(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の手段を含むことを特徴とするフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置：
前記端面の画像を対照をなす背景に対して形成する手段；
前記画像を複数の画素としてデジタル化する手段（ただし、前記画素の各々は前記画像の対応部分の明度を表す初期デジタル値を有する）；
所定しきい値に対して第１の極性を持つ初期デジタル値を有する各画素が二つの処理されたデジタル値の第１値に割り当てられ、また他のすべての画素は前記の二つの処理されたデジタル値の第２値に割り当てられるように前記画素を処理する手段（ただし、前記しきい値は前記背景および前記端面の実質的に変色した区域が前記第１処理デジタル値に割り当てられ、また前記端面の実質的に変色していない区域が前記第２処理デジタル値に割り当てられるように選択されている）；
前記の第１および第２処理デジタル値を持つ画素間の過渡部分に隣接した全画素をエッジ画素として特定する手段；
エッジ画素を同じ処理デジタル値の隣接したエッジ画素に係合して、前記画像における同じ処理デジタル値の画素のブラブの境界を特定する手段；
各ブラブが前記第１処理デジタル値または前記第２処理デジタル値のいずれを有する画素のものであるかを決定する手段；および
前記画像が容認できる外観を有するか否かを決定するためにブラブを囲む前記境界の少なくともひとつが所定特性を有するか否かを決定する手段。
【請求項２】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記手段は、前記第２処理デジタル値を持つ画素を囲む最大境界がほぼ所定のサイズを有するか否かを決定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項３】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記手段は、前記第１処理デジタル値を持つ画素を囲むいずれの境界もほぼ所定のサイズを有するか否かを決定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項４】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記手段が前記画像は容認できない画像を有することを決定した場合に前記シガレットを排除する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１，２または３記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項５】
前記端面がシガレット支持手段から突き出るように前記画像形成手段の操作中に前記シガレットを支持する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１，２または３記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項６】
前記支持手段に当たる前記照明手段からのいずれの光も前記画像形成手段により形成された画像における前記端面から離れるように前記端面を照明する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項７】
画像を形成する前記手段は第１の所定軸に沿って前記画像を形成すること、また前記照明手段は前記第１所定軸に対して傾斜した第２の所定軸に沿って前記端面を照明することを特徴とする請求項６記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項８】
前記第２所定軸は前記第１所定軸に対しておよそ４５°の角度だけ傾斜していることを特徴とする請求項７記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項９】
前記第１所定軸は前記端面に実質的に垂直であることを特徴とする請求項７または８記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１０】
前記第２所定軸は前記端面に斜めであることを特徴とする請求項７，８または９記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１１】
前記支持手段は前記端面と実質的に同じ方向に面する前記シガレットに隣接した表面を有すること、また前記支持手段の前記表面はそれが前記端面と視覚的に対照をなすように作られることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１２】
前記支持手段は前記シガレットを前記画像形成手段に対して動かすこと、また前記装置は前記画像形成手段が前記端面の実質的に静止した画像を形成するように前記端面を瞬間的に照明する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１３】
前記の瞬間的に照明する手段は、前記端面が前記画像形成手段の視野の所定位置にある時に前記端面が照明されるように前記端面の照明を前記支持手段の運動と同期させる手段を含むことを特徴とする請求項１２記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１４】
前記シガレットは一連の実質的に類似の物体のひとつであること、前記装置は互いに連続する前記シガレットのすべてに同様に作用すること、また前記装置は前記画像形成手段により形成されるシガレットの画像を表示する手段；および前記境界の少なくともひとつが所定特性を有するか否かを決定する前記手段により容認できない外観を有すると決定されたシガレットの画像の表示を延長して装置の運転員に当該画像を観察する付加的時間を与える手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する装置。
【請求項１５】
以下の工程を含むことを特徴とするフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法：
前記端面の画像を対照をなす背景に対して形成する工程；
前記画像を複数の画素としてデジタル化する工程（ただし、前記画素の各々は前記画像の対応部分の明度を表す初期デジタル値を有する）；
所定しきい値に対して第１の極性を持つ初期デジタル値を有する各画素は二つの処理されたデジタル値の第１値に割り当てられ、また他のすべての画素は前記の二つの処理されたデジタル値の第２値に割り当てられるように前記画素を処理する工程（ただし、前記しきい値は前記背景および前記端面の実質的に変色した区域が前記第１処理デジタル値に割り当てられ、また前記端面の実質的に変色していない区域が前記第２処理デジタル値に割り当てられるように選択されている）；
前記の第１および第２処理デジタル値を持つ画素間の過渡部分に隣接した全画素をエッジ画素として特定する工程；
エッジ画素を同じ処理デジタル値の隣接したエッジ画素に係合して、前記画像における同じ処理デジタル値の画素のブラブの境界を特定する工程；
各ブラブが前記第１処理デジタル値または前記第２処理デジタル値のいずれを有する画素のものであるかを決定する工程；および
前記画像が容認できる外観を有するか否かを決定するためにブラブを囲む前記境界の少なくともひとつが所定特性を有するか否かを決定する工程。
【請求項１６】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記工程は、前記第２処理デジタル値を持つ画素を囲む最大境界がほぼ所定のサイズを有するか否かを決定する工程を含むことを特徴とする請求項１５記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項１７】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記工程は、前記第１処理デジタル値を持つ画素を囲むいずれの境界もほぼ所定のサイズを有するか否かを決定する工程を含むことを特徴とする請求項１５または１６記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項１８】
前記境界の少なくともひとつが所定の特性を有するか否かを決定する前記工程が前記画像は容認できない画像を有することを決定した場合に前記シガレットを排除する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５，１６または１７記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項１９】
前記端面が支持構造物から突き出るように前記画像形成工程中に前記支持構造物により前記シガレットを支持する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２０】
前記支持構造物に当たる光源からのいずれの光も前記画像形成工程において形成された画像における前記端面から離れるように前記光源から前記端面を照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２１】
前記画像は前記画像形成工程において第１の所定軸に沿って形成されること、また前記照明工程において前記端面は前記第１所定軸に対して傾斜した第２の所定軸に沿って照明されることを特徴とする請求項２０記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２２】
前記第２所定軸は前記第１所定軸に対しておよそ４５°の角度だけ傾斜していることを特徴とする請求項２１記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２３】
前記第１所定軸は前記端面に実質的に垂直であることを特徴とする請求項２１または２２記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２４】
前記第２所定軸は前記端面に斜めであることを特徴とする請求項２１，２２または２３記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２５】
前記支持構造物は前記端面と実質的に同じ方向に面する前記シガレットに隣接した表面を有すること、また前記支持構造物の前記表面はそれが前記端面と視覚的に対照をなすように作られることを特徴とする請求項１９乃至２４のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２６】
前記支持構造物は前記シガレットを前記光源に対して動かすこと、また前記方法は前記端面の実質的に静止した画像が前記画像形成工程中に形成されるように前記端面を瞬間的に照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９乃至２５のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２７】
前記の瞬間的に照明する工程は、前記端面の照明を前記支持構造物の運動と同期させる工程を含むことを特徴とする請求項２６記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【請求項２８】
前記シガレットは一連の実質的に類似の物体のひとつであること、前記方法は互いに連続する前記シガレットのすべてに同様に作用すること、また前記方法は前記画像形成工程において形成されるシガレットの画像を表示する工程；および前記境界の少なくともひとつが所定特性を有するか否かを決定する前記工程において容認できない外観を有すると決定されたシガレットの画像の表示を延長して装置の運転員に当該画像を観察する付加的時間を与える工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至２７のいずれかに記載のフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの実質的に円形の端面が容認できる外観を有するか否かを決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、シガレットまたはシガレット部材例えばフィルターなどの端のような実質的に円形の物体の外観を検査するための方法および装置に関する。
【０００２】
最新の製造装置は、極めて高い速度で製品を製造することができる。例えば、最新のシガレット製造装置がシガレットを毎分５０００乃至６０００本の速度で製造することは全く通常のことであり、毎分１２０００本という速度も実現可能である。もちろん、製品の外観を最大可能な程度まで検査することが望ましい。製品自体の異常な外観は、それを排除するための理由となり得る。その上、異常な外観は潜在的な構造欠陥を暗示することもあるが、それは該製品が排除されるべき別の理由となり得る。欠陥製品の排除を容易にすることに加えて、外観検査は発生する欠陥のタイプを特定し、さらにそのような欠陥の発生を低減すべく製造装置が調整され得るように適用することができる。
【０００３】
一般に、製品の検査が包括的である程、結果が優れている。これは、例えば各画像の一部を検査し、または代表的と推測される見本製品の画像のみを検査するよりも、各製品の全画像を検査すべきことを意味する。しかも、検査結果は新しい程望ましい。したがって、製品を検査するのは後からではなくそれらが製造されている時に行うのが一般に好ましく、それにより欠陥製品が発見されたならば、修正措置を直ちに講じて欠陥製品の製造を最少にすることができる。
【０００４】
上記の対策は、製造速度が増加する程、より重要となってくる。高速度で製造される製品のすべてを完全に検査することはより重要かつより困難となる。というのは高速装置はより影響を受けやすくなり、そのため適正な保守、運転および調整が行われない場合には欠陥製品を生じる傾向があるからである。したがって、欠陥を直ちに警告する必要性は高速装置の場合により重大である。つまり欠陥を迅速に発見し、装置を停止させ、あるいは調整して欠陥を排除しないならば、短時間のうちに大量の欠陥製品が製造される恐れがあるからである。
【０００５】
シガレットの場合には、種々のタイプの欠陥が円形または実質的に円形の表面に生じ得る（大半のシガレットは円形とされるが、楕円形のシガレットも製造されることがある。当業者にとっては、本発明の原理がどのように楕円形シガレットに適合できるかは極めて明瞭であろう。したがって、楕円状物体は当該目的に対しては実質的に円形物体と同様であるため、以下においてはそのような物体はすべて実質的に円形として説明される）。シガレットの実質的に円形の表面に生じ得る欠陥には、（１）フィルターなどの所要部材の欠落、（２）不適正なサイズ（つまり過大または過小）、（３）不適正な形状（例えば十分な円形でない）、（４）包み紙の不適正な密封（例えば「プラグ包み紙」（フィルター部材の周囲の包み紙）または「吸い口紙」（フィルターをタバコ棒に結合する包み紙）の「フラッグ」（ｆｌａｇ）、（５）プラグ包み紙と下のフィルター材との間の隙間（いわゆる「バイパス」）または吸い口紙と下のフィルタープラグとの間の隙間、あるいは（６）フィルター表面の変色（例えば木炭で作られたフィルターの場合に、ひとつまたは複数の木炭片がフィルター内の所定位置からフィルターの可視表面まで現われることにより生じる、いわゆる「黒眼」）などがある。
【０００６】
上記の点を鑑みて、本発明の目的はシガレット端などの実質的に円形の物体の外観を上記のひとつまたは複数の欠陥タイプについて検査するための方法および装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、シガレット端などの実質的に円形の物体の外観をそのような製品が最新の製造装置において典型的に製造される極めて高い速度で検査するための方法および装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の上記およびその他の目的は、検査すべき実質的に円形の各物体のビデオ画像を形成することにより本発明の原理にしたがって達成される。
【０００９】
上記のビデオ画像は走査およびデジタル化されて、デジタルのグレースケール画像を生成する。実質的に円形の物体がビデオ画像形成装置（例えばビデオカメラ）の全視野を充たさない場合には、好ましくは物体画像を含むカメラスクリーンの部分だけを走査して速度を高めることにより、次の画像を捉えることができる。実質的に円形の物体がビデオカメラの全視野を充たさない場合には、それに加えて、または代案的に、すべての関連する画像情報を含む「対象区域」を画定することができる。この対象区域内の画像情報だけをデジタル化し、および、または続いて処理することができる。
【００１０】
デジタル化された所望の画像情報（例えば上記の当該区域の情報）はしきい値処理されてバイナリー化されることにより、所定のしきい値を超えるグレースケール値を持つ画素は二つの値の一方（例えばバイナリー１）に割り当てられてそれらが相対的に「白い」ことを示し、またしきい値以下のグレースケール値を持つ画素は二つの値の他方（例えばバイナリー０）に割り当てられてそれらが相対的に「黒い」ことを示す。
【００１１】
バイナリー化された画像データは次に、画像においてエッジ（つまり黒から白への過渡部分またはその逆の部分）にあるすべての画素を特定するために吟味される。互いに隣接したエッジ画素は、画像におけるブラブ（ｂｌｏｂ）を確定するために互いに係合される。次に、各ブラブの色またはタイプ（つまりそれが黒または白であること）が決定される。種々のブラブのサイズおよび色などのパラメータは、続いて実質的に円形の物体が容認できる外観を有するか否かを決定するために分析される。例えば、実質的に円形の物体は黒い背景に対して白いことを想定し、さらに実質的に円形の物体は画像の最大成分であることを想定するならば、画像は相対的に大きな白いブラブを含むべきである。しかも、この相対的に大きな白いブラブの外辺は、一定のサイズでなければならない。それが小さすぎるならば、実質的に円形の物体は過小として排除されるであろう。それが大きすぎるならば、実質的に円形の物体は過大として、フラッグありとして、あるいは所望の実質的に円形の形状を持たないとして（つまり、潰れた円の周囲は潰れる前の円の周囲よりも大きいからである）排除されるであろう。黒眼やバイパスなどの欠陥は、上記の大きな白いブラブ内の黒いブラブにより表示される。少なくとも所定の最小サイズの黒いブラブが発見されたならば、実質的に円形の物体は容認できない外観を有するものとして排除されるであろう。
【００１２】
本発明の方法および装置は、好ましくは容認できない外観を有することが発見された実質的に円形の物体を容認できる外観を有する実質的に円形の物体から分離することを含む。本発明は好ましくは、運転員に発見された欠陥の数および、または率に関する最新情報を提供することも含み、さらに欠陥のあることが検知された物体について特に強調しながら検査されるべき物体の視覚的表示を含むこともできる。
【００１３】
本発明のその他の特徴、その特質並びに種々の長所は、添付図面並びに好ましい実施態様に関する以下の詳しい説明からより明らかとなるであろう。
【００１４】
本発明にしたがって検査されるべき典型的な実質的に円形の物体１０Ａが、図１に示されている。図１に示された物体はフィルター吸い口付きシガレットのフィルター端であるが、本発明は他の実質的に円形の物体の外観を検査するために等しく適用可能である。例えば、物体１０Ａはタバコ棒に取り付ける前のシガレット・フィルタープラグであり得る。図１に示された物体は、ここに説明された発明の例示的応用において容認できる外観を持つ典型的な物体である。殊に、物体１０Ａは大きな白い中央区域１２を持つが、それはシガレット煙の濾過機能を果たす酢酸セルロース繊維束の端である。この繊維束は単層または複層の紙１４により包まれるが、この紙は繊維束をまとめて保持し、繊維束に滑らかな外表面を与え、および、またはフィルターをシガレットのタバコ棒に取り付ける機能を果たす（実際の製品では複数の紙層が存在するが、図１にはひとつの代表的な層１４だけが示されている）。１４などの各紙層は典型的には巻き付けられるか、または下部構造物のまわりに形成されるため、紙の一部は互いに重ねられて側面合わせ目１６で接着できる。繊維束１２と紙層１４との境界は図１では明確に図示されているが、この境界は実際の製品ではそれ程可視ではない。これは、合わせ目１６での紙層の重なりについてもあてはまる。
【００１５】
図２は物体１０Ａに類似している別の実質的に円形の物体１０Ｕを示すが、これはその外観にいくつかの代表的な欠陥を有し、それらのいずれも物体の外観を容認できなくさせるものである。物体１０Ｕの外観における欠陥のひとつは、側面合わせ目１６が適正に接着されずに物体の一方の側から紙が突き出しているいわゆる「フラッグ」２２である。そのようなフラッグはシガレット製造機のいくつかの誤動作によるもの、例えば過小または過大サイズの繊維束１２、合わせ目１６に塗布された不十分な接着剤、機械の故障により合わせ目の紙１４の一部が持ち上げられて曲がったり、または折り返されたりしたものなどである。その原因が何であれ、フラッグ２２は製品を消費者にとって満足できない、または容認できないものにするため、この欠陥を持つ全製品を排除して直ちに欠陥原因を解消することが重要である。したがって、これは本発明が検知できる欠陥のひとつのタイプである。
【００１６】
物体１０Ｕの外観における別の典型的な欠陥は、繊維束１２と紙１４との隙間２４である。そのような隙間（「バイパス」と呼ばれる、というのはそれにより若干の煙が完全には濾過されずに繊維束１２の周囲を通過するからである）が生じるのは、不適正な形状または過小の繊維束、下部の繊維束に対して十分に押し付けられていない紙層１４、あるいはシガレットないしフィルター製造機における他の類似した問題などのためである。バイパス２４などのバイパスは、特に物体１０が以下に詳述されるように本発明にしたがって斜めから照明される場合には、相対的に暗い区域として現われる傾向がある。
【００１７】
物体１０Ｕの外観におけるさらに別の典型的な欠陥は、繊維束１２の表面の変色区域２６である。変色区域２６は、繊維束１２の一部の変色、または二つの軸方向に離れた酢酸セルロースのプラグの間にはさまれた木炭粒子を含むフィルターの場合にはフィルター構造物内のその所定位置から抜け出た少量の木炭などのいくつかの原因のいずれかによるものである。後者のタイプの変色区域は「黒眼」として知られるが、簡便のために繊維束１２のすべての変色区域は時として黒眼として言及されるであろう。
【００１８】
本発明の外観検査装置４０は検査されるべき実質的に円形の物体を製造または取り扱う装置のいずれの便利な位置において作動すべく配置することができるが、図３は従来のフィルター吸い口付きシガレットの製造機におけるこの装置の画像捕捉部４２のひとつの可能な位置を示している（図４も参照）。殊に、ドイツのハンブルク市のハウニ−ベルケ・コルベル合資会社から購入できる従来のマックスＳモデルのフィルター接合機では、完全に仕上げられたフィルター吸い口付きシガレットが従来のハウニ検査ドラム３０の円筒面上に横に置かれて順次に搬送される。ドラム３０が回転する際に、ハウニ装置はこのドラム上のシガレットに関する従来の検査作業を実施する。次にシガレットは、従来のハウニ排除ドラム３２に送られる。このハウニ装置は、欠陥のあることが検知されたすべてのシガレットをドラム３２から吹き飛ばすことにより排除する。排除されなかったシガレットは出口ドラム３４に移動するが、このドラムはシガレットをフィルター接合機から（例えばそれらを従来のトレイ充填器または大量コンベヤ装置（図示せず）に送ることにより）排出する。
【００１９】
本発明の装置の画像捕捉部４２を排除ドラム３２の相対的に上手部分に隣接して配置するのが、便利であることが判明した。この場合には、本発明の装置の排除出力は従来のハウニ排除機構への付加的な入力として使用できる、あるいは別個の排除機構４４を相対的に下手位置において排除ドラム３２に付加することができる。
【００２０】
実質的に円形の物体が本発明にしたがって画像を捕捉される位置がどこであれ、物体１０は好ましくは生成される画像情報においてそれらの背景から十分に区別される。これを達成する特に優れた方法が図４に示されているが、それは検査すべきシガレット１０の端をそれらがカメラ４６により写される時に搬送するドラム３２の隣接端から突き出させることを含む。さらに物体１０をそれらの背景から区別するのを支援するために、カメラ４６に隣接したドラム３２の端は好ましくは相対的に暗くかつ非反射性にされ、また検査すべき物体１０の表面は光源４８からの光により斜めに照明される。殊に、光学繊維束４９は光源４８からの光を、それがカメラ４６の真向いにあってカメラにより写されるシガレット１０の端に対しておよそ４５°の投射角を有するように向ける。カメラ４６がシガレット１０を写す軸は、その画像が捕捉されるシガレットの端の平面に対して実質的に垂直である。シガレット端を突き出させて斜めから照明することにより、シガレット端に当たらないすべての光は生成される画像においてシガレットから離れたドラム３２の部分に当たるようになる。生成される画像においてシガレットに隣接するドラム３２のすべての表面を暗くかつ非反射性にすることも、画像におけるシガレットとその背景との十分な対照を確保するのに寄与する。
【００２１】
ドラム３２は連続的に回転するが、光源４８はシガレット１０の端がカメラ４６の真向いに来る毎に短く照明する、つまりストロボ照明することができる。これは写されるシガレットの動きを効果的に停止させる、つまり「凍結する」ことができるため、カメラ４６はシガレットの静止ないしほぼ静止した画像を生成する。本発明の画像捕捉および画像処理装置４０はシャフト・エンコーダ５０によりドラム３０，３２，３４などの装置を介してシガレット１０の動きに同期されるが、このエンコーダはドラム装置が所定量だけ動く毎に出力信号パルスを発する。これにより、プロセッサ５２はシガレット１０がカメラ４６の真向いに来る瞬間を正確に知ることができる。次にプロセッサ５２は光源４８からストロボ照明を出させて、カメラ４６により捕捉されたシガレット画像の読出し工程つまり「グラビング」（ｇｒａｂｂｉｎｇ）を始める。
【００２２】
有意な画像情報がカメラ４６の全視野を充たさない応用における画像グラビング操作の時間を節約するために、カメラは好ましくは画像がカメラから得られる際に最初に走査される視野の部分に有意な画像情報が入るように位置決めされる。それに加えて、有意な画像情報を含む視野の部分が走査されると同時に、走査は停止される。この原理は図５に示されている。
【００２３】
図５に示されたように、カメラ４６の典型的な視野４７は幅６４０画素×高さ４８０画素である。したがって、カメラ４６は有意な画素情報がカメラの視野の上端に来るように映される物体に対して配置される。特にシガレット１０の端を映す際には、適正サイズの画像は視野４７においておよそ１５０×１５０画素以下の区域内に含まれる。そのため、プロセッサ５２はカメラ４６を１５０の垂直方向の画素が走査されるまでしか下降しないように設定される、すなわち走査は線４７ａ到達時に停止される（図５の中央のシガレット画像１０だけが肝要であるが、視野４７はドラム３２上の隣接したシガレットの部分を含み得る。この余分な画像情報をいかにして対象から排除するかについて、以下に簡単に説明する）。画像が捉えられる毎にカメラ４６の視野部分だけを走査することにより、装置が画像を捉えて処理する速度を実質的に増加させることができる。
【００２４】
図６は、本発明に基づく外観検査作業を実施するために装置４０により実施できるいくつかの工程を示す。これらの工程の大半はプロセッサ５２により実施される、あるいは少なくとも制御されるが、このプロセッサはプログラム可能な汎用デジタル・コンピュータ例えば従来のインテル社モデル３８６または４８６マイクロプロセッサあるいは従来のフレーム・グラバーおよびイメージ・グラバー基板（パターン・プロセッシング・テクノロジーズ社、エデン・プレイリー、ミネソタ州から購入可能な基板）が挿入できる互換性バックプレーンなどとすることができる。
【００２５】
工程１０２では、プロセッサ５２は光源４８に対してカメラ４６の真向いにあるシガレット１０の端を一時的に照明することを指令する。上記のようにシャフト・エンコーダ５０からの信号により、プロセッサ５２はシガレットが適正にカメラ４６に対向した位置に来た時点、したがってシガレットを照明することによる検査サイクルを開始すべき時点を知ることができる。
【００２６】
工程１０４では、プロセッサ５２は（例えば図５に関連して上に述べたように）カメラ４６の視野の関連部分を走査する。例えば、プロセッサ５２はカメラ４６の視野４７の部分を線４７ａまでだけ走査する。カメラ４６の出力信号は、代表的にはアナログ信号である。
【００２７】
工程１０６では、プロセッサ５２はカメラ４６のアナログ出力信号をデジタル化してアナログ出力信号を表すデジタル・グレースケール画素データを生成する。このデジタルデータでは、各画素はカメラ４６が受け取った画像の対応部分の明度を示すデジタル値（例えば０〜２５５）により表される。カメラ４６の視野は幅６４０画素であり、また線４７ａはカメラ・スクリーンの上端の下側の１５０画素であると仮定するならば、グレースケール画像データは幅６４０画素×高さ１５０画素の区域をカバーすることになる。
【００２８】
有意な画素情報は上記の区域部分のみに含まれると仮定するならば、プロセッサ５２は画像データの以後の処理を有意な情報を含む画像区域の部分に限定する工程１０８を実施する。説明されている例示的な実施態様では、有意な画像情報はカメラ４６の視野の水平方向の中央の１５０画素内にある。したがって図７に示されたように、工程１０８ではプロセッサ５２はデジタル画像データの以後のあらゆる処理を垂直線４７ｂ（視野４７の左側エッジの右まで２４５画素）と４７ｃ（視野４７の右側エッジの左まで２４５画素）との間のデータに限定する。視野４７の上端とこれらの線４７ａ−ｃにより囲まれた区域は、以後の工程において「対象区域」（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）または「ＲＯＩ」と呼称される。
【００２９】
工程１１０では、ＲＯＩの各画素に対するデジタル・グレースケール画像データは相対的に明るい画素と相対的に暗い画素をを十分に区別するために選択されたしきい値と比較される。例えば、このしきい値は好ましくはＲＯＩでの白い、つまり相対的に明るいシガレット端１０のまわりの背景に関係するすべての画素はしきい値の一方の側での値を取り、シガレット端１０の画像（容認できる外観を有するものと仮定）を生成するすべての画素はこのしきい値の他方の側の値を取るように選択される。例えば相対的に明るい画素がしきい値を超える値を有すると仮定するならば、これらの画素には以後の処理のために二つの「バイナリー」値の一方（例えば１）が割り当てられる。他のすべての画素には、二つの「バイナリー」値の他方（例えば０）が割り当てられる。（ここでは伝統的なバイナリー値０および１が挙げられたが、その代わりとして他のいかなる二つの値（例えば−１と１）も「明るい」画素と「暗い」画素を区別するために用いられるしきい値を超える、または下回るグレースケール値を持つ画素をそれぞれ特定するために使用できる（またここで用いられたバイナリーという用語により包含される）のである）。上記の技術（例えば、光学繊維束４９からの斜めの照明、シガレット端をドラム３２から突き出させること、およびカメラ４６に対向するドラム３２の表面を暗くすること）はすべて、プロセッサ５２が（工程１１０において）相対的に明るいシガレット端１０を相対的に暗い周囲の「背景」から分離し易いように確保する助けとなると思われる。図８は、工程１１０の実施後に「適正な」シガレット１０の画像がどのようにＲＯＩに現われるかを示す。図８では、暗い背景画素区域は影付きで示されており、明るい「前景」画素区域は影なしで示されている。
【００３０】
工程１２０では、プロセッサ５２はＲＯＩを走査してすべての「エッジ」画素（すなわち、明るい画像区域と暗い画像区域との間の過渡部分にある画素）を特定する。例えば、これは画素の最高列から始めて画素列を順次に左から右へ走査することにより実行できる。各列の最初は暗いが、最初のいくつかの完全に暗い列の後に、初めの画素は暗いが次に明るい画素のある列が現われる。この最初の明るい画素は、エッジ画素として特定される。走査はさらに、次の画素が再び暗くなるまで連続的な白い画素を通過する。そこで直前の明るい画素は、別のエッジ画素として特定できる。この走査工程は、全ＲＯＩが走査されてすべてのエッジ画素が特定されるまで継続される。
【００３１】
図９は図８に類似しているが、図２に示されかつこれまで説明されたタイプのいくつかの欠陥を持つシガレットを示す。工程１１０に関連して上に述べたしきい値は、好ましくはバイパス２４や黒眼２６などの欠陥をシガレット端を囲む背景区域のような暗い区域として表すように選択される。図９の画像が工程１２０でのエッジ画素について走査される場合には、図８に示された適正なシガレット画像を走査する場合よりも多くのそのような画素が現われるであろう。殊に、フラッグ２２、バイパス２４および黒眼２６に関係する余分なエッジ画素が存在するであろう。例えば線４７ｓに沿って左から右へ走査する際に、まずいくつかの暗い画素が存在する。次に、シガレット１０の外辺に関係する最初の画素が現われて、エッジ画素として特定される。その後に、いくつかの明るい画素が現われてから黒眼２６のエッジに到るが、この箇所で最後の明るい画素がエッジ画素として特定される。黒眼２６は暗い画素の連続として通過されるが、次に最初の明るい画素が黒眼の右に現われる。これは別のエッジ画素として特定される。さらに多くの画素が続いた後に、バイパス２４の左側エッジが現われるが、この箇所で最後の明るい画素がエッジ画素として特定される。バイパス２４は次に暗い画素の連続として通過されるが、その後に酢酸セルロース繊維束のまわりの包み紙に関係する最初の明るい画素が現われる。この最初の明るい画素は別のエッジ画素として特定され、また右側の暗い背景区域に入る前の最後の明るい画素はさらに別のエッジ画素として特定される。したがって、図８に示されたような適正画像の線４７ｓに沿って走査する場合に二つのエッジ画素だけを特定するのではなく、図９の線４７ｓに沿った走査では六つのエッジ画素が特定される。
【００３２】
工程１２２では、各エッジ画素はできるかぎり多くの隣接したエッジ画素と関係づけられる。図１０では各矩形がひとつの画素を表しており、またすべてのエッジ画素は文字Ｅにより特定されるが、すべてのＥ′エッジ画素は互いに隣接しているものとみなされ、また隣接したエッジ画素のひとつのグループとして特定される。同様に、すべてのＥ″エッジ画素は互いに隣接しているものとみなされ、また隣接したエッジ画素の別のグループとして特定される。有意な画像情報は暗い背景区域により常に完全に囲まれていると想定するならば、工程１２２で特定されたエッジ画素のすべてのグループは閉じた形状となるであろう。これらの閉じた形状の各々は、「ブラブ」と呼ばれる。例えば図８では、ひとつの大きな明るいブラブだけが存在する。図８の画像に関連して特定されたすべてのエッジ画素は、このひとつの大きな明るいブラブの外辺に関係する。一方図９には、ひとつの大きな明るいブラブとそれに含まれた二つの小さな暗いブラブ２４と２６がある。これと以後のブラブ特定および分析を行うコンピュータ・プログラムはパターン・プロセッシング・テクノロジーズ社（前出）から購入でき、また同社の４００ＶＰＣビジョン・プログラム・マネージャー・ソフトウェアの一部である。
【００３３】
工程１２４では、工程１２２で特定された各ブラブを吟味して、それが明るい「前景」ブラブまたは暗い「背景」ブラブのいずれであるかというそのタイプを決定する。これは、例えば別のブラブの部分ではないブラブ内の単独画素が明るいかまたは暗いかを決定することにより行うことができる。検査した画素が明るいならば、そのブラブは明るい「前景」ブラブである。検査した画素が暗いならば、そのブラブは暗い「背景」ブラブである。
【００３４】
工程１２６では、関係するエッジ画素の最大数を持つ前景ブラブの容認可能性について検査する。例えば、図８の大きな明るい前景ブラブは４８０〜５３０個の画素を有するべきことが判る。このエッジ画素数を持つ前景ブラブがないならば、画像は容認できない外観を持つものとして排除すべきである（工程１２８）。酢酸セルロース繊維束１２が有意に過小または過大サイズであるならば、最大の前景ブラブは４８０個未満または５３０個を超えるエッジ画素を持つであろう。同様に、フラッグ２２（図９）は最大の前景ブラブのエッジ画素数を容認できる上限以上に増加させることになる。シガレットが実質的に円形でないならば、それも最大の前景ブラブのエッジ画素数を容認できる上限以上に増加させるであろう。このように最大の前景ブラブに関係するエッジ画素数を比べることにより、装置は画像におけるいくつかの可能な欠陥のすべてを特定することができる。工程１２６において最大の前景ブラブが所定の容認範囲内のエッジ画素数を有すると認められないならば、制御が工程１２８に伝達され、当該製品１０をそれが排除機構４４（図３および図４）に到達した時に排除することができる。他方で画像が工程１２６の検査に合格したならば、制御が工程１３０に伝達され、そこで画像は容認可能性についてさらに検査される。
【００３５】
工程１３０では、画像データをあらゆる容認できない程大きな背景ブラブについて検査する。例えば、一定のエッジ画素数を超えるエッジ画素数（例えば９以上）を持つすべての背景ブラブが当該画像を容認できなくさせるように、事前決定することができる。したがって、工程１３０では各背景ブラブと関係するエッジ画素数をこの所定限界と比較し、いずれかの背景ブラブがエッジ画素のしきい値数を超えるエッジ画素数を持つことが判明したならば、工程１２８が制御されて当該製品を排除する。他方で画像が何ら過大な背景ブラブを持たないならば、工程１３２が制御されて当該製品を容認する。
【００３６】
既述のように、装置の運転員に外観検査作業の結果に関する現在の情報を提供することが重要であり、少なくとも役に立つであろう。これは、例えば装置４０のコンピュータ表示スクリーン５４（再び図４参照）を介して行うことができる。図１１は、スクリーン５４の典型的なディスプレイを示す。このディスプレイは、もちろんプロセッサ５２により制御される。ディスプレイ５４は、下記のような情報区域つまりフィールドを含むことができる。
【００３７】
１．フィールド２０２：  外観検査システムと共に使用されるシガレット製造機の名称。
【００３８】
２．フィールド２０４：  その日の現在時間。
【００３９】
３．フィールド２０６：  カメラ４６の視野にある対象区域の現在のデジタル・グレースケール画像。好ましくは画像が欠陥を有すると特定された時に、その画像を通常よりも長く（例えば３秒間）保持して本装置の運転員にそれを吟味する時間を与える。それに加えて、排除される原因となった画像部分のまわりに矩形箱２０８を描く。
【００４０】
４．フィールド２１０：  検査装置の運転の現在のシフトに対する累積データと前の運転シフトに対する同様のデータを含む一覧表。各シフトについて、データは（ａ）シフト名称、（ｂ）製造された適正シガレットの数、（ｃ）検知および排除された不良シガレットの数、（ｄ）排除された全製品の百分率を含む。
【００４１】
５．フィールド２１２：  製造されたシガレット１０００本あたりの排除本数に関する本装置の最新状況を示す可動グラフつまりヒストグラム。
【００４２】
６．フィールド２１４：  測定されたシガレット外周に関する本装置の最新状況を示す可動グラフつまりヒストグラム。
【００４３】
７．フィールド２１６：  製造されたシガレット１０００本あたりの排除本数に関する本装置の最新状況。
【００４４】
８．フィールド２１８：  測定されたシガレット外周に関する本装置の最新状況。
【００４５】
９．フィールド２２０ａ−ｄ：  本装置の種々の機能を制御するために、運転員により使用できるいくつかの「操作ボタン」（ディスプレイ５４が「タッチ式スクリーン」である場合）。例えば、装置にシフト変更を指令するためにひとつないし複数のボタン２２０を使用できる。別のボタン２２０は、現在のシフトのためにフィールド２１０に示されたデータの累積に使用するプロセッサ５２のカウンターをリセットするために使用できる。
【００４６】
図１２は、上記のようにシガレットを検査すると共に図１１に示されたようなディスプレイ５４を支援するために、プロセッサ５２により実施できる作業の流れ図である。工程３０２では、システムは検査すべき次の画像を捉える。この工程は、図６の工程１０２〜１２４により詳しく示されたように実施できる。各シガレットの外辺つまり周囲が測定できないと仮定するならば、工程３０４では外周検査カウンターが増分される。この場合には、工程３０４の右側への工程は外周検査カウンターが所定数（例えば１００）に到達した時だけ実施される。工程３０４の左側への工程は、各シガレットに対して実施される。
【００４７】
工程３０６では、いわゆる「木炭検査」が実施される。これは容認できない大きな背景ブラブについての検査であり、図６の工程１３０に該当する。図１２では木炭検査と呼ばれるが、十分に大きな黒眼またはバイパスも当該画像をこの検査工程において不合格とさせるであろう。
【００４８】
画像が工程３０６に合格したならば、工程３０８が制御されてプロセッサ５２のパス・カウンターが増分される。
【００４９】
工程３１０では、ディスプレイ５４のフィールド２１０の関係部分が更新されてパス・カウンターの新しいデータを表示する。
【００５０】
工程３１２では新しいパス・カウンターのデータが関係する従来の動的データ交換（ＤＤＥ）を介して従来のコンピュータ・プログラムに伝達されるが、このプログラムはディスプレイ５４のフィールド２１２にグラフを描く。これらのコンピュータ・プログラムは、フィールド２１６に示されたデータも生成する。
【００５１】
工程３１４では、検査されたシガレットが合格したことを示す適合データがプロセッサ５２のシフト・レジスターに入力される。工程３１４に関係するシフト・レジスター（シフト・レジスター３１４と呼ばれることもある）は、画像を工程３０２において捉える同じ速度でシフトされる。データは、シフト・レジスターの上手側段階に入力される。シフト・レジスターの下手側段階は、排除機構４４（図３および図４）を制御するための出力信号として使用される。上手側段階と下手側段階との間のシフト・レジスター段階数は、シガレットが工程３０２においてその画像が捉えられる位置から必要であれば排除機構４４により排除される位置まで移動するために要する時間に照応する。工程３１４が工程３１２から到達されたならば、シフト・レジスターに入力されたデータは排除機構４４を制御してシガレットを排除せずに通過させる。
【００５２】
シガレットが工程３０６の検査テストに合格しなかったならば、制御が工程３０６から工程３２０へ伝達される。工程３２０では、プロセッサはフィールド２０６に表示された画像を所定時間間隔（例えば３秒間）だけ固定し、さらに検査３０６において画像を不合格なものとした背景ブラブのまわりの適当な矩形２０８によりその画像を増大させる。
【００５３】
工程３２２では、プロセッサ５２のフェイル・カウンターが増分され、また工程３２４では新しいフェイル・カウンターのデータがディスプレイ５４のフィールド２１０の適合部分を更新するために使用される。
【００５４】
工程３２６は上記の工程３１２に類似しており、新しいフェイル・カウンターのデータを上記のカウンター・プログラムに伝達するが、このプログラムはディスプレイ５４にフィールド２１２のグラフとフィールド２１６のデータを生成する。
【００５５】
工程３１４が工程３２６の実施後に実行されたならば、シフト・レジスター３１４に入力されたデータは欠陥画像を持つシガレットをそれが排除機構４４に到達した時に排除させる。
【００５６】
工程３３０の外周検査は（図６の工程１２６におけるように）各シガレットに対して実施され得たが、図１２に示された実施態様ではこの検査は１００本目のシガレットについてのみ実施される。したがって１００本目のシガレットが検知された時に、外周検査テスト３３０は工程１２６に関連して上記のように画像データについて実施される。殊に最大前景ブラブに関係するエッジ画素数は、エッジ画素数を所定のスケール係数で乗算することにより外周測定に換算される。
【００５７】
工程１３２では、ディスプレイ５４のフィールド１２８の外周データを更新する。
【００５８】
工程３３４では、新しい外周データを従来のコンピュータ・プログラムへ伝達するが、このプログラムはフィールド２１４のグラフを上記の工程３１２および３２６に類似したやり方で作成する。次に制御が工程３３４から工程３０６に伝達されて、更新された外周データを提供するために使用されたシガレットについて木炭検査を実施することができる。
【００５９】
工程３４０は、工程３０８に関係するパス・カウンターおよび工程３２２に関係するフェイル・カウンターをリセットしたい場合に実施される。例えば、工程３４０はシフト変更がある場合に実施することができる。
【００６０】
前記の説明は本発明の原理を単に例示したものであること、また種々の変更が本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者によりなされ得ることが理解されるであろう。例えば、ディスプレイ５４について示された特定の情報は所望に応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の原理にしたがってその外観が検査されるべきフィルター吸い口付きシガレットのフィルターの概略端面図である。
【図２】図２は、外観にいくつかの代表的な欠陥を持つシガレット・フィルターの端を示す図１に類似した概略端面図である。
【図３】図３は、本発明の外観検査装置がどのように付加できるかを示すシガレット製造機の図解の一部の概略立面図である。
【図４】図４は、本発明にしたがって製作された外観検査装置の態様に関する概略ブロック図である。
【図５】図５は、図４の装置のビデオカメラにより捉えられた典型的画像の概略図である。
【図６】図６は、本発明にしたがって図４の装置により実施できる外観検査工程例を示す流れ図である。
【図７】図７は、本発明にしたがって画像がいかにして特定の対象区域に限定できるかを示す図５に類似した概略図である。
【図８】図８は図６の方法工程に基づく処理中の典型的な画像データの概略図である。
【図９】図９は別の典型的な画像データを示す図８に類似した概略図である。
【図１０】図１０は、図８および図９に示されたタイプの画像データにおいていくつかの画素が一定の属性を有するものとして参照文字により特定されている画素の典型的区域の概略図である。
【図１１】図１１は、本発明に基づく装置の運転員により観察できるコンピュータ・ディスプレイに現われる情報形式の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明に基づく図４の装置により実施できる代案的および、または付加的な外観検査工程を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０  円形物体
１２  中央区域
１４  紙層
１６  合わせ目
２２  フラッグ
２４  隙間（バイパス）
２６  変色区域（黒眼）
３０  検査ドラム
３２  排除ドラム
４０  画像処理装置
４２  画像捕捉部
４４  排除機構
４６  カメラ
４７  視野
４８  光源
５０  シャフト・エンコーダ
５２  プロセッサ
５４  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003578788.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003578788.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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