(57)【要約】【課題】  コード情報としてすかし画像が形成された用紙のすかし画像の品質の検査を抄紙機上で全数検査を行う際、外乱の影響により、用紙の透過光量や照明の照度が変化しても安定した測定及び良否判定が行える検査方法及び検査装置を提供する。【解決手段】  本発明は、すかし画像を含む領域の透過光画像の輝度に合わせてしきい値を自動的に変更して透過光画像データを入力し、すかし部と背景部に切り分け、濃度分布からすかし画像の鮮明度の測定と、二値化した透過光画像からすかし画像のパターン形状の測定とを行い、基準となるすかし画像品質とで比較検査する検査方法及び検査装置である。【選択図】図１
2006268142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コード情報としてすかし画像のパターン形状が形成された用紙の検査方法であって、
前記用紙の一方の面側から光を照射し、
前記光を照射した前記用紙の他方の面側から、すかし画像を含む領域の透過光画像を撮像し、
前記撮像したすかし画像を含む領域の透過光画像を取得する際に、前記すかし画像を含む領域の透過光画像の輝度に合わせて自動的に変更したしきい値を用いて前記透過光画像を画像処理部に入力し、
前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像を、すかし部と背景部とに切り分け、
前記すかし部と前記背景部との濃度分布からすかし画像の鮮明度を測定し、
前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像を二値化し、前記二値化した透過光画像からすかし画像のパターン形状の測定とを行い前記すかし画像を数値化し、
それぞれの測定結果から求めた前記すかし画像の品質を基準となるすかし画像の品質と比較する演算部により比較検査することによりすき入れ用紙のすかし画像の品質を検査することを特徴とする用紙の検査方法。
【請求項２】
前記コード情報は、バーコード又は二次元コードのすかし画像であることを特徴とする請求項１記載の用紙の検査方法。
【請求項３】
前記すかし画像のパターン形状の測定対象が、前記バーコード又は二次元コードの幅、長さ、面積、本数のいずれか少なくとも一つであることを特徴とする請求項２記載の用紙の検査方法。
【請求項４】
コード情報としてすかし画像が形成された用紙のすかし画像の品質の検査装置であって、
前記検査装置は、照明装置と撮像装置と画像処理装置とから成り、
前記照明装置は、前記用紙の一方の面に光を照射する光源部を備え、
前記撮像装置は、前記一方の面に光を照射した用紙の他方の面から、前記すかし画像を含む領域の透過光画像を撮像する撮像部を備え、
前記画像処理装置は、前記撮像した前記すかし画像を含む領域の透過光画像を前記透過光画像の輝度に合わせてしきい値を自動的に変更して透過光画像データを入力する画像入力部と、前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像データからすかし部と背景部に切り分ける画像解析部と、前記すかし部と前記背景部との濃度分布からすかし画像の鮮明度の測定と、二値化した透過光画像からすかし画像のパターン形状の測定とを行い、前記すかし画像の品質を数値化してそれぞれの測定結果から求めた前記すかし画像品質を基準となるすかし画像品質の数値とで比較検査して演算を行う演算部と、前記基準となる数値を記憶する記憶部と、前記演算部での演算による結果を判定する判定部と、判定結果を表示する出力表示部とを備えたことを特徴とする用紙の検査装置。
【請求項５】
前記撮像装置の撮像部は、ＣＣＤラインカメラであることを特徴とする請求項４記載の用紙の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙の品質を検査する技術であって、特に、すき入れによる用紙へのコード情報の付与状態について検査する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、すかしが加工されたすき入れ用紙の検査には、熟練工による目視検査が行われている。この検査では、すき入れ用紙を透過光にかざし、視認画像として浮かび上がるすかしを目視し、すき入れの有無や形状、塵の混入などを確認し、欠陥用紙を除去している。
【０００３】
近年では、すかしによって、用紙にコード情報を付与する技術が採用されている。このコード情報は、機械処理に用いられるため、すき入れされたすかしの形状が、情報として認識される。そのため、通常の画像としてのすかしは、透過光による明暗の違いからなる鮮明度で、相対的に画像として目視で認識できることが求められていたが、コード情報としてのすかしは、鮮明度のほかに、幅、長さ、面積、本数などの形状を管理することが求められる。
【０００４】
本出願人は、すき入れ用紙の検査を機械的に行うことのできる装置として、すき入れ検査装置を出願している。該検査装置は、検査対象となるすかし画像をパターンにより切り分け、基準画像とのコントラストから、欠陥検査するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５０１９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような検査手法を用いた場合、あらかじめ検査前に定義された固定したしきい値で演算処理するため、検査対象物である用紙の透過光量や照明の照度が変化した場合にはすき入れ画像を適切に二値化処理することが困難であった。このような時は、定義されたしきい値を手動で変更し、すき入れ画像の二値化処理に適切なしきい値を改めて入力する必要があり、すき入れ画像の取得が非常に難しいものであった。
【０００７】
このような検査装置は、用紙にすき入れされた、すかし画像の認識のための装置であったために、コード情報の幅、長さ、本数等を管理するには適していなかった。
【０００８】
従来の熟練工による目視検査では、すき入れ用紙を全数検査するには、作業に多くの時間を費やしていた。加えて、すかしの鮮明度や形状について、数値管理することは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術では難しかった、コード情報としてすかし画像パターンが形成された用紙のすかしの鮮明度、幅、長さ、面積、本数といったすき入れ状態の品質管理を行うすき入れ用紙の検査方法及び検査装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、すかし画像を含む領域の透過光画像の輝度の変動に合わせて自動的に変更したしきい値を用いて透過光画像を入力し、被検査対象物から得られる透過光量の変化に合わせて画像取得時におけるしきい値を自動で最適の値に変更することで、外乱の影響を受けずに品質管理が行えるすき入れ用紙の検査方法及び検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明におけるコード情報としてすかし画像のパターン形状が形成された用紙の検査方法は、前記用紙の一方の面側から光を照射し、前記光を照射した前記用紙の他方の面側から、すかし画像を含む領域の透過光画像を撮像し、前記撮像したすかし画像を含む領域の透過光画像を取得する際に、前記すかし画像を含む領域の透過光画像の輝度に合わせて自動的に変更したしきい値を用いて前記透過光画像を画像処理部に入力し、前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像を、すかし部と背景部とに切り分け、前記すかし部と前記背景部との濃度分布からすかし画像の鮮明度を測定し、前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像を二値化し、前記二値化した透過光画像からすかし画像のパターン形状の測定とを行い前記すかし画像を数値化し、それぞれの測定結果から求めた前記すかし画像の品質を基準となるすかし画像の品質と比較する演算部により比較検査することによりすき入れ用紙のすかし画像の品質を検査することを特徴とする。
【００１２】
前記コード情報は、バーコード又は２次元コードのすかし画像であることを特徴とする用紙の検査方法である。
【００１３】
前記すかし画像のパターン形状の測定対象が、前記バーコード又は２次元コードの幅、長さ、面積、本数のいずれか少なくとも一つであることを特徴とする用紙の検査方法である。
【００１４】
本発明におけるコード情報としてすかし画像が形成された用紙のすかし画像の品質の検査装置は、前記検査装置は、照明装置と撮像装置と画像処理装置とから成り、前記照明装置は、前記用紙の一方の面に光を照射する光源部を備え、前記撮像装置は、前記一方の面に光を照射した用紙の他方の面から、前記すかし画像を含む領域の透過光画像を撮像する撮像部を備え、前記画像処理装置は、前記撮像した前記すかし画像を含む領域の透過光画像を前記透過光画像の輝度に合わせてしきい値を自動的に変更して透過光画像データを入力する画像入力部と、前記入力したすかし画像を含む領域の透過光画像データからすかし部と背景部に切り分ける画像解析部と、前記すかし部と前記背景部との濃度分布からすかし画像の鮮明度の測定と、二値化した透過光画像からすかし画像のパターン形状の測定とを行い、前記すかし画像の品質を数値化してそれぞれの測定結果から求めた前記すかし画像品質を基準となるすかし画像品質の数値とで比較検査して演算を行う演算部と、前記基準となる数値を記憶する記憶部と、前記演算部での演算による結果を判定する判定部と、判定結果を表示する出力表示部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記撮像装置の撮像部は、ＣＣＤラインカメラであることを特徴とする用紙の検査装置である。
【発明の効果】
【００１６】
従来の目視による官能検査では不可能であった、すき入れ用紙全面のすかしの鮮明度、幅、長さ、面積を測定し、数値による良否判定を行うことが可能となり、すき入れ品質の検査が容易となった上、抄紙機上で全数検査を行うことが可能となった。
【００１７】
外乱の影響により、用紙の透過光量や照明の照度が変化しても安定した測定及び良否判定が行えるようになり、均質な製品検査ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について説明する。本発明の検査方法を実施するため、照明手段としての光源、画像入力手段、画像処理手段を具備することが望ましい（図１参照）。
【００１９】
被検査対象物は、コード情報がすかしとして付与されたすき入れ用紙であり、抄紙機上を搬送されているウェブ状態である。このコード情報としてのすかしの形状は、バーコードタイプの長方形や２次元コードタイプの四角形等であり、コード情報として、認識されるものである。
【００２０】
画像入力手段で用いる撮像手段には、ＣＣＤラインカメラ１、画像処理手段では、リアルタイムＯＳを用いた画像処理装置６で動作させることが望ましい（図２参照）。検査するすき入れ用紙３の幅に応じて、ＣＣＤラインカメラ１及び画像処理装置６を複数台設置することも可能である。この場合、図２記載のように、ネットワークハブ１０の利用などで、リアルタイムＯＳの表示・操作用ＰＣ７に接続すればよい。抄紙機上での用紙搬送中のようなウェブ搬送状態の画像撮影では、ＣＣＤラインカメラ１が適しており、すき入れ用紙３に対して、透過照明装置から光を照射し、コード情報として付与されたすかし４を含む領域の画像をＣＣＤラインカメラ１で、１次元の画像を順次取得し、２次元画像に生成する。
【００２１】
このとき、すき入れ用紙３のすかし領域の撮像される画像は、透過画像であり、用紙面の一方から照射した光を照射した面とは違うもう一方から取得するので、すかしの明暗により、画像が表出し、取得されるものである。
【００２２】
この取得した画像データから、コード情報として付与されたすかし４部分を切り分け、すかし部分の鮮明度および形状を測定することにより、すき入れ品質の検査が行われる。具体的には、取得した画像データを、画像処理手段のメモリに転送し、メモリ内に格納されている基準データに対して、パターンマッチングといった公知の画像処理を実行し、被検査対象物であるすき入れ用紙３からコード情報として付与されたすかし４部分を切り分けた後に検査が行われる。
【００２３】
このコード情報として付与されたすかし４部分の画像データに対し、濃度の分布を利用してすかしの鮮明度を測定し、二値化した画像から形状を測定することにより品質が数値化され、基準となる数値と比較することによって欠陥がすぐに判明するので、とても有用であることがわかる。その後は、公知の様々な技術を適宜利用し、欠陥品を排除すれば良い。
【００２４】
したがって、本発明を実施するには、被検査対象物のすき入れ用紙３の一部もしくは全面のすかしを含む領域に対して、透過照明装置２に適用される光源として、白熱球を選択する。この他に使用できる光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ハロゲンランプ、太陽光、ＨＩＤランプ（Ｈｉｇｈ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ）等から適宜選択すれば良い。その光源により透過照射された光を撮像手段のＣＣＤラインカメラ１で取得する。撮像に使用されるカメラは、ＣＣＤエリアカメラやＣＣＤラインカメラ１を用いることが望ましい。ＣＣＤエリアカメラは、テーブル上の検査台などのように、被検査対象物を生産ライン上から一度取り出して検査するいわゆるオフライン検査で静止状態の撮影に適している。ＣＣＤラインカメラ１は、被検査対象物を抄紙機上の搬送途中などのような、生産ライン上で検査するいわゆるオンライン検査における走行状態の撮影に適している。
【００２５】
ＣＣＤエリアカメラやＣＣＤラインカメラ１などのそれぞれのＣＣＤカメラにより撮像された画像は、２次元画像の画像データとして抽出することになる。
【００２６】
２次元画像の画像データからコード情報として付与されたすかし４部分を切り分けるためにはパターンマッチングを適用する。これは撮像された２次元画像の画像データと、あらかじめ用意した基準となる画像データを比較し、画像の形状や明るさなどの類似度によりコード情報として付与されたすかし４部分を切り分けるものである。
【００２７】
２次元画像の画像データから切り分けられた、コード情報として付与されたすかし４部分は透過光量の違いにより背景部と白すかし部とに分けることができる。ここでいう白すかしとは、周囲の背景部に比べ紙層の厚みが薄い部分のことをいう。
【００２８】
コード情報として付与されたすかし４の鮮明度は、画像の明るさの違いにより測定される。これを式で示すと次のようになる。
【００２９】
【数１】
2006268142.tif 000003
【００３０】
ここで最大値とは最も明るい画素の輝度であり、白すかし部の画素の輝度が採用される。最小値とは最も暗い画素の輝度であり、背景部の画素の輝度が採用される。
【００３１】
コード情報として付与されたすかし４の形状は、白すかし部の幅、長さ、面積、本数により測定される。背景部と白すかし部の切り分けには二値化手法を用いる。
【００３２】
二値化の際は、照明の強さや周辺光などの外乱の影響により変化するすかし画像の輝度に合わせ、しきい値を自動で変更し、そのときの変更する度合いは、判別分析法あるいはクラスタリング法などを用いて、画像の輝度ヒストグラムから最適な値を自動で求めることとしている。これを式で示すと次のようになる。
【００３３】
【数２】
2006268142.tif 000004
【００３４】
ここで、σB２(T)はクラス間分散、σW２(T)はクラス内分散である。分離度η（T）が最大になるようにしきい値Tを求める。
【００３５】
【数３】
2006268142.tif 000005
【００３６】
ここでμ1、μ2はそれぞれのクラスにおける画素の輝度の平均値である。しきい値で画像を２つのクラスに分割する際において、Tとなるような値をしきい値とする。
【００３７】
さらに、求めたしきい値で二値化を行う前に、画像に対してメディアンフィルタなど、公知の画像処理を行うことは、画像から余分な情報となるノイズを除去するために非常に有効である。
【００３８】
二値化された白すかし部分の画像からすかしの形状を測定するためには、一般的な画像処理手法を用いればよい。例えば幅と長さは画像の座標位置からフェレ径により求めることが可能であり、面積は画素の数と１画素の大きさを掛け合わせればよい。また、本数は画像をラベリングし、ラベルの数より求めることが可能である。
【００３９】
このように測定されたすかしの鮮明度とすかしの形状の測定値が、許容値の範囲内であれば正常と判定され、通常製品として扱われ、許容値の範囲外であれば欠陥と判定され、異常製品として処理される。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明のすき入れ用紙の検査装置の実施例について図面を用いて詳細に説明するが、本発明の内容は、この実施例に限定されるものではなく、容易に類推される技術的範疇のものも含まれる。
【００４１】
製造ライン上の検査であって、すき入れ用紙３の搬送状態におけるオンラインでのコード情報として付与されたすかし４の状態等の品質検査は、図１に示すように、ＣＣＤラインカメラ１、透過照明装置２、画像入力装置５、画像処理装置６を主とする装置構成で、被検査対象物のすき入れ用紙３は、ウェブ状態で抄紙機のライン上を搬送されている。図２に示すように、検査する用紙の幅に合わせて、画像処理装置６等を増設しても良い。
【００４２】
製造ライン上の検査装置による検査工程の流れを図３のフローチャートを用いて、説明する。図１のように、搬送されているすき入れ用紙３に透過照明装置２で光を照射する。このとき照射する面は、カメラですき入れ用紙３の透過光を撮像できるように、カメラの受像部とは反対の用紙面側である。つまり、透過照明装置２とカメラの間に被検査対象物のすき入れ用紙３が位置している。
【００４３】
光を照射されたすき入れ用紙３から透過してくる、すかし領域を含む画像をＣＣＤラインカメラ１でライン毎に撮像を繰り返し画像の１次元データを取得する（Ｓ０１）。画像を取得する際は、プリントマークセンサ９及びロータリエンコーダ８からのタイミング信号を利用することで、すかし領域部分に絞って効率よく取得することができる。このＣＣＤラインカメラ１で取得したすかし画像領域の１次元画像データは、画像入力手段１２によって時系列に順次入力して２次元画像データを生成する。
【００４４】
カメラですかし領域の画像を取得する際には、照明の強さや周辺光などの外乱の影響によりすかし画像の輝度が変化する。その際、輝度の最も高い部分と最も低い部分がともに飽和状態とならず、階調として撮像可能であるようにあらかじめカメラの絞りを調整しておくとよい。
【００４５】
この取得した画像データをメモリに入力し、その画像データを画像処理装置６内に備える演算部によってあらかじめ記憶し格納しているコード情報の基準画像とパターンマッチングすることで、習得した画像データからコード情報として付与されたすかし４を含む領域部分を切り出す処理が行われる（Ｓ０２）。
【００４６】
次に、Ｓ０２で切り出された画像は、用紙搬送の流れ方向をＸ軸とし、幅方向をＹ軸とする。このＸ軸方向の中央部１０ｍｍの範囲において、画像の輝度を走査し、変調度を求める（Ｓ０３）。最大値と最小値を前記数１で開示した鮮明度を求める計算式にあてはめて鮮明度を測定する（Ｓ０４）。
【００４７】
さらに、Ｓ０２で切り出された画像の輝度のヒストグラムから判別分析法によりしきい値を求め、画像を二値化する（Ｓ０７）。二値化により分離されたコード情報のすかし画像（Ｓ０８）に対し、形状の測定を行う。
【００４８】
形状の測定では、すかしの幅と長さはフェレ径より求める。面積については画像の解像度を考慮して１画素あたりの面積を求め、二値化されたすかし画像の画素数と掛け合わせることで求める（Ｓ０９）。本数については画像にラベリング処理を行い（Ｓ１０）、ラベルの数を本数とする。
【００４９】
このように測定したすかしの鮮明度と形状は、あらかじめ設定した管理範囲と比較（Ｓ０５、Ｓ１１）し、正損の判定を行う。この判定結果により、品質検査の結果が損の場合は判定ランプにより表示又は用紙のリジェクトを実行する。用紙のリジェクトの際は、用紙に対するＩＪＰ印字及び警報ランプによる出力を行う（Ｓ１２）。この表示やリジェクト手段については、公知の手段を用いれば良い。
【００５０】
また、テーブル上での検査のように、搬送状態でない場合は、カメラをＣＣＤエリアカメラとすれば、同様に、用紙を挟んでカメラと照明を配置すれば、すかし画像を取得することができる。画像取得以降の処理はこの実施例によって実現される。以上のことから、２次元画像データ取得後の処理については、オンライン及びオフラインともほぼ同様に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明におけるすかし検査装置の概略図である。
【図２】本発明におけるすかし検査装置の構成概略図である。
【図３】本発明のすかし品質検査のフローチャートである。
【図４】本発明のすき入れ用紙の一例である。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＣＣＤラインカメラ
２    透過照明装置
３    すき入れ用紙
４    コード情報として付与されたすかし
５    画像入力装置
６    画像処理装置
７    表示・操作用ＰＣ
８    ロータリエンコーダ
９    プリントマークセンサ
１０    ネットワークハブ
【図１】
2006268142.tif 000006
【図２】
2006268142.tif 000007
【図３】
2006268142.tif 000008
【図４】
2006268142.tif 000009