(57)【要約】【課題】織布を構成する経糸または緯糸の糸幅を短時間に精度よく、かつ自動的に測定することができる織布の糸幅測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】織布を構成する経糸および緯糸の少なくとも一方を測定対象糸として該織布の糸幅を測定するに当たり、前記測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する前記糸幅の測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された照明手段により光を照射しつつ該測定点近傍の織布を撮影し、得られた撮影画像の各画素を二値化して糸幅相当の信号に変換した後、該信号を糸幅の実寸法に変換することを特徴とする織布の糸幅測定方法。【選択図】          図２
2004218172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布を構成する経糸および緯糸の少なくとも一方を測定対象糸としてその糸幅を測定するに当たり、前記測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する前記糸幅の測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された照明手段により光を照射しつつ、該測定点近傍の織布を撮影し、得られた撮影画像の各画素を二値化して糸幅相当の信号に変換した後、該信号を糸幅の実寸法に変換することを特徴とする織布の糸幅測定方法。
【請求項２】
織布を構成する経糸および緯糸の少なくとも一方を測定対象糸としてその糸幅を測定する織布糸幅測定装置であって、該装置は、織布の測定点上部に設置された撮影手段と、該織布の測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する前記測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された照明手段と、該照明手段による光照射時に前記撮影手段により撮影された画像を電気信号に変換して記憶する画像記憶部と、該画像記憶部に記憶された画像を二値化して糸幅の実寸法を算出する画像処理部とを備えたことを特徴とする織布糸幅測定装置。
【請求項３】
前記撮影手段がＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項２に記載の織布糸幅測定装置。
【請求項４】
前記照明手段が、経糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第１の照明手段と、緯糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第２の照明手段とを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の織布糸幅測定装置。
【請求項５】
前記撮影手段と照明手段を一つの一軸送り装置に設置し、該撮影手段と照明手段を所定の位置関係を維持した状態で移動可能にしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の織布糸幅測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は織布の糸幅測定方法および測定装置に関し、さらに詳しくは織布を構成する経糸または緯糸の糸幅を短時間に精度よく、かつ自動的に測定することができる織布の糸幅測定方法および測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複合材料用の強化繊維織布やシート等の品質を保証する項目には、目付、打ち込み本数、通気度等が用いられている。しかし、近年、強化繊維用の織布やシートの軽薄短小化が進み、糸幅や糸隙間を規定した強化繊維材織布やシート等が使用されるようになっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。従って、糸幅や糸隙間で製品の品質を保証する必要が生じてきているが、糸幅や糸隙間の測定を行うにあたっては、電子顕微鏡や光学顕微鏡等により写真撮影して測定する方法が採用されているため、測定に時間と手間がかかり、糸幅や糸間隙を日常的な製品保証として用いるのが困難であった。
一方、ＣＣＤカメラを利用して織物のピッチを検出し、織物の不具合を検出する織物の画像検査装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２８６０６５号公報（段落番号１１、１９、２１、表２、表３）
【特許文献２】
特開平１１−１１４９５６号公報（段落番号５、２０、表２）
【特許文献３】
特開２０００−１４８９８１号公報（請求項１〜５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記特許文献３に記載されたＣＣＤカメラを備えた織物の画像検査装置を用いて織布の糸幅測定を試みたところ、この装置では信号のピッチから織密度は測定することができるが、経糸部分、緯糸部分およびバスケットホール部分（経糸も緯糸も存在しない部分）の信号上の判別が十分にできず、糸幅および糸隙間を十分に精度よく測定することができないことがわかった。
本発明の課題は、上記問題を解決し、織布を構成する経糸または緯糸の糸幅を短時間に精度よく、かつ自動的に測定することができる織布の糸幅測定方法および測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、測定の対象となる糸の長さ方向に応じて特定の方向から光を照射しつつ該織布を撮影することにより、十分なコントラストのある織布の画像信号を得ることができ、従って、精度よく糸幅や糸隙間を測定できることを見出し、本発明に到達したものである。
上記課題を達成するために本願で特許請求される発明は以下の通りである。
（１）織布を構成する経糸および緯糸の少なくとも一方を測定対象糸としてその糸幅を測定するに当たり、前記測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する前記糸幅の測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された照明手段により光を照射しつつ、該測定点近傍の織布を撮影し、得られた撮影画像の各画素を二値化して糸幅相当の信号に変換した後、該信号を糸幅の実寸法に変換することを特徴とする織布の糸幅測定方法。
（２）織布を構成する経糸および緯糸の少なくとも一方を測定対象糸としてその糸幅を測定する織布糸幅測定装置であって、該装置は、織布の測定点上部に設置された撮影手段と、該織布の測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する前記測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された照明手段と、該照明手段による光照射時に前記撮影手段により撮影された画像を電気信号に変換して記憶する画像記憶部と、該画像記憶部に記憶された画像を二値化して糸幅の実寸法を算出する画像処理部とを備えたことを特徴とする織布糸幅測定装置。
【０００６】
（３）前記撮影手段がＣＣＤカメラであることを特徴とする（２）に記載の織布糸幅測定装置。
（４）前記照明手段が、経糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第１の照明手段と、緯糸の長さ方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第２の照明手段とを備えたことを特徴とする（２）または（３）に記載の織布糸幅測定装置。
（５）前記撮影手段と照明手段を一つの一軸送り装置に設置し、該撮影手段と照明手段を所定の位置関係を維持した状態で移動可能にしたことを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の織布糸幅測定装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明において、測定の対象とされる織布は、照射された光を反射するものであればいずれの織布でもよいが、反射率の高い、ガラスクロス等の複合材料用強化繊維織布などが特に好ましい。
本発明に用いられる照明手段には特に限定はなく、蛍光灯、電球等の一般的な照明器具も使用できるが、撮影画像の十分なコントラストを得る点から、キセノンランプ、クリプトンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ等の高輝度の照明器具を使用するのが好ましい。
【０００８】
本発明において、照明手段は、織布の測定対象糸および糸幅の測定点に対して所定の方向角および仰角を有する位置、すなわち、織布の測定対象糸の長さ方向に対して８０〜１００℃、好ましくは８５〜９５°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°、好ましくは２５〜３５°の仰角を有する位置に設置する必要がある。
上記方向角が８０〜１００°の範囲外にある場合には、糸のエッジ部の信号が非対称になり、測定精度が低下する。また上記仰角が２０〜４０°の範囲外にある場合には、測定対象糸と測定対象でない糸の間のコントラストが低下し、測定精度が低下する。
また本発明に用いられる撮影手段には特に限定はないが、織布の測定対象部分を拡大撮影することができる光学レンズと画像を電気信号に変換するＣＣＤ素子を備えたＣＣＤカメラを使用するのが好ましい。撮影手段の設置位置は、織布の測定点上部であれば特に限定はないが、撮影手段から織布面におろした垂線の足が測定点となるように設置するのが好ましい。
【０００９】
図１には、本発明における照明手段と撮影手段の設置位置の説明図を示した。図１において、照明手段２は、織布１の経糸方向に対して所定の方向角４と所定の仰角５を有する位置に設置され、撮影手段３は、該撮影手段３の設置位置から織布面におろした垂線の足が測定点Ａとなるように設置される。
本発明において、方向角４とは、図１から明らかなように、織布１の測定対象糸の長さ方向（経糸方向または緯糸方向）の直線と、照明手段２から織布１におろした垂線の足（該垂線が織布の平面と交差する点）ａと糸幅の測定点Ａを結んだ直線とが交差して形成する、織布１の平面上の角度をいい、また仰角５とは、照明手段２と織布１の測定点Ａを結んだ直線と、織布１の平面とにより形成される角度をいう。また、織布１が曲面をなしている場合には該織布１の測定点Ａに接する平面を織布の平面とする。
【００１０】
発散光を発する照明器具を使用して広い測定対象範囲を撮影する場合には、測定対象範囲の周辺部の入射光の方向角が大きくなるため、照明器具と測定対象範囲との距離を長めに取るか、方向角を９０°±５に正確にあわせることが好ましい。例えば、測定対象範囲が２５ｍｍ角で照明器具と測定対象範囲中心との距離を２００ｍｍに設定した場合は、該中心に対して方向角を９０°に設定しても周辺に対する方向角は逆正接関数によりＡｒｃｔａｎ（２００／１２．５）＝８６．４°となる。
【００１１】
また測定対象糸が経糸の場合と緯糸の場合とでは、必要となる照明手段の方向角が９０°異なるため、照明手段が１つの場合には、経糸と緯糸の両方を同時に測定することができない。この場合には、まず経糸の糸幅を測定した後、織布の方向を９０°回転させて緯糸の糸幅を測定することができるが、このような煩雑さは２個の照明手段を設置することにより解消することができる。具体的には、経糸方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第１の照明手段と、緯糸方向に対して８０〜１００°の方向角を有し、かつ該方向角を形成する２直線が交差する測定点から２０〜４０°の仰角を有する位置に設置された第２の照明手段を設置する。この場合には、まず経糸用の照明のみを照射して経糸の糸幅を測定し、次に緯糸用の照明のみを照射して緯糸の糸幅を測定するという時分割で緯糸と経糸の両方を測定することができる。照明をつけたり消したりするかわりに、撮影手段による撮影と同期させたストロボ発光を行う照明手段を使用してもよい。
【００１２】
撮影手段により織布を撮影する際には、縦横ともに糸幅の２〜６倍程度の範囲が測定対象部分となるように撮影倍率を設定して撮影するのが好ましい。例えば、測定対象範囲を１ｍｍ角となるように設定し、一般的な６４０×４８０画素のＣＣＤ素子を用い、その４００×４００画素範囲上に織布を撮影する場合、１画素あたりの分解能は２．５μｍとなり、２５０μｍ程度の糸幅を測定するにあたっての分解能による限界は１％となる。
【００１３】
また撮影手段と照明手段は同一の一軸送り装置に設置し、該撮影手段と照明手段を所定の位置関係を維持した状態で移動可能にすることが好ましい。このような構成とすることにより、所定の位置関係にある撮影手段と照明手段を一軸送り装置の軸に沿って同時に移動させることができるため、一軸送り送り装置を任意に切り取られた織布上、織機上またはその他の織布処理装置上に設置して順次撮影しながら織布全幅にわたる糸幅を測定することが可能になる。
【００１４】
上記照明手段と撮影手段によって撮影された織布の画像は、画像記憶部に記憶され、画像処理部で記憶されている該画像が二値化される。二値化においては、各画素が信号強度に応じて白色粒子と黒色粒子に分けられる。この時、白色粒子は照明手段により照らされた測定対象糸に相当する。従って、撮影された白色粒子部分の幅を糸幅相当信号とし、その画素幅から実寸法に変換することで、測定対象糸の糸幅を得ることができる。画素幅から実寸法への変換に当って乗じる係数は、ＣＣＤカメラの有効画素数と拡大倍率から計算によって定めてもよいし、織布面上にスケールをおいて実測することによって定めてもよい。
【００１５】
上述の基本構成に加えて、撮影画像を観察するためのモニター、データ処理ないしは自動測定制御のためのコンピュータ等を追加することがより好ましい。
また本発明の方法を用いて織布の織密度を測定することも可能である。通常、織密度は２５ｍｍ（または１インチ）あたりの糸の本数で定義されるので、この場合には測定対象範囲を２５ｍｍ角となるようにＣＣＤカメラを設置し、光学レンズの倍率を定めることが好ましい。糸幅と織密度を同時に測定するためには、撮影手段として、ＣＣＤカメラを２台有することが好ましいが、ＣＣＤカメラは１台としてズームレンズによって光学レンズの倍率を切り替える構成としてもよい。
【００１６】
図２は、本発明の一実施例を示す織布糸幅測定装置のブロック説明図である。図２において、織布糸幅測定装置は、織布１の測定対象糸に対して所定の方向角および仰角で光を照射することができる照明手段２と、照明が照射されている部分を１ｍｍ×１ｍｍの視野で撮影する狭視野用ＣＣＤカメラ３ａと、照明が照射されている部分を１インチ×１インチの視野で撮影する広視野用ＣＣＤカメラ３ｂと、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを切り替えるカメラ切り替え機６と、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂからの画像を記憶する画像記憶部７と、記憶画像を二値化および数値化処理する画像処理装置８と、撮影しながら記憶画像の確認ができるモニター９とで構成される。
【００１７】
このような構成において、照明手段２により光照射された織布１を１ｍｍ×１ｍｍ視野の画像が撮影できる狭視野用ＣＣＤカメラ３ａで撮影した後、該撮影された画像の信号は、画像記憶部７に送られて一画像ずつ記憶される。画像記憶部７に記憶された画像は、画像処理部８で二値化される。二値化された画像の白色粒子の画素幅を計測し、ＣＣＤカメラの有効画素数と拡大倍率によってあらかじめ定められた係数を乗じることによって糸幅の実寸法を得ることができる。得られた糸幅の平均値と標準偏差を算出してモニター９に表示し、測定対象織布の平均糸幅を得ることができる。
またカメラ切り替え機６により１インチ×１インチ視野の画像が撮影できる広視野用ＣＣＤカメラ３ｂに切り替え、同様に撮影された画像の白色粒子について、画像処理部８でその重心間隔の平均値を算出し、１インチに除することにより、１インチあたりの糸本数つまり織密度を算出することができる。
さらにモニター９には撮影と同時に画像が映し出され、測定画像の不良を確認できる。また、画像記憶部７で記憶されている画像を呼び出して表示させることができ、糸幅不良部分の確認ができる。
【００１８】
図３は、本発明の装置に用いられる一軸送り装置の説明図である。この一軸送り装置１０には、照明手段２と、狭視野用ＣＣＤカメラ３ａと、広視野用ＣＣＤカメラ３ｂがそれぞれの所定の設置位置関係が維持された状態で該装置の軸にそって移動可能なように取り付けられ、該一軸軸送り装置１０は、机１１の上に載置されている。このような構成とすることにより、織布の測定点の撮影に際し、撮影手段２とＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを一軸送り装置１０の軸に沿って同時に移動させながら机１１に載置された織布に光を照射しつつ順次撮影を行うことができ、従って、織布全幅にわたる撮影を連続的に行うことができ、精度のよい糸幅の測定を簡便にかつ自動的に行うことが可能になる。
また一軸送り装置１０を例えば織布を製織する織機上または外観品質検査機に設置することにより、走行する織布の糸幅または密度を自動的に測定することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の織布の糸幅測定方法および測定装置によれば、織布を構成する経糸または緯糸の糸幅を短時間に精度よく、かつ自動的に測定することができるため、糸幅等を複合材料用の強化繊維織布やシートの日常的な製品保証項目として使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における照明手段と撮影手段の設置位置の説明図。
【図２】本発明の一実施例を示す織布糸幅測定装置のブロック説明図。
【図３】本発明の装置に用いられる一軸送り装置の説明図。
【符号の説明】
１…織布、２…照明手段、３…撮影手段、３ａ…狭視野用ＣＣＤカメラ、３ｂ…広視野用ＣＣＤカメラ、４…方向角、５…仰角、６…カメラ切り替え機、７…画像記憶部、８…画像処理部、９…モニター、１０…一軸送り装置、１１…机、Ａ…測定点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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