JP3444895B2 - 加工された材料を品質評価する方法および装置 - Google Patents
加工された材料を品質評価する方法および装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- B41M3/14—Security printing
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、請求項1,4〜８の上位概念に記載の、加工
された材料を品質評価する方法および装置に関する。
された材料を品質評価する方法および装置に関する。
米国特許第4715715号明細書は、スペクトル分析のた
めの照明装置とセンサとによって、材料のインキを測定
する装置を示している。
めの照明装置とセンサとによって、材料のインキを測定
する装置を示している。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第4123916号明細書に
は、対象物の特徴を認識する装置が記載されている。こ
の場合この対象物は光学装置を介して照明されて、平ら
な対象物表面の全ての点のために反射角条件が満たされ
る。
は、対象物の特徴を認識する装置が記載されている。こ
の場合この対象物は光学装置を介して照明されて、平ら
な対象物表面の全ての点のために反射角条件が満たされ
る。
欧州特許第527453号明細書は、印刷された材料を照明
装置とCCDカメラとによって品質評価する装置を開示し
ている。
装置とCCDカメラとによって品質評価する装置を開示し
ている。
本発明の課題は、加工された材料を品質評価する方法
および装置を提供することである。
および装置を提供することである。
この課題は本発明に基づき請求項1,4〜８に記載の特
徴により解決される。
徴により解決される。
本発明による方法もしくは装置によって、被検材料
の、反射性領域を認識することができるので有利であ
る。
の、反射性領域を認識することができるので有利であ
る。
本発明による装置の照明装置は、そのＶ字形横断面に
よってスペース節約的に形成されている。従って被検材
料の搬送方向に対して横方向に延びる照明装置の延在長
さが最小化される。搬送方向においても、照明装置の長
さは小さい。それというのは被検材料が、所定の曲率を
有するガイド面に沿って極めて有利に案内されるからで
ある。
よってスペース節約的に形成されている。従って被検材
料の搬送方向に対して横方向に延びる照明装置の延在長
さが最小化される。搬送方向においても、照明装置の長
さは小さい。それというのは被検材料が、所定の曲率を
有するガイド面に沿って極めて有利に案内されるからで
ある。
シャッタが照明装置に載着されることにより、有利に
反応性領域に向かって方向付けられた光ビームだけが作
用する。これらの光ビームは、被検材料の反応性領域か
らCCDエリアカメラに、ほぼ全反射される。照明装置お
よびガイド面のこのような構成によって、例えば散乱光
の影響が減じられ、照明装置の指向性の光路が得られ
る。
反応性領域に向かって方向付けられた光ビームだけが作
用する。これらの光ビームは、被検材料の反応性領域か
らCCDエリアカメラに、ほぼ全反射される。照明装置お
よびガイド面のこのような構成によって、例えば散乱光
の影響が減じられ、照明装置の指向性の光路が得られ
る。
本発明による装置を図面につき以下に詳しく説明す
る。
る。
第１図は、印刷された枚葉紙を品質評価する装置の概
略的な側面図である。
略的な側面図である。
第２図は、印刷された枚葉紙の搬送方向で品質評価す
る装置を示す概略図である。
る装置を示す概略図である。
第３図は、印刷された枚葉紙を品質評価する装置のサ
クションボックスを示す概略的な平面図である。
クションボックスを示す概略的な平面図である。
第４図は、装置の斜視図である。
加工された材料１を品質評価するための装置は、主と
して、１つのガイド２と、１つの照明装置３と、少なく
とも１つのセンサ４と、後置された１つの評価装置とか
ら成っている。このような品質チェックシステムは、印
刷されたウェブおよび印刷された枚葉紙１を輪転印刷機
または加工処理機において監視するために使用すること
ができる。この実施例では、品質チェックシステムは有
価証券、特に紙幣のための枚葉紙輪転印刷機において使
用される。
して、１つのガイド２と、１つの照明装置３と、少なく
とも１つのセンサ４と、後置された１つの評価装置とか
ら成っている。このような品質チェックシステムは、印
刷されたウェブおよび印刷された枚葉紙１を輪転印刷機
または加工処理機において監視するために使用すること
ができる。この実施例では、品質チェックシステムは有
価証券、特に紙幣のための枚葉紙輪転印刷機において使
用される。
被検枚葉紙１は、例えばグリッパシステム６によって
枚葉紙搬送面７で搬送される。このようなグリッパシス
テム６は、公知のチェーンコンベヤの環状のチェーン８
に取り付けられている。枚葉紙搬送面７の上方にはガイ
ド２が配置されている。このようなガイドの、例えば枚
葉紙１に向いたガイド面９は、搬送方向Ｔで所定の曲率
を備えた形状を有している。つまりこのようなガイド面
９は搬送方向Ｔにおいて凹面状に湾曲しており、曲率半
径R9、例えばR9＝800mmを有している。このガイド２は
例えばサクションボックス２として形成されている。こ
のために、ガイド面９は多数の穴11を備えている。すな
わちガイド面９は穴付き薄板によって形成されている。
これらの穴11は例えば2mmの直径を有しており、網目ス
クリーン状に3mmの間隔を置いて配置されている。これ
らのガイド面９は異なる穴を有する別のガイド面と交換
可能であり、保守作業のために開放旋回可能に配置され
ている。
枚葉紙搬送面７で搬送される。このようなグリッパシス
テム６は、公知のチェーンコンベヤの環状のチェーン８
に取り付けられている。枚葉紙搬送面７の上方にはガイ
ド２が配置されている。このようなガイドの、例えば枚
葉紙１に向いたガイド面９は、搬送方向Ｔで所定の曲率
を備えた形状を有している。つまりこのようなガイド面
９は搬送方向Ｔにおいて凹面状に湾曲しており、曲率半
径R9、例えばR9＝800mmを有している。このガイド２は
例えばサクションボックス２として形成されている。こ
のために、ガイド面９は多数の穴11を備えている。すな
わちガイド面９は穴付き薄板によって形成されている。
これらの穴11は例えば2mmの直径を有しており、網目ス
クリーン状に3mmの間隔を置いて配置されている。これ
らのガイド面９は異なる穴を有する別のガイド面と交換
可能であり、保守作業のために開放旋回可能に配置され
ている。
サクションボックス２内部には隔壁が配置されている
ので、互いに無関係に作用する、別個の調整可能な多数
のサクション室12〜23が形成される。サクションボック
ス２の真ん中には、加工しようとする枚葉紙１の最小サ
イズにほぼ相当する領域が搬送方向Ｔにおいて前側のサ
クション室12と後ろ側のサクション室13とに分割されて
いる。このような方形の領域の４辺に続いて、それぞれ
１つの別のサクション室14,16,17,18が設けられてい
る。これらのサクション室14,16,17,18に並んで、枚葉
紙１の外縁部の方向に、さらに４つのサクション室19,2
1,22,23が配置されている。搬送方向Ｔで延びる外側の
サクション室21,23はさらに分割されていてよい。個々
のサクション室12〜23内の負圧は個別に、例えばバイパ
ス調整装置によって調節可能である。これにより枚葉紙
１に作用する保持力は、例えば枚葉紙１のサイズ、材料
または加工形式に適合することができる。
ので、互いに無関係に作用する、別個の調整可能な多数
のサクション室12〜23が形成される。サクションボック
ス２の真ん中には、加工しようとする枚葉紙１の最小サ
イズにほぼ相当する領域が搬送方向Ｔにおいて前側のサ
クション室12と後ろ側のサクション室13とに分割されて
いる。このような方形の領域の４辺に続いて、それぞれ
１つの別のサクション室14,16,17,18が設けられてい
る。これらのサクション室14,16,17,18に並んで、枚葉
紙１の外縁部の方向に、さらに４つのサクション室19,2
1,22,23が配置されている。搬送方向Ｔで延びる外側の
サクション室21,23はさらに分割されていてよい。個々
のサクション室12〜23内の負圧は個別に、例えばバイパ
ス調整装置によって調節可能である。これにより枚葉紙
１に作用する保持力は、例えば枚葉紙１のサイズ、材料
または加工形式に適合することができる。
サクションボックス２に対向して、照明装置３とセン
サ４とが配置されている。照明装置３は、搬送方向Ｔに
おいてＶ字形の横断面を有している。すなわち、この照
明装置はＶ字形のボックス24として形成されている。こ
のようなボックス24は２つの脚部26,27を有している。
これらの脚部は、被検枚葉紙１に向いた光射出面28,29
を備えている。これらの脚部26,27は例えば122゜の開角
αを成している。この開角αは90゜〜150゜の領域を有
していると有利である。両方の光射出面28,29はいずれ
も台形に形成されている。この場合、両基底辺31,32の
短い方の辺同士が互いに突き合わされており、搬送方向
Ｔに対して平行に延びている。短い方の基底辺31は例え
ば350mmの長さl31を有している。長さl32、例えばl32＝
560mmを有する長い方の両基底辺32もやはり搬送方向Ｔ
に対して平行に延びており、搬送方向Ｔに対して横方向
で、所定の間隔a32、例えばa32＝1220mmを置いて位置し
ている。この間隔a32は、照明装置３の幅b3に相当す
る。このような間隔a32は、被検枚葉紙１の最大幅b1、
例えば840mmよりも大きい。
サ４とが配置されている。照明装置３は、搬送方向Ｔに
おいてＶ字形の横断面を有している。すなわち、この照
明装置はＶ字形のボックス24として形成されている。こ
のようなボックス24は２つの脚部26,27を有している。
これらの脚部は、被検枚葉紙１に向いた光射出面28,29
を備えている。これらの脚部26,27は例えば122゜の開角
αを成している。この開角αは90゜〜150゜の領域を有
していると有利である。両方の光射出面28,29はいずれ
も台形に形成されている。この場合、両基底辺31,32の
短い方の辺同士が互いに突き合わされており、搬送方向
Ｔに対して平行に延びている。短い方の基底辺31は例え
ば350mmの長さl31を有している。長さl32、例えばl32＝
560mmを有する長い方の両基底辺32もやはり搬送方向Ｔ
に対して平行に延びており、搬送方向Ｔに対して横方向
で、所定の間隔a32、例えばa32＝1220mmを置いて位置し
ている。この間隔a32は、照明装置３の幅b3に相当す
る。このような間隔a32は、被検枚葉紙１の最大幅b1、
例えば840mmよりも大きい。
つまり、照明装置の大きさおよび形状は、被検枚葉紙
のサイズに適合されている。光射出面28,29は例えば乳
白ガラス板から成っている。これらの乳白ガラス板の下
方にはそれぞれ、拡散放射性の多数の光源が配置されて
いる。これらの光源は例えば、個別せん光管として形成
されている。光源および乳白ガラス板をこのように配置
することによって、被検枚葉紙１の特に均一な照明が達
成される。照明装置３は、Ｖ字形の横断面の代わりに、
所定の曲率を有する、例えば円弧状の横断面を有してい
てもよい。
のサイズに適合されている。光射出面28,29は例えば乳
白ガラス板から成っている。これらの乳白ガラス板の下
方にはそれぞれ、拡散放射性の多数の光源が配置されて
いる。これらの光源は例えば、個別せん光管として形成
されている。光源および乳白ガラス板をこのように配置
することによって、被検枚葉紙１の特に均一な照明が達
成される。照明装置３は、Ｖ字形の横断面の代わりに、
所定の曲率を有する、例えば円弧状の横断面を有してい
てもよい。
乳白ガラス板には、搬送方向Ｔで互いに平行に延びる
多数の誘導ウェブ33（「シャッタ」）が配置されていて
もよい。これらの誘導ウェブ33は例えば薄板または同様
に乳白ガラスから製造されていてよい。光射出面28,29
もしくは枚葉紙搬送面７に対するこのような誘導ウェブ
33の傾斜角は、光ビームに対してほぼ平行に延びるよう
に適合されている。両誘導ウェブ33の間のこのような光
ビームは、枚葉紙１の反射性領域に衝突し、この場所で
の反射のあとセンサ４に衝突する。このような誘導ウェ
ブ33は相互の間隔a33、例えばa33＝20mmを有している。
この照明装置は、個別に配置された複数の光源から成っ
ていてもよい。
多数の誘導ウェブ33（「シャッタ」）が配置されていて
もよい。これらの誘導ウェブ33は例えば薄板または同様
に乳白ガラスから製造されていてよい。光射出面28,29
もしくは枚葉紙搬送面７に対するこのような誘導ウェブ
33の傾斜角は、光ビームに対してほぼ平行に延びるよう
に適合されている。両誘導ウェブ33の間のこのような光
ビームは、枚葉紙１の反射性領域に衝突し、この場所で
の反射のあとセンサ４に衝突する。このような誘導ウェ
ブ33は相互の間隔a33、例えばa33＝20mmを有している。
この照明装置は、個別に配置された複数の光源から成っ
ていてもよい。
このような照明装置３の中央には、センサ４が配置さ
れている。センサ４としては、この実施例においては、
CCDエリアカメラ４が設けられている。このカメラには
対物レンズが前置されている。この対物レンズはこの実
施例においては、被検枚葉紙１全体が検出されるよう
に、すなわち、CCDエリアカメラ４と枚葉紙搬送面７と
の間の間隔がCCDエリアカメラ４の対物レンズに適合さ
れるように、構成されている。しかしながら、多数の部
分を個別に相前後して検出し、これらの纏めて１つの全
体画像を形成することも可能である。被検枚葉紙１は、
CCDエリアカメラ４の対物レンズの光軸に位置してい
る。
れている。センサ４としては、この実施例においては、
CCDエリアカメラ４が設けられている。このカメラには
対物レンズが前置されている。この対物レンズはこの実
施例においては、被検枚葉紙１全体が検出されるよう
に、すなわち、CCDエリアカメラ４と枚葉紙搬送面７と
の間の間隔がCCDエリアカメラ４の対物レンズに適合さ
れるように、構成されている。しかしながら、多数の部
分を個別に相前後して検出し、これらの纏めて１つの全
体画像を形成することも可能である。被検枚葉紙１は、
CCDエリアカメラ４の対物レンズの光軸に位置してい
る。
この実施例においては、サクションボックス内には、
トリガとして作用する図示していないセンサが組み込ま
れている。このようなセンサは、被検枚葉紙１の前縁部
を検出し、検査動作を始動する。このようなセンサは搬
送方向Ｔで調節可能に配置されており、これにより、種
々異なる枚葉紙サイズにおける枚葉紙のポジションを位
置決めして、検査がCCDエリアカメラ４の対物レンズに
対してほぼ真ん中で行われるようにすることができる。
トリガとして作用する図示していないセンサが組み込ま
れている。このようなセンサは、被検枚葉紙１の前縁部
を検出し、検査動作を始動する。このようなセンサは搬
送方向Ｔで調節可能に配置されており、これにより、種
々異なる枚葉紙サイズにおける枚葉紙のポジションを位
置決めして、検査がCCDエリアカメラ４の対物レンズに
対してほぼ真ん中で行われるようにすることができる。
CCDエリアカメラ４には評価装置が後置されている。
被検枚葉紙１の画像は、多数の小さな画素、すなわちピ
クセルから成るマトリックスに分割されている。それぞ
れのピクセルには、カルテシアン座標系のＸおよびＹの
方向においてピクセルの座標が示されることにより、正
確な位置が対応する。さらに、ピクセルの反射値（Remi
ssionwert）、例えばグレー値には、このグレー値を規
定する値Ｚが対応する。従って、それぞれのピクセルPi
（Xi,Yi,Zi）は値（Xi,Yi,Zi）が示されることにより、
その位置および大きさが正確に規定される。個々のピク
セルPiに、枚葉紙１から反射されて戻された光は、CCD
エリアカメラ４によってその量に応じて、電気的なアナ
ログ信号に変換される。このようなアナログ信号はA/D
変換器に供給される。このA/D変換器はアナログ信号か
らデジタル値Ziを形成する。通常の場合このために、値
領域は０〜225の個別的な値に解像される。この場合値
０は、CCDエリアカメラ４の対応するピクセルPiに衝突
する反射がないことを意味し、これに対して値225は最
大の反射に相当する。
被検枚葉紙１の画像は、多数の小さな画素、すなわちピ
クセルから成るマトリックスに分割されている。それぞ
れのピクセルには、カルテシアン座標系のＸおよびＹの
方向においてピクセルの座標が示されることにより、正
確な位置が対応する。さらに、ピクセルの反射値（Remi
ssionwert）、例えばグレー値には、このグレー値を規
定する値Ｚが対応する。従って、それぞれのピクセルPi
（Xi,Yi,Zi）は値（Xi,Yi,Zi）が示されることにより、
その位置および大きさが正確に規定される。個々のピク
セルPiに、枚葉紙１から反射されて戻された光は、CCD
エリアカメラ４によってその量に応じて、電気的なアナ
ログ信号に変換される。このようなアナログ信号はA/D
変換器に供給される。このA/D変換器はアナログ信号か
らデジタル値Ziを形成する。通常の場合このために、値
領域は０〜225の個別的な値に解像される。この場合値
０は、CCDエリアカメラ４の対応するピクセルPiに衝突
する反射がないことを意味し、これに対して値225は最
大の反射に相当する。
ここに示した使用例においては、被検枚葉紙１または
ウェブは反射性の面、特にセーフティマークつまり偽造
防止用マークを有している。このことに関連して「反射
性」とは、面に衝突した指向性の光ビームが、弱散乱性
の、はっきりと方向付けられた成分を持って反射される
ことを意味する。このような面は、紙幣の特に銀糸（Si
lberfaeden）、または例えばホログラムもしくはシネグ
ラム、つまりセーフティマークであってよい。このよう
な反射性の面は、そのようなものとして認識されなけれ
ばならない。このような枚葉紙１のピクセルPiの値に
は、発生した値領域が反射性の面の外部で明らかに限界
０〜255内にあるように、値領域が対応する。実際に
は、例えば「白色」には、180〜200の値Ziが対応し、
「黒色」には、10〜30の値Ziが対応する。このような対
応は例えば照明装置３の明るさ、電子評価装置における
カメラ信号の増幅、またはCCDエリアカメラ４の対物レ
ンズの絞りを調節することによって行われる。
ウェブは反射性の面、特にセーフティマークつまり偽造
防止用マークを有している。このことに関連して「反射
性」とは、面に衝突した指向性の光ビームが、弱散乱性
の、はっきりと方向付けられた成分を持って反射される
ことを意味する。このような面は、紙幣の特に銀糸（Si
lberfaeden）、または例えばホログラムもしくはシネグ
ラム、つまりセーフティマークであってよい。このよう
な反射性の面は、そのようなものとして認識されなけれ
ばならない。このような枚葉紙１のピクセルPiの値に
は、発生した値領域が反射性の面の外部で明らかに限界
０〜255内にあるように、値領域が対応する。実際に
は、例えば「白色」には、180〜200の値Ziが対応し、
「黒色」には、10〜30の値Ziが対応する。このような対
応は例えば照明装置３の明るさ、電子評価装置における
カメラ信号の増幅、またはCCDエリアカメラ４の対物レ
ンズの絞りを調節することによって行われる。
枚葉紙１は照明装置３によって均一に照明されて、枚
葉紙１の任意の個所に位置する、ほぼ理想的な反射特性
を有する各面が入射光ビームを直接的にCCDエリアカメ
ラ４に反射させる（全反射）。このために、少なくとも
部分的に指向性を有する光ビームが使用される。１つの
ピクセルPiに所属の値Ziは反射時に、「白色」に対応す
る値とは明らかに異なる値を取る。例えばこの場合、反
射性の面に対応するピクセルPiの値Ziは230〜255に達す
る。
葉紙１の任意の個所に位置する、ほぼ理想的な反射特性
を有する各面が入射光ビームを直接的にCCDエリアカメ
ラ４に反射させる（全反射）。このために、少なくとも
部分的に指向性を有する光ビームが使用される。１つの
ピクセルPiに所属の値Ziは反射時に、「白色」に対応す
る値とは明らかに異なる値を取る。例えばこの場合、反
射性の面に対応するピクセルPiの値Ziは230〜255に達す
る。
これにより反射性の面を有する領域は、極端な値Ziが
対応することにより、一義的に規定される。すなわち、
弱散乱性の、はっきりと方向付けられた成分を持って反
射する反射性領域が、拡散反射性の領域と区別される。
対応することにより、一義的に規定される。すなわち、
弱散乱性の、はっきりと方向付けられた成分を持って反
射する反射性領域が、拡散反射性の領域と区別される。
反射性の面に対応するピクセルは次いで、電子評価装
置によってそのようなものとして認識され、これに応じ
てさらに処理される。
置によってそのようなものとして認識され、これに応じ
てさらに処理される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヨハネス ゲオルク シェーデ
ドイツ連邦共和国 ヴュルツブルク マ
ックス―ハイム―シュトラーセ ８
(56)参考文献 特開 平６−160301（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−198357（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−24894（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−153533（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−83553（ＪＰ，Ａ)
米国特許4532430（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開537513（ＥＰ，Ａ
１)
西独国特許出願公開3637874（ＤＥ,
Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G07D 7/12
G01N 21/84
B41F 33/14
B42D 15/10
Claims (6)
- 【請求項１】加工された材料（１）を、少なくとも１つ
の照明装置（３）と、少なくとも１つの光電的なセンサ
（４）と、該センサと協働する評価装置とによって品質
評価する方法において、 被検材料（１）の、弱散乱性の、はっきりと方向付けら
れた成分を持って反射する各画像領域が、反射された光
ビームをほぼ完全にセンサ（４）に反射するように、被
検材料（１）、照明装置（３）およびセンサの配置によ
って反射角を規定し、光ビームの必要とされる反射角を
生ぜしめるために、被検材料（１）を可逆的に変形する
ことを特徴とする、加工された材料を品質評価する方
法。 - 【請求項２】センサ（４）としてCCDエリアカメラ
（４）を使用する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】被検材料（１）を、所定の曲率を有するガ
イド面（９）に沿って案内する、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】加工された材料（１）を、少なくとも１つ
の照明装置（３）と、少なくとも１つの光電的なセンサ
（４）と、該センサと協働する評価装置とによって品質
評価する装置において、 被検材料（１）の、ほぼ理想的に反射する各画像領域
が、該画像領域に衝突した光ビームのほぼ全反射をセン
サ（４）に生ぜしめるように、被検材料（１）と照明装
置（３）とセンサとが反射角を規定するために配置され
ており、照明装置（３）の光射出面（28,29）に誘導ウ
ェブ（33）が配置されており、該誘導ウェブ（33）が、
反射されるべき対応する光ビームに対してほぼ平行に延
びるように配置されていることを特徴とする、加工され
た材料を品質評価する装置。 - 【請求項５】加工された材料（１）を、少なくとも１つ
の照明装置（３）と、少なくとも１つの光電的なセンサ
（４）と、該センサと協働する評価装置とによって品質
評価する装置において、 被検材料（１）の、ほぼ理想的に反射する各画像領域
が、該画像領域に衝突した光ビームのほぼ全反射をセン
サ（４）に生ぜしめるように、被検材料（１）と照明装
置（３）とセンサとが反射角を規定するために配置され
ており、被検材料（１）を案内するために、所定の曲率
を有するガイド面（７）が設けられていることを特徴と
する、加工された材料を品質評価する装置。 - 【請求項６】加工された材料（１）を、少なくとも１つ
の照明装置（３）と、少なくとも１つの光電的なセンサ
（４）と、該センサと協働する評価装置とによって品質
評価する方法において、 被検材料（１）の、弱散乱性の、はっきりと方向付けら
れた成分を持って反射する各画像領域が、反射された光
ビームをほぼ完全にセンサ（４）に反射するように、被
検材料（１）、照明装置（３）およびセンサの配置によ
って反射角を規定し、被検材料（１）の画像を多数のピ
クセルPi（Xi;Yi;Zi）に分解し、反射時に１つのピクセ
ルに、「白色」に対応する値とは異なる１つの値を対応
させることを特徴とする、加工された材料を品質評価す
る方法。
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