本明細書に記載されるシステム、デバイス、及び方法は、製造されたウェブ製品(例えば、フィルム)を高速で(例えば、ウェブが複数の画像キャプチャリングデバイスを含む撮像ステーションを通って連続的に移動している間に)検査するための技術を提供し、ウェブの製造におけるある段階中にウェブの大部分(例えば、100%)を撮像し、かつ/又はいくつかの実施形態においてはウェブの個々のシートを撮像するように構成してもよい。画像キャプチャリングデバイスは、撮像ステーションに配置された電子カメラなどのデバイスを含んでもよく、画像キャプチャリングデバイスのそれぞれは、ウェブの一部の部分に沿って撮像領域に対応する画像データをキャプチャし、撮像領域はウェブのクロスウェブ寸法方向の一部に沿って延びてもよい。画像キャプチャリングデバイスのそれぞれの物理的位置及び/又は撮像構成に応じて、画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって生成される個々の画像出力信号は、ウェブのクロスウェブ寸法方向にわたって整列して重なり合ってもよく、又はウェブのダウンウェブ寸法方向に沿って互い違いのパターンを形成してもよい。
撮像ステーションを通過するウェブを撮像している間に画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって生成される画像出力信号は、電子信号に含まれる画像データの処理を実行する画像処理回路に出力される。画像データの処理は、画像出力信号に含まれる画像データを電子的に配列し、冗長画像データを除去して仮想カメラデータアレイ、又は単に「仮想カメラアレイ」、を形成することを含む。仮想カメラアレイは、画像キャプチャリングデバイスによって撮像されたウェブの撮像された領域に対応する画像データを含むが、ウェブに沿ったウェブの撮像された領域のクロスウェブ寸法方向及びダウンウェブ寸法方向に対応する適切な配列及び順序で配置されている。画像処理回路は、仮想カメラアレイ内の画像データを、画像データがキャプチャされたウェブの物理的位置に空間的に同期させるように構成されている。その結果、仮想カメラアレイとして形成された画像データが配置され、ウェブのクロスウェブ寸法方向及びダウンウェブ寸法方向に対してウェブの撮像された領域の対応する物理的位置に関連付けることができる。
処理回路はまた、検査分析のための仮想カメラアレイを出力する前に、仮想カメラアレイに含まれる画像データに対する1次元又は2次元畳み込み演算、ランクフィルタリング、コントラスト強調、静的フラットフィールド補正、及び/又は周波数処理などの1つ以上の前処理操作を実行してもよい。仮想カメラアレイが画像出力信号から生成され、任意の前処理が完了すると、様々な種類の分析技術が、仮想カメラアレイに含まれる画像データ上で実行されて、ウェブの撮像された部分に対する検査状態(単数又は複数)を提供することができる。前記仮想カメラアレイの分析は、少なくとも1つの検査システムによって実行されてもよく、仮想カメラアレイ内に含まれる画像データに対して実行される分析の種類は、最終製品に必要とされる、又はウェブが適用される最終用途によって必要とされる、品質及び/又は性能特性に関連する少なくとも1つの状態判定を行うことを対象とすることができる。
本明細書に記載されるデバイス、システム、及び方法を用いたウェブの検査は、パターンを表示したウェブの検査、例えば、ウェブの表面上に印刷された、又は別の方法でウェブ材料に一体化された、パターンを検査することを含んでもよい。パターンは、ウェブの変換された部分から形成される別個の部分として、最終的にウェブ材料から変換され得る部分に含まれるパターンを表してもよい。ウェブの検査は、2つ以上の異なる画像キャプチャリングデバイスによって撮像されている画像領域にわたって延びる個々のパターンの検査を含んでもよい。パターンを表す画像データがキャプチャされ仮想カメラアレイに形成されると、様々な必要条件へのパターン適合性及び/又は空間寸法方向に関連する測定などのパターンの適合分析を行うことができ、これらの測定値に基づいて、ウェブの様々な部分に状態を割り当てることができる。これにより、例えば、どのパターンが変換されて「良好」部分を形成することができ、どのパターンがウェブから変換された場合に「不良」部分の生成につながるパターンの欠陥を含んでいるかを、パターン及び/又はウェブ材料自体に関連付けられた1つ以上の測定された基準に基づいて判定することができる。
これらの技術はまた、オンライン製造用途での使用に好適な実装も提供して、本開示に記載される技術によって、ウェブを生産する製造プロセスのトラブルシューティングを行うための即時フィードバックを提供し、かつ/又はウェブ内の欠陥を低減して製造プロセスを改善することができる。例えば、ウェブの分析の結果を用いて、検査されるウェブを製造することができる更なる製造操作を制御することができる。仮想カメラアレイに含まれるデータの分析は、欠陥を特定するために、かつ/又は撮像したされたウェブに関連付けられた状態を判定するために使用することができる。このようなフィードバックは、ウェブを製造する製造プロセスを変更又はより良好に制御するために利用されてもよく、したがって、ウェブ内の1つ以上の欠陥を低減又は排除し、歩留まりを高めることができる。ウェブの検査によって、「良好」と判定された、又はその他の方法で部分としての必要条件を満たすと判定された、ウェブの部分を変換(例えば、切断かつ/若しくは分離)するのに用いられる変換プロセスを自動制御するためのデータもまた、提供することができる。このデータの提供は、ウェブを撮像することにより生成される仮想カメラアレイの分析と、仮想カメラアレイとして提供される画像データの分析とに基づくことができる。
図1は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術による、ウェブを製造するための、かつウェブを撮像し検査するためのシステム100の概要を示す機能ブロック図である。システム100は、ウェブを製造するための、かつ製造されたウェブを、複数の画像キャプチャリングデバイス(図1には具体的に示されていない、例えば、図2~6の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147)によってキャプチャされた画像データを使用して検査し、ウェブを撮像することによってキャプチャされた画像データを含む仮想カメラデータアレイ(「仮想カメラアレイ」)を、画像キャプチャリングデバイスを使用して生成するための装置を備える。仮想カメラアレイ内に含まれる画像データは、ウェブの特性、ウェブのパターンを検査かつ測定するために、及び/又はウェブの部分及び/若しくはウェブのウェブ全体に関する1つ以上の状態を判定するために、少なくとも1つの検査システム115によって分析され得る。
最初に、図1に示す製造プロセス110は、様々な入力101(例えば、材料、エネルギー、人、機械装置)を受け取り、製造プロセス110A、110B、及び110Cを適用して、ウェブ112を含む出力を生成する。製造プロセス110は、製造の特定の種類又は形態に限定されず、透明又は半透明フィルムを含み得るウェブ、単一層又は多層ウェブ、及びウェブ上に印刷された又は別の方法でウェブに一体化されたパターンを含み得る任意の種類のウェブを生産するように動作可能な任意の種類の製造プロセスの例示である。
製造プロセス110によって提供されるウェブ112は、ウェブの上面と底面との間の公称厚さ寸法、及び厚さ寸法方向にわたり、かつ厚さ寸法方向に垂直に延びる所定の幅寸法を有するウェブを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ウェブの公称厚さは50~300マイクロメートルの範囲であるが、ウェブ112の厚さ寸法はこの厚さ範囲に限定されず、この厚さ範囲よりも大きい又は小さい厚さ寸法を有してもよい。ウェブ112のクロスウェブ方向の幅寸法は12~36インチの範囲であってもよいが、ウェブ112の幅寸法はこの幅範囲に限定されず、この幅範囲よりも大きい又は小さい幅(クロスウェブ)寸法を有してもよい。ウェブ112は、ほとんどの場合、幅寸法よりも多数倍長い所定の長さを有してもよく、又は製造プロセス110から連続する長さで提供されてもよい、いずれの場合でもウェブと呼ばれ得る長さを有する。いくつかの実施形態では、ウェブ112は、透明又は半透明材料の単一層を含むか、又は複数の材料層を有するウェブを含んでもよい。ウェブ112は、一般に、光の特定の波長に対して、又は光の波長の範囲にわたって、特定のレベルの光透過率を提供することを意図した透明又は半透明材料を含んでもよい。ウェブは、ウェブの上面及び/若しくは底面の平坦さに関連する、及び/又は、窪み、塊、機械ライン欠陥、及びウェブの物理的寸法における他の種類の不規則性などの欠陥がないことに関連する様々な必要条件を有し得る。ウェブは、ウェブ内に一体化されたパターン、及び/又は表面上に印刷され得る若しくはウェブに埋め込まれ得るパターンを含んでもよく、これらのパターンに関連する1つ以上の必要条件、例えば、これらのパターンがウェブ上若しくはウェブ内で、どのように、どこに形成されるか、及び/又はパターンの形状、寸法、及び/若しくは色に関する必要条件などが存在してもよい。
システム100は、製造プロセス110によって生産されたウェブ112を、画像キャプチャリングデバイス113を含む撮像ステーションに提供することができる。撮像ステーションの画像キャプチャリングデバイス113は、一般に、電子カメラ、又は単純に「カメラ」を含むことができるが、これに限定されない。カメラは、撮像ステーションに配置され、それによりウェブが撮像ステーションを通って前進する際にカメラのそれぞれがウェブ112の領域を撮像するように構成されていてもよい。いくつかの実施形態では、ウェブ112は、ウェブが製造プロセス110によって製造されるにつれて連続的かつリアルタイムに撮像ステーションに供給される。他の実施形態では、ウェブ112は、生産されたしばらく後、例えばウェブ112がロールに格納された後、又はウェブ112を切断して形成することができる個々のシートの形態で、撮像ステーションに供給される。
画像キャプチャリングデバイス113によって撮像ステーションにおいて撮像されているウェブ112は、ウェブ112の一定の厚さの層として検査ステーションを通過して継続的に前進してもよい。したがって、ウェブの層の一部分がウェブの前進方向に対応する寸法方向に沿ってカメラの撮像領域に入って出るように移動される。製造プロセス110及び/又は撮像ステーションは、ウェブの長手方向軸に沿ってウェブ112を前進させるように構成されたデバイス(図1には具体的に示されていない)を含んでもよい。その結果、ウェブの幅方向部分などの部分は、撮像ステーションに配置される画像キャプチャリングデバイス113の撮像領域に入って出るよう移動することができる。ウェブが撮像領域を通過すると、画像キャプチャリングデバイス113のそれぞれは、その特定の画像キャプチャリングデバイスに関連付けられた撮像領域内に提示されるウェブ112の部分と関連付けられた画像データをキャプチャする。画像キャプチャリングデバイス113のそれぞれによってキャプチャされた画像データは、RAWビデオデータ、又はキャプチャされた画像データを表すいくつかの他の形態の電気信号のいずれかとして、画像処理回路114に転送される。
画像処理回路114は、特定の種類の画像処理回路に限定されず、画像データを受信し、以下で更に説明するようにデータを処理して仮想カメラアレイを生成することができるように構成され得る任意の種類の画像処理回路を含んでよい。いくつかの実施形態では、画像処理回路114は、画像処理回路に画像データを提供する画像キャプチャリングデバイス113の数よりも少ない数のプロセッサ又はマイクロプロセッサを含み、いくつかの実施形態では、単一のプロセッサ又はマイクロプロセッサのみを含んでもよい。
画像処理回路114は、コンピューティングデバイス117などの少なくとも1つのコンピューティングデバイスを含むか、又はそれと結合されてもよい。コンピューティングデバイス117は、コンピュータモニタ117Aと、操作者118などのシステムユーザが画像処理回路への入力を提供することを可能にするキーボード117Bなどの少なくとも1つの入力デバイスとを含んでもよい。コンピュータモニタ117Aは、画像キャプチャリングデバイス113及び仮想カメラアレイの生成に関連する様々な種類の情報の視覚的表示を提供してもよい。キーボード117Bなどの入力デバイス、並びに/又はコンピューティングデバイス117及び/又は画像処理回路114によって実行されるプログラムを介して提供される画像処理回路114への入力は、画像キャプチャリングデバイス113を構成し制御するための入力、例えば画像キャプチャリングデバイス113によって用いられる解像度設定及び/又はサンプルレートの入力を提供するために使用されてもよい。
画像処理回路114は、画像キャプチャリングデバイス113のそれぞれから画像データを受信し、画像データを組み合わせて、画像キャプチャリングデバイス113のそれぞれからの画像データを含む仮想カメラアレイを形成する。画像データは、画像データがキャプチャされたウェブのクロスウェブ寸法方向及びダウンウェブ寸法方向に対して、撮像された領域それぞれの特定された物理的位置に空間的に同期するように電子的に配列される。仮想カメラアレイが生成されると、仮想カメラアレイの形態の画像データを、矢印105によって表すように出力することができる。仮想カメラアレイを含むデータは、後の取り出し及び分析のためにデータベース122に記憶することができる。仮想カメラアレイに含まれる画像データはまた、分析のために少なくとも1つの検査システム115に出力してもよい。検査システム115は、特定の種類の検査システム又は単一の検査システムに限定されず、任意の種類の処理回路及び/又はコンピューティングデバイス、例えばコンピューティングデバイス119を含んでもよい。コンピューティングデバイスは、画像処理回路114によって提供された、かつ/又はデータベース122から取り出された、仮想カメラアレイに含まれるデータを分析するようにプログラムすることができる。
例えば、検査システム115は、画像処理回路114によって生成された仮想カメラアレイに含まれるデータを分析して、機械ライン欠陥、気泡、又は他の表面欠陥などのいずれかの欠陥が、検査されたウェブ内に存在し得るかどうかを、かつその場所を特定するように構成してもよい。検査システム115はまた、仮想カメラアレイに含まれる画像データを分析して、ウェブの様々な部分に割り当てられ得る合格/不合格状態などの状態を判定するように構成してもよい。検査システム115はまた、検査されたウェブ上に印刷又は別の方法で一体化されていたかもしれないパターンに関連する仮想カメラアレイ内の画像データを分析し、仮想カメラアレイに含まれる画像データに基づいて、ウェブのパターンに関連付けられた状態を判定するように構成してもよい。
検査システム115によって仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析を通じて生成された任意のデータは、試験結果116として転送してもよく(矢印107)、及び/又はさらにデータベース122に記憶してもよい。いくつかの実施形態では、撮像処理回路114によって提供される仮想カメラアレイは、リアルタイムで検査システム115に提供され、仮想カメラアレイの分析及び仮想カメラアレイの分析を通じて提供される生成された出力は、リアルタイムで、例えば、コンピューティングデバイス119のコンピュータモニタ119Aなどの表示デバイスで提供することができる。他の例では、検査システム115によって分析される仮想カメラアレイを含むデータは、例えばデータベース122から取り出される記憶データであってもよく、検査システム115による仮想カメラアレイ内の画像データの分析は、仮想カメラアレイの生成に対してリアルタイムではない時間に、取り出したデータに対して実行される。コンピューティングデバイス119はまた、キーボード119Bなどの少なくとも1つの入力デバイスを含んでもよく、これにより、操作者118などのシステムユーザが検査システム115への入力を提供して分析プロセスを制御し、かつ/又は検査システム115によって生成される出力のフォーマット若しくは他の態様を制御することが可能となる。
他の実施形態では、仮想カメラアレイに関連付けられた画像データは、画像処理回路114から、別の例えばパーソナルコンピュータであり得るコンピューティングデバイス120への、そのコンピューティングデバイスによる更なる処理のための出力として転送してもよい。コンピューティングデバイス120によって受信された信号の更なる処理は、仮想カメラアレイに含まれる、画像キャプチャリングデバイス113によって撮像された画像データの分析を含んでよい。この分析により、ウェブの1つ以上の物理的及び/若しくは機能的特性を測定し、かつ/又は、ウェブの部分に、若しくはウェブ全体に割り当てられ得る1つ以上の状態を判定することができる。仮想カメラアレイに含まれる画像データから導出された試験結果116及び/又は情報は、グラフィック画像を生成するために活用することができる。グラフィック画像は、コンピューティングデバイス120のコンピュータモニタ120Aなどの表示デバイス上に表示してもよく、矢印109によって例示的に表されるように操作者118に視覚的に提示することができる。グラフィック画像は、画像、又はキャプチャされた画像データを表す記憶データを含んでもよく、例えば、操作者118がコンピューティングデバイス120のコンピュータモニタ120A上に表示して見ることができる。いくつかの実施形態では、仮想カメラアレイに含まれる又はそこから導出されるデータのグラフ表示は、ウェブのクロスウェブ寸法方向及びダウンウェブ寸法方向に沿うウェブの特定の物理的位置に関連付けられた様々な特性又は測定されたパラメータを示す2次元X-Y軸を有するグラフを含んでもよい。例えば、コンピュータモニタ120B上に提供されるグラフィック描写は、仮想カメラアレイ内の画像データの分析を通じてウェブ内に存在すると判定された1つ以上の種類の欠陥について位置を表示する描写であってもよい。これらの欠陥の表示は、機械ライン欠陥、ウェブ内の気泡若しくは他の異常などの実際の欠陥の描写であってもよく、合格/不合格状態などの、仮想カメラアレイにおける画像データの分析によって導出される、1つ以上の測定又は判定された特性に対する1つ以上の閾値の適用に基づく状態の表示であってもよい。
いくつかの実施形態では、試験結果116は、テーブル形式、又はキャプチャされた画像データのベルカーブ又は他の統計的分布を示すグラフなどのグラフ形式のいずれかによる、仮想カメラアレイに関連付けられたデータの統計的分析に基づく情報を含む。コンピューティングデバイス120は、例えば、キーボード120Bなどの少なくとも1つの入力デバイスに結合されてもよい。ユーザ、例えば操作者118は、これにより、コンピューティングデバイス120に入力を提供し、例えば、ウェブの状態を判定するために用いる閾値を入力し、かつ/又は仮想カメラアレイ及びウェブに関連付けられた画像データの分析を通じて生成された結果の提示を操作し制御することが可能となる。
いくつかの実施形態では、ウェブ112の撮像に関連する他の情報を試験結果116に含めることができる。例えば、ウェブに印刷されるか又は別の方法でウェブに一体化された1つ以上のパターンが、1つ以上の事前定義された特性、例えば位置及び/又は寸法の必要条件に適合しているかどうかを、試験結果116の一部として測定することができる。試験結果116は、ウェブ112又はウェブ112の任意の部分に関連付けられた、仮想カメラアレイに含まれるデータの分析に基づいて判定されていたかもしれない1つ以上の状態の表示を、ウェブのパターンと共に含んでもよい。加えて、ウェブ112が製造プロセス110のどのシフトで製造されたか、ウェブ112の製造に関わる日付及び/又は時間、ウェブ112の製造に使用された原材料及び機械は何か、及び、ウェブが製造された場所、時間における周囲温度などの環境条件はどうであったか、に関連する情報は、ウェブ112及び仮想カメラアレイに含まれる画像データに関連付けられ得る情報の例である。試験結果116に含まれる情報は、特定の種類の情報に限定されず、仮想カメラアレイの生成に用いられる画像データに関連付けられている、ウェブ、画像キャプチャリングデバイス113、及び/又は検査システム115に関連するとみなされる任意の情報又は任意の種類の情報を含むことができる。
システム100は、仮想カメラアレイ及び/又は試験結果116に関連付けられた画像データを含む上述の任意の情報を記憶するように動作可能な1つ以上のデバイスを含む。情報は、例えば、試験結果及び任意の他の関連情報を取り出し可能なフォーマットで記憶するように動作可能な、データベース122内、又は、任意の他の種類のシステム又はデバイス内に記憶されたデータとして記憶される。いくつかの実施形態では、データベース122は、製造プロセス110が行われている場所にオンサイトで配置される電子データベース、又はインターネットなどのネットワークを介し若しくはローカルネットワークを通じて試験結果116に結合されているリモートデータベースのいずれであってもよい。データベース122は、データ格納ファイル、又は1つ以上のデータベースサーバで実行される1つ以上のデータベース管理システム(DBMS)を含む、様々な形態のいずれで実現してもよい。データベース管理システムは、例えば、リレーショナルデータベース管理システム(RDBMS)、階層型データベース管理システム(HDBMS)、多次元データベース管理システム(MDBMS)、オブジェクト指向データベース管理システム(ODBMS若しくはOODBMS)、又はオブジェクトリレーショナルデータベース管理システム(ORDBMS)であってもよい。いくつかの実施形態では、データベース122は、Microsoft Corporation(Redmond,WA)から商品名「SQL Server」で入手可能なリレーショナルデータベースとして実現される。いくつかの実施形態では、データベース122はまた、少なくとも部分的に、ファイルルームなどの場所に格納された印刷された資料を意味してもよい。
情報を記憶することに加えて、システム100は、例示的に矢印111として示される1つ以上の機構を含んでもよく、この機構は、試験結果116に基づいて、及び/又は試験結果116に基づいて又は試験結果116から導出され得る、操作者118などの操作者によって提供される入力に基づいて、フィードバックが製造プロセス110に提供されることを可能にする。いくつかの実施形態では、検査システム115が仮想カメラアレイ上で実行されている分析の結果を生成するため、検査結果116をリアルタイムに提供することができる。試験結果及び/又は試験結果から導出される観察結果に基づいて、矢印111によって例示的に表されるフィードバックを製造プロセス110に提供することができる。これにより、例えば、入力101の1つ以上のパラメータ、又は製造プロセス110A、110B及び/若しくは110Cのパラメータを調整して、ウェブ112として提供されている出力を変更することができる。製造プロセスへのフィードバックは、製造プロセス110のトラブルシューティングを行い、かつ/又はウェブ112の出力をウェブを撮像することによって測定及び評価されている1つ以上の特性に適合させるために用いることができる。したがって、画像データを仮想カメラアレイにおいて生成し、分析することによって提供される試験結果によって、製造プロセス110によって供給されるウェブの検査自体が可能となるのみでなく、試験結果を閉ループ方式により用いることによって、製造プロセス110を調節してウェブ内の欠陥を低減又は排除し、製造プロセス110により製造される使用可能なウェブの全体収率を増加させることができる。特に、画像データ及び仮想カメラアレイの生成及び分析がリアルタイムで提供される場合、試験結果116から製造プロセス110へのフィードバックもリアルタイムで行うことができる。これにより、欠陥の潜在的な原因を迅速にトラブルシュートし、フィードバック情報がリアルタイムに利用可能でなかった場合に製造プロセスによって発生し得る欠陥ウェブの量を低減する能力をもたらすことができる。
図2は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術による、図1のシステム100の更なる詳細を示す機能ブロック図である。図2に示すように、システム100は、複数の画像キャプチャリングデバイス113A~113Nを含み、取得コンピュータ114A~114Nがそれぞれ、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの対応する1つに結合され、又はいくつかの実施形態では、分析コンピュータ114Yに直接結合されている。図2に示す画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、図1に示すような画像キャプチャリングデバイス113を意味してもよく、画像キャプチャリングデバイス113及び図1に関して説明された任意の機能を実行し、任意の特徴を提供するように構成してもよい。図2に示すように、取得コンピュータ114A~114N及び分析コンピュータ114Yは、図1に示されるような画像処理回路114の構成要素であってもよく、画像処理回路114及び図1に関して説明された任意の機能を実行し、任意の特徴を提供するように構成してもよい。
再び図2を参照すると、検査システム100は、ウェブ112が画像キャプチャリングデバイスを越えて連続的に前進するときにウェブ112を検査するように配置された画像キャプチャリングデバイス113A~113Nを含む。図2に示すような検査システム100の例示的な実施形態では、ウェブ112のセグメントは、2つの支持ロール124と125との間に位置する。画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのそれぞれが、ウェブ112の異なる部分を撮像することができるようにウェブ112の表面に隣接して位置している。ウェブ112の、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの1つ以上によって撮像され得る撮像部分は、例えば、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対して、互いに重なり合っても、又は、クロスオーバーしてもよい。画像キャプチャリングデバイス113A~113Nに含まれ得る画像キャプチャリングデバイスの数は、特定の数のデバイスに限定されず、2つ以上のデバイスであってもよい。更に、図2に示す画像キャプチャリングデバイス113A~113Nの物理的配置及び整列は、システム100の撮像ステーションで使用され得る、互いに対する若しくはウェブ112に対する画像キャプチャリングデバイスの実際の配置及び/又は整列を表すことを意図するものではない。単に、システム100などのシステムにおいて使用され得る複数の画像キャプチャリングデバイスの概念を表すことを意図するものである。仮想カメラアレイを生成する際に使用するための画像データをキャプチャするために使用することができる複数の画像キャプチャリングデバイスの配置及び/又は整列の実施形態が、例えば以下図3~6に更に例示され、説明される。
再び図2を参照すると、システム100を使用して実行され得る撮像プロセス中、ウェブ112は、ウェブの長手方向(ダウンウェブ)に対応する矢印134によって概ね示される方向に前進させることができる。いくつかの実施形態では、ロール124及び125は、製造プロセス110(図1)などの製造プロセスによってウェブが供給される際に、ウェブ112を直接支持し、かつ前進させる。他の実施形態では、図2に示されるようなウェブ112の撮像は、ウェブが製造され、例えばウェブ材料のロールの形態で保管された後のある時点で実行される。いくつかの実施形態では、ウェブ112は、予め画定された幅寸法及び長さ寸法の両方を有する個々のウェブのシートの形態であってもよく、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nを含む撮像ステーションを通って前進して、その画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、ウェブのシートのそれぞれを撮像することができる。
図2に示すように、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、連続的に移動するウェブ112に近接して位置する。ウェブ112は、概して矢印134によって示されるダウンウェブ方向に、例えばロール124及び/又は125に加えられる機械的力によって搬送することができる。ロール124及び/又は125を回転させるために加えられ、そしてその結果ウェブ112を前進させる機械的力は、例えば、電気モータ、又はロール124及び/又は125を回転させるように配置された他の手段(図2には示さず)を用いて形成してもよい。ウェブ112がダウンウェブ方向に前進すると、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、連続的に移動するウェブ112の部分を撮像して画像データを取得するように構成される。
画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、特定の種類の画像キャプチャリングデバイスに限定されず、ウェブが画像キャプチャリングデバイスを越えて前進する際にウェブ112の連続部分を撮像することができ、画像データのデジタルデータストリームなど電子信号の形態で出力を提供することができる従来型撮像デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの少なくとも1つは、ラインスキャンカメラである。他の実施形態では、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの少なくとも1つは、エリアスキャンカメラである。いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのそれぞれは、同じ種類の画像キャプチャリングデバイスである。他の実施形態では、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、システム100内に存在する追加の画像キャプチャリングデバイスと比較して、異なる種類の画像キャプチャリングデバイスである少なくとも1つの画像キャプチャリングデバイスを含む。
図2に示すように、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、ウェブ112の感知された画像を表す電気出力信号を取得コンピュータ114A~114Nのそれぞれのセットに提供する複数のカメラを含んでもよい。取得コンピュータ114A~114Nは、分析コンピュータ114Yに結合され、対応する画像キャプチャリングデバイス113A~113Nによってキャプチャされた画像データを表す出力を分析コンピュータ114Yに提供するように構成されている。他の実施形態では、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nは、デジタルデータストリーム及び/又はカメラによってキャプチャされた画像を表すアナログ信号を、分析コンピュータ114Yに含まれる処理回路による更なる処理のために、分析コンピュータ114Yなどのコンピューティングデバイスに直接提供することができる。レーザスキャナーなどの他のセンサを、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nとして利用することができる。ウェブ112の「連続部分」とは、一連の単一ライン画像によって取得されるウェブの撮像に関連するデータを指す。単一のラインは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの所与の1つの中のセンサ素子又は画素の単一の列にマッピングされる連続的に移動するウェブ112の領域を含んでもよい。画像データを取得するのに好適なデバイスの例としては、例えば、Dalsa,Waterloo,Ontario,Canadaから商品名「PIRANHA」で、又はAtmel,San Jose,CAから商品名「MODEL AVIIVA SC2 CL」で入手可能なラインスキャンカメラが挙げられる。更なる例としては、アナログ・デジタル変換器と併せて、Surface Inspection Systems GmbH,Munich,Germanyからのレーザスキャナーが挙げられる。
再び図2を参照すると、分析コンピュータ114Yの処理回路は、取得コンピュータ114A~114Nから提供される、又は、その代わりに、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nからの直接の、画像データを含む画像ストリームを処理して、出力として仮想カメラアレイを生成する。仮想カメラアレイ生成の一環として、分析コンピュータ114Yは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのそれぞれによって提供された画像データを互いに整列させつつ、仮想カメラアレイ内の画像データを、それぞれの画像データがキャプチャされた、ウェブに沿った特定の、かつ対応する物理的位置に空間的に同期させる。
分析コンピュータ114Yの処理回路は、少なくともウェブのダウンウェブ寸法方向に関して、仮想カメラアレイに含まれる画像データの撮像された領域のそれぞれのウェブ112に沿った空間位置を判定してもよい。画像キャプチャリングデバイス113A~113Nによって提供される画像データは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのうちの特定の1つについて、ウェブ112の撮像された領域のそれぞれに対する画像データのクロスウェブ位置を示すデータを含んでもよい。加えて、分析コンピュータ114Yは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのそれぞれに対する相対的位置及び撮像領域の整列に関する情報を有してもよい。画像データ及び画像キャプチャリングデバイス113A~113Nの相対的位置及び整列に関する情報に基づいて、分析コンピュータ114Yは、画像キャプチャリングデバイス113A~113Nのそれぞれによって提供された画像データの適切な整列を含み、かつ画像データがキャプチャされたウェブのダウンウェブ位置及びクロスウェブ位置の両方に沿った特定の物理的位置に空間的に同期された仮想カメラアレイを生成する。
したがって、画像データがキャプチャされたウェブの撮像された領域のそれぞれは、仮想カメラアレイに含まれる画像データの一部としての、ウェブのクロスウェブ寸法方向とダウンウェブ寸法方向とに沿った、対応する撮像された領域の物理的位置に空間的に同期される。例えば、座標系は、ウェブの撮像された領域のx次元座標がウェブのクロスウェブ寸法方向にわたる距離を表し、ウェブの撮像された領域のy次元座標がウェブ112の長さに沿った(例えば、ウェブのダウンウェブ寸法方向に沿った)距離を表すように、定義することができる。これらのx及びy座標は、画像データの、画像データがキャプチャされた、ウェブ112に沿った対応する物理的位置へのマッピングを生成するために使用されてもよい。
仮想カメラアレイの生成は、撮像装置113A~113Nによって撮像されている2つ以上の撮像領域の重複又はクロスオーバーによって生成された冗長(重複)画像データの分析コンピュータ114Yによって除去することを含んでもよい。仮想カメラアレイの生成はまた、以下で更に説明するように、分析コンピュータ114Yが仮想カメラアレイ内に含まれる画像データの1つ以上の前処理操作を実行することを含んでもよい。冗長データすべての除去を含めて、仮想カメラアレイが生成され、すべての前処理が完了すると、分析コンピュータ114Yは、仮想カメラアレイとしての画像データを、例えば、ネットワーク126を介して検査システム115に出力するように構成される。分析コンピュータ114Yはまた、仮想カメラアレイの形態の画像データをデータベース122などのデータベースに出力するように構成してもよい。図2に示されるようなデータベース122は、図1に関して例示され、かつ説明されたように、データベース122に帰する任意の特徴を提供し、任意の機能を実行するように構成してもよい。
再び図2を参照すると、検査システム115は、仮想カメラアレイに含まれるデータを受信し、任意の分析機能を実行してもよく、図1に関して図示され、かつ説明されたように、検査システム115に帰する任意の特徴を提供するように配置してもよい。例えば、検査システム115は、仮想カメラに含まれるデータを分析して、機械ライン欠陥、異常、又は他の種類の表面及び/又は寸法欠陥などのいずれかの欠陥がウェブ内に存在するかどうかを判定してもよい。検査システム115は、仮想カメラアレイに含まれる画像データに1つ以上の閾値を適用して、仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析に基づくウェブの機能的及び/又は物理的特性と関連付けた、少なくとも1つの状態又は複数の状態を判定する。検査システム115はまた、撮像されたウェブの表面上に印刷された、又は別の方法でウェブ内に一体化された、パターンに関連する任意の画像データを分析してもよい。
コンピュータモニタ(例えば、図1のコンピュータモニタ119A又は120A)は、検査システム115に連結され、仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析の結果を示すグラフ表示を提供するために使用してもよい。例えば、検査システムは、仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析を通じてウェブ内に存在すると判定されたいずれかの欠陥の場所のグラフィカル表示を含むウェブ112の部分のグラフィック画像を生成してもよい。グラフィック画像はまた、仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析に基づいて、ウェブ112の様々な部分に割り当てられていたかもしれない状態の表示を含んでもよい。グラフィック画像は、ウェブ112から撮像された1つ以上のパターンのグラフィック表現を含んでもよい。
図2に示すように、検査システム115は、ネットワーク167に接続してもよく、ネットワーク167は、また、製造プロセス110及び/又は変換制御システム123などの1つ以上のさらなるシステムに接続してもよい。ネットワーク167は、特定の種類のネットワークに限定されるものではなく、インターネット、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)を含む任意のネットワークであってもよく、ネットワークは、ネットワーク126に結合されたデバイスが互いに通信することを可能にする任意の種類の通信プロトコルを用いてもよい。検査システム115と製造プロセス110との間で行われる通信は、即時通信、又は、仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析に対応する遅延時間通信を含んでもよい。検査システム115によって製造プロセス110に提供されるフィードバックは、任意の種類の通信を含んでもよく、任意の機能を実行し、製造プロセス110及び図1へのフィードバックに関して上述した任意の特徴を提供するように構成してもよい。図2に示すように、検査システム115はまた、ネットワーク126を介して変換システム123に接続してもよい。検査システム115と変換システム123との間で発生する通信は、即時通信、又は,仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析に相当する遅延時間の通信を含んでもよい。検査システム115によって変換システム123に提供される情報は、任意の種類の通信を含んでもよく、任意の機能を実行し、製造プロセス110及び図1へのフィードバックに関して上述した任意の特徴を、ウェブ112からの、変換システム123により変換された部品の自動制御を含めて提供するように構成していてもよい。
図3は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術による、ウェブの検査のための画像キャプチャリングデバイス及び関連する撮像領域の配置を例示する概念図130である。概念図130は、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132に沿って配置された複数の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を含む。画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、特定の種類の画像キャプチャリングデバイスに限定されず、ウェブが画像キャプチャリングデバイスを越えて前進する際にウェブ131の連続部分を撮像することが可能な複数の従来型撮像デバイスであってもよく、ウェブの撮像によってキャプチャされた画像に対応する画像データのデジタルデータストリームなどの、電子信号の形態の出力を提供するように構成されている。図3に関して図示され、かつ説明されたような画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、システム100及び図1に関して図示され説明された撮像ステーションに配置される画像キャプチャリングデバイス113、又は、図2に関して図示され説明された画像キャプチャリングデバイス113A~113Nを表してもよく、画像キャプチャリングデバイス113及び/又は113A~113N、並びにそれらの任意の等価物の、任意の機能を実行し、任意の特徴を提供するように構成してもよい。
図3に示すように、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれは、光センサアレイ149として画像キャプチャリングデバイス141に関して例示的に示されている光センサアレイを含んでもよい。光センサアレイのそれぞれは、光センサアレイで受光した光をキャプチャし、光センサアレイが受光したキャプチャされた光に含まれる光の波長に関連する様々なパラメータ、例えば光の強度、色、及び他のパラメータ、に対応する電気信号を生成するように構成してもよい。画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれは、電気ケーブルなどの有線接続によって、又は無線接続を介して、処理回路165に通信可能に接続されている。いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び/又は147のうちの1つ以上は、ラインスキャンカメラである。他の実施形態では、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び/又は147のうちの1つ以上は、エリアスキャンカメラである。図3に示すように、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、処理回路165に感知されたウェブ131の画像を表す電気出力信号を提供するカメラのセットであってもよい。処理回路165は、図1及び2に関連して図示され、かつ説明されるような画像処理回路114であってもよく、図1及び2の画像処理回路に帰する任意の機能を実行し、任意の特徴を実行するように構成してもよい。
図3では、ウェブ131は、特定の種類のウェブ又はウェブ製品に限定されず、単一及び/又は多層ウェブを含む任意の種類のウェブを含んでもよい。ウェブ131は、概ね矢印134によって示されるダウンウェブ方向に加工ラインを通って前進する材料のウェブとして提供される。ウェブ131は、クロスウェブ寸法132によって示される固定された幅寸法と、所定長であってもよく不定長であってもよい長さ寸法133によって概ね示される長さ寸法とを有する。幅寸法132は、12~36インチの寸法の値、又はこの値の範囲より大きいか若しくはそれ未満の幅を有してもよい。ウェブ131の長さ寸法133は、幅寸法よりも多数倍大きくてもよく、例えばウェブ材料のロールにおいて提供され得る数百ヤードのウェブ131から構成してもよい。
ウェブ131の単一厚の層は、概ね矢印134によって示されるダウンウェブ方向に前進させることができ、したがってウェブ131を形成するウェブの一部分は、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の撮像領域に入って出るように移動される。図3に示すように、画像キャプチャリングデバイス141は、ウェブ131の撮像領域142を撮像するように配置されている。撮像領域142は、ウェブ131の左側縁部158を越えて延びる領域151と、重複領域152とを含む。画像キャプチャリングデバイス143は、カメラ軸157に沿って画像キャプチャリングデバイス141に隣接して位置し、カメラ軸157はウェブ131のクロスウェブ寸法方向の向きに対応する向きを有する。画像キャプチャリングデバイス143は、ウェブ131の撮像領域144を撮像するように配置される。撮像領域144は、撮像領域142と重なり合う重複領域152を含み、撮像領域146に重なる重複領域153を含む。画像キャプチャリングデバイス145は、カメラ軸157に沿って画像キャプチャリングデバイス143に隣接して位置し、かつ、画像キャプチャリングデバイス143の画像キャプチャリングデバイス141が位置する側とは反対側に位置する。画像キャプチャリングデバイス145は、ウェブ131の撮像領域146を撮像するように配置される。撮像領域146は、撮像領域144と重なり合う重複領域153を含み、撮像領域148に重なる重複領域154を含む。画像キャプチャリングデバイス147は、カメラ軸157に沿って、画像キャプチャリングデバイス145に隣接し、画像キャプチャリングデバイス143の画像キャプチャリングデバイス145が配置されている側とは反対側に配置される。画像キャプチャリングデバイス147は、ウェブ131の撮像領域148を撮像するように配置される。撮像領域148は、撮像領域146と重なる重複領域154を含む。撮像領域148は、ウェブ131の右側縁部159を越えて延びる領域155を更に含む。
画像キャプチャリングデバイス141、143、145及び147の配列は、これらのデバイスがカメラ軸157に沿って整列することを含めると、それぞれの撮像領域142、144、146、及び148の対応する撮像軸150に沿った整列を生み出す。撮像軸150もまた、ウェブ131のクロスウェブ寸法と同じ向きに対応する向きを有する。撮像領域142が左側縁部158を越えて延び、撮像領域148が右側縁部159を越えて延び、そして重複領域152、153、154が表す重複撮像領域が撮像軸150に沿って整列することにより、撮像領域の「ストリップ」が生まれ、一緒に組み合わせると、ウェブのダウンウェブ寸法133に対するある位置で、ウェブ131のクロスウェブ寸法をウェブ131全体にわたって延びる撮像領域を提供する。撮像領域142、144、146、及び148を含む「ストリップ」は、仮想撮像領域と称されてもよく、ウェブ131の全体にわたってクロスウェブ寸法方向に延びる画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147によって撮像され得るウェブ131の一部分を含む。
画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の位置は、固定されてもよい。それにより、画像キャプチャリングデバイスによって撮像される「ストリップ」もまた、画像キャプチャリングデバイスの位置に対して、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向に沿った、ある所定の位置において撮像される。図2に示されるカメラ軸157の向き及び撮像軸150の向きはいずれもウェブ131のクロスウェブ寸法方向132と同じ向きを有するが、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のすべてによる軸に沿った整列を依然として含みつつ、カメラ軸157を、例えば、クロスウェブ寸法方向132と同じではない向きとすることが、図2に示される実施形態によって企図される。例えば、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の整列が、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132に対して一定の非平行の角度を形成するカメラ軸157に沿って画像キャプチャリングデバイスを位置させることを含んでもよい。このような実施形態では、撮像軸150もまた、カメラ軸157の向きに対応して、カメラ軸157によって形成されるウェブのクロスウェブ寸法方向132に対して同じ非平行の角度の向きを含んでもよい。
矢印134によって示されるダウンウェブ寸法方向にウェブ131を前進させることにより、ウェブ131のさらなる部分が図3の撮像領域142、144、146、及び148として例示的に示されている撮像領域に向かって前進し、入り、そして前進してそこから出ることができる。画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の撮像速度及びウェブ131が前進する速度に応じて、ウェブ131の撮像された部分のクロスウェブ寸法方向の「ストリップ」が、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に沿って様々な間隔で生成されてもよい。いくつかの実施形態では、これらの仮想撮像領域は、ウェブ131の全体をウェブのダウンウェブ寸法方向133に沿い、かつクロスウェブ寸法方向132にわたってカバーする連続したストリップとして生成されてもよく、それにより、最終的に画像キャプチャリングデバイスの撮像領域を通過するウェブ131の大部分(例えば、100%)の撮像を提供することができる。撮像領域142、144、146及び148を含む「ストリップ」についてキャプチャされた画像データは、ウェブ131の特定のダウンウェブ位置に関連付けられてもよい。例えば、撮像領域142、144、146、及び148のそれぞれについてキャプチャされた画像データに関連付けられた「ストリップ」の位置は、ウェブに沿った固有のダウンウェブ位置と関連付けられてもよい。ダウンウェブ位置は、撮像装置によって提供される位置情報によって感知又は判定された情報に基づいて決定されてもよい。撮像装置は、撮像したデータのダウンウェブ位置を、仮想撮像領域それぞれに対して撮像したウェブの特定の部分に関連付けて決定する。いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、又は147のうちの1つは、ウェブ131を撮像した結果として画像キャプチャリングデバイスによって生成された画像データに加えて、基準マーク156などの基準マークから位置情報を撮像して読み出し、位置データを生成し、処理回路165に提供するように構成されてもよい。
ウェブ131が矢印134によって示される方向に前進する際に、ウェブのこれらの部分が撮像領域142、144、146、148内に前進するにつれて、ウェブ131のダウンウェブ方向に沿って一連の仮想撮像領域を連続して形成するように、一連の画像がウェブ131の部分に対して撮像されてもよい。仮想撮像領域のそれぞれについての画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれからの画像データは、処理回路165に通信される。これらの仮想撮像領域のそれぞれからの画像データは、関連する位置情報、例えば、画像キャプチャリングデバイスのうちの1つ又は2つ以上によって生成された位置データと空間的に同期されてもよく、画像領域142、144、146、及び148のそれぞれについてキャプチャされ、ダウンウェブ寸法方向にウェブに沿って延びる画像データを含む仮想カメラアレイを形成するために使用されてもよい。
画像データは、重複領域152、153、及び154内のウェブの同じ部分に関連付けられた画像データをキャプチャする2つの画像キャプチャリングデバイスに関連付けられた任意の冗長データを含んでもよい。仮想カメラアレイに含まれる画像データの処理回路165による処理は、これらの重複領域に関連付けられたすべての冗長データを仮想カメラアレイから除去することを含み得る。加えて、ウェブ131の左側縁部158及び右側縁部159をそれぞれ越えて延びる領域に係わる領域151及び155についてキャプチャされたすべての画像データに関連付けられたデータもまた、仮想カメラアレイに含まれる画像データから除去することができる。仮想カメラアレイは、少なくとも1つの検査システムによる分析のために仮想カメラアレイを出力する前に、本開示全体を通して記載されるように、1つ以上の前処理手順を用いて更に処理してよい。
処理回路165は、特定の種類の処理回路に限定されず、1つ以上のプロセッサ又はマイクロプロセッサ及び関連するメモリ回路を含む任意の種類の処理回路を含むことができ、画像キャプチャリングデバイス及び任意の位置センサ(位置データを提供するために利用されるとき)によって生成された画像データ及び位置データをそれぞれ受信し、画像データ及び位置データを処理して、ウェブ131の撮像に関連付けられた仮想カメラアレイを生成するように構成される。処理回路は、ウェブ131の撮像に関連付けられた画像データを生成するために利用される画像キャプチャリングデバイスの総数よりも少ない、一定数のプロセッサ又はマイクロプロセッサ、又はいくつかの実施形態では単一のプロセッサ又はマイクロプロセッサ、を含んでもよい。したがって、例えば、画像キャプチャリングデバイスのそれぞれがその特定の画像キャプチャリングデバイスが提供した画像データを処理するために用いられる別々のプロセッサ(又は別々のマイクロプロセッサ)と関連付けられるシステムと比較して、より効率的で、より可撓性があり、より安価なシステムを、ウェブ131を検査するために用いられる画像データを生成及び分析するために提供することができる。
処理回路165が、すべての冗長データ及びウェブの縁部外側に存在する撮像された領域に関連するすべてのデータの除去を含む仮想カメラアレイの生成を終え、併せて仮想カメラアレイ上で実行するように処理回路165が構成されているすべての前処理も行なわれた時、仮想カメラアレイに関連付けられたデータが、矢印166によって例示的に表されるように処理回路165からの出力として提供される。仮想カメラアレイの出力は、少なくとも1つの検査システム、例えば図1及び2に示されるような検査システム115、又は図7に関連して以下に図示され、かつ説明されるような検査システム220によって、仮想カメラアレイ内に含まれるデータの様々な検査に関する分析、及びウェブ131の検査に関して重要かつ/又は必要とみなされ得る状態の判定のために受信されてもよい。他の実施形態では、処理回路165もまた、仮想カメラアレイ内に含まれるデータを分析し、任意の検査結果を判定するように、かつ/又は仮想カメラアレイ内に含まれるデータの分析によって導出され得る1つ以上のステータスを判定するように構成されてもよい。
図4は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術による、ウェブを検査するための、画像キャプチャリングデバイス及び関連する撮像領域の別の配置を示す概念図160である。概念図130及び図3に関して図示かつ説明したものと同様の方法により、図4に示す概念図160は、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132に沿って配置された複数の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を含む。図3の概念図130とは対照的に、図4の概念図160に示す画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、画像キャプチャリングデバイスの撮像領域が、以下で更に説明するように、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対して互い違いに配置されるように配置されている。図4に関して図示され、かつ説明されるような画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、システム100及び図1及び2に関して図示され、かつ説明されたような、撮像ステーションに配置される画像キャプチャリングデバイス113及び/又は113A~113Nを表してもよく、画像キャプチャリングデバイス113及び/又は113A~113N、並びにそれらの任意の等価物の、任意の機能を実行し、任意の特徴を提供するように構成されてもよい。
図3に関して図示し、かつ説明したような画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の物理的配置以外は、図4に示される概念図160に示す画像キャプチャリングデバイスは、概念図130及び図3に関して上述した任意の種類の画像キャプチャリングデバイスであってよく、従来型画像キャプチャリングデバイス、ラインスキャンカメラ、及び/又はエリアスキャンカメラを含む。概念図160に示すような画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれは、ウェブ131を撮像することによってキャプチャされた画像データに対応する電気出力信号を処理回路165に提供するように構成される。概念図160に示すように配置された画像キャプチャリングデバイスを使用してウェブ131を撮像することによってキャプチャされた画像データの少なくともダウンウェブ位置に関連付けられた位置データは、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のうちの1つ以上によってキャプチャされた画像データによって提供されてもよい。概念図160では、ウェブ131は、特定の種類のウェブ又はウェブ材料に限定されず、単一層及び/又は多層ウェブを含む任意の種類のウェブを含んでもよい。
概念図160では、ウェブ131は、概ね矢印134によって示されるダウンウェブ方向に加工ラインを通って前進する材料のウェブとして提供される。ウェブ131は、クロスウェブ寸法132によって示される固定された幅寸法と、所定長であってもよく不定長であってもよい長さ寸法133によって概ね示される長さ寸法とを有する。幅寸法132は、12~36インチの寸法の値、又はこの値の範囲より大きいか若しくはそれ未満の幅を有してもよい。ウェブ131の長さ寸法133は、幅寸法よりも多数倍大きくてもよく、例えばウェブの形態でウェブのロールにおいて提供され得る数百ヤードのウェブ131から構成されてもよい。ウェブ131の層は、概ね矢印134によって示されるダウンウェブ方向に前進させることができ、したがって、ウェブ形成ウェブ131の一部分は、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の撮像領域に入って出るように移動される。
図4に示すように、画像キャプチャリングデバイス141は、ウェブ131の撮像領域142を撮像するように配置されている。画像キャプチャリングデバイス141は、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132と同じ向きを有する第1のカメラ軸170に沿って位置し、第1のカメラ軸170の向きは、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に対して垂直である。画像キャプチャリングデバイス141が撮像するように配置される撮像領域142は、ウェブのクロスウェブ寸法方向132と同じ向きを有する第1の撮像軸171に沿って延び、第1の撮像軸171は、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に対して垂直な向きを有する。撮像領域142はまた、ウェブ131の左側縁部158を越えて延びる領域151を含む。撮像領域142は、他の画像キャプチャリングデバイス143、145、又は147の撮像領域144、146、又は148のいずれとも、それぞれ直接重なり合わない。
画像キャプチャリングデバイス143は、ウェブ131の撮像領域144を撮像するように配置される。画像キャプチャリングデバイス143は、画像キャプチャリングデバイス141の隣に位置しているが、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対する画像キャプチャリングデバイス141の位置に対してオフセットされている。画像キャプチャリングデバイス143は、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132と同じ向きを有する第2のカメラ軸172に沿って位置し、第2のカメラ軸172の向きは、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に対して概ね垂直であり、第1のカメラ軸170からウェブのダウンウェブ寸法方向133に沿った非ゼロ値距離だけオフセットされている。画像キャプチャリングデバイス143が撮像するように構成されている撮像領域144は、ウェブのクロスウェブ寸法方向132と同じ向きを有する第2の撮像軸173に沿って延び、第2の撮像軸173は、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に対して垂直である向きを有し、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に沿った一定の非ゼロ値距離だけ第1の撮像軸171からオフセットされている。撮像領域144は、他の画像キャプチャリングデバイス141、145、又は147の撮像領域142、146、又は148のいずれとも、それぞれ直接重なり合わない。撮像領域144の、ウェブ131の左側縁部158に最も近い境界は、第2の撮像軸173に沿って一定の非ゼロ値距離地点まで延びている。これは、撮像領域142の左側縁部158から最も離れている境界よりも左側縁部158に近い。したがって、撮像領域142と撮像領域144は、クロスオーバー領域174により示されるとおり、クロスウェブ方向に互いを越えて延びている。撮像領域142がそれに沿って存在する第1の撮像軸171と、撮像領域144がそれに沿って存在する第2の撮像軸173との間にオフセットがあることにより、撮像領域142と撮像領域144とは、ウェブ131に対する同じ領域上のいずれにおいても直接重なり合わないが、クロスオーバー領域174において互いに共通の境界を共有する。
画像キャプチャリングデバイス145は、ウェブ131の撮像領域146を撮像するように配置される。画像キャプチャリングデバイス145は、画像キャプチャリングデバイス143の隣、かつ画像キャプチャリングデバイス143の画像キャプチャリングデバイス141とは反対側に位置するが、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向に対し画像キャプチャリングデバイス143の位置に対してはオフセットされ、画像キャプチャリングデバイス141と整列されている。画像キャプチャリングデバイス145は、第1のカメラ軸170に沿って位置し、したがって、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向に対して画像キャプチャリングデバイス141と整列される。画像キャプチャリングデバイス145が撮像するように構成されている撮像領域146は、第1の撮像軸171に沿って延び、撮像領域142と整列しているが、撮像領域142と重なるように第1の撮像軸171に沿って延びてはいない。撮像領域146は、他の画像キャプチャリングデバイス141、145、又は147の撮像領域142、146、又は148のいずれとも、それぞれ直接重なり合わない。撮像領域144の、ウェブ131の左側縁部158に最も近い境界は、第2の撮像軸171に沿って非ゼロ値距離地点まで延びている。これは、撮像領域144の左側縁部158から最も離れている境界よりも左側縁部158に近い。したがって、撮像領域146と撮像領域144は、クロスオーバー領域175により示されるとおり、クロスウェブ方向に互いを越えて延びている。撮像領域146がそれに沿って存在する第1の撮像軸171と、撮像領域144がそれに沿って存在する第2の撮像軸173との間にオフセットがあることにより、撮像領域146と撮像領域144とは、ウェブ131に対する同じ領域上のいずれにおいても直接重なり合わないが、クロスオーバー領域175において互いに共通の境界を共有する。
画像キャプチャリングデバイス147は、ウェブ131の撮像領域148を撮像するように配置される。画像キャプチャリングデバイス147は、画像キャプチャリングデバイス145の隣、かつ画像キャプチャリングデバイス145の、画像キャプチャリングデバイス143とは反対側に位置するが、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対し画像キャプチャリングデバイス145の位置に対してはオフセットされ、画像キャプチャリングデバイス143と整列されている。画像キャプチャリングデバイス147は、第2のカメラ軸172に沿って位置し、したがって、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対して、画像キャプチャリングデバイス143と整列される。画像キャプチャリングデバイス147が撮像するように構成されている撮像領域148は、第2の撮像軸173に沿って延び、撮像領域144と整列しているが、撮像領域144と重なるように第2の撮像軸173に沿って延びてはいない。撮像領域148は、他の画像キャプチャリングデバイス141、143、又は145の撮像領域142、144、又は146のいずれとも、それぞれ直接重なり合わない。
撮像領域148はまた、ウェブ131の右側縁部159を越えて延びる領域155を含む。撮像領域148の、ウェブ131の右側縁部159から最も遠い境界は、第2の撮像軸173に沿って一定の非ゼロ値距離地点まで延びている。これは、撮像領域146の右側縁部159に最も近い境界よりも右側縁部159から遠い。したがって、撮像領域146と撮像領域148は、クロスオーバー領域176により示されるとおり、クロスウェブ方向に互いを越えて延びている。撮像領域146がそれに沿って存在する第1の撮像軸171と、撮像領域148がそれに沿って存在する第2の撮像軸173との間にオフセットがあることにより、撮像領域146と撮像領域148とは、ウェブ131に対する同じ領域上のいずれにおいても直接重なり合わないが、クロスオーバー領域176において互いに共通の境界を共有する。
図4に示されるように、撮像領域142、144、146、及び148の組み合わせは、ウェブのクロスウェブ寸法方向132において撮像され得るウェブ131の領域を完全にカバーする。ウェブ131の左側縁部158を越えて延びる撮像領域142の領域151と、ウェブの右側縁部を越えて延びる撮像領域148の領域155とは、クロスオーバー領域174、175、及び176と組み合わされて、ウェブ131の全体にわたってクロスウェブ寸法方向に延びる撮像領域を提供する。加えて、ウェブが例えば、矢印134によって示される方向に前進する際に、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147がウェブを連続的に撮像するように構成されるとき、ウェブ131は、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に沿ってその全体のままを撮像することができる。画像キャプチャリングデバイス141、143、145及び147が、図4に示す互い違いの撮像パターンに一致する画像データを提供する際、画像キャプチャリングデバイスによって提供される画像データは、処理回路165により空間的に同期される。例えば、処理回路165は、画像キャプチャリングデバイス141、143、145及び147のうちの1つ以上によって生成された位置データを使用し、画像データを電子的に整列して空間的に同期させる。その結果、ウェブ131の様々に異なるクロスウェブ部分の画像データが異なる時間に様々に異なる画像キャプチャリングデバイスによってキャプチャされているにもかかわらず、第1の撮像軸171及び第2の撮像軸173のそれぞれに沿って互い違いの撮像領域が適切に整列される。
画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれによって提供される画像データの空間的な同期は、処理回路165が処理回路からの出力(矢印166)として仮想カメラアレイを提供することによって実行することができる。概念図160に配置された画像キャプチャリングデバイスによって提供される画像データの処理は、冗長データ(例えば、クロスオーバー領域174、175、176に関連して生成された重複画像データ)の除去、ウェブの縁部158、159外側に存在する撮像された領域に関するデータの除去、仮想カメラアレイに含まれる画像データの任意の前処理、などの、本開示全体を通して記載されるような任意のデータ処理及びそれらの任意の等価物を含んでもよい。
例えば、撮像領域142及び146から画像キャプチャリングデバイス141及び143によってそれぞれキャプチャされた画像データは、撮像領域144及び148から画像キャプチャリングデバイス143及び147によってそれぞれキャプチャされた画像データと組み合わされてもよい。しかし、第1の撮像軸171に沿ったウェブの撮像をウェブのクロスウェブ寸法方向132の全体にわたって完了するために、第1の撮像軸171に沿って存在するウェブの部分からキャプチャした画像データを、異なる時間にウェブの同じダウンウェブ部分に沿って撮った撮像領域144及び146からの画像データと組み合わせている。複数の画像キャプチャリングデバイスを物理的に共通の軸、例えば図3の軸157、に沿って配置しなければならない場合と比較して、画像キャプチャリングデバイスを互い違いのパターンを用いて整列させ、結果として対応する撮像領域を互い違いのパターンとすることにより、キャプチャされた画像データを用いて検査を行うウェブ131などのウェブ上の所定位置により大サイズの画像キャプチャリングデバイス、又はより多数の画像キャプチャリングデバイスを設置することが可能となった。図4に示すような画像キャプチャリングデバイスの互い違いの配置は、ウェブの検査に用いる画像データをキャプチャするように位置させた、画像キャプチャリングデバイスの可能な物理的配置に関する非限定的な実施形態である。ウェブ検査に使用される画像キャプチャリングデバイスの他の装備が可能であり、企図されている。これは、本開示全体にわたって説明される仮想カメラアレイ及びその任意の等価物を形成するために使用され得る画像データを提供する際に使用するためのものである。
いくつかの実施形態では、ウェブ131などのウェブを撮像するために用いられる画像キャプチャリングデバイスの整列は、ウェブのクロスウェブ寸法方向及び/又はダウンウェブ寸法方向に対して非垂直角度に回転されてもよく、したがって、1つ以上の画像キャプチャリングデバイスの撮像領域の向きは、第1の撮像軸171及び第2の撮像軸173の両方に沿って延び、両方の軸が共にウェブのクロスウェブ寸法方向と平行ではなく、かつ、ウェブのダウンウェブ寸法方向に対して垂直ではない向きを有している。結果として得られる撮像領域は、ウェブの表面にわたってクロスステッチ又はヘリンボーンパターンなどの、撮像領域の互い違いのパターンを形成してもよく、撮像領域のそれぞれは、ウェブに対してクロスウェブ向きを有する軸に対して垂直ではない向きを有する軸に沿って延び、撮像領域のそれぞれは、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対して少なくとも1つの他の撮像領域の境界を越えて延びている。
画像キャプチャリングデバイスの位置によって形成された撮像領域のパターンに関係なく、画像キャプチャリングデバイスによって撮像される撮像領域の組み合わせが、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対する撮像領域の少なくとも1つに含まれないウェブの任意の領域を有さずに、ウェブのクロスウェブ寸法方向の全体にわたって延びる限り、処理回路165などの処理回路は、画像データがウェブのクロスウェブ寸法方向及びダウンウェブ寸法方向の両方に対して空間的に整列され得るように、画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによってキャプチャされた画像データを空間的に同期させるように構成されてもよい。上述したような重複領域及び/又はクロスオーバー領域などの、ウェブの同じ部分を撮像する、複数の画像キャプチャリングデバイスによって生成された任意の冗長データは、撮像したデータに関連付けられた仮想カメラアレイを生成するために、処理回路によって除去されてもよい。したがって、図4の概念図160に図示されかつ説明されたシステムは、ウェブ検査システムに含まれ得る画像キャプチャリングデバイスの数及び/又は物理的配置に対する高い適応性を可能とする。その一方で、ウェブの大部分(例えば、100%)の検査が依然として可能であり、ウェブが画像キャプチャリングデバイスの撮像領域を越えて連続的に前進している間に検査を高速速度で実行することができる。
概念図130及び図3に関して上述したのと同様に、処理回路165が、すべての冗長データ及びウェブの縁部外側に存在する撮像された領域に関連するデータの除去を含み、概念図160及び図4に示されるように配置された画像キャプチャリングデバイスによって提供される画像データに基づく仮想カメラアレイの生成を終え、併せて仮想カメラアレイ上で実行するように処理回路165が構成されているすべての前処理も行なわれた時、仮想カメラアレイに関連付けられたデータが、矢印166によって例示的に表されるように処理回路165からの出力として提供される。仮想カメラアレイの出力は、1つ以上の検査システム、例えば図1及び2に示されるような検査システム115(図1及び2)、又は検査システム220(図7)によって、仮想カメラアレイ内に含まれるデータの様々な検査に関する分析、及びウェブ131の検査に関して重要かつ/又は必要とみなされ得る状態に関する判定のために、受信されてもよい。他の実施形態では、処理回路165もまた、仮想カメラアレイ内に含まれるデータを分析し、任意の検査結果を判定するように、かつ/又は仮想カメラアレイ内に含まれるデータの分析によって導出され得る1つ以上のウェブ131のステータスを判定するように構成されてもよい。
図5は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術によるパターンを含むウェブを撮像するための画像キャプチャリングデバイスの配置を示す概念図180である。概念図180は、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向132に沿って配置された複数の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を含む。概念図130及び図3に関して図示及び説明したものと同様の方法により、図5に示す概念図180は、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対して同じ位置に沿って配置された複数の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を含む。しかしながら、概念図180に示すような画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147の物理的配置は、この特定の物理的配置に限定されず、いくつかの実施形態では、概念図160及び図4に関連して図示され、かつ説明されるような、画像キャプチャリングデバイスの互い違いの物理的配置を含んでもよい。図5に関して図示され、かつ説明される画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、システム100及び図1及び2に関して図示及び説明されたような、撮像ステーションに配置される画像キャプチャリングデバイス113及び/又は113A~113Nを表してもよく、画像キャプチャリングデバイス113、113A~113N、並びにそれらの任意の等価物の、任意の機能を実行し、任意の特徴を提供するように構成されてもよい。
図5の概念図180に示されるウェブ131は、特定の種類のウェブに限定されず、本開示全体を通して記載されるような単一及び/又は多層ウェブを含む任意の種類のウェブ、並びにそれらの任意の等価物を含んでもよい。図5に示されるウェブ131の実施形態は、ウェブ131の表面上に印刷されてもよく、又は別の方法でウェブ内に一体化されてもよい形状の輪郭によって例示的に表される複数の形状185、186及び187を含むパターンを含む。形状185、186、及び187のそれぞれは、囲まれた矩形形状として概念図180に示されており、形状は、ウェブ131のダウンウェブ寸法方向133に対して矩形の上面及び底面(短辺)間で互いに整列されている。しかしながら、ウェブ131上に提供される又はウェブ131内に一体化されるパターンは、いかなる特定の形状、又は囲まれた形状を含んでもよく、若しくは含まなくてもよいパターンにも限定されず、ウェブ131上に印刷されるか若しくはウェブ131内に一体化され得るパターンの任意の種類のパターン及び/又は任意の変形を含んでもよい。
概念図180に示されるように、ウェブ131は、一般に矢印134によって示されるダウンウェブ方向に撮像装置を通して前進する材料のウェブとして提供される。ウェブ131は、クロスウェブ寸法132によって示される固定された幅寸法と、所定長であってもよく不定長であってもよい長さ寸法133によって概ね示される長さ寸法とを有する。幅寸法132は、12~36インチの寸法の値、又はこの値の範囲より大きいか若しくはそれ未満の幅を有してもよい。ウェブ131の長さ寸法133は、幅寸法よりも多数倍大きくてもよく、例えばウェブの形態でウェブのロールにおいて提供され得る数百ヤードのウェブ131から構成されてもよい。画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、互いに隣接して位置し、カメラ軸157に沿って物理的に配置されてもよい。カメラ軸157は、ウェブのダウンウェブ寸法方向133に対して概ね垂直であるクロスウェブの向きにウェブ131にわたって延びる向きを有している。上述のように、画像キャプチャリングデバイスの物理的整列は、インライン配置に限定されるものではなく、図4に関して図示し、かつ説明したような互い違いの配置などの他の配置もまた、概念図180によって示される実施形態で利用されてもよい。
再び図5を参照すると、画像キャプチャリングデバイス141は、ウェブ131の左側縁部158に最も近接して位置し、ウェブ131が前進するにつれて、撮像列181に沿ってウェブ131の領域を撮像するように構成されている。撮像列181は、破線191と破線192との間にあり、画像キャプチャリングデバイス141の撮像領域を通過する、ウェブ131の任意の部分を含む。ウェブ131が、矢印134によって概ね示されるダウンウェブ方向に連続的に前進する実施形態では、画像キャプチャリングデバイス141の撮像領域は、クロスウェブ寸法方向に破線191と192との間に存在するウェブの任意の部分であって、撮像列181内のウェブの長さ寸法133(ダウンウェブ寸法)の全体に沿って延びる部分を含んでもよい。概念図180に示されるように、破線191は、ウェブ131の左側縁部158の左側に位置して、画像キャプチャリングデバイス141によってキャプチャされ得る撮像領域は、破線192の左側に存在するウェブ131の、ウェブの左側縁部158を含む全体のままを含むことができる。
画像キャプチャリングデバイス143は、概念図180において画像キャプチャリングデバイス141の隣かつ右側に位置している。画像キャプチャリングデバイス143は、撮像列182に沿ってウェブ131の領域を撮像するように配置される。撮像列182は、破線192と破線193との間のウェブ131の任意の部分を含み、画像キャプチャリングデバイス143の撮像領域を通過する。ウェブ131が、矢印134によって概ね示されるダウンウェブ方向に連続的に前進する実施形態では、画像キャプチャリングデバイス143の撮像領域は、クロスウェブ寸法方向132において破線192と193との間に存在し、撮像列182内のウェブ131の長手方向133(ダウンウェブ寸法方向)の全体に沿って延びるウェブの任意の部分を含んでもよい。破線192は、明確さ及び簡潔さのために、単一の線として概念図180に示されている。破線192は、代わりに、画像キャプチャリングデバイス141及び画像キャプチャリングデバイス143によって撮像された撮像領域内の重なりを表すクロスウェブ方向の幅を有してもよい。このウェブ131の重複領域は、画像キャプチャリングデバイス141及び143の両方によって撮像された際に冗長データを生成するであろう。冗長データは、概念図180に配置されている画像キャプチャリングデバイス141及び143によって提供される画像データを使用して仮想カメラアレイを生成する際に、処理され画像データから除去され得る。
概念図180において、画像キャプチャリングデバイス145は、画像キャプチャリングデバイス143の隣かつ右側の、画像キャプチャリングデバイス143の画像キャプチャリングデバイス141とは反対側に位置している。画像キャプチャリングデバイス145は、撮像列183に沿ってウェブの領域を撮像するように配置される。撮像列183は、破線193と破線194との間に存在し、画像キャプチャリングデバイス145の撮像領域を通過するウェブ131の任意の部分を含む。ウェブ131が、矢印134によって概ね示されるダウンウェブ方向に連続的に前進する実施形態では、画像キャプチャリングデバイス145の撮像領域は、クロスウェブ寸法方向132において破線193と194との間に存在し、撮像列183内のウェブ131の長手方向133(ダウンウェブ寸法方向)の全体に沿って延びるウェブの任意の部分を含んでもよい。破線193は、明確さ及び簡潔さのために、単一の線として概念図180に示されている。破線193は、代わりに、画像キャプチャリングデバイス143及び画像キャプチャリングデバイス145によって撮像された撮像領域内の重なりを表すクロスウェブ方向の幅を有してもよい。この重複領域は、画像キャプチャリングデバイス143及び145の両方によって撮像された際に冗長データを生成するであろう。冗長データは、概念図180に配置されている画像キャプチャリングデバイス143及び145によって提供される画像データを使用して仮想カメラアレイを生成する際に、画像データから処理され除去され得る。
画像キャプチャリングデバイス147は、画像キャプチャリングデバイス145の隣かつ右側の、画像キャプチャリングデバイス145の画像キャプチャリングデバイス143とは反対側に位置している。画像キャプチャリングデバイス147は、撮像列184に沿ってウェブ131の領域を撮像するように配置される。撮像列184は、破線194と破線195との間の、画像キャプチャリングデバイス147の撮像領域を通過するウェブ131の任意の部分を含む。ウェブ131が、矢印134によって概ね示されるダウンウェブ方向に連続的に前進する実施形態では、画像キャプチャリングデバイス147の撮像領域は、クロスウェブ寸法方向132において破線194と195との間に存在し、撮像列183内のウェブ131の長手方向133(ダウンウェブ寸法方向)の全体に沿って延びるウェブの任意の部分を含んでもよい。
概念図180に示されるように、破線195は、ウェブ131の右側縁部159の右側に位置しており、したがって、画像キャプチャリングデバイス147によってキャプチャされ得る撮像領域は、破線194の右側に存在するウェブ131の、ウェブの右側縁部159を含む全体のままを含むことができる。更に、破線194は、明確さ及び簡潔さのために、単一の線として概念図180に示されている。破線194は、代わりに、画像キャプチャリングデバイス145及び画像キャプチャリングデバイス147によって撮像された撮像領域内の重なりを表すクロスウェブ方向の幅を有してもよい。この重複領域は、画像キャプチャリングデバイス145及び147の両方によって撮像された際に冗長データを生成するであろう。冗長データは、概念図180に配置されている画像キャプチャリングデバイス145及び147によって提供される画像データを使用して仮想カメラアレイを生成する際に、処理され画像データから除去され得る。
概念図180に示されるように、撮像列181、182、183、及び184のうちの少なくとも1つに含まれるウェブ131の部分は、ウェブの左側縁部158及び右側縁部159の両方の外側に延びる領域を含む、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対する、ウェブ131の全体のままを含む。撮像列181、182、183、及び184は、破線192、193、及び194によって例示的に表される撮像列間の重複領域を含んでもよい。加えて、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、ウェブが矢印134によって示されるダウンウェブ方向に撮像装置を越えて前進する際に、撮像列181、182、183、及び184内のウェブ131のすべての部分を撮像するように配置されてもよい。したがって、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を配置することにより、ウェブ131の面積の最大100%の撮像が可能となる。ウェブ131の撮像は、パターンの1つ以上の部分が、撮像列181、182、183、及び/又は184のうちの2つ以上にわたって延びる(例えば、概念図180に示すように、撮像列181、182、183又は184のうちの1つのみに完全には包含されていない)場合であっても、ウェブ131の表面上に印刷された又は他の方法によりウェブに一体化されたパターンに関連付けられたデータを撮像かつ処理し、それによりパターンに関連付けられた1つ以上の状態を判定することを含んでもよい。
例えば、概念図180に示されるような形状185は、撮像列181内に部分的に含まれ、部分的に撮像列182内に含まれ、破線192によって表される重複の任意の領域を越えて延びてもよい。したがって、形状185を含むウェブ131の部分を撮像するとき、形状185の一部が画像キャプチャリングデバイス141によって撮像され、形状185の少なくともいくつかの異なる部分が画像キャプチャリングデバイス143によって撮像されることになる。更に、形状185に関連付けられ得る基準マーク188は、画像キャプチャリングデバイス141によって撮像される撮像列181内に完全に存在する。基準マーク188は、ウェブ131に対する形状185の適切な位置及び/又は寸法の態様を判定するために用いられることが意図され、かつ/又は、一般的に形状185の全体形状及び寸法に関して位置表示を提供するマークであってもよい。
加えて、基準マーク156などの基準マークもまた、ウェブ131上に印刷されてもよい。バーコードなどの基準マーク156は、基準マークのウェブ131に沿ったダウンウェブ位置に対する基準マークの物理的位置を示す位置情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイス141は、基準マーク156を読み出し、基準マークの読み取り値に基づいて位置データを提供するように構成される。位置データは、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147によって撮像列181、182、183、及び184のそれぞれに沿ってキャプチャされた画像データの空間的同期に使用するための処理回路165によって受信されてもよい。
撮像列181及び182に沿ってウェブ131を撮像することによって生成された画像データを使用して、画像データを適切な位置データを使用して空間的に同期させて、画像キャプチャリングデバイス141及び143によってキャプチャされた画像データを表す仮想カメラアレイの少なくとも一部を形成することができる。画像キャプチャリングデバイス141及び143によってキャプチャされた画像データから形成される仮想カメラアレイの部分に含まれるデータは、形状185に関連付けられた画像データを含む。形状は、仮想カメラアレイ内でその全体が再構成され、画像キャプチャリングデバイス141によって撮像された形状185の部分と、画像キャプチャリングデバイス143によって撮像された形状185の他の部分との間の適切な関係を有する。換言すれば、形状185のデータによる表現は、画像キャプチャリングデバイス141及び143によって提供された画像データから生成する仮想カメラアレイへのデータの一体化を、形状185を形成するウェブ131上のパターンに関連付けて行うことによって提供される。
形状185を含むウェブ131の部分から撮像したされた画像データが仮想カメラアレイに空間的に同期され処理されると、1つ以上の検査システムは、仮想カメラアレイ内のデータを分析して、形状185及びウェブ131に関連付けられた様々な属性を判定することができる。例えば、仮想カメラアレイ内のデータの分析を使用して、ウェブ131上に印刷された、又はウェブ131内部で提供された形状185が、所望の形状及び/又は形状に必要な寸法に適合するかどうかを判定するために使用されてもよい。加えて、形状185内に含まれるウェブの領域に関連付けられた他の属性、例えば、形状185を形成する線の太さ及び/又は色、ウェブの形状185で囲まれた部分に欠陥がないか、及び/又は形状185としてウェブに含まれている区域内のウェブ131の様々な光透過特性、などを測定し、様々な閾値と比較して、形状185に関連するウェブ131の部分に割り当てられ得る「良好」又は「不良」などの状態を判定することができる。形状185に関連して判定された状態は、のちに、ウェブ131のその部分がウェブから変換(分離)され、コンピュータモニタのディスプレイスクリーン用のウェブカバー、又は携帯電話などのモバイル機器などの最終製品に使用し得る「部品」として使用されるための関連する必要条件を満たすかどうかの判定に用いることができる。
同様の方法で、概念図180に示すようなウェブ131の形状186は、画像キャプチャリングデバイス143によって撮像されるように配置された撮像列182に部分的に含まれ、画像キャプチャリングデバイス145によって撮像されるように配置された撮像列183に部分的に含まれる。画像キャプチャリングデバイス143及び145のそれぞれによって生成され、形状186も含むウェブ131の撮像された部分を含む処理回路165に提供される画像データは、適切な位置データを使用して空間的に同期されて、画像キャプチャリングデバイス143及び145によってキャプチャされた画像データを表す仮想カメラアレイの少なくとも一部を形成することができる。画像データを含むデータは形状186に関連付けられている。形状186を含むウェブ131の部分に関連付けられた画像データは、形状186を、その全体のまま、かつ画像キャプチャリングデバイス143によって撮像された形状186の部分と、画像キャプチャリングデバイス145によって撮像された形状186の他の部分との間が適切な関係となるようにして、仮想カメラアレイ内に再構築するためのデータを含む。同様に、形状186に関連付けられ得る基準マーク189が破線193に沿って存在してもよく、いくつかの実施形態では、基準マーク189又は基準マーク189の部分が画像キャプチャリングデバイス143及び145の両方によって撮像される冗長データを生成することができる。処理回路165は、基準マーク189に関連付けられた任意の冗長画像データを除去し、画像キャプチャリングデバイス143及び145の両方による基準マーク189の撮像にもかかわらず、仮想カメラアレイ内で基準マーク189の撮像をウェブ131上に現れるマークとして適切に描写する画像データを生成するように構成されてもよい。
形状185に関して上述したものと同様に、形状187の一部分及び形状187に関連付けられ得る基準マーク190は全体のまま、撮像列184内に収まり、画像キャプチャリングデバイス147によって撮像されてもよい。形状187の異なる部分は、撮像列184を越えて延び、撮像列183内含まれる。したがって、画像キャプチャリングデバイス145によって撮像されてもよい。画像キャプチャリングデバイス145及び147の両方によってキャプチャされ、形状187及び基準マーク190を含むウェブ131の部分に対応する画像データは、処理回路165によって受信され、適切な位置データを使用して空間的に同期された形状187を含むウェブ131の撮像された部分を含む仮想カメラアレイの少なくとも一部分を生成するために使用されてもよい。形状187に関連付けられたデータは、仮想カメラアレイ内で、全体のまま、画像キャプチャリングデバイス145によって撮像された形状187の部分と画像キャプチャリングデバイス147によって撮像された形状186の他の部分との間の適切な関係を有し、かつ、基準マーク190と関連付けられ、画像データと適切な関係を有するように再構成することができる。
本開示全体を通して記載されるように、仮想カメラアレイを生成するように空間的に同期されたデータを使用して、ウェブの表面上に印刷された又は他の方法でウェブに一体化されたパターンを含むウェブ131からキャプチャされた画像、複数の画像キャプチャリングデバイスによりキャプチャされた画像を、撮像されたパターンあるいは撮像されたパターンの全部に関連するデータを含む、仮想カメラアレイとして形成された画像データへと組み合わせてもよい。その結果、仮想カメラアレイ内に配置された画像データを用いて、様々なパラメータを判定し、かつ/又は、これらの撮像したパターンに関連付けられ得る1つ以上の状態、例えば、パターンが様々な間隔、サイズ、形状、若しくはパターンの他の寸法品質に適合しているかを判定することができる。ウェブ及び/又は撮像したパターンに関連付けられた他のパラメータ、例えばウェブ内に欠陥がないこと及びウェブの光透過特性もまた、仮想カメラアレイに含まれる画像データに基づいて測定かつ分析されてもよい。
概念図180に示す処理回路165は、任意の機能を実行するように、かつ、本開示全体を通して処理回路165について記載される、仮想カメラアレイの出力(図5に矢印166として例示的に示されている)及びその任意の等価物を含む、任意の特徴を提供するように構成されてもよい。加えて、仮想カメラアレイを生成するために処理回路165によって利用される位置データは、本開示全体を通して記載される任意のデバイス及び技術を用いてキャプチャしかつ/又は生成することができる。仮想カメラアレイは、撮像されているウェブの表面上に印刷された又は他の方法によりウェブに一体化された1つ以上のパターンの撮像に関連付けられた画像データを含み、ウェブの撮像は、概念図180に関して図示されかつ説明された画像キャプチャリングデバイスによって行われる。
図6は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術によるパターンを含むウェブを撮像するための画像キャプチャリングデバイスの配置を示す概念図180Aである。概念図180Aは、概念図180及び図5に関して図示され、かつ説明されたものと同様の方法でウェブ131のクロスウェブ寸法方向132(軸線157)に沿って配置された複数の画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147を含む。概念図180及び図5に関して図示かつ説明したものと同様の方法で、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147は、ウェブ131がウェブのダウンウェブ寸法方向に対応する矢印134によって概ね示される方向に前進する際に、ウェブ131の画像列181、182、183及び184それぞれから画像データを別々にキャプチャするように構成されてもよい。画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147のそれぞれによってキャプチャされた画像データは、ウェブ131の基準マーク156を撮像することによって提供され得る位置データと共に処理回路165に提供される。図6に示されるような概念図180Aでは、処理回路165は、ウェブ131を撮像することによってキャプチャされた画像データを含む仮想カメラアレイを生成して、冗長データ及びウェブ131の縁部を越えて延びる撮像された領域に対応するデータを除去し、画像データがキャプチャされた撮像領域の関連付けられた物理的部分に画像データを空間的に同期させるように構成されている。
図6に示すように、ウェブ131は、文字「A」によって表される第1の図形記号198、及び文字「B」によって表される第2の図形記号を含む印刷されたパターンを含む。第1の図形記号198及び第2の図形記号199によって表される特定の文字又は他の図形記号は、特定の文字又は数字などの特定の種類の記号に限定されず、形状、テキスト、数字、企業ロゴなどのロゴ、又はそれらの任意の組み合わせを含み、ウェブ131の表面上に印刷される、若しくは別の方法でウェブ131内にパターンとして一体化されることができる、任意の種類の記号であってもよい。図6に示すように、第1の図形記号198は撮像列181内に存在し、したがって、第1の図形記号を含むウェブ131の部分が前進して、画像キャプチャリングデバイス141の撮像領域内へ入り、通過するときに、画像キャプチャリングデバイス141によって撮像されるようにウェブ131上に位置している。図6に更に示すように、第2の図形記号199は撮像列182内に存在し、したがって、第2の図形記号199を含むウェブ131の部分が前進して、画像キャプチャリングデバイス143の撮像領域内へ入り、通過するときに、画像キャプチャリングデバイス143によって撮像されるようにウェブ131上に位置している。図6に示すように、第1の図形記号198及び第2の図形記号199を撮像する結果として、第1の図形記号198に関連付けられた画像データは、第1の画像キャプチャリングデバイス(すなわち、画像キャプチャリングデバイス141)によって処理回路165に提供されることとなり、第2の図形記号199に関連付けられた画像データは、第1の画像キャプチャリングデバイスとは異なる第2の画像キャプチャリングデバイス(すなわち、画像キャプチャリングデバイス143)によって処理回路165に提供されることとなる。
処理回路165は、ウェブ131を撮像することに応じて生成され、画像キャプチャリングデバイス141及び画像キャプチャリングデバイス143のそれぞれによって提供される画像データを仮想カメラアレイ内で組み合わせて、仮想カメラアレイ内の画像データを画像データがキャプチャされたウェブの対応する物理的位置に空間的に同期させるように構成される。そのためには、仮想カメラアレイは、撮像された第1の図形記号198及び第2の図形記号199を適切に表すだけでなく、第1の図形記号198と第2の図形記号199の両方の物理的位置を、ウェブ131に対して、かつ、相互に対して適切に表す画像データも含むこととなる。概念図180Aに示すシステムによって画像データをキャプチャするこの特徴によって、第1の図形記号198と第2の図形記号199により表される図形記号のセットを含み得る任意のパターンを、総括して、かつ全体のまま分析することが可能となる。このような分析は、より単純であり、画像データの個々のセットによって表されるデータによる分析は2つの異なる画像キャプチャリングデバイス及び2つの別個の画像処理回路のセットによって提供されることと比較して、必要とする画像データ処理をより少なくすることができる。
図7は、本開示に記載される1つ以上の例示的な実装及び技術による、ウェブを検査するためのシステム200を示す概念図である。図7に示すように、ウェブ131は、複数の画像キャプチャリングデバイス201によって例示的に撮像される。画像キャプチャリングデバイス201は、図1及び2に関連して図示されかつ説明されたような、画像キャプチャリングデバイス113、113A~113Nとして配置されたカメラなどのデバイスを表すことができる。画像キャプチャリングデバイス201は、図3に関して図示され、かつ説明されたような、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147に関して記載された方法と同様の方法で、ウェブ131のクロスウェブ寸法方向の共通軸に沿って整列されるなどの、様々な物理的構成で構成されてもよい。画像キャプチャリングデバイス201は、図4に関して図示され、かつ説明されたような、画像キャプチャリングデバイス141、143、145、及び147に関して記載された方法と同様の互い違いの配置で、又はウェブ131のクロスウェブ寸法方向と整列されていない向きなどの、いくつかの他の非線形配置で構成されてもよい。ウェブ131は、単一層ウェブなどの任意の種類のウェブ、又はウェブの厚さ寸法に沿って積層された複数の材料層を含むウェブを含んでもよい。ウェブ131は、ウェブの表面上に印刷されてもよく、又は別の方法でウェブ内に一体化されてもよいパターンを含んでもよく、画像キャプチャリングデバイス201は、例えば、図5及び6に関連して図示され、かつ説明されたような、ウェブ131のパターンに対応する画像データをキャプチャするように配置されている。
再び図7を参照すると、画像キャプチャリングデバイス201のそれぞれは、ウェブ131の一部分を撮像して、ウェブの撮像された部分に対応する画像データをキャプチャし、キャプチャされた画像データに対応する画像出力信号を出力として生成し提供するように構成されている。画像キャプチャリングデバイス201のそれぞれは、画像キャプチャリングデバイスのうちの別の1つによって撮像されているウェブの部分と重なり合う、及び/又はウェブの左側若しくは右側の縁部を越えて延びる、ウェブ131の部分から画像データをキャプチャするように配置されてもよい。画像キャプチャリングデバイス201として含まれる画像キャプチャリングデバイスの数は、特定のデバイスの数に限定されず、2つ以上の画像キャプチャリングデバイスを含んでもよい。図7に示すように、画像キャプチャリングデバイス201の整数「N」は、ウェブ131から撮像された画像データを提供するように構成されている。画像キャプチャリングデバイスのそれぞれは、ウェブ131の撮像された部分に対応する画像データを含む画像出力信号を提供する。
例えば、画像キャプチャリングデバイス201は、例示的なカメラ201A~201Nを含んでもよい。カメラ201Aは、仮想画像データ202に含めるための画像データ203Aを提供し、例示的なカメラ201Bは、仮想画像データ202に含めるための画像データ203Bを提供し、例示的なカメラ201Cは、仮想画像データ202に含めるための画像データ203Cを提供する。画像データ203Aは、画像データ203Bと重複する冗長(重複)画像データ204Aを含み、画像データ203Bは、画像データ203Cと重複する冗長(重複)画像データ204Bを含む。画像キャプチャリングデバイス201に含まれ得る追加のカメラは、例示的なカメラ201N-1及び201Nとして例示的に表され、冗長な(重複)画像データ204N-1を有する追加の画像データ203N-1及び203Nをそれぞれ提供する。
画像キャプチャリングデバイス201のそれぞれによって提供される画像出力信号は、画像キャプチャリングデバイスによって出力され、画像処理回路210で受信される。画像処理回路210は、画像出力信号を処理するプログラミングステップを実行するように構成された処理回路を含む、コンピューティングデバイス213などの1つ以上のコンピューティングデバイスを含む。画像処理回路210は、コンピューティングデバイス213などの単一のコンピューティングデバイスを含んでもよく、又はコンピューティングデバイス213Nによって例示的に表される、いくつかの追加の数のコンピューティングデバイスを含んでもよい。画像処理回路210において受信された画像出力信号の処理は、いくつかの実施形態では、単一のコンピューティングデバイス213及び単一画像プロセッサのみを使用して処理されてもよい。他の実施形態では、画像処理回路210において受信された画像出力信号の処理は、コンピューティングデバイス213及び1つ以上の追加のコンピューティングデバイス213Nによって実行される。いくつかの実施形態では、画像データを処理するために利用されるコンピューティングデバイス及び/又はプロセッサの数は、構成可能であってもよく、例えば、システムの1つ以上の動作パラメータに基づいて変化し得る、システムに提供される入力に基づいて調整されてもよい。
例えば、画像キャプチャリングデバイス201を高解像度設定とするには、かつ/又は画像キャプチャリングデバイスを越えてウェブ131を前進させる速度を速めるには、ウェブ131を撮像することによって生成される画像データをより多くのコンピューティングデバイス及び/又はプロセッサによって処理するように構成することで、システムのスループットを一定の最小レベルに維持してもよい。画像キャプチャリングデバイス201の解像度をより低いレベルに設定する場合、及び/又は画像キャプチャリングデバイスを越えてウェブ131が前進するために用いる速度をより遅くする場合は、より少数のコンピューティングデバイス及び/又はプロセッサを画像処理回路201として利用することができる。この特徴は、以下で更に説明するように、画像データを仮想カメラアレイに処理するための最小限のスループットを確保する様々な構成も可能としつつ、システム200に柔軟性を提供する。
画像処理回路210に含まれるコンピューティングデバイス又はプロセッサのそれぞれは、ハードウェアとインターフェースするように構成された送信/受信回路211と画像キャプチャリングデバイス201からの画像出力信号を送信するために用いられるデータ伝送プロトコルとを含むことができる。画像処理回路210に含まれるコンピューティングデバイスのそれぞれは、送信/受信回路211をコンピューティングデバイス213と結合するバッファ回路212を含み得る。任意の追加のコンピューティングデバイスに結合される任意の送信/受信回路及び/又はバッファ回路は、存在する場合には、それぞれ、送受信回路211N及びバッファ回路212Nとして図7に例示的に表される。
画像処理回路210は、画像キャプチャリングデバイス201によって提供される画像出力信号を受信し、画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって提供される個々の画像データを電子的に整列させて、仮想カメラアレイ205を形成するように構成されてもよい。ウェブの同じクロスウェブ寸法方向に対する、ウェブのこれらの同じ部分に関連付けられた画像データのキャプチャは、異なる時間、かつ/又は異なる画像キャプチャリングデバイス201によって撮像されていたかもしれないにもかかわらず、画像データの整列は、ウェブ131の異なる部分からキャプチャされた、ウェブの同じクロスウェブ寸法方向に沿った画像データが整列するように、ウェブ131の異なる部分からキャプチャされた画像データを配置することを含み得る。画像処理回路210はまた、図5の重複データ204A~204Nとして例示的に示される冗長データを除去するために仮想画像データ202を処理する。画像データの整列及び冗長データの除去を含む画像出力信号の処理は、画像処理回路210によって実行され、キャプチャされたウェブ131に対応する画像データを含む仮想カメラアレイ205を生成する。
いくつかの実施形態では、仮想カメラアレイ205は、ウェブ131全体にわたってウェブのクロスウェブ寸法方向に延びるウェブ131の複数の「ストリップ」に対応する画像データを表す。画像データの「ストリップ」は、ウェブのダウンウェブ寸法方向(長手方向軸)に沿って互いに離間された、ウェブ131の部分からキャプチャされた画像データを表し得る。いくつかの実施形態では、画像データの「ストリップ」は連続的であり、ウェブ131の全体にわたってダウンウェブ寸法方向に延びる画像データを含み、ウェブのクロスウェブ寸法方向における所与の部分に沿った、ウェブ131のすべての部分を含む。ダウンウェブ寸法方向におけるウェブの撮像された部分を含むウェブ131の所与の部分は、ウェブの長さに沿ったウェブ131の全体を含んでもよい。仮想カメラアレイ205に含まれる画像データは、本開示全体を通して記載される、位置データを生成するための任意のデバイス及び技術を用いて画像データが取得されているウェブ131の部分に対応するウェブ131の物理的位置に、空間的に同期されてもよい。
画像処理回路210が仮想カメラアレイ205を生成すると、仮想カメラアレイに含まれるデータは、図5の矢印214によって例示的に表されるように、1つ以上の検査システム220に転送され得る。いくつかの実施形態では、画像処理回路210は、仮想カメラアレイ205を検査システム220に転送する前に、仮想カメラアレイ205に対して1つ以上の前処理操作を実行してもよい。仮想カメラアレイ205の前処理は、仮想カメラアレイ内を含む画像データに対する1次元又は2次元空間畳み込み演算、ランクフィルタリング(中央値)、コントラスト強調、静的フラットフィールド補正、フィルタされた画像差分処理、及び/又は周波数処理のうちの1つ又はいくつかの組み合わせを含んでもよい。仮想カメラアレイ内の画像データを前処理するために使用され得る空間畳み込み演算の例としては、近隣平均化、ガウスカーネル勾配フィルタリング、及び/又は方向性エッジ強調が挙げられ得る。フィルタされた画像差分処理の差の例としては、画像データのガウス差に基づく処理を挙げることができる。周波数変換の例としては、アーチファクトを除去し、次いで逆変換を適用する周波数空間における処理を挙げることができる。画像データの前処理は、空間パターンマッチングを含んでもよい。検査システム220に転送される仮想カメラアレイは、図7に例示的に表される仮想カメラアレイ215である。
検査システム220は、仮想カメラアレイによって提供されたデータを受信し、データに対して分析を実行するように構成された、コンピューティングデバイス223~223Nとして例示的に表される1つ以上のコンピューティングデバイスを含んでもよい。仮想カメラアレイにおけるデータの分析は、特定の種類の分析に限定されず、ウェブ131の物理的及び/若しくは機能的特性に関連する様々な測定の値を判定すること、及び/又は分析されたデータに基づいてウェブ131の一部又は全体に合格/不合格状態などの1つ以上のステータスを割り当てること、を対象とする任意の種類の分析を含んでもよい。検査システム220は、送受信回路221~221Nとして例示的に表される送受信回路を含むことができ、かかる送受信回路は、画像処理回路210から検査システム220のコンピューティングデバイスへの仮想カメラアレイ215の送信を可能にするように構成されており、コンピューティングデバイスは、図7のバッファ回路222~222Nとして例示的に表されるバッファ回路を介して連結されていてもよい。
仮想カメラアレイ215内のデータの分析を用いて、表面欠陥などのウェブ内に存在し得る欠陥の種類及びそのような欠陥の物理的位置を判定することができる。仮想カメラアレイ215内のデータの分析は、ウェブの検査された部分の全体について、又は、非限定的な例として、例えばウェブ上に印刷された又は他の方法でウェブ内に一体化されたパターンを含むウェブの個別部分について、「良好」又は「不良」状態などの状態を判定するために用いられてもよい。仮想カメラアレイ215内に含まれるデータの分析は、これらの実施形態又は特定の種類の分析に限定されず、ウェブ131の検査に関連するとみなされ、ウェブ131の撮像に関連する仮想カメラアレイ215内に含まれるデータに基づいて分析が行われ得る任意の種類の分析を含んでもよい。
図8は、本開示に記載される様々な技術による例示的な方法250を示すフローチャートである。方法250は、図7に関して図示され、かつ説明されるように、画像キャプチャリングデバイス201、画像処理回路210及び検査システム220を含むシステム200によって実行されるものとして以下に記載される。方法250に関連して以下に記載されるプロセスのうちの1つ以上の実行は、これらの特定のデバイスによって排他的に実行されることに限定されず、いくつかの実施形態では、部分的に又はその全体が、画像キャプチャリングデバイス201、画像処理回路210及び/若しくは検査システム220以外のデバイスによって実行されてもよい。
方法250は、ウェブがウェブのダウンウェブ寸法方向に撮像装置を通って前進する際に、画像キャプチャリングデバイス201がウェブの複数の撮像領域を撮像することを含む(ブロック252)。撮像領域は、ウェブのクロスウェブ寸法方向にわたりウェブ全体に沿って延びてもよい。いくつかの実施形態では、撮像領域は、ウェブの共通軸に沿ってクロスウェブ寸法方向に互いに整列されていてもよい。いくつかの実施形態では、撮像領域は、ウェブのダウンウェブ寸法方向に対して互い違いのパターンを形成してもよい。画像キャプチャリングデバイスは、キャプチャされた画像の形態の光を受光し、受信した光をキャプチャした画像に対応する電気信号に変換するように構成された画像センサを含む、複数のカメラなどのデバイスを含んでもよい。
方法250は、複数の画像キャプチャリングデバイス201によって、ウェブの複数の撮像領域のそれぞれからキャプチャされた画像データを含む画像出力信号を生成することを更に含む(ブロック254)。いくつかの実施形態における画像出力信号は、RAWビデオデータを含む。他の実施形態では、画像出力信号は、画像キャプチャリングデバイスによってRAWビデオデータから更に処理された画像データを含む。
方法250は、複数の画像キャプチャリングデバイス201によってキャプチャされ、ウェブの複数の撮像領域のそれぞれに個別に対応している画像データを、画像処理回路210によって同期させることを含む(ブロック256)。画像データの同期は、ウェブの少なくともダウンウェブ寸法方向に関連付けられた位置情報を用いて画像データが取得された物理的位置である、ウェブ131の対応する物理的位置への画像データの空間的同期を含むことができる。
方法250は、画像処理回路210が複数の画像キャプチャリングデバイス201から受信した画像データを組み合わせて、合成画像データから冗長データを除去し、仮想カメラアレイを生成することを含む(ブロック258)。仮想カメラアレイは、ウェブの撮像された部分についてキャプチャされた画像データに対応しており、冗長データが除去されている。いくつかの実施形態では、画像処理回路210は、仮想カメラアレイ上で1つ以上の前処理操作を実行してもよい。画像処理回路210によって実行され得る前処理操作の非限定的な例には、仮想カメラアレイ内を含む画像データに対する1次元又は2次元の畳み込み演算、ランクフィルタリング、コントラスト強調、静的フラットフィールド補正、及び/又は周波数処理を実行することが挙げられる。
方法250は、1つ以上の検査システムによって、仮想カメラアレイに含まれる画像データを分析することを含む(ブロック260)。仮想カメラアレイに含まれる画像データの分析は、ウェブ内に任意の欠陥が存在するかどうか、及びどこに欠陥が存在するかを判定するための分析を含んでもよい。ウェブの分析は、ウェブの1つ以上の検査状態を判定するための分析を含んでもよい。ウェブについて判定される検査ステータスは、検査されたウェブの1つ以上の部分に合格/不合格状態を割り当てること、及び/又は、検査されたウェブ全体として、例えば、本明細書に記載された任意の撮像/分析技術を用いて検査され分析されたウェブにロール全体として割り当てられた合格/不合格状態を含むことができる。ウェブの分析は、表面上に含まれた又は別の方法でウェブに一体化されたパターンに対応する、仮想カメラアレイ内に含まれる画像データを分析し、それにより、パターンに関連付けられ得るパラメータ、例えばパターンを含むウェブの部分内に含まれるウェブのパターンの形状、位置、色、又は他の特性に関連する1つ以上の必要条件へのパターンの適合性を判定することを含んでもよい。
図9は、本開示に記載される様々な技術による別の例示的な方法270を示すフローチャートである。方法270は、図7に関して図示され、かつ説明されるように、画像キャプチャリングデバイス201、画像処理回路210、及び検査システム220を含むシステム200によって実行されるものとして以下に記載される。しかしながら、方法270に関連して以下に記載されるプロセスのうちの1つ以上の実行は、これらの特定のデバイスによって排他的に実行されることに限定されず、いくつかの実施形態では、部分的に又はその全体が、画像キャプチャリングデバイス201、画像処理回路210及び/又は検査システム220以外のデバイスによって実行されてもよい。
方法270は、複数の画像キャプチャリングデバイス201を、ウェブの撮像領域に対して撮像位置に配置させることを含む(ブロック272)。いくつかの実施形態では、複数の画像キャプチャリングデバイス201を配置することは、画像キャプチャリングデバイス201を共通の軸に沿って整列させることを含む。いくつかの実施形態では、複数の画像キャプチャリングデバイス201の共通の整列軸は、ウェブのクロスウェブ寸法方向と同じ向きに対応する軸の向きを有する。他の実施形態では、複数の画像キャプチャリングデバイス201の共通の整列軸は、ウェブのクロスウェブ寸法方向の向きとは異なる軸の向きを有する。共通の軸に沿って整列されると、画像キャプチャリングデバイス201のそれぞれによって撮像され得る撮像領域はまた、共通の撮像軸に沿って位置合わせされてもよく、撮像領域の共通撮像軸に沿って複数の画像キャプチャリングデバイス201のうちの2つ以上によって撮像され得るウェブの1つ以上の重複画像領域を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、複数の画像キャプチャリングデバイス201の配置は、互い違いの整列パターンを含む。いくつかの実施形態では、複数の画像キャプチャリングデバイスの第1のサブセットは、第1のカメラ軸の向きに沿って整列され、複数の画像キャプチャリングデバイス201の第1のサブセット内に含まれない画像キャプチャリングデバイスのみを含む、複数の画像キャプチャリングデバイスの第2のサブセットは、第1のカメラ軸に対して非ゼロ値距離だけ離れている第2のカメラ軸の向きに沿って整列される。いくつかの実施形態では、第1のカメラ軸及び第2のカメラ軸の向きは、両方ともにウェブ131のクロスウェブ寸法方向と同じ向きである向きを有する。
いくつかの実施形態では、画像キャプチャリングデバイスの配置は、少なくとも1つの画像キャプチャリングデバイスの撮像領域はウェブのクロスウェブ寸法方向に対してウェブの第1の縁部(例えば、左側縁部)を越えて延びるように、画像キャプチャリングデバイスを位置させ、複数の画像キャプチャリングデバイスのうちの少なくとも2つめは、第2の画像キャプチャリングデバイスの撮像領域が、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対してウェブの第1の縁部とは反対側の第2の縁部(例えば、右側縁部)を越えて延びるように位置させることを含む。
方法270は、複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって撮像された撮像領域に対応する電子信号をキャプチャすることを含む(ブロック274)。電子信号のキャプチャは、画像センサアレイなどの任意の種類のデバイス及び回路の使用を含み、画像センサアレイは、ウェブ131の部分を撮像し、撮像に対応する電気信号を生成し、撮像領域の撮像に応じて生成された画像データに対応する出力電子信号を生成して提供するように構成されている。
方法270は、キャプチャされた電子信号として提供される画像データを冗長データ情報に対して較正することを含む(ブロック276)。画像データの較正は、画像処理回路210の1つ以上のコンピューティングデバイス内に含まれる処理回路によって実行されてもよい。冗長データを除去するための画像データの較正は、2つ以上の画像キャプチャリングデバイスの撮像領域が整列しており、ウェブが画像キャプチャリングデバイスを越えて前進するときにウェブ131の同じ領域を同時に、又は異なる時間に撮像する場合における重複領域を判定することと、重複領域を、ウェブ131の同じ部分に関連する画像データの重複を生成しているものとして指定することと、を含む。冗長データを除去するための画像データの較正は、2つ以上の画像キャプチャリングデバイスの撮像領域が直接重複しないかもしれないが、ウェブのクロスウェブ寸法方向に対して互いにクロスオーバーし得る場合における任意のクロスオーバー領域を判定することと、クロスオーバー領域を、ウェブ131の同じ部分に関連する画像データの重複を生成しているものとして指定することと、を含む。冗長データを除去するための画像データの較正は、ウェブのクロスウェブ寸法方向においてウェブの縁部を越えて延びる画像領域のうちの1つ以上に含まれる領域を判定することと、画像処理回路210によって生成された画像データから生成され得る仮想カメラアレイから除去される画像データとして、ウェブの縁部を越えて延びるこれらの領域に対応する画像データを指定することと、を更に含む。
方法270は、ウェブ131を撮像するときに複数の画像キャプチャリングデバイス201によって生成された任意の画像データに関連付けられた仮想カメラアレイを生成する際に使用するための冗長データ較正を記憶することを含む(ブロック278)。いくつかの実施形態では、冗長データ較正は、画像処理回路210に含まれるコンピューティングデバイスのうちの少なくとも1つに含まれるメモリデバイス内に記憶されてもよい。
方法270は、冗長データ較正を取り出して利用し、撮像領域を組み合わせ、組み合わせ撮像領域から冗長データを除去して、撮像領域に対応する仮想カメラアレイを生成することを含む(ブロック280)。いくつかの実施形態では、画像処理回路210は、メモリデバイス内に記憶された冗長データ較正を取り出し、冗長データ較正を、画像キャプチャリングデバイスがウェブ131を撮像する際に複数の画像キャプチャリングデバイス201から受信した画像データを処理するために利用する。画像データの処理は、画像キャプチャリングデバイスによって撮像されている撮像領域の任意の重複部分又は任意のクロスオーバー部分において、画像キャプチャリングデバイス201によって生成された冗長データの重複を、冗長データ較正に基づいて排除することを含む。画像データの処理は、画像キャプチャリングデバイス201によって撮像されているウェブ131の縁部を越えて延びる撮像領域の部分に関連付けられた画像データの除去を含み得る。
画像データを処理することは、冗長データを有する画像キャプチャリングデバイス201によって撮像されている撮像領域に対応する仮想カメラアレイの生成及び、冗長データと、ウェブ131の縁部を越えて延びる撮像領域に関連付けられた任意のデータの除去を含む。いくつかの実施形態では、画像処理回路210による画像データの処理は、本開示全体を通して記載されるような任意の前処理手順又はそれらの等価物を含む。いくつかの実施形態では、仮想カメラアレイを生成することは、画像キャプチャリングデバイス201によって生成された電子信号が画像処理回路210によって受信されるとリアルタイムで仮想カメラアレイ内に含まれる画像データを生成することを含む。
本開示の技術は、多種多様なコンピューティングデバイス、画像キャプチャリングデバイス、及びそれらの様々な組み合わせで実装されてもよい。記載された任意のユニット、モジュール又は構成要素は、一緒に実装されてもよく、又は、個々の論理デバイスとして、別々であっても相互運用可能に実装することができる。モジュール、デバイス、又はユニットとしての様々に異なる特徴の描写は、様々に異なる機能的な態様を強調するように意図されており、必ずしもかかるモジュール、デバイス、又はユニットを別個のハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェアの構成要素によって実現しなければならないことを意味するものではない。むしろ、1つ以上のモジュール、デバイス、又はユニットに関連付けられた機能は、別個のハードウェア、又はソフトウェアの構成要素によって実行してもよく、あるいは、共通の又は別個のハードウェア、又はソフトウェアの構成要素に統合されてもよい。本開示で説明される技術は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせで少なくとも部分的に実現してもよい。
例えば、技術の様々な態様は、1つ以上のマイクロプロセッサ、デジタルシグナリングプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又は任意の他の同等の集積回路若しくは別個の論理回路、並びにそのような構成要素の任意の組み合わせ内に実装され、例えば、画像キャプチャリングデバイスにおいて、画像データをキャプチャ、処理、及び/又は分析するために用いられる処理回路、コンピューティングデバイス、及び検査システムにおいて具体化され、本開示に記載される仮想カメラアレイとして生成された画像データ、並びにそれらの任意の等価物を含んでもよい。用語「プロセッサ」、「処理回路」、「コントローラ」又は「制御モジュール」という用語は、一般に、前述の任意の論理回路を単独で、又は他の論理回路、又は他の任意の等価回路と組み合わせて、又は他のデジタル若しくはアナログ回路と組み合わせて指すことができる。
ソフトウェアで実装される態様の場合、本開示で説明されるシステム及びデバイスに帰する機能の少なくとも一部は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ、磁気媒体、光学媒体などの有形の媒体である、コンピュータ可読記憶媒体上の命令として具体化されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的と称されてもよい。サーバ、クライアントコンピューティングデバイス、又は任意の他のコンピューティングデバイスはまた、容易なデータ転送又はオフラインデータ分析を可能にするために、より携帯が容易な取り外し可能なメモリの種類を含んでもよい。命令は、本開示に記載される機能の1つ以上の態様をサポートするために実行されてもよい。いくつかの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的媒体を含む。用語「非一時的」は、記憶媒体が搬送波又は伝搬信号で具現化されるのでないことを意味し得る。一定の実施例では、非一時的記憶媒体は、経時的に変化し得るデータを記憶してもよい(例えば、RAM又はキャッシュ)。
本開示のさまざまな実施例について説明した。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。例示的実施形態を下記に示す。
[1]
ウェブを検査する方法であって、
前記ウェブが前記ウェブのダウンウェブ寸法方向に沿って前進している間に、前記ウェブのクロスウェブ寸法方向にわたって延びる複数の撮像領域を、複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって撮像することと、
前記複数の画像キャプチャリングデバイスによって、前記複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによってキャプチャされ、前記ウェブの前記複数の撮像領域のそれぞれに個別に対応する画像データを含む画像出力信号を生成することと、
処理回路により、前記複数の撮像領域についてキャプチャした前記画像データを前記クロスウェブ寸法方向に整列させて、前記ウェブの同じダウンウェブ寸法方向位置で前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向にわたって延びる前記ウェブの仮想画像領域に対応する画像データを生成することと、
前記処理回路によって、前記複数の撮像領域からの前記画像データを組み合わせて、前記仮想画像領域から冗長データを除去し、前記ウェブの前記複数の撮像領域からキャプチャされた画像データに対応する仮想カメラアレイを生成することと、
少なくとも1つの検査システムによって、前記仮想カメラアレイを分析して、前記ウェブの少なくとも1つの検査状態を判定することと、を含む方法。
[2]
前記撮像領域の少なくとも1つのサブセットは、前記ウェブのクロスウェブ寸法方向に沿って整列し、撮像領域の前記サブセットのそれぞれは、前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向に沿って撮像領域の前記サブセットの少なくとも1つの他の撮像領域と重なる、[1]に記載の方法。
[3]
前記撮像領域の少なくとも1つのサブセットは、前記ウェブの前記ダウンウェブ寸法方向に互い違いのパターンを形成し、撮像領域の前記サブセットのそれぞれは、前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向に沿った撮像領域の前記サブセットの前記他の撮像領域のいずれとも重ならず、
前記方法は、前記撮像領域の前記サブセットについてキャプチャした前記画像データを前記ダウンウェブ寸法方向内で整列させて、前記ウェブの同じダウンウェブ寸法方向位置で前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向にわたって延びる前記ウェブの前記仮想画像領域に対応する前記画像データを生成することを更に含む、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]
前記複数の画像キャプチャリングデバイスによって生成された前記画像出力信号は、RAWビデオデータを含む、[1]~[3]のいずれか一項に記載の方法。
[5]
前記仮想カメラアレイを前記少なくとも1つの検査システムにより分析する前に、前記仮想カメラアレイを前処理することを更に含む、[1]~[4]のいずれか一項に記載の方法。
[6]
前記仮想カメラアレイの前処理は、1次元又は2次元フィルタリング、ランクフィルタリング、コントラスト強調、及び静的フラットフィールド補正のうちの少なくとも1つを前記仮想カメラアレイに適用することを含む、[5]に記載の方法。
[7]
前記仮想カメラアレイを前記少なくとも1つの検査システムにより分析することは、前記ウェブ上に印刷された、前記クロスウェブ方向に少なくとも2つの前記画像領域にわたるパターンを検出し検証することを含む、[1]~[6]のいずれか一項に記載の方法。
[8]
前記仮想カメラアレイを前記少なくとも1つの検査システムにより分析することは、前記画像出力信号を処理するために用いられる検査システムの数を判定することと、前記判定された数の検査システムを使用して前記仮想カメラアレイを分析し、前記ウェブの前記少なくとも1つの検査状態を判定することと、を更に含む、[1]~[7]のいずれか一項に記載の方法。
[9]
前記少なくとも1つの検査システムは、単一の検査システムである、[1]~[8]のいずれか一項に記載の方法。
[10]
前記仮想カメラアレイを分析するために利用される前記少なくとも1つの検査システムの数は、前記画像キャプチャリングデバイスの数よりも少ない検査システムの数である、[1]~[9]のいずれか一項に記載の方法。
[11]
前記仮想カメラアレイを分析するために利用される前記少なくとも1つの検査システムの数は、前記複数の撮像領域を撮像するための解像度と、前記ウェブが前進するときの前記ダウンウェブ寸法方向における前記ウェブの移動速度とに少なくとも部分的に基づく、[1]~[10]のいずれか一項に記載の方法。
[12]
ウェブを検査するためのシステムであって、
前記ウェブのダウンウェブ寸法方向に加工ラインを通り、撮像ステーションを越えるよう前記ウェブを前進させるように構成されているウェブ検査ステーションと、
前記ウェブ検査ステーションに位置している複数の画像キャプチャリングデバイスであって、前記ウェブが前記撮像ステーションを通り前記ダウンウェブ寸法方向に沿って前進している間に、前記ウェブのクロスウェブ寸法方向に延びる複数の撮像領域を撮像し、前記複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによってキャプチャされ、前記ウェブの前記複数の各撮像領域にそれぞれ対応する、画像データを含む画像出力信号を生成するように構成されている複数の画像キャプチャリングデバイスと、
処理回路であって、
前記複数の撮像領域についてキャプチャされた前記画像データを、前記クロスウェブ寸法方向において空間的に同期させて、前記ウェブの同じダウンウェブ寸法方向位置で前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向にわたって延びる前記ウェブの仮想画像領域に対応する画像データを生成し、かつ、
前記複数の撮像領域からの前記画像データを組み合わせて、前記仮想画像領域から冗長データを除去し、前記ウェブの前記複数の撮像領域からキャプチャされた画像データに対応する仮想カメラアレイを生成するように構成されている処理回路と、
前記仮想カメラアレイを分析して、前記ウェブについて少なくとも1つの検査状態を判定するように構成されている少なくとも1つの検査システムと、を備えるシステム。
[13]
前記撮像領域の少なくとも1つのサブセットは、前記ウェブのクロスウェブ寸法方向に沿って整列しており、撮像領域の前記サブセットのそれぞれは、前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向に沿って撮像領域の前記サブセットの少なくとも1つの他の撮像領域と重なっている、[12]に記載のシステム。
[14]
前記撮像領域の少なくとも1つのサブセットは、前記ウェブの前記ダウンウェブ寸法方向に互い違いのパターンを形成し、撮像領域の前記サブセットのそれぞれは、前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向に沿った撮像領域の前記サブセットの前記他の撮像領域のいずれとも重ならず、
前記処理回路は、前記撮像領域の前記サブセットについてキャプチャした前記画像データを前記ダウンウェブ寸法方向内で整列させて、前記ウェブの同じダウンウェブ寸法方向位置で前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向にわたって延びる前記ウェブの前記仮想画像領域に対応する前記画像データを生成するよう更に構成されている、[12]に記載のシステム。
[15]
前記処理回路は、前記少なくとも1つの検査システムが前記仮想カメラアレイの分析を実行する前に、前記仮想カメラアレイの前処理を実行するように更に構成されている、[12]~[14]のいずれか一項に記載のシステム。
[16]
前記仮想カメラアレイの前処理は、1次元又は2次元フィルタリング、ランクフィルタリング、コントラスト強調、及び静的フラットフィールド補正のうちの少なくとも1つを前記仮想カメラアレイに適用することを含む、[15]に記載のシステム。
[17]
前記複数の画像キャプチャリングデバイスのうちの少なくとも1つは、ラインスキャンカメラ又はエリアスキャンカメラのいずれかを含む、[12]~[16]のいずれか一項に記載のシステム。
[18]
前記仮想カメラアレイを分析するために利用される複数の処理回路は、前記複数の画像キャプチャリングデバイスを含む画像キャプチャリングデバイスの数よりも少ない数のプロセッサを含む、[12]~[17]のいずれか一項に記載のシステム。
[19]
前記少なくとも1つの検査システムによって実行される前記分析は、前記ウェブ上に印刷され、前記クロスウェブ方向の少なくとも2つの前記画像領域にわたるパターンの検出及び検証を含む、[12]~[18]のいずれか一項に記載のシステム。
[20]
ウェブ上に印刷されたパターンを含むウェブを検査する方法であって、
前記ウェブが前記ウェブのダウンウェブ寸法方向に沿って処理ライン内で前進している間に、前記ウェブのクロスウェブ寸法方向にわたってダウンウェブ寸法方向の撮像列に沿って延びる複数の撮像領域を、複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによって撮像することと、
前記複数の画像キャプチャリングデバイスによって、前記複数の画像キャプチャリングデバイスのそれぞれによってキャプチャされ、かつ前記画像キャプチャリングデバイスのそれぞれについて前記撮像列に沿って延びる前記ウェブの前記複数の撮像領域のそれぞれに対応する画像データを含む画像出力信号を生成することと、
処理回路により、互いに整列する前記複数の撮像領域についてキャプチャされた前記画像データを前記クロスウェブ寸法方向に整列させて、前記ウェブの同じダウンウェブ寸法方向位置で前記ウェブの前記クロスウェブ寸法方向にわたって延び、かつ、ウェブ上の印刷されたパターンと同じ相対位置で前記ウェブの前記印刷されたパターンに対応する前記画像データを整列させる前記ウェブの仮想画像領域に対応する画像データを生成することと、
前記処理回路、前記複数の撮像領域からの前記画像データを組み合わせて、前記仮想画像領域から冗長データを除去し、前記ウェブの前記複数の撮像領域からキャプチャされた画像データに対応する仮想カメラアレイを生成することと、
少なくとも1つの検査システムによって、前記仮想カメラアレイを分析して、前記ウェブに含まれる前記印刷されたパターンに関する少なくとも1つの検査状態を判定することと、を含む方法。
[21]
前記印刷されたパターンは、複数の形状の輪郭を含み、形状のそれぞれは、前記ウェブから変換すべき部分の周縁部を画定する、[20]に記載の方法。