JP2009132524A - 搬送膜のしわ検知装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 しわの発生を未然に確実に防止することができる搬送膜のしわ検知装置およびその方法を提供する。
【解決手段】 搬送ライン１に沿って搬送される搬送膜２に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜２のしわ検知装置３であって、搬送膜２の表面に向けて照射光を照射する光源部３２と、光源部３２より照射された照射光を受光して搬送膜２の二次元形状を撮像するカメラ部３３と、カメラ部３３より撮像された撮像データから、搬送膜２の表面に発現した複数の線状稜線２１・２１・・・からなる紋様２０の所定のデータ値を検出する検出部３４と、検出部により検出された所定のデータ値が搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かを判定する判定部３５とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送膜のしわ検知装置およびその方法の技術に関し、より詳細には、搬送ラインに沿って搬送される搬送膜に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜のしわ検知装置およびその方法に関する。

従来、二次電池に使用される電極シートなどの長尺物（搬送膜）を連続搬送する搬送ライン及びその搬送制御方法が公知である。このような搬送ラインにおいては、搬送ラインに設けられた各種ロールの駆動等が制御されることで、搬送膜の搬送速度及び張力がフィードバック制御（ウェブの搬送速度制御及び張力制御）されて、搬送膜が安定して搬送されるように構成されている。

このような搬送膜の搬送ラインでは、搬送ラインに設けられた各種ロールのミスアライメントや速度制御不良などの「外乱」によって、搬送膜の横位置（搬送ラインに対するウェブの幅方向位置）のずれが生じる場合がある。特に、近年では、搬送膜の搬送ラインにおいて、生産コストの低減を図るために、搬送膜の搬送速度の高速化が要請されているが、搬送膜の搬送速度が速められると各種ロールに対して搬送膜の滑りが発生し易い。

そして、上述したように搬送膜の横位置がずれると、搬送方向に沿って搬送膜にしわが生成される場合があった。例えば、二次電池に使用される電極部材の製造過程において、搬送中に搬送膜にしわが生じると、搬送膜の表面に塗工物を十分に塗工することができなかったり、搬送膜の表面に塗工物を圧着させる際にニップローラを通過させた際に折れ等が生じたりする場合があった。

そこで、搬送膜に生成されるしわの発生を防止するという観点から、例えば、特許文献１には、搬送膜の搬送ラインと直交する方向に張力を付与する挟持手段と、搬送膜の走行位置を検出する位置検出手段とを有してなる装置によって、位置検出手段からの搬送膜の位置信号に基づいて挟持手段の挟持圧を調整することでしわの発生を防止する装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開平５−２７８９１４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたようなしわ発生防止装置の構成では、搬送ラインの途中に配置された位置検出手段によって搬送膜の横位置のずれ量を検出することによって、実際にしわが発生したか否かを間接的に検知するものであり、また、搬送膜のずれ量に基づいて挟持手段をフィードバック制御するものであるため、位置検出手段によって横位置のずれが確認された後に挟持手段をフィードバック制御がされた際に、搬送膜がすでに搬送ラインの下流側に搬送されてしまって、先にしわが発生してしまう場合があった。

ところで、しわの発生メカニズムを詳細に検証すると、しわは唐突に発生するのではなく、最初しわにまで至らない程度の兆候（紋様）が徐々に現れ、時間が経過するに従って紋様が段々と大きくなってしわとなるという経過を辿る。そのため、搬送膜にしわ発生の兆候（紋様）が発現した段階で、かかる兆候（紋様）を検知することが出来れば、しわの発生を未然に防止することができるものと考えられる。

そして、このように、しわ発生の兆候を検知することができれば、上述した特許文献１に開示される方法のように搬送膜にしわが発生してしまうという事態も回避することができるが、従来の構成では、このような兆候（紋様）を検知することでしわの発生を未然に防止するという観点から提案されたものは見当たらない。

そこで、本発明においては、搬送膜のしわ検知装置およびその方法に関し、前記従来の課題を解決するものであり、しわの発生を未然に確実に防止することができる搬送膜のしわ検知装置およびその方法を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、搬送ラインに沿って搬送される搬送膜に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜のしわ検知装置であって、搬送膜の表面に向けて照射された照射光を受光して、搬送膜の二次元形状を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮像データから、搬送膜の表面に発現した紋様の所定のデータ値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された所定のデータ値が、搬送膜にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを有するものである。

請求項２においては、前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の高さを検出する高さ検出手段と、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出手段とを有するものである。

請求項３においては、前記撮像手段は、搬送膜の幅方向に沿って照射されたスリット光を受光して、光切断法により紋様の二次元形状を撮像し、前記高さ検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像データから紋様の光切断像を抽出し、抽出された光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部に対応するピーク座標を算出して、紋様の稜線の高さを検出するものである。

請求項４においては、前記撮像手段は、搬送膜の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、投影法により所定の測定範囲の紋様の二次元形状を撮像し、前記傾き角度検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像データから紋様の投影像を抽出し、抽出された投影像を前記高さ検出手段により抽出された光切断像と対比して紋様の稜線の山部及び／又は谷部を特定し、特定された紋様の稜線の山部及び／又は谷部のピーク座標を算出して、紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出するものである。

請求項５においては、前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の離間を検出する離間検検出手段を有するものである。

請求項６においては、搬送ラインに沿って搬送される搬送膜に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜のしわ検知方法であって、搬送膜の表面に向けて照射された照射光を受光して、搬送膜の二次元形状を撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された撮像データから、搬送膜の表面に発現した紋様の所定のデータ値を検出する検出工程と、前記検出工程により検出された所定のデータ値が、搬送膜にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かを判定する判定工程とを有するものである。

請求項７においては、前記検出工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の高さを検出する高さ検出工程と、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出工程とを有するものである。

請求項８においては、前記撮像工程は、搬送膜の幅方向に沿って照射されたスリット光を受光して、光切断法により紋様の二次元形状を撮像し、前記高さ検出工程は、前記撮像工程により撮像された画像データから紋様の光切断像を抽出し、抽出された光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部に対応するピーク座標を算出して、紋様の稜線の高さを検出するものである。

請求項９においては、前記撮像工程は、搬送膜の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、投影法により所定の測定範囲の紋様の二次元形状を撮像し、前記傾き角度検出工程は、前記撮像工程により撮像された画像データから紋様の投影像を抽出し、抽出された投影像を前記高さ検出工程により抽出された光切断像と対比して紋様の稜線の山部及び／又は谷部を特定し、特定された紋様の稜線の山部及び／又は谷部のピーク座標を算出して、紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出するものである。

請求項１０においては、前記検出工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の離間を検出する離間検出工程を有するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に示す構成としたので、しわの兆候として搬送膜の表面に発現する紋様の所定のデータ値を検出することで、しわの発生を未然に確実に防止することができる。

請求項２に示す構成としたので、紋様の二次元形状からデータ値の検出が容易であるとともに、搬送膜に対する外乱は紋様の稜線の高さや傾きに影響を及ぼすため、しわの発生防止の確実性をより向上できる。

請求項３に示す構成としたので、光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部のピーク座標を精度よく算出することができ、紋様の稜線の高さの検出精度を向上できる。

請求項４に示す構成としたので、投影像を光切断像と対比させることで紋様の稜線の傾き角度の検出精度を向上できる。

請求項５に示す構成としたので、紋様の二次元形状からデータ値の検出が容易であるとともに、搬送膜に対する外乱は紋様の稜線の離間に影響を及ぼすため、しわの発生防止の確実性をより向上できる。

請求項６に示す構成としたので、しわの兆候として搬送膜の表面に発現する紋様の所定のデータ値を検出することで、しわの発生を未然に確実に防止することができる。

請求項７に示す構成としたので、紋様の二次元形状からデータ値の検出が容易であるとともに、搬送膜に対する外乱は紋様の稜線の高さや傾きに影響を及ぼすため、しわの発生防止の確実性をより向上できる。

請求項８に示す構成としたので、光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部のピーク座標を精度よく算出することができ、紋様の稜線の高さの検出精度を向上できる。

請求項９に示す構成としたので、投影像を光切断像と対比させることで紋様の稜線の傾き角度の検出精度を向上できる。

請求項１０に示す構成としたので、紋様の二次元形状からデータ値の検出が容易であるとともに、搬送膜に対する外乱は紋様の稜線の離間に影響を及ぼすため、しわの発生防止の確実性をより向上できる。

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るしわ検知装置を用いた搬送ラインの全体的な構成を示した側面図、図２は同じく図１のしわ検知装置の側面図、図３は搬送膜の表面に発現した紋様の状態を示した平面図、図４は搬送膜の表面に発現した紋様の状態を示した断面図、図５はしわ検知装置の構成を示したブロック図、図６は検出部で抽出される光切断像を示した図、図７は検出部で抽出される投影像を示した図、図８は本実施例のしわ検知装置を用いた搬送膜のしわ検知方法を示したフローチャートである。
なお、以下の実施例においては、搬送膜２の幅方向をＸ方向（幅方向）、搬送膜２のまく表面の上下方向をＹ方向、搬送膜２の搬送方向をＺ方向とする。

図１及び図２に示すように、本実施例のしわ検知装置３は、シート電極（搬送膜２）を製造するシート電極製造装置（図略）の搬送ライン１に設けられている。搬送ライン１は、搬送膜２としての尺状の集電体シートに活物質を塗工してシート電極を製造する装置の搬送ラインであって、例えば、尺状の集電体シートの両表面に活物質ペーストを塗布して活物質層を形成する塗布工程（図略）や、活物質層が形成された集電体シートを加圧ロールに通過させて集電体シートの表面に活物質層を圧着させる圧着工程（図略）や、形成された長尺状のシート電極を所定形状となるように裁断する裁断工程（図略）等が配設されている。

しわ検知装置３は、搬送ライン１において、搬送膜２の搬送方向の上流側に設けられたガイドロール１０と、搬送膜２の搬送方向（Ｚ方向）の下流側に設けられたガイドロール１１及びフィードロール１２の間に配設されている。ガイドロール１０・１１は、回転軸に対してロール本体が回転自在に軸支されており、搬送ライン１に沿って搬送される搬送膜２に連動して回転される。また、フィードロール１２上にはニップロール１３が配設されており、ニップロール１３は、図示せぬエアーシリンダー等によってフィードロール１２にそれぞれ圧着可能に構成されている。

本実施例のしわ検知装置３は、搬送膜２の表面に発現した紋様２０を検知し、紋様２０の二次元形状からしわの兆候を判定して、搬送膜２に生成されるしわの発生を未然に検知するものである。具体的には、搬送膜２の表面に発現する複数の線状稜線２１・２１・・・からなる紋様２０の二次元形状を撮像する撮像手段としての二次元形状センサ３０と、二次元形状センサ３０により撮像された紋様２０の二次元形状（撮像データ）から紋様２０の二次元形状を特定して紋様２０の所定のデータ値を検出して、しわの発生の兆候を判定する画像処理部３１とで構成されている。

図３及び図４に示すように、紋様２０は、複数の線状稜線２１・２１・・・が搬送ライン１（Ｚ方向）に対して所定の傾き角度で斜めに延出され、幅方向（Ｘ方向）に所定の離間で連続された状態で発現され、稜線２１が山部２２及び谷部２３が連続した断面波形状の二次元形状を有している。そして、本実施例の紋様２０の二次元形状は、紋様２０の稜線２１・２１・・・の高さ、傾き角度、及び離間のそれぞれのデータ値によって特定される。

図２に示したように、二次元形状センサ３０は、搬送膜２の表面に向けて照射光を照射する光源部３２と、光源部３２により照射された照射光の内、搬送膜２にて反射された反射光を受光して搬送膜２の二次元形状を撮像するカメラ部３３等とで構成されている。光源部３２は、搬送膜２の幅方向（Ｘ方向）に沿ってスリット光を照射する第一光源部３２ａ・３２ｂと、搬送膜２の所定の測定範囲（Ｘ−Ｚ平面）に向けて範囲光を照射する第二光源部３２ｃとで構成されている。

第一光源部３２ａ・３２ｂは、直線状のスリット光として赤外線レーザ光を照射可能に構成されており、搬送膜２の表面に対して略垂直方向であって、ガイドロール１０・１１のロール面に対して略平行となるように搬送膜２の幅方向に沿うようにして赤外線レーザ光が照射される。本実施例の第一光源部３２ａ・３２ｂは、搬送ライン１の上流側（図２における位置Ａ）と下流側（図２における位置Ｂ）とに二箇所に配設されており、所定の離間Ｄを有するようにして配設されている。

第二光源部３２ｃは、搬送膜２の表面に対して斜め方向からＬＥＤ光を照射可能に構成されており、搬送膜２の所定の測定範囲（Ｘ−Ｚ平面）が照射されるようにしてＬＥＤ光が照射される（図３参照）。また、かかる測定範囲には、上述した第一光源部３２ａ・３２ｂからのレーザ光も照射される。

カメラ部３３は、赤・緑・青の色成分ごとに撮像可能な分光感度特性を有する３ＣＣＤカメラが用いられており、上述した測定範囲において光源部３２（第一光源部３２ａ・３２ｂ及び第二光源部３２ｃ）により照射された照射光の内、搬送膜２の表面にて反射された反射光を受光することで、搬送膜２の二次元形状が撮像される。本実施例では、カメラ部３３によって、第一光源部３２ａ・３２ｂからのレーザ光を受光して光切断法により紋様２０の二次元形状が撮像されるとともに、第二光源部３２ｃからのＬＥＤ光を受光して投影法により測定範囲の紋様２０の二次元形状が撮像される。

本実施例の二次元形状センサ３０は、後述する画像処理部３１に接続されており、カメラ部３３にて撮像された紋様２０の二次元形状は、画像データとして画像処理部３１（の検出部３４）に送信される。

すなわち、本実施例の二次元形状センサ３０では、第一光源部３２ａ・３２ｂによって搬送膜２の幅方向に沿ってスリット光（レーザ光）が照射され、搬送膜２の表面にて反射された後に、反射光がカメラ部３３にて受光されることで、光切断法により紋様２０の二次元形状が撮像される。このようにして光切断法により撮像された紋様２０の二次元形状は、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）における紋様２０の上下断面形状に相当し（図４及び図６参照）、かかる二次元形状に基づいて、後述するように画像処理部３１にて紋様２０の稜線２１・２１・・・の山部２２及び谷部２３の高さや離間が検出される。

一方、二次元形状センサ３０では、第二光源部３２ｃによって搬送膜２の測定範囲に向けて範囲光が照射され、搬送膜２の表面にて反射された後に、反射光がカメラ部３３にて受光されることで、投影法により紋様２０の二次元形状が撮像される。このようにして投影法により撮像された紋様２０の二次元形状は、測定範囲での所定の二次元座標（Ｘ−Ｚ平面）における紋様２０の二次元形状に相当し（図７参照）、かかる二次元形状に基づいて、後述するように画像処理部３１にて紋様２０の稜線２１・２１・・・の山部２２及び谷部２３の搬送方向に対する傾き角度が検出される。

図２、図４乃至図７に示すように、画像処理部３１は、各種処理が実行される図示せぬＣＰＵや各種処理プログラム等が格納される記憶部としての図示せぬメモリ等で構成されており、カメラ部３３により撮像された撮像データから搬送膜２の表面に発現した紋様２０の稜線２１・２１・・・の所定のデータ値を検出する検出手段としての検出部３４と、検出部３４により検出された所定のデータ値が搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の閾値内にあるか否かを判定する判定手段としての判定部３５等とで構成されている。

本実施例の画像処理部３１では、紋様２０の稜線２１・２１・・・の所定のデータ値として、稜線２１・２１・・・（の山部２２及び谷部２３）の高さ、傾き角度、及び離間のデータ値が検出される。具体的には、稜線２１の高さは、断面視（Ｘ−Ｙ平面）における稜線２１の山部２２と谷部２３との差違として検出される。また、稜線２１の傾き角度は、平面視（Ｘ−Ｚ平面）における位置Ａ及び位置Ｂでの稜線２１の山部２２又は谷部２３の差違として検出される。また、稜線２１の離間は、断面視（Ｘ−Ｙ平面）における山部２２と山部２２との間又は谷部２３と谷部２３との間の差違として検出される。

なお、画像処理部３１には、上述した他に、画像出力可能なモニター等の出力装置３６や、キーボート・テンキー・タッチパネル等の入力装置３７などが接続されている。特に、出力装置３６には、画像処理部３１にて抽出された紋様２０の二次元形状（光切断像や投影像）や、検出された紋様２０の山部２２及び／又は谷部２３の高さ・傾き角度・離間などのデータ値が出力表示される。

検出部３４は、二次元形状センサ３０により撮像された撮像データから紋様２０の稜線２１・２１・・・の高さを検出する高さ検出部３４ａと、紋様２０の稜線２１・２１・・・の離間を検出する離間検出部３４ｂと、二次元形状センサ３０により撮像された撮像データから紋様２０の稜線２１・２１・・・の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出部３４ｃ等とで構成されている。

高さ検出部３４ａでは、まず、上述した二次元形状センサ３０のカメラ部３３より受信した撮像データに基づいて、紋様２０の光切断像が抽出される（図４及び図６参照）。この紋様２０の光切断像は、紋様２０の二次元形状を表すものとして二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上で上下方向に波打った波形状として抽出される。特に、高さ検出部３４ａでは、カメラ部３３によって第一光源部３２ａ・３２ｂにより照射された照射光が撮像された撮像データが個別に受信されて、それぞれの撮像データから位置Ａ及び位置Ｂでの紋様２０の二次元形状がそれぞれ抽出される。

そして、本実施例の高さ検出部３４ａでは、抽出された光切断像から紋様２０の稜線２１・２１・・・の山部２２及び谷部２３に対応するピーク座標がそれぞれ算出される。具体的には、紋様２０の二次元形状において、稜線２１が一方側（左側）から順に各山部２２ａ・２２ｂ・・・及び谷部２３ａ・２３ｂ・・・と設定され、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ面）上における各山部２２ａ・２２ｂ・・・及び谷部２３ａ・２３ｂ・・・のピーク座標が算出され、算出されたピーク座標から高さ方向の距離（高さ）が検出される（図６参照）。

山部２２及び谷部２３の高さは、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上における山部２２及び谷部２３の高さ方向（Ｙ軸方向）のピーク座標が算出されることで、隣接する山部２２と谷部２３の差異値として検出される。
例えば、図６において、隣接する一の山部２２ａ及び谷部２３ａに注目すると、まず、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上における山部２２ａ及び谷部２３ａの高さ方向（Ｙ軸方向）のピーク座標が算出され、算出されたピーク座標に基づいて隣接する谷部２３ａから山部２２ａまでの高さが検出される。

離間検出部３４ｂでは、まず、上述した二次元形状センサ３０のカメラ部３３より受信した撮像データに基づいて、紋様２０の光切断像が抽出され（図４及び図６参照）、抽出された光切断像から紋様２０の稜線２１・２１・・・の離間が検出される。具体的には、紋様２０の二次元形状において、稜線２１が一方側（左側）から順に各山部２２ａ・２２ｂ・・・及び谷部２３ａ・２３ｂ・・・と設定され、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上における各山部２２ａ・２２ｂ・・・及び谷部２３ａ・２３ｂ・・・のピーク座標が算出され、算出されたピーク座標から水平方向の距離（離間）が検出される。

山部２２及び谷部２３（紋様２０の稜線２１）の離間は、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上における山部２２及び谷部２３の水平方向（Ｘ軸方向）のピーク座標が算出されることで、隣接する山部２２と谷部２３の差異値として検出される。
例えば、図６において、隣接する一の山部２２ａ・２２ｂ及び谷部２３ａ・２３ｂに注目すると、まず、所定の二次元座標（Ｘ−Ｙ平面）上における山部２２ａ及び谷部２３ａの水平方向（Ｘ軸方向）のピーク座標が算出され、算出されたピーク座標から隣接する山部２２ａ・２２ｂ間及び谷部２３ａ・２３ｂ間の距離（離間）が検出される。

以上のようにして、高さ検出部３４ａ及び離間検出部３４ｂでは、紋様２０の稜線２１のピーク座標並びに検出された高さ及び離間が、対応する山部２２及び谷部２３ごとに検出される。また、これらの値は、位置Ａ及び位置Ｂにてそれぞれ求められる（図６参照）。

傾き角度検出部３４ｃでは、まず、上述した二次元形状センサ３０のカメラ部３３より受信した撮像データに基づいて、紋様２０の投影像が抽出される（図５及び図７参照）。紋様２０の投影像は、所定の二次元座標（Ｘ−Ｚ平面）上における紋様２０の二次元形状であって、所定の閾値により二値化された後に、細線化処理などの画像処理が施されて紋様２０の二次元パターンとして抽出される。本実施例では、閾値に応じて山部２２及び谷部２３の境界が明確になるように画像処理される（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）。

次いで、傾き角度検出部３４ｃでは、上述した紋様２０の光切断像が投影像と対比されて、投影像における紋様２０の稜線２１の山部２２及び谷部２３が特定される。具体的には、高さ検出部３４ａ（又は離間検出部３４ｂ）にて算出された位置Ａ及び位置Ｂの光切断像における各山部２２ａ・２２ｂ・・・及び谷部２３ａ・２３ｂ・・・のピーク座標から、光切断像の各山部２２及び谷部２３が投影像のどの山部２２及び谷部２３に対するのかがそれぞれ特定される。このとき、各位置Ａ及び位置Ｂでの光切断像が投影像と対比され、位置Ａのピーク座標と位置Ｂのピーク座標とが対応付けられることで各山部２２及び谷部２３が特定される。

そして、傾き角度検出部３４ｃでは、特定された紋様２０の稜線２１の山部２２及び谷部２３のピーク座標から紋様２０の稜線２１の搬送方向（Ｚ軸方向）に対する傾き角度（図７におけるθ）が検出される。具体的には、紋様２０の稜線２１の搬送方向に対する傾き角度は、位置Ａにおける山部２２及び谷部２３の水平方向（Ｘ軸方向）のピーク座標と、位置Ｂにおける山部２２及び谷部２３の水平方向（Ｘ軸方向）のピーク座標と、位置Ａ及び位置Ｂの距離Ｄ（Ｚ軸方向）とから検出される。
例えば、図７（ａ）において、光切断像の各山部２２及び谷部２３が投影像のどの山部２２及び谷部２３に対するのかが特定された結果、位置Ａにおける山部２２ａが位置Ｂにおける山部２２ａに対応する場合に、かかる山部２２ａの水平方向（Ｘ軸方向）のピーク座標の差異値と距離Ｄの値から、搬送方向に対する山部２２ａの傾き角度が検出される。また、図７（ｂ）において、同様に谷部２３の傾き角度が検出される。

このように、傾き角度検出部３４ｃでは、稜線２１における山部２２及び谷部２３のぞれぞれの傾き角度が検出される。つまり、稜線２１の山部２２の傾き角度は、山部２２が明確になるように画像処理が施された紋様２０の二次元パターンが用いられて検出され（図７（ａ）参照）、一方、稜線２１の谷部２３の傾き角度は、谷部２３が明確になるように画像処理が施された紋様２０の二次元パターンが用いられて検出される（図７（ｂ）参照）。

図５に示したように、判定部３５では、検出部３４により検出された所定のデータ値（高さ・傾き角度・離間）が、搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かが判定される。例えば、搬送膜２にしわが発生した時のデータ値に基づいてある閾値を設定し、検出された所定のデータ値が前記閾値を超えた値の領域にあればしわの兆候があると判定する。
本実施例の判定部３５では、検出部３４により検出された所定のデータ値が、予め図示せぬメモリ等に格納されたしわ発生マップ３８と対比されることで、紋様２０の二次元形状からしわの兆候を判定して搬送膜２に生成されるしわの発生が未然に検知される。

ここで、しわ発生マップ３８とは、予め、本実施例のしわ検知装置３を用いて搬送膜２に発現した紋様２０のデータ値を検出して、搬送膜２においてその後しわが発生したか否かを測定した結果を記憶したデータベースのことである。特に、本実施例のしわ発生マップ３８は、単体のデータ値だけでなく各データ値が組み合わされることで、判定部３５にてしわの発生の有無を様々な要因に基づいて評価できるように構成される。
すなわち、しわ発生マップ３８には、紋様２０の稜線２１・２１・・・の個別のデータ値のみならず、例えば、任意の稜線２１の高さに対する傾き角度の関係からしわの発生可能性を表したマップや、任意の稜線２１の高さに対する離間の関係からしわの発生可能性を表したマップなどが含まれる。

判定部３５では、検出部３４により検出されたデータ値がしわ発生マップ３８と対比されて、かかる検出されたデータ値が、データ値単体ごとに設定された閾値や、データ値の組み合わせに応じて設定された所定の領域値（閾値）の範囲内であるか否かが判定される。そして、本実施例の判定部３５では、検出されたデータ値が閾値内にあると判定された場合に、かかる紋様２０の二次元形状がしわの発生をもたらす前兆を示している、換言すると、紋様２０がその後しわとなって搬送膜２に生成される可能性が高いと判定される。

次に、本実施例のしわ検知装置３を用いた搬送膜２のしわ検知方法について、以下に説明する。
図８に示すように、本実施例のしわ検知装置３を用いた搬送膜２のしわ検知方法は、搬送ライン１に沿って搬送される搬送膜２に生成されるしわの発生を未然に検出する方法であって、搬送膜２の表面に向けて照射された照射光を受光して、搬送膜２の二次元形状を撮像する撮像工程（Ｓ１００）と、撮像工程により撮像された撮像データから、搬送膜２の表面に発現した複数の線状稜線２１・２１・・・からなる紋様２０の所定のデータ値を検出する検出工程（Ｓ１１０）と、検出工程により検出された所定のデータ値が搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の閾値内にあるか否かを判定する判定工程（Ｓ１２０）等とを有するものである。

なお、本実施例のしわ検知装置３は、常時又は任意のタイミングでしわの発生が検知されるが、以下、搬送ライン１に沿って搬送される搬送膜２に対して表面に複数の稜線２１・２１・・・からなる紋様２０が発現されている場合のしわの検知方法について説明する。

まず、撮像工程（Ｓ１００）では、搬送膜２の表面に発現された紋様２０に対して、照射光が照射されて搬送膜２の二次元形状が撮像される。具体的には、しわ検知装置３を構成する二次元形状センサ３０によって、第一光源部３２ａ・３２ｂ及び第二光源部３２ｃから搬送膜２に向けて照射光が照射され（Ｓ１０１）、カメラ部３３にて搬送膜２の表面で反射された反射光が受光されることで紋様２０の二次元形状が撮像される（Ｓ１０２）。

検出工程（Ｓ１１０）では、撮像工程により撮像された撮像データから、搬送膜２の表面に発現した複数の線状稜線２１・２１・・・からなる紋様２０の所定のデータ値が検出される。本実施例の検出工程では、画像処理部３１の検出部３４にて二次元形状センサ３０のカメラ部３３より受信した撮像データに基づいて紋様２０の光切断像及び投影像がそれぞれ抽出される（Ｓ１１１）。
次いで、抽出された光切断像から紋様２０の稜線２１・２１・・・の山部２２及び谷部２３に対応するピーク座標が算出され（Ｓ１１２）、算出されたピーク座標から紋様２０の稜線２１の高さ及び離間が検出される（Ｓ１１３）。
また、抽出された投影像と光切断像とが対比されて、先に算出された山部２２及び谷部２３に対応するピーク座標から投影像における紋様２０の稜線２１の山部２２及び谷部２３が特定される（Ｓ１１４）。そして、特定された紋様２０の稜線２１の山部２２及び谷部２３のピーク座標から紋様２０の稜線２１の搬送方向に対する傾き角度が検出される（Ｓ１１５）。

判定工程（Ｓ１２０）では、画像処理部３１の検出部３４にて、検出工程により検出された紋様２０の所定のデータ値（高さ・離間・傾き角度）が、搬送膜２にしわが発生した時のデータ値として予め設定されたしわ発生マップ３８と対比されて（Ｓ１２１）、しわの発生の有無が判定される（Ｓ１２２）。具体的には、検出された所定のデータ値が、搬送膜２にしわが発生した時のデータ値に基づいて設定された閾値を超えた値の領域にあればしわの兆候があると判定される。

以上のように、本実施例の搬送膜２のしわ検知装置３は、搬送ライン１に沿って搬送される搬送膜２に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜２のしわ検知装置３であって、搬送膜２の表面に向けて照射光を照射する光源部３２と、光源部３２より照射された照射光を受光して搬送膜２の二次元形状を撮像するカメラ部３３と、カメラ部３３より撮像された撮像データから、搬送膜２の表面に発現した複数の線状稜線２１・２１・・・からなる紋様２０の所定のデータ値を検出する検出部３４と、検出部により検出された所定のデータ値が搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の閾値内にあるか否かを判定する判定部３５とを有するため、しわの兆候として搬送膜２の表面に発現する紋様２０のデータ値を検出することで、しわの発生を未然に確実に防止することができる。

すなわち、本実施例のしわ検知装置３は、搬送膜２の二次元形状を撮像する撮像手段を有するため、搬送膜２の表面にしわ発生の兆候として発現される紋様２０の二次元形状を撮像することができ、さらに、撮像データから紋様２０の所定のデータ値（高さ・傾き角度・離間等）を検出する検出手段と、検出されたデータ値に基づいて搬送膜２にしわが発生した時のデータ値の閾値内にあるか否かを判定する判定手段を有するため、紋様２０の二次元形状のデータ値からしわの兆候を定量的に判定することができ、しわの発生を未然に防止することができる。特に、従来のように紋様２０の形状を目視により判断してしわの兆候を目視により判定していた場合に比べると、しわの発生防止の確実性を飛躍的に向上できる。

また、本実施例では、検出部３４は、カメラ部３３により撮像された撮像データから紋様２０の稜線２１の高さを検出する高さ検出部３４ａと、カメラ部３３により撮像された撮像データから紋様２０の稜線２１の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出部３４ｃとを有し、すなわち、検出部３４にて、上述した紋様２０の所定のデータ値の内紋様２０の稜線２１の高さ及び傾き角度が検出されるため、紋様２０の二次元形状からデータ値の検出が容易であるとともに、搬送膜２に対する外乱は紋様２０の稜線２１の高さや傾きに影響を及ぼすため、しわの発生防止の確実性をより向上できる。

特に、本実施例では、二次元形状センサ３０（カメラ部３３）は、搬送膜２の幅方向に沿って照射されたスリット光を受光して、光切断法により紋様２０の二次元形状を撮像し、高さ検出部３４ａは、二次元形状センサ３０（カメラ部３３）により撮像された画像データから紋様２０の光切断像を抽出し、抽出された光切断像から紋様２０の稜線２１・２１・・・の山部２２及び谷部２３に対応するピーク座標を算出して、紋様２０の稜線２１の高さを検出するものであるため、光切断像から紋様２０の稜線２１の山部２２及び谷部２３のピーク座標を精度よく算出することができ、紋様２０の稜線２１の高さの検出精度を向上できる。

また、本実施例では、二次元形状センサ３０（カメラ部３３）は、搬送膜２の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、投影法により所定の測定範囲の紋様２０の二次元形状を撮像し、傾き角度検出部３４ｃは、二次元形状センサ３０（カメラ部３３）により撮像された画像データから紋様２０の投影像を抽出し、抽出された投影像を高さ検出部３４ａにより抽出された光切断像と対比して紋様２０の稜線２１の山部２２及び／又は谷部２３を特定し、特定された紋様２０の稜線２１の山部２２及び／又は谷部２３のピーク座標を算出して、紋様２０の稜線２１の搬送方向に対する傾き角度を検出するものであるため、投影像を光切断像と対比させることで、紋様２０の二次元形状をより正確に特定することができ、紋様２０の稜線２１の傾き角度の検出精度を向上できるのである。

なお、本実施例のしわ検知装置３及びその方法については、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例の検出部３４では、高さ検出部３４ａ、離間検出部３４ｂ、及び傾き角度検出部３４ｃが設けられており、紋様２０の二次元形状を紋様２０の高さ・離間・傾き角度で特定するものであったが（図５等参照）、検出部３４の構成はこれに限定されず、例えば、いずれか一又は二の検出部より構成されてもよい。具体的には、離間検出部３４ｂは必ずしも設けられる必要はなく、紋様２０の二次元形状が紋様２０の高さと傾き角度より特定されるように構成されてもよい。

また、上述した実施例の傾き角度検出部３４ｃでは、稜線２１における山部２２及び谷部２３のぞれぞれの傾き角度が検出されるが（図７参照）、これに限定されず、例えば、山部２２又は谷部２３のいずれか一方の傾き角度が検出されるように構成されてもよい。

また、しわ発生マップ３８としては、データ値単体ごとの閾値や、データ値の組み合わせに応じた所定の領域値（閾値）は、搬送ライン１における搬送条件や搬送膜２の材質等に応じて、実際の紋様２０のデータ値としわの発生との相関性を考慮しながら設定される。

さらに、しわ検知装置３で測定される搬送膜２としては、例えば、箔（フォイル）、織物、フィルム、紙等、薄い形状の物品を含む。また、搬送膜２を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料その他の材料あるいはこれらを組み合わせたものでもよい。

本発明の一実施例に係るしわ検知装置を用いた搬送ラインの全体的な構成を示した側面図。 同じく図１のしわ検知装置の側面図。 搬送膜の表面に発現した紋様の状態を示した平面図。 搬送膜の表面に発現した紋様の状態を示した断面図。 しわ検知装置の構成を示したブロック図。 検出部で抽出される光切断像を示した図。 検出部で抽出される投影像を示した図。 本実施例のしわ検知装置を用いた搬送膜のしわ検知方法を示したフローチャート。

符号の説明

１ 搬送ライン
２ 搬送膜
３ しわ検知装置
３０ 二次元形状センサ
３１ 画像処理部
３２ 光源部
３２ａ 第一光源部
３２ｂ 第一光源部
３２ｃ 第二光源部
３３ カメラ部（撮像手段）
３４ 検出部（検出手段）
３４ａ 高さ検出部（高さ検出手段）
３４ｂ 離間検出部（離間検出手段）
３４ｃ 傾き角度検出部（傾き角度検出手段）
３５ 判定部（判定手段）

Claims (10)

1. 搬送ラインに沿って搬送される搬送膜に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜のしわ検知装置であって、
   搬送膜の表面に向けて照射された照射光を受光して、搬送膜の二次元形状を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮像データから、搬送膜の表面に発現した紋様の所定のデータ値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された所定のデータ値が、搬送膜にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする搬送膜のしわ検知装置。
2. 前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の高さを検出する高さ検出手段と、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の搬送膜のしわ検知装置。
3. 前記撮像手段は、搬送膜の幅方向に沿って照射されたスリット光を受光して、光切断法により紋様の二次元形状を撮像し、
   前記高さ検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像データから紋様の光切断像を抽出し、抽出された光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部に対応するピーク座標を算出して、紋様の稜線の高さを検出することを特徴とする請求項２に記載の搬送膜のしわ検知装置。
4. 前記撮像手段は、搬送膜の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、投影法により所定の測定範囲の紋様の二次元形状を撮像し、
   前記傾き角度検出手段は、前記撮像手段により撮像された画像データから紋様の投影像を抽出し、抽出された投影像を前記高さ検出手段により抽出された光切断像と対比して紋様の稜線の山部及び／又は谷部を特定し、特定された紋様の稜線の山部及び／又は谷部のピーク座標を算出して、紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出することを特徴とする請求項３に記載の搬送膜のしわ検知装置。
5. 前記検出手段は、前記撮像手段により撮像された撮像データから紋様の稜線の離間を検出する離間検出手段を有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の搬送膜のしわ検知装置。
6. 搬送ラインに沿って搬送される搬送膜に生成されるしわの発生を未然に検知する搬送膜のしわ検知方法であって、
   搬送膜の表面に向けて照射された照射光を受光して、搬送膜の二次元形状を撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程により撮像された撮像データから、搬送膜の表面に発現した紋様の所定のデータ値を検出する検出工程と、
   前記検出工程により検出された所定のデータ値が、搬送膜にしわが発生した時のデータ値の範囲内にあるか否かを判定する判定工程とを有することを特徴とする搬送膜のしわ検知方法。
7. 前記検出工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の高さを検出する高さ検出工程と、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出する傾き角度検出工程とを有することを特徴とする請求項６に記載の搬送膜のしわ検知方法。
8. 前記撮像工程は、搬送膜の幅方向に沿って照射されたスリット光を受光して、光切断法により紋様の二次元形状を撮像し、
   前記高さ検出工程は、前記撮像工程により撮像された画像データから紋様の光切断像を抽出し、抽出された光切断像から紋様の稜線の山部及び谷部に対応するピーク座標を算出して、紋様の稜線の高さを検出することを特徴とする請求項７に記載の搬送膜のしわ検知方法。
9. 前記撮像工程は、搬送膜の所定の測定範囲に向けて照射された範囲光を受光して、投影法により所定の測定範囲の紋様の二次元形状を撮像し、
   前記傾き角度検出工程は、前記撮像工程により撮像された画像データから紋様の投影像を抽出し、抽出された投影像を前記高さ検出工程により抽出された光切断像と対比して紋様の稜線の山部及び／又は谷部を特定し、特定された紋様の稜線の山部及び／又は谷部のピーク座標を算出して、紋様の稜線の搬送方向に対する傾き角度を検出することを特徴とする請求項８に記載の搬送膜のしわ検知方法。
10. 前記検出工程は、前記撮像工程により撮像された撮像データから紋様の稜線の離間を検出する離間検出工程を有することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の搬送膜のしわ検知方法。

Images