JP2002168792A - 外観検査法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、目視によらず、バックグラウンド
の色調が変動する検査対象物の外観を検査して、異色を
呈する箇所を検出し、異物を識別する信頼性の高い方法
を提供する。とりわけ、合成ゴムベールの製造工程ライ
ンにおける汚れや異物の表面検査に適した信頼性の高い
検査方法を提供する。 【解決手段】 検査対象物の検査範囲を小エリアに分割
し、小エリア毎に分光測定器を用いて明度および／また
は色相を測定数値化し、該測定数値から平均値を算出
し、該平均値からの各小エリアのずれ量が、設定した基
準値を超えた小エリアを異常な小エリアと判定する相対
評価を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品検査工程にお
いて、目視によらず、バックグラウンドの色調が変動す
る検査対象物の外観を検査して、異色を呈する箇所を検
出し、異物を識別する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックグラウンドの色調が変動しない
か、変動がわずかしかない検査対象物の外観検査は、カ
ラーＣＣＤカメラと画像処理装置を組み合わせたシステ
ムで自動化されている。しかし、バックグラウンドの色
調が変動する検査対象物の外観検査の自動化は、従来の
カラーＣＣＤカメラと画像処理装置を組み合わせたシス
テムでは、微妙な色差を判定することが困難であり、ま
た検査対象物の微妙な凹凸による影による誤作動等によ
り困難を極め、極端な色差を呈する異物の検出の場合に
しか有効でない。このため、実際のところは人による目
視検査にたよっていたか、それの補助的手段としてしか
使われていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、目視によら
ず、バックグラウンドの色調が変動する検査対象物の外
観を検査して、異色を呈する箇所を検出し、異物を識別
する信頼性の高い方法を提供することを目的とする。さ
らに、表面に凹凸がある検査対象物でも容易に検査でき
る方法を提供することを目的とする。また、本発明は合
成ゴムベールの製造工程ラインにおける汚れや異物の表
面検査に適した信頼性の高い検査方法を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するため、異常の判定方法について鋭意検討を重
ね、色調が変動する検査対象物の表面検査に適した信頼
性の高い検査方法を見出し、本発明をなすに至った。す
なわち、本発明は、次の方法によって達成された。

【０００５】（１）色調が変動する検査対象物の検査範
囲を設定し、検査範囲を小エリアに分割し、小エリア毎
に分光測定器を用いて明度および／または色相を測定数
値化し、該測定数値から小エリアの異常の有無を判定す
る外観検査方法において、複数の小エリアの測定数値か
ら平均値を算出し、該平均値からの各小エリアのの測定
数値のずれ量が、設定した基準値を超えた小エリアを異
常な小エリアと判定する相対評価を用いることを特徴と
する外観検査方法。

【０００６】（２）異常と判定された小エリアが連続し
て複数個ある場合に検査範囲を異常と判定することを特
徴とする前記１に記載の外観検査方法。

【０００７】（３）平均値の算出に用いる測定数値の標
準偏差を求め、この標準偏差の３〜８倍の値に基準値を
設定することを特徴とする前記１または２に記載の外観
検査方法。

【０００８】（４）色相の相対評価を伴う前記３の外観
検査方法において、色相を２変数で測定数値化し、平均
値の算出に用いる測定数値をその２変数の座標上に表し
た分布図において、回帰直線を求め、該回帰直線が主軸
と平行で、しかも平均値が座標原点となるように座標を
変換し、該変換座標に、２変数の各基準値を示す矩形領
域を自動設定する座標変換法を用いて色相の相対評価を
行うことを特徴とする外観検査方法。

【０００９】（５）相対評価に加え、さらに、測定数値
を設定した基準値と比較して、測定数値が基準値を超え
た小エリアを異常な小エリアと判定する絶対評価を併用
することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の外
観検査方法。

【００１０】（６）さらに加えて、検査対象物の色調が
安定している時の測定数値の平均値を標準平均値として
予め設定し、この標準平均値と、検査範囲における複数
の小エリアの測定数値の平均値との差を計算し、その差
が、予め設定した平均値の基準値を超えた場合に検査範
囲が異常と判定する方法を併用することを特徴とする前
記１〜５のいずれかに記載の外観検査方法。

【００１１】（７）色調が変動する検査対象物の検査範
囲を設定し、検査範囲を小エリアに分割し、小エリア毎
に分光測定器を用いて明度および／または色相を測定数
値化し、該測定数値から小エリアの異常の有無を判定す
る外観検査方法において、測定数値を予め設定した基準
値と比較して、測定数値が基準値を超えた小エリアを異
常な小エリアと判定する絶対評価と、複数の小エリアの
測定数値から平均値を算出し、該平均値からの各小エリ
アのの測定数値のずれ量を計算し、このずれ量が設定し
た基準値を超えた小エリアを異常な小エリアと判定する
相対評価の両方を用いるに際し、上記絶対評価では異常
と判定されない測定数値の範囲および上記相対評価では
異常と判定されない測定数値の範囲との重複領域と非重
複領域の境界値を基準値とし、測定数値とこの基準値と
から異常な小エリアを判定することを特徴とする外観検
査方法。

【００１２】（８）異常と判定された小エリアが連続し
て複数個ある場合に検査範囲を異常と判定することを特
徴とする上記７に記載の外観検査方法。

【００１３】（９）分光測定器がイメージング分光計で
あることを特徴とする上記１〜８のいずれかに記載の外
観検査方法。

【００１４】（１０）明度および／または色相をＬ^*、
ａ^*、ｂ^*に数値化する上記１〜９のいずれかに記載の外
観検査方法。

【００１５】（１１）分光測定器の少なくとも両側に線
状または面状の光源を設置し、この光源から、検査対象
物に対する垂直線から２０度以内の照射角度で測定光を
照射することを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記
載の外観検査方法。

【００１６】（１２）検査範囲を検査する際に、白色ま
たは無色の反射板を検査対象物に近接して設けることを
特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載の外観検査方
法。

【００１７】（１３）検査対象物が合成ゴムベールであ
る上記１〜１２のいずれかに記載の外観検査方法。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明について、以下具体的に説
明する。

【００１９】本発明において、色調が変動する検査対象
物としては、本来、均一なまたは全体として同様の外観
を有する固形物であり、その分野は、化学工業（合成樹
脂、合成ゴム、窯業、冶金等を含む）、食品・発酵工
業、家庭用品、機械工業、農業等あらゆる分野を含む。
色調の変動については、同一の銘柄であっては、微妙な
原料の差異、わずかな製造条件の変化等による微妙な変
動、また、銘柄の切り替えによる変化等を含む。

【００２０】最も好適な検査対象物は、合成ゴムベール
である。

【００２１】本発明において、検査対象物の検査範囲の
設定が必要である。好ましくは、検査対象物を代表する
一つの平面又は曲面において、凹凸が比較的少ない部分
をあらかじめ検査範囲として決めること、代表する一つ
の平面又は曲面の１／２以上の面積でなるべく広く検査
範囲を設定することが好ましい。さらに、代表する一つ
の平面又は曲面の２／３以上の面積を検査範囲として設
定することがより好ましい。また、必要により、代表す
る一つの平面又は曲面に一つの検査範囲または複数の検
査範囲を設定することができる。さらに、一つの検査対
象物において、上記代表する一つの面以外の面の１また
は２面以上をも選び、さらに多くの面を検査範囲とする
ことも可能である。検査対象物が大型の場合は、１面を
複数の検査範囲に分割し、それぞれ別々の分光測定機を
用いて検査する方法も可能である。このようにすると、
分割した複数の検査範囲を同時に検査することができ、
検査を迅速化することができる。

【００２２】合成ゴムベールの場合は、直方体形の一面
の、なるべく広い範囲を検査範囲として設定することが
好ましい。ただし、実際には、外縁部と四隅部は、高さ
が不整であったり、低かったりする場合があることか
ら、必要に応じ、検査範囲から除くことが好ましい。検
査範囲から除く外縁部の幅は、１０〜１００ｍｍが好ま
しく、より好ましくは１５〜８０ｍｍである。検査範囲
から除く四隅部としては、好ましくは辺の長さが１０〜
１５０ｍｍ、より好ましくは３０〜８０ｍｍの矩形また
は正方形をなす隅部を含む部分である。さらに、必要に
より、裏面、側面を検査対象に加えることも可能であ
る。

【００２３】本発明において、検査範囲を小エリアに分
割し、この小エリア毎に分光測定器を用いて明度および
／または色相を測定数値化することが必要である。本発
明は、小エリアの明度と色相のいずれか一方または両者
を測定数値化することで行われるが、判定精度を向上さ
せる上で、少なくとも色相に基づいて判定することが好
ましく、明度と色相の両者に基づいて判定を行うことが
さらに好ましい。

【００２４】小エリアに分割する際の各小エリアの形
は、正方形、矩形、平行四辺形、円形、楕円形等どれで
もよく、隣接する小エリア間に隙間があっても重複部分
があってもかまわないが、検査できない領域を無くし、
しかも重複検査を防止するために、隣接する小エリア間
が隙間および重複なく連続して検査対象範囲を覆うこと
が好ましい。好ましい小エリアは、検査範囲の全面にわ
たり分光測定器をくまなく走査させる方法で検査できる
よう、分光測定器の走査方向に平行に連なる矩形または
正方形である。

【００２５】各小エリアの大きさは、検出される必要が
ある異色個所（以下「異物」と称す）の最小の大きさを
目標として設定することが好ましく、特にこの最小目標
の大きさより小なる面積とすることが好ましい。一般的
には、異物として検出する最小目標の１／２以下の面積
に設定することがより好ましい。さらに、小エリアが矩
形または正方形の場合、辺の長さが短いほど好ましい。
具体的には、小エリアが矩形または正方形の場合、最小
目標の最も長い径の１．５倍以下の長さの辺よりなる小
エリアに分割することが好ましく、より好ましくは１倍
以下の長さの辺よりなる小エリアに分割することであ
る。小エリアの大きさが大きいと、小さな異物の検出の
信頼性が劣る結果となる。

【００２６】本発明において、異物として検出する最小
目標としては、目視で検出可能な程度の大きさの範囲の
もので、必要に応じて任意に設定可能である。例えば、
小さいものとしては、０．５ｍｍ径の円形、一辺０．５
ｍｍの正方形等の設定が可能である。合成ゴムのベール
の場合、異物として検出する最小目標としては、例えば
０．５〜１０ｍｍ径の円形、一辺０．５〜１０ｍｍの正
方形等の設定が可能である。

【００２７】本発明において、小エリアの大きさとし
て、異物として検出する最小目標より小なる面積の小エ
リアに分割することが好ましく、必要に応じて任意に設
定可能である。例えば、小さいものとしては、一辺０．
１ｍｍの正方形等の設定が可能である。合成ゴムのベー
ルの場合は、異物として検出する最小目標より小であっ
て、一辺０．１〜８ｍｍの矩形または正方形等の設定が
好ましい。

【００２８】分光測定器としては、小エリア毎の明度お
よび／または色相を測定数値化し、コンピュータに自動
的にインプットすることができるものを用いることがで
きる。例えば、分光式色差計、イメージング分光計等が
ある。

【００２９】明度および色相の数値化の方法は、 Ｌ^*ａ
^*ｂ^*表色系による方法（ＪＩＳ・Ｚ・８７２９）、Ｌ^*
ｕ^*ｖ^*表色系による方法（ＪＩＳ・Ｚ・８７２９）、Ｘ
ＹＺ表色系による方法（ＪＩＳ・Ｚ・８７０１）、Ｕ^*
Ｖ^*Ｗ^*表色系による方法等、種々あるが、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表
色系による方法が人間の目の感性に近い点から好まし
い。また、分光測定器としては、上記理由から、Ｌ^*、
ａ^*、ｂ^*を高精度に数値化するイメージング分光計を用
いることが好ましい。なお、本明細書のＬ^*、ａ^*、ｂ^*
の表示法はＪＩＳ・Ｚ・８７２９によった。

【００３０】イメージング分光計とは、プリズムとグレ
ーティング構造により入力光をそれぞれの波長帯に分光
し、２次元カメラをセンサとして記録されるもので、レ
ンズおよび白黒の２次元カメラと組み合わせて、ライン
状または小エリア状で波長を検知できるイメージング方
式の分光計の役割を果たすことが可能である。商品名と
して「Ｉｍｓｐｅｃｔｏｒ」等がある。

【００３１】ライン状に波長を検知できるイメージング
分光計を、検査範囲を全てカバーするように、イメージ
ング分光計を移動させるかまたは検査対象物を移動させ
るかして走査させることにより、検査範囲の全ての小エ
リア毎に、波長帯の各波長ステップ毎の光の強度が測定
され、電気信号に変換され、コンピュータによりＬ^*、
ａ^*、ｂ^*に変換して記録される。なお、波長帯として
は、可視光域、紫外域、赤外域等から必要に応じて用い
られるが、一般的には可視光域が用いられる。可視光域
は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間で、さらに必要に応じて
狭い範囲であってもよい。その波長帯において、波長ス
テップの幅として５ｎｍから２０ｎｍ幅で、好ましくは
５ｎｍから１０ｎｍ幅で測定される。

【００３２】本発明においては、小エリア毎の明度およ
び／または色相について測定数値化し、この測定数値
を、予め各検査対象物に対して共通に設定された対応す
る基準値と対比し、測定数値が基準値を超えた小エリア
を異常と判別する絶対評価を併用することができる。

【００３３】なお、本明細書において、基準値とは、上
記絶対評価または後述する相対評価の判定をするための
上限値および／または下限値をいい、この基準値を超え
るとは、基準値が上限値である場合にはそれを超える大
きな数値となること、基準値が下限値である場合には、
それを超える小さな数値となることをいう。

【００３４】上記絶対評価は、許容される測定数値の上
限および／または下限を測定数値の限界値として絶対的
に数値指定し、それを超える測定数値となる小エリアを
異常とする評価する方法である。バックグラウンドの明
度及び色相に変動が少ない場合には、最も簡便で有効な
評価方法である。絶対評価の基準値は、許容される測定
数値の上限と下限のいずれか一方を定めるものであって
もよいが、この上限と下限の両者を定めるものであるこ
とが好ましい。絶対評価の基準値は、通常、検査対象物
の標準品の測定数値によって決定される。

【００３５】さらに上記絶対評価に用いる基準値につい
て具体的に説明すると、合成ゴムベールのうち、濃色の
オイルであるアロマ油で油展されたものや、濃色の安定
剤などを添加したもの等を除いて、合成ゴムのいわゆる
白物ベールについて、明度の絶対評価に用いる基準値を
Ｌ^*値で表す場合は、Ｌ^*がとり得る範囲である０〜１０
０に対し、上限値を９０〜１００に、下限値を５０〜８
０に設定することが好ましい。同じく色相の絶対評価に
用いる基準値をａ^*、ｂ^*で２数値化して表す場合は、ａ
^*の上限値を＋５〜＋２０、下限値を−２〜−１５に設
定し、ｂ^*の上限値を＋１０〜＋３０、下限値を−２〜
−１５に設定することが好ましい。

【００３６】本発明においては、少なくとも、明度およ
び／または色相の測定数値が、所定の基準を満たしてい
るか否かを判別するために、相対評価を用いることが必
要である。具体的には、複数の小エリアの測定数値から
平均値を算出し、この平均値からの各小エリアの測定数
値のずれ量が対応する相対評価の基準値を超える小エリ
アを異常な小エリアと判定する評価方法を用いることが
必要である。

【００３７】上記相対評価における平均値の算出に用い
る複数の小エリアは、１つの検査範囲内の小エリアの一
部又は全部、同じ検査対象物の複数の検査範囲に跨る小
エリアの一部又は全部、複数の検査対象に跨る複数の検
査範囲の小エリアの一部又は全部のいずれでもよいが、
検査手順の簡便性の点から、外観検査対象となっている
検査対象物における１つの検査範囲内の小エリアの一部
又は全部であることが好ましい。この小エリアの一部を
上記平均値の算出基礎とする場合、判定精度を高めるた
め、小エリアの５０個数％以上を上記平均値の算出基礎
とすることが好ましく、小エリアの８０個数％以上を上
記平均値の算出基礎とすることがさらに好ましい。最適
には総ての小エリアを上記平均値の算出基礎とすること
である。

【００３８】上記相対評価は、バックグラウンドの明度
及び／または色相が許容される範囲内で変動するような
場合に、許容しえない明度及び／または色相の箇所を検
出する場合に有効な方法である。平均値としては、相加
平均値、相乗平均値、その他統計手法として用いられる
いずれの平均値でもよいが、合成ゴムベールの検査の場
合も含めて、一般的には相加平均が好ましい。

【００３９】本発明においては、総ての測定数値に関し
て前記相対評価を行ってもよいが、一部の測定数値につ
いて相対評価し、他の測定数値について絶対評価するこ
ともできる。具体的には、明度と色相の両者から検査を
行う場合に、例えば明度は絶対評価し、色相は相対評価
することができる。また、ある種類の測定数値を相対評
価する場合、通常、その上限値と下限値の両者を相対評
価するが、例えば、上限値を相対評価し、下限値を絶対
評価とするように、一種類の測定数値の評価に相対評価
と絶対評価を用いたり、総ての測定数値の評価に絶対評
価と相対評価の両方を用いたりすることができ、特に両
方を用いる場合は、どちらか一方で異常と判定された場
合には、他方で異常と判定されなくても異常と判定する
ことが好ましい。さらに、必要に応じ、ある種類の測定
数値については絶対評価と相対評価の両方を用い、他の
測定数値については絶対評価だけを用いるということも
可能である。

【００４０】前記相対評価の基準値の設定には、明度お
よび／または色相の測定数値の平均値からのずれ量の上
限および／または下限を定める値が用いられる。この明
度および／または色相の測定数値の平均値からのずれ量
の上限および／または下限を定める値としては、各検査
対象物について共通の一定値を用いてもよいが、明度及
び／または色相の測定数値のうち、前記平均値の算出に
用いる測定数値の標準偏差を求め、この標準偏差の３〜
８倍の値として求められる値を用いることが好ましい。
これにより、許容範囲が上記標準偏差の３〜８倍の範囲
で設定され、バックグラウンドの明度および／または色
相の変動が大きい場合の判定の誤りを防止しやすくな
る。なお、３〜８倍の範囲で上記標準偏差に乗じられる
数値を限界倍数という。特に合成ゴムベールのいわゆる
白物ベールの場合、好ましい限界倍数は３〜８倍であ
り、より好ましくは４〜６倍である。

【００４１】相対評価における判定のための相対評価の
基準値と測定数値の対比は、前記平均値からの各測定数
値のずれ量を計算し、このずれ量を、上記ずれ量の上限
値および／または下限値である基準値（ずれ量の基準
値）と対比することや、前記平均値と上記ずれ量の上限
値および／または下限値の和から求められる、許容され
る測定数値の上限値および／または下限値である基準値
（測定数値の基準値）と各測定数値を対比することで行
うことができる。例えば許容されるずれ量の上限値を＋
α、下限値を−β、平均値をγとすると、測定値の基準
値はγ＋αと、γ−βとして求めることができる。いず
れの場合も、平均値からの各測定数値のずれ量が、設定
された基準値を超えるか否かを判定することになる。

【００４２】色相の相対評価を行う場合、色相を２変数
で測定数値化し、平均値の算出に用いる測定数値をその
２変数の座標上に表した分布図における回帰直線を求
め、該回帰直線が主軸と平行なるように座標軸回転を行
うと共に、さらに上記測定数値の平均値を座標原点とす
る座標軸の平行移動をおこなって座標を変換し、この変
換座標に、２変数のずれ量の基準値を示す矩形領域を自
動設定する座標変換法を用いて行うことが好ましい。変
換座標上に変換された各測定数値の原点からのずれが、
上記基準値を示す矩形領域を超えるか否かによって、該
当する小エリアが異常であるか否かを判別することがで
きる。また、前記標準偏差と限界倍数とから、上記２変
数のずれ量の基準値を設定する場合、変換座標上におけ
る２変数の前記標準偏差を求め、この標準偏差に限界倍
数を乗じた値として設定することができる。

【００４３】さらに具体的に説明すると、色相をａ^*、
ｂ^*として測定数値化し、このａ^*、ｂ^*をそれぞれｘ
軸、ｙ軸とする座標において、測定数値化されたａ^*、
ｂ^*から、統計計算により、平均値を中心とする正常値
を囲む矩形領域を求め、該矩形領域の外を異常と判定す
る。

【００４４】上記統計計算の手法としては、測定数値化
されたａ^*、ｂ^*に対して、ｂ^*値のａ^*値に対する回帰直
線ｙ＝ｍｘ＋ｂを求め、この直線の傾きｍより、該回帰
直線がｘ軸と平行になるように原点を中心に角度θ＝ｔ
ａｎ^-1（−ｍ）の座標回転を行って主軸をＸ軸、Ｙ軸と
し、座標回転後の各点をＸ＝ａ^*ｃｏｓθ−ｂ^*ｓｉｎ
θ、Ｙ＝ａ^*ｓｉｎθ＋ｂ^*ｃｏｓθと計算し、さらに座
標軸回転後の（Ｘ，Ｙ）のそれぞれの平均値を求め、平
均値（Ｘａｖ，Ｙａｖ）より各点をＸｓ＝Ｘ−Ｘａｖ、
Ｙｓ＝Ｙ−Ｙａｖと計算することにより、平均値を座標
原点とする平行移動を行い、このデータ集合（Ｘｓ，Ｙ
ｓ）の標準偏差σ_X、σ_Yを求め、次いで、これらの標準
偏差に限界倍数ｎを乗じた値である±ｎσ_Xの各点を通
るＹ軸と平行な２線と、±ｎσ_Yの各点を通るＸ軸と平
行な２線で囲まれた矩形領域を求める手法を用いること
ができる。この手法は、ａ^*、ｂ^*をそれぞれｘ軸、ｙ軸
とする座標において、平均値の算出基礎となる小エリア
の測定数値をこの２変数で定まる点で表した場合、点の
分布が、略円形、あるいは長軸がｘ軸あるいはｙ軸に平
行な楕円形等の場合を除き、点の分布が、たとえば、長
軸が軸に対して傾きを持っている場合に、より精度よく
許容範囲を設定できる。この方法は、合成ゴムベールの
他、種々の検査対象物に応用できる。

【００４５】他の相対評価としては、平均値からの色差
（明度及び色相の差の絶対値）を用いる方法もある。

【００４６】本発明においては、前述の絶対評価と相対
評価は、いずれも、異常なエリアが１個でもある場合
に、検査範囲が異常と判定するようにしてもよいが、両
者とも、異常な小エリアが連続して複数個ある場合に、
検査範囲を異常と判定するように行うことが好ましい。
このようにすることにより、異常と判定された小エリア
が１個単独で有る検査範囲を異常と判定するものと比
べ、正常な検査対象物を異常と判定する誤りの確率が減
少し、より信頼性が向上する。検査対象物は、異常な検
査範囲が存在する場合に異常と決定されることになる。
また、検査対象物に複数の検査範囲を設定した場合は、
少なくともいずれかの検査範囲で異常と判断された場合
に、検査対象物を異常と決定することが好ましい。

【００４７】本発明において、好ましくは、さらに加え
て、検査対象物の色調が安定している時の測定数値の平
均値を標準平均値として予め設定し、この標準平均値
と、検査対象となった検査範囲における複数の小エリア
の測定数値の前記平均値との差を計算し、その差が予め
設定した平均値の基準値を超えた場合に、検査範囲が異
常と判定する方法を併用することも有効である。また、
これを明度および色相について行う場合は、差としては
差の絶対値を用いることが好ましい。また、明度または
色相に用いることもできる。色相に用いる場合は、同様
に差の絶対値を用いることが好ましい。具体的には、Ｌ
^*、ａ^*、ｂ^*等のそれぞれの標準平均値を予め設定し、
この標準平均値と、測定数値であるＬ^*、ａ^*、ｂ^*等の
それぞれの平均値との差を計算し、差の絶対値が予め設
定しておいた基準値を超えた場合に検査範囲が異常と判
定することができる。これによって、検査範囲内に、検
査範囲の面積の多くを占めるような大きな特異色の異物
があった場合に、これを異常として検出することが容易
になる。標準平均値は、製品の銘柄毎に設定することが
好ましい。

【００４８】明度および色相の差の絶対値すなわち色差
は、 ΔＥ＝〔（Ｌ−ｌ）²＋（Ａ−ａ）²＋（Ｂ−ｂ）²〕^1/2 で表される。ただし、ΔＥ：差の絶対値、Ｌ，Ａ，Ｂ：
安定している時のＬ^*、ａ^*、ｂ^*の各平均値、ｌ，ａ，
ｂ：検査範囲の全小エリアについての測定数値であるＬ
^*、ａ^*、ｂ^*の各平均値である。ΔＥの限界値は、一般
的に５〜２０の範囲である。また、色相の平均値からの
差の絶対値は、 ΔＥ＝〔（Ａ−ａ）²＋（Ｂ−ｂ）²〕^1/2 で表される。

【００４９】合成ゴムベールのいわゆる白物ベールの場
合、好ましくは、少なくとも色相について、上記標準平
均値と測定数値の平均値との差の評価を行うことが好ま
しい。その場合、色相のΔＥの基準値は、５〜２０で、
７〜１５とすることがより好ましい。

【００５０】上述した絶対評価および相対評価の両者に
より検査を行う場合のフローを図１に示す。

【００５１】本発明において、前記絶対評価と相対評価
の両方を用いる場合、図１に示されるように、絶対評価
の検査と相対評価の検査を順次おこなう方法でも良い
が、さらに、別の方法として、図２に示されるように、
絶対評価と相対評価を合わせて一度に行えるようにする
こともできる。具体的には、前記絶対評価では異常と判
定されない範囲および前記相対評価では異常と判定され
ない範囲の重複領域と非重複領域の境界値を基準値と
し、前記測定数値とこの基準値とから異常な小エリアを
判定することができる。つまり、絶対評価の基準値と、
相対評価の基準値（測定数値の基準値）の内、より狭い
範囲を判定用の基準値として用いることができる。この
絶対評価と相対評価の許容範囲の重複境界値による評価
によれば、検査手順が省かれ迅速に進めることが可能と
なる。また、この場合も、前記と同様に、１箇所でも異
常と判定された小エリアが存在する場合、該当検査範囲
が異常であると判定してもよいが、異常と判定された小
エリアが連続して複数存在する場合に、検査範囲が異常
であると判定することが好ましい。また、検査対象物に
複数の検査範囲を設定した場合は、少なくともいずれか
の検査範囲で異常と判断された場合に、検査対象物を異
常と決定することが好ましい。

【００５２】本発明において、検査対象物の表面に凹凸
がある場合に、分光測定器の少なくとも両側に設置した
線状または面状の光源から、検査対象物に対する垂直線
から２０度以内の照射角度で検査光を照射することが好
ましい。このようにすることにより、検査範囲にある凹
凸による影の生成を押さえることができ、これ以外の方
法に比べ、正常の検査対象物を異常と判定する誤りの確
率が減少し、より信頼性が向上する。

【００５３】本発明において、光源としては、可視光の
範囲でスペクトルが連続している光源が好ましく、ハロ
ゲンランプ、キセノンランプ、白熱灯などが好ましい。
特にハロゲンランプが好ましい。

【００５４】本発明において、検査範囲を検査する際
に、白色または無色の反射板を検査対象物に近接して設
けることが好ましい。それによって、周辺部までの明る
さが均等になる。検査対象物が半透明なものである場
合、さらに、反射板が検査範囲の平面または曲面の下面
まで延長されているものが好ましい。これらの方法によ
って、より広い検査範囲を実現することが可能となる。

【００５５】本発明において、検査対象物が合成ゴムベ
ールである場合、合成ゴムベールの一面の外縁部と四隅
部を除いた検査範囲を検査する際に、合成ゴムベールの
検査面と直角な外面の少なくとも２面に対面させて、白
色または無色の反射板を近接して設けることが好まし
い。反射板は検査面より５〜５０ｃｍの高さを有するこ
とが好ましく、また、検査対象物が半透明である場合
は、検査面より下側に５〜１５ｃｍはみ出していること
が好ましく、反射板の幅は検査面の長さよりやや大きく
して定位置に設けるが、幅５〜３０ｃｍ程度の板とし
て、カメラとともに移動するように設けることもでき
る。このようにすることにより、検査範囲の外縁部周辺
の明度が均等になり、これを行わない場合に比べ、正常
の検査対象物を異常と判定する誤りの確率が減少し、よ
り信頼性が向上する。特に、合成ゴムベールの検査で
は、ゴムが付着しにくい白色のテフロン（登録商標）板
を反射板として用いることが好ましい。

【００５６】本発明において、使用する分光測定器の焦
点深度は、検査対象物の検査範囲の凹凸の範囲より深い
ことが好ましい。これによって、目標とする微細な異常
を発見することが可能となる。

【００５７】本発明を実施することによって、製品検査
工程において、目視によらず、バックグラウンドの色調
が変動する検査対象物の外観を検査して、異色を呈する
箇所を検出し、異物を識別する信頼性の高い方法が実施
できる。さらに、表面に凹凸がある検査対象物でも容易
に検査できることができる。従って、化学工業（合成樹
脂、合成ゴム、窯業、冶金等を含む）、食品・発酵工
業、家庭用品、機械工業、農業等あらゆる分野で、従来
は目視検査に頼っていた製品の検査の自動化に、極めて
有用な発明を提供するものである。

【００５８】最も好適な検査対象物としては合成ゴムベ
ールであり、本発明は合成ゴムベールの製造工程ライン
における汚れや異物の表面検査に適した信頼性の高い自
動検査方法を提供することができる。合成ゴムとして
は、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合ゴ
ム、ポリイソプレンゴム、ＥＰゴム、その他、ベール状
のゴムの全てに実施可能である。また、合成ゴムにおい
て、いわゆる白物、黒物どちらでも応用可能である。と
りわけ対象物としては、外観が重視される白物の検査に
好適である。

【００５９】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。

【００６０】実施例１ 色調が変動する検査対象物として、合成ゴム白物ベール
である樹脂改質用のポリブタジエンを用いた。クラム状
のポリブタジエンは、秤量され、ベーラーで圧縮成形さ
れて、３５Ｋｇの直方体形ベールとされる。ベールの外
観はほぼ白色であるが、時により、全体としてわずかに
黄色、橙色、緑色を帯びて、バックグラウンドの色調が
変動する。

【００６１】直方体形ベールの大きさは、短辺（縦）が
平均３５５ｍｍ、長辺（横）が平均７１０ｍｍ、高さが
平均１９０ｍｍであるが、ベーラーに入ったクラムの偏
りや圧縮条件等により変動する。特に高さは、１７０ｍ
ｍから２００ｍｍの間で斜めであったり、凸凹であった
りする。

【００６２】検査範囲を上面の１面とし、短辺の外縁部
を幅５０ｍｍ、長辺の外縁部を幅２０ｍｍ、四隅部を３
５ｍｍ×６５ｍｍの長方形の範囲に検査範囲からを除
き、中央部分を、長手方向の中心線を境に細長い２つの
範囲に分けて検査範囲を設定した。また、異物として検
出する最小目標を、１辺が２ｍｍの正方形に設定した。

【００６３】ベールが搬送されるコンベアを跨ぐように
架台を設置し、短辺に平行に２台の分光測定器を光軸が
垂直となるように設置し、この２台の分光測定器を挟む
ように両側に垂直線から１０度の角度に線状ハロゲンラ
ンプを取り付けた。コンベアを流れてきたベールを定位
置に停止させ、分光測定器と照明が載った架台をサーボ
モーターで走行させ、全検査範囲を走査させた。

【００６４】分光測定器は、「Ｉｍｓｐｅｃｔｏｒ」ラ
イン型イメージング分光器Ｖ７型（Ｓｅｃｔｒａｌ・Ｉ
ｍａｇｉｎｇ社製）と、モノクロＣＣＤエリアカメラ
（高速シャッターカメラ３０枚／秒）を用い、走査速度
６０ｍｍ／秒でスキャニング検査を行った。小エリアの
大きさは短辺方向で０．４ｍｍ、長辺方向で２ｍｍの矩
形である。分光測定機の対物レンズの焦点深度は±２５
ｍｍである。

【００６５】分光スペクトルデータを４００から７００
ｎｍに渡り、５ｎｍ刻みに採取し、検査プログラムによ
り、ＪＩＳ・Ｚ８７２９に従って、各小エリアのＬ^*、
ａ^*、ｂ^*を計算し、データとして記憶させた。

【００６６】解析プログラムにより、絶対評価の上限値
として、Ｌ^*：９９、ａ^*：＋１５、ｂ^*：＋２５、絶対
評価の下限値として、Ｌ^*：７０、ａ^*：−５、ｂ^*：−
５に設定し、相対評価の基準値（上限値と下限値）とし
て、Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*それぞれの分布の標準偏差の５倍の
値に設定した。さらに、安定しているときのａ^*として
＋４．５、ｂ^*として＋１２．５を設定し、色相の差の
絶対値の基準値を１０に設定した。

【００６７】小エリアの判定は、絶対評価と相対評価を
それぞれおこない、いずれかが基準値から外れているも
のを異常な小エリアと判定した。なお、相対評価におい
て、座標変換法を採用した。また、異常な小エリアが連
続して２個以上有る場合に検査範囲を異常と判定し、さ
らに、１個のベールの２つの検査範囲の少なくともいず
れかの判定結果が異常であれば、検査対象のベールを異
常と判定した。

【００６８】判定結果をコンベア制御シーケンサへ送信
し、判定が良の場合は、コンベアを起動して次工程へ排
出し、異常の場合はアラームを発報して、オペレータを
呼ぶ方法で対応した。

【００６９】ベールを連続して８６４０個検査し、異常
品３５個を検出した。結果は、目視による検査とよく一
致しており、検査が正しく行われたことが確認できた。

【００７０】実施例２ 小エリアの判定は、絶対評価では異常と判定されない測
定数値の範囲および前記相対評価では異常と判定されな
い測定数値の範囲の重複領域と非重複領域の境界値を基
準値とし、測定数値がこの基準値から外れているものを
異常な小エリアと判定した。この点を除き、実施例１と
同様に検査をおこなった。

【００７１】ベールを連続して３４３０個検査し、異常
品１１個を検出した。結果は、目視による検査とよく一
致しており、検査が正しく行われたことが確認できた。

【００７２】

【発明の効果】本発明により、色調が変動する検査対象
物の外観検査において、信頼性の高い自動外観検査が可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外観検査法の一例を示すフローチャー
トである。

【図２】本発明の外観検査法の他の例を示すフローチャ
ートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金沢 政弘 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号 旭化成工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA61 CC02 DD09 FF01 FF04 GG02 JJ03 JJ05 JJ26 LL30 LL67 MM02 MM22 NN12 PP15 QQ23 QQ25 QQ42 RR02 RR08 SS04 UU02 UU05 2G051 AA90 AB01 BA20 CA03 CA04 CC15 DA01 DA06 EA14 EA16 EA17 EA20 EB01 EB02 EC02 EC03 5B057 AA01 DA03 DB06 DC30

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色調が変動する検査対象物の検査範囲を
   設定し、検査範囲を小エリアに分割し、小エリア毎に分
   光測定器を用いて明度および／または色相を測定数値化
   し、該測定数値から小エリアの異常の有無を判定する外
   観検査方法において、 複数の小エリアの測定数値から平均値を算出し、該平均
   値からの各小エリアのの測定数値のずれ量が、設定した
   基準値を超えた小エリアを異常な小エリアと判定する相
   対評価を用いることを特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】 異常と判定された小エリアが連続して複
   数個ある場合に検査範囲を異常と判定することを特徴と
   する請求項１に記載の外観検査方法。
3. 【請求項３】 平均値の算出に用いる測定数値の標準偏
   差を求め、この標準偏差の３〜８倍の値に基準値を設定
   することを特徴とする請求項１または２に記載の外観検
   査方法。
4. 【請求項４】 色相の相対評価を伴う請求項３の外観検
   査方法において、色相を２変数で測定数値化し、平均値
   の算出に用いる測定数値をその２変数の座標上に表した
   分布図において、回帰直線を求め、該回帰直線が主軸と
   平行で、しかも平均値が座標原点となるように座標を変
   換し、該変換座標に、２変数の各基準値を示す矩形領域
   を自動設定する座標変換法を用いて色相の相対評価を行
   うことを特徴とする外観検査方法。
5. 【請求項５】 相対評価に加え、さらに、測定数値を設
   定した基準値と比較して、測定数値が基準値を超えた小
   エリアを異常な小エリアと判定する絶対評価を併用する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の外観
   検査方法。
6. 【請求項６】 さらに加えて、検査対象物の色調が安定
   している時の測定数値の平均値を標準平均値として予め
   設定し、この標準平均値と、検査範囲における複数の小
   エリアの測定数値の平均値との差を計算し、その差が、
   予め設定した平均値の基準値を超えた場合に検査範囲が
   異常と判定する方法を併用することを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の外観検査方法。
7. 【請求項７】 色調が変動する検査対象物の検査範囲を
   設定し、検査範囲を小エリアに分割し、小エリア毎に分
   光測定器を用いて明度および／または色相を測定数値化
   し、該測定数値から小エリアの異常の有無を判定する外
   観検査方法において、 測定数値を予め設定した基準値と比較して、測定数値が
   基準値を超えた小エリアを異常な小エリアと判定する絶
   対評価と、 複数の小エリアの測定数値から平均値を算出し、該平均
   値からの各小エリアのの測定数値のずれ量を計算し、こ
   のずれ量が設定した基準値を超えた小エリアを異常な小
   エリアと判定する相対評価の両方を用いるに際し、 上記絶対評価では異常と判定されない測定数値の範囲お
   よび上記相対評価では異常と判定されない測定数値の範
   囲の重複領域と非重複領域の境界値を基準値とし、測定
   数値とこの基準値とから異常な小エリアを判定すること
   を特徴とする外観検査方法。
8. 【請求項８】 異常と判定された小エリアが連続して複
   数個ある場合に検査範囲を異常と判定することを特徴と
   する請求項７に記載の外観検査方法。
9. 【請求項９】 分光測定器がイメージング分光計である
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の外観
   検査方法。
10. 【請求項１０】 明度および／または色相をＬ^*、ａ^*、
    ｂ^*に数値化する請求項１〜９のいずれかに記載の外観
    検査方法。
11. 【請求項１１】 分光測定器の少なくとも両側に線状ま
    たは面状の光源を設置し、この光源から、検査対象物に
    対する垂直線から２０度以内の照射角度で測定光を照射
    することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載
    の外観検査方法。
12. 【請求項１２】 検査範囲を検査する際に、白色または
    無色の反射板を検査対象物に近接して設けることを特徴
    とする請求項１〜１１のいずれかに記載の外観検査方
    法。
13. 【請求項１３】 検査対象物が合成ゴムベールである請
    求項１〜１２のいずれかに記載の外観検査方法。