(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材の表面を撮像する撮像手段と、
木質材表面の所定の判定単位領域ごとに、上記撮像手段からの撮像データが示す明度が所定範囲内の明度にあるときに、当該領域は欠陥部分であると判定すると共に、欠陥と判定された判定単位領域が縦横に所定個数ずつ連続するときに、それらの判定単位領域で構成される部分を補修対象欠陥と認定する欠陥判定手段と、
該判定手段が認定した補修対象欠陥を構成する判定単位領域の位置及び明度に関する情報を入力し、該補修対象欠陥を構成する各判定単位領域ごとに、その明度に応じて補修剤を塗布する補修剤塗布手段とを有することを特徴とする木質材の欠陥補修装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化粧板等として用いられる木質材に生じる欠陥の補修装置に関し、木質材の製造技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
木質材の表面には、その生育中や加工時に生じる入皮、節、ヤニ壷、シミ等の各種の欠陥が発生することがあるが、特に住宅用床材や建具、家具等に用いられる化粧板については、その表面の木目模様等の美しさが重視されるため、上記のような欠陥がある素材は使用することができず、また製品化した後に欠陥が見つかった場合は、ごく小さなものであっても不良品として処理されるなど、この種の欠陥によって歩留まりがきわめて悪くなり、貴重な木材資源が有効に活用されないという問題がある。
【０００３】
これに対しては、欠陥個所を当該化粧板の基材色に相当する色の塗料で塗りつぶすことにより、その欠陥を補修して当該木質材ないし化粧板を活用することが考えられる。
【０００４】
また、特開平１０−２５００２６号公報、特開平１１−２９０７６０号公報、特開２００２−１８３１号公報等には、この種の化粧板の欠陥補修方法として、化粧板内部に達する傷を対象とした方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の欠陥個所を塗料で塗りつぶす方法は、熟練を要する面倒で困難な作業を必要とし、生産性の悪化やコストの増大を招くことになる。また、上記各公報に開示された方法も、各欠陥個所を人手によって個別に補修するもので作業性が悪く、また、いずれも化粧板内部に達する欠陥を対象とするもので、上記の入皮、節、ヤニ壷、シミ等の肉の欠損を伴わない表面的な欠陥の補修には適用できない。
【０００６】
そこで、本発明は、化粧板を始めとする各種の木質材における肉の欠損を伴わない欠陥の補修装置として、欠陥の検出から補修までを自動的に行なうことができ、しかも良好な補修が可能な補修装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明に係る木質材の欠陥補修装置は、上記課題の解決のため、次のように構成したことを特徴とする。
【０００８】
即ち、本願の請求項１に記載の発明は、木質材の表面を撮像する撮像手段と、木質材表面の所定の判定単位領域ごとに、上記撮像手段からの撮像データが示す明度が所定範囲内の明度にあるときに、当該領域は欠陥部分であると判定すると共に、欠陥と判定された判定単位領域が縦横に所定個数ずつ連続するときに、それらの判定単位領域で構成される部分を補修対象欠陥と認定する欠陥判定手段と、該判定手段が認定した補修対象欠陥を構成する判定単位領域の位置及び明度に関する情報を入力し、該補修対象欠陥を構成する各判定単位領域ごとに、その明度に応じて補修剤を塗布する補修剤塗布手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
上記発明によれば、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を用いて補修対象の木質材の表面を撮像すれば、その撮像データに基づいて欠陥判定手段が木質材表面の各判定単位領域の明度が所定範囲内にあるときに、当該領域は欠陥部分であると判定すると共に、欠陥と判定された判定単位領域が縦横に所定個数ずつ連続するときに、それらの判定単位領域で構成される部分を補修対象欠陥と認定する。
【００１５】
そして、スプレー型やノズル型等の塗装装置、或いは塗料としてインクを用いるプリンタ等でなる補修剤塗布手段が、欠陥判定手段が認定した補修対象欠陥を構成する判定単位領域の位置及び明度に関する情報を入力し、該補修対象欠陥を構成する各判定単位領域ごとに、その明度に応じて補修剤を塗布するので、全体的に比較的色の濃い欠陥或いは欠陥内の比較的色の濃い部分が、補修剤塗布量の不足のため十分に隠蔽ないし消去されず、逆に全体的に比較的色の薄い欠陥或いは欠陥内の比較的色の薄い部分に対して、必要以上に補修剤を塗布して木質材表面の正常部位との間に違和感を与えたりすることが防止され、自然な状態を保ちながら欠陥を効果的に補修することが可能となる。
【００１７】
ここで、上記単位領域には、撮像手段で得られた撮像データの１画素に相当する領域、もしくはこれらの領域が所定個数集合してなる領域、もしくは一定個数おきに位置する画素によって構成される領域等が含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、この実施の形態に係る欠陥補修装置１は、木質の被補修材Ａを搬送する搬送装置２と、該搬送装置２の始端側の上方に該搬送装置を横断するように配置されて、矢印ａ方向に搬送される被補修材Ａの表面を撮像するライン型ＣＣＤカメラ３と、該カメラ３より搬送方向の下流側に配置されて、被補修材Ａの欠陥部にインクを塗布するプリンタ４と、上記ＣＣＤカメラ３からの撮像データに基づき、プリンタ４によるインクの噴射を制御する制御ユニット５とを備えている。
【００２０】
ここで、上記プリンタ４は、インクを微小なドットとして噴射し、そのドットの集合によって画像を描くインクジェット式プリンタであって、当該被補修材Ａの基材色に対応する色彩のカラーインクが供給されている。その場合に、色の濃淡は、ドットの大きさによって制御するようになっている。
【００２１】
なお、この実施の形態では、図２に示すように、被補修材Ａの全幅をカバーするため、上記プリンタ４は複数のインク噴射ヘッド４ａ…４ａを並設した構成とされているが、上記搬送装置２による被補修材Ａの搬送速度とヘッド４ａの左右方向への移動速度との関係で、単一のヘッド４ａで被補修材Ａの全幅をカバーし、或いはさらに多数のヘッド４ａ…４ａを設けて搬送速度を高速化することも可能である。
【００２２】
また、上記インクとしては、造膜性が高く、欠陥を効果的に隠蔽することができること、被補修材の基材色に合わせた調色が容易なこと、欠陥補修後の塗装で用いられる塗料とのなじみがよいこと、微細なノズル内の流動性がよいこと、等の条件から水性グラビアインクが適しているが、その他のインクないし塗料の使用も可能である。
【００２３】
一方、上記ライン型ＣＣＤカメラ３は、モノクロのカメラであって、被補修材Ａの全幅にわたる細長い撮像領域を有し、該被補修材Ａの移動に同期してこの領域で連続的に撮像することにより、該被補修材表面の先頭部から後端部に至る全範囲についての濃淡を示す撮像データを出力するようになっている。
【００２４】
また、上記制御ユニット５は、ＣＣＤカメラ３からの撮像データを入力する入力部５ａと、該入力部５ａに入力されたデータに基づき、被補修材Ａの表面における欠陥の有無を判定すると共に、欠陥の存在を判定した場合に、その位置、形状、及び該欠陥内の明度の分布等を識別する欠陥判定部５ｂと、該判定部５ｂで判定された欠陥の状況に基づき、上記プリンタ４からインクを噴射する位置及びドットの大きさを演算するドット演算部５ｃと、該演算部５ｃで演算した結果に基づいてインクが噴射されるように、プリンタ４に制御信号を出力する出力部５ｄとを有する。
【００２５】
次に、この欠陥補修装置１による欠陥補修作業の動作を、図３に示す被補修材Ａの表面の状態を例にとり、処理手順を示す図４のフローチャート及び図５〜図７の説明図を参照しながら説明する。
【００２６】
図３に示すように、今回補修の対象となっている被補修材Ａの表面の特定の部分には、該被補修材Ａの長手方向に設けられた溝Ｂと、複数の木目Ｃ、Ｃと、肉の欠損を伴わない表面的な欠陥Ｄと、それ以外の部分（以下、「基準部分」という）とが存在するものとする。そして、この被補修材Ａがａ方向に搬送されているものとして、今、ＣＣＤカメラ３により幅方向に細長い領域ｂを撮像したものとする。
【００２７】
このとき、制御ユニット５においては、フローチャートのステップＳ１として、入力部５ａが上記ＣＣＤカメラ３から領域ｂの撮像データを入力する。このデータは、被補修材Ａの幅方向に一列に並ぶ多数の画素の明度を示すラインデータであって、図３に示す領域ｂの場合、図５に示すように、溝Ｂ、木目Ｃ、及び欠陥Ｄにそれぞれ相当する暗ピークＢ′、Ｃ′、Ｄ′が生じる。
【００２８】
このラインデータが被補修材Ａの移動に伴って複数列入力された時点で、フローチャートのステップＳ２として、制御ユニット５の欠陥判定部５ｂは、幅方向及び搬送方向に所定個数ずつの画素でなる一定の判定単位領域（例えば４画素×４画素の領域）ごとに、その領域に含まれる各画素の明度の平均値を算出し、ステップＳ３として、その平均値に基づき、各判定単位領域が被補修材Ａにおける溝Ｂ、木目Ｃ、欠陥Ｄ又はそれ以外の基準部分のいずれに相当するかを判定する。
【００２９】
つまり、図５に示すように、白を明度１００％、黒を明度０％として、各判定単位領域の明度（平均値）が比較的小さな値の第１閾値Ｘ１以下であれば、その領域は溝Ｂの部分であると判定し、比較的大きな値の第２閾値Ｘ２以上であれば、その領域は基準部分もしくは木目Ｃの部分であると判定し、それらの閾値Ｘ１、Ｘ２の間の明度であれば、その領域は欠陥Ｄの部分であると判定する。
【００３０】
そして、この判定を被補修材Ａの搬送方向に連続して行ない、欠陥Ｄと判定した領域のみを抽出して画像として表示すれば、被補修材Ａの図３に示す欠陥Ｄは例えば図６に示すように表示されることになるが、このとき、上記欠陥判定部５ｂは、ステップＳ４として、抽出した欠陥Ｄに相当する明度の判定単位領域が幅方向及び搬送方向に所定個数ずつ（例えば幅方向には２ｍｍに相当する個数、搬送方向には５ｍｍに相当する個数）連続するか否かを判定する。そして、このように連続する場合に、ステップＳ５として、それらの領域で構成される部分を補修対象欠陥Ｄ″と認定する。
【００３１】
このようにして、制御ユニット５の欠陥判定部５ｂによって補修対処欠陥Ｄ″が認定されると、ステップＳ６として、制御ユニット５のドット演算部５ｃが、その欠陥Ｄ″を構成する各領域の明度に基づいてその領域に噴射するインクのドットの大きさを演算する。
【００３２】
つまり、ある判定単位領域の平均明度が、図５に示す範囲Ｘ１〜Ｘ２に属する場合に、その範囲の中の明度が高い側の領域（高明度領域）Ｘａに属するか、明度が中間の領域（中間明度領域）Ｘｂに属するか、明度が低い側の領域（低明度領域）Ｘｃに属するかを判別し、高明度領域Ｘａに属する場合は、その判定単位領域に噴射するインクのドットの大きさを「小」とし、中間明度領域Ｘｂに属する場合は、その大きさを「中」とし、低明度領域Ｘｃに属する場合は、その大きさを「大」とする。
【００３３】
そして、制御ユニット５の出力部５ｄが、ステップＳ７として、補修対処欠陥Ｄ″に属する各判定単位領域の幅方向及び搬送方向の位置を示すデータと、その領域に噴射するドットの大きさのデータとを示す制御信号を生成し、その領域がプリンタ４の下方を通過するときに、その領域をカバーする噴射ヘッド４ａから上記データが示す位置及びドットの大きさでインクが噴射されるように、上記制御信号をプリンタ４に出力する。
【００３４】
これにより、図７に示すように、被補修材Ａにおける欠陥Ｄの部分に該被補修材Ａの基材色に相当する色彩のインクがドットとして噴射され、そのドットの集合によって欠陥Ｄが塗りつぶされることになるが、その場合に、欠陥Ｄ内の色の濃い部分は大きなドットで、色の薄い部分は小さなドットで、色の濃さが中間の部分は中間の大きさのドットでそれぞれ塗りつぶされるから、全体として、欠陥Ｄの内部の明度分布に応じた明暗の分布でインクが塗布されることになる。したがって、必要以上にインクを塗布することによる違和感を生じることなく自然な状態で、しかも確実に欠陥が覆い隠されることになる。
【００３５】
そして、制御ユニット５は、ステップＳ８として、以上のような欠陥補修動作を被補修材Ａの表面の全範囲について終了したか否かを判定し、被補修材Ａを搬送しながら全範囲について終了するまで同様の制御を繰り返す。
【００３６】
その後、この被補修材Ａは通常の塗装等の処理を必要に応じて施され、化粧板等の製品とされることになる。
【００３７】
ここで、上記の説明では、欠陥Ｄを構成する判定単位領域の明度を３段階に識別し、これに対応させてインクのドットの大きさを「大」、「中」、「小」としたが、プリンタ４の能力等により、２段階に識別し或いはさらに多段階に識別するようにしてもよい。
【００３８】
また、補修剤としてインクを用いたが、漂白可能な欠陥を補修対象とするときは、補修材として漂白剤を用いることも可能である。
【００３９】
さらに、被補修材Ａに設けられている溝Ｂや模様として残す木目Ｃ等を明度の閾値（Ｘ１、Ｘ２）を基準として判定し、これらを補修対象外としたが、例えば上記溝Ｂのように、その位置が予め確定しているときは、その部分についてはパターンマッチングにより補修対象部分から除外するようにしてもよい。
【００４０】
つまり、図５に示す閾値Ｘ２のみを用い、それよりも明度の小さい領域をすべて抽出することにより、図８に示すような溝及び欠陥に対応する部分Ｂ″、Ｄ″が表示された画像を得ると共に、この画像に対し、図９に示す溝Ｂに相当するように予め作成した画像Ｅでマスキング処理を行なうことにより、図６に示す欠陥に相当する部分Ｄ″のみを抽出するのである。これによれば、位置や形状が確定している溝等の部分については、これを欠陥と誤認識することが確実に防止されることになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る木質材の欠陥補修装置によれば、木質材表面における欠陥の有無、及び欠陥が存在する場合のその位置や形状が自動的に判定されると共に、判定された欠陥が塗料や漂白剤等の補修剤によって自動的に補修されることになる。
【００４２】
そして、欠陥内の明度に応じて上記補修剤が塗布されるので、比較的色の濃い欠陥或いは欠陥内の比較的色の濃い部分について、補修剤の塗布が不足して該欠陥を十分に目立たなくすることができなかったり、逆に比較的色の薄い欠陥或いは欠陥内の比較的色の薄い部分について、必要以上に補修剤を塗布して木質材表面の正常部位との間に違和感を与えたりすることが防止され、自然な状態を保ちながら欠陥を効果的に補修することが可能となる。
【００４３】
したがって、肉の欠損を伴わない表面的な欠陥については、それが素材に存在する場合にも、これを化粧板等の高品質木質材として製品化することが可能となり、貴重な木材資源が有効利用されると共に、この種の製品のコストが低減されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る欠陥補修装置の概略構成図である。
【図２】  同装置の概略平面図である。
【図３】  補修対象欠陥の例を示す木質材表面の拡大図である。
【図４】  欠陥の補修動作を示すフローチャートである。
【図５】  ＣＣＤカメラで得られるラインデータの一例の説明図である。
【図６】  同データから抽出した欠陥部分を画像化して示す説明図である。
【図７】  欠陥補修後の状態を示す木質材表面の拡大図である。
【図８】  マスキング処理する例の図６に相当する説明図である。
【図９】  マスキング用画像の説明図である。
【符号の説明】
１    欠陥補修装置
３    ＣＣＤカメラ（撮像手段）
４    インクジェットプリンタ（補修剤塗布手段）
５    制御ユニット（欠陥判定手段）
【図１】
0003998990.tif 000002
【図２】
0003998990.tif 000003
【図３】
0003998990.tif 000004
【図４】
0003998990.tif 000005
【図５】
0003998990.tif 000006
【図６】
0003998990.tif 000007
【図７】
0003998990.tif 000008
【図８】
0003998990.tif 000009
【図９】
0003998990.tif 000010