JP2012047666A - Contour detection device for sheets - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一枚のシートあるいは複数枚重なり合ったシートの輪郭を自動的に検出するシートの輪郭検出装置に関する。 The present invention relates to a sheet contour detection apparatus that automatically detects the contour of a single sheet or a plurality of overlapping sheets.
対象物の形状等を非破壊検査する装置には、画像解析による方法が多用されている(特許文献1参照)。また、対象物の凹凸を検査するのに、ガスを吹き付けるような装置も開発されている(特許文献2参照)。 For an apparatus for nondestructive inspection of the shape or the like of an object, a method based on image analysis is frequently used (see Patent Document 1). In addition, an apparatus that blows gas to inspect the unevenness of an object has been developed (see Patent Document 2).
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
非接触式の検査は、接触式の検査に比べて、対象物に傷を付けない利点がある。しかしながら、薄い透明プラスチックフィルムを重ね合わせて、その重なり状態を検出するような場合に、その画像を撮影しても、フイルムの輪郭を明瞭に判別することが難しい。超音波等の音響センサを使用して、重なり合った部分とそれ以外の部分を識別することも考えられるが、複数の薄いプラスチックフィルムを重ね合わせて隙間無く接着したような場合には、重なり合った部分とそれ以外の部分の超音波伝搬特性の差違が小さくて、判別が容易でない。
上記の課題を解決するために、本発明は、薄い透明プラスチックフィルムのようなシートの輪郭や重なり合ったシートの重なり状態を、すみやかに確実に検出することができる、シートの輪郭検出装置を提供することを目的とする。
The known prior art has the following problems to be solved.
The non-contact type inspection has an advantage that the object is not damaged compared with the contact type inspection. However, when thin transparent plastic films are overlapped and the overlapping state is detected, it is difficult to clearly distinguish the outline of the film even if the image is taken. It is conceivable to distinguish between the overlapped part and other parts by using an acoustic sensor such as an ultrasonic wave. However, when multiple thin plastic films are stacked and bonded without gaps, the overlapped part The difference in ultrasonic propagation characteristics between the other portions and the other portions is small, and the discrimination is not easy.
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a sheet contour detection apparatus capable of quickly and reliably detecting the contour of a sheet such as a thin transparent plastic film and the overlapping state of overlapping sheets. For the purpose.
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成1〉
検査対象のシートに外周を接して転がりながら回転するローラと、前記ローラを前記シートの面に対してほぼ垂直方向に可動支持する支持アームと、前記ローラと前記シートの接点が、前記シートの面上で相対的にほぼ直線的に移動するように、前記ローラと前記シートを同時に、または前記ローラもしくは前記シートの一方を移動させる搬送装置と、前記ローラが前記シートに接して転がりながら前記シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出する振動センサと、前記振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を、前記シートの輪郭の一部と判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
The following configurations are means for solving the above-described problems.
<Configuration 1>
A roller that rotates while being in contact with the outer periphery of the sheet to be inspected, a support arm that movably supports the roller in a direction substantially perpendicular to the surface of the sheet, and a contact point between the roller and the sheet includes the surface of the sheet. A conveying device that moves the roller and the sheet at the same time or one of the roller or the sheet so that the roller and the sheet move relatively linearly, and the roller rolls in contact with the sheet. A contour sensor that detects a vibration generated when passing through an edge, and an output signal of the vibration sensor, and determines the vibration generation point on the straight line as a part of the contour of the sheet. An apparatus for detecting a contour of a sheet, comprising: a section.
〈構成2〉
構成1に記載のシートの輪郭検出装置において、前記シートは、透明シートであることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
<Configuration 2>
2. The sheet contour detection apparatus according to claim 1, wherein the sheet is a transparent sheet.
〈構成3〉
構成1または2に記載のシートの輪郭検出装置において、前記シートは、広い面積のシート上に狭い面積のシートを密着するように貼り合わせたものであって、前記輪郭判別部は、前記広い面積のシート上の前記狭い面積のシートのエッジの位置を判別することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
<Configuration 3>
In the sheet contour detection apparatus according to Configuration 1 or 2, the sheet is obtained by bonding a sheet having a small area onto a sheet having a large area so that the sheet has a small area. An apparatus for detecting a contour of a sheet, wherein the position of an edge of the sheet having a small area on the sheet is determined.
〈構成4〉
構成1乃至3のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、シートの厚みは1mm以下で0.01mm以上であることを特徴とするシートの輪郭検出装置。
<Configuration 4>
4. The sheet contour detection apparatus according to any one of configurations 1 to 3, wherein the sheet thickness is 1 mm or less and 0.01 mm or more.
〈構成5〉
構成1乃至3のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、外径が10mm以下で2mm以上の金属ローラを使用することを特徴とするシートの輪郭検出装置。
<Configuration 5>
4. The sheet contour detection apparatus according to any one of configurations 1 to 3, wherein a metal roller having an outer diameter of 10 mm or less and 2 mm or more is used.
〈構成6〉
構成1乃至5のいずれかに記載のシートの輪郭検出装置において、互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラが、それぞれ前記支持アームにより支持されており、前記各ローラと前記シートの接点で、前記各ローラがシートのエッジを通過するときに発生する振動を検出するように、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサと、前記複数の振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んで前記シートの輪郭を判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。
<Configuration 6>
6. The sheet contour detection device according to any one of Structures 1 to 5, wherein a plurality of rollers whose rotation axes are directed in the same direction or parallel to each other are respectively supported by the support arms, and each of the rollers and the sheet A plurality of vibration sensors provided for each roller and the output signals of the plurality of vibration sensors so as to detect vibrations generated when the rollers pass the edge of the sheet at the contact points An apparatus for detecting a contour of a sheet, comprising: a contour discriminating unit that obtains the vibration generation point on the straight line and determines the contour of the sheet by connecting the vibration generation points.
〈構成1の効果〉
ローラがシートの表面をほぼ直線的に転がり、シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出すれば、非常に薄いシートでも、透明のシートでも、確実にその輪郭を判別できる。
〈構成2の効果〉
透明シートは、特に輪郭検出が容易でないから、この装置の構成が有効に機能する。
〈構成3の効果〉
広い面積のシート上に狭い面積のシートが密着しており、いずれも透明か同色である場合でも、確実に輪郭を判別できる。
〈構成4の効果〉
シートの厚みが1mm以下で0.01mmというように薄い場合でも、確実に輪郭を判別できる。
〈構成5の効果〉
薄いシートのエッジの段差を検出するには、外径が10mm以下で2mm以上のローラが適する。
〈構成6の効果〉
複数のローラによりシートのエッジを検出すれば、シート全体の輪郭や向きを同時に判別できる。
<Effect of Configuration 1>
If the roller rolls almost linearly on the surface of the sheet and detects the vibration generated when the roller passes through the edge of the sheet, the contour can be reliably discriminated whether it is a very thin sheet or a transparent sheet.
<Effect of Configuration 2>
Since the transparent sheet is not particularly easy to detect the contour, the configuration of this apparatus functions effectively.
<Effect of Configuration 3>
A sheet having a small area is in close contact with a sheet having a large area, and even when both sheets are transparent or the same color, the contour can be reliably determined.
<Effect of Configuration 4>
Even when the thickness of the sheet is 1 mm or less and as thin as 0.01 mm, the contour can be reliably determined.
<Effect of Configuration 5>
In order to detect the level difference of the edge of a thin sheet, a roller having an outer diameter of 10 mm or less and 2 mm or more is suitable.
<Effect of Configuration 6>
If the edge of the sheet is detected by a plurality of rollers, the outline and orientation of the entire sheet can be simultaneously determined.
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail for each example.
図1はシートの輪郭検出装置10の主要部実施例を示す斜視図である。
図の装置は、シート14を矢印33方向に搬送する搬送路に据え付けられる。この実施例のシートは、厚さが0.05mmのポリエチレンフィルムを2枚重ねて、接着剤で接着したものである。下側のフィルムは台形をしている。上側のフィルムは細い帯状のものである。両者が図のとおりの状態で接着されていれば良品である。上側のフィルムが曲がって接着されていれば、不良品としてラインから排除する。フィルムが熱で溶着されているようなものにも適用できる。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a main part of a sheet
The illustrated apparatus is installed in a conveyance path for conveying the
この良否の検査のために、シートの輪郭検出装置10が使用される。なお、ここでは、下側のフィルムをシート14Aと呼び、上側のフィルムをシート14Bと呼ぶことにする。この実施例の装置は、4個のローラ20を備えている。これらのローラ20は、検査対象のシート14の面22に外周を接して転がりながら回転する。各ローラ20の回転軸18は支持アーム26に固定されている。各ローラ20は、それぞれ支持アーム26により、シート14の面22に対してほぼ垂直方向(矢印24方向)に可動支持されている。即ち、支持アーム26は、矢印33に対して直交する方向に向いた支持軸27により支えられて、その自由端を揺動させるように構成されている。
The sheet
図示しないベルトコンベア等により、矢印33方向にシート14を搬送すると、ローラ20とシート14の接点28が、シート14の面上で直線的に移動する。搬送装置は、両者が相対的に直線的に移動するように駆動されればよい。ローラ20とシート14を同時に移動させてもよい。ローラ20もしくはシート14の一方を移動させてもよい。
When the
支持アーム26には、ローラ20を取付けた部分に隣接して、振動センサ36が固定されている。振動センサ36は、ローラ20とシート14の接点で、ローラ20がシート14のエッジを通過するときに発生する振動を検出する機能を持つ。図の例では、シート14Aにはエッジ34Aとエッジ34Dとが存在する。シート14Bにはエッジ34Bとエッジ34Cとが存在する。振動センサ36はこれらを通過するときの振動を全て検出する。振動センサ36には、支持アーム26上に形成された配線37が接続されている。この配線37を通じて図示しない輪郭判別部に振動センサ36の出力信号が送り込まれる。
A
輪郭判別部は、振動センサ36の出力信号を受け入れて、直線上の振動の発生点を、シート14の輪郭の一部と判別する。その回路構成については、後で図4以下を用いて説明する。ローラ20がシート14の表面をほぼ直線的に転がり、シート14のエッジを通過するときに発生する振動を検出すれば、非常に薄いシートでも、透明のシートでも、確実にその輪郭を判別できる。
The contour discriminating unit receives the output signal of the
図2は、輪郭検出中のローラとシートの関係を示す側面図である。
この図を用いて、シートのエッジ検出方法の実施例を説明する。図のように、この実施例では、広い面積のシート14Aの上に狭い面積のシート14Bが密着している。両者は接着剤等で貼り合わされている。また、シートはいずれも透明シートである。従って、画像処理では輪郭を認識するのが難しい。透過型の光センサや超音波センサでも、2枚のシートの重なりを検出するのは難しい。
FIG. 2 is a side view showing the relationship between the roller and the sheet during contour detection.
An example of the sheet edge detection method will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this embodiment, a
しかしながら、本発明の装置によれば、これらの重なりを正確に検出できる。図のように、(a)〜(e)に向かい、ローラ20がシート14上を相対的に右側に移動している。そして、(b)のようにローラ20がシート14Bのエッジ34Bに乗り上げるときその振動が検出される。また、(d)のように、ローラ20がシート14Bのエッジ34Cで下に降りるときにその振動が検出される。なお、平坦なコンベアの上にシート14Aが乗せられているときには、シート14Aのエッジ34Aとエッジ34Dとが全く同様にして検出される。
However, according to the apparatus of the present invention, these overlaps can be detected accurately. As shown in the figure, the
図3(a)は、4個のローラ20が通過する4本の直線30A、30B、30C、30Dと、シート14Aやシート14Bのエッジと、振動センサ36の出力信号の関係を示す説明図である。
図のように、例えば、図の直線30Aを通過するローラ20は、シート14Aのエッジ34Aと、シート14Bのエッジ34Bと、エッジ34Cと、シート14Aのエッジ34Dの位置をこの順番に検出して、出力信号38Aを出力する。
FIG. 3A is an explanatory diagram illustrating the relationship between the four
As shown in the figure, for example, the
図の直線30Bを通過するローラ20は、出力信号38Bを出力する。図の直線30Cを通過するローラ20は、出力信号38Cを出力する。図の直線30Dを通過するローラ20は、出力信号38Dを出力する。その結果、これらの出力信号の検出タイミングを分析することにより、シート14Aと14Bの輪郭を判別することができる。上記の例は2枚のシートを対象にしているが、3枚以上のシートが重なりあっていても同様にエッジの判別ができる。
The
図3(b)はシートの輪郭を判別するための説明図である。
図2の(b)と(d)とをみてわかるように、ローラが振動するのは、シート14Bのエッジ34Bや34Cの直上ではない。従って、シートの実際のエッジ検出位置の補正が必要である。図3(b)に示すように、シートの厚みをW、ローラの外径をRとして、両者を重ね合わせたとき、図の重なり部分Gに相当する長さだけ、差し引くように補正すれば、シートのエッジの位置や正確な幅等が検出できる。
FIG. 3B is an explanatory diagram for determining the outline of the sheet.
As can be seen from FIGS. 2B and 2D, the roller vibrates not directly above the
図1で説明した実施例の装置で、シート14Bが図3(a)の実線のように正しく貼り付けられているか、同図破線のように曲がって貼り付けられているかを判断することができる。さらに、シート14Bが貼り付けられている位置も正確に検出できる。即ち、シートのエッジの曲がり判定と、正確な位置判定の、両方あるいはいずれか一方に、上記の装置が利用できる。なお、実験によれば、シートの厚みが1mm〜0.01mmというように薄い場合には、そのシートのエッジの段差を誤りなく検出するために、外径が10mm〜2mmのローラが適することがわかった。
With the apparatus of the embodiment described with reference to FIG. 1, it can be determined whether the
シートの厚みが1mmを越える場合には、比較的大径のローラでも十分に検出ができる。また、光学的なセンサでも、シートの厚みを検出できる。また、シートの厚みが0.01mmに満たない場合には、ローラの振動が微弱で、振動検出機構や回路がコスト高になる場合がある。検出用のローラの外径が10mm以下であれば、段差検出時の振動が顕著で、低コストで振動検出器や解析用の回路が入手できる。ローラの外径が2mmに満たない場合には、シートのエッジでローラが跳ね上がるおそれがある。従って、ローラの外径は10mm以下で2mm以上が適する。 When the thickness of the sheet exceeds 1 mm, it can be sufficiently detected even with a relatively large diameter roller. Further, the thickness of the sheet can be detected with an optical sensor. In addition, when the thickness of the sheet is less than 0.01 mm, the vibration of the roller is weak, and the vibration detection mechanism and circuit may be expensive. If the outer diameter of the detection roller is 10 mm or less, the vibration at the time of detecting the step is remarkable, and a vibration detector and an analysis circuit can be obtained at low cost. When the outer diameter of the roller is less than 2 mm, the roller may jump up at the edge of the sheet. Accordingly, the outer diameter of the roller is preferably 10 mm or less and 2 mm or more.
図4は、振動センサ36の出力信号を処理する回路の機能ブロック図である。
図のように、振動センサ36の出力するアナログ信号は、A/D変換部40によりディジタル信号に変換される。そして、波形分析部44において、シートのエッジを検出したタイミングを判定するために波形の分析が行なわれる。シートのエッジは、例えば、入力波形の極大値が検出されたタイミングとすればよい。波形分析部44の出力信号と搬送装置32を制御する信号とが輪郭判別部46に入力する。搬送速度とエッジ検出タイミングとの同期をとるためである。
FIG. 4 is a functional block diagram of a circuit that processes the output signal of the
As shown in the figure, the analog signal output from the
図1に示す実施例では、輪郭判別部46に4個の振動センサ36の、波形分析後の出力信号が入力する。これにより、シートの曲がりと、シートの貼り付け位置の判別ができる。その判別結果48がスピーカ50から出力される。スピーカ50は、例えば、シートの曲がりや位置ずれを検出したときにブザー音を発して作業者に知らせる。なお、自動的にシートを搬送路から除去する、図示しないアーム等の装置を駆動するようにしてもよい。図4に示した回路は、マイクロコンピュータや簡単なディジタル集積回路を組み合わせて実現できる。
In the embodiment shown in FIG. 1, output signals after waveform analysis of the four
図5は、図4に示した回路をコンピュータにより実現した場合のハードウエアブロック図である。
コンピュータ100の内部バス110には、CPU(中央処理装置)111と、ROM(リードオンリメモリ)112と、RAM(ランダムアクセスメモリ)113と、入出力インタフェース115とが接続されている。入出力インタフェース115には、ディスプレイ117とプリンタ118とマウス119とキーボード120が接続されている。さらに、入出力インタフェース115には、4個の振動センサ36のA/D変換部32と、搬送装置32とスピーカ50が接続されている。
FIG. 5 is a hardware block diagram when the circuit shown in FIG. 4 is realized by a computer.
A CPU (Central Processing Unit) 111, a ROM (Read Only Memory) 112, a RAM (Random Access Memory) 113, and an input /
波形分析部44や輪郭判別部46は、コンピュータプログラムで実現する。即ち、CPU111、ROM112、RAM113等によりその機能が実現する。判別結果48は、RAM113に記憶される。ディスプレイ117やプリンタ118は処理結果の表示出力に使用され、マウス119とキーボード120は、装置の制御に使用される。
The
以上のように、互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラ20が、それぞれ支持アーム26により支持されていれば、各ローラ20とシート14の接点で、各ローラ20がシート14のエッジを通過するときに発生する振動を検出できる。これにより、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサ36と、複数の振動センサ36の出力信号を受け入れて、直線上の振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んでシートの輪郭を判別することができる。
As described above, if a plurality of
10 シートの輪郭検出装置
14(A、B) シート
16 外周
18 回転軸
20 ローラ
22 シートの面
24 垂直方向
26 支持アーム
27 支持軸
28 接点
30(A、B、C、D) 直線
32 搬送装置
33 矢印
34(A、B、C、D) エッジ
36 振動センサ
37 配線
38 出力信号
40(A、B、C、D) A/D変換部
42 輪郭データ
44 波形分析部
46 輪郭判別部
48 判別結果
50 スピーカ
100 コンピュータ
110 内部バス
111 CPU
112 ROM
113 RAM
115 入出力インタフェース
117 ディスプレイ
118 プリンタ
119 マウス
120 キーボード
DESCRIPTION OF
112 ROM
113 RAM
115 Input /
Claims (6)
前記ローラを前記シートの面に対してほぼ垂直方向に可動支持する支持アームと、
前記ローラと前記シートの接点が、前記シートの面上で相対的にほぼ直線的に移動するように、前記ローラと前記シートを同時に、または前記ローラもしくは前記シートの一方を移動させる搬送装置と、
前記ローラが前記シートに接して転がりながら前記シートのエッジを通過するときに発生する振動を検出する振動センサと、
前記振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を、前記シートの輪郭の一部と判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。 A roller that rotates while contacting the outer periphery of the sheet to be inspected, and
A support arm that movably supports the roller in a direction substantially perpendicular to the surface of the sheet;
A conveying device that moves the roller and the sheet simultaneously or one of the roller or the sheet so that the contact point of the roller and the sheet moves relatively linearly on the surface of the sheet;
A vibration sensor for detecting vibration generated when the roller passes through the edge of the sheet while rolling in contact with the sheet;
An apparatus for detecting a contour of a sheet, comprising: a contour determining unit that receives an output signal of the vibration sensor and determines a generation point of the vibration on the straight line as a part of the contour of the sheet.
前記シートは、透明シートであることを特徴とするシートの輪郭検出装置。 The contour detection apparatus for a sheet according to claim 1,
The sheet outline detecting apparatus, wherein the sheet is a transparent sheet.
前記シートは、広い面積のシート上に狭い面積のシートを密着するように貼り合わせたものであって、前記輪郭判別部は、前記広い面積のシート上の前記狭い面積のシートのエッジの位置を判別することを特徴とするシートの輪郭検出装置。 In the sheet contour detection apparatus according to claim 1 or 2,
The sheet is formed by adhering a sheet having a small area on a sheet having a large area, and the contour determination unit determines a position of an edge of the sheet having the small area on the sheet having a large area. An apparatus for detecting a contour of a sheet, characterized by discriminating.
シートの厚みは1mm以下で0.01mm以上であることを特徴とするシートの輪郭検出装置。 In the outline detection apparatus of the sheet according to any one of claims 1 to 3,
An apparatus for detecting a contour of a sheet, wherein the sheet has a thickness of 1 mm or less and 0.01 mm or more.
外径が10mm以下で2mm以上の金属ローラを使用することを特徴とするシートの輪郭検出装置。 In the outline detection apparatus of the sheet according to any one of claims 1 to 3,
A sheet contour detection apparatus using a metal roller having an outer diameter of 10 mm or less and 2 mm or more.
互いに回転軸を同一方向にもしくは平行に向けた複数のローラが、それぞれ前記支持アームにより支持されており、
前記各ローラと前記シートの接点で、前記各ローラがシートのエッジを通過するときに発生する振動を検出するように、各ローラ毎に設けられた複数の振動センサと、
前記複数の振動センサの出力信号を受け入れて、前記直線上の前記振動の発生点を求め、この振動の発生点を結んで前記シートの輪郭を判別する、輪郭判別部を備えたことを特徴とするシートの輪郭検出装置。 In the sheet contour detection device according to any one of claims 1 to 5,
A plurality of rollers whose rotation axes are directed in the same direction or parallel to each other are supported by the support arms, respectively.
A plurality of vibration sensors provided for each roller so as to detect vibrations generated when the rollers pass the edge of the sheet at the contact points between the rollers and the sheet;
A contour determining unit that receives output signals of the plurality of vibration sensors, obtains the vibration generation point on the straight line, and determines the contour of the sheet by connecting the vibration generation points; Sheet contour detection device.
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