JP5585301B2

JP5585301B2 - シート用の外観検査システム

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Publication number: JP5585301B2
Application number: JP2010187330A
Authority: JP
Inventors: 和明渡辺
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: JP2012047482A

Description

本発明は、水平な姿勢で搬送されるシートを検査対象として、そのシートに生じた欠陥を検出するための外観検査システムに関する。

ロール紙などのシートの生産現場には、生産されるシートの搬送ラインに撮像部および光源を配置し、搬送されるシートを連続的に撮像しながら生成された画像を処理することによりシートの表面の欠陥を検出する検査システムが導入されている。この検査により、汚れ、穴、キズ、ムラ、シワ、ストリークなどの欠陥が検出される。

上記の外観検査システムの一例として、特許文献１には、ロール紙の搬送路の複数位置にそれぞれ複数のラインＣＣＤカメラを含む撮像ユニット（カメラ装置）を配備し、各ラインＣＣＤカメラにより生成された画像データを個別に処理することによって、欠陥をその位置と共に検出する外観検査システムが開示されている。さらに、この特許文献１には、異なる撮像ユニットにより異なるタイミングで検出された同一の欠陥に関する情報を、１つに統合して出力することが、記載されている。

また、特許文献２には、シートに生じた欠陥を高い精度で検出するための画像処理方法が開示されている。

特開２０１０−１３３８４６号公報特許第３９８２６４６号公報

シートの外観検査において様々な欠陥を精度良く検出するには、シートに対する照明の条件を複数とおり設定して、条件毎に撮像および検査を行うのが望ましい。たとえば、ロール紙の欠陥を検出するには、少なくとも、両面を拡散反射用の照明下で撮像すると共に、透過照明による撮像を実施し、各撮像により生成された画像を個別に処理するのが望ましい。さらに、光沢のあるシートを検査対象とする場合には、両面からの正反射光を撮像し、これらの撮像により生成された画像を個別に処理するのが望ましい。

上記の課題に関しては、特許文献１に記載された発明のように、搬送路の複数位置に撮像ユニットを配置すれば、撮像ユニット毎に異なる照明条件を設定して欠陥検出処理を行うことができる。しかし、これら条件の異なる検査は、１つの工程を終了して次の工程に進むまでの搬送路で実施する必要があるため、工程間の距離が短いと、複数の撮像ユニットやそれぞれの撮像ユニットに対応する光源の全てを配置するのが困難になる。また、特許文献１に記載された発明では、撮像ユニット毎に検出された欠陥の中から同一の欠陥に関する情報を統合する処理が必要となるため、処理が複雑になる。

本発明は上記の問題点に着目し、搬送路が短い環境であっても、照明条件の異なる複数の検査を実行するのに必要な光学系を配備して、シートの両面に対する検査を実行できるようにすると共に、各検査の結果を統合する処理を簡単にすることを、課題とする。

本発明にかかる第１の外観検査システムは、検査対象のシートの搬送路の上方および下方にそれぞれ配備される一対の撮像部と、各撮像部により生成された画像データを処理することによりシートの両面の欠陥を検出する欠陥検出装置とを備える。各撮像部のうちの一方は複数種の色画像データを生成して出力するカラー撮像部であり、他方はモノクロ画像を生成して出力するモノクロ撮像部である。また、各撮像部は、それぞれの受光面を搬送路に対向させ、かつ搬送路の長さ方向に沿って互いに位置ずれした状態で配備される。

搬送路の上方および下方には、それぞれ撮像部から見て同じ側に位置する撮像部の撮像対象領域に対し、複数種の色画像データのいずれかに対応する色彩の光を斜め方向から出射する第１の光源が設けられると共に、カラー撮像部に搬送路を挟んで対向する位置に、第１の光源に対応しない色画像データに対応する色彩の光を当該カラー撮像部の受光面に向けて出射する第２の光源が設けられる。また、欠陥検出装置は、カラー撮像部からの第１の光源の発光色に対応する色画像データおよび第２の光源の発光色に対応する色画像データと、モノクロ撮像部からのモノクロ画像データとを処理対象として、処理対象の画像データ毎に欠陥検出のための処理を個別に実行する。

上記の構成によれば、搬送路を挟んで第２の光源に対向するカラー撮像部には、第２の光源から出射されてシートを通過した光（透過光）と、搬送路から見てカラー撮像部と同じ側にある第１の光源からカラー撮像部の撮像対象領域に照射されてその領域内のシートの表面で反射した光（拡散反射光）とが入射する。よって、カラー撮像部からの第１の光源からの発光色に対応する色画像データは拡散反射光の入射状態を示すものとなり、第２の光源からの発光色に対応する色画像データは透過光の入射状態を示すものとなる。

また、他方のモノクロ撮像部にも、搬送路から見て同じ側にある第１の光源からモノクロ撮像部の撮像対象領域に照射されてその領域内のシートの表面で反射した光が入射する。欠陥検出装置では、カラー撮像部からの第１の光源の発光色に対応する色画像データと、モノクロ撮像部からの第１の光源に対応する色彩光の入射を反映した画像データとを、それぞれ個別に処理することにより、シートの各面に対して拡散反射光を利用した検査を実施することができる。また、カラー撮像部からの第２の光源の発光色に対応する色画像データを処理することにより、シートを透過した光を利用した検査を実施することができる。

上下の撮像部は搬送路の長さ方向に沿って位置ずれするが、その位置ずれの範囲に、透過光用の第２の光源を配備し、シートの一方の面からの拡散反射光と透過光とを同一の撮像部により撮像することができる。よって、搬送路の長さ方向における光学系の広がりを抑えて、拡散反射光を用いた検査と透過光を用いた検査とを実施することが可能になる。

拡散反射光を用いた検査で検出される表面の欠陥は、透過光を用いた検査においても検出される可能性があるが、本発明では、カラー撮像部により撮像される面における拡散反射光を用いた検査と透過光を用いた検査との対象領域とが一致するので、これらの検査結果を容易に照合することができる。また、一方の撮像部による撮像からその撮像対象位置の反対側が他方の撮像部により撮像されるまでの時間を求めておけば、カラー撮像部により生成された画像データを用いた検査の結果とモノクロ撮像部により生成された画像データを用いた検査の結果とを照合することも容易になる。したがって、各検査の結果を容易に統合することができる。

上記の検査システムでは、搬送路の上方および下方の第１の光源は、いずれも、カラー撮像部に対してモノクロ撮像部と同じ方向に位置ずれして配備される。このようにすれば、搬送路から見てカラー撮像部と同じ側に位置する第１の光源を、反対側の光学系の配置範囲に対応させることができるので、搬送路の長さ方向における光学系の広がりをより一層抑えることが可能になる。

上記の外観検査システムの好ましい一実施態様では、搬送路から見てモノクロ撮像部と同じ側に位置する第１の光源が、当該モノクロ撮像部の光軸を挟んで第２の光源に対向する位置関係になるように配備され、搬送路から見てカラー撮像部と同じ側に位置する第１の光源が、搬送路を挟んでモノクロ撮像部に対向する位置関係になるように配備される。

上記の構成によれば、搬送路の長さ方向に沿う撮像部間の位置ずれ量を、第２の光源の配置に必要なスペース程度の微小なものにすることができる。

上記の外観検査システムの他の実施態様では、搬送路から見てモノクロ撮像部と同じ側に位置する第１の光源が、当該モノクロ撮像部の光軸と前記第２の光源との間の空間に配備され、搬送路から見てカラー撮像部と同じ側に位置する第１の光源が、搬送路を挟んで前記モノクロ撮像部の側の第１の光源に対向する位置関係になるように配備される。
上記の構成によれば、各撮像部の間の位置ずれの範囲に全ての光源を配備することが可能になる。

上記の外観検査システムを紙の生産ラインに適用する場合の好ましい実施態様では、カラー撮像部は、赤、緑、青の各色画像データを出力する。また第１の光源は青色光を出射し、第２の光源は赤色光を出射する。紙の生産において発生する欠陥の色彩の大半は、黒色、茶色、および黄色の三色となるため、紙の表面からの反射光の撮像によりこれらの色彩欠陥のすべてが明確に現れる画像を生成するには、青色の反射光を受光するのが望ましいからである。また、透過光による画像の生成に赤色光を用いることにより、透過光を受光する撮像素子に上記の反射光が混入するのを防ぐことができ、各検査のための画像の精度を高めることができる。

他の好ましい実施態様の外観検査システムでは、シートの搬送路の上方および下方の一方に、前記カラー撮像部と第１の光源とがそれぞれ複数個、搬送路の幅方向に沿って並べて配備される。また、搬送路の上方および下方の他方には、モノクロ撮像部と第１の光源と第２の光源とがそれぞれ複数個、搬送路の幅方向に沿って並べて配備される。

上記の実施態様によれば、幅の広いシートが検査対象となる場合にも、その幅長さに応じた数の撮像部や光源を搬送路の幅方向に沿って並べて配備して、シートの各面に対する拡散反射光を用いた検査と、シートから透過した光を用いた検査とを、シートの全幅に対して実施することが可能になる。

本発明にかかる第２の外観検査システムでは、搬送路の上方および下方の各撮像部は、ともに複数の色画像データを生成して出力するカラー撮像機能を有する。また、各撮像部は、それぞれの受光面を搬送路に対向させ、かつ搬送路の長さ方向に沿って位置ずれした状態で配備される。

搬送路の上方および下方には、それぞれ、複数種の色画像データのいずれかに対応し、かつ互いに異なる色彩の光を搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の撮像対象領域に向けて斜め方向から出射する第１および第２の光源が、搬送路の長さ方向における各撮像部間の位置ずれに対応する範囲に設けられると共に、搬送路の上方および下方のいずれか一方に、第１および第２の光源に対応しない色画像データに対応する色彩の光を搬送路を挟んで対向する側に位置する撮像部の受光面に対して出射する第３の光源が設けられる。搬送路の上方および下方の第２の光源は、搬送路から見て同じ側に位置する撮像部に対しては第１の光源より遠く、検査対象のシートに対しては第１の光源より近い位置に配備される。また、各撮像部の光軸上に、第２の光源に対応する色彩の光を透過させない特性を有するハーフミラーが配備されると共に、それぞれの第２の光源に対し、当該光源からの光に対するシートからの正反射光の光路を搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の光軸に平行な方向に反射させる第１のミラーと、第１のミラーで反射した光をハーフミラーと同じ高さ位置において当該ハーフミラーへと反射させる第２のミラーとが配備される。

さらに欠陥検出装置は、各撮像部からの第１の光源の発光色に対応する色画像データおよび第２の光源の発光色に対応する色画像データ、ならびに第３の光源からの光を受光する撮像部からの第３の光源の発光色に対応する色画像データを処理対象として、処理対象の画像データ毎に欠陥検出のための処理を個別に実行する、

上記の構成によれば、第２の光源からの光に対するシートからの正反射光の光路を対応する撮像部の光軸に平行な方向に変更してからハーフミラーを介して撮像部に導くことにより、受光面をシートに向けた姿勢の撮像部に正反射光を入射させることが可能になる。よって、いずれの撮像部でも、第１の光源からの光に対する拡散反射光と、第２の光源からの光に対する正反射光とを受光することができ、さらに一方の撮像部により第３の光源から出射されてシートを透過した光を受光することができる。よって、欠陥検出装置において、これらの光に対応する各色画像データを個別に処理することによって、シートの各面に対し、それぞれ拡散反射光を用いた検査と正反射光を用いた検査とを実施すると共に、シートからの透過光を用いた検査を実施することができる。

さらに上記の構成によれば、搬送路の長さ方向における撮像部間の位置ずれの範囲に、上記の各検査に用いられる光源を全て配置することができる。また、正反射光の光路を変更するための第１および第２のミラーも、撮像部の光軸に平行な方向に沿って並ぶので、搬送路の長さ方向における光学系の広がりを抑えることが可能になる。

本発明によれば、シートの搬送路の長さ方向における光学系の設置スペースを大幅に削減して、照明条件の異なる複数とおりの検査を実施することができる。よって、シートの搬送路の長さが短い場合でも、各種検査に必要な光学系を容易に設置して、シートの両面に対する検査を実施することが可能になる。また、各検査の結果を統合する処理も容易に行うことができる。

本発明が適用された外観検査システムの構成例を示す図である。外観検査システムの光学系および欠陥検出装置の構成例を示す図である。外観検査システムの光学系および欠陥検出装置の構成の第２の例を示す図である。外観検査システムの光学系および欠陥検出装置の構成の第３の例を示す図である。

図１は、本発明の一実施例として、ロール紙の生産ライン用の外観検査システムの構成を示す。この外観検査システムでは、生産ライン内の所定数の工程を対象として、これらの対象工程から搬出された紙Ｓの両面を撮像し、生成された画像を処理することにより各面の欠陥を検出する。なお、対象工程から次の工程までの紙Ｓの搬送路は、適所に設けられた複数の搬送用ローラ（図示せず。）により定められる。これらの搬送ローラによって、紙Ｓは水平な姿勢を維持しながら搬送される。

この実施例の外観検査システムでは、検査対象の搬送路毎に、一対の撮像ユニット１，２と複数の照明ユニット（図示せず。）とが配備される。外観検査システムには、これら撮像ユニット１，２や照明ユニットのほか、欠陥検出装置３、およびデータ処理装置４が設けられる。

各撮像ユニット１，２は、それぞれ一方向に長い筐体１１，１２を本体とする。一方の撮像ユニット１は紙Ｓの搬送路の上方に、他方の撮像ユニット２は搬送路の下方に、それぞれ長さ方向を搬送路の幅方向に合わせて配備される。
搬送路の上方の撮像ユニット１の筐体１１内には、複数のカラー撮像用のラインセンサカメラＣ１（以下、「カラーカメラＣ１」または単に「カメラＣ１」という。）が筐体１１の長さ方向に沿って配列される。他方の撮像ユニット２の筐体１２内には、複数のモノクロのラインセンサカメラＣ２（以下、「モノクロカメラＣ２」または単に「カメラＣ２」という。）が、同様に筐体１２の長さ方向に沿って配列される。なお、カメラＣ１，Ｃ２は、ラインセンサカメラに限らず、２次元カメラとしてもよい。

各カメラＣ１，Ｃ２は、それぞれ光軸をほぼ垂直にして、受光面を検査対象の紙Ｓに向けて配備される。いずれの撮像ユニット１，２でも、ユニット内の各カメラの撮像対象領域が所定量の重なりをもって連ねられるので、検査対象の紙Ｓの両面を全幅にわたって撮像することができる。

照明ユニットは、撮像ユニットとほぼ同等の長さの筐体内に各カメラＣ１，Ｃ２に対応する複数の光源を一列に並べた構成のもので、長さ方向を搬送路の幅方向に合わせて配備される。後記するように、この実施例では、青色光を発する光源（以下、「青色光源」という。）を配列した構成の照明ユニットと、赤色光を発する光源（以下、「赤色光源」という。）を配列した構成の照明ユニットとが使用される。

上方の撮像ユニット１の各カラーカメラＣ１からは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類の色画像データが出力され、下方の撮像ユニット２の各モノクロカメラＣ２からはモノクロ画像データが出力される。欠陥検出装置３では、これらの画像データのうち、カラーカメラＣ１からのＲおよびＢの画像データおよびモノクロカメラＣ２からのモノクロ画像データを処理対象として、処理対象の画像データに対し、欠陥検出のための処理を個別に実行する。

欠陥検出装置３では、各処理対象の画像データに対する処理結果を示す情報（欠陥の有無、および欠陥がある場合にはその大きさや位置情報を含む。）を作成する。以下、この情報を「欠陥情報」という。また、欠陥を検出した場合には、その検出に使用した画像を用いて当該欠陥の状態を表す画像（以下、「欠陥画像」としていう。）を作成する。

欠陥検出装置３で作成された欠陥情報および欠陥画像は、データ処理装置４へと出力される。
データ処理装置４は、パーソナルコンピュータ４０と、モニタ４１やキーボード４２等の周辺機器とにより構成される。データ処理装置４は、欠陥検出装置３から入力された欠陥情報を統合して内部のメモリに保存すると共に、統合された欠陥情報や欠陥画像をモニタ４１に表示する。また、これら欠陥情報や欠陥画像を外部装置に出力することも可能である。

この実施例では、欠陥検出装置３やデータ処理装置４を１台ずつ設けて、生産ライン内の全てのカメラＣ１，Ｃ２からの画像データを欠陥検出装置３に導いて処理し、各処理結果をデータ処理装置４により統合するが、これに限らず、欠陥検出装置３やデータ処理装置４を複数設けてもよい。たとえば、検査の対象工程の搬送路毎に欠陥検出装置３を配備したり、生産現場をいくつかのブロックに分けてブロック毎に欠陥検出装置３を配備してもよい。また、欠陥検出装置３を複数台設ける場合には、そのうちの１台にデータ処理装置４の機能を並設してもよい。また、データ処理装置４を、複数のコンピュータによるコンピュータネットワークとして構成してもよい。

以下、図２を参照して、上記の外観検査システムの光学系および欠陥検出装置３の構成を説明する。
図２では、向かって左手を上流とし、右手を下流として、紙Ｓの搬送方向を矢印Ｆにより示す。また、各撮像ユニット１，２において、搬送路の幅方向において対応する位置関係にある一組のカメラＣ１，Ｃ２を示すと共に、これらのカメラＣ１，Ｃ２に対応する光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２，１０Ｒを示す。光源１０Ｂ_１および１０Ｂ_２は青色光源であり、光源１０Ｒは赤色光源である。いずれの光源でも、発光体としてＬＥＤが使用される。

図２に示されるように、搬送路の上方のカラーカメラＣ１と下方のモノクロカメラＣ２とは、それぞれ搬送路の長さ方向に沿って位置ずれした状態で配備される。また、カラーカメラＣ１の焦点は紙Ｓの上面に合わせられ、モノクロカメラＣ２の焦点は紙Ｓの下面に合わせされる。
なお、この実施例では、モノクロカメラＣ２をカラーカメラＣ１より下流に配置しているが、この関係は逆になってもよい。

各カメラＣ１，Ｃ２の下流側には、それぞれ青色光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２が配備される。これらの青色光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２は、いずれも対応するカメラの撮像対象領域に斜め方向から光を照射するように光軸の方向が調整されている。これにより、上方の青色光源１０Ｂ_１から出射されて紙Ｓの上面で反射した光の一部（拡散反射光）がカラーカメラＣ１に入射し、下方の青色光源１０Ｂ_２から出射されて紙の下面で反射した光の一部（拡散反射光）がモノクロカメラＣ２に入射する状態となる。

赤色光源１０Ｒは、搬送路を挟んでカラーカメラＣ１に対向する位置に、青色光源１０Ｂ_２に高さを合わせ、かつカラーカメラＣ１に光軸を合わせた状態で配備される。これにより、赤色光源１０Ｒから出射されて紙Ｓを通過した光がカラーカメラＣ１に入射する状態となる。

欠陥検出装置３には、カラーカメラＣ１からの青の画像データＤ_Ｂを処理する検出部３０Ｂと、カラーカメラＣ１からの赤の画像データＤ_Ｒを処理する検出部３０Ｒと、モノクロカメラＣ２からのモノクロ画像データＤ_ＢＬを処理する検出部３０ＢＬとが設けられる。これらの検出部３０Ｂ，３０Ｒ，３０ＢＬは、それぞれ独立の画像処理ボードにより構成されるもので、処理対象の画像データをバッファリングしながら２次元の画像処理を実行することにより、欠陥を検出する。そして、前述した欠陥情報や欠陥画像を作成して、これらをデータ処理装置４に送信する。

上記の構成によれば、検出部３０Ｂは、上方の青色光源１０Ｂ_１からの光に対する紙Ｓの上面での拡散反射を反映した画像データＤ_Ｂを用いた検査を実行し、検出部３０Ｒは下方の赤色光源１０Ｒから出射された光の紙Ｓに対する透過状態を反映した画像データＤ_Ｒを用いた検査を実行することになる。また、検出部３０ＢＬは、下方の青色光源１０Ｂ_２からの光に対する紙Ｓの下面での拡散反射を反映した画像データＤ_ＢＬを用いた検査を実行することになる。

上記の各光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２，１０Ｒの配置は、撮像ユニット１，２内の全てのカメラＣ１，Ｃ２に対して適用される。よって、搬送路の上方には複数の光源１０Ｂ_１を含む照明ユニットが配備され、搬送路の下方には、複数の光源１０Ｂ_２を含む照明ユニットと複数の光源１０Ｒを含む照明ユニットとが配備されることになる。

欠陥検出装置３にも、撮像ユニット１のカラーカメラＣ１毎に検出部３０Ｂ，３０Ｒが設けられ、撮像ユニット２のモノクロカメラＣ２毎に検出部３０ＢＬが設けられる。したがって、紙Ｓの両面における拡散反射光を用いた検査と、紙Ｓを透過した光を用いた検査とを、紙Ｓの全幅にわたって実施することが可能になる。

図２の光学系の構成によれば、上下のカメラＣ１，Ｃ２は搬送路の長さ方向に沿って位置ずれするが、その位置ずれ量は透過光用の赤色光源１０Ｒの配置に必要な空間を確保できる程度でよいので、さほど大きなものにはならない。
また、上方のカメラＣ１に対し、同じ側にある青色光源１０Ｂ_１を、カメラＣ１に対する他方のカメラＣ２の位置ずれ方向と同じ方向（下流側）に位置ずれさせて配備することによって、カメラＣ２が配置される場所の上方付近に青色光源１０Ｂ_１を位置づけることができる。よって、搬送路の長さ方向における光学系の広がりを抑えることができ、短い搬送路にも、３種類の検査に必要な光学系を容易に配備することが可能になる。

また、上記の構成によれば、検出部３０Ｂによる検査の対象領域と検出部３０Ｒによる検査の対象領域とを一致させることができるので、データ処理装置４では、これらの検査により作成された検査情報を容易に照合することができる。
検出部３０ＢＬによる検査の対象領域は、他の検出部３０Ｂ，３０Ｒによる検査の対象領域に一致しないが、カメラＣ１，Ｃ２間の位置ずれ量やシートの搬送速度に基づいて、上流のカメラＣ１による撮像からその撮像位置の裏側がカメラＣ２により撮像されるまでの時間を求めることによって、同様に欠陥情報を容易に照合することができる。従来の検査システムでは、検査毎に対象領域が異なるために、各検査情報を整合させてから統合する必要があったが、この実施例の構成によれば、統合処理のための演算の負担を削減することが可能になる。

上記の実施例において、紙面からの反射光を用いた検査に青色光を採用したのは、工場で生産される紙に生じる欠陥の殆どの色彩が、黒色、茶色、または黄色であることによる。黒色や茶色は緑色光によっても検出することが可能であるが、黄色の欠陥が明瞭な画像を生成するには、黄色の補色となる青色の光を照射することにより、黄色の欠陥が暗領域として現れる画像が生成されるようにするのが望ましい。このことから、拡散反射用の照明ユニット１０１，１０２に青色光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２が導入されているのである。

また、透過光を用いる検査に赤色光を採用したのは、拡散反射用の光を青色にした場合に、透過光を受光する撮像素子に青色の反射光がノイズとして混入するのを防ぐには、青色光と波長域が大きく異なる光を透過光とするのが望ましいからである。また、赤色光は青色光や緑色光よりも透過率が高いということも、赤色光を透過光とする理由となる。

上方のカメラＣ１の焦点を紙Ｓの上面に合わせ、下方のカメラＣ２の焦点を紙Ｓの下面に合わせたのは、一般に、透過光による画像は、紙の繊維の影響により画像の精度が悪くなるため、微細な欠陥を検出するには紙の表面からの反射光を反映した画像の精度を高めることを優先するのが望ましいからである。

なお、光学系の構成は図２に示したものに限らず、図３に示すような構成を採用してもよい。
図３の例でも、赤色光源１０Ｒおよび搬送路の上方の青色光源１０Ｂ_１の配置は図２の例と同様であるが、搬送路の長さ方向におけるカメラＣ１，Ｃ２間の位置ずれ量は図２の例より大きく設定される。また、搬送路の下方の青色光源１０Ｂ_２は、赤色光源１０ＲとカメラＣ２との間に配備される。欠陥検出装置３の構成や検査の原理は、図２の例と同様であるので、図示のみで説明を省略する。

図３の例では、カメラＣ１，Ｃ２間の位置ずれ量は図２の例よりも大きくなるが、搬送路の下方のカメラＣ２と青色光源１０Ｂ_２との位置が入れ替わっただけである。また、上方の青色光源１０Ｂ_１もカメラＣ１，Ｃ２間の位置ずれの範囲に対応づけて配置されるので、搬送路の長さ方向における光学系の広がりは図２の例とほぼ同じになる。よって、搬送路が短い場合でも、紙Ｓの両面のそれぞれにおける拡散反射光を用いた検査と紙Ｓを透過した光を用いた検査とを、支障なく実施することができる。

なお、図２および図３の例では、いずれも搬送路の上方にカラーカメラＣ１および青色光源１０Ｂ_１を配置し、搬送路の下方にモノクロカメラＣ２と青色光源１０Ｂ_２と赤色光源１０Ｒとを配置したが、この上下の配置関係を逆転させてもよい。
また、コストは高くなるが、搬送路の下方のモノクロカメラＣ２をカラーカメラに置き換え、このカメラから出力される三種類の色画像データのうちの青の画像データを、欠陥検出装置３において処理してもよい。

また、図２および図３の例では、各光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２，１０Ｒ毎に、個別に照明ユニットを構成するものとしたが、搬送路の下方に配備される青色光源１０Ｂ_２と赤色光源１０Ｒとを１つの照明ユニットに統合してもよい。
図３の例において照明ユニットを統合するには、搬送路の下方の各光源１０Ｂ_２，１０Ｒが隣り合う関係にあるので、これらの光源１０Ｂ_２，１０Ｒを共通の筐体に包含すればよい。図２の例においては、各光源１０Ｂ_２，１０Ｒを１つの筐体に含めるほか、この筐体の中央部に光通過用の孔部を設け、この孔部をモノクロカメラＣ２の光軸に位置合わせする必要がある。

さらに、搬送路の上方のカメラＣ１および青色光源１０Ｂ_１を１つのユニットに統合し、搬送路の下方のカメラＣ２および青色光源１０Ｂ_２ならびに赤色光源１０Ｒを１つのユニットに統合してもよい。

つぎに、図２および図３の例では、いずれも、紙Ｓの各面における拡散反射光を用いた検査と紙Ｓを透過した光を用いた検査とを実施するが、コート紙などの光沢のある紙が検査対象となる場合には、正反射光を用いた検査も実施するのが望ましい。このような要望に対応するための光学系の構成例を図４に示す。

この例では、搬送路の上方に、青色光源１０Ｂ_１と緑色光を発する光源１０Ｇ_１（以下、「緑色光源１０Ｇ_１」）とが配備される。また、搬送路の下方にも、赤色光源１０Ｒおよび青色光源１０Ｂ_２のほか、緑色光源１０Ｇ_２が配備される。また、この実施例では、搬送路の上方にカラーカメラＣ１を配備すると共に、搬送路の下方にもカラーカメラＣ１２を配備する。

また、この実施例では、搬送路の上方のカラーカメラＣ１および光源１０Ｂ_１，１０Ｇ_１が１つのユニットとして統合され、搬送路の下方のカラーカメラＣ１２および光源１０Ｒ，１０Ｂ_２，１０Ｇ_２も１つのユニットとして統合される。また、これらのユニットには、それぞれ複数のミラーが組み込まれる。

各カメラＣ１，Ｃ１２は、それぞれ搬送路の幅方向に沿って複数台ずつ配備され、各光源１０Ｂ_１，１０Ｇ_１，１０Ｒ，１０Ｂ_２，１０Ｇ_２もそれぞれ搬送路の幅方向に沿って配列される。また、各ミラーの幅は、紙Ｓの幅に対応する大きさに設定される。

各カラーカメラＣ１、Ｃ１２は、紙Ｓの搬送路の長さ方向に沿って位置をずらした状態で配備され、その位置ずれの範囲に各光源が配備される。各光源のうち、赤色光源１０Ｒは、カメラＣ１よりやや下流に、光出射面を真上に向けて配備される。

青色光源１０Ｂ_１，１０Ｂ_２および緑色光源１０Ｇ_１，１０Ｇ_２は、赤色光源１０Ｒより下流に配備されると共に、それぞれ紙Ｓの上面または下面に対して斜め方向から光を照射するように、光軸の方向が調整される。搬送路の長さ方向においては、青色光源１０Ｂ_１は緑色光源１０Ｇ_１よりもカメラＣ１に近い位置に配備され、上下方向においては、緑色光源１０Ｇ_１は青色光源１０Ｂ_１より紙Ｓ（搬送路）に近い位置に配備される。

搬送路の上方では、赤色光源１０Ｒに搬送路を挟んで対向する位置にミラー１１が設けられ、カメラＣ１の光軸上に、一対のミラー１２，１３が配備される。これらのミラーのうち、カメラＣ１の受光面に対向する位置に配備されるミラー１３は、緑色光を通過させない特性を有するハーフミラーである。また、青色光源１０Ｂ_１および緑色光源１０Ｇ_１の光軸は、赤色光源１０Ｒの光軸と紙Ｓとの交点付近に向けられる。
カメラＣ１より上流の位置には、一対のミラー１４，１５が上下に並べて配備される。ミラー１４は緑色光源１０Ｇ_１の光に対する正反射光の光路に鏡面を合わせて配備される。ミラー１５はハーフミラー１３と同じ高さに配備されて、ミラー１４により垂直方向に反射した光をハーフミラー１３へと導く。

赤色光源１０Ｒから出射された赤色光は紙Ｓを透過した後に、ミラー１１，１２によりカラーカメラＣ１の光軸に沿って上昇し、ハーフミラー１３を通過してカラーカメラＣ１に導かれる。青色光源１０Ｂ_１から出射されて赤色光源１０Ｒの光軸に沿う方向に反射した青色光も、同様の経路によりカメラＣ１へと導かれる。

緑色光源１０Ｇ_１から出射されて赤色光源１０Ｒの光軸に沿う方向に反射した緑色光は青色光と共にハーフミラー１３まで導かれるが、ハーフミラー１３を通過できないため、カメラＣ１への入射は阻まれる。一方、緑色光源１０Ｇ_１から出射されて正反射した緑色光は、ミラー１４，１５によりハーフミラー１３へと導かれ、さらにハーフミラー１３で反射してカメラＣ１へと導かれる。

搬送路の下方の赤色光源１０Ｒの下流側には、上方の光学系と点対称となる位置関係をもって、青色光源１０Ｂ_２および緑色光源１０Ｇ_２ならびにミラー２１〜２５とカメラＣ１２とが配備される。カメラＣ１２の受光面に対向する位置に配備されるミラー２３には、ミラー１３と同様に、緑色光を通過させない特性を有するハーフミラーが用いられる。

よって、青色光源１０Ｂ_２から出射されて垂直方向に沿って反射した青色光は、ミラー２１，２２を順に反射した後に、ハーフミラー２３を通過してカメラＣ１２へと導かれる。また、緑色光源１０Ｇ_２から出射されて垂直方向に反射した緑色光は、ハーフミラー２３で阻まれてカメラＣ１２には入射しないが、シートＳで正反射した緑色光はミラー２４，２５，２３を順に反射してカメラＣ１２へと導かれる。

このように、図４の実施例では、緑色光源１０Ｇ_１，１０Ｇ_２からの緑色光に対する正反射光の光路を、カメラＣ１，Ｃ１２の光軸に平行な方向に変更することによって、カメラＣ１に拡散反射光および透過光と共に正反射光を受光させ、カメラＣ１２に拡散反射光と共に正反射光を受光させる。なお、この実施例では、赤色光源１０ＲをカメラＣ１から位置ずれさせて、ミラー１１，１２，２１，２２により赤色の透過光や青色の拡散反射光をカメラＣ１，Ｃ１２の光軸に沿って進むように調整しているが、正反射光の光路との関係や各光の受光に支障がなければ、図２，３の例と同様に、赤色光源１０ＲをカメラＣ１に対向する位置に配備し、ミラー１１，１２，２１，２２を用いることなく、赤色の透過光や青色の拡散反射光をハーフミラー１３，２３へと導いてもよい。

この実施例の欠陥検出装置３には、上方のカメラＣ１に対しては、青の画像データＤ１_Ｂを処理する検出部３０１Ｂと、赤の画像データＤ１_Ｒを処理する検出部３０１Ｒと、緑の画像データＤ１_Ｇを処理する検出部３０１Ｇとが設けられる。また、下方のカメラＣ１２に対しては、青の画像データＤ２_Ｂを処理する検出部３０２Ｂと、緑の画像データＤ２_Ｇを処理する検出部３０２Ｇとが設けられる。各検出部は、それぞれ処理対象の画像データに対して欠陥検出のための画像処理を実行し、欠陥の検出結果を示す欠陥情報や欠陥の状態を表す欠陥画像を作成し、これらをデータ処理装置４に出力する。この実施例でも、データ処理装置４は、各欠陥情報を統合し、統合後の欠陥情報をメモリに保存すると共に、欠陥情報や欠陥画像の表示および出力を実施する。

上記の構成によれば、紙Ｓの両面に対し、それぞれ青色光の拡散反射状態を反映した画像を用いた検査と、緑色光の正反射状態を反映した画像を用いた検査とを実施し、さらに紙Ｓに対する赤色光の透過状態を反映した画像を用いた検査を実施することができる。

また、上記の構成によれば、緑色光源１０Ｇ_１，１０Ｇ_２からの緑色光に対する正反射光を、ミラー１４，２４によりカメラＣ１，Ｃ１２の光軸に平行となる垂直方向に沿って進む光に変更し、さらにミラー１５，２５およびハーフミラー１３，２３によりカメラＣ１，Ｃ２へと導くことにより、正反射光の受光に関わる光学系の幅を縮小することができる。また、搬送方向ＦにおけるカメラＣ１，Ｃ１２間の位置ずれの範囲に各検査に用いられる光源の全てが配置される。したがって、検査の目的毎に光源およびカメラの組み合わせが個別に設けられる従来のシステムと比べると、搬送路の長さ方向における光学系の広がりを大幅に抑えることができる。

したがって、搬送路が短い場合でも、正反射光を用いた検査および拡散反射光を用いた検査、ならびに透過光を用いた検査を実施するのに必要な光学系を配置して、各検査を支障なく実施することができる。

また、図４の構成によれば、検出部３０１Ｂ，３０１Ｒ，３０１Ｇの各検査対象領域が一致するので、これらの検査で作成された欠陥情報を容易に照合することができる。また、検出部３０２Ｂと検出部３０２Ｇとの検査対象領域も一致するので、これらの検査で作成された欠陥情報の照合も容易に行うことができる。さらに、カメラＣ１，Ｃ２間の位置ずれ量や紙Ｓの搬送速度に基づいて、カメラＣ１による撮像からその撮像位置の裏側がカメラＣ２により撮像されるまでの時間を求めることによって、検出部３０２Ｂ，３０２Ｇによる欠陥情報と検出部３０１Ｂ，３０１Ｒ，３０１Ｇによる欠陥情報との照合も容易になる。よって、データ処理装置４における欠陥情報の統合処理も、問題なく実施することができる。

１，２撮像ユニット
３欠陥検出装置
４データ処理装置
１０Ｂ_１，１０Ｂ_２青色光源
１０Ｇ_１，１０Ｇ_２緑色光源
１０Ｒ赤色光源
３０Ｂ，３０Ｒ，３０ＢＬ検出部
３０１Ｂ，３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０２Ｂ，３０２Ｇ検出部
Ｃ１カラーラインセンサカメラ
Ｃ２モノクロラインセンサカメラ
Ｃ１２カラーラインセンサカメラ
Ｓロール紙

Claims

水平な姿勢で搬送されるシートの外観検査を行うシステムであって、
検査対象のシートの搬送路の上方および下方にそれぞれ配備される一対の撮像部と、各撮像部により生成された画像データを処理することにより前記シートの両面の欠陥を検出する欠陥検出装置とを備え、
各撮像部のうちの一方は複数種の色画像データを生成して出力するカラー撮像部であり、他方はモノクロ画像データを生成して出力するモノクロ撮像部であり、
各撮像部は、それぞれの受光面を前記搬送路に対向させ、かつ前記搬送路の長さ方向に沿って位置ずれした状態で配備され、
前記搬送路の上方および下方には、それぞれ搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の撮像対象領域に対し、前記複数種の色画像データのいずれかに対応する色彩の光を斜め方向から出射する第１の光源が設けられると共に、前記カラー撮像部に搬送路を挟んで対向する位置に、第１の光源に対応しない色画像データに対応する色彩の光を当該カラー撮像部の受光面に向けて出射する第２の光源が設けられ、
前記搬送路の上方および下方の第１の光源は、いずれも、前記カラー撮像部に対してモノクロ撮像部と同じ方向に位置ずれして配備されると共に、前記搬送路から見てモノクロ撮像部と同じ側に位置する第１の光源は、当該モノクロ撮像部の光軸を挟んで第２の光源に対向する位置関係になるように配備され、前記搬送路から見てカラー撮像部と同じ側に位置する第１の光源は、搬送路を挟んで前記モノクロ撮像部に対向する位置関係になるように配備され、
前記欠陥検出装置は、前記カラー撮像部からの前記第１の光源の発光色に対応する色画像データおよび第２の光源の発光色に対応する色画像データと、前記モノクロ撮像部からのモノクロ画像データとを処理対象として、処理対象の画像データ毎に欠陥検出のための処理を個別に実行する、
ことを特徴とするシート用の外観検査システム。
水平な姿勢で搬送されるシートの外観検査を行うシステムであって、
検査対象のシートの搬送路の上方および下方にそれぞれ配備される一対の撮像部と、各撮像部により生成された画像データを処理することにより前記シートの両面の欠陥を検出する欠陥検出装置とを備え、
各撮像部のうちの一方は複数種の色画像データを生成して出力するカラー撮像部であり、他方はモノクロ画像データを生成して出力するモノクロ撮像部であり、
各撮像部は、それぞれの受光面を前記搬送路に対向させ、かつ前記搬送路の長さ方向に沿って位置ずれした状態で配備され、
前記搬送路の上方および下方には、それぞれ搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の撮像対象領域に対し、前記複数種の色画像データのいずれかに対応する色彩の光を斜め方向から出射する第１の光源が設けられると共に、前記カラー撮像部に搬送路を挟んで対向する位置に、第１の光源に対応しない色画像データに対応する色彩の光を当該カラー撮像部の受光面に向けて出射する第２の光源が設けられ、
前記搬送路の上方および下方の第１の光源は、いずれも、前記カラー撮像部に対してモノクロ撮像部と同じ方向に位置ずれして配備されると共に、前記搬送路から見てモノクロ撮像部と同じ側に位置する第１の光源は、当該モノクロ撮像部の光軸と前記第２の光源との間の空間に配備され、前記搬送路から見てカラー撮像部と同じ側に位置する第１の光源は、搬送路を挟んで前記モノクロ撮像部の側の第１の光源に対向する位置関係になるように配備され、
前記欠陥検出装置は、前記カラー撮像部からの前記第１の光源の発光色に対応する色画像データおよび第２の光源の発光色に対応する色画像データと、前記モノクロ撮像部からのモノクロ画像データとを処理対象として、処理対象の画像データ毎に欠陥検出のための処理を個別に実行する、
ことを特徴とするシート用の外観検査システム。
前記搬送路の上方に配備される撮像部は、その焦点を前記搬送路により搬送されるシートの上面に合わせて配備され、前記搬送路の下方に配備される撮像部は、その焦点を前記搬送路により搬送されるシートの下面に合わせて配備される、請求項１または２に記載されたシート用の外観検査システム。
前記カラー撮像部は、赤、緑、青の各色画像データを出力し、
前記第１の光源は青色光を出射し、前記第２の光源は赤色光を出射する、請求項１〜３のいずれかに記載されたシート用の外観検査システム。
請求項１〜４のいずれかに記載された装置であって、
前記シートの搬送路の上方および下方の一方に、前記カラー撮像部と第１の光源とがそれぞれ複数個、搬送路の幅方向に沿って並べて配備されると共に、他方に前記モノクロ撮像部と第１の光源と第２の光源とがそれぞれ複数個、搬送路の幅方向に沿って並べて配備される、シート用の外観検査システム。
水平な姿勢で搬送されるシートの外観検査を行うシステムであって、
検査対象のシートの搬送路の上方および下方にそれぞれ配備される一対の撮像部と、各撮像部により生成された画像データを処理することにより前記シートの両面の欠陥を検出する欠陥検出装置とを備え、
各撮像部は、複数種の色画像データを生成して出力するカラー撮像機能を有すると共に、それぞれの受光面を前記搬送路に対向させ、かつ前記搬送路の長さ方向に沿って位置ずれした状態で配備され、
前記搬送路の上方および下方には、それぞれ前記複数種の色画像データのいずれかに対応し、かつ互いに異なる色彩の光を前記搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の撮像対象領域に向けて斜め方向から出射する第１および第２の光源が、搬送路の長さ方向における各撮像部間の位置ずれに対応する範囲に設けられると共に、搬送路の上方および下方のいずれか一方に、第１および第２の光源に対応しない色画像データに対応する色彩の光を搬送路を挟んで対向する側に位置する撮像部の受光面に対して出射する第３の光源が設けられ、
搬送路の上方および下方の第２の光源は、搬送路から見て同じ側に位置する撮像部に対しては第１の光源より遠く、検査対象のシートに対しては第１の光源より近い位置に配備され、
各撮像部の光軸上に、第２の光源に対応する色彩の光を透過させない特性を有するハーフミラーが配備されると共に、それぞれの第２の光源に対し、当該光源からの光に対するシートからの正反射光の光路を搬送路から見て同じ側に位置する撮像部の光軸に平行な方向に反射させる第１のミラーと、第１のミラーで反射した光を前記ハーフミラーと同じ高さ位置において当該ハーフミラーへと反射させる第２のミラーとが配備され、
前記欠陥検出装置は、各撮像部からの第１の光源の発光色に対応する色画像データおよび第２の光源の発光色に対応する色画像データ、ならびに前記第３の光源からの光を受光する撮像部からの第３の光源の発光色に対応する色画像データを処理対象として、処理対象の画像データ毎に欠陥検出のための処理を個別に実行する、
ことを特徴とするシート用の外観検査システム。