JPH042870A - 検反方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、織物、ニット、不織布などの繊維構造物ある
いはフィルム状物等の長尺構造物に内在す欠陥を検出す
る検反方法に関する。

さらに詳しくは、該繊維構造物やフィルム状物において
、光学的濃度の変調に起因する欠陥、ないしは、光学的
濃度の変調をもたらす欠陥の検出を行う検反方法に関す
る。より具体的に、本発明が対象とする欠陥を例示すれ
ば、特にこれを限定するものではないが、「シみ」「シ
わ」　「よごれ」「かすれ」　「すりきず」　「突起」
　「ぼやけ」　「あな」　「へこみ」　「にごり」　「
異物」　「色むら」「きず」　「ポックマーク」　「ク
レータ−」　「つり糸」　「織りむら」等々をあげるこ
とができる。

（従来の技術） 従来より、これら繊維構造物に内在する欠陥の検査に関
しては、もっばら熟練者の視覚ないしは触覚に頼ってい
た。

熟練者による欠陥の存在の検出は、単に被検査物をある
一面的な方向から観察して得られた結果から判断されて
いるものではない。定量化するどころか、定性的に説明
することすら至難であるが、人間は非常に多次元的な情
報をもとに事象を認識していることが知られている。こ
れは欠陥の検出においても同様であって、欠陥という欠
陥の認識は非常に多角的に被検査物を観察した結果であ
る。

例えば、被検査物を連続的に搬送しながら検査を行なう
場合においては、人間の持つ視覚を中心とする感覚によ
れば、単にある瞬間における被検査物の画像をもって欠
陥を認識しているのではなく、搬送による振動、あるい
は照明のゆらぎ、等々により刻−刻と連続的に変化する
微妙な画像の動きから欠陥を読みとっているのである。

以上述べてきたように、人間の感覚による欠陥の検出メ
カニズムには驚嘆すべきものがあり、神秘すら感じさせ
るものである。

しかしながら、人間の判断力、認識力、識別能力には優
れたものがある反面、人間の視覚、触覚による検査では
、検査を行なうものは熟練を要し、また能率、正確さの
点で必ずしも十分とはいえるものではない。これらの問
題点は多数の生産機にて大量に生産される繊維構造物を
検反する際には致命的である。特に繊維構造物において
は、正常な部分においてもきわめて複雑な構造を有して
おり、欠陥の検出とはこの複雑な構造、言い換えるなら
ば「ばらつき」のなかから、さらにはそのほかの外乱ノ
イズ等による影響も加味した上で、特に大きくはずれた
ものを抽出する作業である訳であり、本来それには一定
の基準が設けられるべきものである。しかしながら、た
とえ経験をつんだ熟練者の目によるとしても、多くの繊
維構造物を常に一定の基準でもって検査することは事実
上不可能である。近年、撮像管にかわる固体映像素子と
して、ＣＣＤ撮像素子が安価に入手できるようになった
こと、ならびに信号処理技術、画像処理技術の発達にと
もない、人間の視覚に依存してきたこれらの感覚的な検
査を、機械に置き換えようという試みが盛んになされて
きている。

しかしながら、前述したように人間は、多面的な情報よ
り総合的に判断、認識、識別、を行うのに比較し、機械
、例えば光学的撮像素子等により被検査物を観察した場
合に得られる情報は、文字どおりある一面から被検査物
を観察した結果にすぎず、得られる情報量は非常に少な
い。

このような少ない情報から、実用的な範囲で、実時間で
もって欠陥検出のような高度な判断を、機械でもって自
動的に行なうことは、現在の信号処理技術、コンピュー
タによる画像処理技術をもってしても、大変に困難を極
めるものである。

以上の議論より、被検査物を撮像素子等にて観察し、得
られた画像信号を単純に２値化した程度の信号処理にお
いては、満足な欠陥検出率をあげることなど不可能であ
ることが明かであろう。機械による一面的な情報から高
度な判断を行う場合においてはなんらかのフィルタリン
グとエンハンスが必須である。

さてこのようなフィルタリングとエンハンスの手法とし
てシェーディング補正が知られている。

シェーディング補正とは、元来撮像素子において画像を
得る場合において、多くの場合撮像素子の前段におかれ
る光学系の収差、明るさの斑、または照明の斑等を補正
する手法として用いられるものである。より具体的には
、シェーディング補正とは、第１図に示すように、あら
かじめ読み取られた基準画像でもって、被検査画像を除
算するものである。電気的に除算を行うことは技術的に
はさほど困難なことではない。このような演算の結果、
映像信号は、正常な部分においては、その大きさが「１
」に規格化された平坦な信号に変換され、欠陥により信
号レベルが変動した場合においてはスレッショルドレベ
ルを設けることにより容易に欠陥検出を行うことができ
る。

たとえば特開昭８２−２８３４５３号公報等に見られる
ように、シェーディング補正はフィルムあるいは、金属
箔、金属板などの自動検査装置においては広く一般的に
使用されており、産業上、実に有益なる効果をあげてい
るものである。

しかしながら、このような強力なるフィルタリング、な
らびにエンハンス効果を有するシェーディング補正も、
繊維構造物を検反する際にはその威力を十分に発揮する
ことはできない。なぜならば、前述したように繊維構造
物においては、正常な部分においてもきわめて複雑な構
造を有しており、その幅はかなり広い。したがって基準
部分信号により除算した正常部分の信号では、場合によ
ってはこれらのいわゆるノイズ成分を逆に増幅する結果
にもなりかねない。

特に対象を繊維構造物に限った場合においてはこのよう
な単純なシェーディング補正のみでは満足な結果をえる
ことはできない。

（発明が解決しようとする課題） すなわち、従来から行われてきた熟練者の視覚ないしは
触覚に頼った欠陥検出においては、検査を行なうものは
熟練を要し、また能率、正確さの点で必ずしも十分とは
いえるものではなく再現性等に問題が残されているもの
である。

結果として、能率、正確さの点で必ずしも十分とはいえ
ず、再現性等に問題が残されているものであるとしても
、いまだ熟練者の視覚に負う検査が、現吠においては、
行われているという実杖である。

ＱＣｌすなわち品質管理の徹底により工業製品の品質を
高いレベルにおいて安定させることを実現ならしめてき
た近年、明確な検出基準を持つことなしに、このように
感覚的で定性的な検査にもとすいて品質の管理が行なわ
れてきたことに対しては驚きを隠しえない。

本発明者らはかかる杖況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、
欠陥検出を再現性良く、かつ一定の基準でもって行える
方法に関する、次なる発明に到達した。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、長尺構造物を帯状に走行せしめるに
際し、前記長尺構造物を照明し、該照明による長尺構造
物からの反射光もしくは透過光を検出し、次いで検出さ
れた信号出力のシェーディング補正を施し、その後に前
記長尺構造物の基準部分から読み取った色座標値をもと
にしてガンマ補正とスレッショルドレベルを設定するこ
とを特徴とする検反方法である。

本発明は非検査物である長尺構造物を連続的に搬送する
ローラーシステムの一部において、該長尺構造物を照明
し、該長尺構造物に内在する欠陥による光学的濃度の変
調を撮像素子により観察し、欠陥を検出しようとするも
のである。

本発明において用いられる撮像素子とは、例えば撮像管
、ＣＣＤ１イメージセンサ−等を用いることができる。

また本発明において用いられるシェーディング補正は前
述した通りの内容をもつものである。

本発明においては、シェーディング補正後の信号に、さ
らにガンマ補正を行う（第２図）。ガンマ補正とは、 γ Ｖｏｕｔ　　＝　　　Ｖｌｎ　　　・・・・・・・・・
・・・・・　　（１）ただし　　Ｖｌｎ　　：　　入力
信号レベルｖＯｕｔ：　　出力信号レベル γ　　：　ガンマ補正係数 すなわち（１）式で現わされるように入力信号をγ（ガ
ンマ）乗するものであり、信号レベルをエンハンスする
働きを持つ。

本発明のガンマ補正においては必要に応じてオフセット
を設けることができる。

本発明においてはγの範囲を、被検査物から読みとった
１色座標値」をもとに設定することに特徴がある。

色座標とガンマ補正レベルとの関係は以下のとおりであ
る。

特に明度に着目した場合、ＣＩＥＬＸａｌ＊座標系にお
いてｌ、ｘが比較的大きい場合、すなわち、４５以上の
領域においては、２．０≦γ≦８．０、好ましくは２．
５≦γ≦６．０、なお好ましくは、３．５≦γ≦６．０
の範囲に、またＬ寡が中程度の値の場合、すなわち、３
０以上４５以下の領域においては、１．６≦γ≦５．０
、好ましくは２゜０≦γ≦４．０、なお好ましくは、２
．５≦γ≦３．５の範囲に、またＬＸが比較的小さい場
合、すなわち、３０以下の領域においては１．４≦γ≦
４．０、好ましくは１．６≦γ≦３．０、なお好ましく
は、１．８≦γ≦２．５の範囲に、設定することができ
る。

特に色相に着目した場合、青系統ないしは緑系統の色相
の場合においては、２．０≦γ≦８．０、好ましくは２
．５≦γ≦６．０、なお好ましくは、３．５≦γ≦６．
０の範囲に、また黄系統の場合においては、１．６≦γ
≦５．０、好ましくは２゜０≦γ≦４．０、なお好まし
くは、２．５≦γ≦３．５の範囲に、また赤ないし紫系
統の場合においては１．４≦γ≦４．０１好ましくは１
．６≦γ≦３．０、なお好ましくは、１．８≦γ≦２゜
５の範囲に、設定することができる。

また特に彩度に着目した場合、ＣＩＥＬ京Ｂ＊ｂｚ座標
系において、８本の自乗とｂ寧の自乗の和の平方根が３
０以上の領域においては、２．０≦γ≦８．０、好まし
くは２．５≦γ≦６．０、なお好ましくは、３．５≦γ
≦６．０の範囲に、ａ”の自乗と５本の自乗の和の平方
根が２０以上３０以下の領域においては、１．６≦γ≦
５．０、好ましくは２．０≦γ≦４．０、なお好ましく
は、２．５≦γ≦３．５の範囲に、ａｘの自乗とｂ寡の
自乗の和の平方根が２０以下の領域においては、１．４
≦γ≦４．０１好ましくは１．６≦γ≦３゜０、なお好
ましくは、１．８≦γ≦２．５の範囲に、設定すること
ができる。

色座標の読み込みには公知市販の色彩色度計を用いても
良いし、分光反射曲線を求め、それから計算してもよい
。また場合によっては、目視により、オストワルト色表
、あるいはマンセル色表に対応するものを求めてもよい
。

本発明においてはガンマ補正レベルに応じてスレッショ
ルドレベルを設定することが好ましい。

「ガンマ［［数およびスレッシ式ルドレベルをいくらに
設定するか」の判断を行なうアルゴリズムについては特
に限定はされない。判断はオペレーターが行なってもよ
いし、場合によっては機械により自動的に判断を行なっ
てもよい。好ましくは、このような判断をおこなうプロ
グラムを組み込んだマイクロプロセッサ等により自動的
に判断を行なう方法がよい。またガンマ補正係数ならび
にスレッシ日ルドレベルの設定手段についても特に限定
はされない。自動的に設定が行なわれてもよいし、オペ
レーターが手動式に設定してもよい。これらは本質的に
本発明の効果に関しては大きな影響をあたえない。

本発明においては、特に照明の手段について限定するも
のではない。しかしながら、好ましい照明方法としては
、「発熱体より生ずる光」、より具体的には、ハロゲン
ランプ、白熱球、レフランプ等の使用が好ましく、特に
長波長側に延びた波長分布を有する照明器具を用いるこ
とができる。

また光源の色温度においては３１００に以上のものが好
ましい。しかしながら、たとえば「青白色蛍光灯」のよ
うな、特に短波長側に延びた波長分布を有する照明器具
を用いることが好ましい場合もある。好ましくは、これ
らの照明手段は、カラー撮像素子の出力の選択とも考え
あわせ、最も好ましい方法を切り換えることｂ！できる
ように設定されるべきである。

本発明において前記照明手段を設ける位置については、
特に限定される物ではないが、被検査物の垂直な方向に
設けることが好ましい。しかしながら、特に特定の種類
の欠陥の検出を主体とする場合にはこの限りではなく、
例えば、被検査物である繊維構造物の水平方向から０〜
１５度の角度に該繊維構造物を照明する器具の中心が位
置するように配されことが好ましい場合もある。好まし
くは、本発明における照明手段は、複数の方向からの照
明手段を必要に応じて切り替え、ないしは併用が可能な
ように配置されるべきである。本発明においては、撮像
素子を反物搬送方向に向かって複数個設け、複数個の撮
像素子により検知された、被検査物上の同一カ所に相当
する信号部分の「和」を求めることにより、ノイズ分を
相殺し、欠陥に起因する信号を強調する等の信号処理を
行うことも可能である。

（作用） 本発明が対象とする被検査物、すなわち、織物、ニット
、不織布などの繊維構造物あるいはフィルム吠物におけ
る、本発明が検出しようとする欠陥は、光学的濃度の変
調に起因する欠陥、ないしは、光学的濃度の変調をもた
らす欠陥である。

これらの検出においては、前述したように、熟練者の視
覚による場合には、単に被検査物をある一面的な方向か
ら観察して得られた結果から判断されているものではな
く、多次元的、多角的に被検査物を観察した結果におい
て判断を行なっている。しかしながら、機械でもって得
られる一面的な情報から、さらにはそのほかの外乱ノイ
ズ等による影響も加味したうえで欠陥の自動検出を行な
う場合においては、なんらかのフィルタリングならびに
エンハンスならびに観察条件のオプティマイズが必要で
ある。

また特に人間の視感においては、被検査物の色調により
、欠陥すなわち光学的濃度の変化を見極められるレベル
が異なるため、機械的に単純にスレッショルドレベルを
固定することは、あくまで人間の視感を基準に欠陥の有
無を判定したい場合においては実に不合理である。

本発明は、特に本発明において限定された範囲のガンマ
補正をシェーディング補正後の信号に対して行い、さら
にガンマ補正のパラメータを色相に応じて変化させるこ
とにより、より人間の感覚に近い欠陥検出を行なうこと
が可能となることを示した物である。

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらになんら限定される物ではない。

（実施例） 実施例１ 第３図は本発明における「検反装置」の検出部分を示し
た概略説明図である。被検査物である繊維構造物を連続
的に搬送するローラーシステムの一部に図に示したごと
く２本の送りローラーを設け、２本のローラーの中央部
において繊維構造物を照明し、撮像素子でもって繊維構
造物を観察し、欠陥検出を行うものである。

照明にはＤ８５標準光源を用い、光源は被検査物の中央
に垂直な位置に設けられている。　ローラー幅は１９０
ｃｍ１繊維構造物の送り速度は搬送系の駆動モーターを
インバータ制御することにより０〜７５ｍ／分の間でも
って可変とした。

撮像素子の出力は、シェーディング補正回路とガンマ補
正回路を経た後に所定のスレッシロルドにより２値化さ
れる。

本検反装置は第４図に示されたフローチャートに基づい
て動作する。被検査物の基準部分の「色座標値」は、被
検査物をセツティングする毎に被検査物の導入部の適当
なる部分において、色彩色度計にて測定される。測定値
はオンラインにてＣＰＵに読み込まれ、あらかじめ求め
られた数表をもとにガンマ補正回路のγと判定部のスレ
ッショルドレベルＶｓｈがＣＰＵにおいて設定され、自
動的に切り換えが行なわれる。

全４０種類、全長のべ５０００ｍの反物について、平均
搬送速度５０ｍ／分でもって本検反装置と、熟練検査員
とで別々に欠陥の検出を行なった。

試験に用いられた反物は、あらかじめ複数の熟練検査員
により繰り返し丹念に検査されており、その欠陥はマツ
プ化されている。

さて、検反装置の欠陥検出率は９７％、熟練検査員の欠
陥検出率は９３％であった。検出された欠陥の位置は、
少なくともあらかじめ得られていた欠陥マツプと一致し
た。

比較例１ 実施例と同じ装置を用い、γ＝４．０、スレッショルド
レベルについては、ガンマ補正後の平均信号レベルの９
０％として以下は実施例と同様に試験を行った。欠陥検
出率は７８％であった。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明における「検反装置」は
、人間の視覚による検査に比較し、熟練を要すことなく
、また能率、正確さの点で優れ、しかも判定基準を定量
的に定めることができる等々の多くの優れる点を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はシェーディング補正の説明図である。 第２図はガンマ補正の説明図である。 第３図は本発明における検反装置の概略説明図である。 第４図は本発明における検反装置の動作フローチャート
例である。 （ａ）　　被検査信号。 （ｂ）　　シューディング補正された信号。 （ｃ）　　二値化された信号。 （ｒｅｆ）基準信号。 Ｖｓｈスレッシジルド 繊維構造物（反物）。 送りローラー 標準光源。 ＣＣＤ撮像センサー。 シューディング補正回路。 ガンマ補正回路。 判定および表示物。 ＣＰＵ。 色彩色度計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）長尺構造物を帯状に走行せしめるに際し、前記長
   尺構造物を照明し、該照明による長尺構造物からの反射
   光もしくは透過光を検出し、次いで検出された信号出力
   のシェーディング補正を施し、その後に前記長尺構造物
   の基準部分から読み取った色座標値をもとにしてガンマ
   補正とスレッショルドレベルを設定することを特徴とす
   る検反方法。