JPH0933449A

JPH0933449A - シートの微小突起検査装置

Info

Publication number: JPH0933449A
Application number: JP18427295A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kubota; 隆弘窪田; Hiroshi Fujita; 浩藤田; Keitoku Tsunoda; 佳徳角田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】織布表層の高さ２００μｍ程度の微小毛羽等
をオンラインで検査する装置を提供する。【構成】被検査物である走行シートを照射する光源、
シート表面と背景部とを合わせて撮像するための複数台
のエリア型ＣＣＤカメラで当該ＣＣＤカメラからの蓄積
電荷を電圧値として出力するＣＣＤ撮像手段及び出力電
圧をデジタル信号に変換し、この画像データからシート
の微小突起部のデータのみを分別・抽出する画像処理手
段を備えたシート微小突起検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はシートの微小突起検査
装置に関し、たとえば織布表層の高さ２００μｍ程度の
微小毛羽をオンラインで全幅検査するようなシートの微
小突起検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、合繊繊維を用いた織布の製造
工程で、ヤーンが接触する部品との摩擦による単糸切れ
や、原糸製造工程のおける紡糸、撚糸時の毛羽が織布の
毛羽発現の要因となる。

【０００３】これらの毛羽の中で長さが数１００μｍ程
度のものは細かすぎて走行中に目視で検査することが困
難であり、抜き取りによる検査しかできず、出荷品質を
低下させていた。工程品質管理や製品品質保証を行うた
めには、これらをインラインで正確に検査する必要があ
るが、従来の検査技術では困難であった。たとえば、特
開昭５８−２１４５７７号公報及び特開昭５８−７６５
７１号公報においてレーザを毛羽部に照射して検知する
方法が開示されている。

【０００４】この方法では、レーザ光束をレンズで線上
に広げ、織布を直接照射しない範囲で毛羽のみにレーザ
光線を照射し、その散乱光の強度から毛羽の有無を判断
するものである。ところが、レーザ光束を広げると単位
面積当たりの照射エネルギーが低下し、その結果検知感
度が低下する問題や、検知精度が毛羽立ちの状態に依存
問題がある。また、最大の問題は、毛羽のみにしか照射
できないために、たとえば２００μｍ程度の高さの毛羽
を検知する場合、織布のばたつきや、織布の厚み斑、ガ
イドロールの振動や偏心などで実際にはインラインで検
知できないことがあった。

【０００５】また、織布の走行速度が変わると、レーザ
光線の毛羽への照射時間が変わることによる受光器の出
力レベル変動なども問題であった。また、受光器として
はＣＣＤカメラが使用されるが、たとえば、エリア型Ｃ
ＣＤカメラの場合、毛羽サイズの定量化も必要とする際
有効であるが、織布幅方向の画素数が少ないために、た
とえば２ｍ幅織布表面の２０μｍ径毛羽を検査するため
には、理論分解能から計算すると、２００台近くのＣＣ
Ｄカメラが必要となり、実用的でない。また、ライン型
ＣＣＤカメラの場合、織布幅方向の画素数がエリア型に
比べて多いために、カメラ台数を少なくできるが、織布
流れ方向に対しては１画素しか設けることができないた
め、たとえば織布から２００μｍ高さかつ２０μｍ径程
度の毛羽を検知する際、流れ方向の視野も数１０から１
００μｍ程度に設定せざるを得ないが、このような機械
的位置精度はインラインでは期待できない。

【０００６】上述の問題の中で織布走行速度の影響を防
止する手段として、特開平５−４００９９号広報に開示
された、織布走行速度を読み取ってＣＣＤカメラ出力利
得にフィードバックを行う方法もあるが、他の問題は何
ら解決されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
技術では、たとえば走行する織布の微細毛羽有無を定量
的に検査する事は困難であった。

【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、走
行するシート表面の微細突起を確実に定量的に抽出し、
かつ低コストで具現化できるシートの微小突起検査装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
走行するシートの微小突起を検査する微小突起検査装置
であって、シートの表面上を照射する光源と、シートの
表面と背景部とを合わせて撮像するために、エリア型の
ＣＣＤカメラが稜線と並行に複数台配置され、ＣＣＤカ
メラからり蓄積電荷を電圧値として出力するＣＣＤ撮像
手段と、ＣＣＤ撮像手段から出力された電圧をデジタル
信号に変換し、この画像データから微小突起部のデータ
のみを分別して抽出する画像処理手段を備えて達成され
る。

【００１０】請求項２に係る発明では、請求項１のシー
トはロールの回転に伴って走行し、光源はロールの稜線
部のみに光を照射する。

【００１１】請求項３に係る発明では、請求項１の撮像
手段は、カメラのレンズが幅方向と縦方向の像拡大率が
異なり、高さ方向の拡大率を幅方向に比べて高めたレン
ズとカメラで構成される。

【００１２】請求項４に係る発明では、請求項１の画像
処理手段は、ＣＣＤ撮像手段から出力された画像信号を
必要領域のみを選択出力する画像信号選択出力回路と、
カメラ単位で出力される、画像信号選択出力回路の出力
信号を合成して１系統の画像データとしてＮＴＳＣ信号
で出力する画像信号合成回路と、画像信号合成回路から
出力された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回
路と、Ａ／Ｄ変換回路によって変換されたデジタル信号
を周期的な２次元データとして記憶するフレームメモリ
と、フレームメモリに記憶された画像データを収縮処理
した後、膨張処理して元の画像サイズに復元し、復元し
た画像データと元の２次元データとを差分演算すること
により、微小突起のデータを抽出する演算手段とを備え
て構成される。

【００１３】

【作用】この発明の係わるシートの微小突起検査装置
は、シートの表面上を光源によって照射し、シート稜線
と並行に複数台配置される縦横の拡大率の異なるレンズ
とエリア型ＣＣＤカメラによりシート表層と背景部とを
合わせて撮像し、ＣＣＤ撮像手段から出力された電圧を
必要領域のみを選択して出力する信号選択出力回路を通
し、他のカメラ経路からの信号と合成して１系統の画像
信号として出力する画像合成回路の出力された信号をデ
ジタル信号に変換し、この画像データから微小突起部の
データのみを分別して抽出することにより、シートの変
動、突起形状、ライン速度に係わらずにシート表層の微
小突起を安定に検知することが可能となり、また、使用
カメラ数量と、画像処理装置の数量を大幅に少なくで
き、インライン検査が可能となる。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の概略ブロック図
である。図１において、シートなどの被測定物２はロー
ル２３の回転に伴って進行する。ロール２３の中心軸の
垂直方向上に光源１が設けられ、光源１はロール２３の
稜線部のみを明るく照射する。光源１はより好ましく
は、指向性の強い光を幅方向にスリット状に照射するの
が望ましい。光源の種類としては、半導体レーザ、Ｈｅ
Ｎｅレーザをレンズを用いてスリット状に広げて照射す
る光源や、ロッドレンズ側面からハロゲン光を入射さ
せ、ロッドに設けた特殊なスリット状散乱塗料によりス
リット状に照射される光源や、スリット状の光ファイバ
照明を用いても良いが、ロッドを使用した光源は幅方向
の配向特性が均一でありかつ高い輝度を得られる点で好
ましい。被測定面の照度は特に指定しないが、５０００
０Ｌｘ以上が好ましい。

【００１５】ロール２３の上の被測定物２の微小突起物
３を含む稜線部の画像を撮像するためにカメラ５が設け
られる。カメラ５はシート２の表層と背景部とを合わせ
て撮像するために、エリア型のＣＣＤカメラが用いられ
る。このＣＣＤの有効画素数は５１２×４８０画素であ
る。又このカメラは、縦横の像拡大率を変えるための特
殊なレンズが使用される。詳細を図２に示す。このレン
ズを使用して、縦方向の拡大率を横に比べて大きく設け
る。縦横の拡大率の比の指定は特にないが、３：１から
４：１域が好ましい。又、このレンズ系を使用すること
と後述するカメラレンズの特殊な絞り調整技術により、
カメラの使用台数が大幅に削減できる。なお、カメラの
電子シャッター速度は、織布の走行速度と照明の照度
と、微小突起の高さで決定されるが、たとえば、走行速
度１０ｍ／分で毛羽高さが２００μｍの毛羽を確実に検
査するためには１／１２５秒のタイミングで良い。

【００１６】カメラ５の出力信号は画像選択出力回路６
に入力され、周期的に撮像される画像から予め設定され
た窓領域のみのデータを選択出力する。実際に必要とす
る部分は稜線部のみとなる。このカメラ単位に選択出力
された画像データは、画像合成回路８を通り１フレーム
の画像データとして合成されＮＴＳＣ信号で出力され
る。この技術により、複数のカメラからの画像データを
同時に処理することが可能となる。なお、合成する画像
の数は、縦方向の選択出力画素数に依存する。実際に合
成した画像は４フレームである。

【００１７】画像合成回路７の出力信号は微小信号は微
小突起像を含む画像データとしてＡ／Ｄ変換器８に与え
られ、デジタル信号に変換された後、ＶＭＥバス１９を
介してフレームメモリ９に取り込まれる。ＶＭＥバイ１
９には、その他に収縮膨張回路１０と結合情報回路１２
と２値化回路１３とＣＰＵ１４とＲＯＭ１５とＲＡＭ１
６とデュアルポートＲＡＭ１７とが接続される。

【００１８】収縮・膨張回路１０は画像の収縮処理及び
膨張処理を行ない、画像間演算回路１１は画像間の算術
を行う。２値化回路１３は画像を２値化処理し、結合情
報統合処理回路１２は２値化された画像に対して結合情
報を統合処理する。ＣＰＵ１４は全体の制御を行い、Ｒ
ＯＭ１５は後述の図３に示すフローチャートに基本ずく
プログラムを記憶する。ＲＡＭ１６はＣＰＵ１４の演算
した各種データを記憶し、デュアルポートＲＡＭ１７
は、抽出された欠点情報を記憶する。ホストＣＰＵ２１
は、パソコン、ＥＷＳ等のＣＰＵを指し、抽出された欠
点情報をデュアルポートＲＡＭ１７から読み取り、予め
設定された比較データと照合され、照合結果を入出力回
路２２より出力する。

【００１９】図３は本発明の一実施例の動作を説明する
ためのフローチャートであり、図４はこの発明の一実施
例において織布走行状態での毛羽を検知した画像の一例
を示す図である。

【００２０】次に、図１〜図６を参照して、この発明の
一実施例の具体的な動作について説明する。被測定物２
には光源１から照射され、この照射光による被測定物２
からの反射光は、カメラ５に結像される。カメラ５の出
力信号は微小突起３の像を含んだ画像データとして、画
像信号選択出力回路６を通り、稜線部の必要な画像のみ
を選択出力される。カメラ単位で出力されるこれらの画
像データを画像信号合成回路７を通し、１フレームの画
像として合成され従来のＮＴＳＣ信号で出力される。こ
の出力信号はＡ／Ｄ変換回路８に与えられ、デジタル信
号に変換され、ＶＭＥバスを介してフレームメモリ９に
取り込まれる。

【００２１】１フレームの取り込み完了した段階で、画
像データから微小突起情報のみを抽出する処理が行われ
る。まず、画像データは収縮・膨張処理回路１０によっ
て画像の収縮処理が行なわれ、さらに膨張処理により元
の画像サイズに復元される。この処理により、微小な突
起像は消去される。なお、収縮膨張の回数は、検査対象
物のサイズで決定される。たとえば、毛羽を幅方向２画
素、高さ方向５画素で検知する場合、収縮・膨張の繰り
返し回数は２回以上あれば良い。上述収縮・膨張処理は
２値化処理の後で行っても良いが、２値化が安定的にで
きる点で濃淡レベルの収縮・膨張処理が好ましい。次
に、画像間算術演算回路１１は復元像と元の画像間の濃
淡レベルの差分演算により、消去された画像データのみ
の抽出を行う。このようにして加工された画像データは
２値化回路１３によって２値化処理が行われ、特徴量の
抽出が容易なデータに変換される。次に、結合情報統合
処理回路１０は２値画像に対して、結合情報統合処理を
行い、座標、サイズ、数量などの特徴量を抽出する。Ｃ
ＰＵ１４はこれらのデータをデュアルポートＲＡＭ１７
へ転送する。ホストＣＰＵ２１は、ＣＰＵ１４とは非同
期にデュアルポートＲＡＭの内容を確認し、予め設定さ
れた比較データとの照合を行い、入出力回路１５に定め
られたフォーマットで出力する。なお、カメラの数量が
４台程度の小規模な検査の場合は、ホストＣＰＵ２１の
役割をＣＰＵ１４で行うことは可能である。

【００２２】毛羽の径は通常数１０μｍ程度であるが、
ＣＣＤカメラの幅方向画素分解能はその１／１０程度で
良い。これを可能にしたのは、上述の光源の光量を充分
確保したことと、カメラ５の絞りの量を通常のレベルよ
り大きく開放状態にセットすることにより、微小突起３
からの散乱光の受光面積が膨らみ、見掛け上、画像分解
能を向上させたためである。また、幅方向の分解能を数
１００μｍに設定すると、エリア型のカメラの場合、縦
方向の分解能も必然的に同じ分解能となる。この様な分
解能では、たとえば２００μｍ程度の毛羽を検査する場
合、高さ方向の分解能が足りずに検知はできない。そこ
で、カメラのレンズを特殊なレンズとし、幅方向に比べ
て縦方向の像拡大率を上げる事により、この問題は解決
される。実際の縦方向の拡大率は、検査対象物の基準値
を３画素以上で検知できる様に設計する。又、画像選択
出力回路で設定される有効領域は、幅方向は全画素、つ
まり５１２画素とし、縦方向は稜線部と毛羽の高さの画
素数のみで良いが、実際はインラインで検査する際の外
乱である、織布、ロール、カメラ等のばたつきを考慮し
て決定される。図４にカメラ６を用いて走行中の織布表
層の毛羽を撮像した像を、図５に、画像合成回路出力像
を示す。

【００２３】なお、光源１からの直接光や正面などから
の迷い光をカメラ５に入射しないように、光源１の近傍
に遮光板４を設けるようにしても良い。ただし、指向性
が強くかつ輝度の高い前述のような照明を用いる場合に
は特に必要としない。

【００２４】上述のごとく、この実施例では撮像された
画像から微小突起３のデータのみを抽出する処理は、前
述のごとく、収縮・膨張処理と画像間の算術演算と結合
情報統合処理だけで可能となる。これらの処理はリアル
タイムに行う必要があるが、カメラ５から必要情報のみ
を収集する構造であるために、処理情報量を少なくでき
又、各画像処理回路間の画像データの転送は専用の画像
データバス３０を用いて高速化し、各画像処理回路は専
用のＬＳＩを用いれば高速処理が可能であり、インライ
ンでも充分に対応できる。たとえば、１０ｍ／分で走行
する織布表層の２００μｍの高さの毛羽を抜けがなく正
確に測定するためには、処理速度は、約３３ｍｓｃあれ
ば良い。処理後の２値画像を図６に示す。この図６から
毛羽画像のみ抽出されていることがわかる。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、シート
の表面上を光源によって照射し、縦横の像拡大率が異な
るレンズを使用したエリア型ＣＣＤカメラにより、シー
トの表層と背景部とを合わせて撮像し、必要な領域のみ
を選択出力する回路を通し、出力された各カメラ毎の信
号を合成し、１フレームの画像として出力させ、この信
号をデジタル信号に変換した後、画像処理手法により微
小突起データのみを高速に抽出するようにしたので、走
行中のシート表層の微小突起物を高精度かつ定量的にし
かも安価な装置で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略ブロック図である。

【図２】この発明の一実施例のカメラの概略ブロック図
である。

【図３】この発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図４】織布走行状態での突起検知画像の一例を示す図
である。

【図５】織布走行状態での突起検知画像を領域選択出力
後合成した一例を示す図である。

【図６】織布走行状態で検知した毛羽を含む画像から毛
羽のみを抽出した画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１光源２シート３微小突起４光遮光板５画像バス６ＶＭＥバス７パソコンバス８回転ロール９ＣＣＤカメラ１０外筺体（約６０×６０×２００ｍ）１１１／２インチＣＣＤカメラ１２Ｃマウントレンズ１３シリンドリカルレンズ１４毛羽１１５毛羽２１６毛羽３１７毛羽１８稜線１９ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行するシートの微小突起を検査する微
小突起検査装置であって、前記シートの表面上を照射す
る光源、前記シートの表面と背景部とを合わせて撮像す
るために、エリア型のＣＣＤカメラが稜線と並行に複数
台配置され、前記ＣＣＤカメラからの蓄積電荷を電圧値
として出力するＣＣＤ撮像手段及び前記ＣＣＤ撮像手段
から出力された電圧をデジタル信号に変換し、この画像
データからシート表面の微小突起部のデータのみを分別
して抽出する画像処理手段を備えたことを特徴とするシ
ートの微小突起検査装置。
【請求項２】シートは、ロールの回転に伴って走行
し、光源は、前記ロールの稜線部のみに光を照射するこ
とを特徴とする請求項１記載のシートの微小突起検査装
置。
【請求項３】撮像手段は、カメラのレンズが幅方向と
縦方向の像拡大率が異なり、高さ方向の拡大率を幅方向
に比べて高めたことを特徴とする請求項１又は２記載の
シートの微小突起検査装置。
【請求項４】画像処理手段は、ＣＣＤ画像手段から出
力された画像信号を必要領域のみを選択出力する画像信
号選択出力回路と、カメラ単位で出力される前記画像信
号選択出力回路の出力信号を合成して１系統の画像デー
タとしてＮＴＳＣ信号で出力する画像信号合成回路と、
前記画像信号合成回路から出力された信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路に
よって変換されたデジタル信号を周期的な２次元データ
として記憶するフレームメモリと、前記フレームメモリ
に記憶された２次元データを収縮処理した後、膨張処理
して元の画像サイズに復元し、復元した画像データと元
の２次元データとを差分演算することにより、微小突起
のデータを抽出する演算手段とを備えたことを特徴とす
る請求項１〜３記載のシートの微小突起検査装置。