JP2012107937A - 板材検査方法及び板材検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板材の表面の側端部近傍における汚れ、傷、めっき不良、異物の付着等を検出することができる板材検査方法及び板材検査装置を提供すること。
【解決手段】板材Ｗの表面側から反射用の照明光を照射するとともに、板材Ｗの裏面側からバックライト用の照明光を照射して、板材Ｗの表面と板材Ｗの側端部よりも外側の部分までを含む範囲Ｓを撮像部４で撮像する。そして、その画像に基づいて板材Ｗの表面で反射した反射光１２の光量と、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも外側部分のバックライト光１１の光量を測定して、これら２つの光量が同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、反射用の照明光とバックライト用の照明光の光量を調節する。そして、光量の調節がなされた状態で、板材Ｗの表面と板材Ｗの側端部Ｗｂよりも外側の部分とを含む範囲を撮像して、その撮像した画像に基づいて板材Ｗの欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、板材を撮像して該撮像した画像に基づいて板材を検査する板材検査方法及び板材検査装置に関する。

従来から、板材の表面に照明光を照射して、表面で反射した反射光を撮像し、該撮像した画像に基づいて板材を検査する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、複数の透孔が形成されたシャドウマスクの欠陥を検査する方法として、シャドウマスクの一方主面に透過用の照明光を照射するとともに、シャドウマスクの他方主面に反射用の照明光を照射して、シャドウマスクの他方主面側で、シャドウマスクを透過した透過光と、シャドウマスクの他方主面で反射された反射光を受光するようにシャドウマスクを撮像して、シャドウマスクに付着した異物の影響を受けることなく、正確にシャドウマスクの欠陥を検査する方法が開示されている。

特開平６−３４１９５８号公報

しかしながら、従来の透過光と反射光を照射して板材を撮像し、板材の欠陥を検査する方法では、例えば、板材の側端面よりも外側の方が板材の表面よりも光量が少ない場合等、板材の側端部よりも外側と板材の表面との間で光量の差が大きい場合には、側端部よりも外側の箇所を異物と誤判定するおそれがあった。

したがって、表面の側端部まで完全に検査することはできず、側端面よりも若干内側に偏位した位置までを検査範囲としていた。このように、従来は、板材の表面の側端部近傍については検査できない範囲が存在しており、表面の側端部近傍に汚れ、傷、めっき不良、異物の付着があったとしても、これらを検出することはできなかった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板材の表面の側端部近傍における汚れ、傷、めっき不良、異物の付着等を正確に検出することができる板材検査方法及び板材検査装置を提供することにある。

上記課題を解決する本発明の板材検査方法は、板材を撮像してその撮像した画像に基づいて板材を検査する板材検査方法であって、板材に対して板材の表面側から反射用の照明光を照射するとともに、板材の裏面側からバックライト用の照明光を照射するステップと、板材の表面側から板材の表面と板材の側端部よりも外側の部分までを含む範囲を撮像するステップと、撮像した画像に基づいて板材の表面で反射した反射光の光量と、板材の側端部よりも外側の部分の光量を測定するステップと、反射光の光量と板材の側端部よりも外側の部分の光量とが同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、反射用の照明光とバックライト用の照明光の光量を調節するステップと、光量の調節がなされた状態で、板材の表面と板材の側端部よりも外側の部分とを含む範囲を撮像し、撮像した画像に基づいて板材の欠陥を検出するステップとを含むことを特徴としている。

本発明の板材検査装置は、板材を撮像してその撮像した画像に基づいて板材を検査する装置であって、板材の表面に対向配置されて板材の表面に反射用の照明光を照射する反射照明光源と、板材の裏面に対向配置されて板材の裏面にバックライト用の照明光を照射するバックライト照明光源と、板材の表面と板材の側端部よりも外側の部分までを含む範囲を撮像する撮像部と、撮像部により撮像した画像に基づいて板材の表面で反射した反射光の光量と、板材の側端部よりも外側の部分の光量を測定して、反射光の光量と板材の側端部よりも外側の部分の光量とが同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、反射照明光源とバックライト照明光源の光量を調節する光量調節部と、光量調節部により光量の調節がなされた反射用の照明光とバックライト用の照明光が板材に照射された状態で、撮像部により撮像された画像に基づいて板材の表面に欠陥が存在するか否かを判断する検出部とを有することを特徴としている。

本発明によれば、反射光の光量と板材の側端部よりも外側の部分の光量が同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、反射用の照明光とバックライト用の照明光の光量を調節するので、かかる光量の調節後に撮像した画像において板材の表面と板材の側端部よりも外側の部分との濃度差を一致させることができる。

したがって、板材の欠陥を検出する工程において、板材の側端部よりも外側の部分を異物として誤認するのを防ぐことができ、板材の側端部まで欠陥の有無を正確に検査することができる。したがって、板材の表面の側端部近傍に、汚れ、傷、めっき不良、異物の付着があった場合には、これらを正確に検出することができる。

本実施の形態における板材検査装置の構成を説明する斜視図。 本実施の形態における板材検査装置の構成を模式的に示す図。 欠陥のない板材を撮像した画像を模式的に示す図。 図３のＡ部における照射光及び反射光の状態を示す図。 欠陥がある板材を撮像した画像を模式的に示す図。 図５のＢ部における照射光及び反射光の状態を示す図。 検出対象の画像領域と比較対象の画像領域の設定例の一例を示す図。 検出対象の画像領域と比較対象の画像領域の設定例の他の一例を示す図。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて以下に説明する。
図１は、本実施の形態における板材検査装置の構成を説明する斜視図、図２は、本実施の形態における板材検査装置の構成を模式的に示す図である。

板材検査装置１は、板材Ｗの表面Ｗａに汚れ、傷、めっき不良、異物の付着等の欠陥があるか否かを検査する装置であり、板材Ｗを撮像して、その撮像した画像に基づいて欠陥の有無を判断する処理を行う。

板材検査装置１は、板材Ｗの表面Ｗａに向かって反射用の照明光を照射する反射照明光源３と、板材Ｗの裏面に向かってバックライト用の照明光を照射するバックライト照明光源２と、板材Ｗの表面Ｗａ側から板材Ｗを撮像する撮像部４と、撮像部４により撮像した画像に基づいて反射照明光源３とバックライト照明光源２の光量を調節して板材Ｗの欠陥を検査する制御部５（図２を参照）を有している。

板材Ｗは、例えばニッケル水素二次電池の芯体等に使用される鋼板製の帯状薄板部材によって構成されており、その両面には、めっき処理が施されている。板材Ｗは、図示していない搬送装置によって、表面Ｗａが上側に配置された姿勢状態で長手方向に沿って所定速度で搬送される。

反射照明光源３は、板材Ｗの表面Ｗａに対向して配置されており、板材Ｗの横幅方向に亘って一定の明るさとなるように、板材Ｗの表面Ｗａに向かって照明光を照射する。バックライト照明光源２は、板材Ｗの裏面に対向して配置されており、板材Ｗの裏面に向かって照明光を照射する。バックライト照明光源２は、本実施の形態では、図２に示すように、板材Ｗよりも横幅方向に突出する大きさを有しており、バックライト照明光源２から板材Ｗの裏面に向かって照射された照射光の一部は、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも外側の部分を通過して撮像部４により受光可能とされる。

撮像部４は、板材Ｗの表面Ｗａに対向して配置されており、板材Ｗの表面Ｗａと、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分までを含む範囲Ｓを撮像するように構成されている。

制御部５は、マイクロコンピュータ等によって構成されており、撮像部４により撮像された画像をアナログ画像信号からデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段により変換されたデジタル画像信号を画像データとして記憶するＲＡＭと、光量の調節や画像処理等の各種演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵを制御する種々のプログラムが記憶されたＲＯＭを備えている。

制御部５は、光量調節部６と検出部７を有している。光量調節部６は、撮像部４により撮像した画像に基づいて反射照明光源３とバックライト照明光源２の光量をそれぞれ調節する光量調節処理を行う。検出部７は、光量調節部６による光量の調節後に撮像部４により撮像された画像に対して画像処理を施して板材Ｗの欠陥を検出する欠陥検出処理を行う。

光量調節部６は、検出対象である板材Ｗの種類に応じて予め設定されたタイミングで光量調節を行う。例えば、板材Ｗがめっき厚の厚いブリキ板であってコイル状に巻回された状態から順次引き出されて検査されるもののように、コイル先端側と尾端側で表面Ｗａの光沢が異なる場合には、検出部７による欠陥検出処理と同期させて必ず光量調節を行うようにしてもよい。すなわち、欠陥検出処理を行う場合には、必ず光量調節を行い、光量調節された状態で撮像された画像に基づいて欠陥検出処理を行うようにしてもよい。

また、コイル先端側と尾端側で表面Ｗａの光沢の変化が少ない板材Ｗの場合には、最初の欠陥検出処理に同期させて１回だけ光量調節を行い、その後の欠陥検出処理に同期する光量調節は省略してもよい。さらに、予め設定された一定の撮像回数ごと、あるいは一定時間ごとのタイミングで光量調節を行ってもよい。

検出部７は、欠陥検出処理として、撮像部４により撮像された画像を複数の画像領域に区画して、複数の画像領域の中から検出対象となる画像領域である検出対象画像領域と、比較対象となる他の複数の画像領域である比較対象画像領域を設定する画像領域設定処理と、画像領域設定処理により設定された検出対象画像領域の光量と各比較対象画像領域の光量を測定する光量測定処理と、光量測定処理により測定された検出対象画像領域の光量と各比較対象画像領域の平均光量との差分を算出して、差分が予め設定された閾値以上の場合には、板材Ｗの表面Ｗａの検出対象画像領域に対応する部分に欠陥が存在していると判断する欠陥判断処理を行う。

次に、上記構成を有する板材検査装置１による板材検査方法について以下に説明する。

図３は、欠陥のない板材を撮像した画像を模式的に示す図、図４は、図３のＡ部における照射光及び反射光の状態を断面で示す図、図５は、欠陥のある板材を撮像した画像を模式的に示す図、図６は、図５のＢ部における照射光及び反射光の状態を断面で示す図である。

本発明の板材検査方法では、最初に、反射照明光源３の光量とバックライト照明光源２の光量を調節する光量調節処理が行われ、次いで、板材Ｗの欠陥を検出する欠陥検出処理が行われる。

まず、光量調節処理では、板材Ｗの表面Ｗａに向かって反射照明光源３の照明光を照射するとともに、板材Ｗの裏面に向かってバックライト照明光源２の照明光を照射する。そして、撮像部４によって撮像範囲Ｓを撮像する。撮像した画像は、撮像部４から制御部５に入力される。

制御部５の光量調節部６では、撮像した画像に基づいて板材Ｗの表面Ｗａで反射した反射光１２の光量と、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも横幅方向外側部分を通過したバックライト光１１の光量を測定し、反射光１２の光量及びバックライト光１１の光量が同一かつ予め設定された範囲内の光量となるように、反射照明光源３とバックライト照明光源２の光量を調節する制御を行う。

反射光１２の光量及びバックライト光１１の光量は、予め設定された下限閾値Ｔｈｍｉｎと上限閾値Ｔｈｍａｘとの間のＯＫ範囲内の値となるように調節される。下限閾値Ｔｈｍｉｎには、例えば虫などの異物のように一般的に黒っぽく、光を吸収する汚れの反射光の光量が設定され、上限閾値Ｔｈｍａｘには、例えばめっきの傷などのように一般的に白っぽく、光を反射する汚れの反射光の光量が設定される。

したがって、例えば図３に示すように、かかる光量の調節後に撮像した画像Ｃ１において板材Ｗの表面Ｗａと板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側部分との濃度差を小さくすることができ、検出部７において板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分を異物として誤認するのを防ぐことができる。なお、板材Ｗの表面Ｗａと板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分との境界線である板材Ｗの側端部Ｗｂは画像Ｃ１，Ｃ２に現れないが、説明の便宜上、図３及び図５では側端部Ｗｂを仮想線で図示している。

そして、例えば図５及び図６に示すように、めっき不良により板材Ｗの地肌Ｘが露出して欠陥となっているときには、地肌Ｘで反射した反射光は拡散反射となり、その光量は、画像Ｃ２における他の部分の光量、すなわち、板材Ｗのめっき表面で反射した反射光１２の光量及びバックライト光１１の光量よりも少なくなる。

したがって、かかる部分の光量が下限閾値Ｔｈｍｉｎよりも少ない場合、図５に示すように、画像Ｃ２には欠陥（地肌Ｘ）が明確に現れる。また、特に図示していないが、板材Ｗの表面Ｗａに傷が付いているときには、傷における反射光の光量が、他の部分の光量よりも多くなり、かかる部分の光量が上限閾値Ｔｈｍａｘよりも多い場合には、画像に傷が明確に現れる。

次に、欠陥検出処理では、光量調節部６によって光量の調節がなされた状態で撮像部４により板材Ｗの表面Ｗａが撮像され、その撮像された画像に基づいて板材Ｗの欠陥を検出する処理が行われる。

撮像部４は、移動方向Ｆに向かって予め設定された一定速度で移動する板材Ｗを所定のタイミングで撮像する。ここでは、板材Ｗの表面Ｗａと板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分とを含む範囲Ｓ（図１参照）が撮像される。

検出部７は、撮像部４によって撮像された画像を、複数の画像領域に区画し、これらの複数の画像領域の中から検出対象となる画像領域である検出対象画像領域と、比較対象となる他の複数の画像領域である比較対象画像領域を設定する画像領域設定処理を行う（画像領域設定手段）。

図７及び図８は、検出対象画像領域と比較対象画像領域の設定例の一例を示す図であり、画像領域が設定された状態の一部を拡大して示す図である。

画像領域２０は、例えば板材Ｗの横幅方向にｎ個の列、板材Ｗの長手方向にｍ個の列を形成するように、碁盤の目状に設定される。そして、板材Ｗの表面部分と板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側部分との割合が一定となるように設定される。

ここでは、既に光量調節処理が行われており、反射光１２の光量とバックライト光１１の光量が同一かつ予め設定された光量に調節されているので、画像領域２０の設定場所が板材Ｗの表面上に限定されることはなく、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側部分を含む任意の範囲に設定することができる。したがって、これら複数の画像領域２０のうち、板材Ｗの側端部Ｗｂの位置に対応する画像領域２０（図７では左側から２番目の列、図８では左側から３番目の列）が、板材Ｗの表面と板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側部分との間に亘って跨ぐ位置に配置されてもよい。

検出対象画像領域２１は、これら複数の画像領域２０の中から設定され、その検出対象画像領域２１を基準として、比較対象画像領域２２が設定される。比較対象画像領域２２は、検出対象とする欠陥の大きさに応じて設定される。例えば図７に示すように、検出対象画像領域２１に収まる程度の大きさを有する欠陥を検出したいときには、検出対象画像領域２１に隣接する複数の画像領域２０を比較対象画像領域２２として設定する。

また、例えば図８に示すように、検出対象画像領域２１を含む複数の画像領域２０に亘って存在する大きさの欠陥を検出したいときには、検出対象画像領域２１からある程度の距離だけ離間した位置に存在する複数の画像領域２０を比較対象画像領域２２として設定する。なお、検出対象画像領域２１は、一つの画像領域２０で構成されるものに限定されず、検出対象画像領域２１を複数の画像領域２０によって構成してもよい。

上記した検出対象画像領域２１と比較対象画像領域２２の設定が行われると、次に、検出対象画像領域２１の光量と各比較対象画像領域２２の光量を測定する処理（光量測定部）が行われる。光量の測定は、画像処理によって行われる。

そして、検出対象画像領域２１の光量と比較対象画像領域２２の光量との差分から、検出対象画像領域２１に対応する部分に欠陥が存在しているか否かが判断される（判断手段）。ここでは、各比較対象画像領域２２の光量から平均光量が演算されて、検出対象画像領域２１の光量と各比較対象画像領域２２の平均光量との差分が求められる。そして、差分が予め設定された閾値以上の場合には、板材Ｗの表面Ｗａの検出対象画像領域２１に対応する部分に欠陥が存在していると判断され、差分が閾値未満のときは欠陥が存在していないと判断される。

本実施の形態では、画像領域２０は、板材Ｗの表面部分と板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分との割合が一定となるように設定されているので、欠陥を含まない画像領域２０の光量が一定になりやすく、光量の測定誤差を低減することができる。

上記した板材検査装置１によれば、撮像部４で撮像した画像に基づいて板材Ｗの表面Ｗａで反射した反射光１２の光量と、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも横幅方向外側部分のバックライト光１１の光量を測定し、反射光１２の光量及びバックライト光１１の光量が同一かつ予め設定された範囲内の光量となるように、反射照明光源３とバックライト照明光源２の光量を調節するので、かかる光量の調節後に撮像した画像において板材Ｗの表面Ｗａと板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分との濃度差を小さくすることができる。

したがって、検出部７において、板材Ｗの側端部Ｗｂよりも幅方向外側の部分を異物として誤認するのを防ぐことができ、板材Ｗの側端部Ｗｂ近傍における欠陥の有無を正確に判断することができる。したがって、板材Ｗの表面Ｗａの側端部Ｗｂ近傍に、汚れ、傷、めっき不良、異物の付着があった場合には、これらを正確に検出することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、複数の画像領域２０を碁盤の目状に設定する場合を例に説明したが、互いに一部が重なり合うように設定してもよい。このように、複数の画像領域を互いに一部が重なり合うように設定することによって、欠陥の位置及び形状をより正確に把握することができる。

１ 板材検査装置
２ バックライト照明光源
３ 反射照明光源
４ 撮像部
５ 制御部
６ 光量調節部
７ 検出部
１１ バックライト光
１２ 反射光
２０ 画像領域
２１ 検出対象画像領域
２２ 比較対象画像領域
Ｓ 撮像領域
Ｗ 板材
Ｗａ 表面
Ｗｂ 側端部
Ｘ 地肌（欠陥）

Claims (4)

1. 板材を撮像して該撮像した画像に基づいて前記板材を検査する板材検査方法であって、
   前記板材に対して該板材の表面側から反射用の照明光を照射するとともに、前記板材の裏面側からバックライト用の照明光を照射するステップと、
   前記板材の表面側から前記板材の表面と該板材の側端部よりも外側の部分までを含む範囲を撮像するステップと、
   該撮像した画像に基づいて前記板材の表面で反射した反射光の光量と、前記板材の側端部よりも外側の部分の光量を測定するステップと、
   前記反射光の光量と前記板材の側端部よりも外側の部分の光量とが同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、前記反射用の照明光と前記バックライト用の照明光の光量を調節するステップと、
   前記光量の調節がなされた状態で、前記板材の表面と前記板材の側端部よりも外側の部分とを含む範囲を撮像し、該撮像した画像に基づいて前記板材の欠陥を検出するステップと、
   を含むことを特徴とする板材検査方法。
2. 前記板材の欠陥を検出するステップでは、
   前記光量を調節した後に撮像した画像を複数の画像領域に区画して、該複数の画像領域の中から検出対象となる画像領域の光量と、比較対象となる他の複数の画像領域の平均光量とを測定し、前記検出対象の画像領域の光量と前記比較対象の画像領域の平均光量との差分が予め設定された閾値以上の場合には、前記検出対象の画像領域に対応する部分に欠陥部が存在していると判断することを特徴とする請求項１に記載の板材検査方法。
3. 板材を撮像して該撮像した画像に基づいて前記板材の欠陥を検査する板材検査装置であって、
   前記板材の表面に対向配置されて前記板材の表面に反射用の照明光を照射する反射照明光源と、
   前記板材の裏面に対向配置されて前記板材の裏面にバックライト用の照明光を照射するバックライト照明光源と、
   前記板材の表面と前記板材の側端部よりも外側の部分までを含む範囲を撮像する撮像部と、
   該撮像部により撮像した画像に基づいて前記板材の表面で反射した反射光の光量と、前記板材の側端部よりも外側の部分の光量を測定して、前記反射光の光量と前記板材の側端部よりも外側の部分の光量とが同一且つ予め設定された範囲の光量となるように、前記反射照明光源と前記バックライト照明光源の光量を調節する光量調節部と、
   該光量調節部により光量の調節がなされた前記反射用の照明光と前記バックライト用の照明光が前記板材に照射された状態で、前記撮像部により撮像された画像に基づいて板材の表面に欠陥が存在するか否かを判断する検出部とを有することを特徴とする板材検査装置。
4. 前記検出部は、
   前記撮像部により撮像された画像を複数の画像領域に区画して、該複数の画像領域の中から検出対象となる画像領域と、比較対象となる他の複数の画像領域を設定する画像領域設定手段と、
   該画像領域設定手段により設定された前記検出対象の画像領域の光量と前記比較対象の画像領域の平均光量を測定する光量測定部と、
   該光量測定部により測定された前記検出対象の画像領域の光量と前記比較対象の画像領域の平均光量との差分を算出して、該差分が予め設定された閾値以上の場合には、前記検出対象の画像領域に対応する部分に欠陥が存在していると判断する判断部とを有することを特徴とする請求項３に記載の板材検査装置。

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