JPH042871A - 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
る方法に関する。さらに詳しくは、該繊維構造物におい
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」「
しわ」　「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１、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ｅ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Ｅ３２−２６３４５３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存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
造ををしており、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。また、実用的な範囲で、実時間において、機械
でもって自動的に欠陥検出を行うような検反装置に関し
ても、いまだ実用的に満足なレベルにおいて用いられる
べきものは得られていない。

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、現状においては、
行われているという実杖である。

ＱＣ，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づ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状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
てシグナルエクスパンジｅン特性とスレッシｅ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。

本発明は被検査物である長尺構造物を連続的に搬送スる
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
らにシグナル・エクスパンションを行う。

シグナル・エクスパンションとは、第２図に示すように
、入力信号の一部をスライスし、スライスされた部分の
みを増幅して出力信号を得る信号処理方法である。

本発明においてはスライスレベルとスライスされた部分
の増幅率を、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。

色座標とスライスレベル、スライス部分の増幅率との関
係は以下のとおりである。

特に明度に着目した場合、ＣＩＥＬ宜ａ寡す本座標系に
おいてＬＸが比較的大きい場合、すなわち、４５以上の
領域においては、スライスレベルをシェーディング補正
後の平均信号レベルの８０％以上の範囲に、好ましくは
８５％以上９７％以下の範囲に、さらに好ましくは８７
％以上９５％以下の範囲に、設定することが好ましい。

増幅率については、３倍以上１０倍以下の範囲に、好ま
しくは３倍以上７倍以下の範囲に、さらに好ましくは４
倍以上６倍以下の範囲に設定することが好ましい。

またＬＸが中程度の値の場合、すなわち、３０以上４５
以下の領域においてはスライスレベルをシェーディング
補正後の平均信号レベルの７５％以上の範囲に、好まし
くは８０％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましくは
８５％以上８２％以下の範囲に、設定することが好まし
い。また増幅率については、２倍以上８倍以下の範囲に
、好ましくは２倍以上５倍以下の範囲に、さらに好まし
くは２．５倍以上４倍以下の範囲に設定することが好ま
しい。

またＬＸが比較的小さい場合、すなわち、３０以下の領
域においてはスライスレベルをシェーディング補正後の
平均信号レベルの６５％以上の範囲に、好ましくは７０
％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましくは７５％以
上８５％以下の範囲に、設定することが好ましい。また
増幅率については、１．２倍以上５倍以下の範囲に、好
ましくは１６５倍以上３倍以下の範囲に、さらに好まし
くは１．５倍以上２．５倍以下の範囲に設定することが
好ましい。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、スライスレベルをシェーディング補
正後の平均信号レベルの８０％以上の範囲に、好ましく
は８５％以上９７％以下の範囲に、さらに好ましくは８
７％以上９５％以下の範囲に、設定することが好ましい
。増幅率については、３倍以上１０倍以下の範囲に、好
ましくは３倍以上７倍以下の範囲に、さらに好ましくは
４倍以上６倍以下の範囲に設定することが好ましい。

黄色系統の場合、スライスレベルをシェーディング補正
後の平均信号レベルの７５％以上の範囲に、好ましくは
８０％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましくは８５
％以上９２％以下の範囲に、設定することが好ましい。

また増幅率については、２倍以上８倍以下の範囲に、好
ましくは２倍以上５倍以下の範囲に、さらに好ましくは
２゜５倍以上４倍以下の範囲に設定することが好ましい
。

赤ないし紫系統の場合、スライスレベルをシェーディン
グ補正後の平均信号レベルの６５％以上の範囲に、好ま
しくは７０％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましく
は７５％以上８５％以下の範囲に、設定することが好ま
しい。また増幅率については、１．２倍以上５倍以下の
範囲に、好ましくは１．５倍以上３倍以下の範囲に、さ
らに好ましくは１．５倍以上２．５倍以下の範囲に設定
することが好ましい。また特に彩度に着目した場合、Ｃ
ＩＥＬ￥ａ本ｂｘ座標系において、ａ本の自乗とｂｘの
自乗の和の平方根が３０以上の領域においては、スライ
スレベルをシェーディング補正後の平均信号レベルの８
０％以上の範囲に、好ましくは８５％以上９７％以下の
範囲に、さらに好ましくは８７％以上９５％以下の範囲
に、設定することが好ましい。増幅率については、３倍
以上１０倍以下の範囲に、好ましくは３倍以上７倍以下
の範囲に、さらに好ましくは４倍以上６倍以下の範囲に
設定することが好ましい。

ａ本の自乗と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、スライスレベルをシェーディング
補正後の平均信号レベルの７５％以上の範囲に、好まし
くは８０％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましくは
８５％以上８２％以下の範囲に、設定することが好まし
い。また増幅率については、２倍以上８倍以下の範囲に
、好ましくは２倍以上５倍以下の範囲に、さらに好まし
くは２．５倍以上４倍以下の範囲に設定することが好ま
しい。

ａ本の自乗とｂｘの自乗の和の平方根が２０以下の領域
においては、スライスレベルをシェーディング補正後の
平均信号レベルの６５％以上の範囲に、好ましくは７０
％以上９５％以下の範囲に、さらに好ましくは７５％以
上８５％以下の範囲に、設定することが好ましい。また
増幅率については、１．２倍以上５倍以下の範囲に、好
ましくは１゜５倍以上３倍以下の範囲に、さらに好まし
くは１゜５倍以上２．５倍以下の範囲に設定することが
好ましい。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。

本発明においてはシグナルエクスバンジｅン特性に応じ
てスレッショルドレベルを設定することが好ましい。

「シフナル・エクスパンション特性およびスレッショル
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。またシ
グナル・エクスパンション特性ならびにスレツシロルド
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宵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ができるよ
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献物におけ
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ールドレベルを
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シグナ
ル・エクスパンシロンをシェーディング補正後の信号に
対して行い、さらにシグナルエクスパンジョンのパラメ
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図は本発明において使用され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Ｄ６５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１９０ｃｍ１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シグナル
エクスパンジョン回路を経た後に所定のスレッシＵ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ｒ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
られた数表をモトにスライスレベルＶｓｌ、スライス部
の増幅率ＧとがＣＰＵにおいて設定され、自動的に切り
換えが行なわれる。なお判定部のスレッショルドレベル
Ｖｓｈは補正後の信号レベルの９０％の固定された。

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
により繰り返し母金に検査されており、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９２％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 実施例と同じ装置を用い、スライスレベルを入力信号の
８０％にスライス部の増幅率を３倍に固定し、以下は実
施例と同様に試験を行った。欠陥検出率は７４％であっ
た。

（発明の効果） 本発明によると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を可能とした。

【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図はシグナル・エクスバンジＢンの説明図である。 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）シェーディング補正された信
号、　（ｃ）　２値化された信号（ｒｅｆ）基準信号、
Ｖｓｈスレッシールド ■繊維構造物（反物）　■送りローラー■標準光源　■
ＣＣＤＣＣＤ撮像セ ンサー−シェーディング補正回シグナルエクスパッジ１
フ回路　■判定および表示 ■ＣＰＵ　　■色彩色度計 第１図 （ａ） 被１α査ＩＢ号 ５ｈ （Ｃ） スレ・ソンシルト ２値化された１８号

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シグナルエ
   クスパンジョン特性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。