(57)【要約】【課題】シート体全体の測定を容易に行うことができ、シート体全体のカールの評価を適切に行うことを可能にするカール測定システム等を提供する。【解決手段】カール測定システム１は、カール測定装置１０と表面高さ計測装置２０を有する。表面高さ計測装置２０は、検査台２４に載置されたシート体３の表面の高さ位置を、シート体３の平面全体に渡って計測する。カール測定装置１０は、表面高さ計測装置２０で計測された高さ位置のデータを画像データ３０に変換し、画像データ３０に基づいてシート体３のカールに関するカール測定データ１２０の記録を行う。【選択図】図１
2016090420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート体の表面の高さ位置を、シート体の平面全体に渡って計測する表面高さ計測装置と、
前記高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うカール測定装置と、
を含むことを特徴とするカール測定システム。
【請求項２】
前記表面高さ計測装置は、
ライン状の検査光をシート体に向けて照射し、シート体から反射した検査光を受光する二次元レーザ変位計と、
前記二次元レーザ変位計または前記シート体を搬送する搬送装置と、
を有し、
前記検査光の長手方向は、前記搬送装置の搬送方向と略直交することを特徴とする請求項１記載のカール測定システム。
【請求項３】
前記カール測定装置は、
前記カール測定データとして、前記画像データにおけるシート体の外周部の複数箇所の高さ位置を記録することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカール測定システム。
【請求項４】
前記カール測定装置は、
前記画像データにおける測定点の高さ位置を閾値と比較して浮き上がっているか否かを判定し、
浮き上がっていると判定される場合には、測定点を含む所定領域における高さ位置の最大値を前記カール測定データとして記録し、
浮き上がっていないと判定される場合には、測定点を含む所定領域における高さ位置の、シート体の載置面の高さ位置より大きい最小値を前記カール測定データとして記録することを特徴とする請求項３記載のカール測定システム。
【請求項５】
前記カール測定装置は、
前記画像データからシート体のエッジを抽出し、
前記エッジの交点と、シート体の周方向に隣り合う前記交点間の線分の中点を検出して前記測定点とすることを特徴とする請求項４記載のカール測定システム。
【請求項６】
表面高さ計測装置でシート体の平面全体に渡って計測された、シート体の表面の高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うことを特徴とするカール測定装置。
【請求項７】
表面高さ計測装置が、シート体の表面の高さ位置を、シート体の平面全体に渡って計測するステップと、
カール測定装置が、前記高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うステップと、
を含むことを特徴とするカール測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート体のカール測定システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙や鋼板などシート状の物体（以下、シート体という）を製造する際には、製造時に加わる熱や空気中の水分によって反り（以下、カールという）が発生する恐れがある。最終製品に大きなカールが発生すると品質不良となることが多く、どの程度のカールがどのような形状で発生しているか測定して評価し、これを管理する必要がある。
【０００３】
シート体のカールを評価する方法としては、様々なものが考案されている。例えば特許文献１には、搬送される鋼板を側方の撮像装置で撮影し、撮像画像上の輝度の変化から鋼板のエッジ位置を検出し、その高さを最大カール量とする方法が開示されている。また特許文献２には、一定方向に搬送されるシートの垂れ下がり量を、搬送方向と直交する方向に並べたレーザ変位計を用いて測定し、予め定められた垂れ下がり量とカール量との関係式を用いてカール量を導出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-250723号公報
【特許文献２】特開2004-264164号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、シート体の測定範囲が限定的であり、シート体全体のカールの評価が難しいという問題があった。シート体はカールにより様々な形状に変形し、限定された位置のみの測定では、適切にカールを評価できない恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、シート体全体の測定を容易に行うことができ、シート体全体のカールの評価を適切に行うことを可能にするカール測定システム等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】
【０００７】
前述した課題を解決するための第１の発明は、シート体の表面の高さ位置を、シート体の平面全体に渡って計測する表面高さ計測装置と、前記高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うカール測定装置と、を含むことを特徴とするカール測定システムである。
【０００８】
前記表面高さ計測装置は、ライン状の検査光をシート体に向けて照射し、シート体から反射した検査光を受光する二次元レーザ変位計と、前記二次元レーザ変位計または前記シート体を搬送する搬送装置と、を有し、前記検査光の長手方向は、前記搬送装置の搬送方向と略直交することが望ましい。
【０００９】
前記カール測定装置は、前記カール測定データとして、前記画像データにおけるシート体の外周部の複数箇所の高さ位置を記録することが望ましい。この時、前記画像データにおける測定点の高さ位置を閾値と比較して浮き上がっているか否かを判定し、浮き上がっていると判定される場合には、測定点を含む所定領域における高さ位置の最大値を前記カール測定データとして記録し、浮き上がっていないと判定される場合には、測定点を含む所定領域における高さ位置の、シート体の載置面の高さ位置より大きい最小値を前記カール測定データとして記録することが望ましい。さらに、前記カール測定装置は、前記画像データからシート体のエッジを抽出し、前記エッジの交点と、シート体の周方向に隣り合う前記交点間の線分の中点を検出して前記測定点とすることが望ましい。
【００１０】
第２の発明は、表面高さ計測装置でシート体の平面全体に渡って計測された、シート体の表面の高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うことを特徴とするカール測定装置である。
【００１１】
第３の発明は、表面高さ計測装置が、シート体の表面の高さ位置を、シート体の平面全体に渡って計測するステップと、カール測定装置が、前記高さ位置のデータを画像データに変換し、前記画像データに基づいてシート体のカールに関するカール測定データの記録を行うステップと、を含むことを特徴とするカール測定方法である。
【００１２】
本発明では、シート体の平面全体について、表面の高さ位置を計測し、その高さ位置のデータを画像データに変換し、画像データに基づいてカール測定データの記録を行う。これにより、多様なサイズ、形状のシート体全体について容易に測定を行うことができる。また、高さ位置を計測したデータを画像データに変換することで、エッジ抽出、測定点抽出、所定領域内の最大値・最小値の取得、その他ノイズ除去などの画像処理を既存の画像処理ライブラリで行うことができ、これによってシート体全体の様々なカールの状態を適切に評価できるカール測定データが得られる。
【００１３】
また本発明では、ライン状の検査光を用いる二次元レーザ変位計を前記したように利用してシート体の平面全体の高さ位置の計測を行うことで、シート体の位置決めに高い精度を必要とせず、簡易な構成にて非接触かつ短時間で測定が可能である。
【００１４】
また本発明では、カール測定データとして、画像データにおけるシート体の外周部の複数箇所の高さ位置を記録することにより、定量的なカール測定データによりカールの状態の評価を容易に行うことができる。また、画像データにおけるシート体のエッジの交点と交点間の線分の中点を測定点とし、測定点を含む所定領域の中の高さ位置の最大値等をカール測定データとして記録することで、カール測定データによりシート体全体のカールの評価を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、シート体全体の測定を容易に行うことができ、シート体全体のカールの評価を適切に行うことを可能にするカール測定システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】カール測定システム１を示す図
【図２】カール測定装置１０のハードウェア構成を示す図
【図３】検査光２３１を示す図
【図４】カール測定方法を示すフローチャート
【図５】画像データ３０の例を示す図
【図６】カール測定方法について説明する図
【図７】カール測定データ１２０の例を示す図
【図８】カール測定方法について説明する図
【図９】カール測定システム１ａを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
（１．カール測定システム１）
図１は本発明の第１の実施形態に係るカール測定システム１を示す図である。図１に示すように、カール測定システム１は、カール測定装置１０と表面高さ計測装置２０を有する。測定対象のシート体３は例えば矩形状の平面を有する紙や鋼板であるが、材質や平面形状は特に限定されない。
【００１９】
カール測定装置１０は、表面高さ計測装置２０の制御や、シート体３のカールに関するカール測定データの記録を行うものである。
【００２０】
図２は、カール測定装置１０のハードウェア構成を示す図である。カール測定装置１０は、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４、通信部１５等をバス１６により接続して構成される。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。
【００２１】
制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される。ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体などに格納されたカール測定装置１０の処理に係るプログラムを、ＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行する。ＲＯＭは不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳなどのプログラム、データなどを恒久的に保持している。ＲＡＭは揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体などからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
【００２２】
記憶部１２は、例えばハードディスクドライブであり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部１１により必要に応じて読み出され、ＲＡＭに移して実行される。
【００２３】
入力部１３はデータの入力を行い、例えばキーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。
表示部１４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示機能を実現するための論理回路（ビデオアダプタ等）を有する。
通信部１５は、ネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス１６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００２４】
表面高さ計測装置２０は、検査台２４上に載置されたシート体３の表面の高さ位置を計測するものである。表面高さ計測装置２０は、シート体３の表面の高さ位置を、シート体３の平面全体に渡って計測する。
【００２５】
表面高さ計測装置２０は、検査台２４の上方に、一軸搬送装置２１、二次元レーザ変位計２３等を設けたものである。
【００２６】
一軸搬送装置２１は、ガイドレール２１ａと搬送部２１ｂを有する。ガイドレール２１ａは、二次元レーザ変位計２３を移動させるためのレールである。搬送部２１ｂは、二次元レーザ変位計２３を保持し、ガイドレール２１ａに沿って図１の矢印ａに示す方向に搬送するものである。
【００２７】
二次元レーザ変位計２３は、ライン状の検査光２３１をシート体３に向けて照射しシート体３から反射した検査光２３１を受光することにより、検査光２３１の照射と受光の時間差等からシート体３の表面までの距離、即ちシート体３の表面の高さ位置を計測するものである。
【００２８】
図３は二次元レーザ変位計２３から照射する検査光２３１を示す図であり、一軸搬送装置２１の搬送方向と直交する面を見た図である。図３に示すように、本実施形態では、ライン状の検査光２３１の長手方向が、一軸搬送装置２１の搬送方向と略直交する方向となるようにする。
【００２９】
本実施形態では、二次元レーザ変位計２３を図１の矢印ａに示す搬送方向に搬送しつつ、二次元レーザ変位計２３によりシート体３への検査光２３１の照射とシート体３から反射した検査光２３１の受光を行うことで、シート体３の平面全体に渡って、シート体３の表面の高さ位置が計測される。
【００３０】
表面高さ計測装置２０の一軸搬送装置２１及び二次元レーザ変位計２３は、カール測定装置１０に接続される。カール測定装置１０は、一軸搬送装置２１と二次元レーザ変位計２３を制御して上記したようにシート体３の表面の高さ位置の計測を行う。計測した高さ位置のデータは、二次元レーザ変位計２３からカール測定装置１０に送信される。
【００３１】
（２．カール測定方法）
次に、カール測定システム１によるカール測定方法について、図４を参照しながら説明する。図４はカール測定方法を示すフローチャートであり、各ステップはカール測定装置１０の制御部１１により実行される。
【００３２】
本実施形態では、前記したように表面高さ計測装置２０によってシート体３の表面の高さ位置が計測され、計測された高さ位置のデータがカール測定装置１０に送信される。カール測定装置１０は、この高さ位置のデータを受信して取得する（Ｓ１）と、高さ位置のデータを画像データに変換する（Ｓ２）。
【００３３】
図５（ａ）〜（ｃ）は画像データ３０の例を示す図である。この例では、高い箇所を白、低い箇所を黒として、計測した高さ位置がグレースケールの階調値で表される。この画像データ３０では、シート体３を載置した検査台２４の載置面（基準面）が最も低く、シート体３はそれよりも高い箇所として現れ、グレースケールの階調値によりシート体３の表面の高さ位置が示される。
【００３４】
カール測定装置１０は、画像データ３０に対してエッジ抽出処理を行う（Ｓ３）。エッジ抽出は、例えば、階調値が急激に変化する箇所を抽出することにより行われ、その手法は特に限定されない。必要に応じて、エッジ抽出の前段階の処理として既知の手法によりノイズ除去などを行うこともできる。図６（ａ）の３１は、抽出されたエッジを模式的に示したものである。
【００３５】
本実施形態では、カール測定装置１０により、画像データ３０におけるシート体３の外周部の複数箇所の高さ位置を、カール測定データとして記録する。このため、カール測定装置１０は、まず、高さ位置を記録するための測定点の座標検出を行う（Ｓ４）。
【００３６】
Ｓ４において、本実施形態では、図６（ａ）に示すエッジ３１の交点を測定点３２として検出する。次に、図６（ｂ）に示すように、シート体３の周方向に隣り合う測定点３２間の線分の中点を検出し、測定点３２とする。以上のように検出された測定点３２を画像データ３０上で示したものが図６（ｃ）である。
【００３７】
カール測定装置１０は、画像データ３０における測定点３２の階調値（高さ位置）を所定の閾値と比較することにより、測定点３２が浮き上がっているか否かを判定する（Ｓ５）。ここでは、例えば階調値が閾値以上であれば「浮き上がっている」とし、閾値未満であれば「浮き上がっていない」と判定する。この閾値は予め設定し、カール測定装置１０の記憶部１２等に記憶させておく。
【００３８】
カール測定装置１０は、測定点３２が浮き上がっていると判定される場合（Ｓ６；ＹＥＳ）、その測定点３２を含む所定領域における高さ位置の最大値をカール測定データとして記憶部１２に記録する（Ｓ７）。ここでは、例えば上記の所定領域内での階調値の最大値を取得し、これを高さ位置に変換して記録する。
【００３９】
図６（ｄ）は、各測定点３２について、上記の所定領域Ｓを点線で例示したものである。図の例では所定領域Ｓを測定点３２を中心とした矩形範囲としているが、所定領域Ｓの範囲はこれに限らず測定点３２を含んでいればよく、また測定点３２によって異なる形状の範囲としてもよい。
【００４０】
一方、カール測定装置１０は、測定点３２が浮き上がっていないと判定される場合（Ｓ６；ＮＯ）、その測定点３２を含む所定領域Ｓにおける高さ位置の最小値（ただし、検査台２４におけるシート体３の載置面の高さ位置よりは大きいものとする）をカール測定データとして記憶部１２に記録する（Ｓ８）。ここでは、例えば上記の所定領域Ｓ内での階調値のうち、シート体３の載置面に対応する階調値（例えば、「０」）よりは大きな最小値を取得し、これを高さ位置に変換して記録する。
【００４１】
カール測定装置１０は、以上のＳ５〜Ｓ８の処理を、全ての測定点３２について行うまで（Ｓ９；ＮＯ）繰り返し、全ての測定点３２についてＳ５〜Ｓ８の処理を行う（Ｓ９；ＹＥＳ）と、処理を終了する。
【００４２】
図７は以上の処理により作成されたカール測定データ１２０の例であり、「検査Ｎｏ」で示すシート体３の外周部のうち、「左上」「左中」「左下」「中上」「中下」「右上」「右中」「右下」（図６（ｄ）参照）の各箇所での定量的な高さ位置のデータが記録される。このカール測定データ１２０からは、シート体３全体のカールの状態を容易に評価できる。
【００４３】
例えば、オペレータは、カール測定データ１２０の値を見て、「中上」「中下」での高さがそれ以外の箇所より高ければ凸カール、逆に「中上」「中下」での高さがそれ以外の箇所より低ければ凹カールなどと判断できる。また、各箇所での高さからシート体３のねじれなども判断できる。なお、このような評価については、カール測定データ１２０の各箇所の値を予め定める所定条件と比較し、カール測定装置１０によって自動判定することも可能である。
【００４４】
なお、Ｓ７、Ｓ８において、測定点３２の高さ位置ではなく、測定点３２を含む所定領域Ｓでの高さ位置の最大値や最小値（ただし、シート体３の載置面の高さ位置よりは大きい）を記録するのは、シート体３全体のカールの状態の評価を好適に行えるカール測定データ１２０を作成するためである。
【００４５】
すなわち、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、画像処理によって検出した測定点３２の座標は、実際のシート体３の平面のエッジ部分にない可能性もある。また、図８（ｃ）に示すように測定点３２がシート体３のエッジ部分にあり、Ｓ６で浮き上がっていると判定された場合でも、実際には測定点３２の高さが近傍の箇所より低いことも考えられる。同様に、図８（ｄ）に示すように測定点３２がシート体３のエッジ部分にあり、Ｓ６で浮き上がっていないと判定された場合も、実際には測定点３２の高さが近傍の箇所より高いことも考えられる。
【００４６】
前記したようにカール測定データ１２０を用いてシート体３全体のカールの状態を評価することを考えると、これらの場合では、Ｓ７において、図８（ａ）、（ｃ）に示すように、測定点３２を含む所定領域Ｓの中で高さ位置が最大値となる点３２’での値を採ったり、Ｓ８において、図８（ｂ）、（ｄ）に示すように、測定点３２を含む所定領域Ｓの中で高さ位置が最小値（ただし、シート体３の載置面の高さ位置よりは大きい）となる点３２’での値を採ったほうが望ましい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態では、シート体３の平面全体について、表面の高さ位置を計測し、その高さ位置のデータを画像データ３０に変換し、画像データ３０に基づいてカール測定データ１２０の記録を行う。これにより、多様なサイズ、形状のシート体３全体について容易に測定を行うことができる。また、高さ位置を計測したデータを画像データ３０に変換することで、前記したエッジ抽出、測定点抽出、所定領域内の最大値・最小値の取得、その他ノイズ除去などの画像処理を既存の画像処理ライブラリで行うことができ、これによってシート体３全体の様々なカールの状態を適切に評価できるカール測定データ１２０が得られる。
【００４８】
また本実施形態では、ライン状の検査光２３１を用いる二次元レーザ変位計２３を搬送してシート体３に対する位置を変えつつシート体３の平面全体の高さ位置の計測を行うことで、シート体３の位置決めに高い精度を必要とせず、簡易な構成にて非接触かつ短時間で測定が可能である。
【００４９】
また本実施形態では、カール測定データ１２０として、画像データ３０におけるシート体３の外周部の複数箇所の高さ位置を記録することにより、定量的なカール測定データ１２０によりカールの状態の評価を容易に行うことができる。また、前記した手順により、画像データ３０におけるシート体３のエッジ３１の交点と交点間の線分の中点を測定点３２とし、測定点３２を含む所定領域Ｓの中の高さ位置の最大値等をカール測定データ１２０として記録することで、カール測定データ１２０によりシート体３全体のカールの評価を好適に行える。
【００５０】
ただし、本発明はこれに限ることはない。例えば、カール測定データ１２０として高さ位置の記録を行う箇所は上記に限らず、様々な方法で定めることができる。高精度にエッジ抽出ができる等、場合によっては測定点３２自体の高さ位置を記録することも可能である。さらに、カール測定データ１２０自体も上記したものに限らない。本実施形態の表面高さ計測装置２０では、シート体３の平面全体で高さ位置のデータを計測できるため、画像データ３０の画像処理手法次第で、カールの状態に関する様々な特徴量のデータをカール測定データ１２０として記録することができる。
【００５１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【００５２】
図９は、第２の実施形態に係るカール測定システム１ａを示す図である。このカール測定システム１ａは、表面高さ計測装置２０ａにおいて第１の実施形態と異なる。
【００５３】
表面高さ計測装置２０ａは、一軸搬送装置２２、二次元レーザ変位計２３、検査台２４等を有する。一軸搬送装置２２は、検査台２４を搬送するものである。
【００５４】
本実施形態では、一軸搬送装置２２により検査台２４上のシート体３を矢印ｂに示す搬送方向に搬送しつつ、位置固定された二次元レーザ変位計２３により、シート体３へ向けたライン状の検査光２３１の照射とシート体３から反射した検査光２３１の受光を行う。上記の搬送方向は、第１の実施形態と同様、検査光２３１の長手方向と略直交する。これにより、シート体３の平面全体に渡って、シート体３の表面の高さ位置が計測できる。以降の処理は第１の実施形態と同様であり、これによっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５６】
１、１ａ；カール測定システム
３；シート体
１０；カール測定装置
２０、２０ａ；表面高さ計測装置
２１、２２；一軸搬送装置
２３；二次元レーザ変位計
２４；検査台
３０；画像データ
３１；エッジ
３２；測定点
１２０；カール測定データ
２３１；検査光
【図１】
2016090420.tif 000003
【図２】
2016090420.tif 000004
【図３】
2016090420.tif 000005
【図４】
2016090420.tif 000006
【図６】
2016090420.tif 000007
【図７】
2016090420.tif 000008
【図８】
2016090420.tif 000009
【図９】
2016090420.tif 000010
【図５】
2016090420.tif 000011