JP2832373B2

JP2832373B2 - 二次元的なむらの検査装置

Info

Publication number: JP2832373B2
Application number: JP1204247A
Authority: JP
Inventors: 正元尾松; 重雄谷口
Original assignee: OJI SEISHI KK
Current assignee: OJI SEISHI KK
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH0368807A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は紙のようなシート状物の地合とか、板，壁面
における塗装むら等の２次元的なむらを検査する装置に
関する。

（従来の技術）紙を光を透かせて見ると濃淡のむら即ち地合むらが見
え、一定の工程で作られた紙の地合むらは目視的に略々
一定のむらの規模および分布密度をもっている。このよ
うな地合むらの比較は一種のパターン認識で人間が目視
により大略の異同を識別することは可能であるが、地合
むらを数量化して表現し、その数値によって工程の管
理、製品の識別，等級分け、良否判定等を行い得るよう
にするのは困難であり、従来から幾つかの地合測定装置
が提案されているが、充分満足できるものはない。

従来の地合測定装置の一つの方式は光ビームで試料面
を一つの線に沿って走査し、透過光を測定し、透過光の
強度変化から地合指数を例えば一定区間の透過光の平均
を分母とし、同区間の変化の自乗平均を分子とした数値
で表わすものである。地合の表現として上述透過光強度
の変化を周波数分析して、周波数スペクトルとして図示
する方式のものもある。他の方式として試料面の透過光
或は反射光を二次元撮像素子で撮像し、その撮像データ
から試料面の二方向について上記一次元的な地合測定の
場合と同種のデータを得るとか、二元的な撮像データを
二値化してパターン表示するようにしたものがある。

上述したように従来方式には一次元タイプと二次元タ
イプがあるが、紙とか板或は壁面のような平面的な広り
のある対照ではむらの分布状態が方向により異るのが普
通であり、完全に無方向性であると云うことも、一つの
測定によって証明すべきものであるから、一つの線に沿
って走査すると云う一次元タイプは本質的に二次元的広
りのある対象の測定には適してしない。例えば、製紙工
程で紙の流れ方向と直角の方向に固定した地合変化があ
って、それが紙の流れ方向に続いている場合に流れ方向
に沿って一つの線で走査しても、流れと直角方向の変化
は検出できない。逆に流れと直角方向に走査している場
合、流れ方向の色々な変化が検出できない。二次元タイ
プのもので、二次元的な撮像データから二方向の線に沿
うデータを抽出してデータ処理を行う場合、上述したよ
うな問題はなくなる。

しかし何れのタイプ方式にしても、二次元的な広りの
あるパターンを或る方向の断面について数値化している
ので、同程度の数値を与える試料でも眼で見ると違って
見えると云う場合がある。従って地合の評価は二次元画
像そのものとして比較し、評価すべきものである。所が
上述したように、このような二次元的評価方法としては
撮像データを二値化して表現するものが提案されている
だけである。

（発明が解決しようとする課題）シート状物の地合の評価のような二次元的な広りのあ
る対象の評価は一次元化することなく二次元のまゝで評
価するのが望ましく、また地合と云うのは人間の感覚に
基く価値量で評価は人間の感覚に従うべきものであり、
数値化は感覚的判断に対する補助手段である。例えば製
品の地合による等級分けのような場合隣接等級の何れに
入れるべきか迷うような場合に一つの決着をつけると
か、人間が継続的に検査を行う場合に起こりがちな判定
基準のドリフトあるいは間を置いて検査を行う場合の判
定基準の不連続的な変化等を較正する手段として用いら
れるものである。このような観点からみると、二次元的
な対象を目視的に適確に比較評価できる簡単な方法が実
用上有用と考えられる。従って本発明は試料そのものを
直接観察するより、より感覚的にかつ単純正確に評価で
きる地合の二次元的評価手段を提供しようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段）二次元的撮像手段により試料面を撮像し、その二次元
的撮像データをある幅をもった中間レベルを同一レベル
に変換した後、撮像データを走査線毎に少しずつ平行に
ずらせてグラフ化し、試料面を凹凸画像として表示する
ようにした。

（作用）紙のような繊維の無規則結合体の場合地合むらは、繊
維が均一に分散した地の部分に繊維同士がからみ合った
塊り（フロック）と繊維の粗になった部分とが種々な面
積割合いと平均的周期を持って分布したものとして観察
される。良い製品は上記した三部分のうち繊維が均一に
分散した地の部分が多く、フロックおよび繊維粗の部分
が少くかつ分布密度が均一なものであり、悪い製品では
フロック同士が互いにつながって全面が構成されている
ように見え、フロック部分と繊維粗の部分のみからな
り、均一分散部分が少い。このような地合像を二値化し
た場合、フロック部分とそれ以外或は繊維粗の部分とそ
れ以外の部分と云うように分かれ、二値化レベルを変え
ると例えばフロック部分の大きさが大きくなったり小さ
くなったりするのみで均一分散部分が表現されないた
め、悪い紙も二値レベルによってはフロック部分が小さ
く見えて良い紙と区別できないことがある。

明暗，濃淡は視覚的に数値化できない量であるが、長
さは視覚的に相当程度定量比較できる量である。本発明
では撮像データのあるレベル以下あるいは以上を、また
は中間レベルを同一レベルに変換することによって、製
品の品質上問題となる部分を抽出した後、撮像データを
グラフ上の基準線からの高さつまり垂直方向の長さに変
換され、視覚的なむらが凹凸の状態として表現されるの
で、数値化されていなくても、むらの状態の比較が客観
的にできるようになり、かつ全面的に表現されているの
で、全体から数種の数値を抽出して示すよりも適確な総
合判定を行うことができるようになる。

（実施例）第１図に本発明の一実施例を示す。図で１は光源で蛍
光灯を数本平行に並べたものである。光源は面光源に近
いものが望ましく、他に白熱電灯、ハロゲン電灯、光、
LED光源ブラウン管プラズマディスプレイ等が用いられ
る。２は試料台で透明ガラス板であり、試料の紙その他
のシートＳが載置される。試料の光源１とは反対側に撮
像装置３が試料に向けて設置されている。撮像装置とし
ては、撮像管形、２次元CCDテレビカメラ、CCDラインセ
ンサー等が用いられるが、好ましくは撮像装置を走査さ
せる必要のない撮像管形及び２次元CCDテレビカメラが
用いられる。４は撮像装置を保持している枠で上下高さ
が調節可能であり、試料と撮像装置との間の距離が変え
られるようにしてある。５はモニタ用CRTで撮像装置３
の出力を画像表示する。６は画像メモリで撮像装置３の
出力を記憶させておく。７はデータ処理および装置制御
その他の動作を行うCPUであり、８はデータ処理の結果
を画像表示するCRT、９は同じくデータ処理の結果を記
録する出力装置で、10はCPUに種々の指示およびデータ
処理上のパラメータ等を入力するキーボードである。

地合の測定は次のようにして行う。試料Ｓを光源１の
光で照明する。試料面の照度は均一であることが望まし
いが実際上均一照度の照明は困難であるから、予め試料
の代りにすりガラスを置いて撮像し、撮像データを記憶
させておき、データ処理の際試料の撮像データを各画素
データ毎に上記記憶させておいた撮像データの対応画素
のデータで割算したものを補正された試料の撮像データ
として後のデータ処理に用いるようにするとよい。さて
試料測定の際は、撮像装置３の出力をモニタ用CRTに表
示しながら枠４を上下に動かして撮像倍率を調節する。
倍率決定方針については後述する。倍率が決まれば試料
についての撮像データを画像メモリ６に記憶させ、デー
タ処理を開始する。データ処理はまず前述した照度不均
一に対する補正を行い、画像データを２つのレベル（平
準レベルと呼ぶ。）で切り、平準レベル間のデータを一
定とし、上下の平準レベル以上または以下のデータを各
平準レベルからの差に変換した後、画像データを一本の
水平走査線分ずつ読出し、読出したデータをグラフ上の
高さのデータに変換してグラフ表示し、次の水平走査線
のデータを上のグラフより下方へ一定値下げ、左方へ一
定値ずらせて陰線処理を行いながら同様にグラフ表示
し、このようにして画像データの全部をグラフ表示する
と、第２図及び第４図に示すような山谷の鳥見取図のよ
うなグラフとなり、試料の地合むらが山谷の高低となっ
て表示される。地合に方向性があると、山脈状及び谷間
状に表現されるので、方向性、周期性及び製品の品質上
問題になる部分が一目で判然とする。

また、平準レベルを上げて行くと、島が小さくなり数
が減って行く。この数の減り具合は地合良否の一つの指
標となる。第３図及び第５図は、本発明の方法を適用し
なかった従来の場合の結果を示したもので、幅のある中
間レベルを設けないで、撮像データをそのまゝ立体表現
したので、むらの状態は修正されることなくそのまゝ立
体化されているが、フロックや繊維の薄い所が島状，池
状に表現されている本発明よりむらの様相が却って分か
り難いものになっている。

前に書いた撮像倍率は試料の組織状態と、どのような
組織むらを問題とするかによって決定される。これは繊
維の集合体であるシートにおいては最も大まかに見れば
全体均一であり、少し細かく見るとフロックの分散が現
われるが、この段階で略々均一に見えている部分も更に
細かく見ると更に細かい段階のフロックが分散した組織
であることが見えて来る。より細かく見ると、全体が繊
維の隙間の素通し部分と繊維同士が重なった部分の集合
よりなっているのが見えて来る。このように粗密両部の
集合が最小のスケールの粗密の集合から、次段の粗密の
集合、更にスケールの大きな粗密集合と云うように類似
構造の階層的繰返しになっているので、問題としている
粗密がどの段階のものか、および、その段階における粗
密両部の大きさに応じ、問題としている粗密構造が充分
分解でき、より低次の粗密構造は平均化されるような倍
率に設定する。例えば一つのフロックが一つの山となっ
て表現される程度、具体的には一つのフロックが撮像素
子の上下および左右に各４〜５個ずつ隣合う16〜25画素
内に納まるように倍率を設定する。

なお、本発明の装置は、紙、合成紙、プラスチックフ
ィルム、プラスチック板等のシート状物の内部組織のム
ラまたは表面のムラの検査を除き、上記のシート状物の
上に塗布処理、印刷処理、蒸着処理等の表面処理をした
材料の検査にも適用でき、さらには木材、金属、コンク
リート等の表面の検査にも適用できる。

（発明の効果）明暗とか濃淡は目視によっては定量適比較を行うのが
困難であるが、長さは目視により相当正確に定量比較
（何倍かと云うような比較）ができる。本発明は視覚の
この性質を利用して地合と云う濃淡情報を凹凸で表現す
るようにしたもので、地合の比較が簡単な目視によって
客観的に行えるようになり、地合指数と云うような抽象
的な数字によるより、より実際に則した比較が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図及
び第４図は同実施例による地合表示の例、第３図及び第
５図は従来の場合の地合表示の例を示し、それぞれ第２
図と第３図が、また第４図と第５図が対応している。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】試料面の二次元的なむらを画像として一次
元撮像素子を垂直方向に走査させるか、または二次元撮
像素子で撮像し、得られた映像信号において、ある幅を
持った中間レベルを設定して、この幅内のレベルを同一
レベルに変換した後、撮像データをグラフ上の高さのデ
ータに変換し、この高さのデータを撮像における走査線
毎に平行に少しずつずらせて、グラフ表示するようにし
たことを特徴とする二次元的なむらの検査装置。