JP2004094442A - 枚数計測方法および枚数計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性に優れ、紙の計数を正確に行うことができる枚数計測方法および枚数計測装置を提供すること。
【解決手段】紙山の高さ方向に沿ってラインＣＣＤセンサをスキャンして得られた画像において、紙境界部を強調化するフィルタリング処理を行い、境界部分の濃淡データを境界方向に加算して濃淡データ分布を作成する。得られた濃淡データ分布に対し、濃淡データ閾値を算出し、これより明るい領域を境界として抽出する。また、前後（上下）の境界情報を基に、境界の存在を認定する補完工程によって、濃淡データ閾値以下の境界部分の本数を補完する。以上の処理によって、高精度な紙枚数の計測を実現する。
【選択図】　　　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さ方向に積み上げられた複数枚のシート状またはフィルム状の測定対象物を計数するための枚数計測装置に関し、更に詳しくは、山状に積み上げられた紙等を正確に計数できる枚数計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、紙の枚数を計測する装置とては、例えば紙幣カウンタ等のように、測定対象物を一枚ずつ繰って計数するものがある。しかし、測定対象物である紙の大きさに限度があり、例えばロールから切り出され山状に積み上げられた大判の紙の計数に用いることは不可能である。この場合、非接触で紙の枚数を計測する手法を採ることがある。
【０００３】
山状に積み上げられた紙の枚数を非接触で計測する手法としては、積み上げられた紙の高さを紙一枚当たりの厚さで除して算出したり、積み上げられた紙の全重量を紙一枚当たりの重量で除して算出する等の方法がある。
しかし、前者では、一般に紙の厚さには数％のバラツキがあること、また、後者では、紙そのもののバラツキ、周囲の湿気による変化等により、何れも正確な計数を行うことが困難であった。
【０００４】
一方、例えば特開平５−３１４２５９号公報には、板状の測定対象物を非接触で計数する物体検査方法が開示されている。
これは、ケース中に収納された板状の物体を、画像処理装置に接続されたＴＶカメラで撮像し、物体間の境界方向に垂直で物体上を通る直線上における、一定値以上の濃淡分布の数を求めることによって、ケース中の物体枚数を算出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−３１４２５９号公報に記載の方法では、紙のように断面部に繊維が見られたり、裁断刃痕、段差による影響などにより、得られる画像の断面および境界部が不鮮明な場合には、正確な計数が不可能であるという問題がある。
【０００６】
また、上記特開平５−３１４２５９号公報に記載の方法では、画像処理に必要な光学倍率においては、フォーカス合わせ機構が不可欠であり、これにより装置構成が複雑化したり、高コスト化するという問題がある。
一方、フォーカス距離の変動を抑えるためには、測定対象面を段差無く整列させる必要があり、これが原因で作業効率が悪化するという問題がある。
【０００７】
このように、従来の技術においては、正確な紙の計数装置・方法は確立されておらず、正確な計数を必要とする用途では、作業者による手作業での計数が行われ、多くの工数をかける必要があった。
また、このような作業を行っても、計数ミス等の発生を完全に抑えることはできなかった。
【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、作業性に優れ、紙の計数を正確に行うことができる枚数計測方法および枚数計測装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の枚数計測方法は、積み上げられた測定対象物の全高にわたって、測定対象物間のそれぞれの境界部分の画像を取得する画像取得工程と、取得した画像に基づき、各々の境界部分の濃淡データを加算することによって境界部分を抽出する画像処理工程と、境界部分の計数結果に基づいて、測定対象物の枚数を計測する計数工程とを有する。
【００１０】
測定対象物間の境界部分の濃淡データを加算することによって、境界情報をより強める一方で、方向性をもたないノイズ成分の情報を弱めることができる。これにより境界部検出を容易にして正確の計数を実現することができる。
【００１１】
好適には、画像処理工程における境界部分の抽出を、取得された測定対象物の原画像をフィルタリング処理して境界部分を強調した画像に基づいて行う。これにより、境界部分を強調化でき、演算に必要な濃淡データを抽出することができる。
更に好適には、計数工程の後、隣接する境界部分間の距離が一定以上の場合に、当該隣接する境界部分間に更に境界部分の存在を認定する補完工程を行う。これにより、更に高精度に測定対象物の枚数計測を実現することができる。
【００１２】
また、以上の課題を解決するに当たり、本発明の枚数計測装置は、積み上げられた測定対象物の側部に配置され、積み上げられた測定対象物間の各々の境界部分の画像を取得する撮像手段と、撮像手段の出力に基づいて境界部分を計数し、測定対象物の枚数を計測する計数手段とを備え、撮像手段には、積み上げられた測定対象物に対するフォーカス距離を一定に保持する保持手段が設けられ、計数手段が、取得したデータに基づき、各々の境界部分の濃淡データを加算することによって境界部分を抽出する機能を有している。
【００１３】
撮像手段には、積み上げられた測定対象物に対するフォーカス距離を一定に保持する保持手段が設けられているので、測定対象物の厳密な姿勢修正を不要とし、これにより作業効率の向上が図られる。
また、計数手段が、撮像手段が取得したデータに基づき、各々の境界部分の濃淡データを加算することによって境界部分を抽出するようにしているので、高精度な枚数計測を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、ロール状態から切り出され山状に積み上げられた紙（以下「紙山」と称する。）を測定対象物として、本発明を適用した例について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態による枚数計測装置の概要を示す全体図である。枚数計測装置１は、紙山５の一側面に対向して配置される撮像ユニット２と、撮像ユニット２を紙山５の高さ方向へ移動させる駆動モータ３と、撮像ユニット２によって取得された紙山５の画像データを表示したり、各種パラメータを入力するためのキーボードやマウスを備えたモニタ４と、装置全体を制御する制御部４０（図６）が収容される制御ボックス７とを備えている。
【００１６】
紙山５は、ロール状態から切り出された紙をパレット６に積み上げたもので、その形状は、例えば、幅１１２０ｍｍ、奥行き７６０ｍｍ、高さ１１３０ｍｍである。
なお、紙山５を構成する個々の紙は同一の種類のもので、本実施の形態では、横（幅）１１２０ｍｍ、縦（奥行き）７６０ｍｍ、厚さ２１０μｍのインクジェット用プリンタ用紙が適用されている。
【００１７】
紙山５は、運搬等の利便性から、パレット６上に積み上げられている。紙山５の理想的な姿勢は、図２Ａに示すように外形が略直方体のものであるが、実際は、図２Ｂに示すように、紙境界部分５Ｂを境にして、紙山５を構成する紙５Ａが側面に並行してずれる「うねり」と、回転してずれる「ねじれ」があり、これらが組み合わされた姿勢となっている。
一方、紙山５が理想的な姿勢であっても、図２Ｂに模式的に示すように、紙５Ａの端面間で長短のずれ（以下「長短ずれ」と称する。）が生じている。通常、紙山５は、複数のロールから同時に切り出された個々の紙で形成されるが、裁断時における同時カットずれ、個々のロールの張力差などにより、紙を同じ位置で切り出すことができないために「長短ずれ」が発生する。「長短ずれ」の大きさは、通常、最大でも１ｍｍ程度ある。
「うねり」および「ねじれ」は、作業者によりある程度の修正が可能である。しかし、「長短ずれ」の修正は困難である。
【００１８】
次に、撮像ユニット２の構成について図３および図４を参照して説明する。
ここで、図３は撮像ユニット２の平面図、図４は撮像ユニット２の側面図である。
【００１９】
撮像ユニット２は、基台１７に対して相対移動可能な支持プレート１６の上にラインＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）センサ８を搭載している。このラインＣＣＤセンサ８は、紙山５の紙境界方向に画素が配列されており、紙山５の高さ方向へのスキャンによって紙山５の側面の画像を取得する。ラインＣＣＤセンサ８は、本発明の「撮像手段」の一具体例である。
【００２０】
ラインＣＣＤセンサ８の受光面側には対物レンズ９が設けられ、この対物レンズ９の前方位置における支持プレート１６の端部には、リング照明１０が取り付けられている。支持プレート１６は、本発明の「支持部材」に対応する。
本実施の形態においては、対物レンズ９の光学倍率系は、紙山５の「長短ずれ」の大きさ（１ｍｍ程度）を吸収できる程度の被写界深度あるいは焦点深度（例えば２．５ｍｍ）を有している。また、リング照明１０は青色発光ダイオードで構成され、可視光の単一波長に近い光源を、紙山５撮像部に対して全方位から均一に照射できるようにしている。
【００２１】
支持プレート１６の前方側端部には、リング照明１０を挟むように一対のアーム部材１９ａ，１９ｂが設けられている。これらアーム部材１９ａ，１９ｂの先端部には、紙山５の側面に転接するタッチローラ１１ａ，１１ｂがそれぞれ回転可能に取り付けられている。
【００２２】
支持プレート１６の底面には、リニアガイド１８の延在方向に沿ってスライド可能なリニアスライド１２が取り付けられている。リニアガイド１８は、支持プレート１６を対物レンズ９の光軸方向に沿って移動させる方向に延在している。
支持プレート１６とリニアガイド１８との間には、ポスト２１，２２を介してコイルバネからなる第１バネ１３が設けられており、この第１バネ１３のバネ力で支持プレート１６を紙山５側に付勢している。その結果、タッチローラ１１ａ，１１ｂが紙山５の側面に弾接し、紙山５と対物レンズ９との間の距離を一定に保持するようにしている。
【００２３】
リニアガイド１８は、回転ガイド１４を介して、基台１７に取り付けられている。回転ガイド１４は、リニアガイド１８を基台１７に対して回動可能に支持している。
リニアガイド１８と基台１７との間には、ポスト２３ａ，２３ｂを介してコイルバネからなる一対の第２バネ１５ａ，１５ｂが設けられている。これら第２バネ１５ａ，１５ｂは、回転ガイド１４に関しての支持プレート１６の回動動作に対しての戻りバネとして機能する。
【００２４】
以上、回転ガイド１４および第２バネ１５ａ，１５ｂにより本発明の「首振り機構」が構成される。また、この首振り機構と、タッチローラ１１ａ，１１ｂ、リニアガイド１２、第１バネ１３、リニアスライド１８等により、本発明の「保持手段」が構成される。タッチローラ１１ａ，１１ｂは、撮像ユニット２を紙山５の側面の形状にならいながら弾接する「ガイド手段」として構成される。
【００２５】
基台１７は、例えばパルスモータ等からなる駆動モータ３（図１，図６）の駆動によって上下方向へ移動可能に構成されている。基台１７には、図３に示すように、駆動モータ３に連結されるボールネジ２５（図１）が螺合するネジ孔２６と、基台１７の上下移動をガイドする４本のガイドロッド２７（図１）が挿通されるガイド孔２８とが、それぞれ設けられている。図１に示すように、ガイドロッド２７の上端は、駆動モータ３を支持する取付板２９に取り付けられている。ガイドロッド２７の下端は、架台３１に対して水平方向（Ｘ−Ｙ方向）へ移動可能なＸ−Ｙテーブル３０に固定されている。
【００２６】
撮像ユニット２は、Ｘ−Ｙテーブル３０によって、図５に示すように、紙山５の側面に対向する方向（Ｙ方向）とこれに直交する方向（Ｘ方向）へそれぞれ送り駆動されるようになっている。
【００２７】
以上の構成により、撮像ユニット２は、紙山５の側面に沿って、その高さ方向に移動可能とされる。撮像ユニット２の上限位置および下限位置は、リミットスイッチ３２Ｕ，３２Ｌ（図１）の配設位置によってそれぞれ規制される。
【００２８】
撮像ユニット２は、紙山５の側面に沿った移動過程において、紙山５の「ねじれ」や「うねり」に追従してタッチローラ１１ａ，１１ｂが紙山５の側面にならって揺動（首振り）し、常に、ラインＣＣＤセンサ８に関して一定のフォーカス距離が保持されるようになっている。
【００２９】
図１を参照して、紙山５は、パレット６を介して専用ステージ３４に載置されている。紙山５の最上層および最下層には、紙山５の整列姿勢を維持するための整列用プレート３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ載置されている。
専用ステージ３４は、架台３５に対して、紙山５を図５に示す方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されている。また、図示せずとも、専用ステージ３４は、紙山５を水平面内で回転させる方向へも移動可能となっている。ここで、図５において符号３８ａ，３８ｂは、紙山５に当接して所定の測定位置へ位置決めするための受けピンである。
【００３０】
続いて、図６を参照して、本実施の形態の枚数計測装置１の制御系の詳細について説明する。
【００３１】
駆動モータ３、ラインＣＣＤセンサ８およびリング照明１０は、コンピュータで構成される制御部４０によって制御される。
ラインＣＣＤセンサ８およびリング照明１０は、それぞれ、ラインＣＣＤセンサ電源４３および照明電源４４から必要な電源が供給される。リング照明１０の照度は、制御部４０のアナログ出力ボード４８によって調整可能とされている。
【００３２】
駆動モータ３およびラインＣＣＤセンサ８は、制御部４０からの制御信号が供給されるインターフェース回路４１の出力に基づいて駆動される。インターフェース回路４１は、ラインＣＣＤセンサ８の画像取込周期と駆動モータ３による送り速度とを同調させるための回路であり、パルス発生器４６およびデジタル入出力ボード４７から供給される駆動モータ（パルスモータ）３およびラインＣＣＤセンサ８の制御パルスを、モータドライバ４２およびラインＣＣＤセンサ８へ出力する。
【００３３】
駆動モータ３の駆動速度は、ラインＣＣＤセンサ８による画像取得領域が常に一定の間隔となるように制御される。インターフェース回路４１は、その同期情報を画像処理ボード４５へ出力する。ラインＣＣＤセンサ８からの取得画像情報は、画像処理ボード４５に対して、一定周期で出力される。駆動モータ３は、ラインＣＣＤセンサ８を例えば上方へ一定速度で滑らかに移動させることにより、ラインＣＣＤセンサ８が一定間隔で紙山５の画像データを取り込むことができるようになっている。
【００３４】
画像処理ボード４５は、ラインＣＣＤセンサ８の取得画像情報と、ラインＣＣＤセンサ８の移動情報から、一定間隔でラインＣＣＤセンサ８による取得画像情報が連なる画像を合成する。撮像ユニット２が紙山５の高さ方向に連続して移動し、その間データを取得し続けることにより、紙山５の測定面を１枚の画像として取得する。２次元の画像として、周囲の画像情報と組み合わせて処理を行うことでより精度の高い処理を行う。これにより、紙山５の側面の切れ目のない連続した画像を得ることができる。
【００３５】
例えば、図７は、ラインＣＣＤセンサが撮像したｎ番目からｎ＋９番目までの線状の画像を順番に組み合わせて１つの面状の画像（文字Ａ）を合成する様子を示している。本実施の形態では、ラインＣＣＤセンサ８は、紙山５の測定面を撮像し、駆動モータ３によって紙山５の高さ方向へ移動（スキャン）しながら、紙山５の全高にわたって各層の全ての紙境界部分５Ｂの画像を取得する。各層の画像データは、画像処理ボード４５によって、紙山５の高さ方向へ組み合わされた１つの面状の画像に合成される。
このように、ラインＣＣＤセンサ８が撮像した線状の画像を面状の画像に合成することによって、紙山５の全高にわたって各層全ての紙境界部分５Ｂの画像を取得するようにしている。
【００３６】
なお、本実施の形態では、撮像手段としてラインＣＣＤセンサ８を用いているが、エリアＣＣＤセンサを用いることも可能である。ただし、処理に必要な光学倍率では、エリアＣＣＤセンサを用いても紙山全体を捉えることができず、結果的に複数回の画像取込処理が必要になるので、画像間のつなぎ目の処理を考慮すると、ラインＣＣＤセンサ８の方が処理技術上有利である。
【００３７】
合成された１枚の画像からは、測定に必要な部分（紙山５の紙境界方向の一部分）が切り出される。あるいは、予め測定に必要な部分のみ画像の合成処理が行われる。これは、対象紙とラインＣＣＤセンサ８の画素配列方向の角度ずれによる影響を避けるとともに、処理時間短縮と計数時（後述）のメモリ節約等を図るためである。
【００３８】
画像処理ボード４５で処理された紙山５の画像は、制御部４０内の計数器４９によって紙境界部分５Ｂの計数が行われるようになっている。計数器４９における紙境界部分５Ｂの計数処理のために、測定対象の紙厚み領域の画像を複数回に分けて取得する必要がある。本実施の形態では、ラインＣＣＤセンサ８のスキャン時間間隔を一定とし、対象となる紙厚みに対して、適当数の画像取得回数（例えば紙１枚あたり１０〜２０回）が得られるように駆動モータ３による送り速度が設定されている。
【００３９】
また、画像処理ボード４５は、計数器４９における紙境界部分５Ｂの計数を精度良く行うために、取得した画像中の紙境界部分５Ｂを強調して顕在化させる処理を行う。紙境界部分５Ｂの強調化処理は、合成された画像の画素毎に上下左右の画素分布から、画像横方向につながり縦方向に輝度変化のあるものを強調する演算によって行われる。以下、この処理を「紙境界部強調フィルタリング」と称する。
【００４０】
図８Ａは、ラインＣＣＤセンサ８による取得画像の紙山高さ方向への合成画像（原画像）を示している。この画像情報からでは、紙境界が必ずしも明確に現れているとは言い難い。そこで、上述の紙境界部強調フィルタリングを行うと、図８Ｂに示すように、原画像の明るさに依らず、紙境界が明るい横線となり、それ以外は暗くなる。紙境界部強調フィルタリングにより、明瞭な紙境界部分はより明るく太い横線に変換される。
図８Ｂは、原画像（図８Ａ）に対して、紙境界部強調フィルタリング処理を施して紙境界部分（エッジ）を抽出した画像であり、本実施の形態ではそのフィルタリングの手法として微分フィルタの一種である公知のソベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタが採用されている。
【００４１】
また、紙境界部強調フィルタリング後でも、紙繊維、裁断刃の跡、ごみ等が、紙境界にノイズとして残存する。上述した従来の技術においては、合成画像を縦に検索して濃淡のピークを数えて計数していたので、紙のような対象物の場合には、このノイズの影響等により正確な枚数を検出することができなかった。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、このノイズを除去する目的で、図８Ｂに示した紙境界部強調フィルタリング後の画像の濃淡データを、画像で横方向（紙境界方向）に加算する。横方向に加算することにより、この方向に特徴をもつ境界情報はより強められる一方で、紙繊維、断面不均一性、凹凸やごみなどの方向性をもたないノイズ成分の情報は弱められる。
加算処理後の濃淡データをグラフ化した例を図８Ｃに示す。
【００４３】
計数器４９は、図８Ｃに示した濃淡（明暗）データに基づいて、紙境界を認識し計数する。紙境界の認識方法としては、横方向に加算した濃淡データ計算後、濃淡データ閾値を計算し、当該閾値よりも明るい部分を一つの塊として紙境界と認識するようにしている。また、紙境界と認識した塊の中心値は、紙境界座標とする。
【００４４】
濃淡データ閾値は、評価する紙境界座標の前後（上下）区間の最大最小値から計算する、または、濃淡データの移動平均により計算する。すなわち、紙山５の高さが高く、長い画像を取り込む場合等、全体に明るさが変化する場合に対応するため、画像全体から閾値を計算する場合と、一定区間での移動平均などにより計算する場合がある。画像濃淡の分布により、より有利な方法を選択するが、本実施の形態では後者の一定区間内での移動平均を採用している。
【００４５】
測定対象の紙の厚さは、隣接する境界間距離に相当する。測定に先立ち、対象となる紙の厚さにより、境界間距離の指標を与える。境界の座標間隔がこの指標に対し、明らかに小さい場合には誤認識として処理する。前後の境界の評価値と間隔情報により、誤検出分を取り除く処理を行う。この際、どの程度まで許容するかをパラメータとして予め設定しておく。
例えば、境界間距離すなわち紙厚さを２１０μｍとし、１５０μｍ以上の座標間隔があれば次のエッジとし、それ以下の場合は誤検出と判断させる。
このような手順により、単純な手法で高い効果を実現できる。
【００４６】
上述のように、濃淡データ閾値よりも明るい濃淡データ部分を一つの塊として紙境界と認識する。ここでは、当該塊の大きさ（面積）を計算し、これを評価の尺度（評価値）としている。
例えば、図８Ｃにおいて、境界Ａよりも境界Ｂの方が、濃淡データ閾値よりも明るい部分の面積が大きく、より境界らしいと評価する。近傍に境界が存在する場合等に、前後の位置関係とその評価値により、優位性を判断するようにしている。この処理は、例えばカーボン紙等のように異種層が存在する品種の紙の境界検出に顕著な効果を発揮する。
【００４７】
境界検索の結果、濃淡データ閾値に足りず認識できない境界部が存在する場合がある。例えば、図８Ｃにおける境界Ｄがこれに相当する。この場合には、前後の境界と座標間隔から、中間に境界が存在することを認定し、その本数を計算する補完処理が行われる。
【００４８】
補完処理の一例を図９に示す。図９は、補完処理前の境界間隔データを、境界間隔とその発生回数で示した度数分布表である。この例では、境界間隔データを群１、群２および群３に分けて示している。群２は境界本数を１本補完、群３は境界本数を２本補完して処理される。群と群との間隔が十分空いている場合は、処理が正常に行われると評価し、補完処理を行う。
例えば、図８Ｃにおいて、境界Ｃと境界Ｅを基に、この間に境界Ｄが１本存在すると計算する。この例では、補完境界が１本であるが、これが複数本の場合も同様の処理が可能である。
【００４９】
一方、群の間隔が空いていない場合や、指標となる境界間隔の正数倍の中間部に位置する場合には、条件により以下の処理を行う。
（１）その境界を無効として、前後の境界から補完処理を行う。
（２）警告を出し、作業者に判断を仰ぐ。
（３）エラーとして再測定する。
（４）エラーとして処理を中断する。
【００５０】
図９において、基準となる紙厚さに相当する境界の間隔をＲｄ、枚数をｍとしたとき、Ｒｄ×ｍ（図ではｍ＝１〜３）の近傍にあるもののみをｍ枚分として処理する。この範囲外の場合は、警告あるいはエラーとして再測定などの処理を行う。どこからエラーとして処理するかも、測定に先立ち、パラメータとして入力しておく。
境界の評価値の低い紙境界に対しては、その前後の高い評価値の紙境界により、積極的に補完するようにもしている。
【００５１】
以上、制御部４０内の画像処理ボード４５および計数器４９により、本発明の「計数手段」が構成される。
【００５２】
次に、以上のように構成される本実施の形態の枚数計測装置１の作用について説明する。図１０は、枚数計測装置１の作用を説明するフロー図である。
【００５３】
紙山５は、パレット６および整列用プレート３６Ａ，３６Ｂとともに、例えばフォークリフトによって専用ステージ３４上へ移載される。専用ステージ３４は最初、装置から引き出されており、紙山５の移載後、図１に示す測定位置へ移動される（ステップＳ１）。紙山５の測定位置への位置決めは、紙山５の側面に接触する受けピン３８ａ，３８ｂ（図５）によってなされる。
【００５４】
紙山５の運搬前後いずれかで、必要に応じ、紙山５の姿勢が修正される。本実施の形態では、紙山５の姿勢は、例えば、うねりが±２５ｍｍ以内、ねじれが±５度以内、長短ずれが１ｍｍ以内としている。これらの修正基準は、作業者による通常の作業で容易に達成することができ、また、装置機構部にも負担の少ない条件である。
【００５５】
測定に先立ち、測定対象の品種を設定する（ステップＳ２）。この品種を設定することにより、測定時に使用するパラメータが決まる。測定に関するパラメータとしては、基準となる紙厚、境界検出時における最低限必要な境界間隔、境界間隔の度数分布で群間の最低間隔、最大補完処理間隔（これ以上は警告・エラーとする）、再測定回数および撮像ユニット２のＸ方向移動量（図５）などが挙げられる。
【００５６】
次に、撮像ユニット２を紙山５の測定面にセットして、測定の準備を行う（ステップＳ３）。この工程では、測定位置にセットされた紙山５に対し、撮像ユニット２を支持するＸ−Ｙテーブル３０がＹ方向（図５参照）に移動され、撮像ユニット２のタッチローラ１１ａ，１１ｂが図３および図４に示すように紙山５に押し当てられる。このとき、撮像ユニット２の第１バネ１３に所定の付勢力が発揮されるまでにＸ−Ｙテーブル３０が移動され、その結果、紙山５に対してタッチローラ１１ａ，１１ｂが所望とする圧力で弾接される。撮像ユニット２は、リミットスイッチ３２Ｌで規定される紙山５の底部に位置している。
【００５７】
続いて、ラインＣＣＤセンサ８を動作させるとともに、リング照明１０を発光させる。そして、駆動モータ３を定速度で回転させることによって撮像ユニット２を一定速度で上昇させ、紙山５の測定面をスキャニングし画像を取得する（ステップＳ４）。ラインＣＣＤセンサ８によって連続的に取り込まれた一次元画像は、制御部４０内の画像処理ボード４５（図６）によって二次元画像に合成される。
【００５８】
駆動モータ３の駆動により、撮像ユニット２が上昇する際は、撮像ユニット２の第１バネ１３および第２バネ１５ａ，１５ｂの付勢によって、タッチローラ１１ａ，１１ｂが紙山５のうねりやねじれに追従して転動するために、対物レンズ９と紙山５との間の距離が一定に保持される。これにより、ＣＣＤラインセンサ８のフォーカス距離が不変とされ、紙山５の長短ずれを吸収しながら高精度な画像を取得することができる。
【００５９】
合成された二次元画像は図８Ｂに示したように紙境界部強調フィルタリング処理され、その後、横方向加算によるノイズ除去がなされ、図８Ｃに示したように紙山５の全高にわたっての濃淡データ分布が取得される（ステップＳ５）。
本実施の形態では、ラインＣＣＤセンサ８は５０００画素数であり、このうち処理に必要な幅は数百画素分であるので、合成された画像から必要部分のみ切り出して処理している。他方、最初からラインＣＣＤセンサ８で画像を取り込む際に、必要な部分のみ取り出して画像に合成するようにしてもよい。
【００６０】
次に、得られた濃淡データに対して濃淡データ閾値を算出し、当該閾値より明るい濃淡データ部分を紙境界として認識し抽出する。また、得られた境界情報を評価し、予め設定された基準紙厚さおよび最低境界間隔情報に関する指標（パラメータ）、ならびに前後の座標間隔を参照して、紙境界と認められる部分の取捨選択を行う（ステップＳ６）。
同様に、得られた紙境界情報から境界間隔の分布を調べ（図９）、分布（群）の間隔が十分に空いている場合には補完処理を行う（ステップＳ７）。
【００６１】
以上の処理が正常に終了した後は、制御部４０内の計数器４９によって補完済の境界情報に基づいて紙境界部分を計数し、紙の計数値（枚数）をモニタ４へ表示する（ステップＳ８，Ｓ９）。
【００６２】
逆に、境界間隔の分布（群）の間隔が十分に空いていない等、境界分布に問題がある場合は、問題部分の境界前後情報から補完処理を試みる。最大補完処理間隔を超えての補完等、通常の処理で判断できない場合には、警告あるいはエラーとして処理する。警告あるいはエラーの場合には、問題となる部分の画像をモニタ４に表示し、作業者による枚数の判定や、測定中断、再測定などの判断を仰ぐ（ステップＳ８，Ｓ１０）。
【００６３】
再測定の場合は、測定個所を変えての再測定も可能である（ステップＳ１１）。通常処理で終了した場合と、作業者による枚数判定を行った場合は、結果を表示して終了する。再測定条件を超えての回数や、作業者による中断などの場合は、その内容を表示して測定を終了する（ステップＳ１２）。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、撮像ユニット２のフォーカス距離を一定に保持して紙山５の画像を取り込むことができるので、紙山５の姿勢整列作業の負担を大幅に減らし、作業効率の向上を図ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、取得した画像情報のフィルタリングと加算処理により、紙断面の状態とごみ等のノイズ成分に強く、正確な紙枚数の計測を行うことができる。しかも、紙境界の評価関数による評価値と紙境界座標間隔とを併せた評価により、誤検出防止効果を得ることができる。
【００６６】
更に、本実施の形態によれば、計数補完処理工程（ステップＳ７）が設けられているので、認識できない紙境界部分の存在を認定して計数精度の向上を図ることができる。また、これに伴って、境界間隔の分布から誤補完を防止することができる。
【００６７】
本発明の原理を具現化した試作装置を製作し、基準厚さ２１０μｍ程度の紙を２００ｍｍ程度に積み上げた紙山を用いて実際に２０山分の枚数計測を行い、合成された画像と、処理結果の画像を比較し、その処理結果を評価したところ、全測定において誤差なく測定できることが確認できた。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００６９】
例えば以上の実施の形態では、駆動モータ３としてパルスモータを用いたが、これに限らず、エンコーダによって回転角を検出可能とすれば汎用のモータを使用することも可能である。
【００７０】
また、以上の実施の形態では、測定対象紙をインクジェット用のプリンタ用紙を例に挙げて説明したが、これに限らず、普通紙、上質紙、葉書などの他品種の紙であっても勿論、本発明は適用可能である。また、測定対象物はこれらシート状の紙だけに限らず、ゴムシートやプラスチックシート、更には、フィルム状の各種材料の計数にも、本発明は適用可能である。
【００７１】
厚みの異なる対象紙に対しては、処理時の境界基準距離が変化しないように測定部の送り速度を変化させる方法と、処理時の境界基準距離を変更する方法が採用可能である。前者では、画像を展開する量が多くなる反面、境界部強調フィルタリング等の測定パラメータを変更しないで適用できるメリットがある。境界部強調フィルタリングを効果的に行うためには、紙境界間の取込画像を多くする必要がある。測定対象により両方法を選択できる制御ソフト構成とすることで、より柔軟に対応することができる。
【００７２】
また、大きな打痕等の影響により、正常に計数できない場合は、ラインＣＣＤセンサの画像取込範囲内で別な部分から画像を切り出す、又は、撮像ユニットを横（図５においてＸ軸方向）に動かし新たに画像を得るなど、再計数の実行や、計数結果確認を行うことができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の枚数計測方法によれば、例えば紙などの境界部分の明瞭でない測定対象物を、高精度に計数することができる。
【００７４】
また、本発明の枚数計測装置によれば、積み上げられた測定対象物に対するフォーカス距離を一定に保持する保持手段が設けられているので、測定前の測定対象物の厳密な姿勢修正作業を不要として作業効率の向上を図ることができるとともに、高精度な枚数計測を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による枚数計測装置の構成を示す側面図である。
【図２】測定対象物である紙山を説明する斜視図である。
【図３】図１に示す枚数計測装置の撮像ユニット２の構成を示す平面図である。
【図４】撮像ユニット２の側面図である。
【図５】撮像ユニット２および紙山５の送り方向を説明する要部平面図である。
【図６】図１に示した枚数計測装置の制御ブロック図である。
【図７】図６における画像処理ボード４５の一作用を説明する図である。
【図８】画像処理ボード４５における画像処理工程を説明する図であり、Ａは合成直後の画像、Ｂは紙境界部強調フィルタリング後の画像、Ｃは境界部の濃淡データ分布をそれぞれ示している。
【図９】本発明の補完工程を説明する境界間隔の度数分布表である。
【図１０】図１に示した枚数計測装置の作用を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１…枚数計測装置、２…撮像ユニット、３…駆動モータ、４…モニタ、５…紙山、５Ａ…紙、５Ｂ…紙境界部分、８…ラインＣＣＤセンサ、９…対物レンズ、１０…リング照明、１１ａ，１１ｂ…タッチローラ、１３…第１バネ、１４…回転ガイド、１５ａ，１５ｂ…第２バネ、１６…支持プレート、１８…リニアガイド、４０…制御部、４１…インターフェース回路、４５…画像処理ボード、４９…計数器。

Claims (8)

1. 厚さ方向に積み上げられた複数枚のシート状またはフィルム状の測定対象物の枚数を計測する枚数計測方法であって、
   前記積み上げられた測定対象物の全高にわたって、前記測定対象物間のそれぞれの境界部分の画像を取得する画像取得工程と、
   前記取得した画像に基づき、各々の境界部分の濃淡データを加算することによって前記境界部分を抽出する画像処理工程と、
   前記境界部分の計数結果に基づいて、前記測定対象物の枚数を計測する計数工程とを有する
   ことを特徴とする枚数計測方法。
2. 前記画像処理工程における前記境界部分の抽出が、前記取得された測定対象物の原画像をフィルタリング処理して前記境界部分を強調した画像に基づいて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の枚数計測方法。
3. 前記計数工程の後、
   隣接する前記境界部分間の距離が一定以上の場合に、前記隣接する境界部分間に更に境界部分の存在を認定する補完工程を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の枚数計測方法。
4. 前記撮像工程が、前記積み上げられた測定対象物の全高にわたるラインＣＣＤセンサのスキャニングによって行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の枚数計測方法。
5. 厚さ方向に積み上げられた複数枚のシート状またはフィルム状の測定対象物の枚数を計測する枚数計測装置であって、
   前記積み上げられた測定対象物の側部に配置され、前記積み上げられた測定対象物間の各々の境界部分の画像を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段の出力に基づいて前記境界部分を計数し、前記測定対象物の枚数を計測する計数手段とを備え、
   前記撮像手段には、前記積み上げられた測定対象物に対するフォーカス距離を一定に保持する保持手段が設けられ、
   前記計数手段が、前記取得したデータに基づき、各々の境界部分の濃淡データを加算することによって前記境界部分を抽出する機能を有する
   ことを特徴とする枚数計測装置。
6. 前記保持手段が、
   前記撮像手段を支持する支持部材と、
   前記支持部材に固定され前記積み上げられた測定対象物の側面に弾接するガイド手段と、
   前記積み上げられた測定対象物の側面の形状にならって前記ガイド手段を揺動させる首振り機構とを有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の枚数計測装置。
7. 前記撮像手段が、前記積み上げられた測定対象物の高さ方向に沿って移動可能とされ、
   前記ガイド手段が、前記積み上げられた測定対象物の側面をその高さ方向に並行して転動する一対のローラ部材を含む
   ことを特徴とする請求項６に記載の枚数計測装置。
8. 前記撮像手段が、ラインＣＣＤセンサからなる
   ことを特徴とする請求項５に記載の枚数計測装置。

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