JP2777509B2

JP2777509B2 - 色調検査方法

Info

Publication number: JP2777509B2
Application number: JP4261688A
Authority: JP
Inventors: 達司志澤; 哲也豊永
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH06109545A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色調検査方法に係り、
特に樹脂製粉粒体の色調検査に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、樹脂製のパウダーやペレット等
の樹脂製粉粒体においては、色も品質の一つとして重要
なため、各製品毎に色のばらつきが生じていないかを検
査していた。また、変質の度合いを色の変化で検査でき
る部材等の品質検査として色具合いを測定することもあ
った。このような樹脂製粉粒体の色調検査には、通常色
差計を用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、色差計は、
標準白色板を測定した時のデータを基準として被測定物
の色調を測定するものであるため、標準白色板による校
正が不可欠である。しかしながら、標準白色板による校
正データは光源の強さや方向、質等の状態によって変化
するため、例えば１時間毎に０点及び基準点合せをしな
ければならず、校正作業が煩雑であった。このため、近
年では製造現場において色調管理を行うことが望まれて
いるのにもかかわらず、色差計では校正作業が煩雑なた
め製造現場での色調検査には適していなかった。

【０００４】また、一般的な色差計では光源にハロゲン
ランプを使用しているが、ハロゲンランプは高寿命型の
ものでも最大2000時間程度しか持たず、このためランプ
の取替回数が多くなり、この点でもオンライン／インラ
イン等の製造現場における色調検査には不向きであっ
た。

【０００５】さらに、色差計の測定データはＸＹＺ座標
系の値等で表されるが、この座標データでは感覚的な色
合いを評価することが難しく、また光源等が相違すると
同じデータ値でも実際の色合いが微妙に異なることがあ
るため、被検査物の具体的色合いを評価しずらいという
問題もあった。

【０００６】本発明の目的は、製造現場においても樹脂
製粉粒体の色合い評価を容易に行える色調検査方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の色調検査方法
は、光を照射した樹脂製粉粒体からの透過光または反射
光を光検出手段によって検出して樹脂製粉粒体の画像を
取込み、この画像信号から樹脂製粉粒体の輪郭線を除去
し、かつ各画像の輝度の頻度分布から高輝度と低輝度と
の頻度が同数となるような輝度値を求めてＲＧＢ特性値
を抽出する画像処理を行うとともに、画像のＲＧＢ信号
およびＹ信号をＸＹＺ座標系の値に変換し、このＸＹＺ
座標系の値からＸＹ色度図上の測定点を求め、ＸＹ色度
図上の白色基準点およびスペクトル軌跡間の距離に対す
る前記測定点および白色基準点間の距離の割合である色
度係数と、各色の基準波長に対する測定波長の偏差とを
求めて樹脂製粉粒体の色調を検査することを特徴とする
ものである。

【０００８】

【作用】このような本発明においては、光検出手段によ
って取り込んだ樹脂製粉粒体の画像に粉粒体の輪郭線除
去処理やＲＧＢ各画像およびＹ信号の重心値を計算して
ＲＧＢ特性値を抽出する処理等の画像処理を施すととも
に、画像のＲＧＢ信号及びＹ信号をＸＹＺ座標系の値に
変換し、ＸＹ色度図上の測定点を求める。次に、ＸＹ色
度図上の白色基準点と測定波長におけるスペクトル軌跡
との間の距離に対する前記測定点と白色基準点との間の
距離の割合をデータ処理装置等によって色度係数として
求める。また、各色の基準波長に対する測定波長の偏差
もデータ処理装置等によって求める。そして、この色度
係数及び波長の偏差から樹脂製粉粒体の色調を評価して
検査する。この際、光検出手段によって得られる樹脂製
粉粒体の画像データをもとに色調検査を行っているの
で、色差計のような校正頻度や光源寿命等の制限が少な
くなり、製造現場での色調検査にも適用可能である。ま
た、ＸＹＺ座標値ではなく、色度係数や波長偏差によっ
て樹脂製粉粒体の色調を表しているので、樹脂製粉粒体
の具体的色合いの評価が容易である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１には、本発明の色調検査方法を適用した樹
脂製粉粒体用の色調検査装置１が示されている。色調検
査装置１は、被検査物である粉粒体状の試料が入れられ
る試料容器２と、ＣＣＤカラーカメラ３と、反射光用お
よび透過光用の照明設備４，５と、カラーフィルタ盤６
と、カラーデコーダ７と、画像処理装置８と、データ処
理装置９と、外部表示装置１０とを備えている。

【００１０】試料容器２は、色調を検査する試料である
粉粒体が入れられるものであり、ＣＣＤカラーカメラ３
の視野内である所定位置に設置される。なお、この試料
容器２には、測定の繰り返し再現性を維持するために容
器２を定期的に洗浄する機構が設けられ、画像の鮮明度
を保つことができるようにされている。

【００１１】ＣＣＤカラーカメラ３は、色調検査のため
の光検出手段として利用されるＣＣＤ素子搭載のカメラ
であり、検出分解能が高く、長期使用に対しても安定し
て動作する機種が選定されている。また、カラーカメラ
３には、色調検査の際の色基準信号を定期的に測定する
ために、回転盤上に色の異なる数枚のカラーフィルタを
嵌め込んだカラーフィルタ盤６が設けられている。さら
に、カラーカメラ３への電源供給部は、検出精度の向上
を図るために安定化電源が用いられている。

【００１２】照明設備４，５は、色調検査画像を一定環
境下で測定するための設備であり、使用する条件に応じ
て長寿命で波長の安定したもの、例えば蛍光灯等の高周
波照明、ストロボ光、発光ダイオード等を光源としてい
る。また、測定試料の透明度に応じて透過光や反射光で
照明できるように、反射光用の照明設備４と透過光用の
照明設備５とを使い分けできるようになっている。さら
に、測定精度を向上するために供給電源の安定化や外乱
光の防止等の対策が施され、長期使用による測定値の経
時変化を監視するために受光量の測定装置も併設されて
いる。

【００１３】カラーデコーダ７は、ＣＣＤカラーカメラ
３から送られるビデオ信号をＲＧＢ信号に色分解し、画
像処理装置８に入力するものである。

【００１４】画像処理装置８は、カラーデコーダ７から
のＲＧＢ信号およびＹ信号（輝度）に基づいてカラー画
像処理が可能な装置であり、対環境性等の対策が施され
て連続使用が可能な機種が選ばれている。また、画像処
理が高速で処理内容をプログラム化できて自動処理でき
るものが選択されている。なお、カラー画像処理とは、
例えばペレットのような粒の大きな試料を検査する際
に、画像信号から各試料の輪郭線を除去する処理や、各
画像の輝度の頻度分布（ヒストグラム）から高輝度と低
輝度との頻度が同数となるような輝度値を求め、つまり
ＲＧＢ各画像およびＹ信号の重心値を計算してＲＧＢ特
性値を抽出する処理等を行うことである。

【００１５】データ処理装置９は、パーソナルコンピュ
ータ等によって構成され、少なくとも画像処理結果の演
算処理と、演算結果の表示と、色調検査装置１のシステ
ム全体の制御と、画像演算処理装置８のマンマシンイン
ターフェースとの４つの機能を有する。

【００１６】画像処理結果の演算処理とは、画像処理装
置８で得られるＲＧＢ各画像毎の重心値（特性値）およ
びＹ信号の重心値から、実際に色調を管理するための指
標となる色度係数および波長の偏差を計算するための数
値処理を行い、その結果を外部表示装置１０に出力する
処理である。

【００１７】この際、色度係数および波長偏差の計算方
法は、次のようにして行われる。まず、ＲＧＢ特性値お
よびＹ特性値を変換式を用いてＲＧＢ座標系からＸＹＺ
座標系に変換し、図２に示すように、ＸＹＺ座標値から
ＸＹ色度図に表される測定点Ｐ₁を求める。一方、試料
の無い状態での画像、つまり透明な画像より求まる白色
基準点Ｏと、カラーフィルタ盤６の各カラーフィルタに
よって求まる色の基準点Ｓ₁とを事前に測定し、また各
波長毎のスペクトル軌跡Ｌを例えばＪＩＳＺ８７０１
付表１に示すような値から求め、これらの白色基準点
Ｏ、色の基準点Ｓ₁、スペクトル軌跡Ｌの各データをデ
ータベースとしてデータ処理装置９内に予め記憶してお
く。

【００１８】次に、白色基準点Ｏから測定点Ｐ₁を通る
直線を引き、スペクトル軌跡Ｌとの交点Ｐ₂を求める。
そして、交点Ｐ₂で１００、基準点Ｏで０となるように
色度係数を設定し、測定点Ｐ₁の色度係数を比例計算で
求める。また、白色基準点Ｏから色の基準点Ｓ₁を通る
直線とスペクトル軌跡Ｌとの交点Ｓ₂における基準波長
λ₀と、交点Ｐ₂における波長λとの偏差（λ₀−λ）
を求める。以上の数値処理をデータ処理装置９で行うこ
とで色度係数および波長偏差が求まる。

【００１９】データ処理装置９は、以上の演算結果を外
部表示装置１０に出力するだけでなく、データ処理装置
９に設けられた表示部に直接表示することも可能なよう
に演算結果の表示機能が設けられている。

【００２０】また、データ処理装置９は、画像処理装置
８への画像取り込みのタイミングコントロールや、演算
処理の起動、外部表示装置１０への測定結果の出力等の
システム全体の制御を行う機能も設けられている。な
お、本実施例の色調検査装置１は、試料を試料容器２内
にセットすれば人手を介さずに測定できるので、試料の
搬出までを自動化すればオンラインでの測定も可能とな
る。この場合には、データ処理装置９のカードスロット
ルに試料搬出装置等の各種インターフェースを追加すれ
ば、データ処理装置９でシステム全体のタイミングコン
トロールや入出力信号の管理を行えて色調検査全体を容
易に自動化することができる。

【００２１】さらに、データ処理装置９は、画像処理装
置８の画像処理プログラムの作成や各種パラメータの設
定等が行えるように、画像処理装置８のマンマシンイン
ターフェース機能も組み込まれている。

【００２２】外部表示装置１０は、色調検査結果を最終
的に利用者に表示する装置であり、化学プラント等に色
調検査装置１を組み込んだ場合には、プラントの計装シ
ステムを外部表示装置１０として利用し、データ処理装
置９から色調検査データを取り込んでその数値を表示し
たり、トレンドグラフとして表示する。このように計装
システムを外部表示装置１０とすることで他の制御ルー
プの監視と同時に色調検査装置１の運転管理も行える。
但し、外部表示装置１０となる計装システムが無い場合
にはデータ処理装置９の表示部にデータを直接表示させ
て監視することも可能である。

【００２３】次に、本実施例の色調検査装置１を用いた
色調検査について説明する。まず、データ処理装置９か
ら画像入力開始信号を出力して画像処理装置８を起動す
る。また、試料容器２に試料となる粉粒体を入れ、この
試料の透明度に応じて照明設備４，５を選択して試料の
照明を行う。

【００２４】ＣＣＤカラーカメラ３によって試料を撮影
し、その撮影画像のＲＧＢ信号をカラーデコーダ７を介
して画像処理装置８に送る。画像処理装置８では、Ｙ信
号（輝度信号）をもとにモノクロ濃淡画像を合成すると
ともに、ペレットのような粒の大きな試料の場合には外
乱成分の除去の為に試料の輪郭線除去処理等の前処理を
行う。そして、ＲＧＢ画像の重心計算を行ってＲＧＢ信
号およびＹ信号の特性値を求め、データ処理装置９に出
力する。

【００２５】データ処理装置９では、前述のようにＲＧ
Ｂ座標系からＸＹＺ座標系に変換し、色度係数および波
長偏差を求める。この色度係数のうち、青色度係数、黄
色度係数、赤色度係数をＸＹ色度図で示すと図３のよう
になる。この図からも分かるように、色度係数の値によ
って試料の色の純度の高さを認識でき、かつ波長偏差の
値によって色相の変化、つまり青色度係数測定域を例に
とればその試料の青は緑みかかっているのか赤みかかっ
ているのかを認識することができる。

【００２６】これらの計算結果を数字やグラフ上の点と
して表示し、必要に応じて外部表示装置１０に出力す
る。以上の色調検査を所定回数繰り返したり、試料を取
り替えて繰り返し、各試料の色調検査を行う。

【００２７】このような本実施例によれば、試料である
樹脂製粉粒体の色調検査として色度係数および波長偏差
を求めているので、従来のようなＸＹＺ座標値で試料の
色調を評価する場合に比べて具体的色合いを容易に評価
でき、ＸＹＺ座標値から色具合いを判断できるような極
めて専門的な作業者でなくても樹脂製粉粒体の色調検査
を行うことができる。従って、オンライン・インライン
等の製造現場における作業者でも簡単に色調検査を行う
ことができる。

【００２８】また、ＣＣＤカラーカメラ３によって撮影
した画像データをもとに色調検査を行っているので、照
明光源として蛍光灯又はストロボ光等を使用することが
できる。このため、ハロゲンランプを照明光源とする色
差計等に比べてランプ寿命を数倍にでき、長期間取り替
える必要がない。従って、特に製造現場で色調検査を行
う場合に適している。

【００２９】さらに、画像データをもとに色調検査を行
っているので、表面状態が不揃いな粉粒体の色調検査を
行う場合でも輪郭線除去処理等の画像処理を行って外部
からの影響を少なくできる。また、色差計等に比べて高
速で多量の試料を測定することができる。

【００３０】また、図３に示すように、ＸＹ色度図上に
おいて各座標値に対する色度係数を予め計算しておくこ
とができるので、この色度係数データをデータベース化
してデータ処理装置９等に記憶しておくこともできる。
このようにすれば測定時にそれぞれ色度係数を比例計算
しなくても色度係数を求めることができ、処理を高速に
行うことができる。

【００３１】さらに、色度係数や波長偏差は白色基準点
Ｏや基準波長λ₀を元に計算されるので、光源を更新し
た時のみ０点および基準点合せをすれば同一試料からは
常に同じ測定データを得ることができる。従って、色差
計のように頻繁に校正する必要がなく、特に色度係数デ
ータをデータベース化すれば光源更新時の０点および基
準点合せから補正値を計算できるので、計算のみで色度
係数や波長偏差を補正することができ、光源更新時にも
容易に対応することができる。このように校正が少なく
て済み、かつ計算のみでデータを補正することができる
ので、製造現場でも容易に利用することができる。

【００３２】また、データ処理装置９等で色調検査装置
１全体を制御することも容易であり、このようにすれば
色調検査を自動測定できて検査効率を著しく向上するこ
とができる。さらに、反射光用および透過光用の各照明
設備４，５を設けたので、試料の透明度に応じて最適な
照明状態で検査することができる。

【００３３】なお、本発明は前述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前
記実施例では光検出手段としてＣＣＤカラーカメラ３を
用いていたが、例えば撮像管等を利用してもよい。要す
るに、光検出手段としては被検査物のカラー画像を撮影
できる種々の撮影デバイスが利用できる。

【００３４】また、予め色度係数をデータベース化する
場合には、図３に示すように青、赤、黄色の測定域に限
らず緑等の他の色の測定域部分をデータベース化しても
よく、これらは検査対象となる樹脂製粉粒体の種類や色
具合いに応じて適宜設定すればよい。

【００３５】次に、本発明の有用性を確認するために行
った実験例および比較例について説明する。この実験例
および比較例では樹脂製の粉粒体を試料とし、樹脂の劣
化度合いの目安となる黄色度合いと、需要の多い青色度
合いの測定をそれぞれ行った。

【００３６】樹脂劣化試験における黄色度合いの検査用
の試料Ａとして、粒の細かい粉体試料である出光ポリカ
ーボネート，フレーク（グレードFN2500）を用意した。
この試料をヤマト科学社製空気循環型加熱恒温器ＤＫ４
３に入れ、加熱恒温器の温度を１２５℃に設定し、それ
ぞれ無処理、３００時間後、６００時間後、９００時間
後に取り出して色調検査を行った。なお、この粉体試料
Ａは不透明乳白色で加熱恒温器の滞留時間が増加すると
ともに、淡黄色が強くなる。

【００３７】一方、青色度合いの検査用の試料Ｂとし
て、出光ポリカーボネート FN2500を原料とし、アンス
ラキノン系の染料であるDiaresint Blue N(Solvent Blu
e 95)をそれぞれ無添加、0.5ppm添加、１ppm 添加、２p
pm 添加し、通常の方法でベント付押出機により造粒し
て作成したペレット試料を用意した。この造粒時に熱劣
化を防止するために酸化防止剤であるイルガノックス１
０１０を５００ppm 添加した。なお、このペレット試料
Ｂは透明であり、染料増加とともに淡青色が強くなる。

【００３８】また、実験例の色調検査装置１は、ＣＣＤ
カラーカメラ３として有効画素３８万画素のＳＯＮＹ製
ＣＣＤカメラを用いるなど表１に示す各機器で構成し
た。

【表１】

【００３９】なお、表１のカラーカメラ３、画像処理装
置８、データ処理装置９、カラービデオコピー装置は、
日本電子社製「カラー・イメージモニターＪＣＩ−３
０」として製品化されているものを使用した。また、照
明については、前記粉体試料Ａのような不透明試料につ
いては照明設備４を用いて反射照明（落射照明）を行
い、前記ペレット試料Ｂのような透明原料に染料で着色
したものには照明設備５を用いて透過照明を行った。

【００４０】一方、比較例として前記各試料Ａ，Ｂを従
来から用いられている色差計で検査した。この際、粉体
試料Ａの測定には、日本電色社製の色差計Σ９０を使用
し、試料容器には内径５２mmΦ、高さ５０mmのΣ９０用
粉体セルを使用した。色差計の標準白色板には、ＸＹＺ
座標値がＸ＝95.26 ，Ｙ＝93.44 ，Ｚ＝113.09のものを
使用し、光源としてはＪＩＳに規定されているＣ光源の
反射照明を用いた。

【００４１】また、ペレット試料Ｂの測定には、東京電
色社製の色差計ＴＣ−８６００Ａを使用し、試料容器に
は内径３０mmΦ、高さ１４５mmのＴＣ−８６００Ａ用液
体セルを使用した。また、光の強度を測定するための０
／１００設定は、シャッターを閉じた際と、試料が入れ
られていない試料容器を挿入してシャッターを開いた際
に行った。光源としてはＣ光源の透過照明を用いた。

【００４２】透過照明で測定するペレット試料Ｂでは、
試料の量（厚さ）によって測定結果が変わるため、試料
容器内に試料が30mmの厚さとなるように入れて測定し
た。また、各測定においては、粉体試料Ａおよびペレッ
ト試料Ｂを各試料容器に満杯となるように入れ、測定を
５回繰り返して各測定毎のばらつきを検出するために標
準偏差を求めた。

【００４３】本実験例の粉体試料Ａおよびペレット試料
Ｂの測定結果を表２および表３に示す。なお、淡黄色の
検査の際の色の基準点Ｓ₁はカラーフィルタ盤６のフィ
ルターＬＡ−１４０を用いて測定し、淡青色の検査の際
の色の基準点Ｓ₁はカラーフィルタ盤６のフィルターＢ
−３８０を用いて測定した。この際の各基準波長λ
₀は、フィルターＬＡ−１４０では５８０nm、フィルタ
ーＢ−３８０では４７２nmである。

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】比較例の粉体試料Ａおよびペレット試料Ｂ
の測定結果を表４および表５に示す。なお、粉体試料Ａ
についてはＪＩＳＫ７１０３に規定されるＹＩにより
測定し、ペレット試料ＢについてはＪＩＳＺ８７２９
に規定されるＬ^*ａ^*ｂ^*によりｂ^*を測定した。

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】上記各表２〜５から分かるように、本実験
例のほうが比較例に比べて標準偏差が小さく、測定毎の
ばらつきが少なく精度良く検査できる。また、実験例で
は色の度合いに応じて各色度係数が変化し、その変化量
も視覚で得られる色度合いの変化にほぼ対応しているの
で、色度係数と波長偏差とから試料の色度合いを認識し
やすく、比較例に比べて色調検査を容易に行うことがで
きる。以上の実験例からも本発明の有用性が明確となっ
た。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の色調検
査方法によれば、製造現場においても被検査物である樹
脂製粉粒体の色合い評価を容易に行えるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した色調検査装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明における色度係数および波長偏差の計算
方法を説明するためのＸＹ色度図である。

【図３】本発明における色度係数および波長偏差の計算
方法を説明するためのＸＹ色度図である。

【符号の説明】

１色調検査装置２試料容器３ＣＣＤカラーカメラ４，５照明設備８画像処理装置９データ処理装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光を照射した樹脂製粉粒体からの透過光
または反射光を光検出手段によって検出して樹脂製粉粒
体の画像を取込み、この画像信号から樹脂製粉粒体の輪
郭線を除去し、かつ各画像の輝度の頻度分布から高輝度
と低輝度との頻度が同数となるような輝度値を求めてＲ
ＧＢ特性値を抽出する画像処理を行うとともに、画像の
ＲＧＢ信号およびＹ信号をＸＹＺ座標系の値に変換し、
このＸＹＺ座標系の値からＸＹ色度図上の測定点を求
め、ＸＹ色度図上の白色基準点およびスペクトル軌跡間
の距離に対する前記測定点および白色基準点間の距離の
割合である色度係数と、各色の基準波長に対する測定波
長の偏差とを求めて樹脂製粉粒体の色調を検査すること
を特徴とする色調検査方法。