JP4588070B2 - 色彩検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維製品等の測定対象物の表面色の良否を判定する色彩検査装置に関するもので、特に、起毛された布帛や杢調柄を有する布帛等の繊維製品の染色状態の良否判定に用いる色彩検査装置に関するものである。

繊維製品の品質管理において、その表面色の品質管理は重要な項目の１つであって、設定された色にどれだけ近づけるか、また、その許容範囲をどのように設定するかが色の管理を行う上で重要なポイントとなっている。

従来こうした色の品質管理は、ＪＩＳ規格（Ｚ ８７２３）に準拠して熟練した検査員が目視して行われてきている。しかしながら、検査員の目視による色彩検査は、複数の検査員による判断の不統一性や、同一の検査員による判断のばらつきといった問題点がある。

そこで、こうした問題点に対処するため繊維製品の色彩検査を測定装置を用いて実施することが提案されている。例えば、特許文献１には、布、フィルム、板等の長尺物を搬送しながら複数個のカラーセンサにより測色する点が記載されている。特許文献２には、ＣＣＤカラーカメラ等により入力された入力画像の検査領域の複数画像について所定の表色系の色要素により色測定を行うことで色測定値と画素数との関係を示す度数分布を求め、予め設定された標準度数分布と比較することで検査対象物の色合いの良否を判定する点が記載されている。特許文献３には、柄を含む一定面積の測色部位からの反射光を分光光度計により受光して１種類以上の平均表色値を算出して標準値との色差に基づいて柄物の合否判定を行う点が記載されている。特許文献４には、編織状物を搬送して編織状物のマーク検出により搬送を停止して押え板により編織状物を押えて色差計で反射光量を測定する点が記載されている。
特開平８−１５０２６号公報 特開平９−２０３６６４号公報 特開昭６０−３３０２０号公報 特開昭５１−９９０８８号公報

上述した特許文献でも示されているように、繊維製品の色彩検査装置では、測定対象物に対して近接した位置で測定を行う場合と離間した位置で測定を行う場合がある。近接した位置で測定を行う場合には、一般に光電色彩計や分光光度計といった測定装置が用いられ、測定対象物に密着して測定を行うので、外光の影響を受けずに測定することができるが、測定領域が狭いために（一般に直径８〜５０ｍｍの領域設定が行われている）精度の高い検査を行うには複数の領域を測定する必要がある。特に、起毛処理された製品や杢調柄の製品については、光電色彩計や分光光度計を用いた場合、測定値のバラツキが大きくなるため、精度の高い検査を行うことが難しい。また、離間した位置で測定を行う場合には、ＣＣＤカメラ等が用いられているが、外光の影響を受けやすく、長時間使用時にＣＣＤ素子が高温になることで測定値に多くのノイズが含まれるため、正確な色彩検査を行うには精度の面で問題がある。特に、繊維製品のように色に関して厳格な品質管理が求められる場合には適していない。

繊維製品には、「地染め」と称される単一色に染色されたものや杢調柄のように複数色が斑に混ざり合って色を表現しているもの、更に、表面が平滑なものや起毛処理や編織により表面が凹凸に形成されたものもあり、これらが組み合わされたさまざまな製品がある。単一色の製品の場合には、上述した特許文献に示された検査装置や光電色彩計、分光光度計といった測定装置を用いた色彩検査でも人間の目視検査と同じような結果を得ることができるが、杢調柄のように複数色に色分けされている場合には人間による目視検査と従来の検査装置とでは検査結果のずれが大きくなる。また、表面に凹凸が形成されていると、さらに検査結果のずれが大きくなる。その為、検査装置の検査結果の信頼性を高めるために、複数の測定領域を設定することが考えられるが、十分な信頼性を得られていないのが現状である。

そこで、本発明は、起毛された布帛や杢調柄の布帛等、或いは表面に凹凸が形成された布帛等のさまざま繊維製品を測定対象物とする場合でも検査・判定精度の向上が図られることは勿論、同じ検査環境での目視検査との併用により、さらに精度の高い判定を行うことができる色彩検査装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る色彩検査装置は、測定対象物を載置する測定台と、前記測定対象物の表面に光を照射する光源と、前記測定対象物から所定距離を置いて設置されるとともに前記測定対象物の表面の測定対象領域を広角レンズを介して直径７ｃｍ以上の測定径で測定する分光放射輝度計を備えた測定部と、前記分光放射輝度計から得られた測定結果に基づいて前記測定対象物表面の色彩の良否を判定する判定部とを備えていることを特徴とする。さらに、前記光源は、前記測定対象領域に対して垂直方向に光を照射するように設定されており、前記測定部の前記分光放射輝度計は、前記測定対象領域に対して４５度傾斜した方向から測定するように設定されていることを特徴とする。さらに、前記測定対象物は、繊維製品であることを特徴とする。さらに、前記繊維製品は、起毛布帛、杢調柄布帛又は表面に凹凸を有する布帛であることを特徴とする。

上記のような構成を有しており、特に、測定部に分光放射輝度計を用いているので、測定対象物から離間した位置に設置して測定することができ、目視検査と同等の色彩検査環境を設定し、直径７ｃｍ以上の測定径を設定することにより、柄物や起毛処理した繊維製品でも柄による色分けや表面の凹凸に影響を受けることなく正確に測定することが可能となる。分光放射輝度計は、測定対象物からの光（電磁波）の分光放射エネルギー分布を測定する機器であり、主に蛍光ランプ等の光源からの放射光を波長毎に測定する場合に用いられているが、本発明では分光放射輝度計を物体色の測定、つまり光が物体に照射され物体表面で選択的に反射された反射光を測定するのに用いた。また、本発明者らは、種々の実験を行った結果、繊維製品のようにさまざまなタイプの色合いや形態がある測定対象物の色彩検査に分光放射輝度計を用いることで、目視検査以上の精度の高い色の良否判定結果を得られることを見いだした。従来用いられている光電色彩計や分光光度計は、単一色に着色され且つ表面形状が比較的フラットな物体の測色を行う上では有用であるが、測定対象物に対して近接して測定する必要があることから柄物や起毛処理したものの良否を検査する場合には、測定精度が低下するおそれがある。そこで、本発明者らは、種々の測定機器について色彩検査を試みた結果、分光放射輝度計の場合には、非接触且つ大面積での測定が可能であり、柄物や起毛処理した製品の表面から離れて全体の色合いを測定することができ、測定結果については基準値との比較による相対評価で検査すれば、精度良く良否判定をすることができることを知得した。

ここで、分光放射輝度計は、測定領域が狭いために、物体色を測定する場合には測定対象物から数メートル以上離れた位置に設置されるが、広角レンズを介して測定することで、測定対象物に近い位置で測定領域を拡大することができる。また、測定対象物上の前記分光放射輝度計の測定径を直径７ｃｍ以上に設定することで、測定結果にばらつきの少ないより正確な測定結果を得ることができる。また、測定対象領域に対して光源からほぼ垂直方向に光を照射して分光放射輝度計を測定対象領域に対して４５度傾斜した方向から測定するように設定することで、人間の目視検査結果とほぼ同じ検査結果を安定して得ることができるようになる。また、分光放射輝度計は、測定対象物から離れた位置で測定できるため、目視検査との併用も簡単に行うことができるようになり、両者を併用することで、目視検査の判定のバラツキ補正や検査装置の判定結果に対する目視による確認といったように互いの検査結果をチェックすることでさらに検査精度を向上させることができる。

特に、自動車等の内装材として用いられる布帛は、立体構造表面に凹凸が形成されたり杢調柄、或いは起毛処理が施されることが多く、素材の色がそのまま現れた単一色とはならないため、測定面積が小さいと正確な測定結果を得ることが難しい。そのため、こうした布帛では、測定領域を大きくして領域全体を測定し、平均的な色合いを求めるようにすれば、バラツキの少ない測定結果を得ることができる。本発明者らの実験では、自動車等の内装材として一般的に用いられている布帛については、分光放射輝度計の測定径を７ｃｍ以上とすることで様々な色柄に関して安定した測定結果を得ることができた。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態に関する概略構成図を示している。色彩検査装置１は、暗室２内の底面に設置された測定台３、測定台３の上方に取り付けられた光源４、光源４に隣接して配置された測定部５、暗室２の外部に設けられ測定部５から測定データが入力される判定部６、判定部６の判定処理結果等を表示する表示部７を備えている。

測定台３の上面には、測定対象物としてシート状の繊維製品Ｍが設置されており、繊維製品Ｍの上面は水平となるように設定されている。光源４としては、ＪＩＳ Ｚ８７２０に規定の各種光源に該当するものを用いる。

測定部５には、分光放射輝度計１０が設けられており、分光放射輝度計１０には、光が入射する対物レンズの前面に広角レンズ１１が取り付けられている。分光放射輝度計１０は、測定角が０．１〜２．０度と小さく、繊維製品Ｍの測定対象領域の大きさに対応して広角レンズ１１を用いて測定角を広げる。広角レンズ１１としては、焦点距離が−１００ｍｍ以下のものを用いればよく、焦点距離は繊維製品Ｍの表面に設定する測定対象領域の大きさに対応して適宜調整するとよい。焦点距離を小さくすれば、測定対象領域に対応する測定径を大きくすることができる。分光放射計の測定径は、図２に示すように、分光放射輝度計の測定領域は、略楕円形状となり、その測定径は、分光放射輝度計に入射する光の光軸Ｐが測定対象表面に交差した点を中心に短軸の径ｒとして定義される。

判定部６は、分光放射輝度計１０の測定データを受信する情報処理部１２、基準データを記憶する記憶部１３を備えている。情報処理部１２は、分光放射輝度計１０から得られた測定領域の分光データに基づいて測定領域全体のＣＩＥＬＡＢ色空間の色彩値Ｌ*、ａ*、ｂ*を算出する。記憶部１３には、予め標準となる繊維製品の色彩値が記憶されており、情報処理部１２では、記憶された標準の色彩値を読み出して測定結果から得られた色彩値と比較して測定した繊維製品の良否判定を行う。比較する際には、公知の色差式（例えばＣＩＥＤＥ２０００色差式）を用いて色差値を算出し、適当な閾値を設定して閾値を超えた場合に不良品と判定するようにすればよい。また、従来の目視検査の検査結果を蓄積しておき、その良否判定結果に基づいて閾値を設定するようにしてもよい。また、本発明の色彩検査装置は装置の測定環境と同じ環境で目視にて検査できるため、装置による検査結果と目視による判定結果との整合性を確認することができるため、判定の精度をさらに向上させることができる。

光源４の光は、繊維製品Ｍの表面に垂直方向からほぼ均等に照射されるようになっており、分光放射輝度計１０は、繊維製品Ｍの測定対象領域の表面に対して４５度の方向から測定するように設定されている。

図１に示す構成の色彩検査装置を用いて起毛処理された斑模様の繊維製品について色彩検査を行った。サンプルとして、図６から図１０の写真に示す５つの異なる色調の布帛を準備した。光源として、演色ＡＡＡのＤ₅₀の昼白色蛍光ランプを用い、分光放射輝度計として、トプコン社製（品番ＳＲ−３）を用い、前面に広角レンズ（焦点距離−１５０ｍｍ）を取り付けて測定を行った。広角レンズを取り付けることで、繊維製品表面の測定対象領域を直径７ｃｍの大きさに設定することができ、分光放射輝度計と繊維製品との間の距離は、１７０ｃｍに設定することができた。したがって、色彩検査装置全体をコンパクト化することができることから、ユニット化して装置全体を容易に移動させることが可能となる。

検査に用いた繊維製品は、写真に示すように起毛処理された表面に柄模様の色合いが施されており、光電色彩計や分光光度計のように測定対象物に近接して測定を行う場合には、精度の高い測定を行うのが困難なものである。図３から図５は、繊維製品の測定領域を変更させながら１０回測定を行った場合の標準値に対する最大色差と測定径の関係を示すグラフである。図３では、測定対象物に対する測定傾斜角度を４５度に設定し、図４では３０度、図５では１０度にそれぞれ設定している。図３から図５をみると、すべての布帛について、測定径が７ｃｍ以上では最大色差はほぼ一定値に収束していることから、測定径を７ｃｍ以上とすることで安定した測定値が得られ、その結果精度の高い良否判定を行うことができることを示している。このように、本発明に係る色彩検査装置では、測定対象物から離れた位置から測定を行い、測定領域を広くとることで領域全体の色合いを検査することができ、正確で安定した良否判定を行うことが可能となる。

起毛処理製品１０品種について８００ロット分の測定を行い、同じものについて従来行っている目視検査を行った。そして、その測定結果について目視結果との整合性を検討した。その検討結果を表１に示す。
両者の整合性は９５％（ケース１：８３％ ＋ ケース４：１２％ ＝ ９５％）となり、ほぼ一致した結果を得ることができた。こうしたことから、本発明に係る色彩検査装置を用いることで、従来の目視検査とほぼ同様の良否判定をすることができることがわかる。

自動車用の内装材として用いられる布帛では、表面に凹凸が形成されていたり、杢調柄或いは起毛処理が施されるなど装飾効果を高めるように加工されているが、このような布帛の色彩検査には測定領域を広くとり、一見色として色をとらえることが有効である。実際に自動車用内装材として用いられる布帛について測定対象領域の測定径を変化させて測定の再現性を調査したところ、上述した測定結果と同様に、測定径が７ｃｍ以上で９０％以上の安定した再現性を得られることが確認できた。ここでいう検査の再現性とは本発明の検査装置を用いた測定結果と目視による測定結果の整合性がとれていることをいう。

本発明に係る実施形態に関する概略構成図である。 分光放射輝度計の測定径に関する説明図である。 測定傾斜角度が４５度の場合の測定結果の最大色差と測定径との相関を示すグラフである。 測定傾斜角度が３０度の場合の測定結果の最大色差と測定径との相関を示すグラフである。 測定傾斜角度が１０度の場合の測定結果の最大色差と測定径との相関を示すグラフである。 サンプルとして用いた繊維製品を示す写真である。 サンプルとして用いた別の繊維製品を示す写真である。 サンプルとして用いた別の繊維製品を示す写真である。 サンプルとして用いた別の繊維製品を示す写真である。 サンプルとして用いた別の繊維製品を示す写真である。

符号の説明

１ 色彩検査装置
２ 暗室
３ 測定台
４ 光源
５ 測定部
６ 判定部
７ 表示部
10 分光放射輝度計
11 広角レンズ

Claims (4)

1. 測定対象物を載置する測定台と、前記測定対象物の表面に光を照射する光源と、前記測定対象物から所定距離を置いて設置されるとともに前記測定対象物の表面の測定対象領域を広角レンズを介して直径７ｃｍ以上の測定径で測定する分光放射輝度計を備えた測定部と、前記分光放射輝度計から得られた測定結果に基づいて前記測定対象物表面の色彩の良否を判定する判定部とを備えていることを特徴とする色彩検査装置。
2. 前記光源は、前記測定対象領域に対して垂直方向に光を照射するように設定されており、前記測定部の前記分光放射輝度計は、前記測定対象領域に対して４５度傾斜した方向から測定するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の色彩検査装置。
3. 前記測定対象物は、繊維製品であることを特徴とする請求項１又は２に記載の色彩検査装置。
4. 前記繊維製品は、起毛布帛、杢調柄布帛又は表面に凹凸を有する布帛であることを特徴とする請求項３に記載の色彩検査装置。