JPH0412256A - 鏡面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は鏡面検査装置に関するものである。

更に詳しくは化粧用・建材用等の用途に使用される、鏡
面加工された平板状板材を検査するための鏡面検査装置
に関するものである。

Ｂ、従来の技術 従来、化粧用・建材用等に使用される、鏡面加工された
平板状板材の表面の欠陥を検査する装置として、レーザ
ビームを入射し、表面からの反射ビームの光量を測定す
る方法、同じ（レーザビームを入射し、表面からの反射
ビームの反射角度の基準角度からのずれを測定する方法
、又は表面状態をテレビカメラにより撮影して画像入力
を行い、これに画像処理を行う方法が知られている。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の装置においては、次のような不具合
が生じていた。

即ち、欠陥が存在するにかかわらず検出しなかったり、
許容さるべき欠陥を過検出したりすることが多発し、検
査員の目視検査による欠陥の認知又は判断結果と、上記
の装置による検査結果とが一致せず、又は明確な対応が
把握できなかった。

元来、鏡面加工された平板状板材の用途は化粧用・建材
用等に使用されるものであるから、「容姿の映り具合」
が主要な性能であり、表面の欠陥もこの性能を損なうか
否かの視点にたって判断しなければならない。

即ち、大きな、緩い傾斜のうねり、成形上体ずる方向性
のある癖、又は長い線状の凹凸部等の平板状板材の広汎
な部分にわたる欠陥が、主要な欠陥である。

然るに従来の装置は主として、小ビット、すり疵、かき
疵、汚れ、ごみ等の微小且つ局所的な欠陥を検出するの
に適していたが、必ずしも前記の主要な欠陥の検出に適
してはいなかった。

又従来の装置は微小な部分における大きな変化を検出す
るのに適してはいたが、広汎な範囲にわたる欠陥を検出
するためには、レーザビームの走査、複数の検出ヘッド
の使用等を行う必要があり、そのために高速処理が困難
であり、設備費の増大を招いていた。

他方又検査領域の分割を行うと、被検物体の広汎な部分
にわたる欠陥の検査結果との対応が明確でなかった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、広汎な範囲にわたる欠陥の測定を迅速且つ容易に、
検査員の負担を軽減し精度良く行える鏡面加工された平
板状板材の鏡面検査装置を提供することを目的とする。

９０課題を解決する為の手段 上記問題点の解決の為に本発明において、（１）　パタ
ーンと、該パターンの被検物体の表面における反射像を
撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された反射
像の出力を受け、且つ処理して該被検物体の表面の欠陥
を検出する検出手段とを有する鏡面検査装置において、
該パターンが、素図形が規則的に繰り返し構成されたパ
タ−ンであることを特徴とする鏡面検査装置を構成した
。更に （２）　該パターンが、円が直交する二方向に等間隔に
繰り返して構成されたパターンであることを特徴とする
鏡面検査装置を構成した。更に（３）　該検出手段によ
り検出された欠陥が、予め設定された基準を超える大き
さか否かを判断する判断手段を有することを特徴とする
鏡面検査装置を構成した。

Ｅ３作用 パターンが広い面積を持ている。そして円が直交する二
方向に等間隔に繰り返して構成されたパターン等の規則
的繰返しパターンである。

カメラにより被検物体の表面における反射像が広範囲に
撮影される。被検物体の幅等の状況により焦点距離の異
なる撮影レンズを選択でき、−度に全幅にわたって撮影
が可能である。

欠陥の検出表示は容易にＣＲＴに目視可能に、又複数の
ＬＥＤに検出表示される。

検出結果に基づき合否判定が自動的に行われる。

Ｆ、実施例 本発明による実施例を第１図〜第９図により説明する。

第１図は本発明の実施例の鏡面検査装置の概念を示す横
面図、第２図はパターンとカメラとの関係を示す図、第
３回は欠点と像のボケとの関係を示す図、第４図はパタ
ーンを示す回、第５図は光の強度分布を示す図、第６図
〜第９図は欠陥を示す図である。

被検物体（１）は本鏡面検査装置により検査される対象
物であり、表面に鏡面加工が施された平面板である。ガ
ラス板や合成樹脂板であって、表面に鍍銀或いはアルミ
ニウム蒸着その他の被覆がされたものが含まれる。被検
物体（１）が帯状に長いときはカメラに対して相対的に
移動する。

パターン（２）は平面状板材に欠陥検出に適した図柄を
描いたものである。色彩は白色地に黒色図柄を描いたも
のであるが、或いは黒色地に白色図柄を描いたもの等の
、カメラ（３）の撮影画面に使用する受光材料の分光特
性に応じて、コントラストが良い配色を選択することが
できる。又平面状板材は透明又は半透明の材質のものを
用い、被検物体（１）の反対側より照明して使用するが
、被検物体（１）の側より照明することもできる。

図形は幾何学的な繰り返し模様が適当である。

碁石を基盤に並べたような円を繰り返す斑点パターン、
直線を等間隔に配列した簾パターン、等間隔に配列した
直線を組み合わせた格子パターン等が使用される。

照明装置（不図示）はパターン（２）が透明又は半透明
であれば被検物体（１）の反対側より照明し、不透明で
あれば被検物体（１）の側より照明する。被検物体（１
）が均一に、充分且つ過剰でない光量で照明するために
は、拡散照明が適当である。

カメラ（３）は光学的に二次元のパターン（２）の像を
受け、電気信号を出力するものであり、工業用テレビカ
メラ（ＩＴＶ）が適当である。ＣＣＤ式のほか↑最像管
式カメラも使用できる。必要な場合は複数のカメラを使
用してもよい。カメラ（３）から検出装置（４）に導線
が接続している。

撮影レンズ（３ａ）は焦点距離を種々選択することがで
きるが焦点距離の長いものを使用した。

被検物体（１）の幅一杯を画面に収め、被検物体（１）
の厚さの変化、移動に伴う上下への振れ等の影響を小さ
くするためには、長い焦点距離を選び焦点深度を深くす
るのがよい。

検出装置（４）はカメラ（３）より伝達された電気信号
に基づいて欠陥を検出する公知の装置であり、ＣＲＴ　
（不図示）に撮影画面が表示され、且つＬＥＤを設置し
た表示部（不図示）に受光強度が表示され、且つ判断装
置（５）に検出結果を伝達する。画像処理は公知の方法
によるが、例えば白地に黒丸パターンであれば、欠陥部
は灰色にぼけ、灰色フィルターを使用して二値化し黒地
に白い欠陥信号として検出表示することができる。

判断装置（５）は検出装置（４）において検出され伝達
された結果に基づいて、予め設定された基準に照らして
検査合格不合格のいずれかを判断する公知の装置である
。検出装置（４）はより伝達された欠陥信号に膨張・収
縮処理を施し、雑音を除去したのち、位置、面積、長さ
等を測定し基準に照らして合否のいずれかを判断する。

次にパターン（２）の被検物体（１）の表面における反
射像をカメラ（３）が撮影することについて第２図によ
り説明する。

第２図はパターン（２）、被検物体（１）及びカメラ（
３）の配置ならびに光路を示す横面図である。

パターン（２）とカメラ（３）とは被検物体（１）に対
して同一側に配置されている。パターン（２）上の点（
２ｂ）から放射された光は被検物体（１）が完全な鏡面
であるとき、表面において反射し、点（２ｂ）の被検物
体（１）の表面に関して対称の位置にある虚像（７）よ
り放射された光の如く直進するから、カメラ（３）は虚
像（７）に正対するように配置され、撮影レンズ（３ａ
）より光が入射して結像する。

この際、点（２ｂ）から放射された光は被検物体（１）
の表面の点（Ｉ　Ｃ）より点（１ｄ）の間の反射光が撮
影レンズ（３ａ）より入射して結像する。

尚被検物体（１）の幅方向を１個のカメラ（３）の撮影
レンズ（３ａ）の画角内に収めるためには、パターン（
２）の幅は、被検物体（１）の幅のよりも大きいことが
必要である。

次に被検物体（１）の表面に欠陥があるとき、パターン
（２）の撮影画面（８）上の歪みについて第３図により
説明する。

第３図は被検物体（１）の表面に欠陥があるときの光路
を示す横面図である。　一般に反射上の欠陥のある部分
は鏡面に対して傾斜している微小面として理解すればよ
い。化粧用・建材用平板状板材のコスメチックな映り具
合は、大きな、緩い傾斜のうねりであり、これは主とし
て広い範囲に傾斜角が小さいが緩やかに変化する微小面
が連続する場合における反射として把握することができ
る。即ち大きな、緩い傾斜のうねりについては、近接し
て連続する微少面からの反射光の方向が、入射面及び入
射面に対し垂直方向を含み各方向に緩やかに変化してい
くということである。

第３図において被検物体（１）の表面上の点（１ｃ）、
（１ｂ）、（１ｄ）に欠陥があるときは、その部分が鏡
面に対して傾斜しているということである。パターン（
２）上の点（２ｂ）から放射された光は被検物体（１）
の各点（ＩＣ）、（１ｂ）、（１ｄ）の反射光が撮影レ
ンズ（３ａ）より入射する。各点（ＩＣ）、（１ｂ）、
（１ｄ）には欠陥があり、完全な表面において反射する
方向とは異なった方向へ反射する。　例えば点（ＩＣ）
、（１ｂ）、（１ｄ）において反射した光は点（８Ｃ）
、（８ｂ）、（８ｄ）に到達し撮影画面（８）上におけ
る一点（８ａ）に結像しない。点（２ｂ）は撮影画面（
８）上において完全な表面のときの焦点面に結像せず、
所謂「焦点ぼけｊとなる。

次にパターン（２）について説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に例示する様な幾何学
的な繰り返し模様が適当である。特に（ａ）に示すよう
な碁石様に基盤目に円を繰り返す斑点パターンは目視に
よる検出を行うとき検出感度が高く、的確な判断を下す
ことが容易であり、又検出装置における情報処理が容易
である。

円が直交する二方向に等間隔に繰り返し構成されている
。言い換えれば等間隔に並んだ複数の平行線が互いに直
交した折目の各交点に同一直径の円が配置され、線は描
かれない水玉様の図形である。円の直径は平行線の間隔
の０．５〜０．７倍程度が適当である。

次に撮影画面（８）上における光の強度分布について第
５図により説明する。

第５図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はパターン（２）上に
等間隔に並んだ複数の円の撮影画面（８）上における光
の強度分布を示す図である。

横軸に円の位置、縦軸に強度を示す。

（ａ）は欠陥のない表面、（ｂ）は欠陥のある表面及び
（Ｃ）は重大な欠陥のある表面に関するものである。

（ａ）においては、はぼ円の直径に対応した範囲にのみ
光の強度が分布している。（ｂ）においては円の直径に
対応した範囲に主な光の強度が分布しているが、それ以
外の範囲にも光の強度が分布している。（Ｃ）において
は円の直径に対応した範囲における光の強度は著しく低
下し、それ以外の範囲における光の強度が大きく分布し
ている。

第５図（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は光の強度分布を示す
平面図である。それぞれ（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）に対
応する。

（ｄ）においては、はぼパターン（２）上の円の直径に
対応した円に撮影画面（８）上に光の強度が分布してい
る。（ｅ）においては円の直径は一方向に短くそれと直
交する方向に長くなっているが、未だ隣接円とは明確に
は接していない。（ｆ）においては円の直径は一方向に
更に短く、それと直交する方向に更に長くなり、隣接円
と連結して境が明確には存在しない状態になっている。

本実施例により得られた検査結果について第６図〜第９
図により説明する。　第６図（ａ）に示すものは、被検
材（１）上の表面が欠陥を有しない３０　ｃｍＭ３０　
ｃｍの鏡面加工された板材である。撮影画面（８）上の
像は第６図（ｂ）に示すようにパターン（２）の複数の
円が正確に複数の円として出現する。検出装置（４）に
おいて画像処理を行った画面には何も出現しない。従っ
て欠陥が存在しないことが検出され、合格の判定が下さ
れる。

第７図（ａ）に示すものは、同じ寸法の被検物体（１）
の表面に図示した所謂「うねり」といわれる欠陥（工１
）を有している。撮影画面（８）上の像は第７図（ｂ）
に示すように欠陥（１１）に対応する位！（１２）にお
いてパターン（２）の複数の円が正確に複数の円として
出現していない。検出装置（４）において画像処理を行
った画面にはほぼ白黒反転した欠陥像が検知される。従
って欠陥が存在し緩やかな「うねり」といわれる欠陥で
あることが検出される。次いで予め設定された判定基準
と比較して合否の判定が行われ、不合格の判定が下され
る。

第８図に示すものは、同じ寸法の被検物体（１）の表面
に図示した所謂「うねり」といわれる欠陥（２１）を有
している。欠陥（２１）の方向が第７図（ａ）に示すパ
ターン（２）の方向と異なり、且つ欠陥が鋭い場合であ
る。撮影画面（８）上の像は第８図（ｂ）に示すように
欠陥（２１）に対応する位置（２２）においてパターン
（２）の複数の円が正確に複数の円として出現していな
い。検出装置（４）において画像処理を行った画面には
ほぼ白黒反転した欠陥像が検知される。従って欠陥が存
在し「皺」に近い鋭い「うねり」であることが検出され
る。次いで予め設定された判定基準と比較して合否の判
定が行われ、不合格の判定が下される。このように欠陥
に方向性があり、且つ何れの方向であっても充分に検知
することができる。

第９図に示すものは、同じ寸法の被検物体（１）の表面
に微小な欠陥（３１）を有している。

撮影画面（８）上の像は第９図（ｂ）に示すように欠陥
（３１）に対応する位置（３２）においてパターン（２
ａ）の複数の円が正確には複数の円として出現していな
い。しかし狭い部分に限られている。検出装置（４）に
おいて画像処理を行った画面には微小な欠陥像が検知さ
れる。従って欠陥が存在することが検出される。しかし
次いで予め設定された判定基準と比較して合否の判定が
行われ、合格の判定が下される。この被検材（１）は検
査員の目視による検査結果は合格の判定が下されるたも
のである。

このように本実施例により局部な欠陥を検出することな
く幅３０ｃｒｒｉの広い化粧用・建材用平板状板材の面
が検査でき、合否が自動的に判定された。

Ｇ１発明の効果 本発明によれば、広い面積を持つ、円が直交する二方向
に等間隔で繰り返し構成されたパターン等の規則的繰返
しパターンにより、幅の広い化粧用・建材用平板状板材
の面の欠陥が容易にＣＲＴで目視可能であり、複数のＬ
ＥＤに検出表示されるから、広汎な部分に亘る大きな、
緩い傾斜のうねり、成形上化ずる方向性のある癖、又は
長い線状の凹凸部等の平板状板材の広汎な部分にわたる
欠陥が明確な対応を以て検査員の目視検査の結果と異な
ることなく検出・判定することができた。

カメラにより被検物体の表面が広範囲に撮影されるから
、検査領域を分割することなく、幅の広い化粧用・建材
用平板状板材の面が検査できた。

又撮影レンズを選択して焦点深度を深くすることができ
るから、被検物体の厚さの変化、移動に伴う上下への振
れ等の影響が小さい。

パターン、カメラ等の廉価な設備により装置が構成設置
することができた。

又検出結果に基づき合否判定が自動的に行われるから、
自動判定が行われ検査員の負担が軽減した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の鏡面検査装置の概念を示す横
面図、 第２図はパターンとカメラとの関係を示す図、第３図は
欠点と像のボケとの関係を示す図、第４図はパターンを
示す図、 第５図は光の強度分布を示す図、 第６図〜第９図は欠陥を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・被検物体 ２・・・パターン ３・・・カメラ ４・・・検出装置 ５・・・判断装置 第 （ＣＩ） 図 第 図 （ｂ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パターンと、 該パターンの被検物体の表面における反射像を撮影する
   撮影手段と、 該撮影手段により撮影された反射像の出力を受け、且つ
   処理して該被検物体の表面の欠陥を検出する検出手段と
   を有する鏡面検査装置において、該パターンが、素図形
   が規則的に繰り返し構成されたパターンであることを特
   徴とする鏡面検査装置。
2. （２）該パターンが、円が直交する二方向に等間隔に繰
   り返して構成されたパターンであることを特徴とする請
   求項（１）の鏡面検査装置。
3. （３）該検出手段により検出された欠陥が、予め設定さ
   れた基準を超える大きさか否かを判断する判断手段を有
   することを特徴とする請求項（１）及び（２）の鏡面検
   査装置。