JPH0686271B2 - 用紙製造ラインにおける裸リ−ムの形状の監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動的且つ正確に裸リームの形状の整，不整
を判別して適切な処理を講ずるための用紙製造ラインに
おける裸リームの形状の監視方法に関するものである。

〔従来の技術〕

用紙の製造は、一般に原紙を小判ロールカツターにより
所定寸法に切断して所定枚数だけ重ね揃えられた裸リー
ムと成しコンベアーで包装機に搬送して包装する工程に
より行われる。若し裸リームの形状が不整な形状、例え
ば一部の紙が裸リームの側面からはみ出した如き形状の
まま包装されれば包装リールはその商品価値を著しく下
げることになる。従つてカツターを経て搬送されてくる
裸リームを包装機に至るまでの間でその形状を監視して
不整なものを除外する必要がある。

従来行われてきた裸リームの形状の監視方法を第10図に
示す従来の監視方法の模式的な平面説明図により説明す
る。

カツター（図示なし）を経て形成された裸リーム９はコ
ンベア７上に載置されて包装機に向つて矢印方向に搬送
され、この裸リーム９の通路の両側に第10図に示す如く
コンベア７の面に垂直方向に投光する光源とこの光源か
らの光を受光する光電管とから成る検出部８を通過する
裸リーム９の各側面に近接する位置に設置して信号処理
機（図示なし）に接続しておき、各裸リーム９が検出部
８の側を通過するとき、若し裸リーム９の側面からのは
み出し部分9aがあればこのはみ出し部分9aが検出部８の
光電管の受光を邪魔して信号処理機に警報信号を発信さ
せていたのである。

しかしながら、このような従来の監視方法は精度が低い
上に、裸リーム９の側面からのはみ出し部分9aのある形
状以外の不整な形状、例えば裸リーム９の進行方向又は
逆方向にだけはみ出し部分のある形状や折曲りのある形
状は検出出来ない欠点があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来技術の欠点なくあらゆる方向へのはみ
出し部分や裸リーム内に折曲りがある場合にも精度高く
検出することの出来る監視方法を提供することを目的と
する。

この目的を達成するために前記従来の監視方法について
例えば検出部の位置，方向等について種々改良実験を重
ねたが良い結果は得られなかつた。このように従来の監
視方法の改良では目的は達成されず、従つて用紙の製造
工程においては従来用いられたことのない如何なる原
理，手段を導入し且つ如何にして裸リームの形状の整，
不整を判別するように応用するかについて甚だ困難な問
題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、搬送されて来る裸リームの全体を照らし出し
且つ一定の不整な部分のある形状の場合にはその部分の
影を生ぜしめるように適切な方向から与える照明下に裸
リームの進行方向に対して少なくとも両側方からテレビ
カメラで撮像し画素数をカウントして正常な形状の場合
と比較することにより上記問題点を解決出来ることを究
明して完成されたものである。

すなわち本発明の一つは、カツターを経てコンベアによ
り搬送されて来る所定寸法に切断され重ねられた所定枚
数の用紙から成る裸リームの進行方向に対しその両側方
にテレビカメラを設置し該テレビカメラの位置から見て
裸リームの全形を照らし出していると共に裸リームの側
面からの紙のはみ出し，引込み及び裸リーム内での折曲
りの少なくともいずれか一つが存在する場合にはその部
分の影を生ぜしめる照明下に裸リームとのコントラスト
の大きな面を背景にして前記テレビカメラで裸リームを
瞬間的に撮像して裸リームの各側面の正常な全形通りの
画域と該正常な全形を少なくとも３つに区画して得られ
る各側面についての少なくとも３つの画域とから成る全
画域の各画域毎に画素数のカウント可能な画像処理装置
に導くことを、予め正常な形状の裸リームについて行つ
て該正常な形状の各画域毎の画素数を記憶させておき、
次いで監視対象の裸リームについて同じ条件下で撮像し
て得られる各画域毎の画素数を上記正常な形状の裸リー
ムについての対応する画域の画素数と比較して差異ある
ときは自動的に少なくとも警報装置を作動させることを
特徴とする用紙製造ラインにおける裸リームの形状の監
視方法に関するものである（以下、第一発明と言う）。

また本発明の他の一つは、カツターを経てコンベアによ
り搬送されて来る所定寸法に切断され重ねられた所定枚
数の用紙から成る裸リームの進行方向に対しその両側方
及び上方にテレビカメラを設置し該テレビカメラの位置
から見て裸リームの全形を照らし出していると共に裸リ
ームの側面からの紙はみ出し，引込み及び裸リーム内で
の折曲りの少なくともいずれか一つが存在する場合には
その部分の影を生ぜしめる照明下に裸リームとのコント
ラストの大きな面を背景にして前記テレビカメラで裸リ
ームを瞬間的に撮像して裸リームの各側面の正常な全形
通りの画域と上面の正常な全形よりも大きな画域と該正
常な全形を少なくとも３つに区画して得られる各側面に
ついての少なくとも３つの画域とから成る全画域の各画
域毎に画素数のカウント可能な画像処理装置に導くこと
を、予め正常な形状の裸リームについて行つて該正常な
形状の各画域毎の画素数を記憶させておき、次いで監視
対象の裸リームについて同じ条件下で撮像して得られる
各画域毎の画素数を上記正常な形状の裸リームについて
の対応する画域の画素数と比較して差異あるときは自動
的に少なくとも警報装置を作動させることを特徴とする
用紙製造ラインにおける裸リームの形状の監視方法に関
するものである（以下、第二発明と言う）。

以下、図面によつて本発明に係る用紙製造ラインにおけ
る裸リームの形状の監視方法を詳細に説明する。

第１図は本発明方法の実施状態の１例を模式的に示す平
面説明図、第２図〜第７図は裸リームの不整な形状の各
パターンの（イ）は平面図を（ロ）は照明下に生じた影
を付された場合もある側面図をそれぞれ示すものであつ
て、第２図は裸リームの進行方向に対し直角にテレビカ
メラ側に紙の一部がはみ出た場合、第３図は裸リームの
進行方向に対し直角にテレビカメラ側と反対側に紙の一
部が引き込まれた場合、第４図は裸リームの進行方向に
沿つて紙の一部がはみ出た場合、第５図は裸リームの進
行方向に沿つて多数の紙がその程度を徐々に違えてはみ
出た場合、第６図は裸リームの紙の一部が水平方向に回
転して側方及び裸リームの進行方向に沿つてはみ出た場
合、第７図は裸リームの紙の一部が折れ曲つている場合
であり、第８図は画像処理装置の画面における裸リーム
の側面の画像についての各画域を示す図、第９図は同じ
く裸リームの上面の画像についての画域を示す図であ
る。

〔構成の説明〕

本発明においては先ず、第１図に示す如くカツター（図
示なし）を経てコンベア７による搬送されて来る裸リー
ム９の進行方向（図では矢印で示す）に対し、第一発明
ではその両側方にテレビカメラ１を設置する。第二発明
ではテレビカメラ１は第一発明の場合に加えて裸リーム
９の進行方向に対しその上方つまりコンベア７の上方に
設置する（図示なし）。そして裸リーム９を照明下にテ
レビカメラ１で撮像するのであるが、その照明は次の条
件を満たすように行う。すなわち、テレビカメラ１の位
置から見て、裸リーム９の全形を照らし出していると共
に裸リーム９の側面からの紙のはみ出し部分、引込み部
分及び裸リーム内での折曲り部分のうちの少なくともい
ずれか一つが存在する場合には影を生ぜしめる照明であ
る。このような照明は、第一発明ではテレビカメラ１に
よる撮像が裸リーム９の進行方向の側方からだけである
から、第１図に示す如く裸リーム９よりもテレビカメラ
１側で且つ下方又は上方に位置する光源２による照明で
あれば良い。第二発明では更に裸リーム９の進行方向の
上方からもテレビカメラ１で裸リーム９の上面の全形を
撮像するが、この上方のテレビカメラ（図示なし）によ
つては裸リーム９の側面の撮像は出来ないのであるか
ら、上面を撮像するための照明は不整な形状による側面
での影の生成を妨害しない限り裸リーム９の上面のレベ
ルよりも高い位置の光源による照明で良く、例えば前記
裸リーム９の側面を照明する光源２を裸リーム９よりも
上方の位置として裸リーム９の上面を照明とする光源と
兼用にしても良い。

テレビカメラ１による裸リーム９の撮像は第１図に示す
如く裸リーム９とのコントラストの強い面３例えば黒色
の面を背景にして撮像する。第二発明では更に裸リーム
９の上方から撮像するため背景となるコンベア７をコン
トラストの強い色とする。撮像は静止画像を得るため瞬
間的に行う。次々と搬送されて来る裸リーム９を所定の
正確な位置で撮像して次に説明する画像処理を誤差なく
行わしめるため、第１図に示す如く光電センサ４を使用
して正確なタイミングでテレビカメラ１を作動させるこ
とが好ましい。

このように撮像してテレビカメラ１に発生した信号は画
像処理装置５に入力される。この画像処理装置５では、
画面の任意の位置に適当な形状の画域を設定することが
出来、各画域毎に画像の選択された色について画素数を
カウントしてこれを記憶し、異なる撮像対象物の同一画
域内の画素数と比較して有意が差があれば少なくとも警
報装置5aに警報信号を発するように構成されている。こ
のような画像処理装置５としては、画像判定装置等とし
て既に市販されているものを利用することが出来る。

ここで裸リーム９に発生する不整な形状のパターンとそ
れに関連して影の生成状態や強いコントラストの面３の
見通し状態を説明する。各図において、裸リーム９のは
み出し部分を9aと、引込み部分を9bと、折曲り部分を9c
と、上記部分9a,9b及び9cの影をそれぞれ9a′,9b′及び
9c′と符号する。第１のパターンは第２図（イ）に示す
如く裸リーム９の進行方向（矢印方向）に対し直角にテ
レビカメラ１側に紙の一部が裸リーム９の側面からはみ
出ている場合がある。この場合、はみ出し部分9aは側面
において斜め上方又は下からの照明により第２図（ロ）
に示す如く影9a′を生ぜしめている。第２のパターンは
第１のパターンを言わば反対側から見た場合であり、第
３図（イ）に示す如く裸リーム９の進行方向に対し直角
にテレビカメラ１（第３図〜第７図におけるテレビカメ
ラ１の位置の図示は省略するが、各図において第２図と
同様である）と反対側に紙の一部が引き込まれている場
合である。この場合も引込み部分9bには第３図（ロ）に
示す如く影9b′が生じている。第３のパターンは第４図
（イ）に示す如く裸リーム９の進行方向に沿つて紙の一
部がはみ出し従つてその反対側には引込み部分9bが生じ
ている場合である（以下、裸リーム９の進行方向に沿つ
て紙のはみ出しの起こる面すなわち裸リーム９の進行方
向に直角な２つの面のうち、進行の際に先行する面を前
面、その反対側を後面と言う。図例では前面にはみ出し
ているが、逆に後面にはみ出している場合もある）。こ
の場合、引込み部分9bはテレビカメラ１速から見てコン
トラストの強い面３が見通せるか、見通せないとしても
影9b′が生じている。第４のパターンは第３のパターン
の特殊な場合であり、第５図（イ）に示す如く裸リーム
９の進行方向に沿つて多数の紙が順次その程度を徐々に
違えてはみ出している場合であつて、テレビカメラ１側
から見るときは第５図（ロ）に示す如く裸リーム９の前
面及び後面にはそれぞれ緩やかな曲面を成してはみ出し
部分9a及び引込み部分9bが形成されており、紙が引込ま
れた後の空間にはコントラストの強い例えば黒の面３が
（以下、黒の例により説明する）が見通されている。第
５のパターンは第６図（イ）に示す如く裸リーム９の紙
の一部が水平の２方向に且つ回転を伴うこともあつてず
れていて両側面の少なくともいずれか一方及び前面，後
面の少なくともいずれか一方にはみ出してはみ出し部分
9a及び引込み部分9bが形成されている場合であつて、テ
レビカメラ１側から見るときは第６図（ロ）に示す如く
側面にはみ出し部分9aによる影9a′及び引込み部分9bに
よる影9b′が生じている。第６のパターンは裸リーム９
の紙の一部に折曲り部分9cが存在している場合であつて
第７図（イ）に示す如く裸リーム９の内部に存在すると
きはその上面には表われないが、第７図（ロ）に示す如
く少なくとも側面には影9c′を伴つて表れている。

上記の如き種々なパターンの不整形状の裸リーム９を判
定するには、先ず正常な形状の裸リーム９をコンベア７
上に載置し、所定位置で画像処理装置５に画像を記憶さ
せ、この画像を基準として次のように各画域を設定す
る。先ず裸リーム９の各側面については第８図に示す如
く、側面の全形通りの画域Ｉ（図面にローマ数字で示
す。以下同じ）と、この側面の全形を少なくとも３つに
区画して得られる少なくとも３つの画域II,画域III,画
域IV,画域Ｖ等とを設定する。側面の全形を区画する数
は、裸リーム９を構成する紙の短辺側を側面とすると、
例えば裸リーム９がA4判の場合は３つに、B4判の場合は
４つに、そしていずれの場合もほぼ等分に区画するのが
適当であり、図例では４つに区画した場合を示した。こ
のような区画と画域の設定とを各側面について行う。第
二発明では更に裸リーム９の上面全形の画像についても
画像の設定を行うが、この場合は第９図に示すように上
面の全形６よりも大きな画域VIを設定する。

このように各画域を設定した後又は各設定をする毎に、
各画域毎に正常な形状の裸リーム９の当該画像の設定し
た色についての画素数をカウントせしめて記憶させる。
画像の色は用紙の場合は通常白であり、影の部分は黒な
いし灰であり、面３も黒の如きコントラストの強い色で
使われる。従つて例えば白の画素数をカウントして記憶
させるときは各画域全域に亘る画素数（Ａ）となる。

次いで、監視対象の裸リーム９がコンベア７に載置され
て搬送されて来て所定の位置に達したとき、光電センサ
４からの信号によりテレビカメラ１で瞬間的に撮像して
画域Ｉ〜Ｖについては各画域毎に今度は黒ないし灰の部
分の画素数（ａ）を、また画域VIについては白の画素数
（ｂ）をそれぞれカウントさせる。若しＩ〜Ｖの各画域
のいずれかに画素数（ａ）がカウントされるときは第２
図〜第７図の各（ロ）を第８図に当て嵌めると判るよう
にこの裸リーム９はこのいずれかの不整な形状を持つも
のである。従つて上記Ｉ〜Ｖの各画域毎にa/Aを画像処
理装置５で計算させて、その値がそれぞれの画域毎に設
定した一定値以上であるときは、自動的に警報装置5aを
作動させるのである。この警報により手動で或いは自動
的にその不整な形状の裸リーム９を搬送経路から除去
し、必要に応じて適当な処理を施して元に戻せば良い。

第２図及び第３図の不整形状は表裏の関係で実体は同じ
不整形状であつても両者での影の状態は異なるため、裸
リーム９の進行方向に対し両側方にテレビカメラ１を設
置して撮像することにより、片側からのみ撮像する場合
にその側の影が淡いことによつて起こる検出洩れの恐れ
をなくしている。また第４図や第７図の場合の如く影9
b′,9c′の部分が僅かな場合でも、側面の全形を少なく
とも３つ以上に区分した画域を設けていることにより上
記a/Aの値を大きくして検出の精度を上げているのであ
る。

第二発明では更に画域VIが加わつている。画域VIで画素
数（ｂ）がカウントされるときは、第２図〜第６図の各
（イ）を第９図の上面の全形６に当て嵌めると判るよう
に、折曲り（第７図）以外の不整な形状が検出され、a/
Aの場合と同様にb/Aの値が一定値以上であるときは警報
装置5aを作動させることにより、一層検出性能を上げる
ことが出来るのである。このようなa/A,b/Aの一定値は
必要とする商品価値の程度により経験的に求められる
が、その例は実施例で示す。

画像処理装置５によつては上記画像の白黒は実物とは逆
転させて判定を行うことも出来る。

なお、用紙の色は一般に白色であるが、影は必ずしも濃
い黒ではないから生画像のままでは影の画素数をカウン
トしない場合も起こる。そこで、白と黒との間の適当な
灰色を基準レベルとし、この基準レベルよりも黒側の色
はすべて黒とし、白側の色はすべて白とするように処理
（これを２値化と言う）する画像処理装置５が市販され
ており、本発明においてこのような装置を利用するのが
好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

B4判又はA4判の純白のPPC用紙（１枚の厚さ0.09mm）100
0枚を重ねた２種の裸リーム９のそれぞれについて種々
な不整な形状にしてコンベア７に載置して搬送し、第１
図に示すようにしてその形状を監視した。すなわち、メ
カシヤツター付きのテレビカメラ１を移動式カメラ台に
取り付けてコンベア７の両側に設置し、照明の光源２と
して100V・100W白熱灯を片側２灯づつを各テレビカメラ
１のほぼ上方に取り付け、タイミング用の光電センサ４
を所定位置に取り付け、艶消し黒の面３を有する背景板
を各テレビカメラ１の向い側に設置し、画像処理装置５
として富士電気製マルチウインドウMW−2600（有効画面
の画面分割H255×V220,1画面当りの画域設定可能数32
個）を使用した。画像処理においては黒白を逆転させる
と共に二値化処理を行つた。なお、テレビカメラ１のレ
ンズ回わりには周辺物体からの反射光の入光を避けるた
めのレンズフードを取り付けて用いた。

搬送条件は次の通りであつた。

ラインスピード（コンベア速度） B4判 7.4m/分 A4判 9.2m/分 A4判 10.5m/分 裸リーム通過数（処理数） B4判 20.7リーム／分 A4判 29.5リーム／分 A4判 33.6リーム／分 リーム間隔はいずれの場合も100mmであつた。

また、裸リーム９の側面の画域はA4判では３個,B4判で
は４個とした。

裸リーム１の各不整な形状のパターン別に検出状況を調
査し、処理を必要とする不整形状の検出洩れが殆んどな
く且つ誤警報（正常な形状又は処理を必要としない程度
の不整形状の場合に発信される警報）もない検出状況に
おける不整な形状の不整部分の大きさとそれに対応する
a/A値を以下のように得た。

（ｉ）第１のパターン（第２図）及び第２のパターン
（第３図）の場合： はみ出し部分（従つて引込み部分）が3mm以上で且つ紙
の重なり枚数が４枚以上。

a/A＝0.05 （ii）第３のパターン（第４図）の場合： はみ出し部分が5mm以上で且つ紙の重なり枚数が４枚以
上。

a/A＝0.03 （iii）第４のパターン（第５図）の場合： はみ出し部分の最大が5mm以上。

a/A＝0.1 （iv）第５のパターン（第６図）の場合： 前面又は後面へのはみ出し部分が5mm以上で且つ紙の重
なり枚数が４枚以上。

a/A＝0.03 （ｖ）第６のパターン（第７図）の場合： 重なつたまま折れ曲つている紙の枚数が２枚以上。

a/A＝0.05 以上の如くにして定めた判定基準により通常の製造ライ
ンにおいてA4判及びB4判の裸リーム９を監視したとこ
ろ、正確に且つ入手を要すること少なく不整な形状の裸
リーム９を自動的に検出することが出来た。

〔効果〕

本発明方法によれば、搬送されて来る裸リームを両側方
にテレビカメラを設置し、裸リームの全形を照らし出す
と共にその不整な形状から特有の影を生ぜしめる適切な
照明下に撮影して画像の画素数を画像処理装置を用いて
カウントして正常な形状のそれと比較するように構成し
たことにより、極めて正確に且つ自動的に不整な形状の
裸リームを検出することが出来、そして除去した不整な
形状の裸リームには適当な処理を施して元に戻すことに
より、製品品位の向上と効率化をもたらすことが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態の一例を模式的に示す平
面説明図、第２図〜第７図は裸リームの不整な形状の各
パターンの（イ）は平面図を（ロ）は照明下に生じた影
を付された場合もある側面図をそれぞれ示すものであつ
て、第２図は裸リームの進行方向に対し直角にテレビカ
メラ側に紙の一部がはみ出た場合、第３図は裸リームの
進行方向に対し直角に照明側と反対側に紙の一部が引き
込まれた場合、第４図は裸リームの進行方向に沿つて紙
の一部がはみ出た場合、第５図は裸リームの進行方向に
沿つて多数の紙がその程度を徐々に違えてはみ出た場
合、第６図は裸リームの紙の一部が水平方向に回転して
側方及び裸リームの進行方向に沿つてはみ出た場合、第
７図は裸リームの紙の一部が折れ曲つている場合であ
り、第８図は画像処理装置の画面における裸リームの側
面の画像についての各画域を示す図、第９図は同じく裸
リームの上面の画像についての画域を示す図であり、第
10図は従来の監視方法の模式的な平面説明図である。 １……テレビカメラ ２……光源 ３……コントラストの強い面 ４……光電センサ ５……画像処理装置 5a……警報装置 ６……裸リームの上面の全形 ７……コンベア ８……検出部 ９……裸リーム 9a……はみ出し部分 9a′……影 9b……引込み部分 9b′……影 9c……折曲り部分 9c′……影 I,II,III,IV,V,VI……各画域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カツターを経てコンベアにより搬送されて
   来る所定寸法に切断され重ねられた所定枚数の用紙から
   成る裸リームの進行方向に対しその両側方にテレビカメ
   ラを設置して該テレビカメラの位置から見て裸リームの
   全形を照らし出していると共に裸リームの側面からの紙
   のはみ出し，引込み及び裸リーム内での折曲りの少なく
   ともいずれか一つが存在する場合にはその部分の影を生
   ぜしめる照明下に裸リームとのコントラストの大きな面
   を背景にして前記テレビカメラで裸リームを瞬間的に撮
   像して裸リームの各側面の正常な全形通りの面域と該正
   常な全形を少なくとも３つに区画して得られる各側面に
   ついての少なくとも３つの画域とから成る全画域の各画
   域毎に画素数のカウント可能な画像処理装置に導くこと
   を、予め正常な形状の裸リームについて行つて該正常な
   形状の各画域毎の画素数を記憶させておき、次いで監視
   対象の裸リームについて同じ条件下で撮像して得られる
   各画域毎の画素数を上記正常な形状の裸リームについて
   の対応する画域の画素数と比較して差異あるときは自動
   的に少なくとも警報装置を作動させることを特徴とする
   用紙製造ラインにおける裸リームの形状の監視方法。
2. 【請求項２】カツターを経てコンベアにより搬送されて
   来る所定寸法に切断され重ねられた所定枚数の用紙から
   成る裸リームの進行方向に対しその両側方及び上方にテ
   レビカメラを設置し該テレビカメラの位置から見て裸リ
   ームの全形を照らし出していると共に裸リームの側面か
   らの紙のはみ出し，引込み及び裸リーム内での折曲りの
   少なくともいずれか一つが存在する場合にはその部分の
   影を生ぜしめる照明下に裸リームとのコントラストの大
   きな面を背景にして前記テレビカメラで裸リームを瞬間
   的に撮像して裸リームの各側面の正常な全形通りの面域
   と上面の正常な全形よりも大きな画域と該正常な全形を
   少なくとも３つに区画して得られる各側面についての少
   なくとも３つの画域とから成る全画域の各画域毎に画素
   数のカウント可能な画像処理装置に導くことを、予め正
   常な形状の裸リームについて行つて該正常な形状の各画
   域毎の画素数を記憶させておき、次いで監視対象の裸リ
   ームについて同じ条件下で撮像して得られる各画域毎の
   画素数を上記正常な形状の裸リームについての対応する
   画域の画素数と比較して差異あるときは自動的に少なく
   とも警報装置を作動させることを特徴とする用紙製造ラ
   インにおける裸リームの形状の監視方法。