画像データと比較データを比較し、カブリ、異物、カケを見出し、溶剤の吸収スペクトル波長域（近赤外光もしくは赤外光域）の情報を加味し、乾燥不良かドクター不良によるものかを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工された塗工部を有するウェブの表面を検査するために、分光撮像手段によって、ウェブの表面の可視光画像と、可視光のスペクトル情報と、近赤外光又は赤外光のスペクトル情報とを取得して、ウェブ表面の検査を行うウェブ欠陥検査装置であって、
取得した画像およびスペクトル情報から、塗工部毎に塗工剤を同定し、その塗工剤に応じた判定基準を用いて検査を行う機能を有することを特徴とするウェブ欠陥検査装置。
【請求項２】
前記スペクトル情報により取得した画素のスペクトル値と、前記塗工剤の種類に応じて予め用意された基準領域の画素のスペクトル値と比較する手段を有し、
比較したスペクトル値に差のある画素がウェブの流れ方向に沿って連なりがある場合、その連なりの長さが、指定長さ以上であればスジ状の塗工不良があると判定し、指定長さ未満であれば異物又は欠け不良があると判定する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェブ欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工されたウェブの表面の欠陥を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムや紙等を扱う工場の多くは、生産効率を上げるため、ロールtoロールの搬送設備を使用し、コーティング、乾燥、ラミネートなどの工程を経て生産される。その中には複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工される工程がある。その工程において、塗工剤が違う箇所に対して、一律にウェブの表面の異物やカケなどの欠陥検査を行うと欠陥検出の能力が低下し、検査性能の向上が求められていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、塗装印刷パターンを、分光カメラで撮像し、指定色領域を色調で高精度に検査する方法が報告されている。特許文献２では、複数色の図柄を、分光カメラで撮像し、それぞれの図柄の領域で色調を高精度に検査する方法が報告されている。また特許文献３では、可視光と近赤外光画像を形成できる分光カメラを用いて、印刷物の色を高精度に検査する方法が報告されている。これらは、色調の検査だけが対象であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１５２７９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６５４９号公報
【特許文献３】特開平９−１１４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工される工程において、可視光と近赤外光もしくは赤外光の分光カメラによって得られたスペクトル情報から、塗工されたウェブの表面の塗工剤を同定して、異物、カケ、スジなどの欠陥検出、カブリ、ドクター不良などの工程判定をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工された塗工部を有するウェブの表面を検査するために、分光撮像手段によって、ウェブの表面の可視光画像と、可視光のスペクトル情報と、近赤外光又は赤外光のスペクトル情報とを取得して、ウェブ表面の検査を行うウェブ欠陥検査装置であって、取得した画像およびスペクトル情報から、塗工部毎に塗工剤を同定し、その塗工剤に応じた判定基準を用いて検査を行う機能を有することを特徴とするウェブ欠陥検査装置である。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る発明は、  前記スペクトル情報により取得した画素のスペクトル値と、前記塗工剤の種類に応じて予め用意された基準領域の画素のスペクトル値と比較する手段を有し、比較したスペクトル値に差のある画素がウェブの流れ方向に沿って連なりがある場合、その連なりの長さが、指定長さ以上であればスジ状の塗工不良があると判定し、指定長さ未満であれば異物又は欠け不良があると判定する機能を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェブ欠陥検査装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の種類の塗工剤が交互に繰り返し塗工される工程において、可視光と近赤外光もしくは赤外光の分光カメラによって得られたスペクトル情報から、塗工されたウェブの表面の塗工剤を同定して、異物、カケ、スジなどの欠陥を検査し、カブリ、ドクター不良などの工程判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のウェブ検査装置構成の概略図である。
【図２】本発明のウェブ検査装置においてカメラがワークを撮像する模様の模式斜視図である。
【図３】実施形態におけるウェブの３つの塗工剤の可視域反射スペクトルと、検査する波長領域を示した図である。
【図４】実施形態における可視光分光カメラの分光スペクトル値の配列への格納を説明する模式図である。
【図５】本発明のウェブ検査装置の検査の概略フローチャートである。
【図６】本発明のウェブ検査装置の検査結果のマッピングの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態につき説明する。
【００１１】
図１は本発明のウェブ検査装置構成の概略図である。また、図２は本発明のウェブ検査装置においてカメラがワークを撮像する模様の模式斜視図である。
【００１２】
ワーク１００は塗工工程において、複数の種類の塗工剤が交互に塗工され、ウェブで搬送工程１０により、ウェブ搬送されている。光源１によって照射されたワーク１００の表面を、ラインセンサが搭載されている可視光分光カメラ１がスキャンすることで、幅方向の視野ライン４１における画像の光を捉え、その画像の画素毎の反射分光スペクトルを採取し、画像処理部１に転送する。
【００１３】
本発明の実施形態では、ワーク１００はフィルム上に、３つの塗工剤が、交互に繰り返し塗工されるものを例とする。塗工剤Aとして黄色インク、塗工剤Bとして赤色インク、塗工剤Cとして藍色インクである場合で説明する。図３に実施形態におけるウェブの３つの塗工剤の可視域反射スペクトルを示す。また、これらはフィルム上に、グラビア印刷機で、塗工される。使用される溶剤は、赤外線域での吸収スペクトルの波長が３．３μｍであるものを使用したとして説明する。
【００１４】
ラインの流れ方向の後方で、光源２によって照射されたワーク１００を、ラインセンサが搭載されている可視光分光カメラ１がスキャンして幅方向のライン４２の画像の光を捉え、画像の画素毎の反射分光スペクトルを採取し、画像処理部３に転送する。
【００１５】
またさらに、ラインの流れ方向の後方で、光源２によって照射されたワーク１００を、ラインセンサが搭載されている近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４がスキャンして幅方向のライン４２の画像の光を捉え、画像の画素毎の反射分光スペクトルを採取し、画像処理部６に転送する。
【００１６】
可視光分光カメラ１から得られる各画素のスペクトル値から、図３に示すように、３つの検査波長領域をここでは採用して説明する。４４０ｎｍから４６０ｎｍを検査波長領域２５、５４０ｎｍから５６０ｎｍを検査波長領域２６、６４０ｎｍから６６０ｎｍを検査波長領域２７として、画素におけるそれぞれの分光スペクトル値を取得する。
【００１７】
また制御部７で、画像処理部３の画素毎の可視光分光スペクトル値と画像処理部６の画素毎の近赤外光もしくは赤外光分光スペクトル値の場所情報に合わせる。
【００１８】
可視光分カメラ１の視野ライン４１と近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４の視野ライン４２の間はｄ［ｍ］の距離(図２)だけ、離れている。ウェブの走行速度をｖ［ｍ／ｓ］とすると、同じライン走行方向で、可視光分カメラ１の視野ライン４１で捉えている画像の同じところにおける、近赤外光もしくは赤外光分光カメラの情報は、ｄ／ｖ［ｓ］前に視野ライン４２で捉えている。この時間差を考慮し、同じワーク位置での可視光スペクトル値と近赤外スペクトル値にする。
【００１９】
この際に、ヤードメータ９によりウェブの走行速度ｖ［ｍ／ｓ］はモニターされているので、この値を使用する。
【００２０】
可視光分光カメラ１の画素サイズと近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４の画素サイズが違いがあった場合、次のようにして、同じワーク位置での可視光分光スペクトル値と近赤外光もしくは赤外光分光スペクトル値にする。
【００２１】
可視光分光カメラ１から得られら検査領域のスペクトル値を配列Ｋ（Ｉ，Ｊ，S）に格納する。
【００２２】
図４は実施形態における可視光分光カメラの分光スペクトル値の配列への格納を説明する模式図である。
【００２３】
Ｋ（Ｉ，Ｊ，S）は、検査領域内における（Ｉ，Ｊ）の場所の画素の波長領域Sの分光スペクトル値である。配列のIは検査領域のウェブの流れ方向における位置を示しＩ＝１は検査領域のウェブの流れ方向における始点位置にあり、Ｉ＝ＭＡＸは検査領域のウェブの流れ方向における後端にあたる。配列のJがウェブの幅方向における位置を示し、Ｊ＝１はウェブ進行方向に向かって検査領域の左端側を示し、Ｊ＝ＫＪＭＡＸはウェブ進行方向に向かって検査領域の右端側を示す。Ｓ＝１は検査波長領域２５、Ｓ＝２は検査波長領域２６、S＝３は検査波長領域２７を示す。
【００２４】
近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４から得られら検査領域のスペクトル値を配列S（Ｉ，K）に格納する。S（Ｉ，K）はＫ（Ｉ，Ｊ，１）とＫ（Ｉ，Ｊ，２）とＫ（Ｉ，Ｊ，３）が採取された時のｄ／ｖ［ｓ］前に採取した値である。検査領域内における（Ｉ，K）の場所の画素の３．３μｍの分光スペクトル値である。配列のIは検査領域のウェブの流れ方向における位置を示しＩ＝１は検査領域のウェブの流れ方向における始点位置にあり、Ｉ＝ＭＡＸは検査領域のウェブの流れ方向における後端にあたる。配列のKがウェブの幅方向における位置を示し、K＝１はウェブ進行方向に向かって検査領域の左端側を示し、K＝ＳＫＭＡＸはウェブ進行方向に向かって検査領域の右端側を示す。
【００２５】
ここにおいて、可視光分光カメラ１の画素が近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４の画素より数が多く、ＫＪＭＡＸ＞ＳＫＭＡＸとなっている場合で説明する。
【００２６】
ウェブの流れ方向の画素サイズは、走行時の定期的なタイミングで決まるので、可視光分光カメラ１による画素と近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４による画素は共通である。
【００２７】
Ｋ（Ｉ，Ｊ，Ｓ）のＳ＝４のところに波長３．３μｍの波長スペクトル値を格納する。
【００２８】
可視光分光カメラ１により、ウェブの流れ方向I位置での幅方向のJ位置の分光スペクトル値Ｋ（Ｉ，Ｊ，１）とＫ（Ｉ，Ｊ，２）とＫ（Ｉ，Ｊ，３）を格納した後に、ｄ／ｖ［ｓ］前に採取した近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４によるS（Ｉ，K）を用いて、
１≦J≦ＫＪＭＡＸのすべてのJに対して、
Ｋ（Ｉ，Ｊ，４）=S（Ｉ，１＋ＩＮＴ（（Ｊ−１）／（ＫＪＭＡＸ／ＳＫＭＡＸ）））
（式１）
ここでＩＮＴ（数値）は数値が０以上のとき小数点以下の値は切り捨てられる関数を意味する。
【００２９】
（式１）により、Ｋ（Ｉ，Ｊ，４）に近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４の分光スペクトル値が入り、（Ｉ，Ｊ）の場所での、近赤外光もしくは赤外光分光カメラの情報を格納することになる。
【００３０】
これでＫ（Ｉ，Ｊ，S）に可視光カメラの分光スペクトル値と近赤外光もしくは赤外光分光カメラ４の分光スペクトル値が格納される。
【００３１】
図５は本発明のウェブ検査装置の検査の概略フローチャートである。
【００３２】
制御部７で、ウェブの幅方向一ライン毎に検査処理が行われる。以下の（Ｓ１）から（Ｓ１０）で示されるフローで検査処理を行う。
（Ｓ１）ウェブの幅方向一ラインの全画素の３つの検査波長域２５，検査波長域２６，検査波長域２７のそれぞれの分光スペクトル値の平均をとる。予め用意された塗工剤Ａ、Ｂ，Ｃの領域の３つの検査波長域 （２５，２６，２７）のウェブの幅方向一ライン全画素の基準平均値と比較して、その塗工剤Ａ、Ｂ、Ｃの中で３つの検査波長域（２５，２６，２７）の分光スペクトル値が５％の範囲内で等しいものがあれば（S２）へ、そうでなければ（S８）へ。
（Ｓ２）その画素が塗工剤Ａの領域、塗工剤Ｂの領域、塗工剤Ｃの領域のどこに属するか判定する。
（Ｓ３）そのウェブの幅方向一ライン内の画素単位のスペクトル値を、判定された塗工剤による予め用意された基準のデータ値と比較して変動を調べる。次の（Ｓ４）、（Ｓ５）、（Ｓ６）の検査をウェブの幅方向一ラインすべての画素に対して行い、画素の正常か異常かを判定して、画素の位置と結果を格納していく。終わったら正常か異常の結果を保存、表示して７）へ。
（Ｓ４）画素においてすべての波長域で５％の範囲内で一致している場合、正常画素であると判定する。
（Ｓ５）部分的な波長域で５％の範囲内で一致している場合、別の塗工剤が入り込んでいると判定する。
（Ｓ６）すべての波長域で変動している場合、その画素は欠けか異物であると判定する。（Ｓ７）部分的な波長域で誤差５％の範囲内で一致していた画素の場所の、近赤外光もしくが赤外光の分光スペクトル値を参考にし、溶剤の吸収が無かった場合、ドクターに異常有りと判定する。溶剤の吸収があった場合、乾燥不良でロールが汚れていると判定できる。
（Ｓ８）ウェブの幅方向一ラインの全画素の３つの検査波長域２５，検査波長域２６，検査波長域２７のそれぞれの分光スペクトル値の平均をとる。予め用意されたつなぎ部分の領域の３つの検査波長域 （２５，２６，２７）のウェブの幅方向一ライン全画素の基準平均値と比較して、その塗工剤Ａ、Ｂ、Ｃの中で３つの検査波長域（２５，２６，２７）の分光スペクトル値が５％の範囲内で等しいものがあれば（Ｓ９）へ、そうでなければ（Ｓ１０）へ。
（Ｓ９）そのウェブの幅方向一ラインはつなぎ部分の場所である。
（Ｓ１０）そのウェブの幅方向一ラインは異状区画である。
【００３３】
さらに、以上の（Ｓ１）から（Ｓ１０）はウェブの幅方向一ラインにおける検査であっ
たが、複数のラインの情報をもとに、スジや、大きな異物・カケの判定も並行して行う。また、上記の検査で、異物・カケの画素と判定し、それが、本発明の請求項２に係る発明は、前記スペクトル情報における、画素のスペクトル値が、ウェブの流れ方向にそって連なってあり、それが指定した長さ以上であった場合に、スジ状の塗工不良があると判定し、それが指定長さ未満であった場合に、異物・カケがあると判定する。
【００３４】
以上の検査結果は、制御部７に位置情報とともに保存され、判定表示部８で表示される。図６は本発明のウェブ検査装置の検査結果のマッピングの例である。
【００３５】
上記での発明を実施するための形態において、３種の塗工剤として３色のインキにしたが、塗工剤の数、種類はこれに限定されるものではない。また、可視光分光カメラ１から採取した分光スペクトル値において検査用に使用される波長領域は図３で示す領域に限定されるものではない。また、近赤外光もしくは赤外光分光カメラの検査波長領域も、上記のものに限定されるものではない。
【００３６】
単一の塗工剤を塗工した場合でも本発明は実施可能である。紙の上に単一の塗工剤を塗工する工程において、可視域のスペクトルデータで、異物・カケなどの検査を行い、水の吸収スペクトルがある１．４μｍの波長で、紙に含まれる水分の保有分布を見ることができ、紙が適性な水分量を保有しているかどうかを検査することができる。
【００３７】
上の検査では近赤外光もしくは赤外光分光カメラにおいて使用した波長領域が１つであったが、検査によっては、近赤外光もしくは赤外光において、波長領域を複数もってもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態において、近赤外光もしくは赤外光分光カメラを使用せず、近赤外光もしくは赤外光ラインセンサーと、その前段に３．３μｍを透過するフィルターを使用してもいい。
【００３９】
また、必要な情報が０．７μｍから１．０μｍの近赤外光域内であれば、１つの分光カメラで、可視光から近赤外線光まで網羅できる。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・可視光分光カメラ
２・・・光源１
３・・・画像処理部
４・・・近赤外光もしくは赤外光分光カメラ
５・・・光源２
６・・・画像処理部
７・・・制御部
８・・・判定表示部
９・・・ヤードメータ
１０・・・搬送工程
２０・・・黄色インクの反射スペクトル
２１・・・赤色インクの反射スペクトル
２２・・・藍色インクの反射スペクトル
２５・・・検査波長域
２６・・・検査波長域
２７・・・検査波長域
４１・・・視野ライン
４２・・・視野ライン
１００・・・ワーク
【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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