(57)【要約】【課題】コンベア上を移動中するシート類を、精度良く寸法測定する装置を、安価で小型なものを提供する。【解決手段】コンベア上に２台のカメラを配置し、コンベア上を搬送するシート類寸がカメラ直下に到達したときに初回の撮影を行い、被測定部材が離脱したときに２回目の撮影を行う。２台のカメラ間隔測定データと、初回から２回目の撮影の間のシート類移動量計測データと、４つの画像データを演算することにより、シート類の移動方向寸法、幅寸法およびシート類の角度計測可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベア上を移動するシート類の寸法を測定する装置において、コンベア上を移動するシート類の移動距離を測定する移動量測定手段と、シート類の先端と後端を検出するシート前後端検出手段と、該シート前後端検出手段からの信号によりシート類の角部を撮影する２つのカメラと、該２つのカメラ間隔を測定するカメラ間寸法検出手段と、該２つのカメラ間隔を変更する位置調整手段と、演算手段と演算結果出力手段を備えたことを特徴とするシート類寸法測定装置
【請求項２】
透過特性を持つコンベアベルトを用いた請求項１のシート類寸法測定装置
【請求項３】
シート類の先端と後端を検出するシート前後端検出手段から、シート類移送方向に、一定間隔を隔てて第２のシート検出手段を配置し、シート類移動距離を算出すること特徴とする請求項１のシート類寸法測定装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンベアで搬送する四角形に裁断された印刷物や出版物などの縦寸法、横寸法および角度を測定するシート類寸法測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルトコンベアで搬送するシート類１００の外形検査する装置は、図１１で示すように、コンベアと、該コンベア上部にＣＣＤ二次元イメージセンサを搭載する画像入力装置８２，８３，８４，８５（以下、カメラ）が配置され、４台のカメラ８２，８３，８４，８５には、コンベアベルト８０，８１を挟んで対向した位置にストロボが配置される。
【０００３】
カメラ８２，８３，８４，８５とストロボは、ベルトコンベアで搬送されるシート類１００の大きさに合わせて撮影位置を調整できる構造となっている。カメラの調整位置は、ベルトコンベアで搬送されるシート類１００が、コンベア中央に配置された先端位置検出センサ８６直下に搬送された場合に、シート類１００の４隅がカメラ８２，８３，８４，８５のほぼ撮影中央部で撮影可能な位置に調整される。
【０００４】
コンベア上のシート類１００が、先端位置検出センサ８６直下に到達すると、前記先端位置検出センサ８６より、撮影トリガが発生され４台のストロボが同調発光する。カメラ８２，８３，８４，８５は、シート類１００の陰影に対応した画像データをカメラ内８２，８３，８４，８５のメモリーに記憶し、順次演算処理部にデータ転送を行う。演算処理部は、４台のカメラ８２，８３，８４，８５からの画像データを受信し、全ての画像データを取り込むと、画像の演算処理を開始する。
【０００５】
シート類１００の４隅がカメラ８２，８３，８４，８５のほぼ撮影中央部で撮影可能な位置に調整されているが、コンベア上のシート１００は、コンベア搭載方式によるばらつきや移動時の振動などにより、搬送位置が不安定となっていて、中央位置には存在しない。このため演算処理部は、４台のカメラ８２，８３，８４，８５からの画像データより、シート１００の各コーナー座標を計算し、１つのコーナ座標を基準になるよう設定し、この基準位置からの傾き補正を行い、搬送方向寸法、幅寸法および直角度を演算により求める。この演算方法は、特開平６−１４７８３６に開示されている。演算より得られた、搬送方向の寸法、幅寸法および直角度は、あらかじめ設定された許容値と比較して良否判定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１４７８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、４台のカメラを必要とし、被測定物の大きさに合わせて、４台のカメラの位置調整機構を必要とするため、高額で大型な装置となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、１つの被測定部材が通過するときに、カメラ２台が２回の撮影を行い、カメラ４台使用する方式と同様に被測定部材の４角の画像データを取得する。第１回目の撮影は、被測定部材が前記カメラ直下に到達したとき、第２回目の撮影は、被測定部材が前記カメラ直下から離脱したときに行う。第１回目と第２回目の撮影の間に移動するシート類の移動量を計測する手段を設けることにより、被測定部材の搬送方向の寸法、幅寸法およびシート類の４角の角度を計測可能にしたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシート類寸法測定装置は、カメラ２台でカメラ４台の方式と同等の外形寸法計測が可能となり、シート類の搬送方向にカメラの配置が不要になるため、安価で小型化な装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ベルトコンベアで搬送する出版物や鋼板などの外形の検査工程において、移動方向寸法、幅寸法および直角度測定という目的を、シート類移動量を計測する手段とカメラの組合せにより、従来使用していたカメラを４台から２台に半減し、小型な装置を実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明装置の第１実施例の斜視図であって、印刷物や書籍など（以下、シート類１０）は、主コンベアベルト１１および副コンベアベルト１２，１３，１４，１５によりX方向に搬送される。前記、コンベアベルトが動作したときロータリエンコーダ１６によりの搬送量に比例したパルスが出力される。
【００１２】
前記コンベアの上方向に、カメラ３２，３３が配置されている。カメラ３２，３３は、位置調整台２０に固定したサーボモータ２４とサーボモータ２４の回転軸に左ねじボールねじ２２、右ねじボールねじ２１がカップリング２３で連結され、サーボモータ２４の回転動作により、カメラ間隔を変更できる。
【００１３】
図２のCPU６０は、電源立ち上げ時にカメラ３２，３３の原点復帰指示をサーボコントローラ６５に指令し、カメラ３２，３３を装置中央方向に移動するよう動作させ、図１の原点センサ２６がカメラ取付台突起部２８を検知し、サーボモータ２４を停止する。図２のサーボコントローラ６５は、内臓する位置カウンタをリセットし、原点復帰動作を完了する。
【００１４】
原点復帰動作完了後、ＣＰＵ６０は、許容データ６４格納された被測定物のY方向の寸法と同等もしくは同等以上の間隔に相当する位置決めパルス数を計算し、サーボコントローラ６５に指令し、サーボモータ２４を動作させる。
サーボモータ２４を動作により、カメラ３２，３３は、概略被測定物のY方向の間隔を離した位置に停止する。
【００１５】
移動したカメラの間隔の位置データは、サーボモータ２４に直結するロータリーエンコーダ２５のパルスにより、サーボコントローラ２６に内臓される位置カウンタで計数され、CPU６０に入力され演算処理により求められる。
【００１６】
図１の副コンベアベルト１２と副コンベアベルト１４隙間にストロボ３５が配置され、副コンベアベルト１３と副コンベアベルト１５隙間にストロボ３４とレーザ発光器３０が配置されている。ストロボ３４、３５は、上部のカメラ３２、３３に対向して配置され、カメラ撮影視野より大きな領域の発光面となっている。カメラ３２，３３の移動量が大きい場合は、ストロボ３４、３５をカメラ３２，３３直下に移動できる構造とする。
【００１７】
レーザ発光器３０は、上部のレーザ受光センサ３１に対向して配置され、レーザ発光器３０から放射される光束は、コンベア上を搬送されるシート類１０により遮断される構造となっている。
【００１８】
図２のブロック図を用いて、シート類１０がコンベアを移動するときの動作を説明する。レーザ発光器３０からの光束がシート類により遮断されるとレーザ受光センサ３１は、CPU６０とトリガ発生回路５２とゲート５６に、ワーク検出信号５１を出力する。
【００１９】
CPU６０は、ワーク検出信号５１の立ち上がりを検知すると、内部メモリを初期化する。トリガ発生回路５２は、ワーク検出信号５１と該ディレイ信号５１ｄの排他的論理和をとることにより、１０ｍｓ程度のトリガパルス５３をカメラ３３、３３に出力する。ワーク検出信号５１とディレイ信号５１ｄとトリガパルス５３ａのタイミングは、図８のようになる。
【００２０】
トリガパルス５３ａを入力した図２のカメラ３２，３３は、同調発光信号５４ａ、５４ｂをストロボ３４，３５に出力し、ストロボ３４，３５を発光させ、シート類１０先端面の２角の陰影画像撮影を行い、取得した画像データを画像メモリ６１，６２に取込みＣＰＵ６０に順次転送する。CPU６０は、カメラ３２からの画像データを第１の映像データ、カメラ３３からの画像データを第２の映像データとして保存する。
【００２１】
シート類１０後端面がカメラ直下を通過すると、レーザ受光センサ３１は、遮光から受光状態に変化し、ワーク検出信号５１がHからLとなる。トリガ発生回路５２は、ワーク検出信号５１がHからLに変化するとき、ワーク検出信号５１と該ディレイ信号５１ｄの排他的論理和をとることにより、２回目のトリガパルス５３ｂをカメラ３３、３３に出力する。
【００２２】
トリガパルス５３ｂの入力により、カメラ３２，３３は、初回同様、ストロボを同調発光させ、シート類１０後端面の２角の陰影画像の撮影を行い、取得した画像データを画像メモリ６１，６２に取込みＣＰＵ６０に順次転送する。
カメラ３２から取得した画像データは、第３映像データとして、カメラ３３から取得した画像データは、第４映像データとして保存される。
【００２３】
図２のゲート５６は、ワーク検出信号５１がHからLに変化すると、エンコーダ１６からの搬送パルス５５を遮断する。図８に示すように、ワーク検出信号５１がHの区間、搬送パルス５５を通過させ、シート長に比例したパルス列５７を通過させカウンタ５８により計数し、その計数結果を計数値１２０とする。
【００２４】
CPU６０は、ワーク検出信号５１がHからLに変化すると、カウンタ５８により計数された計数値１２０を内部に取り込み、後述する演算処理に使用する。計数値１２０は、カメラ３２，３３の初回の撮影から２回目の撮影の間にシート類１０が移動した距離と比例した値となる。
【００２５】
ＣＰＵ６０は、第１、第２、第３と第４の画像データと、カウンタ５８で計数した計数値１２０と、サーボコントローラ６５からのカメラ間距離の情報から後述する計算により、移動方向寸法、幅寸法およびシート類の角度を演算し、あらかじめ設定した許容データ６４と比較する。その結果、寸法と角度が許容範囲内であれば、良否判定信号に「良」、範囲外であれば「否」を出力する。良否判定出力６６は、ブザー音出力、パイロットランプ出力、画面表示出力、通信出力や後続の振分装置への出力などがある。
【００２６】
図３は、カメラ３３直下にシート類１０が侵入して撮影した映像データ７２を示したもので、シート類１０の角部（図１の１０ｂ）付近の陰影をハッチングしたものであり、カメラ原点１１０からの座標１０８，１０９を求める方法を次に示す。
【００２７】
エッジ検出ライン１１１、１１２は、あらかじめ設定された比較演算を実施するためのメモリのアドレスを示す。座標１０９は、エッジ検出ライン１１１の始点111aから終点１１１ｂに向かって、順次画素データを比較演算することにより、明暗の変化点を探し、座標をも求める。座標１０８も同様にエッジ検出ライン１１２の明暗変化点を求める。他の３つの映像データ７３、７４，７５も同様な方式で座標を計算できる。
【００２８】
図４は、カメラ３２の初回映像データ７１とカメラ３３初回映像データ７２，カメラ３２の２回目の初回映像データ７３，カメラ３３の２回目の映像データ７４を仮想配置したものであり、映像データ７１と７２，映像データ７３と７４は、カメラ中心間距離Ｙｐに相当する間隔を離し、映像データ７１と７３，映像データ７２と７４は、シート類移動距離Xｐに相当する間隔を離してある。
【００２９】
カメラ中心間距離Ｙｐは、CPUがサーボコントローラ６５に位置指令した距離であり、サーボコントローラ６５に接続するロータリーエンコーダ２５からの位置計測により、指令した位置にカメラ３２，３３を移動させる。シート類移動距離Xｐは、カウンタ５８で計数した計数値１２０に、パルス定数Ｐｋ（mm／ｐｕｌｓｅ）を乗じた数値となる。
【００３０】
映像データ７１では、シート類１０のエッジ座標１０４、１０５を、映像データ７３では、シート類１０のエッジ座標１０２，１０３を、映像データ７４では、シート類１０のエッジ座標１０６，１０７の合計８個の座標を取得できる。前記８個の座標は、映像データ左下をカメラ原点としたローカル座標となっている。
【００３１】
映像データ７３のカメラ原点１０１を図４の仮想配置全体の原点（以下、全体原点１０１と呼ぶ）に変更した場合に、映像データ７３の領域の座標１０２，１０３は、そのままの値が使用できる。映像データ７１の領域の座標１０４，１０５は、ローカル座標にシート類移動距離Ｘｐを加算した値が、全体原点１０１からの新座標になる。映像データ７４の領域の座標１０６，１０７は、ローカル座標にカメラ中心間距離Ｙｐを加算した値が、全体原点１０１からの新座標になる。映像データ７２の領域の座標１０８，１０９は、ローカル座標にシート類移動距離Ｘｐとカメラ中心間距離Yｐを加算した値が、全体原点１０１からの新座標になる。
【００３２】
図５は、全体原点１０１からの座標８点から最終測定結果を求める演算を説明する図である。全体原点１０１からの座標１０２を（X1,Y1）、座標１０４を（X２,Y２）、座標１０５を（X３,Y３）、座標１０９を（X４,Y４）、座標１０８を（X５,Y５）、座標１０６を（X６,Y６）、座標１０７を（X７,Y７）、座標１０３を（X８,Y８）と定義して、シート類１０の移動方向寸法Xa、幅寸法Yａ、４つの角度θａ、θｂ、θｃおよびθｄを求める。
【００３３】
シート類の４辺の傾きθ１、θ２、θ３、θ４を、次の式より求める。
θ１＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）｝            （ｒａｄ）
θ２＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ４−Ｘ３）／（Ｙ４−Ｙ３）｝            （ｒａｄ）
θ３＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｙ６−Ｙ５）／（Ｘ６−Ｘ５）｝            （ｒａｄ）
θ４＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ８−Ｘ７）／（Ｙ８−Ｙ７）｝            （ｒａｄ）
【００３４】
シート類４角θａ、θｂ、θc、θdは、次の式より演算する。
θａ＝π／２＋θ１−θ４            （ｒａｄ）
θｂ＝π／２＋θ２−θ１            （ｒａｄ）
θｃ＝π／２＋θ３−θ２            （ｒａｄ）
θｄ＝π／２＋θ４−θ３            （ｒａｄ）
【００３５】
移動方向寸法Ｘａおよび幅寸法Ｙａは、シート類１０がコンベア上を斜めに搬送するための補正の例を示す。
Ｘａ＝｛（Ｘ４−Ｘ７）＋（Ｘ３−Ｘ８）｝／２  ＊（ｃｏｓθ２＋ｃｏｓθ４）／２
Ｙａ＝｛（Ｙ５−Ｙ２）＋（Ｙ６−Ｙ１）｝／２  ＊（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ３）／２
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明装置の第２実施例の斜視図であって、実施例１のシート類１０の搬送部が、透明コンベアベルト１８により構築されている。ストロボ３４，３５は光量の減衰を抑えるため、透明コンベアベルト１８内部に設置される。シート類１０は、コンベア上部に配置された、反射式レーザセンサ１９により検知される。カメラ３２、３３の位置調整と寸法検知は、実施例１と同じ方式のため、説明を省略する。
【００３７】
透明コンベアベルト１８は、ポリウレタンエラストマー組成物やポリエステルエラストマー（白色）、ポリエステル帆布、メッシュシート類などの光学的に透過率の高い材料を使用する。
【００３８】
本例では、演算処理を高速化するために、エッジ検出ラインを用いて画像データから８つの座標を抽出したが、高速演算処理を装備するＣＰＵを搭載し、全面を演算しシートの角部の４座標を検出し、該４座標から計測結果を演算処理しても良い。今回の例では、ストロボ３４，３５を下面から上面に向け照射し、上面のカメラ３２，３３に陰影画像を取込む配置としたが、ストロボ３４，３５を上面から下面に向かって照射し、カメラ３２，３３に陰影画像を取込む配置に変更しても良い。
【００３９】
図７は、コンベア１１〜１５とカメラ３２，３３と第１のワーク検出光軸３８の後方にＸｓの間隔で離し設置された第２のワーク検出光軸３９の配置図示したものである。第１のワーク検出光軸３８は、図２のレーザ発光器３０から発光され、レーザ受光センサ３１に到達する光軸を示し、第２のワーク検出光軸３９は、図２のレーザ発光器６７ａから発光される光軸でレーザ受光センサ６７ｂに到達する光軸を示す。
【００４０】
図９のタイミングチャートは、シート類が第１のワーク検出光軸３８を遮光するときにワーク検出信号５１がＨとなり、第２のワーク検出光軸３９を遮光するときに補助ワーク検出信号６８がＨとなる。
【００４１】
図２のカウンタ５８は、図９のワーク検出信号５１の立ち上がりから計数を開始し、補助ワーク検出信号６８立ち上がりを検出したときに、計数値１２１をラッチし、計数を継続する。ワーク検出信号５１の立ち下がりに計数を終了し計数値１２０を保存する。
シート類移動距離Ｘｐは、次の式で得られる。
Ｘｐ＝  （距離Ｘｓ）  ×  （計数値１２０）／（計数値１２１）
【００４２】
同様にシート類移動距離Ｘｐを求める方法として、図１０の補助ワーク検出信号６８の立ち上がりから計数を開始し、ワーク検出信号５１立ち下がりを検出したときに計数値１３１をラッチし、計数を継続する。補助ワーク検出信号６８の立ち下がりに計数を終了し計数値１３０を保存する。
シート類移動距離Ｘｐは、次の式でも得られる。
Ｘｐ＝  （距離Ｘｓ）  ×  （計数値１３０）／（計数値１３０−計数値１３１）
【００４３】
このように補助ワーク検出信号６８を用いることにより、ベルトテンションや経年変化によるパルス定数Ｐｋ（mm／ｐｕｌｓｅ）の変動を軽減することが出来る。理想状態の計数値１２１もしくは計数値１３２は、被測手物の大きさに関係なく一定であるため、計数値１２１もしくは計数値１３２が、許容を超える増加の場合は、ベルトのすべりが増加するなど、機能低下したと判断し、警告を発することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、出版物の裁断工程後の検査、工程での印刷用紙の検査、鋼鈑の裁断外形の検査に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】シート類寸法測定装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】シート類寸法測定装置の実施方法を示したブロック図である。
【図３】映像データの座標を取得方法の説明図
【図４】シート類１０の外形寸法を演算するための仮想配置となっている。
【図５】座標から寸法を演算ための説明図である。
【図６】透明ベルト用いたシート類寸法測定装置の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図７】コンベアとカメラとセンサの位置関係を示す配置図である。
【図８】実施例１のタイミングチャートである。
【図９】実施例３のタイミングチャートである。
【図１０】実施例３のタイミングチャートである。
【図１１】従来のシート類寸法測定装置の実施方法を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  シート類
１１  主コンベアベルト
１６、２５  ロータリエンコーダ
１８  透明コンベアベルト
２４  サーボモータ
３０  レーザ発光器
３１  レーザ受光センサ
３２、３３  カメラ
３４、３５  ストロボ
６０  ＣＰＵ
１０１  全体原点、映像データ７３のカメラ原点
Ｘｐ  シート類移動距離
Ｙｐ  カメラ中心間距離
Ｘａ  移動方向寸法、
Ｙａ  幅寸法
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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