JP5536979B2 - Roll mill roll cleaning endpoint inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品や印刷インキ、塗料、セラミックス、薬品、食品その他各種の製品の製造工程においてペースト状の処理材料を練肉、分散するために使用されるロールミルに関し、特に洗浄等の工程で該ロールミルの表面を検査できるようにしたロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置に係るものである。 The present invention relates to a roll mill used to knead and disperse paste-like processing materials in the manufacturing process of electronic parts, printing inks, paints, ceramics, chemicals, foods, and various other products. The present invention relates to an end point inspection apparatus for roll cleaning of a roll mill that can inspect the surface of the roll mill.
従来、上述したような製品の製造において、ロールミルは分散性が良好で、しかも開放型のため洗浄作業が容易で色替え、品種変更が簡単であり、少量多品種の製品の製造に頻繁に使用されている。このようなロールミルは複数のロール、例えば3本ロールミル(例えば特許文献1参照)は、それぞれ周速の異なる後ロール、中ロールおよび前ロールを備え、隣接する後ロールと中ロール間にペースト状の処理材料を供給し、ロール間に生じる圧縮、せん断作用により処理材料を分散して前ロールへ送り、該前ロールからドクターナイフ等で取り出すよう構成され、作業が終了すると、上記各ロール等を洗浄している。この洗浄作業はウエスに洗浄溶剤等の洗浄液を染み込ませ、ロール表面に該ウエスをあてて人手で拭き取り、何度も繰り返して拭き取った後、作業者が目視で洗浄のエンドポイントを決めて洗浄作業を終了していた。通常、ロールはチルドロール等の金属ロールが用いられているが、金属汚染(コンタミ)を嫌う製品の製造の場合には、表面をセラミックス材料で構成したセラミックロールが使用されている。このようなセラミックロールの場合には、目視で洗浄のエンドポイントを判定した後、さらにチオグリコール酸アンモニウム、非イオン系界面活性剤、洗浄助剤、香料等を含有する金属スポットスプレーをロール表面に噴霧して変色を確認して洗浄結果をチェックしているが、しばしば洗浄残りが見られた。以上のように、ロールミルの洗浄は手作業で行われ、目視で洗浄のエンドポイントを判定していたため、人為誤差や判定にムラが生じたり、次工程にコンタミを持ち込んでしまうようなことがあった。 Conventionally, in the manufacture of products as described above, roll mills have good dispersibility and are easy to clean, change color and change varieties because they are open, and are frequently used in the manufacture of small quantities of many types of products. Has been. Such a roll mill has a plurality of rolls, for example, a three-roll mill (see, for example, Patent Document 1), each having a rear roll, a middle roll, and a front roll having different peripheral speeds, and a pasty roll between adjacent rear rolls and middle rolls. It is configured to supply the processing material, disperse the processing material by the compression and shear action generated between the rolls, send it to the front roll, and take it out from the front roll with a doctor knife, etc. doing. In this cleaning operation, the cleaning cloth such as a cleaning solvent is soaked in the waste cloth, wipe the cloth surface manually with the waste cloth, and wipe it again and again. Had ended. Usually, a metal roll such as a chilled roll is used as the roll. However, in the case of manufacturing a product that does not require metal contamination (contamination), a ceramic roll having a surface made of a ceramic material is used. In the case of such a ceramic roll, after visually determining the end point of cleaning, a metal spot spray further containing ammonium thioglycolate, nonionic surfactant, cleaning aid, fragrance, etc. is applied to the roll surface. The cleaning result was checked by spraying to confirm the discoloration, but often a cleaning residue was seen. As described above, since the roll mill was manually cleaned and the cleaning endpoint was visually determined, human error and unevenness may occur, or contamination may be brought into the next process. It was.
また、ロールミルのロールはロール間で処理材料を圧縮、せん断するから、使用によってロール表面の粗さが大きくなったり、キズや模様が生じたりするので、適時に交換したりオーバーホールする必要があるが、従来はこのような作業も目視でその時期を判断していたので、判定ムラや誤差があった。 Also, roll mill rolls compress and shear processing materials between rolls, which may cause roll surface roughness to increase and scratches and patterns to occur, so it is necessary to replace or overhaul in a timely manner. Conventionally, the time of such work is also judged visually, so there are judgment irregularities and errors.
さらに、上記処理材料には色彩、明度、彩度の異なる各種の材料があるため、ロール表面との関係で簡単に洗浄等の状態を判断できにくい場合があった。
本発明が解決しようとする課題は、3本ロールミル等のロールミルにおいてロール材質がチルドロール、セラミックロール等であってもロール表面を検査して洗浄のエンドポイントを的確に判定できるようにしたロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that of a roll mill that can accurately determine the cleaning end point by inspecting the roll surface even if the roll material is a chilled roll, a ceramic roll or the like in a roll mill such as a three-roll mill. It is to provide an end point inspection apparatus for roll cleaning .
本発明によれば、ロールミルのロール表面を照射する光源と、該ロール表面を撮影するカメラと、該カメラの撮影した画像によって色相分布像をチェックしロール表面の汚れ、粗さ、キズを検出する画像処理装置と、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントを検査することを特徴とするロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置が提供され、上記課題が解決される。 According to the present invention, a light source that irradiates the roll surface of a roll mill, a camera that shoots the roll surface, and a hue distribution image is checked based on the image captured by the camera to detect dirt, roughness, and scratches on the roll surface. Provided are an image processing apparatus and an end inspection apparatus for roll cleaning of a roll mill characterized by inspecting an end point of roll cleaning based on a state of a roll surface detected by the image processing apparatus. .
本発明によれば、上記画像処理装置は、処理材料が透明度のある無彩色系で彩度は低いが色を有しロール表面の色と若干異なる処理材料の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像でチェックして処理材料の残留の有無や残留場所を特定するようにした上記ロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置が提供され、上記課題が解決される。 According to the present invention, the image processing apparatus, in the case of slightly different processing materials and color saturation is low in achromatic processing material with transparency but the roll surface has a color, a hue distribution image endpoint inspection apparatus roll cleaning of the roll mill so as to identify the residual presence and residual places Ji Ekku to process material is provided in a specular distribution image, the problem can be solved.
本発明は、上記のように構成され、ロールミルのロール表面を照射する光源と、該ロール表面を撮影するカメラと、該カメラの撮影した画像によって色相分布像をチェックしロール表面の汚れ、粗さ、キズを検出する画像処理装置と、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントを検査するようにしたから、ロールミルの洗浄工程において、人為誤差をなくし、コンタミのないエンドポイントを客観的な評価で検知することができ、これによりムラや無駄を生じることなく次工程や次作業に進む判断をすることができ、洗浄の質や作業性を向上させることができ、ロールの末期も正確に判断することができる。 The present invention is configured as described above, a light source that irradiates the roll surface of a roll mill, a camera that photographs the roll surface, and a hue distribution image that is checked by an image captured by the camera to check for contamination and roughness of the roll surface. Since the image processing apparatus for detecting scratches and the roll cleaning end point are inspected based on the state of the roll surface detected by the image processing apparatus, the human error is eliminated and the contamination is eliminated in the roll mill cleaning process. The endpoint can be detected by objective evaluation, which can make a decision to proceed to the next process or the next work without causing unevenness or waste, improving the quality and workability of the cleaning, The end of the roll can also be accurately determined.
処理材料とロール表面の色相が異なる場合には、上記画像処理装置により、色相分布像をチェックするようにすれば、ロール表面を照射する不均一な照明に影響されることがなく、洗浄の進行に伴って処理材料の色相からロール表面の色相に変化する様子をカラー若しくは処理材料の色相域を表示することによって残留場所を容易に特定でき、処理材料の色相域に入る画素数の割合から洗浄の進行度がわかる。 If the hue of the processing material and the roll surface is different, if the hue distribution image is checked by the image processing device, the progress of cleaning will not be affected by the uneven illumination that irradiates the roll surface. By displaying the color or the hue range of the processing material, the remaining location can be easily identified by changing the hue of the processing material from the hue of the processing material to the surface of the roll, and cleaning is performed from the ratio of the number of pixels that fall within the hue range of the processing material. You can see the degree of progress.
処理材料とロール表面の色相が類似している場合には、カラーフィルターを用いて照明するか若しくは画像処理によってカラーフィルターを用いたと同様の画像処理を行いロール表面をカラーフィルターの色に染めてから上記画像処理装置により、色相分布像をチェックするようにすれば、洗浄の進行に伴って処理材料の色相からフィルター効果で着色されたロール表面の色相に変化し、その様子を、カラー若しくは処理材料の色相域を表示することによって残留場所を容易に特定でき、処理材料の色相域のヒストグラムから洗浄の進行度がわかる。 If the hue of the processing material and the roll surface is similar, illuminate with a color filter or perform image processing similar to that using a color filter by image processing and dye the roll surface with the color of the color filter. When the hue distribution image is checked by the image processing apparatus, the hue of the processing material changes from the hue of the processing material to the hue of the roll surface colored by the filter effect as the cleaning progresses, and the state is changed to the color or the processing material. By displaying the hue range, the remaining location can be easily identified, and the progress of the cleaning can be understood from the histogram of the hue range of the processing material.
透明度のある無彩色系の処理材料の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像をチェックすると、処理材料の画像は低彩度であるが色相を有しており、ロール表面と色相が若干異なるので、色相分布の変化が得られる。また、明度分布に存在する鏡面反射の成分は処理材料の減衰効果によりロールの形状を反映して楕円状になる。洗浄中その形状は洗浄ムラを反映して不規則に変化する。色相が変化したロールの領域で、色相の変動の大きさや明度の変化を評価して洗浄の有無を判定するとともに鏡面反射の明度分布から洗浄の進行度を検知することができる。また、透明度のない無彩色系の処理材料の場合、色相分布像と明度分布像をチェックするようにすれば、洗浄の進行に伴って処理材料が除去されたロール領域では明度が大きくなり、そこでは色相が発生しまたは明確になる。明度分布の変化は差分画像などで検知し、色相分布の変化を色相の平均値や分布で検知することにより洗浄の進行度と処理材料の残留場所を特定することができる。 In the case of an achromatic processing material with transparency, when checking the hue distribution image and the specular reflection distribution image, the image of the processing material has a low saturation but a hue, and the roll surface and the hue are slightly Since they are different, a change in hue distribution is obtained. Further, the specular reflection component present in the lightness distribution becomes elliptical reflecting the shape of the roll due to the damping effect of the treatment material. During cleaning, the shape changes irregularly to reflect cleaning unevenness. In the roll area where the hue has changed, it is possible to determine the presence or absence of washing by evaluating the magnitude of hue fluctuation and the change in brightness, and to detect the progress of washing from the brightness distribution of specular reflection. In addition, in the case of an achromatic processing material without transparency, if the hue distribution image and the lightness distribution image are checked, the lightness increases in the roll area where the processing material is removed as the cleaning progresses. Causes hue or becomes clear. A change in brightness distribution is detected by a difference image or the like, and a change in hue distribution is detected by an average value or distribution of hues, whereby the progress of cleaning and the remaining location of the processing material can be specified.
図1は、本発明の一実施例を示し、本発明の検査装置は、ロールミル1のロール表面を照射する光源2と、該ロール表面を撮影するカメラ3と、該カメラの撮影した画像によってロール表面の汚れ、粗さ、キズ等を検出するノートパソコン等の画像処理装置4を具備しており、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントやロールの末期を判定する。
Figure 1 shows an embodiment of the present invention, inspection apparatus of the present invention includes a
上記ロールミルは、図においては後ロール5、中ロール6、前ロール7を有する3本ロールミル1が示されており、上記光源2としては白色蛍光灯等の屋内照明とカメラ3のストロボを併用しているが、ホワイトバランスの自動調整が充分に効かない屋内照明の場合には独立したストロボ光源や色温度が既知の照明用光源を用いることができる。
In the figure, the roll mill is shown as a three-roll mill 1 having a
上記カメラ3としては、露光量やホワイトバランスの調整機能を備えたデジタルカメラを用い、特に機種に依存しないカラー仕様を持っているデジタルカメラが好ましい。また、デジタルカメラに替えて高解像度のビデオカメラを用いることもでき、上記パソコンからカメラの撮影条件の設定や撮影、画像データの転送等を操作できることが望ましい。これらの制御や画像処理は既存のソフトを用いるか、汎用のプログラム言語で作成すればよい。 As the camera 3, a digital camera having an exposure amount and white balance adjustment function is used, and in particular, a digital camera having a color specification independent of the model is preferable. It is also possible to use a high-resolution video camera in place of the digital camera, and it is desirable to be able to operate setting of the shooting conditions of the camera, shooting, transfer of image data, etc. from the personal computer. These controls and image processing may be performed using existing software or a general-purpose program language.
上記カメラによる撮影は、図2に示すように3本ロールの真上から中ロールの中央×印を中心としてロール表面を撮影することが好ましいが、便宜性を考慮して、ロールミルのフレームの影にならないようにロールミルの正面からまたはその逆の方向から撮影し、図3に示すように3本のロールが充分に視野内に見えるような前後約45°の範囲内で撮影すればよい。 As shown in FIG. 2, it is preferable to photograph the surface of the roll centering on the center of the middle roll from the center of the three rolls as shown in FIG. 2, but for the sake of convenience, the shadow of the roll mill frame is taken. In order to prevent this, the image is taken from the front of the roll mill or from the opposite direction, and as shown in FIG. 3, the image is taken within a range of about 45 ° before and after the three rolls are sufficiently visible in the field of view.
上記光源2の照明により鏡面反射の大きいロールミルを撮影する場合は、複数の光源が必要になる。例えば、カメラに付属のストロボと室内照明を併用したり、複数の方向からストロボを同時に発光させたり、複数の照明用光源を用いて撮影すればよい。また、上記撮影は3本のロールを回転させながら、何度かに分けて全体を撮影する。もし複数の光源のホワイトバランスが異なる場合は色温度変換フィルターを用いて調整する。
When photographing a roll mill with a large specular reflection by illumination of the
而して、ロール表面と処理材料の色相が異なる場合は、白色光源の照明下で洗浄中のロールミルをデジタルカメラで撮影し、そのカラー画像を画像処理装置(パソコン)へ送り、該画像処理装置上でRGB画像をHSV画像に変換し、色相(H)分布像を、処理材料が付着していない初期のロール表面の色相分布像と比較し、変化する色相像または色相域像から洗浄中の処理材料の残留の有無や残留場所が明確に知ることができる。 Thus, when the hues of the roll surface and the processing material are different, the roll mill being cleaned is photographed with a digital camera under illumination of a white light source, and the color image is sent to an image processing apparatus (personal computer). The RGB image is converted into an HSV image above, and the hue (H) distribution image is compared with the hue distribution image of the initial roll surface to which the processing material is not adhered, and the washing hue from the changing hue image or hue gamut image. It is possible to clearly know whether or not the processing material remains and where it remains.
ロール表面と処理材料の色相が類似している場合は、光学カラーフィルターを白色光源の前に設置し若しくは上記画像処理装置で該光学カラーフィルターを用いたと同様の処理を行い上記ロール表面をカラーフィルターの色に染める。ロール表面はその画像彩度が低いとカラーフィルターの色に染まるが、処理材料は通常画像彩度が高いのでほとんどその影響を受けず、色相は変わらない。その結果、処理材料が残っている部分とロール表面の間に色相差が生じるから、上述の場合とほぼ同様の手順でカメラによって得られた色相(H)分布像を、処理材料が付着していない初期のロール表面の色相分布像と比較し、変化する色相像または色相域像から洗浄中の処理材料の残留の有無や残留場所が的確に知ることができる。 When the hue of the roll surface and the processing material is similar, an optical color filter is installed in front of the white light source or the same processing as that using the optical color filter is performed in the image processing apparatus, and the roll surface is subjected to the color filter. Dyed in the color. The roll surface is dyed in the color of the color filter when the image saturation is low, but the processing material is usually not affected by the high image saturation, and the hue does not change. As a result, there is a hue difference between the portion where the processing material remains and the roll surface, so that the processing material adheres to the hue (H) distribution image obtained by the camera in substantially the same procedure as described above. Compared with the hue distribution image of the initial roll surface that is not present, it is possible to accurately know whether or not the processing material remains during cleaning and the remaining location from the changing hue image or hue area image.
処理材料が透明度のある無彩色系の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像の変化から洗浄の進行度や残量場所を特定する。すなわち、無彩色系の処理材料の場合でも彩度は低いが色を有し、その色はロール表面の色と若干異なることが多い。そして、ロール表面に付着した処理材料の画像は、色相が所定の値のまわりで滑らかに小さく変化し、他方ロール表面の画像は色相がランダムに変動することが多い。また、処理材料とロール表面の反射率の違いから、洗浄の有無で画像の明度が異なることが多い。したがって、このような場合には、洗浄において色相が洗浄前から変化した領域を検出し、そこで色相の変動や明度の変化を評価することで、洗浄領域を特定することができる。透明度のある処理材料の場合は、その透過光がロール表面で反射して生じる鏡面反射の成分も顕著になる。この成分は処理材料の厚みに応じた減衰の効果でロールの形状を反映してロールの軸方向に長い楕円状になる。他方、ロール自体の鏡面反射の成分は軸方向に長く伸びた線状になる。このような場合に、鏡面反射成分を2値化したパターンの周方向と軸方向の長さの比から、洗浄の進行度を検知することができる。洗浄中のパターンは洗浄ムラを反映して不規則に変化し、その変化からも進行度を検知することができる。 When the processing material is an achromatic color system with transparency, the degree of progress of cleaning and the remaining place are specified from changes in the hue distribution image and the specular reflection distribution image. That is, even in the case of an achromatic processing material, the chroma has a low color but has a color, and the color often differs slightly from the color of the roll surface. In the image of the processing material attached to the roll surface, the hue changes smoothly and smoothly around a predetermined value, while the hue of the image on the roll surface often varies randomly. In addition, due to the difference in reflectance between the treatment material and the roll surface, the brightness of the image often differs depending on whether or not cleaning is performed. Therefore, in such a case, it is possible to identify the cleaning region by detecting the region where the hue has changed from before cleaning in the cleaning, and evaluating the change in hue and the change in brightness there. In the case of a treatment material having transparency, the component of specular reflection that occurs when the transmitted light is reflected by the roll surface becomes significant. This component reflects the shape of the roll due to the damping effect according to the thickness of the treatment material, and becomes an ellipse that is long in the axial direction of the roll. On the other hand, the specular reflection component of the roll itself has a linear shape extending in the axial direction. In such a case, the progress of cleaning can be detected from the ratio of the length in the circumferential direction and the axial direction of the pattern in which the specular reflection component is binarized. The pattern being cleaned changes irregularly reflecting uneven cleaning, and the degree of progress can be detected from the change.
処理材料の透明度が低い無彩色系の処理材料の場合は、ロール表面の色相分布像と明度分布像の変化から、洗浄の進行度や処理材料の残留場所を検知することができる。このような処理材料の場合、処理材料が洗浄されたロール領域では画像の明度が通常大きくなり、そこでは色相が発生しまたは明確になる。明度分布の変化は洗浄前の画像との差分画像を形成して検知し、色相分布の変化は、明度変化のあった領域での色相の平均値や分布を求め、そのロールの最も近い過去のデータと比較して検知する。 In the case of an achromatic treatment material with low transparency of the treatment material, the progress of cleaning and the remaining location of the treatment material can be detected from the change in the hue distribution image and the brightness distribution image on the roll surface. In the case of such a processing material, the brightness of the image is usually increased in the roll area where the processing material has been cleaned, where a hue occurs or becomes clear. The change in brightness distribution is detected by forming a difference image from the image before washing, and the change in hue distribution is obtained by calculating the average value and distribution of hue in the area where the brightness change has occurred, and the previous past of the roll Detect by comparing with data.
ロールのオーバーホールの時期を判断するためには、ロール末期の種々の特有な現象を画像データベース化しておき、個々の画像をこのデータベースに参照処理することにより判断することができる。すなわち、オーバーホール近くのロールは、表面の粗さが大きくなって鏡面反射がなくなり、周方向などにキズが目立ったり、また特有の模様を呈するようになるから、これらを検出し特徴を抽出する処理を行い、データベース化しておく。そして、オーバーホールの判定は、先ず個々のロール表面の画像に対し順次、粗さ、傷、パターンの処理を行い、データベースとの照合を行い診断結果を出力すればよい。 In order to determine the roll overhaul time, various unique phenomena at the end of the roll are stored in an image database, and each image can be determined by referring to this database. In other words, the roll near the overhaul has a rough surface, no specular reflection, scratches in the circumferential direction, etc., and a unique pattern. To create a database. In order to determine overhaul, first, an image of each roll surface is sequentially processed for roughness, scratches, and patterns, collated with a database, and a diagnostic result is output.
1 ロールミル
2 光源
3 カメラ
4 画像処理装置
5 後ロール
6 中ロール
7 前ロール
1
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