JP2014238304A - シート状物の検査装置及びシート状物の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定以上の測定検査精度を持って測定検査を行うことを目的とする。
【解決手段】シート状物３０１に対して異なる照射光で複数の撮像画像１０４を撮像し、照射光毎の照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを合成した後、画素毎に最適な照射光の画素を選択して目付量の検査を行うことにより、画素毎に最適な透過率のデータを選択して検査を行うことができるため、目付量変化と透過率変化との関係のばらつきを押さえ、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定の測定精度を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行中のシート状の物の目付量を連続的に測定するシート状物の測定検査装置及び検査方法に関するものである。

従来の走行中のシート状の物、例えば不織布や紙、もしくは合成樹脂シートの目付量を連続的に測定する測定検査装置としては、透過照明装置とラインＣＣＤカメラを所定の間隔をおいて配置し、その間にシート状物を通過させて、照明光の透過具合から、目付量を測定し、検査しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図７は従来のシート状物の目付け量の測定を説明する図であり、特許文献１に記載された従来のシート状物の検査装置を説明する図である。
図７（ａ）は、従来のシート状物の検査装置における撮像部の構成を示す図である。

図７（ａ）において、検査対象である走行中のシート状物３０１の下部に、透過照明装置３０２を設け、透過照明装置３０２からシート状物３０１に光を照射する。そして、シート状物３０１を透過した光を、ラインＣＣＤカメラ３０３で測定し、制御装置３０４でその透過光を透過輝度として数値化する。

制御装置３０４では、シート状物３０１がある場合の数値化した透過光と、シート状物３０１が無い場合の数値化した透過光から、透過率を算出し、事前に作成しておいた透過率目付量変換曲線３０５に照らし合わせ、目付量を導いている。

目付量は布などのシート状物３０１の単位面積当たりの質量を表す単位である。
図７（ｂ）は、従来のシート状物の検査装置の透過率目付量変換グラフである。
図７（ｂ）において、縦軸は、検査対象の透過率であり、横軸は目付量（ｇ／ｍ^２）を示している。

図７（ｂ）に示す透過率目付量変換曲線３０５は、事前に用意した異なる目付量のシート状物３０１を測定することで作成され、制御装置３０４に記憶しておく。
図７（ｃ）は、従来のシート状物の検査装置における光量を調整する方法を示すフロー図である。

対象のシート状物３０１を透過した透過光を、ラインＣＣＤカメラ３０３の最適な受光状態とするために、測定検査の前にラインＣＣＤカメラ３０３の走査周期を自動調整する機能を設けており、その調整ステップを示したものである。

図７（ｃ）において、設定ステップＳ１でラインＣＣＤカメラ３０３の走査周期を最小走査周期に設定し、入力ステップＳ２で画像入力を行いその画像の平均値となる透過輝度を演算する。その後、判定ステップＳ３で平均透過輝度のチェックを行い、調整ステップＳ４で平均透過輝度に基づいた走査周期の変更を行い、Ｓ２の画像入力及び平均値演算を繰り返し、シート状物の状態に合わせた、最適な実動作での走査周期を設定している。

特開平９−２５６２６７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、基準値である３０ｇ／ｍ^２付近３０６の目付け量を検出した場合は、約１０ｇ／ｍ^２の目付量の違いを１０％の透過率の変化として検出しており、透過率変化の測定精度は１ｇ／ｍ^２／１％となるが、６０ｇ／ｍ^２と９０ｇ／ｍ^２との間３０７の目付け量を検出した場合は、２％程度の透過率変化しか検出できておらず、透過率変化の測定精度が１５ｇ／ｍ^２／１％となると推測でき、６０ｇ／ｍ^２を超える所と、３０ｇ／ｍ^２付近では、測定精度が同じとは言い難い。

特定の目標目付量付近での、良否判定を行うだけであれば、その目付量に合わせた調整で対応する事も可能であるが、目付量が少ない対象から、目付量が多い対象までの測定対象範囲の広い対象、例えば目付け量が１０〜９０ｇ／ｍ^２の全範囲や、０〜９ｇ／ｍ^２の範囲のシート状物３０１を測定検査する場合に、ラインＣＣＤカメラ３０３の受光状態を最適な状態にする事は困難であり、このような対象を検査する場合には、測定検査精度が落ちるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定以上の測定検査精度を持って測定検査を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のシート状物の検査装置は、照射光量を切り替え可能で走行するシート状物に照射光を照射する照明装置と、前記照明装置が照射する照射光の切り替えを制御する照明切り替え装置と、複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する撮像装置と、前記シート状物の撮像画像として、画素毎に照射光量に対応する画像を選択して目付量を測定し、良否判定を行う制御装置とを有することを特徴とする。

また、本発明のシート状物の検査方法は、照射光量を切り替えながら走行するシート状物に照射光を照射する工程と、複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する工程と、前記シート状物の撮像画像として、画素毎に照射光量に対応する画像を選択して目付量を測定し、良否判定を行う工程とを有することを特徴とする。

以上により、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定以上の測定検査精度を持って測定検査を行うことができる。

本発明のシート状物の検査装置の全体構成を示す図 本発明のシート状物検査装置のタイミング図 本発明のシート状物検査装置の照明切り替えと実際の位置関係を示す図 本発明のシート状物検査方法を示すフロー図 本発明のシート状物の検査方法における画像変換ステップの詳細を説明する図 本発明のシート状物の検査方法における詳細検査ステップの詳細説明を示す図 従来のシート状物の目付け量の測定を説明する図

本発明のシート状物の検査装置及びシート状物の検査方法は、不織布や紙、もしくは合成樹脂シート等のシート状物に光を照射し、シート状物を透過した光の光量を測定することにより、シート状物の目付量を算出し、シート状物の検査を行うものである。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のシート状物の検査装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、本発明のシート状物の検査装置は、シート状物３０１の下部に透過照明装置１３２を備える。透過照明装置１３２は、照明切り替え機能１０１から送られてきた照明データ情報１０２に基づき、照射光の光量を切り替えながら照射光を照射する。その透過照明装置１３２から照射され、シート状物３０１を透過した透過光を、ラインＣＣＤカメラ等の撮像装置１３３で撮像し、画像入力部１０３でその透過光を透過輝度とした撮像画像１０４としてデータ化する。

例えば、照射光の設定を行う照明データ情報１０２は、０〜２５５の８ビットデータで設定する。また、データ化された撮像画像１０４の透過輝度データは、０〜２５５の８ビットデータで処理しても良いが、１２ビット、１６ビットや３２ビットの輝度データにして処理をおこなっても良い。

データ化された撮像画像１０４は、例えば、走行方向に直交する横方向については５１２０画素、走行方向については３０ラインで構成され、撮像後、制御装置１０５内の測定検査部１０６に送られる。

撮像画像１０４の走行方向毎のデータは、ラインデータと呼び、撮像画像１０４の中で、透過照明装置１３２の照射光が切り替わる途中のラインデータ１０７と、照射光が確実に切り替わった後のラインデータ１０８とで構成されている。

測定検査部１０６では、照射光を連続して変化させながら撮像した撮像画像１０４の中で、透過照明装置１３２の照射光が確実に切り替わった後のラインデータ１０８のみを抜き出し、そのラインを照射光設定毎のグループに統合し、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを作成する。

例えば、照射光設定として３種類の設定をすることができ、照射光設定ごとに撮像された、それぞれ１０００ラインの撮像画像１０４を用いて、横方向は５１２０画素、走行方向は１０００ラインの照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを３枚作成して検査を行うが、作成、検査中も次の画像撮像及び画像入力は並列で行われており、シート状物３０１の全領域の検査が可能な構成となっている。

この中で、明るめの照射光別設定画像１０９ａは照明データ情報１０２が９０設定のものであり、中間の照射光別設定画像１０９ｂは照明データ情報１０２が５０設定のもの、暗めの照射光別設定画像１０９ｃは、照明データ情報１０２が２５設定のものである。ここで、設定とは照明の明るさを示す照明設定データであり、数値が大きい程明るい照明を示す。ここでの説明では、照明データ情報１０２は、０設定で最も暗く、２５５設定で最も明るくなる。照明設定データである設定９０、５０、２５は、測定分解能と、目付量の測定範囲に応じて設定する。その詳細な設定方法は、後で説明する。

このライン数１０００は、制御装置１０５のメモリ容量により左右され、メモリ容量が多いほど多い行数を設定する事が可能である。
目付量検査画像１１０は、制御装置１０５にて、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃから画素毎に最適な照明条件の画像が選択され、選択した画像を透過輝度データから目付データへ変換し、目付量の検査を行った後、これらの画像を合成して生成される。ここで、制御装置１０５は、複数の照明光を用いて撮像された画像から、合成画像を作成する装置あっても良い。

目付検査以外にその他の検査を行うこともでき、この場合、詳細検査用画像１１１も、同様に、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃから、画素毎に最適な照明条件の画像を選択し合成され、液滴、異物、孔空き等の詳細検査が行われる。

前記の目付量検査と詳細検査の結果を合わせたものが、検査結果画面１１２に表示される。
上記の検査画像作成方法及び検査方法は後で詳細に説明を行う。

以上のように、本発明のシート状物の検査装置及びシート状物の検査方法では、検査対象となる１つのシート状物３０１に対して異なる照射光で複数の撮像画像１０４を撮像し、照射光毎の照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを合成した後、画素毎に最適な照射光の画素を選択して目付量の検査を行うことにより、画素毎に最適な透過率のデータを選択して検査を行うことができるため、目付量変化と透過率変化との関係のばらつきを押さえ、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定の測定精度を確保することができる。

照明切り替え機能１０１は、シート状物３０１の位置を測定する位置測定装置１１３から送信される信号を元に、透過照明装置１３２への照明データ情報１０２の生成と、画像入力部１０３へ出力するトリガ信号１１４を作成している。このとき照明切り替え機能１０１は、シート状物の位置を考慮し、撮像装置の撮像タイミングに合わせて、照明光の明るさを切り替える構成でもよい。

位置測定装置１１３から送信される信号は、カウンタ装置１１５で計測され、一定距離毎にトリガ信号１１４が作成される。
作成されたトリガ信号１１４は、画像入力部１０３だけでなく、タイミング部１１６に送られ、タイミング部１１６では、トリガ信号１１４の信号を元に一定周期毎の照明切り替え信号１１７が作成され、データ転送部１１８に送られる。

データ転送部１１８に送られた照明切り替え信号１１７に基づき、透過照明装置１３２に照明データ情報１０２が転送される。画像入力が実行されている間に、透過照明装置１３２の照射光が切り替わり、１枚の撮像画像１０４内に複数の照明条件の結果が反映される。

次に、図１，図２を用いて照明切り替え機能１０１での動作の詳細説明を行う。
図２は、本発明のシート状物検査装置のタイミング図である。
図２において、エンコーダ信号２０１は、位置測定装置１１３から、送られてくる電気信号であり、シート状物３０１の位置情報をあらわしたものであり、例えば、位相が９０度ずれたＡ，Ｂ相の二つの信号を用いていることができる。

カウンタ装置１１５では、エンコーダ信号２０１のＡ，Ｂ相信号を逓倍して、カウント信号２０２を作成し、そのカウント信号２０２を用いて内部カウンタを増減させる。内部カウンタ値は、事前に設定された一定の値を超えると、カウント値を０に戻し、トリガ信号１１４を出力する機能を有している。

例えば、カウント信号２０２は、５μｍ毎に１カウントし、５０μｍ毎つまり１０カウント毎にトリガ信号１１４を出す設定とすることができ、シート状物３０１の走行速度が、２．５ｍｍ／ｓの場合は、トリガ信号１１４は、２０ｍｓ毎に出力される。

画像入力部１０３では、トリガ信号１１４を受けると撮像装置１３３に指令を送り、撮像を開始する。事前に設定されたライン数の撮像が終わると、画像入力部１０３から撮像装置１３３に画像入力停止が指令され、撮像画像１０４の撮影を終了し、次のトリガ信号１１４の入力を待つ状態になる。

画像入力部１０３に画像を入力する画像入力２０３の時間は、トリガ信号１１４の発生周期である２０ｍｓよりも短い時間で終わるように設定しており、約４ｍｓ分（３０ライン相当）となる。

タイミング部１１６では、トリガ信号１１４を受けて、照明を切り替える為のタイマの起動を行う。例えば、タイミング部１１６では、内部発振機の出力を使用して、０．０１μｓ毎の高精度でカウントを行い、８０１μｓ毎に照明切り替え信号１１７を出す設定とすることができる。

データ転送部１１８では、照明切り替え信号１１７のＨからＬに変化するタイミングに合わせて、透過照明１３２への照明データ情報１０２を、事前に設定された値に切り替える。例えば、データ転送部１１８には、３種類の処理に用いる明るさ設定と、処理を行わない間の明るさ設定１種類の合計４種類の明るさが事前に登録されており、照明切り替え信号１１７のタイミングが来る度に、次の明るさ照明データ情報１０２に切り替える機能を持ち、照明データ情報１０２を透過照明１３２に送っている。

例えば、処理間の明るさ設定は、明るさ０の設定を用いることができる。
更に、所定回数のデータ送付が終了すると、次の照明切り替えのデータをメモリにセットし、次の切り替え指令を待つと同時に、終了信号２０４をタイミング部１１６に送り、タイミング部１１６のカウントを停止させる。タイミング部１１６は次のスタート信号の入力を待つ状態になる。

図２において、位置測定装置１１３の信号とカウンタ装置１１５の信号は連続な信号であるが、画像入力１０３、タイミング部１１６、照明切り替え１１８の信号は、説明を分かりやすくする為に横方向に一部拡大したタイミング図としている。

上記例では、有効な照明データは３種類とし、４回切り替える設定としている。この３種類は、処理時間が許す限り増やす事が可能であり、特に制限は無い。
対象となる目付量の測定範囲を広くする場合や、測定精度を高く維持したい場合には切り替え回数を多くする事で対応が可能である。対象の測定範囲と測定精度の観点から、３種類の切り替えと設定することができる。

この一連の動作を行う事で、画像入力中の照明切り替えの連続動作を実現している。なお、透過照明部１３２は、ＬＥＤ照明を用い、高速な切り替えに対応することもできる。
撮像画像１０４の走行方向毎のデータをラインデータと称し、撮像画像１０４の中で、透過照明装置１３２の照射光が切り替わる途中のラインデータ１０７と、照射光が確実に切り替わった後のラインデータ１０８とで構成されている。

測定検査部１０６では、撮像画像１０４の中で、透過照明装置１３２の照射光が確実に切り替わった後のラインデータ１０８のみを抜き出し、そのラインデータ１０８を照射光設定毎のグループに統合し、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを作成する。

次に、図１，図３を用いて連続動作中の照明切り替え画像の実際の測定位置関係を詳細に説明する。図３は、本発明のシート状物検査装置の照明切り替えと実際の位置関係を示す図である。

図３に示す例では、画像入力部１０３に入力されるトリガ信号１１４は５０μｍ毎に出力するように設定され、シート状物３０１の走行速度が２．５ｍｍ／ｓとすると、トリガ信号１１４は２０ｍｓ毎に出力される。

撮像画像１０４は、トリガ信号１１４のＨからＬに変化するタイミングで、画像入力２０３が開始され、３０ライン分４ｍｓで１回分の撮像は終了する。この４ｍｓの画像入力２０３が行われている間に、照明データ情報１０２の切り替えが４回行われる。この間、撮像画像１０４には、異なる照明設定でのシート状物３０１の透過輝度情報が混在し保存される状態であり、その撮像画像１０４がトリガ信号１１４に合わせて作成され続ける。

この撮像画像１０４の中で、透過照明装置１３２の照射光が切り替わる途中のラインデータ１０７でなく照射光が確実に切り替わった後のラインデータ１０８で、照明データ情報１０２の９０設定ライン４０１は、３０ラインの中で１１ライン目に該当する。

照明切り替えは、トリガ信号１１４のＨからＬに変化するタイミングを基準に８０１μｓ、６ライン毎に切り替わる。切り替わり指令から、５００μｓ以上待った４ライン相当までを切り替わりの無効データとし、切り替わりから５ライン目を有効ラインとして９０設定ライン４０１として使用する。

また、５０設定ライン４０２は、先の９０設定ラインに照明切り替えの８０１μｓである６ラインを加えた１７ライン目を有効ラインとし、２５設定ライン４０３は、２３ライン目のデータを有効ラインとして使用し、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを作成している。

撮像装置１３３は、１ラインの測定対象の幅を横方向と同様の５０μｍになるように設定される。
よって、９０設定ライン４０１、５０設定ライン４０２、２５設定ライン４０３は、１ラインのデータであるが、走行方向の５０μｍ幅の情報を取り込んだものである。

１ライン分の１３３．５μｓ間で、２．５ｍｍ／ｓで動くシート状物３０１の移動距離は０．３３３７５μｍである。
よって、１ライン目の測定幅である、５０μｍ幅の端から、１１ライン目の９０設定ライン４０１の５０μｍ幅の端までの距離は３．６７μｍである。

また、９０設定ライン４０１と２５設定ライン４０３間の撮像の開始位置は、６ライン＋６ライン分で１６０２μｓ分異なる位置で、距離に換算すると４μｍ程度であり、５０μｍの測定範囲と比べて、１／１０以下の差であり、異なる照明によるデータは、同じ位置のものとみなして問題無い。

照明切り替え回数を増やすと、測定位置差は増えていくので、１／１０以上の差を持つ場合には、複数ラインのデータを用いた平均化処理を行う事で、測定範囲に対する測定差の比率を１／１０以下程度にし、測定位置の差の影響を除外している。

また、トリガ信号１１４は、５０μｍ毎のデータを使用する事で、撮像画像１０４間で測定抜けの無い撮像を実現している。
次に、図１，図４を用いて測定検査部１０６の動作説明を行う。

図４は、本発明のシート状物検査方法を示すフロー図を示したものである。
図４に示すように、シート状物の検査を行う際には、まず、上述のように、撮像画像１０４を異なる照射光毎のラインデータに変換し、照射光が切り替わった後のラインデータ１０８を選択して統合することにより、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを作成する。連続的に照射光を所定の明るさに変換しながらシート状物３０１の画像を撮像し、照射光が切り替わった後のラインデータのみから、それぞれの照射光に応じたシート状物３０１の照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを作成することにより、１度の連続撮影のみで、異なる照射光に応じた照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃを、容易かつ高精度に作成することができる（ステップＳ５１）。

次に、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃから、対象となるシート状物３０１の製造条件に合わせて、画像の圧縮によるノイズ除去画像を作成しても良い。
例えば、対象とするシート状物３０１として、電界紡糸法による、直径４００〜２０００ｎｍ程度のＰＶＤＦの不織布を用いることができ、測定対象の目付量は、０〜９ｇ／ｍ^２程度の製造範囲の仕様となり、測定範囲もこれに合わせて０〜９ｇ／ｍ^２程度とする。

生産の特徴として、シート状物３０１に用いられる糸は一定方向に紡糸されないが、シート状物３０１はこれらの細かな糸が様々な方向に積み重なったものであり、繰り返し性のない比較的ランダムな光学的ばらつきが発生する。

それがノイズ要素となり、測定値のばらつきを発生させる。
このノイズに対して、１／５〜１／２００（１辺）の画像圧縮を行うことにより、比較的安定したデータが得られることが実験により明らかになった。圧縮率が大きくなると、ノイズはより小さくなるが、細かな傾向が掴みにくくなる。そこで、細かな傾向も把握するために、例えば、１／１０（１辺）の圧縮による測定検査を行っても良い。

この圧縮率は、目付量が少ない対象程、圧縮率を上げた方がノイズ除去の効果が大きいので、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃの画像毎に圧縮率を変更しても良い。
次に、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃ、例えば、５１２０×１０００の照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃのサイズを５１２×１００のサイズに圧縮して圧縮後照射光別設定画像を生成する。さらに、圧縮後照射光別設定画像に対して、目付量を変換及び合成する為に、各画像の画素毎に、その画素を使用するかしないかのフラグマップを作成する。

フラグマップは、使用する照射光条件及び、隣の画素の照射光条件により目付量の上下限閾値を決め、式１のように作成される。

フラグｎｉｊ＝ｆ１（下限閾値ｎ≦透過輝度ｎｉｊ＜上限閾値ｎ） ・・式１

ここで、
ｉ ：画像の横方向位置（１〜５１２）
ｊ ：画像の走行方向位置（１〜１００）
ｎ ：照射光別設定画像を意味する（１〜３）
ｎ＝１の時は、照明９０設定、ｎ＝２は照明５０設定、ｎ＝３は照明２５設定のデータを意味する。
フラグｎｉｊ ：使用／不使用フラグデータ（有効：１、無効：０）
ｆ１（ ） ：判定が正しい場合は１を、正しくない場合は０を返す式
上限閾値ｎ ：上限の輝度閾値（０〜２５５）
下限閾値ｎ ：下限の輝度閾値（０〜２５５）
とする。

次に、式２に示す輝度目付変換式に則り、圧縮後の照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃから、各画素のデータを輝度から目付量に変換した輝度目付量変換データである目付量ｎｉｊを作成する（ステップＳ５２）。

目付量ｎｉｊ ＝ ｆｎ（透過輝度ｎｉｊ） ・・ 式２

ここで、
透過輝度ｎｉｊ ：圧縮後照射光別設定画像の各照明設定での透過輝度データ（０〜２５５）
目付量ｎｉｊ ：輝度目付変換後の各照明設定での目付量データ（０〜１０）
ｆｎ（ ） ：透過輝度目付量変換式
である。

次に、ステップＳ５２において変換した複数の輝度目付量変換データの合成を行う。
合成は、照射光設定によって作成された画像データの使用／不使用のフラグマップと、目付変換されたデータテーブルを用いて合成を行う。合成式は以下の式３である。

合成目付量ｉｊ ：合成後の各位置の目付量
これは、各画素位置において、有効部のデータのみを使用して、目付量の平均を出す事を意味する（ステップＳ５３）。

上記ステップにより、各照明光別設定画像において、処理に有効な画素と無視する画素が明らかになる。
また、照明光の明るい設定の画像からは、目付量が多い対象の部分の測定データが得られ、照明光の暗い設定の画像からは、目付量が少ない対象の部分の測定データが得られる。

よって、明るさの異なる複数の照射光で撮像した複数の画像から、測定対象となる部分ごとに最適な明るさで撮像した画像を選択してそれらを合成することにより、複数の測定データ範囲からの有効データのみを合わせた合成データが作成される。

次に、測定された合成目付量ｉｊが、各位置での基準値に対して、式４及び式５に該当しないことを判定して良品範囲内にあるかどうかを判定する。

目付多不良ｉｊ＝ｆ２（合成目付量ｉｊ＜目付上限基準値ｉｊ） ・・式４
目付少不良ｉｊ＝ｆ２（目付下限基準値ｉｊ≦合成目付量ｉｊ） ・・式５

ここで、
ｆ２（ ） ：判定が正しい場合は０、正しくない場合は１を返す式
目付多不良ｉｊ ：各位置での目付多不良データ（良品箇所：０、不良箇所：１）
目付少不良ｉｊ ：各位置での目付少不良データ（良品箇所：０、不良箇所：１）
目付下限基準値ｉｊ ：目付量の判定下限値（０〜１０）
目付上限基準値ｉｊ ：目付量の判定上限値（０〜１０）
とする。

目付量上下限基準値ｉｊは、どの位置においても同一とし、上限基準値と下限基準値の２個のみで判定を行っても良いが、対象となる目付量が良品においても特定の分布がある場合を考慮し、各画素ｉｊの個数分、上下限の基準値を存在させ、各位置で別々の基準値をもった判定を行う事が可能である。

またその設定の際に、複数の頂点を指定して、その頂点を３次元スプライン曲線で結んで設定する方法や、基準ワークを測定し、その値を基準値とする方法とすることも可能であり、検査設定の簡易化を図っている。

このように、１つのシート状物に対して、複数の光量の照射光に対応する撮像画像１０４を撮像し、画素毎に最適な透過率の照射光に対応する画素を選択して目付量に変換し、この変換した画素毎の輝度目付量変換データを合成してシート状物の合成目付量を生成し、合成目付量について良否判定を行うことにより、画素毎に目付量に応じた最適な透過率の照射光に対応するデータを用いて目付量の検査を行うことができるので、目付量変化と透過率変化との関係のばらつきを押さえ、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても、全範囲において一定の測定精度を確保することができる。

上記の目付多不良及び目付少不良の各々のデータに対して、隣接情報により、ラベリングを行った後、各ラベリングされた不良郡に対して、一辺の長さ、面積等の判定条件により、更なる良不良判定を行っても良い。これにより、欠陥の過検出を低減することができる。ここで、過検出とは、実際は欠陥ではないものを欠陥であると検出してしまうことをいう（ステップＳ５４）。

また、ステップＳ５４の目付検査と並行して、目付量測定ステップＳ５３における圧縮処理で見逃される可能性のある、その他の詳細不良を検出することもできる（ステップＳ５５）。

最後に、照射光別照明設定画像１０９ａ〜１０９ｃの内、中設定の照射光別照明設定画像１０９ｂの生画像を表示する。例えば、目付多不良、目付少不良、詳細不良をグラフィックの色を変えて表示している。これにより、欠陥の種類の発生状況を、簡単に判別することができる（ステップＳ５６）。そして、以上の動作を画像入力が停止するまで繰り返す。

以上のように、目付量が、例えば、基準値×０％〜基準値×３００％の全範囲においても、一定以上の測定検査精度を持って測定検査が可能となり、更に欠陥検査も同時に行う事で、シート状物の品質向上が可能となる。

次に、図１，図５を用いて、図４における画像変換ステップＳ５２の詳細説明を行う。
図５は、本発明のシート状物の検査方法における画像変換ステップの詳細を説明する図である。

図５は、照射光別設定画像１０９ａ〜１０９ｃに対して、各辺を１／１０に圧縮して、５１２×１００のサイズに圧縮した圧縮後照射光別設定画像を生成し、各圧縮後照射光別設定画像の画素毎に、その画素を使用するかしないかを示すフラグマップである。

ここでは、使用する照明データ情報１０２の選択方法及び、上下限閾値の作成方法について詳細に説明を行う。
まず、今回の測定条件として、測定分解能を、

と定義した場合に、測定分解能が１０以上あることと、目付量の基準値は３ｇ／ｃｍ^２であり、０〜９ｇ／ｃｍ^２の範囲を測定できる事を条件として照明データ情報１０２を設定したとする。

まず、各照明データ情報１０２で目付量が分かっているサンプルを用いて、事前に作成した輝度目付変換データを用いて上下限閾値範囲を決める。
上下限閾値範囲を決める際には、最初に、目付量範囲が０〜９ｇ／ｃｍ^２なので、目付量が０でも有効な透過輝度（１０〜２３０）を示す照明データ情報１０２の中で透過輝度の最も高い照明データ情報１０２を選択する。ここでの説明の例では、照明データ情報１０２について、設定２０〜４０までは５刻みに作成し、設定４０〜１２０までは１０刻みに作成し、これを基に輝度目付量変換データを事前に作成する。

その条件下で、照明２５設定が目付量０で１６０の透過輝度値を示すので、照明データ情報１０２が設定２５である照明２５設定輝度目付変換式６０１を一つ目の照射光条件として使用する。

各照射光条件においては、測定対象となる目付量が多くなると、透過輝度値が下がり、測定分解能も次第に下がっていく傾向がある。そこで、測定分解能を一定以上保つ為に、照射光条件を変えて測定分解能を維持する。ここで、測定分解能は、入力輝度差を目付量差で割ることにより求められる。

照明２５設定輝度目付変換式６０１では、透過輝度が３７以下で、測定分解能が１０を切るので、そこが、照明２５設定下限輝度閾値６０２となり、より明るい次の照射光条件に移行させる。

照明２５設定下限輝度閾値６０２に対応する照明２５設定輝度目付変換式６０１の入力輝度３７では、目付量は２．７ｇ／ｃｍ^２なので、それから一定量（０．７ｇ／ｃｍ^２）減らし、目付量２．０ｇ／ｃｍ^２で有効透過輝度（１０〜２３０）の中で、最も高い透過輝度の測定が可能な照射光条件を選択する。

上記例では、照明データ情報１０２が５０設定の場合に、目付量２．０ｇ／ｃｍ^２の対象を１８０の透過輝度で検出するので、照明５０設定輝度目付変換式６０３を第２の照射光条件とする。

照明５０設定輝度目付変換式６０３では、透過輝度が９５以下で、測定分解能が１０を切るので、そこが、照明５０設定下限輝度閾値６０４となり、次の照射光条件に移行させる。

照明５０設定輝度目付変換式６０３の入力輝度９５では、目付量は５．７ｇ／ｃｍ^２なので、それから一定量（０．７ｇ／ｃｍ^２）減らし、目付量５．０ｇ／ｃｍ^２で有効透過輝度（１０〜２３０）の中で、最も高い透過輝度の測定が可能な、照射光条件を選択する。

上記例では、照明データ情報１０２が９０設定の場合に、目付量５．０ｇ／ｃｍ^２の対象を２２０の透過輝度で検出するので、照明９０設定輝度目付変換式６０５を第３の照射光条件とする。

照明９０設定輝度目付変換式６０５では、目付量が９．０ｇ／ｃｍ^２でも、測定分解能が１０を切らないので、次の照射光条件に移行せずに、この３つの照明条件で測定を行う事となる。ここで、照明９０設定輝度目付変換式６０５で測定分解能が１０を切る場合は、設定輝度を増やし、測定分解能が１０を切ることがなくなるまで、同様の処理を繰り返す。

以上のように、今回の測定条件では、照明データ情報１０２が２５設定での有効範囲の閾値は、上限閾値：２５５、下限閾値：３７となり、照明データ情報１０２が５０設定での有効範囲の閾値は、上限閾値：１８０、下限閾値：９５となり、照明データ情報１０２が９０設定での有効範囲の閾値は、上限閾値：２２０、下限閾値：０となる。

このようにして、決められた上下限閾値により、式１を用いて、フラグマップを作成し、画素毎に選択する照射光の照射光別設定画像を選択する。
ここで、上限閾値ｎは上限の輝度閾値（０〜２５５）であり、ｎが最小値の時、上限閾値ｎは、２５５とする。

また、下限閾値ｎは下限の輝度閾値（０〜２５５）であり、ｎが最大値の時、下限閾値ｎは、０とする。
例えば、照明５０設定をｎ＝２とすると、下限閾値２は９５、上限閾値２は１８０となる。

次に、輝度目付変換式に則り、圧縮後の照射光別設定画像から、各画素のデータについて、透過輝度から目付量に変換したデータを作成する。
目付量のデータは式２を用いて、以下のように変換する。

ここで、
ｎ ：光量別設定画像を意味する（１〜３）
ｎ＝１の時は、照明９０設定、２は照明５０設定、３は照明２５設定のデータを意味する。

透過輝度ｎｉｊ ： 各画素の輝度値
定数ｎ１１、定数ｎ１２ ： 照明ｎ時の目付量１用の定数
定数ｎ２１、定数ｎ２２、定数ｎ２３ ： 照明ｎ時の目付量２用の定数
定数ｎα ： 照明ｎ設定時の使用式の切り替え輝度
Ｄ＝ｆ３（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ） ： Ｃ＜Ｄの時、Ｄ＝Ａ、Ｃ＞＝Ｄの時、Ｄ＝Ｂ
とする。

例えば、照明５０設定ｎ＝２のときは、
定数２１１：０．１０５
定数２１２：１７３
定数２２１：０．９
定数２２２：９７
定数２２３：４５０
定数２α：１２５
となる。

輝度目付量変換式を、１つの式ではなく、複数の式に切り替えたのは、電界紡糸による不織布に対し、可視光を用いて透過させた場合、１つのｌｏｇ関数でフィッティングさせるよりも、誤差が少なくなる為である。

変換式及び各定数は、対象に合わせて設定され、製作条件、材料が変わった場合、再度校正を行い、定数を設定する必要がある。
上記例では、０〜９ｇ／ｃｍ^２の範囲測定の条件で設定を行ったが、これは限定条件ではなく、より明るい照明条件、撮像条件を用いる事でより目付量の多い対象の測定も可能となる。

次に、図１，図４，図６を用いて、図４に示す詳細検査ステップＳ５５の詳細説明を行う。
図６は、本発明のシート状物の検査方法における詳細検査ステップの詳細説明を示す図である。

図６において、目付量測定における圧縮処理で見逃される可能性のある小さい不良を検出する。検出対象となるのは、図６（ｂ）に例示する、傷不良７０１と、異物不良７０２と、液滴不良７０３である。

まず、図４の画像変換するステップＳ５２においては１／１０で圧縮し、画像サイズを小さくしていたのに対して、周囲５〜２０画素程度の移動平均フィルタを用いて、画像サイズを変えずにノイズ除去を行い、実施後の画像をノイズ除去後の照射光別照明設定画像１０９ａ〜１０９ｃとする（ステップＳ７１）。

次に、ノイズを除去するステップＳ７１で作成された照射光別照明設定画像１０９ａ〜１０９ｃに対して、図５に示す方法により導かれた、上限閾値ｎと下限閾値ｎを用いて、式１０に示すように、検査用フラグマップを作成する。
検査用フラグｎｓｔ＝ｆ１（下限閾値ｎ＝＜透過輝度ｎｓｔ＜上限閾値ｎ）・・式１０
ここで、
ｓ ：画像の横方向位置（１〜５１２０）
ｔ ：画像の走行方向位置（１〜１０００）
ｎ ：照射光別設定画像を意味する（１〜３）
ｎ＝１の時は、照明９０設定、ｎ＝２は照明５０設定、ｎ＝３は照明２５設定のデータを意味する。
検査フラグｎｓｔ ： 使用／不使用フラグデータ（有効：１、無効：０）
ｆ１（ ） ： 判定が正しい場合は１、正しくない場合は０を返す式
とする（ステップＳ７２）。

次に、３枚のノイズ除去後の照射光別照明設定画像１０９ａ〜１０９ｃおのおのに対して、８方向の微分フィルタを用いて、欠陥の強調を行う。この際微分フィルタを用いると、差分のデータになるので、結果的に１２８の値を加えて、１２８を中心としたデータにシフトする（ステップＳ７３）。

次に、先の検査フラグｎｓｔと、微分をするステップＳ７３で作成された微分画像データｎｓｔを用いて、検査時間短縮の為に画像の合成を行い、式１１を用いて合成検査データｓｔを作成する。

ここで、
微分画像データｎｓｔ ： 撮像画像の各位置での微分後データ（０〜２５５）
合成検査データｓｔ ： 撮像画像の各位置での検査用データ（０〜２５５）
とする（ステップＳ７４）。

次に、合成検査データｓｔに対して、傷不良候補データｖと異物不良候補データｗとを作成する。
傷不良候補データｖは、合成検査データｓｔ＞閾値ａ７０４で検出され、画素部分を抽出し、ラベリングデータとして作成される。

同様に、異物不良候補データｗは、合成検査データｓｔ＜閾値ｂ７０５で検出され、画素部分を抽出し、ラベリングデータとして作成される。
各ラベリングデータは、重心位置、縦、横サイズ、面積、平均輝度等の情報を保存する。

例えば、あらかじめ行う実験結果等により、閾値ａ７０４は１２８〜１７８の範囲で設定し、閾値ｂ７０５は７８〜１２８の範囲で設定する（ステップＳ７５）。
次に、ラベリングデータである傷不良候補データｖと異物不良候補データｗに対して最終検査を行う（ステップＳ７６）。

まず、傷不良候補データｖに対して、その重心位置から、一定範囲以内に、異物不良データｗの重心位置が存在しないかの検索をかけ、ヒットした対象に対して、異物不良データｗのサイズが、傷不良候補データｖのサイズよりも小さい場合には、液滴不良として分類をかける。

次に、液滴不良でない異物不良候補データｗに対して、サイズ、面積、平均輝度等を用いてフィルタリングを行い、合致したものを異物不良として保存する。
更に、液滴不良でない傷不良候補データｖに対して、サイズ、面積、平均輝度等を用いてフィルタリングを行い、合致したものを傷不良として保存する。

液滴不良は不織布作成時のプロセス条件によって発生し、傷不良は不織布の受け渡しや巻取りに関する不良として発生し、異物不良は製作環境の不良として発生する傾向が多く、この分類を行う事で品質向上、維持を容易にすることができる。

詳細検査においては、使用する照射光が多くなり、測定位置のズレが大きくなる場合があるが、対象となる不良を４画素分以上と想定した場合、１画素分ずれても検出能力には影響がない。

かかる構成によれば、目付量が少ない部分と目付量が多い部分とを有する測定対象に対して、走行する測定対象を複数の照射光条件で撮像し、その撮像データを用いて測定分解能を一定範囲で保った画像を取得することで、測定対象となる目付量の範囲が広い場合であっても全範囲において目付量を高精度で測定検査することができ、更に少ないスペースで目付検査と分類分けをした欠陥検査も可能となり、このことによって品質向上が可能となる。

また、目付量ではなく、厚みの測定及びシート状物に含まれる着色材などの濃度等を測定する場合にも効果的である。
また、走行中に目付量が、基準値×０％〜基準値×３００％の全範囲において、一定以上の測定検査精度を持った目付検査と欠陥検査が可能となる機能を有し、シート状の物、例えば不織布や紙、もしくは合成樹脂シートの目付量を連続的に測定する等の分野だけでなく、対象によっては、可視光の波長を変えた複数の照明条件での検査や、透過照明と反射照明の混在使用による検査や、可視光だけでなく、紫外線やｘ線、赤外線、超音波での検査用途にも適用できる。

本発明は、目付量の基準値が異なる場合であっても、一定以上の測定検査精度を持って測定検査を行うことができ、走行中のシート状の物の目付量を連続的に測定するシート状物の測定検査装置及び検査方法等に有用である。

１０１ 照明切り替え機能
１０２ 照明データ情報
１０３ 画像入力部
１０４ 撮像画像
１０５ 制御装置
１０６ 測定検査部
１０７ ラインデータ
１０８ ラインデータ
１０９ａ 照射光別設定画像
１０９ｂ 照射光別設定画像
１０９ｃ 照射光別設定画像
１１０ 目付量検査画像
１１１ 詳細検査用画像
１１２ 検査結果画面
１１３ 位置測定装置
１１４ トリガ信号
１１５ カウンタ装置
１１６ タイミング部
１１７ 照明切り替え信号
１１８ データ転送部
１３２ 透過照明装置
１３３ 撮像装置
２０１ エンコーダ信号
２０２ カウント信号
２０３ 画像入力
２０４ 終了信号
３０１ シート状物
３０２ 透過照明装置
３０３ ラインＣＣＤカメラ
３０４ 制御装置
３０５ 変換曲線
３０６ ３０ｇ／ｍ^２付近
３０７ ６０ｇ／ｍ^２と９０ｇ／ｍ^２との間
４０１ ９０設定ライン
４０２ ５０設定ライン
４０３ ２５設定ライン
６０１ 照明２５設定輝度目付変換式
６０２ 照明２５設定下限輝度閾値
６０３ 照明５０設定輝度目付変換式
６０４ 照明５０設定下限輝度閾値
６０５ 照明９０設定輝度目付変換式
７０１ 傷不良
７０２ 異物不良
７０３ 液滴不良
７０４ 閾値ａ
７０５ 閾値ｂ

Claims (9)

1. 照射光量を切り替え可能で走行するシート状物に照射光を照射する照明装置と、
   前記照明装置が照射する照射光の切り替えを制御する照明切り替え装置と、
   複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する撮像装置と、
   前記シート状物の撮像画像として、画素毎に照射光量に対応する画像を選択して目付量を測定し、良否判定を行う制御装置と
   を有することを特徴とするシート状物の検査装置。
2. 前記制御装置が、
   照射光量毎に照射光量が切り替わった後の画像を抽出して照射光毎の前記シート状物の撮像画像である照明光別設定画像を生成し、
   それぞれの前記照明光別設定画像のうちから、画素毎の照射光量として有効透過輝度の最も高い前記照明光別設定画像の画素を選択して目付量を測定し、良否判定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載のシート状物の検査装置。
3. 前記照明切り替え装置が、前記シート状物の位置を測定する位置測定装置を備え、
   前記シート状物の位置に対応して前記撮像装置の撮像動作を制御すると共に、前記シート状物の位置に対応して前記照明装置が照射する照射光の切り替えを制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のシート状物の検査装置。
4. 前記制御装置が、さらに液滴不良と傷不良とを検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシート状物の検査装置。
5. 照射光量を切り替えながら走行するシート状物に照射光を照射する工程と、
   複数種類の照射光量で照射される前記照射光が前記シート状物を透過する透過光をそれぞれ連続して撮像する工程と、
   前記シート状物の撮像画像として、画素毎に照射光量に対応する画像を選択して目付量を測定し、良否判定を行う工程と
   を有することを特徴とするシート状物の検査方法。
6. 前記目付量を測定し、良否判定を行う工程において、
   照射光量毎に照射光量が切り替わった後の画像を抽出して照射光毎の前記シート状物の撮像画像である照明光別設定画像を生成し、
   それぞれの前記照明光別設定画像のうちから、画素毎の照射光量として有効透過輝度の最も高い前記照明光別設定画像の画素を選択して目付量を測定し、良否判定を行う
   ことを特徴とする請求項５記載のシート状物の検査方法。
7. 前記照射光量を切り替える際に、
   前記シート状物の位置を測定し、
   前記シート状物の位置に対応して撮像動作を制御すると共に、前記シート状物の位置に対応して前記照射光の切り替えを制御することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載のシート状物の検査方法。
8. 前記目付量を測定し、良否判定を行う工程において、さらに液滴不良と傷不良とを検出することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のシート状物の検査方法。
9. 切り換える照射光量の種類と数は、前記シート状物に必要な測定精度と測定範囲とに応じて決定することを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載のシート状物の検査方法。