JP4282141B2 - 紙葉類検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光センサを用いて搬送装置上の紙葉類の破損、折れ、重なりなどの状態を検知する紙葉類検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
証紙のような紙葉類を例えば各種センサを配置した搬送路上に搬送し、センサ出力信号からその紙葉類が破れていないかを検査する装置がある。紙葉類が光を通しにくい性質を持つ場合には搬送路の両側に光源と光センサを対向して配置し、センサ受光信号により紙葉類の存在や破れを検出することができる。特開昭６３−２４４１９３号公報に記載の発明はその一例であり、図１１（ａ）のように、検出すべき紙葉類１２１の２つの側部１２１Ｓ１，１２１Ｓ２からその内部に向かって所定深さで生じた裂傷Ｒ１，Ｒ２を検出できる位置に夫々ラインセンサＡ，Ｂを固定して配置し、紙葉類１２１が矢印方向に搬送された時に紙葉類１２１に遮られた光が裂傷Ｒ１，Ｒ２の位置でラインセンサＡ，Ｂに入射してその出力が図１１（ｂ），（ｃ）のように暗→明→暗と変化するときの「明」の部分の出力をデジタル化したときのビット長を調べることにより破損を検知していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検査装置では、センサ受光素子の出力から紙葉類有（暗）と紙葉類無（明）を決定するためのスライスレベルが固定であったため、複数のセンサ受光素子を一列に配置したセンサアレイの受光素子個々の感度差や光源の発光量の違いによるセンサ出力のばらつきにより検知精度は低いものであった。
【０００４】
また、センサ出力の２値化データを検知対象データとしていたため、センサ出力からは紙葉類の有り無ししか検知できず、同じ紙葉類無しの出力でも破れ（紙葉類紛失）と折れ（紙葉類隠れ）では状態が全く異なるが、その区別ができなかった。さらに、紙葉類のエッジ位置の検出機能がないために搬送状態の変化（特にスキュー）によって検出精度が低下していた。また、搬送方向に平行にセンサ出力が暗→明→暗と変化することを検出要素としていたため、紙葉類の角折れ、角破れの検出機能が装備されていなかった。
【０００５】
そこで、この発明は、センサ出力のバラツキに影響されずに検出精度を高く保持でき、紙葉類の有り無しの検知以外に、破れ、折れ、重なり状態も検知でき、さらに搬送方向に対する紙葉類の傾き（スキュー）も検知できる機能を持った紙葉類検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の態様に係る紙葉類検査装置は、紙葉類を搬送する搬送路を有する搬送手段と、この搬送路に沿って設けられ前記搬送される紙葉類を光学的に走査する光走査手段と、この光走査手段による走査出力を対応するレベルを有するアナログ電気信号に変換する光電変換手段と、前記搬送路に紙葉類が搬送されていない状態の前記光電変換手段の出力レベルを記憶する手段と、この出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類を検出するための第１のスライスレベルを設定する手段と、前記出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類の重なりまたは折れを検出するための第２のスライスレベルを設定する手段と、前記光電変換手段からの検出された紙葉類に基づくアナログ電気信号を前記設定された第１、第２のスライスレベルに基づいて３値化する手段と、この３値化手段の出力により前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に順次検査ラインを設定する手段と、互いに前後する検査ラインからの検出データ間の差データを算出する手段と、この差データ算出手段の出力により搬送される紙葉類の状態を判定する手段とを具備し、さらに差データが検出された場合において前記第２のスライスレベルによるデータが検出されたときに角折れと判定し、検出されないときは角破れと判定する手段により構成されている。
【００１０】
上記の構成により、まず第１に紙葉類有りのスライスレベルを紙葉類無しの時のセンサ出力信号レベルから自動的に算出することにより、センサのばらつきによる検知精度の低下を防ぐことができる。
【００１１】
また、第２にひとつのスライスレベルを設定することで紙葉類の有無を判定することに加えて、２つのスライスレベルを設定し、紙葉類の有無及び紙葉類有りと判断された場合に、折れ等による複数枚の重なりがあるかないかを判断することで、紙葉類が欠損しているかどうかを判定することができる。
【００１２】
また、第３にラインセンサの信号から紙葉類の有無および重なりの有無の信号を作り出し、この情報を連続的にメモリに書き込み、紙葉類の有無の状態を２次元画像として解析できるように構成し、さらに搬送方向に直交する方向の各センスラインで紙葉類のエッジを検出することにより、スキュー等の異常搬送時にも検出性能が安定するようにできる。
【００１３】
さらに第４に、この２次元画像の中で、検査開始ラインと検査終了ラインを設定し、搬送と直交する方向に裂傷検知処理することで紙葉類の領域を特定し、さらに重なり有無の情報から角折れと角破れを検出することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
最初に図１を参照してこの発明に実施例の紙葉類検査装置の全体の構成を概略的に説明する。図１において、搬送路１１上で、多数対の搬送ローラ１２によって紙葉類１３を１枚づつ図示矢印方向に搬送する。この搬送路１１の所定箇所に読取位置があり、そこに光を照射するように搬送路１１の下方に光源１４が設けられる。光源１４から発せられた光は搬送路１１に向けて照射され、読取位置に存する紙葉類１３を含む所定範囲を透過する。この透過光は搬送路１１上方に設けられたレンズ及び反射プリズムなどを含む光学系１５を介して読取手段である光電変換素子でなる光センサとしてのたとえばフオトダイオードアレイ１６を構成する個々のフォトダイオードの受光面に投影される。フオトダイオードアレイ１６は、例えば１２８素子のフオトダイオードアレイで、搬送方向に直交する主走査方向に配列されてセンスラインを形成し、例えば５（本／ｍｍ）の解像度である。これにより投影された像を紙葉類１３の搬送方向と直交する方向にライン状にスキャンし、個々のフォトダイオードが投影像の明暗に対応するレベルの電圧信号を順次スキャン出力する。このスキャンは紙葉類１３が搬送される間連続して実行されるので、結果として紙葉類１３の透過画像が光学的に読み取られることになる。
【００１６】
フォトダイオードアレイ１６のセンサ出力信号は増幅部１７で増幅された後でＡ／Ｄ変換部１８に供給されて紙葉類１３の状態を示すデジタル信号に変換され、この信号を連続的にメモリ１９に書き込み、紙葉類１３の有無ならびに裂け、折れ、重なりなどの情報を含む２次元画像として格納される。この格納された紙葉類情報はメモリ１９に接続されたプロセッサ２０により解析される。この際、後で説明するが、必要に応じてラベリング処理が行われる。
【００１７】
図２（ａ）に紙葉類１３の角折れ、裂けの状態の一例、図２（ｂ），（ｃ）、（ｄ）に前記読取位置で検出され、メモリ１９に格納された紙葉類１３の状態を表すセンサ出力信号を示す。まず、図２（ａ）の紙葉類１３が矢印の方向に搬送され、フォトダイオードアレイ１６によるセンサラインがＳＬ１の位置に有るときは紙葉類無しの状態であり、光源１４からの透過光が直接センサアレイ１６に照射される。このため、センサアレイ１６を構成する１２８素子全てから高いレベルの信号（説明の便宜上レベル１と呼ぶ）が出力され、センサアレイ１６の出力としては図２（ｂ）のように高いレベル１のほぼ平坦な出力が得られる。
【００１８】
次に紙葉類１３が移動して、見掛上、センサラインがＳＬ２の位置に来ると、光源１４からの光は紙葉類１３によって遮られるようになる。ここで、図２（ａ）に示したように紙葉類１３の左上隅に角折れが有る状態では、図２（ｃ）に示すように、１２８素子のうち紙葉類端１３Ｓ１から幅Ｗ１進んだ位置までのセンサ素子は紙葉類無しを示すレベル１の出力を出し、そこから先の素子は紙葉類１３によって光を一部遮られるために先のレベル１よりも低いレベルの信号（レベル２と呼ぶ）を紙葉類有りを示す信号として出力する。
【００１９】
フォトダイオードアレイ１６の出力信号（アナロダ信号）は増幅部１７によってレベル補償され、この増幅部１７の出力信号はＡ／Ｄ変換部１８でデイジタル信号に変換される。ここで、例えば各素子からの出力が１バイトのデータとなり、メモリ１９に入力される。この際、メモリ１９に格納されたデジタルデータはプロセッサ２０によりラベリング処理を受ける。すなわち、紙葉類無しを示すレベル１であればデータは”１”とラベリングされ、紙葉類有りを示すレベル２であれば”２”とラベリングされる。
【００２０】
なお、図２（ａ）ではセンサラインＳＬ２は角折れ部分を検出するのでその一部は紙葉類２枚分の重なった部分を検知することになり、紙葉類１３の光透過率によってはこの部分でさらに出力レベル低下があるが、スライスレベルは紙葉類１３の１枚分を基準に設定されるのでこれについては不感となる。
【００２１】
紙葉類１３が更に搬送されてセンサラインがＳＬ３の位置にくると、紙葉類１３にできた裂け部の一番深い部分をスキャンすることになる。このときのセンサアレイ１６の出力信号の波形を示すと図２（ｄ）のように、紙葉類端１３Ｓ１から裂傷の最大幅Ｗ２に至るセンサ出力がレベル１となって紙葉類無しのレベルとなり、その後、紙葉類有りのレベル２となる。
【００２２】
以下、図１、図２に加えて図３乃至図１０も参照してこの発明の種々の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
この発明の第１の実施の形態では、紙葉類１３を検知するフォトダイオードアレイ、即ちセンサアレイ１６の出力から紙葉類１３の有り無しを検出する際のスライスレベルを固定せずに紙葉類１３を検知する都度スライスレベルを自動的に更新する。
【００２４】
たとえば、図２（ａ）のセンサラインＳＬ１の位置に対して紙葉類１３の相対的な位置が図示位置であるとすると、センサアレイ１６のすべてのセンサ素子からは図２（ｂ）に示すような紙葉類無しに相当するレベル１の出力が得られる。このレベル１はその時の光源１４からの光の強度やセンサアレイ１６の感度等によって決まる値となる。したがって、交換や経年変化により光源１４やセンサアレイ１６の光強度や感度が変化したり、光源１４を付勢する電源電圧の変化があると、レベル１の値が変化する。この変化の値が大きいと従来のスライスレベル固定方式では紙葉類の有り無しの検知の際の誤差が大きくなって不都合が生じていたが、この発明では紙葉類が例えばセンサラインＳＬ１の位置に来る度にそのセンサアレイ１６のレベル１の出力に基づいて自動的にスライスレベルの更新を行う。
【００２５】
紙葉類１３が搬送路１１に送り込まれる前の段階でセンサアレイ１６から得られるセンサ出力電圧を紙葉類無しの基準データとしてデジタル化してメモリ１９に格納しておけば、例えばセンサラインＳＬ１の位置ではセンサアレイ１６を構成する全てのセンサ素子からの出力電圧が予め格納された基準データと対応するので、この状態を紙葉類無しとして決定することができる。
【００２６】
例えば、図２（ｂ）に示すようにレベル１のセンサアレイ１６の全長に亘ってフラットなセンサ出力データがメモリ１９に格納されているものとする。このレベル１がプロセッサ２０により読出され、このレベル１の３０％の値をプロセッサ２０により計算して求め、これをスライスレベルとして設定する。設定されたスライスレベルはメモリ１９に記憶されるとともにＤ／Ａ変換部２１に送られて対応するアナログ電圧値が生成され、これがＡ／Ｄ変換部１８における２値化のための実際のスライスレベルとして与えられる。
【００２７】
プロセッサ２０はこのようにしてスライスレベルを設定した紙葉類１３が検知位置を通過して、紙葉類１３の後端、即ち後で説明する検査終了ラインが検知された後で、かつまだ次の紙葉類が光源１４の前方の検知位置に到達していない段階で再度センサアレイ１６からの紙葉類無しのセンサ出力を取り込み、上記と同様にして再度スライスレベルの設定を行う。
【００２８】
このようにして紙葉類１３の１枚ごとの入力に対してその都度新しいスライスレベルが設定されるので、センサ受光素子の感度差や光源の発光量の変化などに起因するセンサ出力のバラツキの影響を受けずに紙葉類の有り無しの判定ができるようになる。
【００２９】
図３（ａ）は図２（ａ）と同様に左側端部１３Ｓ１の最上端に角折れ部を有し、同じ左側端部１３Ｓ１にはさらに切れ部が生じた状態の紙葉類１３についてその搬送方向に沿って左右に分割した２つの検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を設定した場合を示す。この検出エリアＡＲ１，ＡＲ２は２個のセンサアレイを用いて夫々の検出エリアＡＲ１，ＡＲ２をカバーするようにしてもよいが、搬送方向に直交する方向に紙葉類の幅全体をカバーする寸法を持つ図１に示したセンサアレイ１６を構成する複数のセンサ素子を前半、後半の群に分け、夫々の前半部、後半部によりそれぞれ検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を分担させるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、検出エリアＡＲ１において、角折れ部を含む部分エリアをエリア１とし、切れ部を含む部分エリアをエリア２とすると、これらの部分エリア１、２を走査してセンサアレイ１６の対応するセンサ素子群から得られるセンサ出力データをプロセッサ２０によりラベリング処理した結果を夫々図３（ｂ），（ｃ）に示す。このラベリングデータのうちラベル１は紙葉類１３が検知されない場合のラベル、ラベル２は検知された場合のラベルを示す。なお、この場合のセンサアレイ１６の搬送方向に直交する方向のセンサアレイ１６の解像度は０．４ｍｍ，搬送方向の解像度は１．５ｍｍピッチに設定した。
【００３１】
さて、前記の第１の実施の態様では紙葉類の有無に対応する２値化データにより紙葉類にある裂傷を検知する場合について述べたが、実際には裂傷として検出される部分は図４（ａ），（ｂ）に示すような欠損した場合と図４（ｃ），（ｄ）に示すような折れの場合とがあり、これらを区別したい場合がある。紙葉類１３が完全に光を遮光するような厚さ、色の場合は不可能であるが、２枚あるいはそれ以上重なった場合にも有る程度光を透過させる材質の場合には図１に示したセンサアレイ１６のセンサ出力を２つのスライスレベルを用いて３値化処理することで、紙葉類有りの場合にそれが紙葉類１枚か２枚以上かを区別して検出することが可能である。
【００３２】
以下に説明する第２の実施の形態では、このようにセンサ出力を３値化することで、欠損と折れを区別して検知しようとするものである。この第２の実施の形態の構成は図１の第１の実施の形態とほぼ同じであり、図１を参照して簡単に説明すると、光源１４から発せられた光は搬送路１１に向けて照射され、読取位置に存する紙葉類１３を透過してフオトダイオードアレイ１６の受光面に投影される。フォトダイオードアレイ１６は、例えば１２８素子のフオトダイオードアレイで、主走査方向に例えば５（本／ｍｍ）の解像度である。
【００３３】
図５に紙葉類の状態によるセンサ１６からの出力信号を示す。まず、紙葉類１３が搬送路１１上になしの状態あるいは図５（ａ）のセンサラインＳＬ１の位置では、光源１４からの透過光がセンサアレイ１６全体に照射され、図５（ｂ）にあるように１２８素子全て高いレベルの信号（レベル１）を出力する。
【００３４】
次にセンサラインＳＬ２の位置では図５（ｃ）に示したように紙葉類１３の端部１３Ｓ１から角折れ部までの幅Ｗ１の部分では紙葉類無しとなるので同じ高いレベル１であるが、角折れ部に相当する幅Ｗ３の部分では２枚の紙葉類１３によって光源１４の光が遮られるので、１２８素子のうち２重の紙葉類１３によって透過量が減少させられた素子は一枚の場合のレベル２よりも更に低いレベル３のセンサ出力となる。
【００３５】
この角折れ部を通過した先の部分では紙葉類１枚分により光が遮られた状態となり、レベル３よりは若干高いが先のレベル１よりは低いレベルの信号（レベル２）を出力する。
【００３６】
また、紙葉類１３が更に搬送されてセンサラインＳＬ３の位置にくると、このセンサラインＳＬ３は幅Ｗ２の切れ部の最も深い位置を通ることになり、紙葉類端部１３Ｓ１から幅Ｗ３の位置まではレベル１となり、その先は１枚の紙葉類に対応するレベル２となる。
【００３７】
図６（ａ）は図５（ａ）と同様に左側端部１３Ｓ１の最上端に角折れ部を有し、同じ左側端部１３Ｓ１にはさらに切れ部が生じた状態の紙葉類１３についてその搬送方向に沿って左右に分割した２つの検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を設定した場合を示す。この検出エリアＡＲ１，ＡＲ２は２個のセンサアレイを用いて夫々の検出エリアＡＲ１，ＡＲ２をカバーするようにしてもよいが、搬送方向に直交する方向に紙葉類の幅全体をカバーする寸法を持つ図１に示したセンサアレイ１６を構成する複数のセンサ素子を前半、後半の群に分け、夫々の前半部、後半部によりそれぞれ検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を分担させるようにしてもよい。
【００３８】
ここで、検出エリアＡＲ１において、角折れ部を含む部分エリアをエリア１とし、切れ部を含む部分エリアをエリア２とすると、これらの部分エリア１、２を走査してセンサアレイ１６の対応するセンサ素子群から得られるセンサ出力データをプロセッサ２０によりラベリング処理した結果を夫々図６（ｂ），（ｃ）に示す。このラベリングデータのうちラベル１は紙葉類１３が検知されない場合のラベル、ラベル２は１枚だけ検知された場合、ラベル３は２枚重なって検知された場合を示す。なお、この場合のセンサアレイ１６の搬送方向に直交する方向のセンサアレイ１６の解像度は０．４ｍｍ，搬送方向の解像度は１．５ｍｍピッチに設定した。これらの図６（ｂ），（ｃ）のラベリングデータはメモリ１９に格納され、プロセッサ２０はそのラベルが”１”であるか、”２”であるかにより紙葉類の有り無しを判定し、重なりを示す”３”のラベルがあればその前後のラベルが”１”、”２”であれば角折れ部と判定することができる。
【００３９】
このように、この図５、図６に示した実施の形態ではラベリングのための２個のスライスレベルを３値化閾値として使用するが、これら閾値はそれぞれ固定値としておいても良いし、第１の実施の形態で示したようにセンサ受光素子の感度差や発光量の違いによるセンサ出力のバラツキにより検知精度の低下を防止するために、紙葉類の１枚ごとの入力に対してスライスレベルを決定する方式をとしてもよい。
【００４０】
この場合以下のようにすればよい。
【００４１】
例えば、図５（ｂ）に示すようにレベル１のセンサアレイ１６の全長に亘ってフラットなセンサ出力データが図１のメモリ１９に格納されているものとする。このレベル１が新しい紙葉類１３の検知データがメモリ１９に入力される度にプロセッサ２０により読出され、第１の実施の形態と同様にこのレベル１の３０％の値を第１のスライスレベルとして設定する。同様にしてレベル１の１５％の値を第２のスライスレベルとして設定する。これらの設定された第１、第２のライスレベルはメモリ１９に記憶されるとともにＤ／Ａ変換部２１に送られて夫々対応するアナログ電圧値が生成され、これがＡ／Ｄ変換部１８における３値化のための実際のスライスレベルとして与えられる。
【００４２】
プロセッサ２０はこのようにして第１、第２のスライスレベルを設定した紙葉類１３が検知位置を通過して、紙葉類１３の後端、即ち後で説明する検査終了ラインが検知された後で、かつまだ次の紙葉類が光源１４の前方の検知位置に到達していない段階で再度センサアレイ１６からの紙葉類無しのセンサ出力を取り込み、上記と同様にして新しい紙葉類が搬送される度にスライスレベルの更新を行う。
【００４３】
このようにして紙葉類１３の１枚ごとの入力に対してその都度新しいスライスレベルが設定されるので、センサ受光素子の感度差や光源の発光量の変化などに起因するセンサ出力のバラツキの影響を受けずに紙葉類の有り無しの判定ができるとともに、紙葉類の角折れ部または裂け部における部分的な重なりを検知できる。特に、裂傷検知を行なった領域の前後に重なりを検出するようなことがあった場合には、紙葉類が折れている等の検知判定をすることができる。
【００４４】
以下、図７乃至図１０を参照して図５、図６の実施の形態で説明した３値化のための２個のスライスレベルを用いることで実現可能な種々の実施の形態について説明する。
【００４５】
図７（ａ）には紙葉類１３がその搬送方向に対して傾いている状態、即ちスキューした紙葉類１３が検出位置に搬送されてきた場合を示す。この場合、この発明の実施の形態として、スキューがあってもこのスキューに影響されずに安定してたとえば裂傷の長さを測定できるようにするものである。たとえば、図７（ａ）において搬送される紙葉類１３の搬送方向に沿った側部１３Ｓ１を含む矩形内のセンサ出力を３値化してラベリングしたデータを示すと図７（ｂ）に示すようなものになる。
【００４６】
図示したようにスキューの影響で紙葉類１３の側部１３Ｓ１を検知したラベル１からラベル２に変わる位置が隣接するセンサライン毎に順次「１」づつづれている。この場合、紙葉類１３にできた切れ部との区別は、図６（ｃ）の切れ部の場合にはラベル１から２に変化する割合が大きい（この場合は「２」づつ）うえに、その紙葉類エッジ位置即ちラベル１から２に変化する変化位置が最初はセンサラインの左から右へ移動しつぎに反対に右から左へ移動するが、図７（ｂ）のスキューの場合には終始左から右へ同じ割合で（この場合は「１」づつ）移動する。
【００４７】
たとえば、前記したようにセンサラインごとに基準ラインの更新を行った上で、スキューに対応して搬送方向と直交する互いに隣接する２センサライン間で対応するセンサ素子出力同士の減算を行なって、その答えをセンサラインごとに加算すると、「０」もしくは「１」となり、スキューの影響を受けずに紙葉類検査ができるようになる。
【００４８】
次に、図８を参照して図４（ｃ）に示すように紙葉類上に裂傷と折れが共存するときの裂傷の有り無しならびにその幅を検出する実施の形態につき説明する。まず、図８（ａ）のフローチャートにおいて最初のステップＳＴ１では最初の基準ライン、即ち検査開始ライン位置を設定する。検査開始ラインは搬送方向に垂直な方向に１ラインずつ走査していって、最初に紙葉類有りのデータ（レベル２、あるいはレベル３）が存在するラインとする。例えば、図６（ｂ）のエリア１ラベリングデータでは、第１ラインは全てラベル１、すなわち紙葉類無のデータである。第２ラインは主走査方向に１３番目のセンサ素子出力データがレベル３のデータで、紙葉類有りを意味する。従って、このエリア１データでは２ライン目を走査開始ラインとする。
【００４９】
図４（ｃ）の裂傷幅を検出するためには順次隣接する２本のセンサライン間の比較を行なうが、この時、ステップＳＴ２において基準となるラインと検査の対象となるライン間で順次ラベリングデータの比較が行なわれる。そこで、上で決定された走査開始ラインが最初の基準ラインとして設定される。さらに、図６（ｂ）のラベリングデータの２ライン目の１３番目のデータから紙葉類有りという情報を紙葉類のエッジ位置としてメモリ１９に保持しておく。
【００５０】
なお、後で出て来る検査終了ラインは、搬送方向にラインごとに順次走査していき、紙葉類有りのデータが最後に存在するラインを最終ラインとして設定する。つまり、検査終了ライン以降のラインデータは全て、走査開始ラインの前のラインデータと同様にラベル１の紙葉類無のデータのみとなる。
【００５１】
ここで、ステップＳＴ２の基準ラインと次ライン間のデータ比較の動作を図８（ｂ）を参照して説明する。まず、基準ラインと次ラインとの間でデータ比較を行なうために、２ライン間で主走査方向順に対応するセンサ素子出力同士のラベルの値の減算を行う。この減算後、その答えを全て加算してから絶対値を求め、０にならなかったデータ数をカウントする。図８（ｂ）の減算例の上の例ではカウントされたデータ幅は「６」となり、この値「６」が検出された裂傷幅となる。また、下の例では裂傷幅は「８」となる。次のステップＳＴ３にて得られた裂傷幅が検出したい裂傷幅以上の場合、裂傷ありと判定する。
【００５２】
なお、このように順次基準ラインを変更していくことにより紙葉類の搬送ムラを吸収することができる。図８（ｃ）にて、ライン「Ａ」では紙葉類のエッジ位置がセンサ素子の８番目でラベル１が２に変わっているが、ライン「Ｂ」では１ずれて９番目のセンサ素子でラベル１が２に変化している。しかしながら、この場合、基準ラインは「Ａ」から「Ｂ」へ更新する。
【００５３】
ＳＴ３にて裂傷有りと判断されたときはつぎにステップＳＴ４にてラベリングデータ中にラベル２およびラベル３のデータが含まれていたかチェックする。含まれているときは判定結果として裂傷がありしかもその裂傷部分に折り返し部があることがわかる。ラベル２が含まれかつラベル３が含まれていないときは裂傷があり、この裂傷部分が失われて切れ部を形成していることが分かる。
【００５４】
ステップＳＴ３に戻って、裂傷がないと判断されたときは次のステップＳＴ５へ移行して検査終了ラインであるか否かがチェックされる。検査終了ラインである場合には判定結果として「裂傷なし」が得られる。一方、まだ検査終了ラインでないときは、次のステップＳＴ６に移行して基準ラインを次のラインに変更した後、ステップＳＴ２に戻って再び新しく設定された基準ラインとその次のラインとのデータ比較、即ち図８（ｂ）で説明したように２ライン間のデータ減算を行い、裂傷幅データを算出する。
【００５５】
このように裂傷幅データが検出されなかった場合にステップＳＴ６にて基準ラインを次のラインに更新する。基準ラインと検査ラインのエッジ位置の差が図７（ｂ）のように例えば１程度の短い位置ずれが検出された場合にも基準ラインを更新していくことにより、搬送ムラ（特にスキュー）によって紙葉類の端部がライン毎にずれていった場合でも裂傷幅を精度よく検出でき、搬送ムラを吸収することができる。ステップＳＴ５，ＳＴ６にて検査終了ラインまで検査して裂傷幅が検出されなかった場合には裂傷なしと判定し処理を終了する。
【００５６】
以上のようにエッジ位置を検出し基準ラインの更新処理を行なう裂傷検知処理により、従来に比べてスキューによる検知精度の低下を防ぎ、裂傷検知精度を向上させることができる。尚、基準ラインと検査ラインを１ライン毎に順次切り換えるように説明したが、ノイズの影響等を防いだり、裂傷信号を出しやすくするために、連続する２ラインでの平均をとるような処理を実施したのち、ライン比較を行なったり、検査ラインを基準ラインに隣接するラインではなく、検査ラインを基準ラインから２ライン目として、間に１ラインおくような応用ももちろん可能である。
【００５７】
つぎに図９を参照して紙葉類１３のエリア１、エリア２の角部において角折れが生じ、この角折れ部が脱落して角破れとなった場合を区別して検出する実施の形態を説明する。図９（ａ）のエリア１、エリア２のいずれも角折れ状態であるとすると、夫々のエリアから検知されたラベリングデータを例示すると図９（ｂ），（ｃ）のようになる。この場合、１個のスライスレベルが設定されているのみであるため、図９（ｂ），（ｃ）からわかるようにここにはラベリングデータとして紙葉類無しのラベル１と紙葉類有りのラベル２のみ検出されている。従って、この検出データからはこの部分が角折れ、あるいは角破れかの区別はできないが、これらのいずれかであることは検知されるので、そのご、３値化により２個のスライスレベルを用いてデータをラベリングすれば容易に両者の判別はできる。例えば図９のエリア１が角折れであり、その３値化による検出ラベリングデータが図６（ｂ）のように得られたものとして以下説明する。
【００５８】
まず、裂傷検知の開始ライン位置を設定する。前記したように、検査開始ラインは搬送方向に垂直な方向に１ラインずつ走査していって、最初に紙葉類有りのデータ（レベル２、あるいはレベル３）が存在するラインとする。例えば、図６（ｂ）のエリア１データでは、第１ラインは全てラベル１であるから紙葉類無のデータである。第２ラインは走査方向に１３番目のデータがレベル３、１４番目以降がレベル２のデータに変化して紙葉類有りを意味する。従って、エリア１データでは２ライン目を走査開始ラインとする。
【００５９】
裂傷幅を検出するためには図８で説明したように２ライン間の比較を行なうが、この時、基準となるラインとして走査開始ラインが設定され、これと検査の対象となる２番目のライン間でデータ減算が行なわれる。この減算の結果は
「００００００００００００２１１１」となる。したがって裂傷幅は「４」となる。この場合、ラベル３のデータが存在するのでこの部分は角折れであることが分かる。さらに、１３番目から紙葉類有りという情報を紙葉類のエッジ位置として保持しておく。
【００６０】
同様に、図９（ａ）のエリア２の角折れ部が角破れとなっている場合に、同様に３値化による２個のスライスレベルを用いて検知した結果のデータが図９（ｃ）に示すようにラベル１とラベル２のみで有った場合には、紙葉類に２重部分が無いことを示しているので、容易に角破れであることが分かる。
【００６１】
なお、この検査では検査終了ラインの検知が必要であるが、この検査終了ラインは、前記のように搬送方向に走査していき紙葉類有りのデータが最後に存在するラインを最終ラインとして設定する。つまり、検査終了ライン以降のラインデータは全て、ラベル１の紙葉類無のデータのみとなる。図９（ｃ）のエリア２データでは第５ラインがすべてラベル１となるのでその前の第４ライン目が検査終了ラインとなる。
【００６２】
このように角折れ部あるいは角破れ部の検出では、上で説明したように３値化による２個のスライスレベルを用いて検出信号を処理し、基準ラインと次ライン間のデータ比較を走査開始ラインと２番目のラインあるいは最終ラインと１つ前のラインとの間でデータ比較を行い、検査開始ラインと次ラインのデータ比較、あるいは最終ラインと１つ前のラインのデータ比較から裂傷幅が検出された場合には、その裂傷の性質は「角折れ」、あるいは「角破れ」と判定する。
【００６３】
なお、この発明では２枚あるいはそれ以上の紙葉類が同時に検査位置に搬送されてきた場合にこれを容易に検出できる。以下、紙葉類の２枚重ねを検知できるように構成されたこの発明の実施の形態を図１０を参照して説明する。
【００６４】
図１０において、ステップＳＴ１からＳＴ６までは図８の場合と同じであるから説明は省略する。即ち、ステップＳＴ５において検査終了ラインであることが判定されたときは「裂傷なし」となるが、ここでさらにステップＳＴ７に移行して、ラベル３のデータがそのセンサライン全体に亘って連続して所定数だけあるか否かがチェックされる。ある場合には裂傷はないが２枚重ねであることが分かり、ない場合には裂傷もなく２枚重ねもないことが分かる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、データのラベリングのためのスライスレベルの決定を紙葉類の入力毎に決定するようにしたので検知精度を向上でき、また、２個のスライスレベルを用いてデータを３レベル（紙葉類無、紙葉類１枚、紙葉類２枚以上）にした区分したので、裂傷検知の機能として紙葉類破れか紙葉類折れかの識別を容易にでき検知性能の向上を図ることができ、さらに紙葉類のエッジ検出をライン毎に行い、基準ラインを更新していくことにより搬送状態の変化（特にスキュー）による検知精度の低下を防止し、また、検査開始ラインと検査終了ラインの設定を行なった後、搬送方向に垂直な方向のライン比較により、紙葉類の角部の欠陥、即ち角折れ、角破れの検出が可能である、極めて有用な機能を有する紙葉類検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の構成の一例を概略的に示す構成図。
【図２】この発明の第１の実施の形態の機能を説明するための図。
【図３】この発明の第１の実施の形態の機能を詳細に説明するための図。
【図４】紙葉類の欠陥の種類を説明するための図。
【図５】この発明の第２の実施の形態の機能を説明するための図。
【図６】この発明の第２の実施の形態の機能を詳細に説明するための図。
【図７】スキュー状態の搬送紙葉類とその検知データを示す図。
【図８】この発明の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】この発明の他の実施の形態の機能を説明するための図。
【図１０】この発明の他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】従来の紙葉類検査方法を説明するための図。
【符号の説明】
１１…搬送路
１２…搬送ローラ
１３…紙葉類
１４…光源
１５…光学系
１６…フォトダイオードアレイ
１８…Ａ／Ｄ変換部
１９…メモリ
２０…プロセッサ
２１…Ｄ／Ａ変換部
【発明の属する技術分野】
この発明は、光センサを用いて搬送装置上の紙葉類の破損、折れ、重なりなどの状態を検知する紙葉類検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
証紙のような紙葉類を例えば各種センサを配置した搬送路上に搬送し、センサ出力信号からその紙葉類が破れていないかを検査する装置がある。紙葉類が光を通しにくい性質を持つ場合には搬送路の両側に光源と光センサを対向して配置し、センサ受光信号により紙葉類の存在や破れを検出することができる。特開昭６３−２４４１９３号公報に記載の発明はその一例であり、図１１（ａ）のように、検出すべき紙葉類１２１の２つの側部１２１Ｓ１，１２１Ｓ２からその内部に向かって所定深さで生じた裂傷Ｒ１，Ｒ２を検出できる位置に夫々ラインセンサＡ，Ｂを固定して配置し、紙葉類１２１が矢印方向に搬送された時に紙葉類１２１に遮られた光が裂傷Ｒ１，Ｒ２の位置でラインセンサＡ，Ｂに入射してその出力が図１１（ｂ），（ｃ）のように暗→明→暗と変化するときの「明」の部分の出力をデジタル化したときのビット長を調べることにより破損を検知していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検査装置では、センサ受光素子の出力から紙葉類有（暗）と紙葉類無（明）を決定するためのスライスレベルが固定であったため、複数のセンサ受光素子を一列に配置したセンサアレイの受光素子個々の感度差や光源の発光量の違いによるセンサ出力のばらつきにより検知精度は低いものであった。
【０００４】
また、センサ出力の２値化データを検知対象データとしていたため、センサ出力からは紙葉類の有り無ししか検知できず、同じ紙葉類無しの出力でも破れ（紙葉類紛失）と折れ（紙葉類隠れ）では状態が全く異なるが、その区別ができなかった。さらに、紙葉類のエッジ位置の検出機能がないために搬送状態の変化（特にスキュー）によって検出精度が低下していた。また、搬送方向に平行にセンサ出力が暗→明→暗と変化することを検出要素としていたため、紙葉類の角折れ、角破れの検出機能が装備されていなかった。
【０００５】
そこで、この発明は、センサ出力のバラツキに影響されずに検出精度を高く保持でき、紙葉類の有り無しの検知以外に、破れ、折れ、重なり状態も検知でき、さらに搬送方向に対する紙葉類の傾き（スキュー）も検知できる機能を持った紙葉類検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の態様に係る紙葉類検査装置は、紙葉類を搬送する搬送路を有する搬送手段と、この搬送路に沿って設けられ前記搬送される紙葉類を光学的に走査する光走査手段と、この光走査手段による走査出力を対応するレベルを有するアナログ電気信号に変換する光電変換手段と、前記搬送路に紙葉類が搬送されていない状態の前記光電変換手段の出力レベルを記憶する手段と、この出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類を検出するための第１のスライスレベルを設定する手段と、前記出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類の重なりまたは折れを検出するための第２のスライスレベルを設定する手段と、前記光電変換手段からの検出された紙葉類に基づくアナログ電気信号を前記設定された第１、第２のスライスレベルに基づいて３値化する手段と、この３値化手段の出力により前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に順次検査ラインを設定する手段と、互いに前後する検査ラインからの検出データ間の差データを算出する手段と、この差データ算出手段の出力により搬送される紙葉類の状態を判定する手段とを具備し、さらに差データが検出された場合において前記第２のスライスレベルによるデータが検出されたときに角折れと判定し、検出されないときは角破れと判定する手段により構成されている。
【００１０】
上記の構成により、まず第１に紙葉類有りのスライスレベルを紙葉類無しの時のセンサ出力信号レベルから自動的に算出することにより、センサのばらつきによる検知精度の低下を防ぐことができる。
【００１１】
また、第２にひとつのスライスレベルを設定することで紙葉類の有無を判定することに加えて、２つのスライスレベルを設定し、紙葉類の有無及び紙葉類有りと判断された場合に、折れ等による複数枚の重なりがあるかないかを判断することで、紙葉類が欠損しているかどうかを判定することができる。
【００１２】
また、第３にラインセンサの信号から紙葉類の有無および重なりの有無の信号を作り出し、この情報を連続的にメモリに書き込み、紙葉類の有無の状態を２次元画像として解析できるように構成し、さらに搬送方向に直交する方向の各センスラインで紙葉類のエッジを検出することにより、スキュー等の異常搬送時にも検出性能が安定するようにできる。
【００１３】
さらに第４に、この２次元画像の中で、検査開始ラインと検査終了ラインを設定し、搬送と直交する方向に裂傷検知処理することで紙葉類の領域を特定し、さらに重なり有無の情報から角折れと角破れを検出することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
最初に図１を参照してこの発明に実施例の紙葉類検査装置の全体の構成を概略的に説明する。図１において、搬送路１１上で、多数対の搬送ローラ１２によって紙葉類１３を１枚づつ図示矢印方向に搬送する。この搬送路１１の所定箇所に読取位置があり、そこに光を照射するように搬送路１１の下方に光源１４が設けられる。光源１４から発せられた光は搬送路１１に向けて照射され、読取位置に存する紙葉類１３を含む所定範囲を透過する。この透過光は搬送路１１上方に設けられたレンズ及び反射プリズムなどを含む光学系１５を介して読取手段である光電変換素子でなる光センサとしてのたとえばフオトダイオードアレイ１６を構成する個々のフォトダイオードの受光面に投影される。フオトダイオードアレイ１６は、例えば１２８素子のフオトダイオードアレイで、搬送方向に直交する主走査方向に配列されてセンスラインを形成し、例えば５（本／ｍｍ）の解像度である。これにより投影された像を紙葉類１３の搬送方向と直交する方向にライン状にスキャンし、個々のフォトダイオードが投影像の明暗に対応するレベルの電圧信号を順次スキャン出力する。このスキャンは紙葉類１３が搬送される間連続して実行されるので、結果として紙葉類１３の透過画像が光学的に読み取られることになる。
【００１６】
フォトダイオードアレイ１６のセンサ出力信号は増幅部１７で増幅された後でＡ／Ｄ変換部１８に供給されて紙葉類１３の状態を示すデジタル信号に変換され、この信号を連続的にメモリ１９に書き込み、紙葉類１３の有無ならびに裂け、折れ、重なりなどの情報を含む２次元画像として格納される。この格納された紙葉類情報はメモリ１９に接続されたプロセッサ２０により解析される。この際、後で説明するが、必要に応じてラベリング処理が行われる。
【００１７】
図２（ａ）に紙葉類１３の角折れ、裂けの状態の一例、図２（ｂ），（ｃ）、（ｄ）に前記読取位置で検出され、メモリ１９に格納された紙葉類１３の状態を表すセンサ出力信号を示す。まず、図２（ａ）の紙葉類１３が矢印の方向に搬送され、フォトダイオードアレイ１６によるセンサラインがＳＬ１の位置に有るときは紙葉類無しの状態であり、光源１４からの透過光が直接センサアレイ１６に照射される。このため、センサアレイ１６を構成する１２８素子全てから高いレベルの信号（説明の便宜上レベル１と呼ぶ）が出力され、センサアレイ１６の出力としては図２（ｂ）のように高いレベル１のほぼ平坦な出力が得られる。
【００１８】
次に紙葉類１３が移動して、見掛上、センサラインがＳＬ２の位置に来ると、光源１４からの光は紙葉類１３によって遮られるようになる。ここで、図２（ａ）に示したように紙葉類１３の左上隅に角折れが有る状態では、図２（ｃ）に示すように、１２８素子のうち紙葉類端１３Ｓ１から幅Ｗ１進んだ位置までのセンサ素子は紙葉類無しを示すレベル１の出力を出し、そこから先の素子は紙葉類１３によって光を一部遮られるために先のレベル１よりも低いレベルの信号（レベル２と呼ぶ）を紙葉類有りを示す信号として出力する。
【００１９】
フォトダイオードアレイ１６の出力信号（アナロダ信号）は増幅部１７によってレベル補償され、この増幅部１７の出力信号はＡ／Ｄ変換部１８でデイジタル信号に変換される。ここで、例えば各素子からの出力が１バイトのデータとなり、メモリ１９に入力される。この際、メモリ１９に格納されたデジタルデータはプロセッサ２０によりラベリング処理を受ける。すなわち、紙葉類無しを示すレベル１であればデータは”１”とラベリングされ、紙葉類有りを示すレベル２であれば”２”とラベリングされる。
【００２０】
なお、図２（ａ）ではセンサラインＳＬ２は角折れ部分を検出するのでその一部は紙葉類２枚分の重なった部分を検知することになり、紙葉類１３の光透過率によってはこの部分でさらに出力レベル低下があるが、スライスレベルは紙葉類１３の１枚分を基準に設定されるのでこれについては不感となる。
【００２１】
紙葉類１３が更に搬送されてセンサラインがＳＬ３の位置にくると、紙葉類１３にできた裂け部の一番深い部分をスキャンすることになる。このときのセンサアレイ１６の出力信号の波形を示すと図２（ｄ）のように、紙葉類端１３Ｓ１から裂傷の最大幅Ｗ２に至るセンサ出力がレベル１となって紙葉類無しのレベルとなり、その後、紙葉類有りのレベル２となる。
【００２２】
以下、図１、図２に加えて図３乃至図１０も参照してこの発明の種々の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
この発明の第１の実施の形態では、紙葉類１３を検知するフォトダイオードアレイ、即ちセンサアレイ１６の出力から紙葉類１３の有り無しを検出する際のスライスレベルを固定せずに紙葉類１３を検知する都度スライスレベルを自動的に更新する。
【００２４】
たとえば、図２（ａ）のセンサラインＳＬ１の位置に対して紙葉類１３の相対的な位置が図示位置であるとすると、センサアレイ１６のすべてのセンサ素子からは図２（ｂ）に示すような紙葉類無しに相当するレベル１の出力が得られる。このレベル１はその時の光源１４からの光の強度やセンサアレイ１６の感度等によって決まる値となる。したがって、交換や経年変化により光源１４やセンサアレイ１６の光強度や感度が変化したり、光源１４を付勢する電源電圧の変化があると、レベル１の値が変化する。この変化の値が大きいと従来のスライスレベル固定方式では紙葉類の有り無しの検知の際の誤差が大きくなって不都合が生じていたが、この発明では紙葉類が例えばセンサラインＳＬ１の位置に来る度にそのセンサアレイ１６のレベル１の出力に基づいて自動的にスライスレベルの更新を行う。
【００２５】
紙葉類１３が搬送路１１に送り込まれる前の段階でセンサアレイ１６から得られるセンサ出力電圧を紙葉類無しの基準データとしてデジタル化してメモリ１９に格納しておけば、例えばセンサラインＳＬ１の位置ではセンサアレイ１６を構成する全てのセンサ素子からの出力電圧が予め格納された基準データと対応するので、この状態を紙葉類無しとして決定することができる。
【００２６】
例えば、図２（ｂ）に示すようにレベル１のセンサアレイ１６の全長に亘ってフラットなセンサ出力データがメモリ１９に格納されているものとする。このレベル１がプロセッサ２０により読出され、このレベル１の３０％の値をプロセッサ２０により計算して求め、これをスライスレベルとして設定する。設定されたスライスレベルはメモリ１９に記憶されるとともにＤ／Ａ変換部２１に送られて対応するアナログ電圧値が生成され、これがＡ／Ｄ変換部１８における２値化のための実際のスライスレベルとして与えられる。
【００２７】
プロセッサ２０はこのようにしてスライスレベルを設定した紙葉類１３が検知位置を通過して、紙葉類１３の後端、即ち後で説明する検査終了ラインが検知された後で、かつまだ次の紙葉類が光源１４の前方の検知位置に到達していない段階で再度センサアレイ１６からの紙葉類無しのセンサ出力を取り込み、上記と同様にして再度スライスレベルの設定を行う。
【００２８】
このようにして紙葉類１３の１枚ごとの入力に対してその都度新しいスライスレベルが設定されるので、センサ受光素子の感度差や光源の発光量の変化などに起因するセンサ出力のバラツキの影響を受けずに紙葉類の有り無しの判定ができるようになる。
【００２９】
図３（ａ）は図２（ａ）と同様に左側端部１３Ｓ１の最上端に角折れ部を有し、同じ左側端部１３Ｓ１にはさらに切れ部が生じた状態の紙葉類１３についてその搬送方向に沿って左右に分割した２つの検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を設定した場合を示す。この検出エリアＡＲ１，ＡＲ２は２個のセンサアレイを用いて夫々の検出エリアＡＲ１，ＡＲ２をカバーするようにしてもよいが、搬送方向に直交する方向に紙葉類の幅全体をカバーする寸法を持つ図１に示したセンサアレイ１６を構成する複数のセンサ素子を前半、後半の群に分け、夫々の前半部、後半部によりそれぞれ検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を分担させるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、検出エリアＡＲ１において、角折れ部を含む部分エリアをエリア１とし、切れ部を含む部分エリアをエリア２とすると、これらの部分エリア１、２を走査してセンサアレイ１６の対応するセンサ素子群から得られるセンサ出力データをプロセッサ２０によりラベリング処理した結果を夫々図３（ｂ），（ｃ）に示す。このラベリングデータのうちラベル１は紙葉類１３が検知されない場合のラベル、ラベル２は検知された場合のラベルを示す。なお、この場合のセンサアレイ１６の搬送方向に直交する方向のセンサアレイ１６の解像度は０．４ｍｍ，搬送方向の解像度は１．５ｍｍピッチに設定した。
【００３１】
さて、前記の第１の実施の態様では紙葉類の有無に対応する２値化データにより紙葉類にある裂傷を検知する場合について述べたが、実際には裂傷として検出される部分は図４（ａ），（ｂ）に示すような欠損した場合と図４（ｃ），（ｄ）に示すような折れの場合とがあり、これらを区別したい場合がある。紙葉類１３が完全に光を遮光するような厚さ、色の場合は不可能であるが、２枚あるいはそれ以上重なった場合にも有る程度光を透過させる材質の場合には図１に示したセンサアレイ１６のセンサ出力を２つのスライスレベルを用いて３値化処理することで、紙葉類有りの場合にそれが紙葉類１枚か２枚以上かを区別して検出することが可能である。
【００３２】
以下に説明する第２の実施の形態では、このようにセンサ出力を３値化することで、欠損と折れを区別して検知しようとするものである。この第２の実施の形態の構成は図１の第１の実施の形態とほぼ同じであり、図１を参照して簡単に説明すると、光源１４から発せられた光は搬送路１１に向けて照射され、読取位置に存する紙葉類１３を透過してフオトダイオードアレイ１６の受光面に投影される。フォトダイオードアレイ１６は、例えば１２８素子のフオトダイオードアレイで、主走査方向に例えば５（本／ｍｍ）の解像度である。
【００３３】
図５に紙葉類の状態によるセンサ１６からの出力信号を示す。まず、紙葉類１３が搬送路１１上になしの状態あるいは図５（ａ）のセンサラインＳＬ１の位置では、光源１４からの透過光がセンサアレイ１６全体に照射され、図５（ｂ）にあるように１２８素子全て高いレベルの信号（レベル１）を出力する。
【００３４】
次にセンサラインＳＬ２の位置では図５（ｃ）に示したように紙葉類１３の端部１３Ｓ１から角折れ部までの幅Ｗ１の部分では紙葉類無しとなるので同じ高いレベル１であるが、角折れ部に相当する幅Ｗ３の部分では２枚の紙葉類１３によって光源１４の光が遮られるので、１２８素子のうち２重の紙葉類１３によって透過量が減少させられた素子は一枚の場合のレベル２よりも更に低いレベル３のセンサ出力となる。
【００３５】
この角折れ部を通過した先の部分では紙葉類１枚分により光が遮られた状態となり、レベル３よりは若干高いが先のレベル１よりは低いレベルの信号（レベル２）を出力する。
【００３６】
また、紙葉類１３が更に搬送されてセンサラインＳＬ３の位置にくると、このセンサラインＳＬ３は幅Ｗ２の切れ部の最も深い位置を通ることになり、紙葉類端部１３Ｓ１から幅Ｗ３の位置まではレベル１となり、その先は１枚の紙葉類に対応するレベル２となる。
【００３７】
図６（ａ）は図５（ａ）と同様に左側端部１３Ｓ１の最上端に角折れ部を有し、同じ左側端部１３Ｓ１にはさらに切れ部が生じた状態の紙葉類１３についてその搬送方向に沿って左右に分割した２つの検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を設定した場合を示す。この検出エリアＡＲ１，ＡＲ２は２個のセンサアレイを用いて夫々の検出エリアＡＲ１，ＡＲ２をカバーするようにしてもよいが、搬送方向に直交する方向に紙葉類の幅全体をカバーする寸法を持つ図１に示したセンサアレイ１６を構成する複数のセンサ素子を前半、後半の群に分け、夫々の前半部、後半部によりそれぞれ検出エリアＡＲ１，ＡＲ２を分担させるようにしてもよい。
【００３８】
ここで、検出エリアＡＲ１において、角折れ部を含む部分エリアをエリア１とし、切れ部を含む部分エリアをエリア２とすると、これらの部分エリア１、２を走査してセンサアレイ１６の対応するセンサ素子群から得られるセンサ出力データをプロセッサ２０によりラベリング処理した結果を夫々図６（ｂ），（ｃ）に示す。このラベリングデータのうちラベル１は紙葉類１３が検知されない場合のラベル、ラベル２は１枚だけ検知された場合、ラベル３は２枚重なって検知された場合を示す。なお、この場合のセンサアレイ１６の搬送方向に直交する方向のセンサアレイ１６の解像度は０．４ｍｍ，搬送方向の解像度は１．５ｍｍピッチに設定した。これらの図６（ｂ），（ｃ）のラベリングデータはメモリ１９に格納され、プロセッサ２０はそのラベルが”１”であるか、”２”であるかにより紙葉類の有り無しを判定し、重なりを示す”３”のラベルがあればその前後のラベルが”１”、”２”であれば角折れ部と判定することができる。
【００３９】
このように、この図５、図６に示した実施の形態ではラベリングのための２個のスライスレベルを３値化閾値として使用するが、これら閾値はそれぞれ固定値としておいても良いし、第１の実施の形態で示したようにセンサ受光素子の感度差や発光量の違いによるセンサ出力のバラツキにより検知精度の低下を防止するために、紙葉類の１枚ごとの入力に対してスライスレベルを決定する方式をとしてもよい。
【００４０】
この場合以下のようにすればよい。
【００４１】
例えば、図５（ｂ）に示すようにレベル１のセンサアレイ１６の全長に亘ってフラットなセンサ出力データが図１のメモリ１９に格納されているものとする。このレベル１が新しい紙葉類１３の検知データがメモリ１９に入力される度にプロセッサ２０により読出され、第１の実施の形態と同様にこのレベル１の３０％の値を第１のスライスレベルとして設定する。同様にしてレベル１の１５％の値を第２のスライスレベルとして設定する。これらの設定された第１、第２のライスレベルはメモリ１９に記憶されるとともにＤ／Ａ変換部２１に送られて夫々対応するアナログ電圧値が生成され、これがＡ／Ｄ変換部１８における３値化のための実際のスライスレベルとして与えられる。
【００４２】
プロセッサ２０はこのようにして第１、第２のスライスレベルを設定した紙葉類１３が検知位置を通過して、紙葉類１３の後端、即ち後で説明する検査終了ラインが検知された後で、かつまだ次の紙葉類が光源１４の前方の検知位置に到達していない段階で再度センサアレイ１６からの紙葉類無しのセンサ出力を取り込み、上記と同様にして新しい紙葉類が搬送される度にスライスレベルの更新を行う。
【００４３】
このようにして紙葉類１３の１枚ごとの入力に対してその都度新しいスライスレベルが設定されるので、センサ受光素子の感度差や光源の発光量の変化などに起因するセンサ出力のバラツキの影響を受けずに紙葉類の有り無しの判定ができるとともに、紙葉類の角折れ部または裂け部における部分的な重なりを検知できる。特に、裂傷検知を行なった領域の前後に重なりを検出するようなことがあった場合には、紙葉類が折れている等の検知判定をすることができる。
【００４４】
以下、図７乃至図１０を参照して図５、図６の実施の形態で説明した３値化のための２個のスライスレベルを用いることで実現可能な種々の実施の形態について説明する。
【００４５】
図７（ａ）には紙葉類１３がその搬送方向に対して傾いている状態、即ちスキューした紙葉類１３が検出位置に搬送されてきた場合を示す。この場合、この発明の実施の形態として、スキューがあってもこのスキューに影響されずに安定してたとえば裂傷の長さを測定できるようにするものである。たとえば、図７（ａ）において搬送される紙葉類１３の搬送方向に沿った側部１３Ｓ１を含む矩形内のセンサ出力を３値化してラベリングしたデータを示すと図７（ｂ）に示すようなものになる。
【００４６】
図示したようにスキューの影響で紙葉類１３の側部１３Ｓ１を検知したラベル１からラベル２に変わる位置が隣接するセンサライン毎に順次「１」づつづれている。この場合、紙葉類１３にできた切れ部との区別は、図６（ｃ）の切れ部の場合にはラベル１から２に変化する割合が大きい（この場合は「２」づつ）うえに、その紙葉類エッジ位置即ちラベル１から２に変化する変化位置が最初はセンサラインの左から右へ移動しつぎに反対に右から左へ移動するが、図７（ｂ）のスキューの場合には終始左から右へ同じ割合で（この場合は「１」づつ）移動する。
【００４７】
たとえば、前記したようにセンサラインごとに基準ラインの更新を行った上で、スキューに対応して搬送方向と直交する互いに隣接する２センサライン間で対応するセンサ素子出力同士の減算を行なって、その答えをセンサラインごとに加算すると、「０」もしくは「１」となり、スキューの影響を受けずに紙葉類検査ができるようになる。
【００４８】
次に、図８を参照して図４（ｃ）に示すように紙葉類上に裂傷と折れが共存するときの裂傷の有り無しならびにその幅を検出する実施の形態につき説明する。まず、図８（ａ）のフローチャートにおいて最初のステップＳＴ１では最初の基準ライン、即ち検査開始ライン位置を設定する。検査開始ラインは搬送方向に垂直な方向に１ラインずつ走査していって、最初に紙葉類有りのデータ（レベル２、あるいはレベル３）が存在するラインとする。例えば、図６（ｂ）のエリア１ラベリングデータでは、第１ラインは全てラベル１、すなわち紙葉類無のデータである。第２ラインは主走査方向に１３番目のセンサ素子出力データがレベル３のデータで、紙葉類有りを意味する。従って、このエリア１データでは２ライン目を走査開始ラインとする。
【００４９】
図４（ｃ）の裂傷幅を検出するためには順次隣接する２本のセンサライン間の比較を行なうが、この時、ステップＳＴ２において基準となるラインと検査の対象となるライン間で順次ラベリングデータの比較が行なわれる。そこで、上で決定された走査開始ラインが最初の基準ラインとして設定される。さらに、図６（ｂ）のラベリングデータの２ライン目の１３番目のデータから紙葉類有りという情報を紙葉類のエッジ位置としてメモリ１９に保持しておく。
【００５０】
なお、後で出て来る検査終了ラインは、搬送方向にラインごとに順次走査していき、紙葉類有りのデータが最後に存在するラインを最終ラインとして設定する。つまり、検査終了ライン以降のラインデータは全て、走査開始ラインの前のラインデータと同様にラベル１の紙葉類無のデータのみとなる。
【００５１】
ここで、ステップＳＴ２の基準ラインと次ライン間のデータ比較の動作を図８（ｂ）を参照して説明する。まず、基準ラインと次ラインとの間でデータ比較を行なうために、２ライン間で主走査方向順に対応するセンサ素子出力同士のラベルの値の減算を行う。この減算後、その答えを全て加算してから絶対値を求め、０にならなかったデータ数をカウントする。図８（ｂ）の減算例の上の例ではカウントされたデータ幅は「６」となり、この値「６」が検出された裂傷幅となる。また、下の例では裂傷幅は「８」となる。次のステップＳＴ３にて得られた裂傷幅が検出したい裂傷幅以上の場合、裂傷ありと判定する。
【００５２】
なお、このように順次基準ラインを変更していくことにより紙葉類の搬送ムラを吸収することができる。図８（ｃ）にて、ライン「Ａ」では紙葉類のエッジ位置がセンサ素子の８番目でラベル１が２に変わっているが、ライン「Ｂ」では１ずれて９番目のセンサ素子でラベル１が２に変化している。しかしながら、この場合、基準ラインは「Ａ」から「Ｂ」へ更新する。
【００５３】
ＳＴ３にて裂傷有りと判断されたときはつぎにステップＳＴ４にてラベリングデータ中にラベル２およびラベル３のデータが含まれていたかチェックする。含まれているときは判定結果として裂傷がありしかもその裂傷部分に折り返し部があることがわかる。ラベル２が含まれかつラベル３が含まれていないときは裂傷があり、この裂傷部分が失われて切れ部を形成していることが分かる。
【００５４】
ステップＳＴ３に戻って、裂傷がないと判断されたときは次のステップＳＴ５へ移行して検査終了ラインであるか否かがチェックされる。検査終了ラインである場合には判定結果として「裂傷なし」が得られる。一方、まだ検査終了ラインでないときは、次のステップＳＴ６に移行して基準ラインを次のラインに変更した後、ステップＳＴ２に戻って再び新しく設定された基準ラインとその次のラインとのデータ比較、即ち図８（ｂ）で説明したように２ライン間のデータ減算を行い、裂傷幅データを算出する。
【００５５】
このように裂傷幅データが検出されなかった場合にステップＳＴ６にて基準ラインを次のラインに更新する。基準ラインと検査ラインのエッジ位置の差が図７（ｂ）のように例えば１程度の短い位置ずれが検出された場合にも基準ラインを更新していくことにより、搬送ムラ（特にスキュー）によって紙葉類の端部がライン毎にずれていった場合でも裂傷幅を精度よく検出でき、搬送ムラを吸収することができる。ステップＳＴ５，ＳＴ６にて検査終了ラインまで検査して裂傷幅が検出されなかった場合には裂傷なしと判定し処理を終了する。
【００５６】
以上のようにエッジ位置を検出し基準ラインの更新処理を行なう裂傷検知処理により、従来に比べてスキューによる検知精度の低下を防ぎ、裂傷検知精度を向上させることができる。尚、基準ラインと検査ラインを１ライン毎に順次切り換えるように説明したが、ノイズの影響等を防いだり、裂傷信号を出しやすくするために、連続する２ラインでの平均をとるような処理を実施したのち、ライン比較を行なったり、検査ラインを基準ラインに隣接するラインではなく、検査ラインを基準ラインから２ライン目として、間に１ラインおくような応用ももちろん可能である。
【００５７】
つぎに図９を参照して紙葉類１３のエリア１、エリア２の角部において角折れが生じ、この角折れ部が脱落して角破れとなった場合を区別して検出する実施の形態を説明する。図９（ａ）のエリア１、エリア２のいずれも角折れ状態であるとすると、夫々のエリアから検知されたラベリングデータを例示すると図９（ｂ），（ｃ）のようになる。この場合、１個のスライスレベルが設定されているのみであるため、図９（ｂ），（ｃ）からわかるようにここにはラベリングデータとして紙葉類無しのラベル１と紙葉類有りのラベル２のみ検出されている。従って、この検出データからはこの部分が角折れ、あるいは角破れかの区別はできないが、これらのいずれかであることは検知されるので、そのご、３値化により２個のスライスレベルを用いてデータをラベリングすれば容易に両者の判別はできる。例えば図９のエリア１が角折れであり、その３値化による検出ラベリングデータが図６（ｂ）のように得られたものとして以下説明する。
【００５８】
まず、裂傷検知の開始ライン位置を設定する。前記したように、検査開始ラインは搬送方向に垂直な方向に１ラインずつ走査していって、最初に紙葉類有りのデータ（レベル２、あるいはレベル３）が存在するラインとする。例えば、図６（ｂ）のエリア１データでは、第１ラインは全てラベル１であるから紙葉類無のデータである。第２ラインは走査方向に１３番目のデータがレベル３、１４番目以降がレベル２のデータに変化して紙葉類有りを意味する。従って、エリア１データでは２ライン目を走査開始ラインとする。
【００５９】
裂傷幅を検出するためには図８で説明したように２ライン間の比較を行なうが、この時、基準となるラインとして走査開始ラインが設定され、これと検査の対象となる２番目のライン間でデータ減算が行なわれる。この減算の結果は
「００００００００００００２１１１」となる。したがって裂傷幅は「４」となる。この場合、ラベル３のデータが存在するのでこの部分は角折れであることが分かる。さらに、１３番目から紙葉類有りという情報を紙葉類のエッジ位置として保持しておく。
【００６０】
同様に、図９（ａ）のエリア２の角折れ部が角破れとなっている場合に、同様に３値化による２個のスライスレベルを用いて検知した結果のデータが図９（ｃ）に示すようにラベル１とラベル２のみで有った場合には、紙葉類に２重部分が無いことを示しているので、容易に角破れであることが分かる。
【００６１】
なお、この検査では検査終了ラインの検知が必要であるが、この検査終了ラインは、前記のように搬送方向に走査していき紙葉類有りのデータが最後に存在するラインを最終ラインとして設定する。つまり、検査終了ライン以降のラインデータは全て、ラベル１の紙葉類無のデータのみとなる。図９（ｃ）のエリア２データでは第５ラインがすべてラベル１となるのでその前の第４ライン目が検査終了ラインとなる。
【００６２】
このように角折れ部あるいは角破れ部の検出では、上で説明したように３値化による２個のスライスレベルを用いて検出信号を処理し、基準ラインと次ライン間のデータ比較を走査開始ラインと２番目のラインあるいは最終ラインと１つ前のラインとの間でデータ比較を行い、検査開始ラインと次ラインのデータ比較、あるいは最終ラインと１つ前のラインのデータ比較から裂傷幅が検出された場合には、その裂傷の性質は「角折れ」、あるいは「角破れ」と判定する。
【００６３】
なお、この発明では２枚あるいはそれ以上の紙葉類が同時に検査位置に搬送されてきた場合にこれを容易に検出できる。以下、紙葉類の２枚重ねを検知できるように構成されたこの発明の実施の形態を図１０を参照して説明する。
【００６４】
図１０において、ステップＳＴ１からＳＴ６までは図８の場合と同じであるから説明は省略する。即ち、ステップＳＴ５において検査終了ラインであることが判定されたときは「裂傷なし」となるが、ここでさらにステップＳＴ７に移行して、ラベル３のデータがそのセンサライン全体に亘って連続して所定数だけあるか否かがチェックされる。ある場合には裂傷はないが２枚重ねであることが分かり、ない場合には裂傷もなく２枚重ねもないことが分かる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、データのラベリングのためのスライスレベルの決定を紙葉類の入力毎に決定するようにしたので検知精度を向上でき、また、２個のスライスレベルを用いてデータを３レベル（紙葉類無、紙葉類１枚、紙葉類２枚以上）にした区分したので、裂傷検知の機能として紙葉類破れか紙葉類折れかの識別を容易にでき検知性能の向上を図ることができ、さらに紙葉類のエッジ検出をライン毎に行い、基準ラインを更新していくことにより搬送状態の変化（特にスキュー）による検知精度の低下を防止し、また、検査開始ラインと検査終了ラインの設定を行なった後、搬送方向に垂直な方向のライン比較により、紙葉類の角部の欠陥、即ち角折れ、角破れの検出が可能である、極めて有用な機能を有する紙葉類検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の構成の一例を概略的に示す構成図。
【図２】この発明の第１の実施の形態の機能を説明するための図。
【図３】この発明の第１の実施の形態の機能を詳細に説明するための図。
【図４】紙葉類の欠陥の種類を説明するための図。
【図５】この発明の第２の実施の形態の機能を説明するための図。
【図６】この発明の第２の実施の形態の機能を詳細に説明するための図。
【図７】スキュー状態の搬送紙葉類とその検知データを示す図。
【図８】この発明の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】この発明の他の実施の形態の機能を説明するための図。
【図１０】この発明の他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】従来の紙葉類検査方法を説明するための図。
【符号の説明】
１１…搬送路
１２…搬送ローラ
１３…紙葉類
１４…光源
１５…光学系
１６…フォトダイオードアレイ
１８…Ａ／Ｄ変換部
１９…メモリ
２０…プロセッサ
２１…Ｄ／Ａ変換部
Claims (6)
- 紙葉類を搬送する搬送路を有する搬送手段と、
この搬送路に沿って設けられ前記搬送される紙葉類を光学的に走査する光走査手段と、
この光走査手段による走査出力を対応するレベルを有するアナログ電気信号に変換する光電変換手段と、前記搬送路に紙葉類が搬送されていない状態の前記光電変換手段の出力レベルを記憶する手段と、
この出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類を検出するための第１のスライスレベルを設定する手段と、
前記出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類の重なりまたは折れを検出するための第２のスライスレベルを設定する手段と、
前記光電変換手段からの検出された紙葉類に基づくアナログ電気信号を前記設定された第１、第２のスライスレベルに基づいて３値化する手段と、
この３値化手段の出力により前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に順次検査ラインを設定する手段と、
互いに前後する検査ラインからの検出データ間の差データを算出する手段と、
この差データ算出手段の出力により搬送される紙葉類の状態を判定する手段と、
を具備し、
さらに差データが検出された場合において前記第２のスライスレベルによるデータが検出されたときに角折れと判定し、検出されないときは角破れと判定する手段を有することを特徴とする紙葉類検査装置。 - 前記第１、第２のスライスレベルの少なくとも一方を紙葉類が検出される毎に更新する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類検査装置。
- 前記光電変換手段は前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に複数個直線的に配置された光センサアレイを含むことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類検査装置。
- さらに前記３値化手段の出力をそれぞれのレベルに応じて”１”、”２”、”３”とラベリングする手段を有し、前記判定手段はこのラベリングに基づいて判定する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類検査装置。
- 紙葉類を搬送する搬送路を有する搬送手段と、
この搬送路に沿って設けられ前記搬送される紙葉類を光学的に走査する光走査手段と、
この光走査手段による走査出力を対応するレベルを有するアナログ電気信号に変換する光電変換手段と、前記搬送路に紙葉類が搬送されていない状態の前記光電変換手段の出力レベルを記憶する手段と、
この出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類を検出するための第１のスライスレベルを設定する手段と、
前記出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類の重なりまたは折れを検出するための第２のスライスレベルを設定する手段と、
前記光電変換手段からの検出された紙葉類に基づくアナログ電気信号を前記設定された第１、第２のスライスレベルに基づいて３値化する手段と、
この３値化手段の出力により前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に順次検査ラインを設定する手段と、
互いに前後する検査ラインからの検出データ間の差データを算出する手段と、
この差データ算出手段の出力により搬送される紙葉類の状態を判定する手段と、
を具備し、
さらに差データが検出された場合において前記第２のスライスレベルによるデータが検出されたときに角折れと判定する手段を有することを特徴とする紙葉類検査装置。 - 紙葉類を搬送する搬送路を有する搬送手段と、
この搬送路に沿って設けられ前記搬送される紙葉類を光学的に走査する光走査手段と、
この光走査手段による走査出力を対応するレベルを有するアナログ電気信号に変換する光電変換手段と、前記搬送路に紙葉類が搬送されていない状態の前記光電変換手段の出力レベルを記憶する手段と、
この出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類を検出するための第１のスライスレベルを設定する手段と、
前記出力レベルに基づいて前記搬送される紙葉類の重なりまたは折れを検出するための第２のスライスレベルを設定する手段と、
前記光電変換手段からの検出された紙葉類に基づくアナログ電気信号を前記設定された第１、第２のスライスレベルに基づいて３値化する手段と、
この３値化手段の出力により前記紙葉類の搬送方向に直交する方向に順次検査ラインを設定する手段と、
互いに前後する検査ラインからの検出データ間の差データを算出する手段と、
この差データ算出手段の出力により搬送される紙葉類の状態を判定する手段と、
を具備し、
さらに差データが検出された場合において前記第２のスライスレベルによるデータが検出されないときは角破れと判定する手段を有することを特徴とする紙葉類検査装置。
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