(57)【要約】【課題】様々なシート状物に対して、正しく目付検査を行うことを目的とする。【解決手段】シート状物３０１表面の撮像位置１０２における垂線に対して、同じ側に照明装置３０２と撮像装置３０３とを配置し、撮像位置１０２から見た照明装置３０２および撮像装置３０３の方向を異ならせることにより、撮像画像が、表面反射光や内部透過反射光の影響を抑制した状態で、シート状物３０１の内部で反射した内部拡散光を撮像した画像となるため、シート状物３０１の厚みや色による影響を抑制して、目付量等の検査を正確に行うことができる。【選択図】図１
2015212646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成されたシート状物を走行させた状態で検査するシート状物検査装置であって、
前記シート状物の撮像位置に照射光を照射する照明装置と、
前記撮像位置における前記シート状物の垂線に対して前記照明装置と同じ側の異なる位置に配置されて前記シート状物を連続して撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像する画像の輝度を解析することにより前記シート状物の検査を行う制御装置と
を有することを特徴とするシート状物検査装置。
【請求項２】
前記シート状物の検査が目付量測定検査及び欠陥検査であることを特徴とする請求項１記載のシート状物検査装置。
【請求項３】
前記照明装置から照射された前記照射光が前記シート状物に正反射する反射光軸と、前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とがなす角度が４５度以上であり、
且つ、前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線及び前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線が前記シート状物の走行面となす角度が共に、１５度以上１６５度以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート状物検査装置。
【請求項４】
前記照明装置から照射された前記照射光が前記シート状物に正反射する反射光軸と、前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とがなす角度が４５度以上であり、
且つ、前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線及び前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線が前記シート状物の走行面となす角度が共に、４５度以上７５度以下の範囲にあり、
前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線と前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とが成す角度が１５度以上である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシート状物検査装置。
【請求項５】
基材上に形成されたシート状物を走行させた状態で検査するシート状物検査方法であって、
前記シート状物の撮像位置に照明装置から照射光を照射する照明工程と、
前記照射光を照射した状態で前記撮像位置における前記シート状物の垂線に対して前記照明装置と同じ側の異なる位置に配置された撮像装置により前記シート状物を連続して撮像する撮像工程と、
前記撮像装置で撮像した画像の輝度を解析することにより前記シート状物の検査を行う検査工程と
を有することを特徴とするシート状物検査方法。
【請求項６】
前記シート状物の検査が目付量測定検査及び欠陥検査であることを特徴とする請求項５記載のシート状物検査方法。
【請求項７】
欠陥検査を、傷不良及び異物不良に分類して行うことを特徴とする請求項６記載のシート状物検査方法。
【請求項８】
前記照明装置から照射された前記照射光が前記シート状物に正反射する反射光軸と、前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とがなす角度が４５度以上であり、
且つ、前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線及び前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線が前記シート状物の走行面となす角度が共に、１５度以上１６５度以下の範囲にある
ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のシート状物検査方法。
【請求項９】
前記照明装置から照射された前記照射光が前記シート状物に正反射する反射光軸と、前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とがなす角度が４５度以上であり、
且つ、前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線及び前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線が前記シート状物の走行面となす角度が共に、４５度以上７５度以下の範囲にあり、
前記照明装置と前記撮像位置とを結ぶ線と前記撮像装置と前記撮像位置とを結ぶ線とが成す角度が１５度以上である
ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のシート状物検査方法。
【請求項１０】
照射する前記照射光の種類と数は、事前に測定した検量線を元に、測定対象の、測定精度と測定範囲に応じて決定することを特徴とする請求項５〜請求項９のいずれか１項に記載のシート状物検査方法。
【請求項１１】
前記シート状物が半透明の素材であり、電解紡糸により作成された不織布であることを特徴とする請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載のシート状物検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中のシート状物の目付量を連続的に測定するシート状物検査装置及びシート状物検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、シート状物を連続的に測定する測定検査装置としては、透過照明装置とラインＣＣＤカメラを所定の間隔をおいて配置し、その間にシート状物を通過させて、照明光の透過具合から目付量を測定し、検査しているものがあった。
【０００３】
図８は従来の測定検査装置の構成を示す図である。
図８（ａ）は、特許文献１に記載の測定検査装置の撮像部構成図である。
図８（ａ）において、従来のシート状物の測定検査では、検査対象である、走行中のシート状物３０１の下部に、照明装置３０２を設け、シート状物３０１に光を照射する。そして、照明装置３０２から照射され、シート状物３０１を透過した光を、ラインＣＣＤカメラ３０３で測定し、制御装置３０４で、その透過光を透過輝度として数値化する。
【０００４】
制御装置３０４では、シート状物３０１がある場合の数値化した透過光と、シート状物３０１が無い場合の数値化した透過光から、透過率を算出し、事前に作成しておいた透過率目付量変換曲線に照らし合わせ、目付量を導いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
目付量は布などのシート状物の単位面積当たりの質量を表す単位である。
図８（ｂ）は、特許文献２に記載された測定検査装置を示す図であり、測定検査装置の撮像部構成図である。
【０００６】
図８（ｂ）において、検査対象である、走行中のシート状物３０１の下部に、検出されるシート状物３０１の色の反対色の反射板３０５が設置され、カラーラインＣＣＤカメラ３０６および照明装置３０７ａ、３０７ｂがシート状物３０１の上部に設置される。照明装置３０７ａ、３０７ｂから照射された光は、シート状物３０１を通過後、反射板３０５を反射し、再度シート状物３０１を通過した後、カラーラインＣＣＤカメラ３０６で輝度値が測定される。
【０００７】
更に、制御装置３０４で、その輝度値を数値化して、検査を行っていた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２５６２６７号公報
【特許文献２】特開平６−５０８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図８（ａ）に示す従来の構成においては、シート状物３０１が光を透過しない基材の上に作成されていた場合、ラインＣＣＤカメラ３０３に透過光が入らない為に検査をする事が出来ない。
【００１０】
また、図８（ｂ）に示す従来の構成においては、シート状物３０１の反射板３０５を、シート状物３０１が赤の場合には反対色の青色に設定し、照明装置３０７ａ，３０７ｂとして青色照明を用いる事で、カラーラインＣＣＤカメラ３０６に入る青色光を抽出する事で、目付計測を行っていた。
【００１１】
しかし、シート状物３０１が白色もしく半透明の場合、黒が反対色となるが、黒の照明は困難な為、照明装置３０７ａ，３０７ｂを白色にしていた。そのため、反射板３０５を黒にすると、白色光が黒色の反射板３０５で十分に反射せず、シート状物３０１の表面での反射が支配的になるので、目付測定が正しく行えなくなる。
【００１２】
また、シート状物３０１内を通過させる為に、反射板３０５をステンレスのような全反射に近い金属にしても、透過光を反射板３０５で反射させることはできるが、表面反射の影響は除外できないので、目付計測が正しく行えなくなる。
【００１３】
さらに、シート状物３０１が光を透過しない基材の上に作成されていた場合、反射板に変わり、基材を反対色にすることもできるが、その場合でも、シート状物３０１が白色もしく半透明の場合、同様に表面反射の影響を排除できず、目付測定が正しく行えなくなる。
【００１４】
このように、従来の可視光を用いる方法では、非透過の基材上に作成された、白色もしくは半透明のシート状物３０１に対して正しく目付検査を行える方法がなかった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、様々なシート状物に対して、正しく目付検査を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のシート状物検査装置は、基材上に形成されたシート状物を走行させた状態で検査するシート状物検査装置であって、前記シート状物の撮像位置に照射光を照射する照明装置と、前記撮像位置における前記シート状物の垂線に対して前記照明装置と同じ側の異なる位置に配置されて前記シート状物を連続して撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像する画像の輝度を解析することにより前記シート状物の検査を行う制御装置とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のシート状物検査方法は、基材上に形成されたシート状物を走行させた状態で検査するシート状物検査方法であって、前記シート状物の撮像位置に照明装置から照射光を照射する照明工程と、前記照射光を照射した状態で前記撮像位置における前記シート状物の垂線に対して前記照明装置と同じ側の異なる位置に配置された撮像装置により前記シート状物を連続して撮像する撮像工程と、前記撮像装置で撮像した画像の輝度を解析することにより前記シート状物の検査を行う検査工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上により、様々なシート状物に対して、正しく目付検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のシート状物検査装置の撮像部の構成を例示する図
【図２】シート状物に光を照射したときの反射光の明るさと目付量との関係を説明する図
【図３】本発明における照明角度および撮像角度と明るさとの関係を説明する図
【図４】本発明のシート状物検査装置の全体構成を説明する図
【図５】本発明のシート状物検査方法の検査フローを示す図
【図６】本発明のシート状物検査方法における画像変換ステップの詳細を説明する図
【図７】本発明のシート状物検査方法における詳細検査ステップの詳細を説明する図
【図８】従来の測定検査装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態について、透光性の無い基板上に形成されるシート状物を例に、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のシート状物検査装置の撮像部の構成を例示する図である。図１において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２０】
図１において、シート状物３０１は非透過の基材１０１の上に作成されて、走行状態で供給される。
非透過の基材１０１は、今回はステンレスを用いている。
非透過の基材１０１は、今回はステンレスであるが、銅、鉄等の薄い金属材料でも良く、対象色にする必要は無い。
【００２１】
撮像装置の例であるラインＣＣＤカメラ３０３は、走行するシート状物３０１の表面である走行面１０３から、撮像角度１０４の位置に設置される。ラインＣＣＤカメラ３０３は、基材１０１上に形成されたシート状物３０１の走行面１０３の撮像位置１０２を撮像する。撮像角度１０４は、ラインＣＣＤカメラ３０３と撮像位置１０２とを結ぶ線と、走行面１０３とがなす角度である。
【００２２】
更に、走行面１０３に対する角度が照明角度１０５となるように、撮像位置１０２を照らす照明装置３０２を設置する。つまり、照明角度１０５は、照明装置３０２と撮像位置１０２とを結ぶ線と、走行面１０３とがなす角度である。
【００２３】
制御装置１０６は、照明装置３０２に対して点灯指令を出し、ラインＣＣＤカメラ３０３のデータを制御装置１０６で読み込んで処理を行い、シート状物３０１の目付検査を行う。以下の説明では、照明装置３０２の照度を変更させながら、画素を選択して撮像画像を生成する場合を例としているが、照度を固定し、撮像した画像をそのまま検査に用いることもできる。
【００２４】
本実施の形態では、ラインＣＣＤカメラ３０３は、約５０μｍ／画素の分解能で、５１２０画素のカメラを用い、２５６ｍｍ幅の撮像を行い、撮像角度１０４は、４５度に設定する構成を例に説明する。又、照明装置３０２は、約４００ｍｍ幅の照明幅を持ち、ほぼ平行な光を発生させる白色ＬＥＤ照明を用い、照明角度１０５は、７５度に設定している。
【００２５】
本実施の形態のシート状物検査装置において、照明装置３０２から照射された光は、シート状物３０１に正反射し、光が正反射する方向を正反射軸１０７とする。ラインＣＣＤカメラ３０３は、正反射軸１０７と撮像角度１０４とが成す角度である回避角度１０８が、一定以上の角度を有するように配置される。つまり、ラインＣＣＤカメラ３０３は、撮像位置１０２における走行面１０３の垂線に対して、照明装置３０２と同じ側、すなわち正反射軸１０７と異なる側に配置されることにより、正反射光がラインＣＣＤカメラ３０３に入射されないように配置される。
【００２６】
今回、データ化された撮像画像の輝度データは、０〜２５５の８ビットデータで処理しているが、１２ビット、１６ビットや３２ビットの輝度データにして処理を行っても良い。
【００２７】
図２はシート状物に光を照射したときの反射光の明るさと目付量との関係を説明する図である。
図２（ａ）は、入射光が反射する光学経路を説明する概念図である。
【００２８】
図２（ａ）において、照明装置３０２から出た照射光２０１は、シート状物３０１に当たり、内部浸透光２０２と表面反射光２０３に分かれる。更に、内部浸透光２０２の内、最も強い光は直進し基材１０１で反射し、内部透過反射光２０４になるものと、内部拡散光２０５とになる。そして、内部拡散光２０５の一部はシート状物３０１から出ると考えられる。
【００２９】
この時、表面反射光２０３と内部透過反射光２０４は、正反射軸１０７の角度方向が最も明るくなるように反射される。
図２（ｂ）は目付量に対する明るさの関係を概念的に説明する図である。ここで、ラインＣＣＤカメラ３０３の配置位置には無関係に、反射光や拡散光のそれぞれの光量を明るさとして理論的に示している。
【００３０】
表面反射光２０３は、ほとんど表面で反射するので、図に示すように目付量に関わらずほぼ一定の明るさであると考えられる。
内部透過反射光２０４は、今回は基材１０１をステンレス材としており、目付量が少ない場合は減衰しないので明るくなり、目付量が多くなると暗くなると考えられる。
【００３１】
内部拡散光２０５は、シート状物３０１の内部に入った後、乱反射を起こし、様々な方向に出るが、シート状物の目付が多くなり、内部透過反射光２０４が少なくなると共に、目付量に応じて増加する傾向にある。
【００３２】
図２（ｂ）において明るさは、撮像装置であるＣＣＤカメラ３０３で取得された８ビットデータに換算されており、０〜２５５の範囲で表現している。
ここで、撮像装置３０３を正反射軸１０７方向に設置した場合、撮像装置３０３が受光する光は表面反射光２０３と内部透過反射光２０４と内部拡散光２０５とを合わせた光となる。そして、サンプルの厚さによって内部透過反射光１０４の影響度が異なり、目付量が同じでも撮像した明るさが異なるようになる。つまり、薄いサンプル２０６における明るさは、サンプルを透過する光の割合が多くなるので、内部透過反射光２０４が多くなり、内部透過反射光２０４の影響が強くなるため、明るさは２００を超えて明るく検出される。一方、厚いサンプル２０７における明るさは、サンプルを透過する光の割合が少なくなるため、表面反射光２０３が一定で内部透過反射光２０４が少なくなり、薄いサンプル２０６の明るさよりも暗い２００未満の明るさが検出される。以上のことから、表面反射光２０３と内部透過反射光２０４と内部拡散光２０５とを合わせた正反射方向合成光２０８は、目付量に関わらず不安定になる。そのため、厚さの異なるサンプルを検査する場合、検出した明るさから目付量を算出することができない。
【００３３】
これに対して、撮像装置３０３を、内部透過反射光２０４の影響を受けにくい角度で配置すると、受光した光において内部拡散光２０５の影響が支配的となり、薄いサンプル２０６は、厚いサンプル２０７より暗くなるが、目付量と明るさは一意に決定でき、計測することが可能となる。
【００３４】
本発明のシート状物検査装置およびシート状物検査方法は、シート状物に光を照射する照明装置と、シート状物を撮像する撮像装置の配置位置関係に特徴がある。すなわち、照明装置は、シート状物の撮像位置に光を照射する。撮像装置は、照射光がシート状物の表面で反射した表面反射光が入射しない位置に配置される。具体的には、シート状物表面の撮像位置における垂線に対して、同じ側に照明装置と撮像装置とを配置する。且つ、撮像位置から見た照明装置および撮像装置の方向を異ならせる。つまり、前述の垂線に対して反射光が照射する方向と反対側で、異なる位置に照明装置と撮像装置とを配置する。
【００３５】
照明装置と撮像装置とをこのような位置関係で配置することにより、撮像画像が、表面反射光や内部透過反射光の影響を抑制した状態で、シート状物の内部で反射した内部拡散光を撮像した画像となるため、シート状物の厚みや色による影響を抑制して、目付量等の検査を正確に行うことができる。
【００３６】
以下、図１〜図３を用いて本発明のシート状物検査装置および検査方法における照明角度および撮像角度と明るさとの関係について具体例を説明する。
図３は、本発明における照明角度および撮像角度と明るさとの関係を説明する図である。
【００３７】
図３（ａ）は、照明角度１０５を７５度に設定した場合の関係図であり、正反射軸１０７の走行面１０３となす角度は１０５度となる。正反射角度４０２は逆向きの角度であり、正反射軸１０７の走行面１０３となす角度は７５度となる。
【００３８】
この図において、薄めサンプル傾向４０１は、照明角度１０５を７５度に設定した場合の、薄いサンプル２０６を、撮像角度１０４を１５度〜１６５度に１５度おきに変化させて撮像した場合の明るさの傾向を示す。
【００３９】
但し、撮像角度７５度付近では、照明装置３０２と干渉するので測定していない。
薄めサンプル傾向４０１は、照明の正反射角度４０２の方向から撮像した場合に、明るさが最も明るくなり、そこから外れるにつれて、徐々に暗くなる傾向を示す。
【００４０】
一方、厚めサンプル傾向４０３は、９０度と正反射角度４０２の間で明るさが最も明るくなり、そこから外れるにつれて、徐々に暗くなる傾向を示す。
正反射角度４０２から、回避角度１０８程度離れると、内部透過反射光２０４の影響が少なくなり、内部拡散光２０５の影響を強く受けた傾向となるので、目付量の検査に適すことになる。
【００４１】
今回は、測定可能範囲４０４は、薄めサンプル傾向４０１に対して、厚めサンプル傾向４０３が明るく検出された、１５度以上６０度以下と、１５０度以上１６５度以下の範囲とした。
【００４２】
また、測定可能範囲４０４の内、薄めサンプル傾向４０１に対して、厚めサンプル傾向４０３との輝度差４０５が、４８以上ある条件を測定良好範囲４０６とし、目付判定が可能な範囲と設定した。
【００４３】
図３（ｂ）は、照明角度に対する撮像範囲の関係を示す図であり、図３（ａ）の照明角度を広い範囲で確認した関係図である。
図３（ｂ）は、照明角度１０５を、１５度〜１６５度の範囲に変化させ、撮像角度１０４を３０度〜９０度に変化させた場合の関係を示している。
【００４４】
照明角度１０５を１５度〜９０度に変化させ、撮像角度１０４を１０５度〜１６５度に変化させた時のデータは、撮像角度１０４を１５度〜７５度に設定し、照明角度１０５を１０５度〜１６５度に設定して得られたデータと同じ意味になる。
【００４５】
このように複数角度でのデータを集めると、回避角度１０８が３０度以下においては、測定不適範囲４０７となり、照明角度１０５と撮像角度１０４との差である回避角度１０８が４５度以上においては、測定可能範囲４０４であることが分かった。
【００４６】
また、輝度差４０５が４８以上となる測定良好範囲４０６は、回避角度１０８が４５度以上であり、照明角度１０５及び撮像角度１０４が、共に４５度以上７５度以下の範囲であり、照明角度１０５と撮像角度１０４が、１５度以上離れている条件であることが分かった。以上の具体例から分かるように、撮像装置と照明装置との配置位置は、以下の２点に基づいて決定される。１点目は、正反射軸１０７から一定の範囲内に撮像装置を配置すると、正反射光の影響が強くなるため測定に適さない点である。２点目は、撮像角度１０４および照射角度１０５の角度が一定以下になると、得られる光量自体が減少するため測定に適さない点である。なお、これらの点は、測定対象の材料や構成，構造のほかに、照明装置，撮像装置等が総合的に影響してその範囲が定まる。そのため、測定対象の材料や構成，構造のほかに、照明装置，撮像装置等によって、撮像装置と照明装置との配置位置は決定される。
【００４７】
以上の結果をふまえた本発明のシート状物検査装置およびシート状物検査方法の構成例を説明する。
まず、図４は、本発明のシート状物検査装置の全体構成を説明する図である。
【００４８】
図４において、シート状物３０１の上部に、照明切り替え機能５０１から送られてきた照明情報５０２に基づき明るさを変化させながら、照射光をシート状物３０１に照射する照明装置３０２を設ける。
【００４９】
照明装置３０２からシート状物３０１に照射光を照射し、シート状物３０１で反射した光を、ラインＣＣＤカメラ３０３で測定する。画像入力部５０３で、その反射光を反射輝度とした後補正し、撮像画像５０４としてデータ化する。
【００５０】
今回、照射光の設定を行う照明情報５０２は、０〜２５５の８ビットデータで設定している。すなわち、照明情報５０２は設定数値が大きくなるほど照明光が明るくなる、０から２５５までの設定値で表現される。照明情報５０２が設定０の場合、照明が消灯することを意味する。また、今回、データ化された撮像画像５０４の反射輝度データは、０〜２５５の８ビットデータで処理しているが、１２ビット、１６ビットや３２ビットの輝度データにして処理をおこなっても良い。
【００５１】
データ化された撮像画像５０４は、横方向は５１２０画素、走行方向は３０ラインで構成され、撮像後、制御装置１０６内の測定検査部５０５に送られる。
撮像画像５０４の走行方向毎のデータは、ラインデータと呼び、撮像画像５０４の中で、照明装置３０２の照射光が切り替わる途中のラインデータ５０６と、照射光が確実に切り替わった後のラインデータ５０７とが繰り返して現れるデータの集まりで構成されている。
【００５２】
測定検査部５０５では、撮像画像５０４の中で、照明装置３０２の照射光が確実に切り替わった後のラインデータ５０７のみを抜き出し、そのラインデータ５０７を照射光設定毎のグループに統合し、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃを作成する。
【００５３】
今回の実施例では、照射光設定は３種類と設定しており、撮像画像５０４を１０００枚用いて、横方向は５１２０画素、走行方向は１０００ラインの照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃの３枚を作成し検査を行うが、作成、検査中も次の画像撮像及び画像入力は並列で行われており、シート状物３０１の全領域の検査が可能な構成となっている。
【００５４】
この中で、明るめの照射光別設定画像５０８ａは照明情報５０２が５０設定のものであり、照射光別設定画像５０８ｂは照明情報５０２が３０設定のもの、２回目の照射光別設定画像５０８ｃも、照明情報５０２が３０設定のものである。
【００５５】
このライン数１０００は、制御装置１０６のメモリ容量により左右され、メモリ容量が多いほど多い行数を設定する事が可能である。
目付量検査画像５０９は、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃから、画素毎に最適な照明条件の画像を選択し、透過輝度データから目付データへの変換を行い、その後目付量の検査を行った結果として生成される。
【００５６】
詳細検査用画像５１０も、同様に、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃから、画素毎に最適な照明条件の画像を選択し合成され、異物、孔空き等の詳細検査を行う。詳細検査用画像５１０と目付量検査画像５０９とは同じ画像であるが、後述のように、検査目的に応じて画像処理が施されて用いられる。
【００５７】
前記の目付量検査と詳細検査の結果を合わせたものが、検査結果画面５１１に表示される。
上記の検査画像作成方法及び検査方法は後で詳細に説明を行う。
【００５８】
照明切り替え機能５０１は、シート状物３０１の位置を測定する位置測定装置５１２からの信号を元に、照明装置３０２への照明情報５０２の生成と、画像入力部５０４への信号を作成している。
【００５９】
次に、図４，図５を用いて、測定検査部５０５の動作説明を行う。
図５は、本発明のシート状物検査方法の検査フローを示す図である。
図５において、画像選択ステップＳ６１は、撮像画像５０４より、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃを作成するステップであり、前に述べているので、ここでは詳細は割愛する。
【００６０】
次の画像変換ステップＳ６２では、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃから、対象となるシート状物３０１の製造条件に合わせて、画像の圧縮による、ノイズ除去画像を作成する。
【００６１】
今回対象としたシート状物３０１は、電界紡糸法による、直径４００〜２０００ｎｍ程度のＰＶＤＦの不織布であり、測定対象の目付量は、０〜１２ｇ／ｍ２程度の製造範囲の仕様であり、測定範囲も同様である。
【００６２】
生産の特徴として、対象は一定方向に紡糸されないが、細かな糸が様々な方向に積み重なったものであり、繰り返し性のない比較的ランダムな光学的ばらつきが発生する。それがノイズ要素となり、測定値のばらつきを発生させる。
【００６３】
そこで、実験により、１／５〜１／２００（１辺）の画像圧縮を行った場合に比較的安定したデータを得られた。圧縮率が大きくなると、ノイズはより小さくなるが、細かな傾向が掴みにくくなる。そこで今回は細かな傾向も把握するために、１／１０（１辺）の圧縮による測定検査を行っている。この圧縮率は、目付量が少ない対象程、圧縮率を上げた方がノイズ除去の効果が大きいので、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃの画像毎に圧縮率を変更しても良い。
【００６４】
次に、この５１２０×１０００の画像サイズを５１２×１００のサイズに圧縮した圧縮後照射光別設定画像に対して、目付量を変換及び合成する為に、各画像の画素毎に、その画素を使用するかしないかのフラグマップを作成する。
【００６５】
フラグマップは、式１を用いて使用する照射光条件及び、隣の照射光条件により上下限閾値を決め、作成される。
フラグｎｉｊ＝ｆ１（下限閾値ｎ≦透過輝度ｎｉｊ＜上限閾値ｎ）  ・・式１
ｉ    ：画像の横方向位置（１〜５１２）
ｊ    ：画像の走行方向位置（１〜１００）
ｎ    ：照射光別設定画像を意味する（１〜３）
設定画像は、ｎ＝１の時は照明を５０に設定し、ｎ＝２の時は照明を３０に設定し、ｎ＝３の時は照明を３０に設定した時のデータを意味する。
フラグｎｉｊ  ：使用／不使用フラグデータ  （有効：１、無効：０）
ｆ１（）    ：判定が正しい場合は１、正しくない場合は０を返す式
上限閾値ｎ    ：上限の輝度閾値（０〜２５５）
下限閾値ｎ    ：下限の輝度閾値（０〜２５５）
次に、輝度目付変換式（式２）に則り、圧縮後照射光別設定画像から、各画素のデータが、輝度から目付量に変換されたデータを作成する。
【００６６】
目付量ｎｉｊ  ＝  ｆｎ（透過輝度ｎｉｊ）    ・・式２
透過輝度ｎｉｊ  ：圧縮後照射光別設定画像の各照明設定での透過輝度データ（０〜２５５）
目付量ｎｉｊ    ：輝度目付変換後の各照明設定での目付量データ（０〜１５）
ｆｎ（）      ：透過輝度目付量変換式
次に、目付量を合成するステップｓ６３において、複数の目付量データの合成を行う。合成は、照射光設定によって作成された画像データの使用／不使用のフラグマップと、目付変換されたデータテーブルを用いて、式３に基づいて合成を行う。
【００６７】
【数１】
2015212646.tif 000003
合成目付量ｉｊ  ：合成後の各位置の目付量
これは、各画素位置において、有効部のデータのみを使用して、目付量の平均を出す事を意味する。
【００６８】
次の検査ステップＳ６４においては、式４，式５を用いて、測定された合成目付量ｉｊが、各位置での基準値に対して、良品範囲内にあるかどうかを判定する。
目付多不良ｉｊ＝ｆ２（合成目付量ｉｊ＜目付上限基準値ｉｊ）    ・・式４
目付少不良ｉｊ＝ｆ２（目付下限基準値ｉｊ≦合成目付量ｉｊ）  ・・式５
ｆ２（）    ：判定が正しい場合は０、正しくない場合は１を返す式
目付多不良ｉｊ    ：各位置での目付多不良データ（良品箇所：０、不良箇所：１）
目付少不良ｉｊ    ：各位置での目付少不良データ（良品箇所：０、不良箇所：１）
目付下限基準値ｉｊ    ：目付量の判定下限値（０〜１０）
目付上限基準値ｉｊ    ：目付量の判定上限値（０〜１０）
目付量上下限基準値ｉｊは、どの位置においても同一とし、上限基準値と下限基準値の２個のみで判定を行っても良いが、対象となる目付量が良品においても特定の分布がある場合を考慮し、各画素ｉｊの個数分、上下限の基準値を存在させ、各位置で別々の基準値をもった判定を行う事が可能である。
【００６９】
またその設定の際に、複数の頂点を指定して、その頂点を３次元スプライン曲線で結び、設定する方法や、基準ワークを測定し、その値を基準値とする方法も備え、検査設定の簡易化を図っても良い。
【００７０】
上記の目付多不良及び目付少不良の各々のデータに対して、隣接情報により、ラベリングを行った後、各ラベリングされた不良群に対して、一辺の長さ、面積等の判定条件により、更なる良不良判定を行っても良い。
【００７１】
目付検査と並列で行われる詳細検査ステップＳ６５は、目付量測定ステップにおける圧縮処理で見逃される可能性のある詳細不良を検出するために設けている。
次の表示ステップＳ６６では、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃの内、中程度の明るさの照射光別設定画像５０８ｂの生画像を表示し、目付多不良、目付少不良、詳細不良をグラフィックの色を変えて表示する。
【００７２】
次に、図４〜図６を用いて、画像変換ステップＳ６２の例の詳細説明を行う。
図６は、本発明のシート状物検査方法における画像変換ステップの詳細を説明する図であり、検線量を示す図である。
【００７３】
図６において、照射光別設定画像５０８ａ〜５０８ｃを各辺を１／１０の５１２×１００のサイズに圧縮した圧縮後照射光別設定画像に対して、各画像の画素毎に、その画素を使用するかしないかのフラグマップを作成する。
【００７４】
ここでは、使用する照明情報５０２の選択方法及び、上下限閾値の作成方法について、詳細に説明を行う。
まず、今回の測定条件は、測定分解能を、
【００７５】
【数２】
2015212646.tif 000004
と定義した場合に、測定分解能が１０以上あることと、目付量が０〜１２ｇ／ｃｍ２の範囲を測定できる事を条件として照明情報５０２を設定する。
【００７６】
まず、各照明情報５０２で目付量が分かっているサンプルを用いて、輝度目付変換データを事前に作成する。そして、事前に作成した輝度目付変換データを用いて、上下限閾値範囲を決める。
【００７７】
その際、目付量範囲が０〜１２ｇ／ｃｍ２なので、目付量が１２ｇ／ｃｍ２でも測定分解能が１０以上の照明情報５０２を決めるが、測定分解能が１０を超える照明データが無かった場合、同一照明条件で複数回撮像する事で、分解能が上がるので、その点を考慮して照明条件を決める。
【００７８】
今回、照明を３０に設定した場合において、目付量が１２ｇ／ｃｍ２での測定分解能が８であったので、入力輝度と目付量との関係は７０１に示すグラフのようになる。一般的に、撮像回数が増えると、撮像回数ｎとして、分解能は、１回撮像のｓｑｒｔ（ｎ）倍となる。照明を３０に設定した場合において、目付量が１２ｇ／ｃｍ２での測定分解能が８であったので、２回撮像する事で、ｓｑｒｔ（２）≒１．４１４２倍の分解能上昇となり、８×ｓｑｒｔ（２）≒１１．３の測定分解能が見込める。よって、照明を３０に設定した場合、２回撮像する事とした。このように、照明を３０に設定した場合、２回撮像するだけで、０〜１２ｇ／ｃｍ２の全ての範囲で測定分解能が１０を超える事が見込める。
【００７９】
一方、入力輝度値が高い場合、より高い測定分解能を実現することができる。そこで、照明を３０に設定した場合において、２回撮像することより測定分解能が高い範囲においては、入力輝度値が高い、照明５０設定も切り替えて使用する事とした。照明を５０に設定した場合の入力輝度と目付量との関係を７０２に示す。
【００８０】
使う照明を切替る条件としては、測定分解能が１０を超える範囲である事と、照明を３０に設定した場合の２回測定より、測定分解能が高い事を条件として、範囲を設定した。  照明を５０に設定した場合では、入力輝度が２２０未満で測定分解能が１０を超えているため、上限閾値は２２０と設定した。また、照明を５０に設定した場合、目付量が６ｇ／ｃｍ２付近での測定分解能は１６であり、照明を３０に設定した場合の２回撮像では、目付量が６ｇ／ｃｍ２付近での測定分解能は１５．５程度であった。よって、照明を３０に設定した場合の入力輝度の下限閾値は、目付量６ｇ／ｃｍ２付近の１１０と設定した。
【００８１】
また、測定分解能１０以上あれば検査可能であるが、特定範囲の測定分解能を上げる設定が可能であり、その設定例として、今回は照明を５０に設定した場合に撮像を１回、照明を３０に設定した場合に撮像を２回とする条件を用いて検査を行う設定とした。
【００８２】
以上の結果、照明を５０に設定した場合の下限閾値は０で、上限閾値７０３は２２０を用いる事とし、照明を３０に設定した場合の下限閾値７０４は１１０で、上限閾値は２５５で設定した。
【００８３】
なお、照明切替を使用する際に、最も薄い目付量側を測定する際の照明設定の下限閾値は必ず０にし、最も厚い目付量側を測定する際の照明設定の上限閾値は必ず２５５になるように設定している。これは、入力輝度が如何なる場合であっても、検出される目付量が、不定になる状態を避ける為である。
【００８４】
今回は、照明情報５０２を２０〜４０までは５刻みに作成し、４０〜１２０までは１０刻みの輝度目付量変換データを事前に作成している。
以上のように、今回の測定条件では、照明情報５０２が５０に設定された場合の有効範囲の閾値は、上限閾値：２２０、下限閾値：０となり、照明情報５０２が３０に設定された場合の有効範囲の閾値は、上限閾値：２５５、下限閾値：１１０となる。
【００８５】
このようにして、決められた上下限閾値により、式７を用いて、フラグマップを作成する。なお、式７は式１と同一である。
フラグｎｉｊ＝ｆ１（下限閾値ｎ≦反射輝度ｎｉｊ＜上限閾値ｎ）  ・・式７
上限閾値ｎ    ：上限の輝度閾値（０〜２５５）
ｎが最小値の時の下限閾値ｎを０とする。
下限閾値ｎ    ：下限の輝度閾値（０〜２５５）
ｎが最大値の時の上限閾値ｎを２５５とする。
【００８６】
例えば、照明を５０に設定し、ｎ＝１とすると、下限閾値１は０となり、上限閾値１は２２０となる。
次に、輝度目付変換式に則り、圧縮後照射光別設定画像から、各画素のデータを反射輝度から目付量に変換したデータを作成する。
【００８７】
今回、式８として以下の変換式を用いた。
目付量ｎｉｊ  ＝定数ｎ１×（輝度ｎｉｊ）３＋定数ｎ２×（輝度ｎｉｊ）２＋定数ｎ３×（輝度ｎｉｊ）＋定数ｎ４    ・・式８
ｎ    ：光量別設定画像を意味する（１〜３）
ｎ＝１の時は照明を５０に設定し、Ｎ＝２の時は照明を３０に設定し、Ｎ＝３の時は照明を３０に設定するデータを意味する。
輝度ｎｉｊ    ：各画素の輝度値
定数ｎ１、定数ｎ２、定数ｎ３、定数ｎ４  ：照明ｎ時の目付量用の定数
例えば、照明を５０に設定し、ｎ＝１の時、定数１１は１．６×１０−６、定数１２は−０．０００５、定数１３は０．０７４７、定数１４は−２．１０９５となる。
【００８８】
変換式及び各定数は、対象に合わせて設定したものであり、製作条件、材料が変わった場合、再度校正を行い、定数を設定する必要がある。
今回は変換式を用いて輝度目付変換を行ったが、式を用いず、テーブルを用意し、そのテーブルに基き変換を行う方法を取っても良い。
【００８９】
また、今回は、０〜１２ｇ／ｃｍ２の範囲測定の条件で設定を行ったが、これは限定条件ではなく、より明るい照明条件、撮像条件を用いる事で、より目付量の多い対象の測定も可能となる。
【００９０】
次に、図４，図５，図７を用いて、詳細検査ステップＳ６５の詳細説明を行う。
図７は、本発明のシート状物検査方法における詳細検査ステップの詳細を説明する図である。図７（ａ）は詳細検査のフロー図、図７（ｂ）は不良を説明する図である。
【００９１】
図７において、目付量測定における圧縮処理で見逃される可能性のある、小さい不良を検出する。検出対象となるのは、傷不良８０１と、異物不良８０２である。
まず、画像変換ステップＳ６２ではデータ１／１０で圧縮し、画像サイズを小さくしていたのに対して、ノイズ除去ステップＳ８１では、周囲５〜２０画素程度の移動平均フィルタを用いて、画像サイズを変えずに、ノイズ除去を行い、実施後の画像をノイズ除去後照射光別照明設定画像とする。
【００９２】
次に、フラグ作成ステップＳ８２では、ノイズ除去ステップＳ８１で作成された光量別照明の設定画像５０８ａ〜５０８ｃに対して、輝度目付量変換式から、導かれた、上限閾値ｎと下限閾値ｎを用いて、式９により検査用フラグマップを作成する。
【００９３】
検査用フラグｎｓｔ＝ｆ１（下限閾値ｎ≦透過輝度ｎｓｔ＜上限閾値ｎ）・・式９
ｓ    ：画像の横方向位置（１〜５１２０）
ｔ    ：画像の走行方向位置（１〜１０００）
ｎ    ：照射光別設定画像を意味する（１〜３）
ｎ＝１の時は照明を５０に設定し、ｎ＝２の時は照明を３０に設定し、ｎ＝３の時は照明を３０に設定したデータを意味する。
検査フラグｎｓｔ  ：使用／不使用フラグデータ（有効：１、無効：０）
ｆ１（）    ：判定が正しい場合は１、正しくない場合は０を返す式
次に、微分ステップＳ８３では、３枚のノイズ除去後の照射光別照明の設定画像おのおのに対して、８方向の微分フィルタを用いて欠陥の強調を行う。この際微分フィルタを用いると、差分のデータになるので、結果に１２８の値を加えて、１２８を中心としたデータにシフトする。
【００９４】
次の、画像合成ステップＳ８４では、先の検査用フラグｎｓｔと、微分ステップＳ７３で作成された微分画像データｎｓｔを用いて、検査時間短縮の為に画像の合成を行い、式１０から合成検査データｓｔを作成する。
【００９５】
【数３】
2015212646.tif 000005
微分画像データｎｓｔ  ：撮像画像の各位置での微分後データ（０〜２５５）
合成検査データｓｔ    ：撮像画像の各位置での検査用データ（０〜２５５）
次のラベリングステップＳ８５では、合成検査データｓｔに対して、傷不良候補データｖと、異物不良候補データｗを作成する。
【００９６】
傷不良候補データｖは、合成検査データｓｔ＞閾値８０３で検出される画素部分を抽出し、ラベリングデータとして作成される。
同様に、異物不良候補データｗは、合成検査データｓｔ＜閾値８０４で検出される画素部分を抽出し、ラベリングデータとして作成される。
【００９７】
各ラベリングデータは、重心位置、縦、横サイズ、面積、平均輝度等の情報を保存する。
閾値８０３は輝度値が１２８〜１７８の範囲で設定しており、閾値８０４は輝度値が７８〜１２８の範囲で設定を行っている。
【００９８】
次の欠陥検査ステップＳ８６では、ラベリングデータである、傷不良候補データｖと異物不良候補データｗに対して最終検査を行う。
詳細検査においては、使用する照射光が多くなり、測定位置のズレが大きくなる場合がある。そのため、今回は、対象となる不良を４画素分以上と想定することにより、１画素分ずれても検出能力には影響がない。
【００９９】
かかる構成によれば、走行する対象を、複数の照射光条件で撮像し、その撮像データを用い、目付量が少ない対象と、目付量が多い対象を有する対象においても、測定分解能を一定範囲で保った画像を取得することで、目付量を高精度で測定検査することができ、更に少ないスペースで目付検査と分類分けをした欠陥検査が可能となり、品質向上が可能となる。
【０１００】
本発明は、走行中のシート状物の目付量を連続的に測定することが可能であり、目付量測定装置としての効果は大きい。また、例えば目付量ではなく、厚みの測定及びシート状物に含まれる着色材などの濃度等を測定する場合にも効果的である。
【０１０１】
さらに、本発明のシート状物検査装置及び検査方法は、非透過の基材上に作成された、白色もしくは半透明の走行するシート状物の、一定以上の測定検査精度を持った検査が可能となる。
【０１０２】
シート状の物、例えば不織布や紙、もしくは合成樹脂シートの目付量を連続的に測定する等の分野だけでなく、対象によっては、可視光の波長、すなわち可視光の色を変えた複数の照明条件での検査や、可視光だけでなく、紫外線やｘ線、赤外線、超音波等のシート状の物を透過する電磁波による検査用途にも適用できる。
【０１０３】
また、上記説明では、シート状物が形成される基材が透光性を有さない場合を例に説明したが、基材でシート状物を透過した光が反射されれば、この反射光を撮像することにより、透光性を有する基材上に形成されたシート状物に対しても検査を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、様々なシート状物に対して、正しく目付検査を行うことができ、走行中のシート状物の目付量を連続的に測定するシート状物検査装置及びシート状物検査方法等に有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１    基材
１０２    撮像位置
１０３    走行面
１０４    撮像角度
１０５    照明角度
１０６    制御装置
１０７    正反射軸
１０８    回避角度
２０１    照射光
２０２    内部浸透光
２０３    表面反射光
２０４    内部透過反射光
２０５    内部拡散光
２０６    サンプル
２０７    サンプル
２０８    正反射方向合成光
３０１    シート状物
３０２    照明装置
３０３    ラインＣＣＤカメラ
３０４    制御装置
３０５    反射板
３０６    カラーラインＣＣＤカメラ
３０７ａ    照明装置
３０７ｂ    照明装置
４０１    薄めサンプル傾向
４０２    正反射角度
４０３    厚めサンプル傾向
４０４    測定可能範囲
４０５    輝度差
４０６    測定良好範囲
４０７    測定不適範囲
５０１    照明切り替え機能
５０２    照明情報
５０３    画像入力部
５０４    撮像画像
５０５    測定検査部
５０６    切り替わる途中のラインデータ
５０７    切り替わった後のラインデータ
５０８ａ    照射光別設定画像
５０８ｂ    照射光別設定画像
５０８ｃ    照射光別設定画像
５０９    目付量検査画像
５１０    詳細検査用画像
５１１    検査結果画面
５１２    位置測定装置
Ｓ６１    画像選択ステップ
Ｓ６２    画像変換ステップ
Ｓ６３    目付量を合成するステップ
Ｓ６４    検査ステップ
Ｓ６５    詳細検査ステップ
Ｓ６６    表示ステップ
７０１    グラフ
７０２    グラフ
７０３    上限輝度閾値
７０４    下限輝度閾値
８０１    傷不良
８０２    異物不良
８０３    閾値
８０４    閾値
Ｓ８１    ノイズ除去ステップ
Ｓ８２    フラグ作成ステップ
Ｓ８３    微分ステップ
Ｓ８４    画像合成ステップ
Ｓ８５    ラベリングステップ
Ｓ８６    欠陥検査ステップ
【図１】
2015212646.tif 000006
【図２】
2015212646.tif 000007
【図３】
2015212646.tif 000008
【図４】
2015212646.tif 000009
【図５】
2015212646.tif 000010
【図６】
2015212646.tif 000011
【図８】
2015212646.tif 000012
【図７】
2015212646.tif 000013