(57)【要約】  バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステム。システムは、シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラ（２２４）と、電気信号を解析して解析結果を提供するプロセッサとを含み、プロセッサは、各連続ピクセルが非バンド付き領域又はバンド付き領域に対応するか否かを判断するためにピクセルを連続的に調べるための論理と、連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、シガレット紙上の隣接するバンド付き領域間の間隔を計算するための論理と、連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、シガレット紙上のバンド付き領域の幅を計算するための論理とを含む。バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有する紙を検査するためのオンライン方法も提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムであって、
ａ）シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラ、及び
ｂ）前記電気信号を解析して解析結果を提供するためのプロセッサ、
を含み、
前記プロセッサは、各連続ピクセルが非バンド付き領域又はバンド付き領域に対応するか否かを判断するためにピクセルを連続的に調べるための論理と、該連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、前記シガレット紙上の隣接するバンド付き領域間の間隔を計算するための論理と、該連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、該シガレット紙上のバンド付き領域の幅を計算するための論理とを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサの解析結果は、更に、前記シガレット紙上のバンド付き領域のコントラストの計算を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記解析結果を該解析結果を表示するコンピュータに定期的に転送することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コンピュータは、複数の報告された解析結果を集約し、かつ該解析結果の統計的概要を呈示することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
ウェブ速度を感知するための符号化器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記符号化器の出力を参照することにより前記紙上に情報を印刷するためのプリンタを更に含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムであって、
ａ）シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラ、及び
ｂ）前記電気信号を解析して解析結果を提供するためのプロセッサ、
を含み、
前記プロセッサは、前記電気信号の各々を複数のレーンの１つに割り当て、かつ各出力レーン内の電気信号を調べて該電気信号が閾値の上か又は下にあるかを判断するための論理を含み、
前記閾値の上にある電気信号が、前記シガレット紙のバンド付き領域を示し、該閾値の下にある電気信号が、非バンド付き領域を示す、
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記閾値は、１つ又はそれよりも多くの非バンド付き領域内のグレーレベル値の移動平均と、１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域内の相対的グレーレベル値の移動平均との関数として計算されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムであって、
ａ）シガレット紙の特性を表す出力信号を形成する短波赤外線カメラ、及び
ｂ）前記出力信号を解析して解析結果を提供し、動的な閾値を使用してバンド付き領域から非バンド付き領域を区別するためのプロセッサ、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記動的閾値は、１つ又はそれよりも多くの非バンド付き領域内のグレーレベル値の移動平均と、１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域内の相対的グレーレベル値の移動平均との関数として計算されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有する紙を検査する方法であって、
ａ）紙からの反射又は紙を通過する透過を形成する光を光源から該紙の表面まで誘導する段階、
ｂ）短波赤外線カメラによって前記反射又は透過を受け取って出力信号を生成する段階、及び
ｃ）前記出力信号を処理モジュール内で処理し、以下の特性、すなわち、ｉ）１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、ｉｉ）１つ又はそれよりも多くの隣接するバンド付き領域の組の間の間隔、及びｉｉｉ）１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラストのうちの１つ又はそれよりも多くを表す出力情報を生成する段階、
含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記処理モジュールは、各連続ピクセルが非バンド付き領域又はバンド付き領域に対応するか否かを判断するためにピクセルを連続的に調べる段階、該連続して調べる段階によって提供された結果に基づいて、前記シガレット紙上の隣接するバンド付き領域間の間隔を計算する段階、及び該連続して調べる段階によって提供された結果に基づいて、該シガレット紙上のバンド付き領域の幅を計算する段階によって前記出力情報を生成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記出力情報を該出力情報を表示するコンピュータに定期的に転送する段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンピュータは、複数の報告された出力情報を集約し、かつ該出力情報の統計的概要を呈示することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有する紙を検査するオンライン方法であって、
ａ）紙からの反射又は紙を通過する透過を形成する光を光源から該紙の表面まで誘導する段階、
ｂ）短波赤外線カメラによって前記反射又は透過を受け取って出力信号を生成する段階、及び
ｃ）前記出力信号を処理モジュール内で処理し、以下の特性、すなわち、ｉ）１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、ｉｉ）１つ又はそれよりも多くの隣接するバンド付き領域の組の間の間隔、及びｉｉｉ）１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラストのうちの１つ又はそれよりも多くを表す出力情報を生成する段階、
含み、
前記処理する段階は、
前記出力信号の各々を複数のレーンの１つに割り当てる段階、及び
各レーン内の出力信号を調べて該出力信号が閾値の上か又は下にあるか否かを判断する段階、
を更に含み、
前記閾値の上にある出力信号が、シガレット紙の前記バンド付き領域を示し、該閾値の下にある出力信号が、非バンド付き領域を示す、
ことを特徴とするオンライン方法。
【請求項１９】
前記閾値は、１つ又はそれよりも多くの非バンド付き領域内のグレーレベル値の移動平均と、１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域内の相対的グレーレベル値の移動平均との関数として計算されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
バンドを含有するウェブを検査するための検査ステーションであって、
短波赤外線を発生させるための光源と、
前記光源から短波赤外線を誘導するための導管と、
前記導管によって前記光源から誘導された短波赤外線を受け取り、該短波赤外線を材料のウェブ上にかつそれを横切って横方向に誘導して該ウェブの表面からの反射を誘発させるための配分アセンブリと、
前記反射を受け取るためのライン走査カメラと、
前記ライン走査カメラからのデータを処理し、該データからバンドの特性を確かめるための処理ユニットと、
を含み、
前記処理ユニットは、
前記ライン走査カメラからの前記データを複数のレーンに分割し、かつ
各レーン内の少なくとも１つのピクセルからのデータを調べて、１つ又は複数の該ピクセルの出力が動的閾値の上か又は下にあるか否かを判断する、
ことにより、前記ウェブの１つ又はそれよりも多くの特性を確かめ、
その出力が前記動的な閾値の上にあるピクセルが、バンド付き領域を示し、その出力が該動的閾値の下にあるピクセルが、非バンド付き領域を示す、
ことを特徴とする検査ステーション。
【請求項２２】
各レーン内の全てよりも少ない前記ピクセルからのデータが調べられることを特徴とする請求項２１に記載のステーション。
【請求項２３】
バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有する紙を検査する方法であって、
紙のウェブの表面上に衝突する時に反射を形成する赤外線を該ウェブを横切って横方向に誘導する段階と、
カメラによって前記反射を受け取る段階と、
処理ユニットにおいて前記ライン走査カメラからのデータを複数のレーンに割り当てる段階と、
以下の特性、すなわち、
１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、
１つ又はそれよりも多くの隣接する組のバンド付き領域の間の間隔、
１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラスト、
のうちの１つ又はそれよりも多くを生成するために、各レーン内の少なくとも１つのピクセルからのデータを調べて該ピクセルの出力が動的閾値の上か又は下にあるか否かを判断することにより、前記バンド付き領域から非バンド付き領域を区別する予備段階を含む、前記処理ユニットにおいて前記データを処理する段階と、
前記１つ又はそれよりも多くの特性をコンピュータワークステーションに定期的に通信する段階と、
前記通信する段階で通信された前記１つ又はそれよりも多くの特性に基づいて、前記コンピュータワークステーションにおいて統計的報告を生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
各レーン内の全てよりも少ない前記ピクセルのデータが調べられることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この文書は、一般的に、バンドを含有する紙を検査するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙技術では、紙の特性を変更又は強化させることが多くの場合に望ましい。例えば、シガレット製造業者は、紙に香味料又は燃焼制御添加物を添加する有用性を長い間認めてきた。別のより最近の用途は、喫煙者によって喫煙物品が吸煙されていない時に、そのような紙を組み込む喫煙物品の燃焼速度が遅くなるような変更シガレット紙を含む。
【０００３】
紙の特性を変更又は強化させるために多くの技術が開発されている。そのような技術は、グラビアプレス、ブレードコーティング、ローラコーティング、シルクスクリーン、及びステンシルの各方法による紙ウェブの刷り込み又はコーティングを含む。例えば、ＵＳ−Ａ−４  ９６８  ５３４は、付加手順中に連続ステンシルが紙ウェブと面係合するステンシル装置を説明している。このデバイスによって付加されるパターンは、使用するステンシルを変えることにより変更することができる。
【０００４】
ＵＳ−Ａ−４  ９６８  ５３４は、製紙機械上に装着された移動オリフィスアプリケータを説明している。アプリケータは、モータ駆動プーリ上に装着された連続鋼板ベルトから構成される。ベルト移動の下部横断は、封入された空洞の底部を形成する。ベルトの中心線上のオリフィスは、空洞と連通している。作動中に、封入された空洞内にスラリが連続ポンピングされ、ウェブを横切るベルトの運動により、スラリが空洞からオリフィスを通ってウェブ上に通過する時にスラリの平行なバンドがウェブに付加される。ウェブに付加されるバンドのウェブに対する相対角度及びそれらの間隔は、ベルトとウェブの相対角度及び速度を変更することによって容易に変えることができる。
【０００５】
これらの強化された紙の品質及び一貫性を保証するために、シガレット紙を含むそのような紙の表面の検査するシステムが開発されている。検査は、材料の移動ウェブ上への電磁放射線の投射を必要とする場合がある。そのようなシステムでは、光が、移動ウェブの表面上に衝突し、それは、反射して検出器デバイスで受け取られる。移動ウェブ内のあらゆる異常は、反射する電磁放射線の性質を調べることによって検出することができる。例えば、ウェブ内の裂け目、ピンホール、又は傷は、反射放射線の増減に基づく検出器からの信号レベルのスパイクでそれ自体明らかにされることになる。このスパイクは、検出器出力をオシロスコープ又は他の出力デバイスに接続されることによって見ることができる。
【０００６】
シガレット紙の検査は、重要な課題を提起する。図１を参照すると、ベースシガレット紙１２上にセルロース系パルプ又は他の材料の層を堆積させることによって形成した複数のバンド１４を含有するシガレット紙１２を含むシガレット１０が示されている。図２は、これらのバンドを含有するシガレット紙の断面を示している。シガレット紙上に形成されたバンドは、多くの場合に、シガレット紙自体と類似の反射特性を有する。多くの場合、例えば、バンドは、白色のシガレット紙から識別することが困難である白色の材料で形成される。更に、紙の製造中に一定のパルプ付加速度を維持することが困難であるために、シガレット紙の坪量が紙の長さに沿って変わる場合がある。紙の坪量の変動がその反射特性に影響を及ぼし、それによってバンド付き領域と非バンド付き領域の違いを不明瞭にする。ある一定の公知のデバイスは、この性質のウェブから反射を解釈する機能を持たない。
【０００７】
また、図２を参照すると、オペレータは、バンドの幅１６、バンドのコントラスト、及びバンド間の距離１８が適正な公差内に入るか否かの判断に関心を有する場合がある。バンド幅が長すぎるか、短すぎるか、又はその隣接するバンドから望ましい距離よりも大きく又は少なく分離されているか否かは、単に移動ウェブ上の１つの点の特性を観察するだけでは判断することができない。むしろ、ウェブ上の異なる要素間の空間的関係を判断すべきである。
【０００８】
パターン認識技術は、材料の印刷されたウェブ上の異なる特徴部の間の空間的関係を判断する１つの方法である。一般的な技術では、カメラが、材料のウェブの一部分とそこに印刷された情報とのデジタル画像を形成する。デジタル画像は、次に、誤差のないウェブ部分を表す予め格納されたテンプレートと比較される。テンプレートと画像の不一致は、不規則ウェブを表している。これらの技術は、正確性を提供するが、残念なことに膨大なデータ処理を必要とする。これらの技術は、従って、高速で移動するウェブ上のバンドの特性を検出するタスクには不向きである。
【０００９】
シガレット製紙機械が紙を作る速度は、バンド付きシガレット紙のための検査システムに対して特定の課題を提起する。典型的に、検査システムは、１．９ｍ幅にわたって毎分１５，０００又はそれよりも多い多くの数のバンドを検査する必要があると考えられる。これは、短時間に処理すべき膨大なデータを発生する。
【００１０】
シガレット紙の表面を検査するための巻き取り／検査機械も開発されている。これらの機械のいくつかは、いくつかの欠点に苦慮している。例えば、これらの機械のある一定のものは、材料のウェブにそれが巻き出しボビンから巻き取りボビンまで通過する時にかなりの張力を印加する可能性があり、従って、特に脆いシート状材料には不向きである。シガレット紙は、比較的弱いので、破損なしに高速度で大きなボビンを巻き取るのは困難である可能性がある。また、シガレット紙は、比較的薄いので、紙を巻き取りボビン上に均一かつきれいに巻き取るのを困難にする。
【００１１】
ＵＳ−Ａ−５  ９６６  ２１８は、紙を横切って横方向に光の細長いビームを誘導することによってバンド付きの紙を光学検査する巻き取り機械を説明している。細長いビームは、紙の表面に衝突して反射を形成する。線形ＣＣＤアレイを収容するライン走査カメラは、反射を受け取って出力信号を生成する。ライン走査プロセッサは、出力信号を処理し、バンド間の間隔、バンドの幅、及びバンドのコントラストを示すデータを生成する。カメラによって検査された後に、紙は、巻き取りボビン上に巻き取られる。巻き取り機械の様々な機械的特徴は、紙のボビンの迅速な装着及び取り外しを可能にし、かつ高速作動をもたらすといわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ−４  ９６８  ５３４
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−５  ９６６  ２１８
【特許文献３】ＵＳ−Ａ−２００８２９５８５４
【特許文献４】ＵＳ−Ａ−５  ４７４  ０９５
【特許文献５】ＵＳ−Ａ−５  ４１７  ２２８
【特許文献６】ＵＳ−Ａ−５  ４７４  ０９５
【特許文献７】ＵＳ−Ａ−５  ５３４  １１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
製造されてラインから取られたシガレット紙のような材料のウェブを検査するためのシステムが提案されているが、刷り込み又は被覆がまだ完全に乾燥した状態に達していないオンラインで刷り込み又は被覆されたウェブを検査するためのシステムを提供することが望ましいと考えられる。
【００１４】
チョーク（炭酸カルシウム）及びデンプンを含む水性追加材料の１つ又はそれよりも多くの層がベースウェブに付加され、かつ自然乾燥させた場合、ＵＳ−Ａ−５  ９６６  ２１８の技術を使用すると乾燥した層とベースウェブ間のコントラストが不十分な場合があることが最近見出され、ＵＳ−Ａ−２００８２９５８５４に説明されている。この問題は、検査を目的として十分なコントラストを作り出すためにチョークを殆ど又は全く含有しない追加材料の上塗り層を追加することによって対処されている。しかし、この解決法は、追加の材料及び／又は追加の付加又は作業を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書に開示するのは、紙の特性を解析するためのシステムである。シガレット紙との関連では、システムは、バンドの間隔、バンドの幅、及びバンドのコントラストを検出することができる。
【００１６】
より詳細には、例示的態様による検査システムでは、紙は、それが光配分アセンブリによって照明される検査ローラの上を通される。具体的には、光配分アセンブリは、ウェブを横切って光のストライプを誘導する。一形態では、光のストライプは、紙表面で反射され、次に、線形電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイを収容する短波赤外線ライン走査カメラで受け取られる。別の形態では、光のストライプは、紙表面を透過し、次に、線形ＣＣＤアレイを収容する短波赤外線ライン走査カメラによって他方の側で受け取られる。
【００１７】
本発明の検査システムで使用されるライン走査カメラは、ウェブからの反射光線を各々が受け取るピクセル（又はセンサ）のアレイを含む。カメラ内のＣＣＤは、カメラ内のそれぞれのピクセルによって受け取られた光に従ってデータを生成する。
【００１８】
ＣＣＤアレイからのデータは、ライン走査プロセッサに給送される。ライン走査プロセッサは、データを複数のレーンに分割し、各レーンは、ウェブの幅の一部に対応し、ライン走査カメラの各ピクセルがレーンの１つに関連付けられることを見ることができるであろう。各レーン内で、そのラインに関連付けられた１つ又はそれよりも多いが全部よりは少ないピクセルによって生成されたデータは、次に可変閾値と比較され、レーンがバンド領域又は非バンド領域に対応するか否かが判断される。各レーン内で比較された１つ又は複数のピクセルは、走査ライン毎に変化してジグザグパターンを形成する。各レーン内で連続したピクセルからデータをモニタして記録することにより、ライン走査プロセッサは、各レーンに対してウェブ上のバンドの幅、バンド間の間隔、及びバンドの平均コントラストを独立に計算することができる。各レーン内の全てのピクセルよりも少ないデータを比較することにより、バンドの存在及び特性を判断するのに必要とされるデータ処理量が低減される。
【００１９】
非バンド領域からバンド領域を区別するために使用される閾値は、直ぐ前のバンド領域及び非バンド領域の移動平均に基づいて動的に設定される。一形態では、閾値は、非バンド背景の移動平均に（１）設定された一定の値（１０グレーレベルのような）又は（２）バンド付き領域ピーク高さの移動平均の５０％（ここで「ピーク高さ」は、バンド付き領域のグレーレベルから隣接する非バンド付き領域のグレーレベルを差し引いたものに対応する）のうちの大きい方を加えたものを表している。このような閾値の動的な設定は、広範な異なるタイプのシガレット紙とバンド材料に適合し、かつ紙の長さに沿った紙の坪量の変化に対処することもできる。
【００２０】
定期的な間隔で、ライン走査プロセッサによって計算された情報は、「イーサネット」パケットに結集されて「イーサネット」ネットワーク上でコンピュータワークステーションに転送される。コンピュータワークステーションは、次に、そのパケットを先に受け取ったパケットと共に集約し、オペレータのための様々な要約統計ディスプレイを表示する。例えば、ディスプレイは、報告間隔に対するレーン数の関数としてバンド幅、バンド間隔、バンドコントラスト、及びバンド異常を示すグラフを提供する。更に、ディスプレイは、時間を関数とするバンド幅、バンド間隔、及びバンドコントラストのグラフを呈示することによって累計統計を表示する。
【００２１】
従って、一態様では、提供するのは、バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムである。システムは、シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラと、電気信号を解析して解析結果を提供するためのプロセッサとを含み、プロセッサは、ピクセルからのデータを連続して調べて各連続ピクセルからのデータが非バンド付き領域又はバンド付き領域に対応するか否かを判断する論理と、連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、シガレット紙上の隣接バンド付き領域間の間隔を計算するための論理と、連続的に調べるための論理によって提供された結果に基づいて、シガレット紙上のバンド付き領域の幅を計算するための論理とを含む。
【００２２】
一形態では、短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含む。
【００２３】
別の形態では、システムは、ウェブ速度を感知するための符号化器を含む。
【００２４】
別の態様では、提供するのは、バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムである。システムは、シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラと、電気信号を解析して解析結果を提供するためのプロセッサとを含み、プロセッサは、カメラの電気信号を各レーンが検査されている紙ウェブの幅の一部分に対応する複数のレーンに分割し、かつ各出力レーン内の電気信号を調べて電気信号が閾値の上又は下にあるか否かを判断するための論理を含み、閾値の上にある電気信号は、バンド付き領域を示し、閾値の下にある電気信号は、シガレット紙の非バンド付き領域を示す。
【００２５】
更に別の態様では、提供するのは、紙からの反射又は紙の透過を形成する光を光源から紙の表面まで誘導する段階と、短波赤外線カメラによって反射又は透過を受け取って出力信号を生成する段階と、処理モジュール内で出力信号を処理して１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、１つ又はそれよりも多くの隣接するバンド付き領域の組の間の間隔、及び１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラストの特性のうちの１つ又はそれよりも多くを表す出力情報を生成する段階とを含むバンド付き領域及び非バンド付き領域を含有する紙を検査する方法である。
【００２６】
更に別の態様では、提供するのは、バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有する紙を検査するためのオンライン方法である。本方法は、紙からの反射又は紙の透過を形成する光を光源から紙の表面まで誘導する段階と、短波赤外線カメラによって反射又は透過を受け取って出力信号を生成する段階と、処理モジュール内で出力信号を処理して１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、１つ又はそれよりも多くの隣接するバンド付き領域の組の間の間隔、及び１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラストの特性のうちの１つ又はそれよりも多くを表す出力情報を生成する段階とを含み、処理する段階は、カメラの出力信号を複数のレーンに分離する段階と、各レーン内の出力信号を調べて出力信号が閾値の上又は下にあるか否かを判断する段階とを更に含み、閾値の上にある出力信号は、バンド付き領域を示し、閾値の下にある出力信号は、シガレット紙の非バンド付き領域を示す。
【００２７】
検査されているウェブが検査ステーションを通る時に、赤外線が、赤の幅を横切るストリップに誘導される。赤外線は、ウェブからライン走査カメラに反射する。本発明の検査システムで使用されるライン走査カメラは、ピクセルのアレイを含み、その各々は、ウェブから反射した光を受け取る。各ピクセルは、出力信号を生成し、そのレベルは、ピクセル上に衝突する放射線の強度を示す（ピクセルが作動する波長帯域内で）。カメラのＣＣＤによって生成されたデータは、これらの出力信号を含む。各露光において、ウェブの幅にわたってピクセルによって生成されたデータは、処理ユニットに送られる。処理ユニットでは、その又は各ライン走査カメラからのデータがレーンに割り当てられ、その各々は、ウェブの幅の一部に対応する。従って、検査ステーションの１つ又は複数のライン走査カメラ内の各ピクセルは、レーンへのデータ（その出力信号）に寄与する。レーン内のデータの試験は、検査されているウェブを横切るストリップ上のそのレーン内のバンドの有無及び特性に関する情報を与える。バンドの有無及び隣接バンドからのその間隔を含むいずれのバンドの特性も、ピクセルの出力信号を動的閾値信号と比較するによって判断される。全てのピクセルからの出力信号が試験されるのではなく、ピクセルの単に一部からのデータが試験される。各レーン内の少なくとも１つのピクセルからの出力信号が試験される。その後の露光では、異なるピクセルの出力信号が試験されるが、試験が次のピクセルに移る前にいくつかの露光に対して同じピクセルが試験されることがある。好ましい実施形態では、試験は、１つの露光から次の露光へと隣接ピクセルに移動し、レーンに寄与する最後のピクセルが試験された時に試験順序が逆になる。このようにして、ウェブを横切るバンドの有無及び特性は、全ての露光における全てのピクセルからの処理データを必要とすることなく判断することができる。
【００２８】
本発明を添付図面を参照して一例として以下に更に説明する。
【００２９】
以下の説明及び非限定的な例による様々な形態を示す図面を参照して更なる説明を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】バンド付き領域を含有する例示的シガレットを示す図である。
【図２】バンドを含むシガレット材料の例示的ウェブを示す図である。
【図３】本発明による光学検査システムを有する紙製造ラインの一部分の概略図式図である。
【図４】例示的ライン走査カメラ及び関連する光配分アセンブリを示す図である。
【図５】図３の紙製造ラインの光学検査システムに使用するための検査ローラを示す図である。
【図６】図５の検査ローラの分解組立図である。
【図７】図３の紙製造ラインの光学検査システムに使用するための例示的電気／コンピュータ構成を示す図である。
【図８】本発明によるライン走査カメラからのデータを処理するための例示的技術を示す図である。
【図９】画像の変化するベースラインを補償するために本発明で開示するシステムがバンド検査閾値（Ｔ）を変更する方法を示す図である。
【図１０】ライン走査カメラによって撮像されたバンドの様々な特性を判断するための例示的アルゴリズムを示す図である。
【図１１】ライン走査カメラによって撮像されたバンドの様々な特性の例示的統計ディスプレイを示す図である。
【図１２Ａ】本発明による光学検査システムを有する輪転グラビア印刷ラインの一部分の概略図式図である。
【図１２Ｂ】本発明による別の光学検査システムを有する輪転グラビア印刷ラインの一部分の別の概略図式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
ここで、例示のために選択した特定の形態を参照して様々な態様を以下に説明する。本発明のシステム及び方法の精神及び範囲は、選択された形態に制限されないことは認められるであろう。更に、本明細書で提供される図形が特定の比例又は縮尺で描かれているものではなく、図示の形態に対して多くの変形が考えられることに注意されたい。ここで、全体を通して同じ数字が同じ部分を示す図１〜１１を参照する。
【００３２】
図３を参照すると、光学検査システム２００を有する紙製造ライン１００の一部分が示されている。特に、図３は、連続パルプウェブ１１６を製造するように構成された従来型のＦｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ（塗り付けダンディー）製紙機械１００のパルプウェブ形成領域を示している。ヘッドボックス１１２は、パルプ貯蔵タンクのようなパルプ供給源（図示せず）と連通している複数の導管１１３によってヘッドボックス１１２に供給されるある一定量のセルロース系パルプを収容するようになっている。
【００３３】
ヘッドボックス１１２の直ぐ下に置かれているのは、無限形成ワイヤ１１４である。ワイヤ１１４に隣接してヘッドボックス１１２の下部部分に形成されたスライス１１５は、パルプがヘッドボックスからスライス１１５を通ってワイヤ１１４の上面上に流れ、パルプウェブ１１６を形成することを可能にする。スライス１１５は、典型的にはヘッドボックス１１２から流れるパルプの量を調節するために狭い垂直な幅のものである。スライス１１５の長さは、典型的には、実質的にパルプウェブ１１６の全幅に延びることができる。
【００３４】
ワイヤ１１４の上部部分は、カウチロール１１７に向けてかつスライス１１５から離れるように前方に移動するようになっている。ヘッドボックス１１２からカウチロール１１７に向う方向は、下流方向である。パルプウェブが形成された状態で、パルプウェブ１１６上に追加材料を堆積させるアプリケータ１２０を通過させる。ワイヤ１１４がカウチロール１１７の周りで下方にかつヘッドボックス１１２に向けて後方に移動を始める時に、パルプウェブ１１６は、ワイヤ１１４から複数のプレスロール１１８まで、かつ次に製紙機械１００の乾燥機区画まで送出される。パルプウェブ１１６が下流方向に進むと、余分な水がワイヤを通過するようになる。ワイヤ１１４の下側面の少なくとも一部分をガス抜きし、パルプワイヤ１１６からの水の除去を助けることができる。カウチロール１１７は、ワイヤ１１４を通ってパルプウェブ１１６の下側面までガス抜きし、余分な水が除去されるように適応させることができる。
【００３５】
上述のように、例示的装置１００のアプリケータ１２０は、パルプウェブ１１６上に追加材料を堆積させる。一例示的形態では、アプリケータ１２０は、中空回転ドラム１２１を含む。回転ドラム１２１は、典型的には複数の縦方向スリット１２２を含む。別の形態では、ドラム１２１は、縦方向スリット１２２の代わりに複数のトラフ（図示せず）を有する。図示のように、スリット１２２又はトラフは、ドラム１２１の縦軸線と平行に向きることができる。ドラムの周りに配置されるスリット１２２又はトラフの数は、言うまでもなく、ドラムの半径及び望ましい間隔に依存する。
【００３６】
一形態では、ドラム１２１は、ワイヤ１１４上でウェブ１１６の形成に続いてパルプウェブ１１６と接触して置かれる。代替的に、ドラム１２１は、パルプウェブ１１６と物理的に接触していないが、パルプがドラム１２１からパルプウェブ１１６まで直接流れ出るように隣接して配置される。ドラム１２１とパルプウェブ１１６の両方の速度は、ドラム１２１の角速度がパルプウェブ１１６の線速度とほぼ等しくなるように実質的に同期させることができる。ドラム１２１がパルプウェブ１１６と物理的に接触していない場合、ドラム１２１とパルプウェブ１１６の速度は、同一である必要はない。材料が付加されるポイントは、ベースウェブが固化した又はそれを超えたポイントとすることができる。
【００３７】
ドラム１２１は、ドラム１２１の端部から突出するローラによって支持することができる。これらの支持ローラは、次に、フレーム（図示せず）によって支持することができる。フレームは、ドラムがパルプウェブ１１６に最も近く配置されるように又はパルプウェブ１１６に接触するように下げることができる。
【００３８】
ドラム１２１は、あらゆる望ましい手段によって回転させることができる。一形態では、ドラム１２１は、パルプウェブ１１６と摩擦係合し、それによってドラム１２１とパルプウェブ１１６の両方の同期速度が達成される。代替的に、ドラム１２１は、外部駆動機構によって回転する。適する駆動機構は、ベルト及びギアトレーンなどである。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく円筒形本体を回転させる手段の中から選択することができる。
【００３９】
上述のように、回転ドラム１２１は、複数のスリット１２２又はトラフを有することができる。スリット１２２は、ドラム１２１の周りに互いに対して等距離に配置することができるが、スリット間の不均一な間隔を利用することもできる。一形態では、スリット１２２は、１つのスリットの中心からその直ぐ隣のスリットの中心まで（中心間で）測定して、約５ｍｍから４０ｍｍ、又は約１５ｍｍから約３０ｍｍ離して配置される。
【００４０】
当業者は、増加した坪量の交差方向領域の大きさ及び形状が、スリット１２２の形状及び寸法によって判断されることになることを理解するであろう。スリット１２２の形状は、矩形とすることができるが、様々な規則的及び不規則的幾何学形状及び形態の中から選択することができる。更に、交差方向領域は、それ自体交差方向に隣接又は非隣接とすることができる。スリット１２２の各々は、実質的に同一の寸法を有することができ、又はスリット１２２の各々は、約１ｍｍから１０ｍｍ又は約１．５ｍｍから５ｍｍの寸法の幅を有することができる。一形態では、スリット１２２は、２．５ｍｍ幅である。
【００４１】
スリットの長さは、少なくともシガレットのような喫煙物品の円周と同一とすることができる。しかし、様々なスリットを利用することができる。
【００４２】
スリット１２２の各々は、導管として作用し、そこを通って材料がパルプウェブ１１６の上に堆積され、それによって追加材料の細長くなった部分が作り出され、これが、その領域になることになる。材料の流れは、所定時間に材料が１つよりも多くのスリット１２２から出ないように調節することができる。
【００４３】
スリット１２２からパルプウェブ１１６の材料の転写は、ワイヤ１１４を通る真空ボックス１２６によって又はスリット１２２を通って印加される加圧気体によって付加される真空によって助けられる。
【００４４】
他の装置の設計及び技術を利用することができる。例えば、交差方向のベースウェブ上に追加量の材料を堆積させるために輪転グラビア印刷のような工程を利用することができる。この形態では、回転ドラム１２１は、複数のトラフを有する。トラフは、ドラム１２１の縦軸線と平行に向けられる。トラフの容積と実質的に同一の大量の材料が配分ヘッダの手段によってトラフの各々に置かれ、ドクターブレードの手段によって計量される。
【００４５】
１つ又はそれよりも多くのトラフが材料で満たされた状態で、上述のようにドラム１２１が回転する。材料を搭載したトラフがベースウェブ１１６と接触すると、材料がトラフからパルプウェブ１１６に転写される。材料のトラフからパルプウェブ１１６への転写は、ワイヤ１１４を通して真空ボックス１２６により印加される真空により、又はトラフを通して印加される加圧気体によって助けることができる。
【００４６】
堆積した追加材料の容積は、言うまでもなく、トラフの容積によって判断されることになる。一形態では、トラフは、深さ約３ｍｍよりも浅く、幅約１ｍｍから１０ｍｍの間の寸法を有する。トラフの長さは、最小でもシガレットのような喫煙物品の円周長と実質的に同一でなければならない。
【００４７】
塗り付けダンディー又は輪転グラビア印刷法によって追加材料を堆積させた状態で、回転ドラムから下流に設けられたローラ手段によって領域１１１を含むパルプウェブ１１６を加圧することができる。パルプウェブ１１６は、圧縮ロール（図示せず）上で加圧される。圧縮ロールで利用される圧力は、セルロース状パルプウェブを加圧するために一般的に使用される圧力に匹敵し、圧縮ロールの約５０Ｎ／ｍｍ（２５０ポンド／直線インチ）である。シートの圧密に加えて、圧縮ロールによってシートから水が除去される。
【００４８】
別の形態では、図３に示すアプリケータ１２０の代わりに、追加材料を直接パルプウェブ１１６上に又はパルプウェブ１１６の上部に接触した上部ワイヤ上に堆積させるために、第２のヘッドボックスを使用することができる。ヘッドボックスのスライスは、開いている時に、追加材料をパルプウェブ１１６又はトップワイヤ上に堆積させる。第２のヘッドボックスのスライスが閉じている時に、追加材料は、第２のヘッドボックスから流れ出すことができない。
【００４９】
塗り付けダンディー又は輪転グラビア式の方法を上述したが、転写ロール、４ロールサイズ圧縮又はクレープデバイスを伴う他の方法を使用することもできる。転写ロール法では、圧縮ロールでのバンドの付加が考えられ、４ロールサイズ圧縮では、サイズ加圧でのバンドの付加が考えられ、クレープ法では、普通のシガレット紙内でマイクロクレープの付加が考えられている。
【００５０】
更に、坪量が増加した複数の交差方向領域１１１を含むパルプウェブ１１６を製造することが望ましい場合がある。これをもたらすための装置が、ＵＳ−Ａ−５  ４７４  ０９５に開示されており、本明細書においてその全開示内容が引用により組み込まれている。
【００５１】
図３及び４を参照すると、作動において、紙が検査ローラの上に給送され、そこでそれが光源アセンブリ２１８と共にライン走査カメラ２１６によって検査される。より具体的には、光源アセンブリ２１８は、光が検査ローラアセンブリ１２９の上を通過する時にそれを紙上に誘導する。光は、紙から反射し、又は紙を通って透過して（図１２Ｂ参照）、線形ＣＣＤアレイを収容するカメラ２１６によって受け取られる。ＣＣＤアレイからの情報は、検査ローラ１２９の上を通過する紙の特性を特徴付けるために使用される。
【００５２】
認めることができるように、白色光の使用は、スペクトル反射を必要とし、白色光ベースシステムで呈示される角度と移動ウェブ内の固有の運動が操作の難しさを呈するものと判明した。これらの問題は、本明細書で説明する赤外線ベースシステムには存在しないことが分った。更に、赤外線ベースシステムは、水性ベース及び溶剤性ベースの追加材料付加システムの両方の有用性を有するが、後者は、その組成に有効な水量を含むことを条件とすることが分った。
【００５３】
本明細書で説明する検査システムでは、放出光は、新たに付加された追加材料内の湿気によって部分的に吸収される。カメラは、放射光がまだ濡れている追加材料の領域を通って誘導される時の反射（又は透過）光の強度の変化に応答する。
【００５４】
図４を参照すると、カメラ２１６は、ニュージャージー州プリンストン所在の「Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｕｎ１ｉｍｉｔｅｄ，Ｉｎｃ．」によって提供され、７００ｍｍから１７００ｍｍのスペクトル範囲で作動するようなインジウムガリウム砒化物短波赤外線焦点面アレイカメラ（ＩｎＧａＡｓ  ＳＷＩＲ  ＦＰＡ）、又はカリフォルニア州ゴレタ所在の「Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ  Ｆｏｃａ１ｐ１ａｎｅ」によって提供され、近赤外線範囲及びそれを超える全体をカバー可能であるようなインジウムアンチモン化物焦点面アレイ（ＩｎＳｂ  ＦＰＡ）カメラとすることができる。画像の空間分解能は、アレイ内のピクセルの各視野によって定められる。カメラは、アレイ内で６４０ｘ５１２よりも多いピクセルで利用することができる。カメラの電子機器は、画像の記録を制御して時間ゲートを提供することができる。一形態では、データ取得は、フレーム速度がレーザのパルス繰返し数と等しくなるように、レーザの点火と同期させることができる。カメラの時間ゲートは、以下でより詳細に説明するように、それぞれ反射した又は透過した信号をターゲットから補足するように調節することができる。
【００５５】
図４に示すように、光学検査システム２００は、１５０ワットのハロゲン球のようなランプモジュール２２０を含む。ランプモジュール２２０は、好ましくは、筐体１１８内に設けられる（図３も参照）。ランプモジュール２２０によって生成された光は、光ファイバケーブル２２２を通じて光配分アセンブリ２１８に振り向けられる。光配分アセンブリ２１８は、光を紙の幅を横切って横方向に配分するための光配分ヘッド端部２３２を含む。ロッドレンズ２３０は、ヘッド端部２３２からの光を細いストライプに集束させ、それが検査ローラ１２９の上を通過する紙の表面に衝突する。ブラケット機構２２８により、オペレータが光配分アセンブリ２１８の向きを調節することが可能になるので、それによって生成された光ビームの角度が変わる。
【００５６】
ローラ１２９の上を通過する紙の表面上に衝突する光は、紙の表面から反射するか又は紙の表面を通って透過する（図１２Ｂを参照）。反射又は透過は、ライン走査カメラアセンブリ２１６によって受け取られる。アセンブリ２１６は、位置決めブラケット２２６によって支持されたライン走査カメラ２２４を含む。ライン走査カメラ２２４は、光受容要素（例えば、２５６ｘ１アレイ又は１０２８ｘ１アレイを含む）の線形アレイを含む。
【００５７】
図５及び６は、検査ローラ１２９をより詳細に示している。そこに示すように、検査ローラ１２９は、静止部材１６０に取り付けられた回転シリンダ１６２（例えば、示されていないボールベアリングを収容する）を含む。静止部材１６０は、次に、ボルトの手段によって後板１４２に接続される。検査ローラ１２９の端部は、その周囲の周りに規則的な間隔で配置された溝１５２を含む。ライン走査カメラ２２４は、これらの溝及びそれらが移動する速度を感知する。速度が時間基準を提供し、システムがそれからバンド幅及びバンド間の間隔のようなパラメータを計算し、これに関連しては、検査ローラ１２９及びカメラ２２４は、符号化器の役目をする。
【００５８】
当業者は、共通基準系を提供するために他のタイプの符号化器を使用することができることを認識するであろう。例えば、パルスホイールが回転部材に装着されている場合に、パルスホイール回転時の速度を検出するために近接センサを使用することができる。符号化器としてタコメータを使用することもできる。
【００５９】
システム内の様々な活動を同期させるために、符号化器の出力も基準系として使用される。例えば、紙の速度を計算するために符号化器を使用することができ、それは、次に、例えば、プリンタ２０（図７参照）によりカメラアセンブリ２１６によって「上流」で検出された不規則なバンドの位置をマーク付けすることを可能にする。一形態では、カメラアセンブリ２１６が不規則なバンドを検出した時に、紙の部分がカメラアセンブリ２１６からプリンタ２０まで移動するために要する時間の量と同等の初期時間値を有するタイマを始動させることができる。タイマがカウントダウンする時に、プリンタ２０は、紙上の不規則なバンドの位置にマークを印刷する。この特徴は、それによってカメラによって感知された異常の位置をオペレータが再訪問し、更にこれらの異常を解析することを可能にするので特に有用である。代替的に、プリンタ２０は、オペレータが紙の不規則な部分の検査を望まない場合に無効にすることができる。
【００６０】
電気的インフラストラクチャの大部分は、筐体１１８内に配置することができる。電気構成要素のより詳細な図は、図７に見出すことができる。
【００６１】
図示のように、筐体１１８は、コンピュータ処理モジュール３０６を含み、このモジュールは、Ｉ／０カード３１６、フラッシュディスク３１４、及び「イーサネット」インタフェース３１２、及び１つ又はそれよりも多くのライン走査基板３１０を含み、それらの全ては、互いに内部バス３０８に接続されている。更に、筐体１１８は、光ファイバケーブル２２２を通じて光配分要素２１８まで光を供給するためにランプモジュール３０４を収容する。構成要素を冷却するために、筐体１１８は、１つ又はそれよりも多くのファン３０２を含むことができる。最後に、筐体１１８は、様々な構成要素に適切な電力を供給するための１つ又はそれよりも多くの電源３００を含む。
【００６２】
光学検査システムの処理モジュール３０６は、ライン走査カメラ２１６、符号化器１２９、及びプリンタ又はマーカ２０を含む様々な構成要素と対話する。これらの構成要素は、それらの自体の専用ライン（図示せず）又は共通制御バス３０９を通じて処理モジュール３０６に接続することができる。当業者には直ちに明らかなように、他の構成要素も利用することができる。
【００６３】
処理モジュール３０６の「イーサネット」インタフェース３１２は、ワークステーション３３０の「イーサネット」インタフェース３３２に接続される。ワークステーション３３０は、電話線上でリモートコンピュータ（図示せず）に情報を転送するためのモデム３３４と、制御ＣＰＵ３３６とを含む。ワークステーションは、それに関連付けられた以下の周辺機器、すなわち、プリンタ３３８、ディスク３４０、ディスプレイ３４２、及びキーボード３４４を有する。
【００６４】
上述の短波赤外線感知を利用する光学検査システムには、多くの用途がある。上述のように、光学検査システムは、以下に詳細に説明するように、バンドを有するシガレット紙内の異常を検出するように特に十分に適応している。
【００６５】
ＵＳ−Ａ−５  ４１７  ２２８及びＵＳ−Ａ−５  ４７４  ０９５は、ベースウェブ及び追加材料のバンド付き領域を含むシガレット紙を開示している。例えば、図１を参照すると、例示的シガレット１０は、ベースシガレット紙１２上にパルプの層を堆積させることによって形成された２つのバンド１４を含有する。Ｃｅ１１ｕ１ｏｎ、微結晶性セルロース、亜麻又は木質パルプ、アミロペクチンは、バンドを形成するために使用されてきた様々な物質の一部である。ＵＳ−Ａ−５  ５３４  １１４は、シガレットベース紙１２製造の一部の段階でセルロースの付加的な層を堆積させるために、従来型Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ製紙機械を改造することによって上述のバンドを形成することができることを開示している。工程を簡素化するために、バンドは、好ましくは、紙が２．５ｍ／ｓ（５００フィート／分）のような速度で移動している間に付加される。この高速度では、不規則バンドの製造中に破壊及び他のファクタ（バンドアプリケータの詰まりなど）が生じる可能性がある。
【００６６】
例えば、図２に示すように、一般の不規則性は、バンド１６の幅が望ましい幅から外れるか、又は紙の端部に対してもはや直角でなくなるようにバンドが斜めになると生じる。ほかの不規則性は、２つのバンド１８間の分離が望ましい分離幅から外れると生じる。更に、所定のバンドアプリケータは、隙間のあるバンドか、又は高すぎるか又は低すぎるかのあらゆるコントラストを有するバンドを作り出す可能性がある。短波赤外線感知を利用する光学検査システムは、バンド幅、バンド間隔、及びバンドコントラストをモニタするために利用することができる。
【００６７】
より具体的には、カメラ２１６は、検査ローラ１２９の上を通過するウェブの横方向寸法に跨がる反射又は透過を受け取る（図１２Ｂ参照）２５６ｘ１ＣＣＤアレイ（図８に関連する要素３７４）を利用することができる。ローラ１２９を横切る横方向のアレイの例示的分解能は、０．２ｍｍである。更に、ＣＣＤアレイは、縦方向で０．２ｍｍの分解能でコンピュータが情報を抽出することができる速度で露光される。従って、アレイは、０．２ｍｍｘ０．２ｍｍの紙上の空間寸法を有する要素を有効に抽出する。従って、ＣＣＤアレイの各要素は、移動ウェブの０．２ｍｍｘ０．２ｍｍの部分で感知した反射又は透過の寸法を示す値を含む。
【００６８】
線形アレイからのデータは、その後、Ａ／Ｄ変換器３７６内でアナログからデジタル形式に変換され、走査プロセッサ基板３１０の１つのメモリ３７８内に格納される。プロセッサ３０６は、次に、データを各アレイから一連の連続レーン（例えば、一形態では全部で３２レーン）に分割し、各レーンは、検査されるウェブの幅の一部分に対応する。ライン走査カメラ内の各ピクセルは、レーンの１つに関連付けられる。説明を簡単にするために、図８に示す各レーンは、６つの連続ピクセルの要素に対応するが、各レーンは、典型的には、より多くのピクセルに対応することになる。各ピクセルの出力のマグニチュードは、２５５の異なるレベルの１つに定量化される。
【００６９】
各露光中に、各レーン内の単一のピクセルからの出力は、動的な閾値と比較される。所定閾値を超える出力値を有するピクセルは、ウェブのバンド付き領域を示す一方、所定閾値に満たない出力値を有するピクセルは、非バンド付き領域としてマーク付けされる。次の露光中に、レーン内の次の連続ピクセルが露光され、比較が繰り返される。例えば、ｔ0で示すあらゆる時間に、各レーン内の第５のピクセルの出力値は、動的な閾値（例えば、「ラインｔ0」と示すレーンの最下部の列を参照）と比較される。次の露光では、第６のピクセルの出力値が閾値（例えば、「ラインｔ1」と示すレーンの列を参照）と比較される。この後で、システムは、反対方向に戻り続け、ラインｔ2の閾値との比較のために第５のピクセルを選択することになる。従って、閾値との比較のように選択されたピクセルは、図８によって概略示したように、曲がりくねった経路内で変わる。別の形態により、検査されるピクセルは、各ラインで前進されない。むしろこの形態では、処理モジュールは、定められた数のライン（例えば、３０ｍｍに対応する）に対して各ピクセル上に止まり、その後、次の隣接するピクセルまで進む。各レーンの単一のピクセルのような全てのピクセルよりも少ない出力値の比較は、性能をそれほど低下させることなしに処理速度を上げる。
【００７０】
図８でクロスハッチしたピクセルは、動的な閾値よりも上の出力値を有するピクセルを示している。従って、バンドがラインｔ3で始まることが見られる。
【００７１】
バンド領域及び非バンド領域を検出するのに使用される閾値は、それがベース紙、バンド材料、又は測定環境の変化に適合するように変わるという意味では動的である。例えば、図９に示すように、走査ラインを関数とするピクセルのグレーレベルの例示的波形は、背景の非バンド付き領域（例えば、領域ＮＢ1、ＮＢ2、ＮＢ3、ＮＢ4、及びＮＢ5におけるような）からバンド付き領域（例えば、領域Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4、及びＢ5におけるような）の移行を表す局所的摂動を示している。波形はまた、これらの局所的な摂動の全体的なベースラインがゆっくりと波打つ大域的変化を示している。例えば、大域的波動は、走査ライン１０００付近のその最下部ポイントと走査ライン２０００付近のその最上部ポイントにある。この大域的波動は、主として製紙機械によるパルプの不均一な付加によって引き起こされた紙坪量の変化によるものである。本明細書で開示するシステムは、一般的に、波形の変化するベースラインを追跡するように閾値レベル（Ｔ）を調節することによってこの現象を考慮に入れる。
【００７２】
閾値レベルを動的に変えるための１つの技術を以下に説明する。一般的に、ある瞬間における閾値は、直前の１つ又は複数のバンド領域のグレーレベル及び直前の１つ又は複数の非バンド領域のグレーレベルの関数である。一形態では、閾値は、以前の非バンド背景の移動平均（例えば、ＮＢ1、ＮＢ2などの平均）に（１）設定定数（例えば、１０グレースケール）又は（２）バンド付き領域のピーク高さの移動平均（例えば、Ｂ1、Ｂ2などの高さの平均）の５０％のうちの大きい方を加えたものを表している。例えば、バンド領域Ｂ3を考えられたい。このバンド領域を区別するために使用される閾値は、非バンド領域ＮＢ2、ＮＢ3の平均背景レベルを最初に計算することによって判断される。その後、平均ピーク高さ値は、Ｂ1、Ｂ2バンド領域の平均値の計算によって判断される。バンド領域の「高さ」は、一般的に、バンド領域と続く非バンド領域間のピクセルグレーレベルの差に対応する。この測定をするのに、バンド領域のグレーレベルを表すために単一のグレーレベル（最大グレーレベルのような）を使用することができ、又はバンド領域内のグレーレベルの平均値を使用することができる。同様に、続く非バンド付き領域のグレーレベルを表すために単一のグレーレベルを使用することができ、又は続く非バンド付き領域内のグレーレベルの平均値を使用することができる。この方法でピーク高さを計算した後に、平均ピーク高さ（例えば、Ｂ1、Ｂ2からの）の半分が事前設定値と比較される。２つのうちの大きい方が平均背景レベル（上で計算された）に加えられて閾値が導出される。例えば、Ｂ1、Ｂ2の平均値は、約３０グレーレベルで、その半分は、１５グレーレベルである。事前設定値が１０グレーレベルに設定される場合、アルゴリズムは、平均背景値に加えられる値として１５を選択することになる。しかし、一連のより低いピーク（例えば、Ｂ5）に遭遇する場合、アルゴリズムは、バンド領域を非バンド領域から区別する事前設定値（例えば、１０グレーレベル）に依存することになる。事前設定値は、非バンド領域内のノイズが誤ってバンド領域の開始と解釈されることがないように少なくとも十分に高く設定することができる。
【００７３】
ピーク高さ及び非バンド付き領域レベルの移動平均を計算するように選択される窓は、それぞれ、２つのバンド付き領域と２つの非バンド付き領域に制限される必要がないことは、当業者には容易に明らかになるであろう。窓の幅を広げることによってより滑らかな閾値を取得することができる。更に、上述の閾値レベルは、使用される紙及びバンド材料のタイプ、並びに作動環境に依存し、上に引用した特定値は、全く例示的なものである。
【００７４】
バンドの特性を判断する実際のタスクは、図１０に示す流れ図に関連して理解することができる。段階Ｓ２で始まる解析には、「イーサネット」ネットワーク上で処理基板３１０からワークステーション３３０にデータを報告する時間であるか否かの判断が続く（段階Ｓ４）。一形態では、基板３１０によって実行される処理は、１／２秒毎に（又はより適時的な報告では１／１０秒毎に）報告される。解析がちょうど始まったところでは、この問い合わせの結果は、否定的に回答されることになり、システムが段階Ｓ６に進む。段階Ｓ６では、レーン内のピクセルの出力が動的な閾値の上にあるか否かが確かめられる。説明を簡単にするために、段階Ｓ６は、単一のレーンの関連で枠組みする。しかし、各アレイの出力は、検査されるウェブの幅の一部に各々が対応する複数のレーンに分割されることに注意すべきである。従って、段階Ｓ６に示す比較は、実際は異なるレーンに対して何度も繰り返される。一形態では、処理基板３１０は、処理速度を改善するために並行して異なるレーンに対する計算を実行する。
【００７５】
段階Ｓ６でピクセルの出力のマグニチュードが動的な閾値の上にあると判断される場合、アルゴリズムがＳ８に進み、そこでバンドピクセルとそのコントラストの存在が記録される。以前のレーン内の以前のピクセルがバンドピクセルでなかった場合（段階Ｓ１０で判断された時に）、現在のラインがバンドの開始を表している。これは、以前のラインがｔ2でその出力が動的な閾値の下にあったピクセルを含有していたので、図８に示すラインｔ3に対応するであろう。従って、この時点で、現在のバンドと最後に出会ったバンド（該当する場合）の間の間隔が定められた公差の範囲内（段階Ｓ１２及びＳ１４）にあるか否かを判断することができる。バンド間隔が長すぎるか又は短すぎる場合、この事実が段階Ｓ１６で記録され、その結果、アルゴリズムが段階Ｓ３２内の次のラインに進む。
【００７６】
一方、段階Ｓ６で調べられたピクセルの出力が動的な閾値の下にある場合、この事実が段階Ｓ１８で記録される。次に、以前のライン内で以前に調べられたピクセルがバンドピクセルであったか否かが判断される（段階Ｓ２０）。そうである場合、これがバンドの端部をマーク付けし、次に、バンドの平均コントラスト及びバンドの幅を判断することができる（段階Ｓ２２）。これらの値は、定められた公差の外にあるか否かが判断される（段階Ｓ２４〜Ｓ３０）。そうである場合、これらの異常が記録され、アルゴリズムが段階Ｓ３２の次のラインに進む。
【００７７】
この時点で１秒の半分が経過したものと判断された（段階Ｓ４で）とする。それによってライン走査プロセッサ３１０がその報告モードに入るようになる。図１０に示すように、プロセッサ３１０は、１秒の後半の半分にわたるレーン内のバンドの数（段階Ｓ３４）、バンド幅、バンド間隔、及びバンドコントラストに対する平均値及び標準偏差（段階Ｓ３６）、レーンに対する最小及び最大平均背景（段階Ｓ４０）、及び異常の総数（例えば、許容バンド幅、間隔、及びコントラスト）（段階Ｓ４０）を計算することになる。この情報は、ワークステーション３３０に転送されるパケット内に結集され、次に、総計を計算するのに使用される様々なカウンタがリセットされる（段階Ｓ４４で）。
【００７８】
ワークステーション３３０は、この情報を伝達された情報と共に集約し、紙の品質の統計的概要を提供する。この情報は、図１１に示すようにディスプレイパネル４００上に表示することができる。パネル４００は、最後の報告間隔に対するレーン数の関数としてバンド幅を一覧表示する第１のサブパネル４０２を含む。サブパネル４０４は、最後の報告間隔に対するレーン数の関数としてバンド間隔を示す。サブパネル４０６は、最後の報告間隔のレーン数の関数としてバンドコントラストを示す。最後に、サブパネル４０８は、最後の報告間隔のレーン数の関数としてバンド異常の数（バンド間隔、バンド幅、及びコントラスト異常の集約）を示す。サブパネル４０２、４０４、及び４０６は、報告の後半の１／２秒間隔にわたるバンド幅、バンド間隔、及びバンドコントラストの平均値を示す中心線を有する。中心曲線を取り囲む２つの他の曲線は、±３σの読みを示している。より簡単に識別することができるように、中心曲線は緑色、３σ曲線は赤色で示すことができる。
【００７９】
現在のレーン要約に加えて、ワークステーション３３０は、作動の様々な特性を要約する統計値を提供する。特に、サブパネル４１０は、時間を関数とする複合バンド幅（例えば、平均バンド幅）を示している。サブパネル４１２は、時間を関数とする複合バンド間隔４１２を示している。最後に、サブパネル４１４は、時間を関数とする複合バンドコントラストを示している。従って、右側のサブパネルを用いると、劣化のあらゆる傾向を観察することができる。左側のサブパネルを用いると、パルプアプリケータの詰まりによって引き起こされる場合がある規格外れのバンド、バンド間隔、又はバンドコントラストを生じているウェブの横方向スパンの特定のポイントを観察することができる。
【００８０】
これらのグラフに加えて、ワークステーション３３０は、ロール長さ、ウェブの速度（符号化器又はタコメータからの）、及びサンプルＩＤ（実行のラベル付けの前にユーザが入れる）に関する情報を呈示することができる。以上のデータの全ては、更に別の非リアルタイム解析のために格納することができる。実行は、ＩＤ番号によって索引付けすることができる。
【００８１】
ワークステーション３３０のインタフェースソフトウエアは、更に、システムステータスを判断するシステムパラメータをモニタするためのルーチンを含む。異常が検出されると、オペレータインタフェースは、異常の最もありそうな原因を特定するメッセージを表示することになる。図１１に示すパネル４１７では、メッセージは、ランプ１２０（図８の）が現在機能していることを示している。
【００８２】
ここで図１２Ａを参照すると、更に別の形態では、グラビア印刷のような付加技術を利用してシガレット紙５１０（ベースウェブ５１６）のロールがバンド付き紙に変換される。概略示したグラビアシステムでは、紙は、１つ又はそれよりも多くの印刷ステーション５２０及び乾燥区画（図示せず）を通って延びる経路（ウェブ経路）に沿ってロール５１０から引き出される。各印刷ステーション５２０は、ベースウェブ５１６の一方の側に追加材料を付加するグラビアローラ５２２及びバックアップローラ５２４を含む。
【００８３】
赤外線光の光源６２０及び１つ又はそれよりも多くの赤外線カメラ６１６は、各印刷ステーション５２０の直ぐ下流に配置される。光源６２０及びカメラ６１６は、光源６２０によって放射される赤外線が紙に紙がそれぞれの印刷ステーションを通過した直後に衝突してカメラ６１６に向けて反射するように、それぞれの印刷ステーション５２０に隣接して互いに配置される。
【００８４】
図１２Ｂを参照すると、更に別の形態では、シガレット紙７１０（又はベースウェブ７１６）のロールは、ここでもまたグラビア印刷のような適用技術を利用してバンド付き紙に変換される。紙は、ここでもまた、１つ又はそれよりも多くの印刷ステーション７２０及び乾燥区画（図示せず）を通って延びる経路（ウェブ経路）に沿ってロール７１０から引き出される。各印刷ステーション７２０は、ベースウェブ７１６の一方の側に追加材料を付加するグラビアローラ７２２及びバックアップローラ７２４を含む。
【００８５】
本明細書に示す形態では、赤外線光の光源８２０と１つ又はそれよりも多くのカメラ８１８は、各印刷ステーションの直ぐ下流に配置される。光源８２０及びカメラ８１６は、光源８２０によって放射される赤外線が紙にそれがそれぞれの印刷ステーション７２０を通過した直後に衝突してウェブ７１６を通じてカメラ８１６に向けて透過されるように、それぞれの印刷ステーション７２０に隣接して互いに配置される。
【００８６】
認められるように、利用されるカメラは、まだ濡れている新しく付加された追加材料のバンド付き領域と追加材料のない（かつ乾燥して濡れてない状態の）ベースウェブ５１６、７１６の領域との間の反射率（又は代替的に又は併せて透過率）の差を検出するのを助ける。本明細書で上述したカメラは、それらの特性を有する。図１２Ａ及び１２Ｂに示す形態では、データの収集、解析、及び呈示は、上述のように行うことができる。図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、光源６２０、７２０及びそれらのそれぞれのカメラ６１６、７１６が各印刷ステーションから置かれた距離ｄ1、ｄ2は、新しく付加された追加材料のバンド付き領域が、まだ濡れており、かつバンド付き領域と追加材料のないベースウェブの領域との間で反射率又は透過率の差を発生することが可能な限りは決定的ではない。
【００８７】
一例として、本発明は、シガレット紙上に形成されたバンドを検出する関連で説明した。しかし、本発明は、シート状材料上に形成されたあらゆる情報の検出にも拡張される。
【００８８】
全ての特許、試験手順、及び優先権書類を含む本明細書に列挙した他の文書は、そのような開示が本発明の開示と矛盾しない範囲までかつそのような組み込みが許可される全ての権現に対して引用により完全に組み込まれる。
【００８９】
本明細書に開示した例示的な形態は、特別に説明したものであるが、当業者には様々な他の修正が明らかであり、かつ本発明の精神及び範囲から逸脱することなく容易に行うことができることは理解されるであろう。従って、本明細書に添付した特許請求の範囲は、本明細書に示す事例及び説明に限定されず、むしろ特許請求の範囲は、本発明の開示が関連する当業者によりその均等物として取り扱われると考えられる特徴を含む本明細書に存在する特許可能な斬新性の全ての特徴を包含するものとして解釈されるように意図している。
【符号の説明】
【００９０】
１１８  筐体
１２９  検査ローラ
２００  光学検査システム
２１８  光配分アセンブリ
２２０  ランプモジュール
２３０  ロッドレンズ
【図１】
2012518777.tif 000003
【図２】
2012518777.tif 000004
【図３】
2012518777.tif 000005
【図４】
2012518777.tif 000006
【図５】
2012518777.tif 000007
【図６】
2012518777.tif 000008
【図７】
2012518777.tif 000009
【図８】
2012518777.tif 000010
【図９】
2012518777.tif 000011
【図１０】
2012518777.tif 000012
【図１１】
2012518777.tif 000013
【図１２Ａ】
2012518777.tif 000014
【図１２Ｂ】
2012518777.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムであって、
ａ）シガレット紙の特性を表す電気信号を形成する短波赤外線カメラ、及び
ｂ）前記電気信号を解析して解析結果を提供するためのプロセッサ、
を含み、
前記プロセッサは、前記電気信号の各々を複数のレーンの１つに割り当て、かつ各出力レーン内の電気信号を調べて該電気信号が閾値の上か又は下にあるかを判断するための論理を含み、
前記閾値の上にある電気信号が、前記シガレット紙のバンド付き領域を示し、該閾値の下にある電気信号が、非バンド付き領域を示し、
前記閾値は、１つ又はそれよりも多くの非バンド付き領域内のグレーレベル値の移動平均と、１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域内の相対的グレーレベル値の移動平均との関数として計算される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
バンド付き領域と非バンド付き領域を含有するシガレット紙を検査するためのシステムであって、
ａ）シガレット紙の特性を表す出力信号を形成する短波赤外線カメラ、及び
ｂ）前記出力信号を解析して解析結果を提供し、動的な閾値を使用してバンド付き領域から非バンド付き領域を区別するためのプロセッサ、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３】
前記短波赤外線カメラは、インジウムガリウム砒化物センサを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
バンド付き領域及び非バンド付き領域を含有する紙を検査する方法であって、
紙のウェブの表面上に衝突する時に反射を形成する赤外線を該ウェブを横切って横方向に誘導する段階と、
カメラによって前記反射を受け取る段階と、
処理ユニットにおいて前記ライン走査カメラからのデータを複数のレーンに割り当てる段階と、
以下の特性、すなわち、
１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域の幅、
１つ又はそれよりも多くの隣接する組のバンド付き領域の間の間隔、
１つ又はそれよりも多くのバンド付き領域のコントラスト、
のうちの１つ又はそれよりも多くを生成するために、各レーン内の少なくとも１つのピクセルからのデータを調べて該ピクセルの出力が動的閾値の上か又は下にあるか否かを判断することにより、前記バンド付き領域から非バンド付き領域を区別する予備段階を含む、前記処理ユニットにおいて前記データを処理する段階と、
前記１つ又はそれよりも多くの特性をコンピュータワークステーションに定期的に通信する段階と、
前記通信する段階で通信された前記１つ又はそれよりも多くの特性に基づいて、前記コンピュータワークステーションにおいて統計的報告を生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
各レーン内の全てよりも少ない前記ピクセルのデータが調べられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【国際調査報告】
2012518777.tif 000016
2012518777.tif 000017