JPH0679327B2 - 円筒表面撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明概要〕 円筒状物品を円錐ミラーの頂部の孔に鏡面の裏側から挿
入し、円錐ミラーに映し出された円筒状物品の円筒表面
像の上記孔と同一のリング状部分を撮像手段により撮像
して円筒表面の輪切り像のアナログビデオ信号を得、こ
のアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換して
画像メモリに記憶し、これを撮像手段による撮像終了毎
に円筒状物品の上記孔へ所定量づつ挿入させて円筒状物
品の円筒表面について繰返し、円筒状物品の円筒表面の
３次元像を２次元像で表わす画像データを得ている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は円筒表面撮像装置に係り、より詳細には例えば
紙巻たばこのような円筒状物品の円筒表面を撮像し、３
次元像である円筒表面を２次元像で表わす画像データを
得るのに適した撮像装置に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

紙巻たばこは、トリミングにより層厚調整した刻たばこ
を巻紙上に供給して巻紙により包み込み、その後のり付
けし、該のり付け部を乾燥して棒状のシガレットを形成
し、該棒状のシガレットを所定長さに切断後フィルタチ
ップを取付けるなどの種々のステップを経て作られる。
各ステップにおいては、そこでの作業が確実に行われる
ように機械、装置の調整が行われる。この調整が適正に
行われていない場合には、製品の紙巻たばこの表面に汚
れが付いたり、巻紙に穴があいたりする他、のり付け部
が剥れるなどの不具合が生じるので、調整に当っては製
品紙巻たばこの外観品質を検査することが必要になる。

従来の、この検査を人間の目により行っていたが、目視
検査の場合、一応の基準は定められているものの判断に
個人差があり、またたとえ１個人であっても検査ごとの
判断が変わるため、紙巻たばこの外観品質を常に一定に
保って製造することが難しいという問題点があった。

このような問題点は、３次元像である紙巻たばこの円筒
表面を２次元像の画像データとして得、該データを処理
することにより紙巻たばこの外観品質を一定基準の下で
自動的に判断することで解消することができるが、従来
３次元像の円筒状物品の円筒表面を撮像して２次元像の
画像データを得るのに有用な撮像装置がなかった。

本発明は上述した点に鑑みなされたもので、３次元像で
ある円筒状物品の円筒表面を撮像して２次元像の画像デ
ータを得ることのできる円筒表面撮像装置を提供するこ
と目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明によりなされた円筒表
面撮像装置は、円筒状物品をその軸方向に移動する移動
機構と、該移動機構によって移動される円筒状物品が鏡
面の裏側から挿入される孔を頂部に有する円錐ミラー
と、該円錐ミラーの鏡面に対向され、前記孔と同心のリ
ング状鏡面部分に映し出されるリング状像を撮像し、該
リング状像のアナログビデオ信号を出力する撮像手段
と、該撮像手段によるリング状像の撮像終了毎に前記移
動機構を駆動し、円筒状物品を所定量軸方向に移動させ
る駆動源と、前記撮像手段からのアナログビデオ信号を
デジタルビデオ信号に変換して記憶する画像記憶手段と
を備えることを特徴とする。

〔作用〕

円錐ミラーの鏡面に映し出される像のリング状部分のみ
を撮像手段が撮像してアナログビデオ信号を出力するよ
うになっているため、円錐ミラーの孔に挿入される円筒
状物品の挿入を所定量与えることにより、円筒状物品の
円筒表面がアナログビデオ信号化され、該アナログビデ
オ信号をデジタルビデオ信号に変換して画像記憶手段に
記憶することにより、３次元像である円筒表面を表わす
２次元像の画像データが得られる。

〔実施例〕 以下、本発明の実施例を紙巻たばこの外観を検査するた
め円筒表面の２次元画像データを得る円筒表面撮像装置
について説明する。

第１図及び第２図は円筒表面撮像装置の撮像部の外観を
示す側面図及び平面図である。図において、１は基台、
２は基台１の中央に設けられた試料台である。試料台２
は基台１の長手方向のｘ軸に沿って円筒状物品である試
料の紙巻たばこが載置される紙巻たばこ載置部2aを有す
る。試料台２はマイクロメータヘッド2bの回転操作によ
りｘ軸に直交しかつ基台１の面に沿ったｙ軸方向に、粗
動ハンドル2c及び微動ハンドル2dの回転操作により基台
１の面に垂直なｚ軸方向にそれぞれ移動され、紙巻たば
こ載置部2a上の紙巻たばこの位置調整が行われるように
なっている。

３は紙巻たばこ載置部2aに載置されている紙巻たばこを
撮像位置へ移動する紙巻たばこ移動機構であり、該移動
機構３は基台１上に取付けられた一対の取付け台3a,3a
間に支持された一対のレールシャフト3b,3bによってｘ
軸方向に移動可能に案内されている移動ステージ3cを有
する。移動ステージ3cには、基台１上に取付けられたパ
ルスモータ3dにカップリング3eを介して連結された送り
ネジ3fが螺合されていて、パルスモータ3dにより送りネ
ジ3fが回転されることにより、移動ステージ3cがレール
シャフト3b,3bに案内されてｘ軸方向に移動される。移
動ステージ3cは、長手軸が紙巻たばこ載置部2a上の紙巻
たばこの軸長方向と一致するように、その上のパイプ台
3gに片持ち支持された吸引パイプ3hを有する。該吸引パ
イプ3hには、図示しないバキュームポンプに一端が連結
され、中間部が基台１上の中継ポスト3iで支持されてい
る可撓性のホース3jの他端がパイプ台3g上で連結されて
いる。

以上により、パルスモータ3dの回転により移動ステージ
3cが前進移動され、吸引パイプ3hの端が紙巻たばこ載置
部2a上の紙巻たばこの端面に当ると、紙巻たばこが吸引
パイプ3hの端に吸着される。従って、この状態から移動
ステージ3cが更に前進移動され、吸引パイプ3hに押され
て紙巻たばこが紙巻たばこ載置部2aから外れるようにな
っても、紙巻たばこは落下することがない。

４は中心に孔4aを有する円錐ミラーであり、該円錐ミラ
ー４は移動ステージ3cの前進移動により押される紙巻た
ばこがその鏡面の裏側から孔4aに挿入されるような方向
に向けて基台１上のミラー台4bに支持されている。ミラ
ー台4bへの円錐ミラー４の支持は、ミラー台4b上のミラ
ー枠4cに埋め込まれ、スプリング付ネジ4dによって押え
板4eを介して押え付けられて行われている。以上の構成
により、円錐ミラー４の鏡面には、孔4aに挿入された紙
巻たばこの円筒表面の像が映し出される。

５はサーキュラカメラであり、マイクロメータヘッド5
a、マイクロメータヘッド5b、粗動ハンドル5c及び微動
ハンドル5dの回転操作によりx,y,z軸方向に移動される
ように基台１上に設けられたカメラ台5eに取付板5fを介
して取付けられている。サーキュラカメラ５としては、
例えばテキサスインスツルメンツ社から“RETICON"なる
商品名で販売されている直線走査カメラが適用できる。
該カメラ５は、第３図に示すように、直径φの円上に0.
5゜のピッチで720個のホトダイオードを配列した巾ｗの
ダイオードアレー5aを有し、該ダイオードアレー5aがレ
ンズ（図示せず）を介して円錐ミラー４と対向され両者
の中心が一致するように位置決めされている。

以上の構成において、レンズの焦点を円錐ミラー４の鏡
面に合せることにより、ダイオードアレー5aには、円錐
ミラー４上の孔4aと同心円のリング状部分で反射された
光が入射され、このことにより円錐ミラー４に映し出さ
れている紙巻たばこの円筒表面の輪切り像が入力される
ことになる。

６は円錐ミラー４の孔4aに挿入される紙巻たばこを照ら
すための光源装置であり、複数の電球6a,6aと外部への
光漏れを防ぐ外フード6bとからなり、撮像の邪魔になら
ないようにサーキュラカメラ５の前面に取付けられてい
る。電球6a,6aは紙巻たばこの円筒表面を均一に照らす
に十分な個数設けられ、また照度が一様となるように直
流定電圧・定電流電源によって直流点灯される。

なお、７は外光がサーキュラカメラ５に入射するのを防
ぐカバーであり、円錐ミラー４と光源装置６との間に空
胴を形成している。

第４図は本発明による円筒表面撮像装置の電気回路を示
すブロック図である。図中、10は上述した撮像部の回路
であり、サーキュラカメラ５、パルスモータ3d、パルス
モータ3dを駆動するパルスドライバ10a、及びパルス発
生器10bとを有する。

サーキュラカメラ５の電気回路構成は第５図に示すよう
になっており、ダイオードアレー5aの他、該ダイオード
アレー5aの各ホトダイオードの走査を行う走査回路51と
走査回路51による走査を開始させるスタートパルスを発
生するスタートパルス発生回路52とを有する。スタート
パルス発生回路52は内部もしくは外部からの動作オン信
号ONがゲート53によって選択されて入力されると調整手
段52aによって設定された周期の内部クロックパルスCK
（第６図（ａ））を出力し、これを走査回路51に印加す
る。このクロックパルスはゲートにより選択されて外部
クロックEXTCKから走査させることができるようになっ
ている。これに応じて走査回路51は該回路に入力されて
いるゲート53によって選択されたクロックパルスCK（第
６図（ａ））に基づき走査を行い、ダイオードアレー5a
の各ダイオードを１本のビデオ出力線に順番に接続す
る。このことによってダイオードアレー5aは各ダイオー
ドに入射している光の強さに応じたレベルの信号からな
るアナログビデオ信号AVSをシリアルに出力する。走査
回路51はまたスタートパルスSPに応じて最初のダイオー
ドの走査を開始したとき立上り、最後のダイオードの走
査の終了によって立下るイネーブル信号EN（第６図
（ｃ））を出力する。上記サーキュラカメラ５が出力す
る上記アナログビデオ信号AVS及びイネーブル信号ENは
画像メモリ12に入力される。

画像メモリ12の回路構成は第７図に示すようになってお
り、サーキュラカメラからのアナログビデオ信号AVSは
アンプ12aに、コントロールからのスタート信号ST及び
サーキュラカメラからのイネーブル信号ENはインターフ
ェース12bにそれぞれ入力される。インターフェース12b
は、スタート信号STが入力されると、イネーブル信号EN
とがＨレベルであるとき、アンプ12aに入力されている
アナログビデオ信号が有効であるとして、内部のサンプ
ルクロックSCKとメモリクロックMCKを出力し、アナログ
−デジタル（Ａ−Ｄ）変換回路12c及び１ラインメモリ1
2dにそれぞれ印加する。インターフェース12bはまた、
アドレスクロックACKを出力し、メモリアドレスコント
ロール12fに印加する。

メモリアドレスコントロール12fはスタート信号STが入
力されているとき、インターフェースからリード・ライ
ト信号R/Wのライトを受け取り、アドレスクロックACKの
印加に応じて１ラインメモリ12dの記憶内容を記憶させ
る画像メモリ部12e中の記憶位置を順次512回指定するア
ドレスを出力し、１ラインメモリの記憶内容を順次画像
メモリに記憶する。書き込みが終了するとインターフェ
ースからのリード・ライト信号R/Wはリードを受け取
り、アドレスクロックACKの印加に応じて画像メモリ部1
2e中から読み出す記憶位置を指定するアドレスを出力す
る。

なお、１ラインメモリ12dは512のサンプルを記憶する記
憶容量を、画像メモリ部12eは512×512の記憶容量をそ
れぞれ有する。

以上の構成において、アンプ12aは調整手段12g,12hの調
整により設定されたレベル、コントラストでアナログビ
デオ信号AVSを増幅し、これをＡ−Ｄ変換回路12cに出力
している。Ａ−Ｄ変換回路12cに入力されているアナロ
グビデオ信号AVSは、インターフェース12bからのサンプ
ルクロックSCKによってサンプルされ、８ビットのデジ
タルデータに変換されて１ラインメモリ12dに印加され
る。サンプル点で８ビットのデジタルデータに変換され
１ラインメモリ12dに入力されているデジタルビデオ信
号DVSは、インターフェース12bからのメモリクロックMC
Kによって並列に記憶される。

インターフェース12bに入力されているイネーブル信号E
NがＨからＬレベルになったとき、すなわちサーキュラ
カメラ５のダイオードアレー5aについての走査が終了し
たとき、１ラインメモリ12dにはサーキュラカメラ５に
より撮像している紙巻たばこの輪切り像のデータが全て
画像メモリ部12eの所定位置に順次記憶されている。

画像メモリ部12eに記憶されている画像データは書き込
み終了後インターフェースからのリード・ライト信号R/
Wのリード入力によって順次読み出される。画像メモリ
部12eから読み出されるデジタルビデオ信号をデジタル
−アナログ（Ｄ−Ａ）変換回路12iによってアナログビ
デオ信号AVSに変換し、このアナログビデオ信号AVSに同
期発生回路12jによって発生される同期信号をアンプ12k
において重畳してモニタTV16に出力する。モニタTV16は
３次元像である紙巻たばこの円筒表面の全周についのて
画像を２次元像として表示する。

Ｄ−Ａ変換回路12iの出力は画像処理回路18に接続され
ている。画像処理回路18はＤ−Ａ変換されたアナログビ
デオ信号に基づいて紙巻たばこの円筒表面の外観品質を
検査し、良否を判定するための画像処理を行う。

なお、画像メモリ12中の画像データは例えば外部計算機
より処理するためRS−232Cのシリアルデータインターフ
ェース（図示せず）を介して出力されうる。

20は上述した撮像部の回路10、画像メモリ12などを制御
する例えばマイクロコンピュータにより構成されたコン
トローラであり、紙巻たばこの円筒表面の全周についの
画像データを得るために予め定められたプログラムに従
って仕事を行う。該コントローラ20には、例えばキーボ
ードからなる操作部22、移動ステージ3cの前進、後退位
置をそれぞれ検出するリミットスイッチ24a,24b、バキ
ュームポンプ（図示せず）と吸引パイプ3hとの間の任意
の場所に設けられた電磁弁26が接続されている。

コントローラ20は電源がオンするとイニシャライズを行
い、プログラムに従って仕事を開始する。まず、出力CR
TにモニタTV23にメニュー表示させるための表示データ
を出力する。操作者が該メニュー表示を見て操作部22の
キー操作によってスタートを指示すると、コントローラ
20は移動ステージ3cをスタート基準点に戻すようにパル
スモータ3dを動作させるため、位置データDATA及び方向
指示信号DSをセット信号SSと共にパルス発生器10bに印
加する。パルス発生器10bは信号を受け取ると、これを
レディ信号RSによってコントローラ20に知らせると共
に、パルスドライバ10aに回転方向指示信号とパルスを
送ってパルスモータ3dを所定方向に回転させる。このパ
ルスモータ3dの回転により移動ステージ3cが後退する方
向に送りネジ3fが回転される。

移動ステージ3cがスタート基準点に戻されると、リミッ
トスイッチ24bがオンし、これに応じてコントローラ20
はパルスモータ3dの回転を停止させると共に、モニタTV
23に信号を送って操作者に紙巻たばこの長さを聞くため
の表示を行わせる。操作者が操作部22の数字キーによっ
て紙巻たばこの長さを入力すると、コントローラ20は紙
巻たばこの全長を512個の輪切り像に分割するように１
回の移動ステージ3cの移動時の移動量と速度を計測する
と共に、サーキュラカメラ５からのアナログビデオ信号
を画像メモリ12により受け入れるべき時点を計算する。
この計算により求めたデータはコントローラ20が有する
RAMのワークエリアに記憶される。

その後コントローラ20は、モニタTV23を通じて操作者に
紙巻たばこが載置部2aに載置されたか否かを問い合せ
る。操作者がYESを操作部22によって入力すると、電磁
弁26を開する信号を出力し、吸引パイプ3hに載置部2a上
の紙巻たばこの端面を吸着させて紙巻たばこを片持ち支
持させる。続いて、パルス発生器10bにコントローラで
計算された移動量と速度及びスタートデータDATAをセッ
ト信号SS及び方向指示信号DSと共に送る。これに応じて
パルス発生器10bはパルスドライバ10aに回転方向信号と
データに合ったパルスを移動量分送り、パルスモータ3d
を回転させる。このパルスモータ3dの回転により移動ス
テージ3cが所定速度で移動され、吸引パイプ3hによって
片持ち支持されている紙巻たばこが円錐ミラー４の孔4a
に裏側から軸方向に挿入される。

コントローラ20はスタートデータDATAを送ってからサー
キュラカメラ５からのアナログビデオ信号を画像メモリ
12により受け入れるべき時点の計算されたところにくる
と、スタート信号STを画像メモリ12に送る。この時点
は、円錐ミラー４の孔4aに挿入された紙巻たばこの先端
部表面がサーキュラカメラ５によるリング状撮像部分に
映し出されるところである。

スタート信号STは画像メモリ12を書き込み待期状態にし
てサーキュラカメラ５からのイネーブル信号ENがＨにな
ってからのサーキュラカメラ５により撮像されダイオー
ドアレー5aに入射されている紙巻たばこの円筒表面の輪
切り像のアナログビデオ信号AVSをダイオードアレー5a
から出力しているデータを画像メモリ12に記憶する。

このようにサーキュラカメラ５からのアナログビデオ信
号AVS、イネーブル信号ENはクロックパルスCKと共に画
像メモリ12に送られる。画像メモリ12においては、イン
ターフェース12bがイネーブル信号ENとスタート信号ST
に基づいて720個のホトダイオードによって得られるア
ナログビデオ信号AVSを512回サンプリングするためのサ
ンプリクロックSCKを発生し、これをＡ−Ｄ変換回路12c
に印加する。Ａ−Ｄ変換回路12cはサンプルクロックSCK
によってアナログビデオ信号AVSをサンプリングし、８
ビット（256階調）のデジタルビデオ信号DVSに変換す
る。

インターフェース12bはまたメモリクロックMCKを発生
し、これを１ラインメモリ12dに印加する。１ラインメ
モリ12dはメモリクロックMCKに基づいてＡ−Ｄ変換回路
12cからの８ビットのデジタルビデオ信号DVSを順次シフ
トしながら記憶する。

インターフェース12bは更に、イネーブル信号ENで内部
クロックのアドレスクロックACKを発生し、これをメモ
リアドレスコントロール12fに印加する。これに応じて
メモリアドレスコントロール12fは画像メモリ12eのアド
レスを指定して１ラインメモリ12dの内容を画像メモリ
部12eに転送記憶させる。

上述のように画像メモリ12において、サーキュラカメラ
５からのアナログビデオ信号AVSをデジタルビデオ信号D
VSに変換後画像メモリ部12eに記憶していく。ステージ3
cの移動により、紙巻たばこの円筒表面の次の輪切り像
がサーキュラカメラ５のダイオードアレー5aに入射され
る。この輪切り像はサーキュラカメラ５において発生さ
れる内部クロックパルスCKによって走査され、サーキュ
ラカメラ５からアナログビデオ信号AVSが出力される。
このアナログビデオ信号AVSは上述と同様にデジタルビ
デオ信号DVSに変換されて画像モメリ部12eの次のアドレ
ス位置に記憶される。

以上の動作を順次繰返すことによって、３次元像である
紙巻たばこの円筒表面の全周が２次元像の画像データと
して画像メモリ部12eに記憶される。

紙巻たばこの円筒表面の全周についのて画像データが得
られた時点で、移動ステージ3cは所定量もしくは最前進
位置まで移動し、リミット24aがオンすると、コントロ
ーラ20は電磁弁26を閉じる。この電磁弁26の閉による吸
引パイプ3hによる吸着力がなくなり、紙たばこは落下す
る。パルス発生器10bは移動ステージ3cを後退させるた
めのパルスを送り、パルスモータ3dを逆方向に回転させ
て移動ステージ3cをスタート基準点に戻す。ステージ3c
が基準点に戻った後は、上述した最初のメニューに戻
り、次の紙巻たばこが載置部2aに載置されのを待つ。

上記画像メモリ部12e内の画像データは、画像メモリ12
への書込終了後インターフェース12bによりリード・ラ
イト信号R/WをリードにすることとアドレスクロックACK
をメモリアドレスコントロール12fに与えることにより
順次読み出される。読み出されたデジタルビデオ信号DV
SはＤ−Ａ変換回路12iにおいてアナログビデオ信号AVS
に変換され、アンプ12Kにおいて同期発生回路12jからの
同期信号と重畳されてモニタTV16に送られることによ
り、モニタTV16に紙巻たばこの円筒表面の全周について
の像が２次元像として表示される。

また、Ｄ−Ａ変換回路12iにより変換されて得られるア
ナログビデオ信号AVSは画像処理回路18に送られる。画
像処理回路18においては、円筒表面の画像データが処理
され、紙巻たばこの外観品質の判定を行うためなどに利
用される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、円筒状物品を所定量づつ
移動することにより円錐ミラーに映し出された円筒表面
の輪切り像を順次記憶手段に記憶させることで、３次元
像である円筒状物品の円筒表面を表わす２次元像の画像
データを得ることができるため、該画像データに基づい
て円筒表面の状態を自動的に判断することなどにより外
観品質の検査を行うのに利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による撮像装置の一実施例を
示す撮像部の外観側面図及び平面図、第３図はサーキュ
ラカメラのダイオードアレーを示す説明図、第４図は第
１図の撮像装置の電気回路構成を示すブロック図、第５
図はサーキュラカメラの回路構成を示すブロック図、及
び第６図はサーキュラカメラの各部の波形を示す波形
図、第７図は画像メモリの回路構成を示すブロック図で
ある。 2a……紙巻たばこ載置部、３……紙巻たばこ移動機構、
3d……パルスモータ、４……円錐ミラー、4a……孔、５
……サーキュラカメラ、5a……ダイオードアレー、12…
…画像メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状物品をその軸方向に移動する移動機
   構と、 該移動機構によって移動される円筒状物品が鏡面の裏側
   から挿入される孔を頂部に有する円錐ミラーと、 該円錐ミラーの鏡面に対向され、前記孔と同心のリング
   状鏡面部分に映し出されるリング状像を撮像し、該リン
   グ状像のアナログビデオ信号を出力する撮像手段と、 該撮像手段によるリング状像の撮像終了毎に前記移動機
   構を駆動し、円筒状物品を所定量軸方向に移動させる駆
   動源と、 前記撮像手段からのアナログビデオ信号をデジタルビデ
   オ信号に変換して記憶する画像記憶手段とを備えること
   を特徴とする円筒表面撮像装置。