(57)【要約】【課題】より早く高精度に発泡体ローラーの表面を測定する。【解決手段】測定方法は、発泡体ローラー１に光を照射する光源２と、発泡体ローラー１で反射した反射光を受光する受光装置４と、を用いて発泡体ローラー１の表面を測定する。この測定方法は、光源２の光軸Ａと受光装置４の光軸Ｂとの間の角度αを、発泡体ローラー１で反射した反射光の光量が最大になるときの該反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定する光軸設定工程と、光軸設定工程で設定した角度αを維持した状態で、光源２から発泡体ローラー１に光を照射して、発泡体ローラー１からの反射光を受光装置４で受光する受光工程と、受光装置４により得られた発泡体ローラー１の表面の画像を解析して、発泡体ローラー１の表面の表面形状を解析する解析処理工程と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡体ローラーに光を照射する光源と、前記発泡体ローラーで反射した反射光を受光する受光装置と、を用いて発泡体ローラーの表面を測定する測定方法であって、
前記光源の光軸と前記受光装置の光軸との間の角度を、前記発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの該反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定する光軸設定工程と、
前記光軸設定工程で設定した前記角度を維持した状態で、前記光源から前記発泡体ローラーに光を照射して、前記発泡体ローラーからの反射光を前記受光装置で受光する受光工程と、
前記受光装置により得られた前記発泡体ローラーの表面の画像を解析して、前記発泡体ローラーの表面の表面形状を解析する解析処理工程と、を有する測定方法。
【請求項２】
前記受光工程において、前記発泡体ローラーを回転させつつ、前記発泡体ローラーの回転軸に沿った方向に延びたライン形状の光を前記光源から照射することを特徴とする、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記解析処理工程において、前記発泡体ローラーの表面の前記画像を複数の領域に分割して、前記分割した領域に含まれる、前記発泡体ローラーの表面の開口に相当する開口像の面積の和と、前記分割した領域の面積との比率を開口比率として算出し、前記開口比率の偏差を算出して前記表面形状を解析することを特徴とする、請求項１または２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記解析処理工程において、前記受光装置により得られた前記発泡体ローラーの表面の画像から、前記発泡体ローラーの表面の開口に対応する開口像を楕円形状に近似して、開口像の数、開口像の径、開口像の真円度、開口像同士の間の距離のうちの少なくとも１つを算出して前記表面形状を解析することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項５】
発泡体ローラーに光を照射する光源と、前記発泡体ローラーで反射した反射光を受光する受光装置と、前記受光装置により得られた前記発泡体ローラーの表面の画像を解析して前記発泡体ローラーの表面形状を解析する解析処理手段と、を備えた測定装置であって、
前記光源の光軸と前記受光装置の光軸との間の角度が、前記発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの該反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定されている、測定装置。
【請求項６】
前記発泡体ローラーを回転可能に保持する回転機構部を有し、
前記光源は、前記発泡体ローラーの回転軸に沿った方向に延びたライン形状の光を照射することを特徴とする、請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記解析処理手段は、前記発泡体ローラーの表面の前記画像を複数の領域に分割して、前記分割した領域に含まれる、前記発泡体ローラーの表面の開口に相当する開口像の面積の和と、前記分割した領域の面積との比率を開口比率として算出し、前記開口比率の偏差を算出して前記表面形状を解析することを特徴とする、請求項５または６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記解析処理手段は、前記受光装置により得られた前記発泡体ローラーの表面の画像から、前記発泡体ローラーの表面の開口に対応する開口像を楕円形状に近似して、開口像の数、開口像の径、開口像の真円度、開口像同士の間の距離のうちの少なくとも１つを算出して前記表面形状を解析することを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体ローラー表面に光を照射して発泡体ローラー表面を測定する方法及び発泡体ローラー表面の測定装置に関する
【背景技術】
【０００２】
発泡体ローラー表面の状態の把握方法として、光学顕微鏡等を用いて人の視覚で行なう方法があった。製品の高精度化に伴い、表面状態をより高精度に把握する必要が生じている。光学顕微鏡を用いた人の視覚による測定手法では、光学顕微鏡で撮影できる限定された領域を抽出し、視覚によって表面状態を把握する必要がある。さらに、発泡体ローラーの表面全体を把握するためには、このような作業を繰り返し行なう必要がある。そのために長時間集中しなければならない根気のいる作業となり、精神的な負担も大きく、疲労も増えることになる。
【０００３】
また、人の視覚による測定方法では、測定員の主観的な判断に依存する。そのため、測定員が異なる場合には測定の水準、つまり測定の結果が異なる可能性がある。また、極端な場合には、同じ測定員であっても、測定時間の推移によって、測定水準が変化する可能性がある。
【０００４】
測定員の視覚に依存するものに代わる方法として、ＣＣＤカメラを用いた電子撮像装置による測定手法も明らかにされている（特許文献１参照）。これは、表面が平滑なローラーに光を照射し、ローラー表面で反射した反射光を撮像装置により撮影してローラー表面の欠陥部分を検出する方法である。この方法では、ローラー表面に欠陥があった場合には、その欠陥部分で光の反射強度の変化が起こることを利用している。この反射光を撮像装置により撮影し、映像信号化し、映像信号の波形に基づいて欠陥部分を検出している。
【０００５】
また、発泡体ローラーの表面に光を照射して発泡体ローラーからの反射光を利用して発泡体ローラーの表面状態を観察する方法が特許文献２に記載されている。これは、発泡体ローラーの表面で反射した反射光の強度が、発泡体ローラーの表面に欠陥があった場合に、その欠陥部分で変化することを利用している。この反射光を撮像装置により撮影し、映像信号化して、映像信号を表示装置で観察することにより欠陥部分を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２４３５６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２７４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の方法は、ローラーの表面が平滑なものに対しての測定手段であり、発泡体ローラーの様に、本質的に表面が多数開口しているものに適用することはできないという課題がある。これは、撮像装置で得られた映像信号の波形が、開口による波形なのか欠陥物による波形なのかを区別することが難しく、正確な表面形状の把握が出来ないからである。
【０００８】
特許文献２に記載の方法は、発泡体ローラーの表面で光が反射する性質を利用できる反面、光が発泡体ローラーの内部に透過して内部で乱反射を起こし、乱反射した光が表面で反射した反射光に対してノイズとして混じる。そのため、正確に表面の状態を把握することが困難であるという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、より早く高精度に発泡体ローラーの表面を測定することができる、発泡体の表面の測定方法およびその測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態における測定方法は、発泡体ローラーに光を照射する光源と、発泡体ローラーで反射した反射光を受光する受光装置と、を用いて発泡体ローラーの表面を測定する。本測定方法は、光源の光軸と受光装置の光軸との間の角度を、発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの該反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定する光軸設定工程と、光軸設定工程で設定した上記角度を維持した状態で、光源から発泡体ローラーに光を照射して、発泡体ローラーからの反射光を受光装置で受光する受光工程と、受光装置により得られた発泡体ローラーの表面の画像を解析して、発泡体ローラーの表面の表面形状を解析する解析処理工程と、を有する。
【００１１】
また、本発明の一実施形態における測定装置は、発泡体ローラーに光を照射する光源と、発泡体ローラーで反射した反射光を受光する受光装置と、受光装置により得られた発泡体ローラーの表面の画像を解析して発泡体ローラーの表面形状を解析する解析処理手段と、を備えている。光源の光軸と受光装置の光軸との間の角度が、発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの該反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発泡体ローラーの表面をより早く高精度に測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態における測定装置の投光手段と撮像手段の配置を示す図である。
【図２】本発明の測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】撮像装置の微調整機能を示す概略図である。
【図４】投光装置の微調整機能を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、一実施形態における測定装置を示している。この測定装置は、発泡体ローラー１の表面の状態を測定するものである。測定装置は、発泡体ローラー１に光を照射する光源２と、発泡体ローラー１で反射した反射光を受光する受光装置（撮像装置）４と、を備えている。また、測定装置は、発泡体ローラー１を回転可能に保持する回転機構部４１を備えていることが好ましい。
【００１５】
本発明の発泡体ローラーの測定方法では、光源２の光軸Ａと撮像装置４の光軸Ｂとの間の角度αを、発泡体ローラー１で反射した反射光の光量が最大になるときの反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定される（光軸設定工程）。この状態を維持して、光源２から発泡体ローラー１に光を照射して、発泡体ローラー１からの反射光を撮像装置４で受光する（受光工程）。これにより、発泡体ローラー１の内部に透過する光の光量が抑えられ、発泡体ローラー１の内部で拡散した光の影響を抑制することができるため、発泡体ローラー１の表面を高精度に測定することが出来る。
【００１６】
また、光源２は、発泡体ローラー１の回転軸に沿った方向に延びたライン形状の光を照射することが好ましい。これにより、発泡体ローラー１の表面のみに光を照射することができるため、光の利用効率が向上し、さらに、発泡体ローラー１とは別の方に向かう光がノイズとなって撮像装置４に侵入することを防止することができる。これにより、発泡体ローラー１の表面をより高精度に測定することが出来る。
【００１７】
また、この測定方法では、撮像装置４により得られた発泡体ローラー１の表面の画像に対して解析処理を行なって、発泡体ローラー１の表面の表面形状を解析する（解析処理工程）。具体的には、撮像装置により取り込んだ画像情報を複数の領域に分割して、分割した領域に含まれる、発泡体ローラーの表面の開口に相当する開口像の面積の和と、分割した領域の面積との比率を開口比率として算出することが好ましい。ここで、算出した値を発泡体ローラーの表面形状（以下、開口特性とも呼ぶ。）を表わす指標として用いることができる。そして、各領域での開口比率の偏差を開口特性として算出する。解析処理工程は、測定装置に組み込まれた解析処理手段により行われることが好ましい。
【００１８】
また、撮像装置４より取り込んだ画像情報より、発泡体ローラー１の表面の開口に対応する開口像を楕円形状に近似して、開口像の開口の数、開口径、開口の真円度、開口像同士の間の距離のうちの少なくとも１つを開口特性として算出しても良い。
【００１９】
以下に、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。光源２から照射する光を発泡体ローラー１全体に照射させる為、ライン状の光を用いることが好ましい。より具体的には、このライン状の光は、発泡体ローラー１の回転軸に沿って延びている。照射された光は発泡体ローラー１の表面で反射し、撮像装置４がこの反射光を撮像する。ライン状の光を照射する光源２の光軸は、発泡体ローラー１の製品公差にかかわらず、発泡体ローラー１の内部に光が透過して内部で拡散する光の光量を出来るだけ抑制するような角度にする。発泡体ローラー１からの反射光を１つの撮像装置４へと撮像させる為の光源２の配置角度と、発泡体ローラー１の表面で反射した光を精度良く撮影させる撮像装置４の配置角度とを両立させる構成を提供することができる。なお、光源２の光軸Ａと発泡体ローラー１の表面との間のなす角度θと、撮像装置４の光軸Ｂと発泡体ローラー１の表面との間のなす角度φは一致することが好ましい。
【００２０】
発泡体ローラー１が白色であれば、光の反射率が高く、容易に撮像が可能であるという利点がある。白色以外の発泡体ローラー１に関しても、発泡体ローラー１の表面からの反射光を撮像できれば良い。したがって、発泡体ローラー１が黒色のものでも測定可能である。また、電子写真用のトナー搬送用発泡ローラーを測定対象とした場合においても、表面の反射率が良好であり、本実施形態の方法により測定可能である。
【００２１】
光源２は、発泡体ローラー１の長手方向全域に光が照射されるように配置することが好ましい。光源２からの光がライン形状であって、光源２の光軸Ａ、つまり光の照射軸と、撮像手段４の撮像軸（光軸）Ｂとのなす角度が、反射光の最大光量に対して７０％以上の光量を得ることの出来る角度とする。本明細書において、反射光の最大光量とは、入射光の光量を一定として、光源２および撮像装置４の光軸Ａ，Ｂを変えたときに得られる反射光の光量の最大値のことをいう。
【００２２】
光源２から照射された光の、発泡体ローラーの長手方向のライン幅は、撮像装置４の撮像範囲より長いことが好ましい。また、この光の長手方向のライン幅は、発泡体ローラー１の幅より長くてもよい。また、光の照度ムラを無くす為に、光源２の出射部分は、光ファイバをライン状に分割して配置したものを用いることが好ましい。出射部分の先端には、均一した照度の光を照射させるという観点より、シリンドリカルレンズを用いることが好ましい。このレンズは、光の一軸上方向のみの高さを拡大および縮小することができるレンズである。このレンズを用いることにより、拡散した光を収束させ、均一した光を発泡体ローラーに照射することを可能にさせている。
【００２３】
また、遮光板を用いてライン形状の光を射出する光源２を作製することも可能である。発泡体ローラー１の製品公差にかかわらず、発泡体ローラー１の内部に光が透過して内部での光の拡散を抑制するという観点より、遮光板の形状がスリット形状であることが好ましい。一例として、スリット幅が０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲のものが用いられるが、この範囲のスリット幅に限定されるものではない。
【００２４】
また、発泡体ローラー１の表面での反射率が個々の発泡体ローラーで異なっている場合に対応可能なように、入射光量については手動で調整可能な機構、または電圧による制御が可能な機能を有した光源ユニットを使用することが好ましい。一例としては、可変抵抗で光源２の出力を０％〜１００％の範囲で可変な１５０ｗのハロゲン電球を使用できる。ただし、十分な光量と均一な光を発光できれば、ＬＥＤ光源などの任意のものでもよい。
【００２５】
本発明においては、光源２としては、４００［ｎｍ］〜７５０［ｎｍ］までの波長領域を持つ白色光源を選択したが、光源２の出力波長は、撮像装置４が表面の状態を把握可能な波長領域であれば良い。このような例として、３００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］の領域のうちの一部の領域を含んだ波長の光を射出する光源であれば良い。具体的には、４００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］の波長領域を持つ白色のＬＥＤ光源や、４５０［ｎｍ］〜５５０［ｎｍ］の波長領域を持つ青色ＬＥＤ光源や、５００［ｎｍ］〜６００［ｎｍ］の波長領域を持つ緑色のＬＥＤ光源などがある。さらに、６００［ｎｍ］〜７００［ｎｍ］の波長領域を持つ赤色のＬＥＤ光源や、８００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］の波長領域を持つ赤外光光源などもある。
【００２６】
本実施形態においては、撮像装置４としてＣＣＤカメラを使用し、撮像装置の撮影範囲を発泡体ローラーの測定対象範囲内に設置した。また、撮像装置の視野角、及び撮像装置の分解能の観点により、一つの撮像装置で発泡体ローラー１の幅方向全域を撮影出来ない場合においては、撮像装置を複数台用いて撮影してもよい。
【００２７】
撮像装置４としては、上記のようにＣＣＤカメラを用いることができる。ＣＣＤカメラは、カメラの画素配置が２次元平面のものとなっている平面撮像用のカメラを用いた。このカメラは、１ラインに５１５０画素配置されたものを選択した。画像取り込みにおいては、２次元方向のライン数を適宜設定することにより、「５１５０×（設定値）」の２次元画像として取り出すことが可能となっている。
【００２８】
一例として、撮像装置４は、取り出した２次元画像を、各画素において１０２４段階の光量に分割できるものを選択した。しかし、発泡体ローラー１の表面を良好に撮影可能な撮像装置４であれば、１０２４段階の光量に分割した撮像装置に限定されない。撮像装置４は、カラー成分（ＲＧＢ成分）を撮像可能な装置でもよく、カメラの仕様は限定されない。
【００２９】
撮像装置４に用いられるカメラレンズについては、歪曲収差を低減する高解像度型のレンズであることが好ましい。撮像装置４の焦点位置は、発泡体ローラー１の表面の開口を撮像できるような位置に設定される。また、発泡体ローラー１の製品公差により撮像装置と発泡体ローラーとの焦点距離が変化した場合においても、発泡体ローラーの表面の開口を良好に撮像させる為に、測定装置はピント調整機構及び絞りが手動で可変なものであることが好ましい。
【００３０】
発泡体ローラー１の回転機構部については、一例として、発泡体ローラーの芯に相当する芯金部分を、金属で製作された２つの回転部材で受けて発泡体ローラーを把持するような機構であって良い。回転部材を回転させることにより、発泡体ローラーを回転させる事が可能となる。回転部材は発泡体ローラーを一定速度で回転させるという観点より、両駆動とすることが好ましい。また、測定物の回転を一定に保つ事を保証するという観点より、エンコーダーつきのモータードライバを用いることが好ましい。
【００３１】
回転機構は、制御装置からの回転開始信号を受けて回転を始め、制御装置からの回転終了信号より回転を停止する機構となっている。測定時には発泡体ローラー１を回転機構により回転させることにより、撮像装置４が発泡体ローラー１の円周方向に対して逐次撮影を行い、発泡体ローラー１の表面全体を撮影する。
【００３２】
発泡体ローラー１に対する光源２の位置調整は、図１に示すように、カメラの焦点位置の調整を容易させるという観点から、Ｘ軸方向の微動ステージ１２ｄ，Ｙ軸方向の微動ステージ１２ａ，Ｚ軸方向の微動ステージ１２ｃにより可能にさせている。発泡体ローラー１に対する撮像装置４の位置調整は、図１に示すように、カメラの焦点位置の調整を容易させるという観点から、Ｙ軸方向の微動ステージ１３ａ，Ｚ軸方向の微動ステージ１３ｃにより可能にさせている。
【００３３】
撮像装置４から取り込む画像は、回転ステージ１３ｂより出されているトリガをもとに取り込みを開始し、発泡体ローラー１の周方向を撮影する。撮影する周方向の領域については、発泡体ローラー１の回転速度と撮像装置４の取込速度の関係より、２次元方向の蓄積ライン数の設定値を任意に設定可能である。撮影された画像に解析処理を施すことにより、発泡体ローラー１の表面の開口に対応する開口像の数、開口径、開口の真円度、開口像同士の間の距離、開口比率を開口特性として算出する。
【００３４】
算出された開口の数、開口径、開口の真円度、開口間の距離、開口比率により求めた開口特性を基準値として、他の発泡体ローラー１より求めた開口特性とを比較し、その乖離量及び乖離比率、つまり開口特性のばらつきを測定することが好ましい。これにより、複数の発泡体ローラーにおける品質のばらつきを把握できる。このように、開口特性を所定の基準で数値化し、予め設定した値、もしくは他の発泡体ローラーでの値と比較することで、測定した発泡体ローラーの表面の状態を自動的に把握することができる。
【００３５】
測定装置は、取り込んだ画像及び開口特性の数値等を表示する表示装置をさらに有することが好ましい。撮像装置４にて発泡体ローラー１の表面を撮影する際、発泡体ローラー１の寸法公差は、撮像装置４に設けられたカメラレンズの被写界深度内である事を要する。なお、撮像した画像において、光源２の配置、光源２からの光の出力、撮像装置４の配置、撮像装置４に設けられるカメラレンズの光学倍率、絞り、被写界深度などの関係は、実験的に得られた最適値に設定すれば良い。
【００３６】
次に、発泡体ローラー１の表面全体を測定する方法の流れについて説明する。まず、測定装置の回転機構部、測定部ともに電源を投入する。回転機構部は、発泡体ローラー１の回転させる機構であり、測定部は光源２や撮像装置４などを含む機構である。電源を投入された測定部では、制御装置における通信の確認やソフト起動の確認等が行われる。電源を投入された回転機構部では、装置の原点だしと呼ばれる稼働準備を始める。この稼働準備とは、装置の機械的な原点、ソフト的な原点、測定部におけるソフト起動、トリガを受け付ける準備が出来ているのかなどを確認するためのものである。装置の原点出しを終えた回転機構部は、測定準備完了ランプを点灯させ、回転準備待ち状態となる。
【００３７】
回転機構部に発泡体ローラーが載せられ、回転開始信号を受け取ると、回転機構は回転を始める。発泡体ローラーの回転が一定の値になったと判断される時間の経過後、測定開始トリガを測定部へ発信する。測定部は測定開始トリガ信号を受けて測定を開始する。測定部が測定開始トリガを受けると、撮像装置４により、発泡体ローラーの表面の画像の取り込みを開始する。画像の取り込みを終えたのち、撮影された画像を用いて解析処理を施すことにより、発泡体ローラーの表面の開口の数、開口径、開口の真円度、開口同士の間の距離、開口比率を算出することができる。
【００３８】
解析処理を終えると、制御装置は、次の発泡体ローラーの測定を少しでも早く行なえるように、測定を終えたと同時に測定終了トリガを回転機構部へと出力する。その後、制御装置は、測定結果を集計し測定結果を出力する。
【００３９】
測定終了信号を受け取った回転機構部は、直ちに発泡体ローラーの回転を停止し、発泡体ローラーの着脱を可能にさせる。発泡体ローラーの回転が十分に完了していると判断した後に、制御装置は着脱信号を出力する。この信号を受けて発泡体ローラーの着脱を行なう。測定結果は、表示装置に出力することによって確認できる様になっていることが好ましい。
【００４０】
次に、開口特性を解析する解析処理工程の前に行われる、画像処理手段における画像処理工程について説明する。画像処理に用いる各パラーメータなどの数値は、設定値として制御装置に記憶しておく。撮像した画像内において、発泡体ローラーの開口特性を測定する為の画像処理を行なう単位画像領域を任意に設定することが可能な様に、単位領域を設定する設定値の数値は、変更可能にしておくことが好ましい。単位画像領域の形状は任意の形状でよく、正方形でも長方形でも円形状でも楕円形状でもよい。
【００４１】
次に、撮像装置４によって取り込んだ画像の照度計算を行なう。１０２４の階調で照度を計算した場合、照度は、発泡体ローラーの形状や、光源２および撮像装置４の配置角度に応じて、２０〜３０程度変動することがある。照度に関しては、光源２に付属しているボリュームにより調整可能であることが好ましい。本実施形態において、取り込み画像の輝度変換の調整値は、１０２４階調中の好みの数値に設定可能だが、好ましくは、発泡体ローラーの公差に左右されにくい照度にするという観点から３６０付近が望ましい。しかしながら、発泡体ローラーを良好に撮影可能であれば、この数値に限定するものではない。
【００４２】
データの伝送時に発生する外因的な影響によるノイズやカメラの画素欠けによるノイズ等を低減させる為、または製品の表面粗さの影響を軽減させるために、平滑化処理を行っても良い。平滑化処理の設定値の数値は、検出条件、設置状況の違いにより対応可能なように変更可能なようにしておくことが好ましい。本実施形態では、取り込み画像の平滑化処理の画素調整値、つまり平均化する際の隣り合う画素の範囲は、製品表面部を良好に撮影可能であれば、取り込み画素数内において任意の数値に設定可能である。しかし、好ましくは、発泡体ローラーの表面粗さを軽減し、且つ凹凸を検出可能にさせるという観点から、３〜５付近であることが望ましい。
【００４３】
次に、発泡体ローラーの表面の開口に対応する開口像を検出する為、二値化処理や開口抽出処理等を単位画像ごとに行なっていく。二値化処理とは、予め設定した設定値以下の光量の領域と、それより大きい光量の領域との２つ領域に分離するための処理である。発泡体ローラーの表面の開口部分以外では、光源２からの光が反射する為、開口の部分と比較して撮像装置４に入射される光の光量は高いものとなる。したがって、開口に対応する開口像の領域とそれ以外の領域を分けるための所定の設定値を規定しておくことで、規定した設定値以下の領域を開口像と認識させることが可能である。
【００４４】
開口抽出処理とは、二値化処理にて光量の小さい領域として抽出された領域を、当該領域の丸みや面積等の条件により、発泡体ローラーの開口に対応する像であるか、ノイズに起因する像であるかを分別する処理である。開口抽出処理は、主に、二値化処理にて抽出された開口像と、開口近傍で乱反射した光によるノイズに起因する像とを分別させる観点から設定された処理である。一例として、光量が小さい領域が５０ピクセル以下であれば、ノイズとしてカットする。開口像とノイズとを分別する設定値は、この数値に限定されるものではなく、予め行う実験などにより適宜設定される。
【００４５】
撮像した画像内において、開口穴を検出する為の単位領域は任意に設定することが可能である。設定した単位領域の境界上に開口像が重なる場合において、その開口像を当該単位領域に含まれているものとするか否かを選択可能なように、設定値は変更可能なようにしておくことが好ましい。
【００４６】
以上が、画像処理工程となる。次に、画像処理工程を終えた画像データを用いて開口と認識された開口像に対して、開口の数、開口径、開口の真円度、開口同士の間の距離、開口比率を算出する（解析処理工程）。
【００４７】
発泡体ローラーの表面の開口の数は、撮像した画像内において開口に対応する開口像と判定されたものの数によって算出される。開口の数をカウントするにあたり、予め設定している開口径の範囲以内に該当する開口像を開口としてカウントしても良い。
【００４８】
開口径とは、画像処理後の画像において、開口像の長軸と短軸のそれぞれの長さを算出することで測定できる。長軸と短軸の両方を算出することにより、開口が真円でなく楕円形状であっても対応可能なようにさせることができる。
【００４９】
開口の真円度とは、画像処理後の画像において、画像内における開口像の真円度を表現するためのものである。開口の真円度は、前述の長軸と短軸の長さを用い、「真円度＝短軸の長さ／長軸の長さ」によって算出される。
【００５０】
開口同士の間の距離とは、画像処理後の画像において、発泡体ローラーの表面の開口がどのように分布しているかを表す指標である。この距離は、各開口像の重心を算出し、開口像の重心間の距離を算出することで測定できる。
【００５１】
開口比率とは、単位画像領域内における開口の面積の和と単位画像領域の面積との比に、つまり「開口比率＝開口の面積の和／画像領域の面積」で表現されるものである。開口比率は、発泡体ローラーの表面の画像を複数の領域に分割して、分割した領域に含まれる、発泡体ローラーの表面の開口に相当する開口像の面積の和と、分割した領域の面積との比率と言える。分割した画像領域（単位画像）の形状は任意の領域形状でよく、正方形でも長方形でも円形状でも楕円形状でもよい。
【００５２】
また、各単位画像領域において開口比率を算出し、開口比率の偏差を開口特性として算出しても良い。また、上述したように算出された発泡体ローラー表面の開口の数、開口径、開口の真円度、開口同士の間の距離、開口比率のうちの少なくとも１つを、開口特性とすることも可能である。なお、取り込んだ画像ごとに、上記の解析処理を逐次行なっていくことにより、発泡体ローラーの表面全域の開口特性を算出することが可能となる。
【００５３】
次に、測定装置のより具体的な構成の一例について図２も参照して説明する。測定装置は回転機構部と測定部を備えている。回転機構部は、発泡体ローラー１を回転可能に保持する回転用部材と、モータードライバ１５と、駆動装置１６とを有する。
【００５４】
画像処理手段や解析処理手段２２は、記憶装置および／または制御装置などを有する。また、測定装置は、表示装置２３、撮像装置４および光源２を有する。測定装置は、回転機構部の回転制御と、画像処理および解析処理により、発泡体ローラーの表面の開口特性を測定する事ができる。
【００５５】
回転機構部について説明する。回転機構部は、発泡体ローラー１を回転させて、発泡体ローラーの表面全体を撮像装置４で撮像させる事を目的とした機構である。測定する際には、始めに、発泡体ローラーを回転機構部にセットする。セットされた発泡体ローラー１は、位置ずれしない様に、突き当て部に突き当てて固定される。発泡体ローラーを把持して位置固定した後は、回転機構部以外の部材から無理な方向へ力が働かないようにするという観点より、発泡体ローラーの把持機構は後退するように構成されることが好ましい。
【００５６】
把持機構が後退したら、モータードライバ１５により回転機構を回転させる。発泡体ローラー１を載せた回転台が、発泡体ローラーを一回転させて、撮像装置４が撮像すべき領域、つまり測定領域全てを撮像すると回転機構は回転を終了する。回転機構が停止した後に、測定部の結果を待って測定物は測定物台から取り外し可能なようにする。
【００５７】
次に、解析処理手段について説明する。解析処理手段とは画像処理にて表面形状の開口特性を算出し、定義することを目的とした機構である。これとともに、微動ステージの制御機能も兼ねていても良い。解析処理部は、回転機構部に発泡体ローラーが載せられた際に発信されるトリガ信号を受けて、画像処理の為のメモリの初期化を開始する。
【００５８】
回転機構が回転を開始し、撮像装置４が撮像すべき安定した回転速度を得られると判断する回転速度となったときに、駆動装置１６より発信されるトリガを受けて、画像の取り込みが開始される。撮像装置４が撮像すべき領域、つまり測定領域全てを撮影し、画像処理を行ない、その結果を集計する。結果が集計されると、駆動装置１６へ測定終了の信号を送る。これらの回転機構部や測定部がそれぞれ連携して測定を繰り返すことにより、複数の発泡体ローラーを容易に測定することができる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。図２は本実施例の測定装置の構成を示すブロック図であり、図３は撮像装置の微調整機能を示す概略図であり、図４は光源の微調整機能を示す概略図である。
【００６０】
測定装置は、発泡体ローラー１、ライン状の光を照射するライン状の光源２、投光装置３、撮像装置４、カメラレンズ５、カメラフィルタ６を有する。また、測定装置は、光源２を微動させる、微動ステージ（Ｙ軸）１２ａ、微動ステージ（Ｚ軸）１２ｃ、微動ステージ（Ｘ軸）１２ｄと、光源２の光軸Ａを調節する回転ステージ（θ角）１２ｂと、を有する。さらに、測定装置は、撮像装置４を微動させる、微動ステージ（Ｙ軸）１３ａ、微動ステージ（Ｚ軸）１３ｃ、微動ステージ（Ｘ軸）１３ｄと、撮像装置４の光軸Ｂを調節する回転ステージ（θ角）１３ｂと、を有する。また、測定装置は、モータードライバ１５、駆動装置１６、解析処理手段２２、表示装置２３、電源ユニット及び無停電電源２４を有する。投光装置３、撮像装置４、モータードライバ１５、駆動装置１６、解析処理手段２２、表示装置２３には、電源ユニット及び無停電電源２４より電源が供給される。
【００６１】
投光装置３より発生してライン状の光源２を経て射出された光は、スリット状の遮光板８を通り、発泡体ローラー１に照射される。発泡体ローラー１に照射された光は、発泡体ローラー１の表面で反射する反射光と、発泡体ローラー１の内部を透過する透過光とに分離される。発泡体ローラー１の表面で反射した光は、カメラフィルタ６およびカメラレンズ５を通過して撮像装置４へと取込まれる。撮像装置４により撮影された画像は、解析処理手段２２に転送される。転送された画像データは、解析処理手段２２が有する記憶装置に記憶するようにしておく。
【００６２】
解析処理手段２２は、記憶装置の画像データをもとに、画像処理および解析処理を行なう。解析処理手段は、取り込んだ画像対し、画像処理を逐次行なっていくことにより、発泡体ローラー１の表面全域の開口特性を算出することが可能となっている。
【００６３】
各々のカメラレンズ５の倍率、撮像装置４の設置角度、撮像可能範囲などの設定情報はあらかじめ解析処理手段２２へ登録しておく。この設定情報を元に、解析処理手段２２で測定結果を算出する。この測定結果は解析処理手段２２に記録され、同時に表示装置２３へ出力される。
【００６４】
また解析処理手段２２は、駆動装置１６と連動して、設定した計測分解能に従いモータードライバ１５を制御し、発泡体ローラー１の測定位置を順次変えていくことで、測定すべき領域の全域を測定することが可能なようになっている。
【００６５】
本実施例１の光源２及び撮像装置４を図１のように配置して、撮像装置４は発泡体ローラー１で反射した反射光を取り込むことができるように配置した。本実施例において反射光の光が最大となる角度α０は以下のように求められる。
【００６６】
撮像装置４の微調整機能と投光装置３の微調整機能を用い、発泡体ローラー１表面を撮影する。撮像装置４により撮影された画像が、解析処理手段２２に転送され、転送された画像データを解析処理手段２２にて処理を行い、反射光の光量を表示装置２３にリアルタイムに表示させる。その数値を基に、撮像装置４の微調整機能と投光装置３の微調整機能にて、反射光の光が最大となる角度（基準角度）α０を実験的に求めることが出来る。
【００６７】
本実施例においては、発泡体ローラー１表面からの反射光が表示装置２３においてリアルタイムに表示された際、開口径を良好に確認できるまでの角度αを探すという観点より、発泡体ローラー１表面での反射光の光量が基準角度α０の７０％となる角度にした。
【００６８】
発泡体ローラー１のサンプルを本実施例１の装置を用いて測定した。２６２ｍｍ２の測定領域において、開口の数は３２６８個、開口径は長軸方向の平均が２９６μｍ、短軸方向の平均が２３６μｍ、開口の真円度は平均０．９１、開口同士の間の距離は平均３１３μｍ、開口比率は７６％という結果が得られた。
【００６９】
また、基準角度α０において測定を行った場合にも、ほぼ同等の数値が得られた。また、本実施例１では、上記の測定領域を、約３０秒程度で測定可能であった。
【００７０】
［比較例１］
比較例１としては、市販されている光学顕微鏡にて発泡体ローラー１の表面の観察を行なった。その測定方法は、発泡体ローラーの表面の開口を目視にて確認し、人為的に開口の測定をする。したがって、１つの発泡体ローラーの開口の数を、発泡体ローラー全域に渡り測定することは非常に時間のかかる作業となる。そのため、発泡体ローラーの全表面のうちの１５箇所の部分領域を任意に設定して測定を行い、それらの領域での平均値を取ることによる抜き取り抽出にて測定を行なった。
【００７１】
比較例１は、実施例１で用いた発泡体ローラーと同じサンプルを使用し、市販されている光学顕微鏡にて観察を行った。観察した領域は６ｍｍ×４．５ｍｍの範囲であった。１つの観察領域で開口と認められる領域を抽出するのに約２７０秒かかり、その後当該観測領域内での開口比率などの開口特性を数値化するのに約６００秒の時間がかかった。
【００７２】
測定した１つの観測領域は２７ｍｍ２の領域である。この観測領域において、開口の数は３３０個、開口径は長軸方向に平均２９０μｍ、短軸方向に平均２４２μｍ、開口の真円度は平均０．９１、開口同士の間の距離は平均３１０μｍ、開口比率は７６[％]という数値であることが確認できた。１５の観測領域における平均値を求めた結果でも、これらの数値とほぼ同じ数値となった。
【００７３】
上記のように、実施例１と比較例１とで、ほぼ同等の数値が得られることが確認できた。このように、実施例１では、光学顕微鏡を用いて人為的に開口特性を算出する方法と同じくらい高い精度で開口特性を算出することができることが判った。
【００７４】
また、実施例１と比較例１とを比較した場合、比較例1では測定領域の一部を抜き取り抽出して測定したのに対し、本実施例１では発泡体ローラー全域における測定が可能であるという利点がある。更には、目視ではなくコンピュータにより自動で測定可能となる為、測定水準のばらつきが抑制され、一定となるという利点もある。
【００７５】
さらに、実施例１と比較例１とを比較した場合、比較例１より実施例１の方が短い時間で測定できるという利点があり、実施例１の測定方法は優れていると言える。
【００７６】
［比較例２］
比較例２は、実施例１で用いた発泡体ローラー１と同じサンプルを使用し、実施例１で用いた測定装置と同様の、ライン状の光源を有する測定装置を用いて測定を行った。ただし、光源の光軸と撮像装置の光軸との間の角度を、発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの反射光の光量の６８％の光量の反射光が得られるように設定して観察を行なった。
【００７７】
実施例１及び比較例１で測定した結果として得られた開口特性の数値と、比較例２で得られた開口特性の数値との比を計算すると、０．８５〜０．８８の範囲であった。つまり、比較例２では、比較例１および実施例１と比べて測定精度が低くなっている。
【００７８】
光源の光軸と撮像装置の光軸との間の角度を、発泡体ローラーで反射した反射光の光量が最大になるときの反射光の光量の７０％以上の光量の反射光が得られるように設定する必要があるということが判った。以上の結果により、実施例１は、比較例１および比較例２に対し、測定時間の短縮を実現することができ、更に高精度の測定ができるということがいえる。
【符号の説明】
【００７９】
１  発泡体ローラー
２  ライン状の光源
４  撮像装置
Ａ    光源の光軸
Ｂ    撮像装置の光軸
【図１】
2012127743.tif 000003
【図２】
2012127743.tif 000004
【図３】
2012127743.tif 000005
【図４】
2012127743.tif 000006