(57)【要約】【課題】紙切れなどの被検体の破断を容易かつ速やかに検知することができる破断検知装置を提供する。【解決手段】カンバス３の片面に重ねられた紙Ｓの破断を検知する破断検知装置である。照明用の光を紙Ｓに照射する測定用照明装置１１と、照明用の光が照射された紙Ｓの画像を撮影するＣＣＤカメラ１３と、このＣＣＤカメラ１３によって撮影された画像の所定領域Ｐにおける明度を測定し、この測定データに基づいて、紙切れの有無を判定する制御装置１０とを備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの片面に重ねられた被検体の破断を検知する破断検知装置であって、
照明用の光を被検体に照射する光源と、上記照明用の光が照射された被検体の画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって撮影された画像の所定領域における明度を測定し、この測定データに基づいて、被検体における破断の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする破断検知装置。
【請求項２】
上記光源として、所定範囲の波長の光のみを照射する光源を用いたことを特徴とする請求項１に記載の破断検知装置。
【請求項３】
上記撮影手段によって撮影された画像を記録する画像記録手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の破断検知装置。
【請求項４】
上記撮影手段によって撮影された画像に補正を加えることで、上記シートと被検体との間の明度差を増幅する画像補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の破断検知装置。
【請求項５】
上記判定手段は、現在と過去の上記測定データを引数とする所定の演算を行い、この演算結果に基づいて、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置。
【請求項６】
上記判定手段は、上記撮影手段によって撮影された画像の複数領域における明度を測定し、各領域間の明度差に基づいて、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置。
【請求項７】
上記判定手段は、予め設定された判定値と上記測定データとの比較により、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙切れなどの被検体の破断を検知する破断検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製紙プラントでは、紙抄き、脱水、乾燥、表面塗工等の工程を経て、原料から最終製品である紙が製造される。
その中の乾燥工程は、高温状態に保たれたドライヤフード内で行われる。ドライヤフード内には、高温に加熱された金属製のロールが複数配列され、それらロールには、カンバスと称される薄い絨毯状のシートがウェブ状に掛け渡されている。このカンバスの片面には、乾燥すべき紙が重ね合わせてあって、カンバスが各ロールの外周面に沿って循環的に移動することにより、カンバス上の紙が移送され、その過程で、カンバス上の紙が各ロールの熱により乾燥されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記乾燥工程では、紙はまだ原料に近い状態であり、強度の問題等で破断する場合がある。このような場合に、例えば、破れた紙をそのまま放置しておくと、破れた紙がロールに巻き付いたり、それが原因でプラント内の装置が破損したりする虞があった。
このため、乾燥工程で紙切れが発生した際にそれを容易かつ速やかに検知することができる破断検知装置が強く要望されている。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、紙切れなどの被検体の破断を容易かつ速やかに検知することができる破断検知装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、シートの片面に重ねられた被検体の破断を検知する破断検知装置であって、照明用の光を被検体に照射する光源と、上記照明用の光が照射された被検体の画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって撮影された画像の所定領域における明度を測定し、この測定データに基づいて、被検体における破断の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とするものである。上記被検体としては、例えば、紙、布、フィルムなどが挙げられる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の破断検知装置において、上記光源として、所定範囲の波長の光のみを照射する光源を用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の破断検知装置において、上記撮影手段によって撮影された画像を記録する画像記録手段を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の破断検知装置において、上記撮影手段によって撮影された画像に補正を加えることで、上記シートと被検体との間の明度差を増幅する画像補正手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置において、上記判定手段は、現在と過去の測定データを引数とする所定の演算を行い、この演算結果に基づいて、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とするものである。
なお、上記所定の演算とは、現在と過去の測定データから破断判定用のデータを導き出すための演算であり、この破断判定用のデータとしては、例えば、現在と過去の測定データの差異を求めることによって得られる明度差データや、測定データを時間の関数として、この関数を微分または積分計算することによって得られる明度差データ等が挙げられる。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置において、上記判定手段は、上記撮影手段によって撮影された画像の複数領域における明度を測定し、各領域間の明度差に基づいて、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の破断検知装置において、上記判定手段は、予め設定された判定値と上記測定データとの比較により、被検体における破断の有無を判定する構成としたことを特徴とするものである。
なお、上記判定値を設定する方法としては、例えば、通常時に測定される被検体の明度（複数の測定データの平均値或いは最大値）を基準値として、この基準値に所定の定数を乗じた値を判定値とする方法や、例えば、通常時に測定される被検体の明度と、被検体の破断時に測定される明度（シートの明度）を基準値として、これら基準値の平均値を判定値とする方法などが挙げられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係る破断検知装置の一実施形態について説明する。
この実施の形態の破断検知装置は、製紙プラントの乾燥工程において発生する紙切れを検知するための装置である。製紙プラントのドライヤフード１内には、図１に示すように、大小複数のロール２Ａ、２Ｂが規則的に配列され、各ロール２Ａ、２Ｂ間には、カンバス（シート）３がウェブ状に掛け渡されている。このカンバス３の片面には、乾燥すべき紙（破断の検知対象となる被検体）Ｓが重ね合わせてあって、カンバス３が各ロール２Ａ、２Ｂの外周面に沿って循環的に移動することにより、カンバス３上の紙Ｓが移送され、その過程で、カンバス３上の紙Ｓが各ロール２Ａ、２Ｂの熱により乾燥されるようになっている。
【００１３】
そして、ドライヤフード１の内部には、測定用照明装置（光源）１１、撮影用照明装置１２およびＣＣＤカメラ（撮影手段）１３が設置されている。一方、ドライヤフード１の外部には、収納箱４が設置され、この収納箱４の内部には、制御装置１０、モニタＴＶ１４および映像レコーダ（画像記録手段）１５が収納されている。そして、これら測定用照明装置１１、撮影用照明装置１２、ＣＣＤカメラ１３、制御装置１０、モニタＴＶ１４および映像レコーダ１５等によって、本発明に係る破断検知装置が概略構成されている。
【００１４】
測定用照明装置１１および撮影用照明装置１２は、紙切れの検知箇所に照明用の光を照射するためのもので、測定用照明装置１１は、近紫外線を照射するブラックライトランプによって構成される一方、撮影用照明装置１２は、水銀灯、ナトリウム灯、ハロゲン灯等によって構成されている。なお、これら照明装置１１、１２の近傍には、高温の環境に耐えうるように当該照明装置を冷却する冷却装置（図示省略）が設けられている。
ＣＣＤカメラ１３は、紙切れの検知箇所を撮影するためのものである。このＣＣＤカメラ１３によって撮影された画像データは、制御装置１０に出力されるようになっている。なお、ドライヤフード１内では、カンバス３とともに紙Ｓが移動することとなるので、ＣＣＤカメラ１３を移動させなくとも、ＣＣＤカメラ１３の撮影範囲が時間の経過とともに変化する。つまり、紙Ｓの全長に亘って紙切れの有無を検知できるようになっている。
【００１５】
モニタＴＶ１４は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等により構成され、制御装置１０から入力される表示データ（例えば、ＣＣＤカメラ１３により撮影された画像データ、紙切れの報知情報など）や、映像レコーダ１５から入力される画像データ等を表示する。
映像レコーダ１５は、着脱自在な記録媒体（磁気的記録媒体、光学的記録媒体、半導体メモリ等）を有し、当該記録媒体に、ＣＣＤカメラ１３により撮影された画像データを記憶可能な記憶領域を備えている。
【００１６】
制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、入力部、記憶部、Ｉ／Ｆ等により構成され、各部はバスにより接続されている。また、Ｉ／Ｆには、ＣＣＤカメラ１３、モニタＴＶ１４、映像レコーダ１５等が接続されている。
【００１７】
ＣＰＵは、本発明に係る判定手段を構成しており、入力部からの指示入力に基づいて破断判定処理を実行する。この破断判定処理は、ＣＣＤカメラ１３により撮影された画像データを順次入力して、この画像データの所定領域Ｐにおける平均明度を測定し、この測定データに基づいて、紙切れの有無を判定する処理である。
また、ＣＰＵは、本発明に係る画像補正手段を構成しており、ＣＣＤカメラ１３により撮影された画像データに補正を加えることにより、カンバス３と紙Ｓとの間の明度差を増幅する画像補正処理を実行する。
さらに、ＣＰＵは、入力部からの指示入力に基づき、映像レコーダ１５に制御信号を出力して、ＣＣＤカメラ１３により撮影された画像データを映像レコーダ１５の記憶媒体に記憶させる処理を実行する。
【００１８】
ＲＡＭは、ＣＣＤカメラ１３から入力された画像データを一時記憶する記憶領域や、紙切れの判定に用いられる判定値等を記憶する記憶領域を備える他、ＣＰＵの作業領域などを備えている。
記憶部は、各種処理プログラム（破断判定処理を実行するためのプログラムを含む。）や制御データ等が記憶された記憶領域や、上記測定データをその測定時刻と対応付けて記憶する記憶領域などを備えている。
入力部は、キーボードやポインティングデバイス等により構成され、ＣＰＵにより実行される破断判定処理や画像補正処理等に必要な各種パラメータを入力するとともに、それら処理の起動・実行や停止を指示入力し、その各種入力指示信号をＣＰＵに出力する。
【００１９】
次に、上記構成からなる破断検知装置によって実行される破断判定処理について詳細に説明する。
この破断判定処理は、制御装置１０の入力部からの指示入力に基づいて、所定周期（例えば、３３ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
この破断判定処理が開始されると、先ず、ステップＳ１において、ＣＣＤカメラ１３から画像データを取得する処理が行われる。
【００２０】
続いて、ステップＳ２では、ステップＳ１で取得した画像データを補正する画像補正処理が行われる。この画像補正処理では、制御装置１０の記憶部に予め記憶された階調変換テーブルを参照して、ステップＳ１で取得した画像データの階調を変換することにより、カンバス３と紙Ｓとの間の明度差を増幅するような画像補正が行われる。
次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２で画像補正した画像データから、所定領域Ｐ（紙切れ検知箇所）に含まれる画素の平均明度（以下、測定データと略称する。）を求める。そして、制御装置１０のＲＡＭに記憶されている過去の測定データを抽出して、この過去の測定データと現在の測定データを引数とする所定の演算を行うことにより、破断判定用のデータを導き出す。
【００２１】
この破断判定用のデータとしては、例えば、▲１▼測定データを時間ｔの関数ｆ（ｔ）として、この関数を時刻ｔ＝Ｔ−３からｔ＝Ｔ−１（但し、Ｔは今回の測定時刻、Ｔ−ｋはｋ回前の測定時刻を示す。）まで積分したものＦ１（Ｔ）、時刻ｔ＝Ｔ−２からｔ＝Ｔまで積分したものＦ２（Ｔ）とした場合に、Ｆ２（Ｔ）−Ｆ１（Ｔ）と定義される明度差データ、▲２▼上記関数ｆ（ｔ）を微分したものをｆ’（ｔ）とした場合に、ｆ’（Ｔ）と定義される明度差データ、▲３▼上記ｆ’（ｔ）を微分したものをｆ”（ｔ）とした場合に、ｆ”（Ｔ）と定義される明度差データ、▲４▼｜ｆ’（Ｔ）｜−｜ｆ’（Ｔ−１）｜と定義される明度差データ等が挙げられる。
ここでは、外乱（例えば、照明変動など）による影響や、要求される検知精度等を考慮して、上記▲１▼〜▲４▼の明度差データの中から少なくとも何れか一つを適宜選択し、それを破断判定用のデータとして用いるようにする。
【００２２】
次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３で導き出した破断判定用のデータと、制御装置１０のＲＡＭに予め記憶されている判定値との比較により、紙切れの判定を行う。すなわち、明度差データが上記判定値以上である場合には、上記所定領域Ｐ（紙切れ検知箇所）に紙Ｓではなくカンバス３が映し出されている、つまり紙切れが発生していると判定する。一方、明度差データが上記判定値未満である場合には、上記所定領域Ｐに紙Ｓが映し出されている、つまり紙切れが発生して無いと判定する。
次いで、ステップＳ５では、ステップＳ４の判定結果をＩ／Ｆを介してモニタＴＶ１４に出力するとともに、そのときの測定データおよび明度差データを測定時刻と対応付けてＲＡＭまたは記憶部の記憶領域に格納する。
【００２３】
以上のように、上記構成からなる破断検知装置によれば、ＣＣＤカメラ１３によって撮影した画像の所定領域Ｐにおける明度を測定し、この測定データに基づいて、紙切れを判定するようにしたので、高温状態に保たれたドライヤフード１内で紙切れが発生した場合においても、紙切れを容易かつ速やかに検知することができる。
【００２４】
また、ＣＣＤカメラ１３の撮影箇所をブラックライトランプで照明し、かつＣＣＤカメラ１３によって撮影された画像に階調補正を加えるようにしたので、被検体である紙Ｓとカンバス３との間の明度差が小さい場合（例えば、表面の汚れ等が目立つように、カンバス３の色彩を白に近い色彩とした場合など）においても、紙切れを容易に検知することができ、紙切れの検知漏れを極力少なくすることができる。
また、ＣＣＤカメラ１３によって撮影された画像を映像レコーダ１５に記録するようにしたので、紙切れの原因を解析・特定するのが容易となる。
【００２５】
なお、本発明は、この実施の形態で示した破断検地装置に限られるものではなく、これ以外にも種々のバリエーションが有り得る。例えば、本実施形態では、複数時点間の明度差に基づいて、紙切れの判定を行うようにしたが、例えば、複数領域間の明度差に基づいて、紙切れの判定を行うことも可能である。或いは、カンバス３や紙Ｓの明度を事前に測定して、その測定結果に基づいて判定値（閾値）を設定し、この判定値と測定データとの比較により紙切れの判定を行うことも可能である。
また、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１３による撮影箇所を１箇所としたが、複数箇所としてもよい。また、ＣＣＤカメラ１３の設置台数も紙幅等に応じて適宜に変更することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る破断検地装置によれば、撮影手段によって撮影された画像の所定領域における明度を測定し、この測定データに基づいて、被検体における破断の有無を判定するようにしたので、被検体における破断の有無を容易かつ速やかに検出することができる。
請求項２に記載の発明によれば、照明用の光源として、所定範囲の波長の光のみを照射する光源を用いるようにしたので、シートと被検体との間の明度差を際立たせることが可能になり、破断の検知漏れを低減することが可能になる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、撮影手段によって撮影された画像を画像記録手段に記録するようにしたので、被検体の破断原因を特定するのが容易となる。請求項４に記載の発明によれば、撮影手段によって撮影された画像に補正を加えることで、シートと被検体との間の明度差を増幅するようにしたので、シートと被検体との間の明度差が小さい場合においても、被検体の破断を容易に検知することができ、破断の検知漏れを極力少なくすることができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、現在と過去の測定データを引数とする所定の演算を行い、この演算結果に基づいて、被検体における破断の有無を判定するようにしたので、外乱の影響を抑えて破断の検知精度を高めることができる。
請求項６に記載の発明によれば、撮影手段によって撮影された画像の複数領域における明度を測定し、各領域間の明度差に基づいて、被検体における破断の有無を判定するようにしたので、被検体における破断の有無を容易に検知することができる。
請求項７に記載の発明によれば、予め設定された判定値と測定データとの比較により、被検体における破断の有無を判定するようにしたので、被検体における破断の有無を容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の破断検知装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の破断検知装置によって実行される破断判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
３　　カンバス（シート）
１０　制御装置（判定手段、画像補正手段）
１１　測定用照明装置（光源）
１３　ＣＣＤカメラ（撮影手段）
１５　映像レコーダ（画像記録手段）
Ｓ　　紙（被検体）
【図１】
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【図２】
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