| 【発明の名称】 |
用紙の伸縮挙動測定方法及びその測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】武藤 直一
【氏名】喜多野 澄
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| 【要約】 |
【課題】用紙に付与したすき入れ部分の透過光画像を用いて、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を同時に安定して高い精度で測定する。
【解決手段】用紙を抄造する過程において、前記用紙のタテ方向にｍ個、ヨコ方向にｎ個からなるｍ×ｎ箇所の格子状位置にリング型すき入れマークを形成し、複数ｑ台（２≦ｑ≦ｍ×ｎ、ｑは整数。）のＣＣＤカメラにより前記ｍ×ｎ箇所の格子状位置の中から選択した複数ｑ箇所のそれぞれの位置に形成された前記マークの透過光画像を同時に取り込み、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出し、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 用紙を抄造する過程において、互いに共通の中心をもった所定の直径の外周円と所定の直径の内周円によって囲繞された領域から構成されるリング型すき入れマークを前記用紙のタテ方向にｍ個、ヨコ方向にｎ個からなるｍ×ｎ箇所の格子状位置に形成し、複数ｑ台（２≦ｑ≦ｍ×ｎ、ｑは整数。）のＣＣＤカメラにより前記ｍ×ｎ箇所の格子状位置の中から選択した複数ｑ箇所のそれぞれの位置に形成された前記マークの透過光画像を同時に取り込み、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出し、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算することによって、抄造過程における前記用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することを特徴とする用紙の伸縮挙動測定方法。
【請求項２】 用紙を抄造する過程において、互いに共通の中心をもった所定の直径の外周円と所定の直径の内周円によって囲繞された領域から構成されるリング型すき入れマークを前記用紙のタテ方向にｍ個、ヨコ方向にｎ個からなるｍ×ｎ箇所の格子状位置に形成し、複数ｑ台（２≦ｑ≦ｍ×ｎ、ｑは整数。）のＣＣＤカメラにより前記ｍ×ｎ箇所の格子状位置の中から選択した複数ｑ箇所のそれぞれの位置に形成された前記マークの透過光画像を同時に取り込み、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出し、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算することによって、抄造過程における前記用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することを特徴とする用紙の伸縮挙動測定装置。
【請求項３】 請求項１記載の測定方法において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータをタテ方向へ濃度射影するとともにヨコ方向へ濃度射影する演算処理を行い、前記処理で得られたタテ方向の極大値の中間点を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記処理で得られたヨコ方向の極大値の中間点を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴とする用紙の伸縮挙動測定方法。
【請求項４】 請求項２記載の測定装置において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータをタテ方向へ濃度射影するとともにヨコ方向へ濃度射影する演算処理を行い、前記処理で得られたタテ方向の極大値の中間点を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記処理で得られたヨコ方向の極大値の中間点を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴とする用紙の伸縮挙動測定装置。
【請求項５】 請求項１記載の測定方法において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の重心点座標とともにヨコ方向の重心点座標を算出し、前記タテ方向の重心点座標を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記ヨコ方向の重心点座標を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴とする用紙の伸縮挙動測定方法。
【請求項６】 請求項２記載の測定装置において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の重心点座標とともにヨコ方向の重心点座標を算出し、前記タテ方向の重心点座標を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記ヨコ方向の重心点座標を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴とする用紙の伸縮挙動測定装置。
【請求項７】 請求項１記載の測定方法において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータに対してタテ方向とヨコ方向の中心点座標をもつ前記リング型すき入れマークに相当する基準画像とのパターンマッチング処理を行い、前記データのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出することを特徴とする用紙の伸縮挙動測定方法。
【請求項８】 請求項２記載の測定装置において、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータに対してタテ方向とヨコ方向の中心点座標をもつ前記リング型すき入れマークに相当する基準画像とのパターンマッチング処理を行い、前記データのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出することを特徴とする用紙の伸縮挙動測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、用紙を抄造する過程において、用紙の伸縮挙動を測定する方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、人手を介して用紙１枚ごとにすき入れ部分の透過光画像を目視により観察することで用紙の伸縮挙動を把握していたが、この方法では、抄紙機上で製造している大量の用紙の伸縮挙動を高速に測定することができなかった。
【０００３】また、特開平９−６１１２３号によれば、実際に製品として利用されることのない用紙の周辺部分に「スカシマーカー」なるすき入れ部分を形成して、前記「スカシマーカー」間の距離を計測することにより用紙の伸縮状態を把握する技術が開示されているが、測定の対象となる「スカシマーカー」の形状は長方形を有しているため、長方形の境界部においてすき入れ部分が不鮮明となりやすく、濃度射影法によって「スカシマーカー」の短辺又は長辺における投影座標を測定するにあたっては、地合むらからの影響を受けることなく安定して正確に「スカシマーカー」の位置を検出するために、「スカシマーカー」の透過光画像の濃淡を管理しなければならず、用紙製造の作業上、非効率であった。
【０００４】更に、用紙の伸縮挙動を測定するために、透過光のもとで所望の画像を表現できるすき入れ部分を用紙に付与し、ＣＣＤカメラで透過光によりすき入れ部分を撮像した場合、すき入れの存在しない無地部分とすき入れの存在するすき入れ部分との輝度の差が少なくなったり、また、用紙本来の地合むらの影響により正確なすき入れ部分の位置を安定して測定することが困難となる欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術における問題点を克服し、用紙の伸縮挙動を測定するにあたって、用紙の地合むらからの影響を排除した上で、人手によらずに抄紙機上で用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を同時に安定して、且つ、高い精度で測定することができる技術を開示することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために、本発明の用紙の伸縮挙動測定方法は、用紙を抄造する過程において、互いに共通の中心をもった所定の直径の外周円と所定の直径の内周円によって囲繞された領域から構成されるリング型すき入れマークを前記用紙のタテ方向にｍ個、ヨコ方向にｎ個からなるｍ×ｎ箇所の格子状位置に形成し、複数ｑ台（２≦ｑ≦ｍ×ｎ、ｑは整数。）のＣＣＤカメラにより前記ｍ×ｎ箇所の格子状位置の中から選択した複数ｑ箇所のそれぞれの位置に形成された前記マークの透過光画像を同時に取り込み、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出し、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算することによって、抄造過程における前記用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することを特徴としている。
【０００７】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定装置は、用紙を抄造する過程において、互いに共通の中心をもった所定の直径の外周円と所定の直径の内周円によって囲繞された領域から構成されるリング型すき入れマークを前記用紙のタテ方向にｍ個、ヨコ方向にｎ個からなるｍ×ｎ箇所の格子状位置に形成し、複数ｑ台（２≦ｑ≦ｍ×ｎ、ｑは整数。）のＣＣＤカメラにより前記ｍ×ｎ箇所の格子状位置の中から選択した複数ｑ箇所のそれぞれの位置に形成された前記マークの透過光画像を同時に取り込み、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出し、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算することによって、抄造過程における前記用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することを特徴としている。
【０００８】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定方法は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータをタテ方向へ濃度射影するとともにヨコ方向へ濃度射影する演算処理を行い、前記処理で得られたタテ方向の極大値の中間点を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記処理で得られたヨコ方向の極大値の中間点を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴としている。
【０００９】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定装置は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータをタテ方向へ濃度射影するとともにヨコ方向へ濃度射影する演算処理を行い、前記処理で得られたタテ方向の極大値の中間点を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記処理で得られたヨコ方向の極大値の中間点を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴としている。
【００１０】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定方法は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の重心点座標とともにヨコ方向の重心点座標を算出し、前記タテ方向の重心点座標を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記ヨコ方向の重心点座標を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴としている。
【００１１】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定装置は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータのタテ方向の重心点座標とともにヨコ方向の重心点座標を算出し、前記タテ方向の重心点座標を前記データのタテ方向の中心点座標とし、前記ヨコ方向の重心点座標を前記データのヨコ方向の中心点座標とすることを特徴としている。
【００１２】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定方法は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータに対してタテ方向とヨコ方向の中心点座標をもつ前記リング型すき入れマークに相当する基準画像とのパターンマッチング処理を行い、前記データのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出することを特徴としている。
【００１３】また、本発明の用紙の伸縮挙動測定装置は、前記それぞれの透過光画像をデジタルデータに変換した上で、前記それぞれのデータに対してタテ方向とヨコ方向の中心点座標をもつ前記リング型すき入れマークに相当する基準画像とのパターンマッチング処理を行い、前記データのタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、用紙の抄造過程において、測定の対象となる用紙中にリング型すき入れマークを形成し、ＣＣＤカメラを用いて前記リング型すき入れマークが形成された所定の視野を透過光によって撮像し、撮像された画像情報をデジタル処理する画像処理部を設けることによって、抄造過程における用紙の伸縮挙動を測定するものである。前記リング型すき入れマークは、互いに共通の中心をもった所定の直径の外周円と所定の直径の内周円によって囲繞された領域から構成されているため、前記リング型すき入れマークを含む所定の視野を透過光によって撮像した場合、前記中心から見て前記外周円よりも外側の領域の輝度（Ｅ）と前記中心から見て前記内周円よりも内側の領域の輝度（Ｃ）が等しくなる（Ｅ＝Ｃ）のに対して、前記外周円と前記内周円によって囲繞された領域の輝度（Ｄ）が前記輝度（Ｅ）、（Ｃ）と比較して一様な程度で環状に低くなる（Ｄ＜Ｅ＝Ｃ）か、又は、前記外周円と前記内周円によって囲繞された領域の輝度（Ｄ）が前記輝度（Ｅ）、（Ｃ）と比較して一様な程度で環状に高くなる（Ｄ＞Ｅ＝Ｃ）ことから、コンピュータ画像処理により前記リング型すき入れマークのタテ方向とヨコ方向の中心点座標の位置を同時に高い精度で計測することが可能となる。こうして、測定の対象となる用紙に形成した複数の前記リング型すき入れマークを複数のＣＣＤカメラを用いて同時に撮像した上で所定の画像処理を行えば、前記それぞれのタテ方向の中心点座標の間の距離と前記それぞれのヨコ方向の中心点座標の間の距離を演算することによって、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を同時に安定して、且つ、高い精度で測定することができる。
【００１５】
【実施例】更に、具体的な実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明の実施の態様は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、この発明の技術思想の範囲内であれば実施の態様に各種の変更を加えることができることは言うまでもない。
【００１６】（実施例１）図１は、４箇所にリング型すき入れマーク（１）を形成した用紙（２）において、３箇所のリング型すき入れマーク（１）を含む画像取り込み位置（３）の透過光画像を３個のＣＣＤカメラで撮像して、所定の画像処理アルゴリズムによって、それぞれのリング型すき入れマーク（１）のタテ方向とヨコ方向の中心点座標を検出し、１画素あたりの長さからリング型すき入れマーク（１）の間の距離Ｘ，Ｙを測定し、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定している状態を示すものである。
【００１７】図２は、ＣＣＤカメラから取り込んだ画像取り込み位置（３）の透過光画像を８ビット白黒でコンピュータに取り込んだ画像（４）を示すものである。
【００１８】図３は、図２の画像（４）を２値化した画像（５）を示すものである。画像（５）に示される２値化画像のタテ方向の左側エッジ（６）とヨコ方向の下側エッジ（７）を検出した上で、画像取り込み位置（３）の透過光画像を８ビット白黒でコンピュータに取り込んだ画像（４）のうち濃度射影の対象となる画像の領域（８）を確定する。次に、図４に示すように、前記確定された画像の領域（８）のうち短辺を前記リング型すき入れマーク（１）の内周円の直径以下とする矩形状の射影演算部分（９）を定義し、前記射影演算部分（９）をタテ方向とヨコ方向に濃度射影する演算を行う。次に、図５に示すように、タテ方向への射影結果から得られる２点の極大値の中間点をタテ方向の中心点座標とし、ヨコ方向への射影結果から得られる２点の極大値の中間点をヨコ方向の中心点座標とする。こうして検出されたタテ方向の中心点座標の間の距離とヨコ方向の中心点座標の間の距離を１画素あたりの長さから算出し、図１に示すリング型すき入れマーク（１）の間の距離Ｘ，Ｙを計測すれば、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することができた。
【００１９】（実施例２）実施例１において、画像取り込み位置（３）の透過光画像を８ビット白黒でコンピュータに取り込んだ画像（４）を２値化した画像（５）のうち、任意の座標点を原点Ｏ（０，０）とし、図３に示す２値化されたＮ個の画素 Ｐｉからなるリング形状の重心点座標Ｇ（ＸＧ，ＹＧ）を数１により算出し、それぞれのリング型すき入れマーク（１）のタテ方向の重心点座標 ＸＧの間の距離とそれぞれのリング型すき入れマーク（１）のヨコ方向の重心点座標 ＹＧの間の距離を１画素あたりの長さから算出し、図１に示すリング型すき入れマーク（１）の間の距離Ｘ，Ｙを計測すれば、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することができた。
【００２０】
【数１】
【００２１】（実施例３）実施例１において、画像取り込み位置（３）の透過光画像を８ビット白黒でコンピュータに取り込んだ画像（４）に対して、図６に示すようにＬ×Ｌ画素の探索領域画像Ｗ（ｉ，ｊ）を定義し、タテ方向とヨコ方向の中心点座標をもつリング型すき入れマークに相当する基準画像であるＭ×Ｍ画素の部分画像Ｓ（ｉ，ｊ）が画像Ｗのどの部分に対応しているかを相関法による位置合わせによって求め、それぞれのリング型すき入れマーク（１）のタテ方向の中心点座標とヨコ方向の中心点座標を算出する。次に、それぞれのリング型すき入れマーク（１）のタテ方向の中心点座標の間の距離とそれぞれのリング型すき入れマーク（１）のヨコ方向の中心点座標の間の距離を１画素あたりの長さから算出し、図１に示すリング型すき入れマーク（１）の間の距離Ｘ，Ｙを計測すれば、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を測定することができた。
【００２２】この場合の相関法による位置合わせでは、数２のＲ（ｍ，ｎ）を１≦ｍ≦Ｌ−Ｍ＋１、１≦ｎ≦Ｌ−Ｍ＋１の範囲で計算し、Ｒ（ｍ，ｎ）が最大値となる座標点（ｍ，ｎ）をリング型すき入れマーク（１）の中心座標とすればよい。
【００２３】
【数２】
【００２４】（実施例４）本発明に係わる用紙の伸縮挙動測定装置は、図７に概略的に示すように、抄紙機上で撮像した複数のＣＣＤカメラ信号を同時に入力できる画像撮像部（10）、抄造過程における用紙の伸縮挙動を測定するために各種の演算処理を行う画像処理部（11）、ＣＣＤカメラによる撮像画像及び各種の演算処理の結果を表示する表示部（12）、各部の制御や統合処理をするコンピュータ（13）から構成される装置であり、本装置によれば、例えば実施例１〜３のそれぞれに示す演算処理を行うことによって、抄造過程における用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を安定して、且つ、精度良く測定することができた。
【００２５】
【発明の効果】本発明の用紙の伸縮挙動測定方法と装置によれば、用紙に付与したすき入れ部分の透過光画像を用いて抄造過程における用紙の伸縮挙動の測定を行うにあたって、前記測定の結果に好ましくない影響を及ぼす用紙の地合むらからの影響を排除した上で、すき入れの存在しない無地部とすき入れの存在するすき入れ部との輝度の差を顕著にすることができるとともに、用紙のタテ方向とヨコ方向の伸縮挙動を同時に安定して高い精度で測定することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００２８２３
【氏名又は名称】大蔵省印刷局長
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| 【出願日】 |
平成１１年３月５日（１９９９．３．５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５８１３２（Ｐ２０００−２５８１３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−５８９８９ |
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