JP2007256177A - シート積層束の荷姿測定装置、および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機械振動による測定誤差を低減し、正確に、且つ短時間でシート積層束の荷姿を測定する。
【解決手段】荷姿測定装置２は、平版印刷版１０ａの積層束２７の角部４１ａ、４１ｂを形成する二つの端面４５ａ、４５ｂをそれぞれ撮像する一対のカメラ４３ａ、４３ｂと、カメラ４３ａ、４３ｂで撮像された、角部４１ａ、４１ｂを含む端面４５ａ、４５ｂの端面画像７０に基づいて、端面４５ａ、４５ｂにおける平版印刷版１０ａのずれ量を演算するパーソナルコンピュータ４７とを備える。カメラ４３ａ、４３ｂは、複数枚分の平版印刷版１０ａが納まる撮影範囲で端面画像７０を撮影する。パーソナルコンピュータ４７は、端面４５ａ、４５ｂにおける平版印刷版１０ａの角位置７２ａを表すデータを、シート一枚につき複数点検出する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、シート積層束の荷姿を自動測定するためのシート積層束の荷姿測定装置、および方法に関する。

近年の製版法（電子写真製版法を含む）では、製版工程の自動化を容易にすべく、感光性印刷版や感熱性印刷版などの平版印刷版が広く用いられている。平版印刷版の製造は、まず、一般にシート状またはコイル状のアルミニウム板などからなる支持体に、例えば、砂目立て、陽極酸化、シリケート処理、その他化成処理などの表面処理を単独または適宜組み合わせて行う。次いで、感光層または感熱層を形成する塗布膜を塗布し、乾燥処理を行って平版印刷版の原反を得る。

そして、この原反をシート加工工程に送り出し、シート加工工程においてスリッタにより所定のスリット幅に裁断した後、走間カッタで所定のカット長に切断する。これにより、四角形なカットシート状の平版印刷版が得られる。カットシート状の平版印刷版は、集積装置において所定枚数積層され、積層束となる。

平版印刷版の積層束には、出荷先の製版機で印刷を行う際の不具合を防止するために、高い位置決め精度が要求される。このため、従来から、積層束を包装して出荷する前に、積層束の端面のずれの大きさ（端面の凹凸の程度）や、積層束の傾きの大きさなどの荷姿を測定し、ずれ規格や傾き規格に合格したものだけを出荷するようにしている。例えば、新聞社向けに出荷する平版印刷版は、専用のスキッドと呼ばれる積載台上にセットされた敷板（例えば、塩化ビニル製の板）の上に数百枚単位で積層され、さらにスキッドを木製のパレットに乗せた状態で荷姿が測定される。

従来、荷姿の測定は、オペレータが目視により行っていたが、目視測定では誤差が生じやすい。そのうえ、スキッドやパレットの製作精度が低く、スキッド面やパレット面は必ずしも正確な水平ではなく、若干傾斜している場合があるため、オペレータはスキッド面やパレット面の傾斜も考慮して荷姿を測定しなくてはならず、合格品として出荷するか、不良品として積層のし直しをするかなどの判断をするスキルが必要であり、また、測定に時間が掛かるという問題があった。

そこで、本出願人は、レーザー変位計などの測距センサを用いて、荷姿を精度良く自動測定することができるシート積層束の荷姿測定装置を提案した（特許文献１参照）。しかしながら、平版印刷版などの感光性材料にレーザー変位計のような高出力のセンサ光源を照射すると、カブリが発生して品質に悪影響を与えることがあるため、平版印刷版の品種によっては採用できないという新たな問題が生じた。

このため、本出願人は鋭意研究を進め、積層束の角部を形成する二つの端面をそれぞれ撮像する一対の撮像素子と、二つの端面をそれぞれ照明する一対の光源と、二つの端面までの水平距離をそれぞれ測定する一対の測距センサ（超音波式変位計）と、撮像素子および測距センサを水平なＸ、Ｙ軸および鉛直なＺ軸方向に駆動する三軸アクチュエータとを備えた荷姿測定装置を考案した（特願２００５−８４５５７参照）。

特願２００５−８４５５７に記載の荷姿測定装置では、一対の測距センサをＺ軸方向に移動したときの測距データから得られる二つの端面の傾きに基づいて、二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求める。そして、求めた走査軸に沿って一対の撮像素子を走査して、角部を含む二つの端面の端面画像をそれぞれ撮像し、この端面画像をコンピュータで画像処理した結果を元に、荷姿の合否を判断している。
特開２００５−２０６３２４号公報

特願２００５−８４５５７に記載の荷姿測定装置では、端面画像を画像処理して端面の角位置に関するデータを取得する際に、平版印刷版の厚みよりも狭い幅の処理範囲で行っており、この処理範囲を一コマとして端面画像の撮影を行っている。このため、撮影に時間が掛かり、そのうえ、装置の機械振動によって、撮影の合間に積層束または撮影範囲がずれると、正確に測定を行うことができないという問題があった。装置の機械振動による測定誤差は、装置を構成する部品自体を強固に組み立てて機械振動を抑制すればある程度解消されるが、装置コストが嵩むという別の問題が生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、機械振動による測定誤差を低減し、正確に、且つ短時間でシート積層束の荷姿を測定することができるシート積層束の荷姿測定装置、および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、四角形状のシートが複数枚積層されたシート積層束の荷姿を自動測定するためのシート積層束の荷姿測定装置において、前記シート積層束の角部を形成する二つの端面をそれぞれ撮像する一対の撮像手段と、前記二つの端面をそれぞれ照明する一対の照明手段と、前記二つの端面までの水平距離をそれぞれ測定する一対の測距手段と、少なくとも前記撮像手段および前記測距手段が載置される移動台と、前記移動台を水平なＸ、Ｙ軸および鉛直なＺ軸方向に移動させる三軸移動手段と、前記測距手段の測距結果に基づいて、前記二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、前記一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求め、前記三軸移動手段を動作させて、前記走査軸に沿って前記一対の撮像手段を走査させ、この走査の間に撮像された、前記角部を含む前記二つの端面の端面画像に基づいて、前記二つの端面における前記シートのずれ量を演算する演算手段とを備え、前記撮像手段は、複数枚分の前記シートが納まる撮影範囲で前記端面画像を撮像し、前記演算手段は、前記二つの端面における前記シートの角位置を表すデータを、前記シート一枚につき複数点検出することを特徴とする。

前記撮像手段は、前記撮影範囲を前記Ｚ軸方向に少なくとも前記シート一枚分オーバーラップさせることが好ましい。

前記演算手段は、前記角位置を表すデータ同士を比較し、この比較結果に基づいて、前記シート同士が重なり合った線上にある点のデータを除外することが好ましい。

前記シートは、平版印刷版であることが好ましい。

また、本発明は、四角形状のシートが複数枚積層されたシート積層束の荷姿を自動測定するためのシート積層束の荷姿測定方法において、一対の測距手段を鉛直方向に移動させて、前記シート積層束の角部を形成する二つの端面までのそれぞれの水平距離を測定する測距工程と、前記測距工程の測距結果に基づいて、前記二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求める第１演算工程と、前記走査軸に沿って前記一対の撮像手段を走査して、前記角部を含む前記二つの端面の端面画像をそれぞれ撮像する撮像工程と、前記端面画像に基づいて、前記二つの端面における前記シートのずれ量を演算する第２演算工程とを備え、前記撮像工程では、複数枚分の前記シートが納まる撮影範囲で前記端面画像を撮像し、前記第２演算工程では、前記二つの端面における前記シートの角位置を表すデータを、前記シート一枚につき複数点検出することを特徴とする。

前記撮像工程では、前記撮影範囲を前記Ｚ軸方向に少なくとも前記シート一枚分オーバーラップさせることが好ましい。

前記第２演算工程では、前記角位置を表すデータ同士を比較し、この比較結果に基づいて、前記シート同士が重なり合った線上にある点のデータを除外することが好ましい。

前記シートは、平版印刷版であることが好ましい。

本発明のシート積層束の荷姿測定装置、および方法によれば、シート積層束の角部を形成する二つの端面をそれぞれ撮像する一対の撮像手段と、二つの端面をそれぞれ照明する一対の照明手段と、二つの端面までの水平距離をそれぞれ測定する一対の測距手段と、少なくとも撮像手段および測距手段が載置される移動台と、移動台を水平なＸ、Ｙ軸および鉛直なＺ軸方向に移動させる三軸移動手段と、測距手段の測距結果に基づいて、二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求め、三軸移動手段を動作させて、走査軸に沿って一対の撮像手段を走査させ、この走査の間に撮像された、角部を含む二つの端面の端面画像に基づいて、二つの端面におけるシートのずれ量を演算する演算手段とを備え、撮像手段は、複数枚分のシートが納まる撮影範囲で端面画像を撮像し、演算手段は、二つの端面におけるシートの角位置を表すデータを、シート一枚につき複数点検出するので、機械振動による測定誤差を低減することができる。これにより、正確に、且つ短時間でシート積層束の荷姿を測定することができる。

図１において、本発明のシート積層束の荷姿測定装置２を組み込んだ平版印刷版１０の加工ライン１１には、送出機１２、１３、レベラ１４、重ね合わせ装置１５、ノッチャー１６、スリッタ装置１７、１８、測長装置１９、走間カッタ２０、コンベア２１、および集積装置２２などが設けられている。

送出機１２には、長尺状の平版印刷版１０（原反）がコイル状に巻回されて装着されている。送出機１２は、平版印刷版１０を巻き戻して加工ライン１１に送り出す。平版印刷版１０は、送出機１２で中央位置を走行するように制御されているが、走行中の寄りなどにより中央位置から幅方向にずれる場合がある。このため、ＣＰＣ（センターポジションコントロール）装置（図示せず）によって、規定の中央位置を走行するように規制されている。

ＣＰＣ装置は、例えば、長尺状の平版印刷版１０の幅方向のエッジ部分の位置を検出するカメラを配設し、このカメラで検出したエッジ部分の位置に応じて、平版印刷版１０を巻き掛けたローラを傾斜させ、平版印刷版１０の幅方向の中央位置が一定の位置を走行するように構成される。このようにして中央位置を走行するように規制された平版印刷版１０は、レベラ１４でカールを矯正された後、重ね合わせ装置１５で合紙２３が重ね合わされて帯電接着される。

一方、合紙２３は、コイル状に巻かれた状態で送出機１３に装着されている。送出機１３は、合紙２３を巻き戻して加工ライン１１に送り出す。送出機１３から送り出された合紙２３は、搬送のための張力がダンサローラなどで付与された後、ＥＰＣ（エッジ部分ポジションコントロール）装置（図示せず）によって、幅方向の搬送位置がラインの中央になるように規制される。ＥＰＣ装置により搬送位置を規制された合紙２３は、スリッタ装置１７によって所定の幅寸法にトリミングされる。

スリッタ装置１７の左右スリット位置は、精度良くライン中央に振り分けされて位置決めされている。このため、スリッタ装置１７でトリミングされた合紙２３は、ライン中央を走行し、同様にライン中央を走行する平版印刷版１０と、重ね合わせ装置１５で重ね合わされる。以下、長尺状の平版印刷版１０と合紙２３とが重ね合わされたものをウエブ２４という。

ウエブ２４は、ノッチャー１６に移送される。ノッチャー１６では、ウエブ２４の耳部が打ち抜かれる。ノッチャー１６によって耳部が打ち抜かれたウエブ２４は、スリッタ装置１８に移送される。スリッタ装置１８は、トリミング上刃２５とトリミング下刃２６とで、ウエブ２４を所定のスリット幅にトリミングする。トリミング上刃２５とトリミング下刃２６とは、ノッチャー１６の打ち抜き位置に応じて、平版印刷版１０の幅方向に移動可能となっている。このため、ウエブ２４を連続裁断しながら、トリミング幅を変更することができる。

スリッタ装置１８でトリミングされたウエブ２４は、測長装置１９で送り長が検出されながら、設定されたカット長で走間カッタ２０により切断される。これにより、カットシート状の平版印刷版１０ａが得られる。なお、平版印刷版１０ａのサイズは、例えば、厚み０．１〜０．５ｍｍ、長尺方向の寸法（スリット幅）２００〜２０００ｍｍ、短尺方向の寸法（カット幅）４００〜２０００ｍｍとなっている。

カットシート状の平版印刷版１０ａは、そのサイズ（スリット幅、カット長、直角度）が測定され、合格品と不良品に振り分けられた後、合格品がコンベア２１によって集積装置２２に移送される。

集積装置２２では、合紙２３が貼り合わされた複数枚、例えば数百枚の平版印刷版１０ａが積層される。これにより、平版印刷版１０ａと合紙２３とが交互に積層された、平版印刷版１０ａの積層束２７が得られる。積層束２７は、上面と下面にボール紙からなる一対の当て板２８ａ、２８ｂ（図６および図８も参照）が当てられた状態で、スキッド２９上に載置された敷板３０の上に乗せられて荷姿測定装置２に移送される。敷板３０には、平版印刷版１０ａのサイズよりも大きな四角形の塩化ビニル製の板が用いられる。当て板２８ａ、２８ｂは、積層束２７の端面４５ａ、４５ｂ（図２参照）の色（白色）との濃淡差が明確になる色、例えば、黒色のものが使用される。

ここで、積層束２７の端面４５ａ、４５ｂは面一ではなく、平版印刷版１０ａを積層する際のずれにより多少の凹凸があり、この凹凸が規格を超えないように管理する必要がある。そこで、荷姿測定装置２により、隣接する平版印刷版１０ａ同士の凹凸差の最大値や、積層束２７全体の凹凸の最大ずれ幅を求め、これらが規格の範囲内であるか否かを判断する。

図２および図３において、荷姿測定装置２には、一対の三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂが設けられている。三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂは、積層束２７の四つの角部のうち、対角線上で対向する角部４１ａ、４１ｂの外側に配されている。なお、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂは同様の構成を有するので、以下では、三軸アクチュエータ４０ａのみについて説明し、三軸アクチュエータ４０ｂについては符号のみを付す。

三軸アクチュエータ４０ａには、角部４１ａを囲むように、水平なＬ字状の移動台４２が取り付けられている。三軸アクチュエータ４０ａは、この移動台４２を平版印刷版１０ａの長尺方向（Ｘ軸方向）、平版印刷版１０ａの短尺方向（Ｙ軸方向）、および鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる。

移動台４２上には、ＣＣＤエリアセンサが内蔵された一対のカメラ４３ａ、４３ｂと、一対の測距センサ４４ａ、４４ｂが載置されている。カメラ４３ａ、４３ｂは、複数枚分の平版印刷版１０ａが納まる撮影範囲を有する。カメラ４３ａ、４３ｂは、互いに直交するように移動台４２上に取り付けられている。カメラ４３ａは、角部４１ａを形成する二つの端面のうち、ＹＺ平面に略平行な短尺方向の端面４５ａの凹凸を撮影可能に配置されている。一方、カメラ４３ｂは、ＸＺ平面に略平行な長尺方向の端面４５ｂの凹凸を撮影可能に配置され、いずれも角部４１ａが撮影範囲に入るような位置に設けられている。

図２および図３には煩雑を避けるため図示していないが、図４に示すように、カメラ４３ａ、４３ｂと端面４５ａ、４５ｂとの間には、カメラ４３ａ、４３ｂの上下を挟むように、端面４５ａ、４５ｂを照明するための一対の光源４６（例えば、ＬＥＤ）が設けられている。光源４６は、カメラ４３ａ、４３ｂの光源４６同士の干渉を防ぐために、カメラ４３ａ、４３ｂとで取り付けの高さが変えられている。なお、高さを変える代わりに、カメラ４３ａ、４３ｂの光源４６を交互に点滅させるようにしてもよい。

図２および図３に戻って、測距センサ４４ａ、４４ｂは、互いに直交するように移動台４２上に取り付けられている。測距センサ４４ａは、端面４５ａに正対するように配置されており、端面４５ａまでの水平距離を測定する。一方、測距センサ４４ｂは、端面４５ｂに正対するように配置されており、端面４５ｂまでの水平距離を測定する。なお、測距センサ４４ａ、４４ｂとしては、大凡の水平距離を測定可能なものであればよく、高精度である必要はない。また、平版印刷版１０ａの品種によっては、明るい光を照射するとカブリが発生するものがあるため、測距センサ４４ａ、４４ｂとしては、超音波式変位計を用いることが好ましい。但し、超音波式変位計に限定するものではなく、カブリの懸念がない品種であれば、レーザー変位計などの光学系タイプも使用可能である。

三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂ、カメラ４３ａ、４３ｂ、および測距センサ４４ａ、４４ｂは、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す）４７に信号ケーブル４８で接続されている。ＰＣ４７は、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂの動作を制御するとともに、信号ケーブル４８を介して、カメラ４３ａ、４３ｂで得られた画像データ、および測距センサ４４ａ、４４ｂで得られた測距データを受信し、これを元に各種処理を施す。なお、図２では、三軸アクチュエータ４０ａ、一台のカメラ４３ａおよび測距センサ４４ａのみが信号ケーブル４８でＰＣ４７に接続されているが、その他のものも同様に、信号ケーブル４８でＰＣ４７に接続されている。

ＰＣ４７は、移動台４２をＺ軸方向に移動させたときに、測距センサ４４ａ、４４ｂで得られた測距データから、カメラ４３ａ、４３ｂが端面４５ａ、４５ｂに対して略平行で、且つその焦点距離を維持しながら略Ｚ軸方向に移動するための走査軸６０（図８参照）を求める。そして、求めた走査軸に沿ってカメラ４３ａ、４３ｂを移動させるように、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂの動作を制御する。また、ＰＣ４７は、走査軸６０上を移動中にカメラ４３ａ、４３ｂが撮像した角部４１ａ、４１ｂを含む端面４５ａ、４５ｂの画像７０（図１１参照、以下、端面画像という。）に基づいて、端面４５ａ、４５ｂにおける平版印刷版１０ａのずれ量を演算する。

次に、上記の如く構成された荷姿測定装置２で、積層束２７の荷姿を自動測定する手順について、図５のフローチャートおよび図６〜図１４を参照して説明する。なお、図６および図８では、カメラ４３ａおよび測距センサ４４ａの動作についてのみ図示しているが、言う迄もなくカメラ４３ｂおよび測距センサ４４ｂの動作についても同様である。

まず、図６に示すように、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂによって、カメラ４３ａ、４３ｂが積層束２７の少し上方の初期位置Ａ（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に退避されている状態で、敷板３０を介してスキッド２９上に集積された積層束２７がコンベア（図示せず）により検査台上（図示せず）に搬送されてセットされる。

積層束２７が検査台上にセットされると、ＰＣ４７の制御の下に三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂが動作され、積層束２７の下端よりも少し下方、例えば、敷板３０の下端面付近である基準位置Ｂ（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ１）まで、移動台４２がＺ軸方向の下降軸５０（矢印で示す）に沿って下降移動される。

初期位置Ａから基準位置Ｂまでの下降移動中に、当て板２８ａを除いた積層束２７の上端部位置Ａ’（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０＋α）と、当て板２８ｂを除いた積層束２７の下端部位置Ｂ’（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０＋β）との間で、測距センサ４４ａ、４４ｂにより端面４５ａ、４５ｂまでの水平距離がそれぞれ測定される。測距センサ４４ａ、４４ｂで測定された測距データは、信号ケーブル４８を伝ってＰＣ４７に入力される。

上端部位置Ａ’と下端部位置Ｂ’との間で測定された測距データは、図７に示す実線Ｌ１として得られる。実線Ｌ１の軌跡は、初期位置Ａと上端部位置Ａ’との間の、当て板２８ａの下端面と積層束２７の上端面の境界付近で階段状に大きく変化した後、上端部位置Ａ’から下端部位置Ｂ’までは、端面４５ａ、４５ｂの傾きに沿って略直線的に変化する。そして、下端部位置Ｂ’と基準位置Ｂとの間の、積層束２７の下端面と当て板２８ｂの上端面の境界付近で再び階段状に大きく変化する。上端部位置Ａ’と下端部位置Ｂ’との間の緩やかな変化は、端面４５ａ、４５ｂの凸凹を拾ったものである。なお、横軸のサンプリング数は、測距センサ４４ａ、４４ｂが等時間隔で移動するので、Ｚ軸座標に比例する。また、実線Ｌ２は、端面４５ａ、４５ｂに平行な線であり、カメラ４３ａ、４３ｂの走査軸６０（図８参照）となる線である。

ＰＣ４７は、実線Ｌ１から実線Ｌ２への補正量を求めるため、実線Ｌ１に関して、最小自乗法を用いて上端部位置Ａ’と下端部位置Ｂ’との間の近似直線Ｌ３を演算する。この、近似直線Ｌ３は、端面４５ａ、４５ｂの傾きを示す。

そして、近似直線Ｌ３を初期位置Ａおよび基準位置Ｂまで延長したときの近似直線Ｌ３と実線Ｌ２との距離差を求めることで、実線Ｌ１から実線Ｌ２への補正量を得る。初期位置Ａ、および基準位置ＢにおけるＸ軸座標の補正量をそれぞれΔＸ０、ΔＸ１とし、同様にＹ座標の補正量をΔＹ０、ΔＹ１とした場合、図８に示すカメラ４３ａ、４３ｂの測定開始位置Ｃの座標は、（Ｘ１＝Ｘ０＋ΔＸ１、Ｙ１＝Ｙ０＋ΔＹ１、Ｚ１）となり、測定終了位置Ｄの座標（Ｘ２＝Ｘ０＋ΔＸ０、Ｙ２＝Ｙ０＋ΔＹ０、Ｚ０）となり、走査軸６０（矢印で示す）が求められる。

走査軸６０を求める手順を、図９および図１０を用いて更に詳しく説明する。図９に示すように、近似直線Ｌ３は、測距センサ４４ａにより得られた端面４５ａの傾きを示す近似直線Ｌ３ｘと、測距センサ４４ｂにより得られた端面４５ｂの傾きを示す近似直線Ｌ３ｙの二本が得られる。ＰＣ４７は、この二本の近似直線Ｌ３ｘ、Ｌ３ｙから、端面４５ａ、４５ｂのＺ軸に対する傾きα、βを求める。

次いで、測距センサ４４ａから端面４５ａの下端までの距離をｄ１、測距センサ４４ｂから端面４５ｂの下端までの距離をｄ２とし、傾きα、βを用いて、上端部位置Ａ’と下端部位置Ｂ’との間の、測距センサ４４ａ、４４ｂと端面４５ａ、４５ｂとのずれ量Δｄ１、Δｄ２を算出する。

ここで、カメラ４３ａ、４３ｂで端面４５ａ、４５ｂを高精度に測定するためには、ずれ量Δｄ１、Δｄ２を補正して、且つカメラ４３ａ、４３ｂから端面４５ａ、４５ｂまでの距離を焦点距離ｄ０に一致させることが必要になる。このため、ＰＣ４７は、ｄ１、ｄ２とｄ０との差分ｄ０１、ｄ０２を求める。

続いて、図１０に示すように、下端部位置Ｂ’において、下降軸５０に対してＸ軸方向とＹ軸方向にｄ０１とｄ０２分シフトした点Ｐａを求める。また、上端部位置Ａ’において、下降軸５０に対してＸ軸方向とＹ軸方向にｄ０１＋Δｄ１とｄ０２＋Δｄ２分シフトした点Ｐｂを求める。

上記で求めた点Ｐａと点Ｐｂを通る線が走査軸６０になる。走査軸６０は、Ｚ軸に対する傾きがγの直線（角部４１ａ、４１ｂの形状に略沿った直線）に平行で、且つ距離ｄ０だけ離れている。また、走査軸６０の延長線上に測定開始位置Ｃと測定終了位置Ｄが置かれる。これにより、焦点距離ｄ０を維持した状態で、カメラ４３ａ、４３ｂが端面４５ａ、４５ｂに対して平行に移動する走査軸６０が求められる。

初期位置Ａから基準位置Ｂまで移動台４２を下降移動させて走査軸６０を求めた後、ＰＣ４７は、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂの動作を制御して、基準位置Ｂから測定開始位置Ｃに移動台４２を移動させる。

次に、ＰＣ４７は、三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂの動作を制御して、カメラ４３ａ、４３ｂを測定開始位置Ｃから測定終了位置Ｄに移動させながら、カメラ４３ａ、４３ｂで、角部４１ａ、４１ｂを含むように端面４５ａ、４５ｂを各端面の側方から撮像する。このときのカメラ４３ａ、４３ｂの撮影間隔は、例えば、１００ｍｓｅｃに設定され、シャッタ速度は、端面画像７０がぶれない程度の値、例えば、４〜１０ｍｓｅｃに設定されている。これにより、カメラ４３ａ、４３ｂによって撮像された１スキャン（１コマ）毎の端面画像７０のデータが、信号ケーブル４８を伝ってＰＣ４７に取り込まれる。

ここで、図１１に示すように、カメラ４３ａ、４３ｂは、Ｎ回目の端面画像７０の撮影とＮ＋１回目の撮影の撮影範囲を、点線で囲むように平版印刷版１０ａ二枚分、Ｚ軸方向にオーバーラップさせる。なお、カメラ４３ａ、４３ｂの走査速度Ｖは、撮影範囲のＺ軸方向の幅をＷ、カメラ４３ａ、４３ｂの撮影間隔をＴ、オーバーラップ量をｗとすると、次式により求まる。
Ｖ＝（Ｗ−ｗ）／Ｔ
例えば、Ｗ＝１．２ｍｍ、ｗ＝０．６ｍｍ、Ｔ＝１００ｍｓｅｃの場合、Ｖ＝６ｍｍ／ｓとなる。

カメラ４３ａ、４３ｂが測定終了位置Ｄまで移動されて画像の取り込みが終了した後、ＰＣ４７により三軸アクチュエータ４０ａ、４０ｂの動作が制御され、カメラ４３ａ、４３ｂが初期位置Ａに戻される。そして、次の積層束２７がある場合は、検査が終了した積層束２７を検査台から次の工程に送り出し、再び新たな積層束２７を検査台にセットして、上記一連の処理を繰り返す。

図１２に示すように、ＰＣ４７は、端面画像７０に関して、処理範囲Ｅ１と処理範囲Ｅ２とを設定して以下の画像処理を行う。処理範囲Ｅ１は、Ｘ、Ｙ軸方向が端面４５ａ、４５ｂと背景７１との角位置が含まれるような長さで、Ｚ軸方向は平版印刷版１０ａ一枚の厚みよりも狭くなっている。

処理範囲Ｅ２は、Ｘ、Ｙ軸方向が、背景７１が映った側とは反対側の端面画像７０の端から、確実に端面４５ａ、４５ｂが映る範囲までの長さで、Ｚ軸方向は端面画像の撮影範囲と同じ長さとなっている。なお、（Ａ）は、上面側の当て板２８ａが映った上端部位置Ａ’付近、（Ｂ）は、下面側の当て板２８ｂが映った下端部位置Ｂ’付近の端面画像７０をそれぞれ示す。

ＰＣ４７は、処理範囲Ｅ１における端面４５ａ、４５ｂと背景７１との水平面内の角位置７２ａを表すデータ（以下、角位置データという。）を、平版印刷版１０ａ一枚について複数点、例えば、五点検出する。図１３に示すように、検出する角位置７２ａをＱ_Ｘ（端面４５ｂに対応する部分と背景７１に対応する部分との角位置）、またはＱ_Ｙ（端面４５ａに対応する部分と背景７１に対応する部分との角位置）とすると、角位置Ｑ_Ｘ、Ｑ_Ｙは、以下のように求まる。

いま、角位置Ｑ_Ｘを求める場合、処理範囲Ｅ１内における白色の濃度は、Ｘの関数としてＦ（Ｘ）と定義することができる。Ｘ軸に関して最大、最小となる白色の濃度をそれぞれＦ_ｍａｘ（端面部分ｂ側に属す。）およびＦ_ｍｉｎ（背景部分側に属す。）とすれば、角位置Ｑ_Ｘは、これらの値の幅（Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ）に対して、適当な閾値ｒを設定することで次式によって求めることができる。角位置Ｑ_Ｙについても同様である。
Ｑ_Ｘ、Ｙ＝Ｆ^−１｛Ｆ_ｍｉｎ＋（Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ）×ｒ｝

ここで、上記のように角位置７２ａを検出すると、角位置７２ａを表す点だけでなく、図１２に示すように、平版印刷版１０ａ同士が重なり合った線上にある点７２ｂも角位置を表す点と見做されてしまう場合がある。このため、ＰＣ４７は、検出した点同士の距離を比較し、ある点を挟む二つの点とある点との距離が、予め設定された閾値以上であった場合は、その点を点７２ｂと判定し、その点を角位置データから除外する。

また、ＰＣ４７は、処理範囲Ｅ２における白画素数の割合、つまり、白色の濃度を表すデータを、端面画像７０一枚毎に出力する。そして、このデータに基づいて、積層束２７と当て板２８ａ、２８ｂとの上下境界位置７３ａ、７３ｂを表すデータ（以下、境界位置データという。）を検出する。すなわち、処理範囲Ｅ２における白色の濃度を表すデータは、当て板２８ａ、２８ｂが端面４５ａ、４５ｂの色との濃淡差が明確になるものが用いられているので、積層束２７と当て板２８ａ、２８ｂとの上下境界位置７３ａ、７３ｂで階段状に急激に変化するため、この急激な変化のあった位置を上下境界位置７３ａ、７３ｂとして検出する。

処理範囲Ｅ１、Ｅ２を用いた上記画像処理により、図１４に示すように、角位置データから、端面４５ａ、４５ｂと背景７１との境界線Ｌ４が得られる。境界線Ｌ４は、角部４１ａ、４１ｂの形状を反映した凹凸状をしている。また、境界位置データから、積層束２７と当て板２８ａ、２８ｂとの境界線Ｌ５が得られる。境界線Ｌ５は、上下境界位置７３ａ、７３ｂでそれぞれ階段状に変化している。なお、横軸はサンプリング数、縦軸は境界線Ｌ４が角位置７２ａ、境界線Ｌ５が白色の濃度である。

ＰＣ４７は、境界線Ｌ４に関して、最小自乗法を用いて近似直線Ｌ６を求める。そして、この近似直線Ｌ６に対して境界線Ｌ４が上側と下側にはみ出した最大幅（積層束２７全体の凹凸の最大ずれ幅）ｄｐ_ｍａｘ、および隣接する平版印刷版１０ａ同士の凹凸差の最大値ｄｓ_ｍａｘを求める。この場合、境界線Ｌ４をＺ軸の関数としてＰ（Ｚ）と定義すると、ｄｓ_ｍａｘは次式で求められる。
ｄｓ_ｍａｘ＝Ｍａｘ［Ｐ（Ｚ＋ｄ）−Ｐ（Ｚ）］
ｄ：平版印刷版１０ａ一枚の厚み、下境界位置＜Ｚ＜上境界位置

検査後の積層束２７は、上記で求めたｄｐ_ｍａｘ、およびｄｓ_ｍａｘが、ずれ規格や傾き規格で規格された値の範囲内にある合格品のみが次の工程に移送され、客先に出荷される。不合格のものは工程を外れてオペレータの手作業により積層され直して出荷されるか、または廃棄される。

以上説明したように、複数枚分の平版印刷版１０ａが納まる撮影範囲で端面画像７０をカメラ４３ａ、４３ｂで撮像し、ＰＣ４７で平版印刷版１０ａ一枚につき複数点の角位置データを検出するようにしたので、端面画像７０の撮影を短時間で済ませることができる。また、装置を構成する部品を強固に組み立てなくても、端面画像７０の撮影の合間の機械振動による測定誤差を低減することができる。

また、Ｎ回目の撮影で端面画像７０の上側に映った二枚の平版印刷版１０ａが、Ｎ＋１回目の撮影で端面画像７０の下側に映るように撮影範囲をオーバーラップさせるので、Ｎ回目の撮影とＮ＋１回目の撮影の合間に、機械振動によりＸ、Ｙ軸方向にずれｄｓ（図１１参照）が生じたとしても、端面４５ａ、４５ｂが撮影範囲から外れない程度のｄｓであれば、オーバーラップさせて映した平版印刷版１０ａと、その上側、または下側に映った平版印刷版１０ａとの角位置を正確に検出することができる。

なお、撮影範囲をオーバーラップさせる量は、少なくとも平版印刷版１０ａ一枚分であればよく、機械振動によるＺ軸方向のずれが懸念される場合には、上記実施形態で例示した二枚分以上としてもよい。また、機械振動によるＺ軸方向のずれ量を測定し、この測定結果に応じてオーバーラップの量を選定してもよい。

また、上記実施形態では、角位置を求める際に、白色の濃度の最大、最小値Ｆ_ｍａｘ、Ｆ_ｍｉｎ、および閾値ｒを用いているが、この代わりに、端面４５ａ、４５ｂと背景７１との境界付近で輝度が急激に変化することを利用して、処理範囲における輝度の変化量（微分係数）に適当な閾値をかけて角位置を求めるようにしてもよい。

上記実施形態では、ＣＣＤエリアセンサが内蔵された一対のカメラ４３ａ、４３ｂを例に挙げて説明したが、ＣＣＤラインセンサを用いてもよい。また、シートとして平版印刷版１０ａの例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、薄板鉄板や樹脂シートなどの積層束にも適用することができる。

本発明の荷姿測定装置を組み込んだ平版印刷版の加工ラインの構成を示す概略図である。 荷姿測定装置の構成を示す斜視図である。 荷姿測定装置の構成を示す平面図である。 光源を示す平面図である。 荷姿測定装置で積層束の荷姿を自動測定する手順を示すフローチャートである。 移動台を初期位置から基準位置に移動させる様子を示す説明図である。 測距センサにより得られた測距データ、走査軸となる直線、および測距データの近似直線を示すグラフである。 移動台を測定開始位置から測定終了位置に移動させる様子を示す説明図である。 走査軸を求める際の手順を示す説明図である。 走査軸を求める際の手順を示す説明図である。 撮影範囲をオーバーラップさせる様子を示す説明図である。 端面画像および画像処理に用いる処理範囲を示す説明図であり、（Ａ）は、上面側の当て板が映った上端部位置付近、（Ｂ）は、下面側の当て板が映った下端部位置付近の端面画像をそれぞれ示す。 角位置データを得る際の手順を示す説明図である。 画像処理により得られた端面と背景との境界線、および積層束と当て板との境界線を示すグラフである。

符号の説明

２ 荷姿測定装置
１０、１０ａ 平版印刷版
２７ 積層束
４０ａ、４０ｂ 三軸アクチュエータ
４１ａ、４１ｂ 角部
４２ 移動台
４３ａ、４３ｂ カメラ
４４ａ、４４ｂ 測距センサ
４５ａ、４５ｂ 端面
４６ 光源
４７ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
６０ 走査軸
７０ 端面画像

Claims (8)

1. 四角形状のシートが複数枚積層されたシート積層束の荷姿を自動測定するためのシート積層束の荷姿測定装置において、
   前記シート積層束の角部を形成する二つの端面をそれぞれ撮像する一対の撮像手段と、
   前記二つの端面をそれぞれ照明する一対の照明手段と、
   前記二つの端面までの水平距離をそれぞれ測定する一対の測距手段と、
   少なくとも前記撮像手段および前記測距手段が載置される移動台と、
   前記移動台を水平なＸ、Ｙ軸および鉛直なＺ軸方向に移動させる三軸移動手段と、
   前記測距手段の測距結果に基づいて、前記二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、前記一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求め、前記三軸移動手段を動作させて、前記走査軸に沿って前記一対の撮像手段を走査させ、この走査の間に撮像された、前記角部を含む前記二つの端面の端面画像に基づいて、前記二つの端面における前記シートのずれ量を演算する演算手段とを備え、
   前記撮像手段は、複数枚分の前記シートが納まる撮影範囲で前記端面画像を撮像し、
   前記演算手段は、前記二つの端面における前記シートの角位置を表すデータを、前記シート一枚につき複数点検出することを特徴とするシート積層束の荷姿測定装置。
2. 前記撮像手段は、前記撮影範囲を前記Ｚ軸方向に少なくとも前記シート一枚分オーバーラップさせることを特徴とする請求項１に記載のシート積層束の荷姿測定装置。
3. 前記演算手段は、前記角位置を表すデータ同士を比較し、この比較結果に基づいて、前記シート同士が重なり合った線上にある点のデータを除外することを特徴とする請求項１または２に記載のシート積層束の荷姿測定装置。
4. 前記シートは、平版印刷版であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシート積層束の荷姿測定装置。
5. 四角形状のシートが複数枚積層されたシート積層束の荷姿を自動測定するためのシート積層束の荷姿測定方法において、
   一対の測距手段を鉛直方向に移動させて、前記シート積層束の角部を形成する二つの端面までのそれぞれの水平距離を測定する測距工程と、
   前記測距工程の測距結果に基づいて、前記二つの端面に対して略平行な位置関係を保ちつつ、その焦点距離を維持しながら、一対の撮像素子を略Ｚ軸方向に走査するための走査軸を求める第１演算工程と、
   前記走査軸に沿って前記一対の撮像手段を走査して、前記角部を含む前記二つの端面の端面画像をそれぞれ撮像する撮像工程と、
   前記端面画像に基づいて、前記二つの端面における前記シートのずれ量を演算する第２演算工程とを備え、
   前記撮像工程では、複数枚分の前記シートが納まる撮影範囲で前記端面画像を撮像し、
   前記第２演算工程では、前記二つの端面における前記シートの角位置を表すデータを、前記シート一枚につき複数点検出することを特徴とするシート積層束の荷姿測定方法。
6. 前記撮像工程では、前記撮影範囲を前記Ｚ軸方向に少なくとも前記シート一枚分オーバーラップさせることを特徴とする請求項５に記載のシート積層束の荷姿測定方法。
7. 前記第２演算工程では、前記角位置を表すデータ同士を比較し、この比較結果に基づいて、前記シート同士が重なり合った線上にある点のデータを除外することを特徴とする請求項５または６に記載のシート積層束の荷姿測定方法。
8. 前記シートは、平版印刷版であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のシート積層束の荷姿測定方法。

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