JPH0337556A - 紙質測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抄紙機に適用される紙質測定装置に関する。

〔従来の技術〕

紙質測定装置が適用される抄紙機にお、いては、第１２
図に示すようにヘッドボックス３１から出た紙の原料が
ワイヤ部３２及びプレス部３３で脱水され、ドライヤ部
３４で乾燥されて紙となり、カレンダ部３５でつやだし
されてリール部３６で巻き取られる。

上記抄紙機により作られる紙は紙質を確保するために各
種の測定が行われていた。上記紙質の一つを表わすもの
として繊維配向があるが、従来の紙の繊維配向の計測は
、紙の引張り強度試験や超音波の伝播速度を計測するな
どして間接的に計測されていた。これらは、いずれもオ
フライン計測であり、オンラインで紙の繊維配向を計測
する方法はなかった。

上記紙質を表わす他のものとして地合がある。

上記地合とは紙面における繊維の分布・集合状態をいい
、紙の局所的むら（不均一性）の尺度である。そして地
合は紙の加工性、印刷性、強度、外観などを左右するも
のであり、品質上重要である。

従来上記地合は一般に透過光にょ９、紙を透かして目視
による評価で判断されてきたが、近年第１３図にその１
例を示す装置によりオンライン計測が行われるようにな
った。

第１３図は、検出部（レーザ光源４１及び受光器４２よ
りなっている）をカレンダ部３５とリール部３６の間に
設置した例を示すが、特に設置場所にはこだわらない。

第１３図にふ・いて、レーザ光源４１からでたレーザ光
は走行紙１０を通って受光器４２に至り、紙１０の移動
にともなって、透過光の強弱が受光器４２により検出さ
れる。この透過光の強弱は、地合の信号波形として信号
分析回路４３へ送られる。信号分析回路４３はこの信号
を第１４図に示すように周波数分析し、第１４図（ｂ）
に示すような波長スペクトルを作成し、モニタ４４に出
力する。同モニタ４４が出力した波長スペクトルの各波
長成分のパワーａｍ、ａ雪、・・・・・・より次式を用
いて地合指数を表わすオーバオール値が求められ、地合
の全体的な評価が行われる。

オーバオール値””’ｍコー＝二ミニ −お、上記地合指数は、地合の良い紙はど小さい値を示
す。

また、上記地合は、その特徴が波長スペクトルの各波長
成分の大きさの分布によって評価される。すなわち、小
さな繊維フロックをもつ紙（砂地合）は、波長スペクト
ルにおいて短波長成分が大きく、大きな繊維フロックを
もつ紙（雲状地合）は波長スペクトルにおいて長波長成
分が大きくなるため、波長スペクトルの各波長成分の大
きさの分布より、砂地合か雲状地合かの判定が行われる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の紙質の測定において、紙の繊維配向については、
オンラインで計測する手段がなく、操業中に繊維配向を
改善するための迅速なアクションがとれなかった。

筺た、紙の地合については、一般に紙を透かして目視に
よる評価がなされてきたことからもわかる通り、本来、
２次元的に評価されるべきものであるが、従来の方法で
は紙長方向（以下ＭＤ力方向する）の１次元的な評価し
か行っていなかった。例えば、第１５図（ａ）に示すよ
うに繊維フロック１１がＭＤ力方向きれいにならんだ紙
の場合、ＭＤ力方向周波数分析すると、短波長成分の小
さい波長スペクトルが得られ、紙幅方向（以下ＣＤ方向
とする）に周波数分析すると、短波長成分の大きな波長
スペクトルが得られるが、従来の方法ではＭＤ力方向周
波数分析の結果のみより地合を判断しているため正確で
はなかった。

本発明は上記の課題を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

（１）　　本発明の紙質測定装置は、抄紙機より搬出さ
れた紙を撮影するカメラ、同カメラが出力した画像信号
を入力するＡ／Ｄコンバータ、および同コンバータより
ディジタル画像信号を入力しＭＤ力方向ＣＤ方向に周波
数分析を行い紙の繊維配向を表わすＭＤ／ＣＤ曲線を出
力する画像信号処理装置を備えたことを特徴としている
。

（２）本発明の紙質測定装置は、抄紙機より搬出された
紙を撮影するカメラ、同カメラが出力した画像信号を入
力するＡ／Ｄコンバータ、卦よび同コンバータよりディ
ジタル画像信号を入力しＭＤ力方向ＣＤ方向に周波数分
析を行い紙の地合を表わすＭＤ力方向ＣＤ方向の波長ス
ペクトルの平均波長スペクトル及び同平均波長スペクト
ルのオーバオール値を出力する画像信号処理装置を備え
たことを特徴としている。

〔作用〕 上記（１）の本発明において、カメラが抄紙機より搬出
された紙を撮影し、紙の画像信号をＡ／Ｄコンバータに
入力し、同Ａ／Ｄコンバータはディジタル画像信号を画
像信号処理装置に入力する。同画像信号処理装置は、上
記ディジタル画像信号より紙の画像のＭＤ力方向ＣＤ方
向について周波数分析を行い、ＭＤ力方向波長スペクト
ルとＣＤ方向の波長スペクトルを得、次に２つの波長ス
ペクトルについて対応する波長成分ごとの比を演算して
ＭＤ／ＣＤＤ線を求め、これを出力する。

上記ＭＤ／ＣＤＤ線の傾きよシ紙の繊維配向が判断され
る。

上記により、紙の繊維配向のオンライン計測が可能とな
った。

上記（２）の本発明において、カメラが抄紙機より搬出
された紙を撮影し、紙の画像信号をＡ／Ｄコンバータに
入力し、同Ａ／Ｄコンバータはディジタル画像信号を画
像信号処理装置へ出力する。同画像信号処理装置は、上
記ディジタル画像信号より紙の画像のＭＤ力方向ＣＤ方
向について周波数分析を行い、ＭＤ力方向波長スペクト
ルとＣＤ方向の波長スペクトルを得、次に２つの波長ス
ペクトルについて対応する波長成分ごとに平均し、平均
波長スペクトルを求める。

上記画像信号処理装置は、更に紙の地合を全体的に評価
する地合指数である平均波長スペクトルのオーバオール
値を演算し、上記平均波長スペクトルとオーバオール値
を出力する。

上記平均波長スペクトルの形状とオーバオール値の大き
さより紙の地合が判断される。

上記により、紙の地合のオンライン計測が可能となった
。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図及び第２図に示す。

第１図及び第２図に示す本実施例が設置される抄紙機は
、従来の技術において説明したものと変らないため、説
明を省略する。なか本実施は、検出部（ビデオカメラ及
びストロボよりなっている）を抄紙機のカレンダ部３５
とリール部３６の間に設置した例を示すが、特に設置場
所□はこだわらない。

第１図及び第２図に示す本実施例は、カレンダ部３５よ
り送り出される走行紙１０の面に光を照射するストロボ
２、同ストロボ２と走行紙１０を挾んで対向する位置に
設けられ上記ストロボ２が照射した光を受光するビデオ
カメラ１、同ビデオカメラ１よりアナログ映像信号８を
入力し画像メモリ４ヘディジタル映像信号９を出力する
Ａ／Ｄコンバータ３、第２図に示すよう／Ｑｌ にＭＤ力方向周波数分析５ａとＣＤ方方向周波数分郡部
５ｂＭＤ／ＣＤカーブ作成部５ｃよりなり、上記画像メ
モリ４よりディジタル映像信号９を入力しＭＤ／ＣＤＤ
−ブ信号をモニタ６へ出力すると共に上記ビデオカメラ
１とストロボ２へ同期信号７を出力する画像信号処理装
置５を備えている。

上記に訟いて、画像信号処理装置５はビデオカメラ１及
びストロボ２に対して同期信号７を与える。ストロボ２
はこの同期信号７に同期して閃光し、ビデオカメラ１は
同期信号７に同期して画像を取り込む。このようにして
ビデオカメラ１は走行紙１０の静止画像を得る。この静
止画像はアナログ映像信号８としてＡ／Ｄコンバータ３
に送られ、Ａ／Ｄ変換されて画像メモリ４にディジタル
映像信号９として貯えられる。

上記画像メモリ４に貯えられたディジタル映像信号９は
画像信号処理装置５へ送られ、画像信号処理装置５はこ
のディジタル映像信号９につ（１０） いて第３図に示すようＫＭＤ方向とＣＤ方向の周波数分
析を行い、第３図（ｂ）のようなＭＤ力方向波長スペク
トルと第３図（Ｃ）のようなＣＤ方向の波長スペクトル
を得る。さらに、これら２つの波長スペクトルについて
対応する波長成分ごとの比を求め、第３図（ｄ）のよう
なＭＤ／ＣＤカーブを作成する。同ＭＤ／ＣＤカーブの
信号はモニタ６に入力され、モニタ６はこれを画面に表
示する。このＭＤ／ＣＤカーブの傾きより、紙の繊維の
配向が判断される。上記紙の繊維配向とＭＤ／ＣＤカー
ブの関係について、以下に補足説明する。

第４図（ａ）に示すような繊維フロック１１がＭＤ力方
向きれいにならんた紙をＭＤ力方向周波数分析すると、
第４図（ｂ）のように短波長成分の小さい波長スペクト
ルが得られ、またＣＤ方向に周波数分析すると、第４図
（Ｃ）のように短波長成分の大きな波長スペクトルが得
られ、これらよりＭＤ／ＣＤカーブを作成すると、第４
図（ｄ）（１１） に示すような右下がりのＭＤ／ＣＤカーブが得られる。

捷た、第５図（ａ）に示すような繊維フロック１１の配
向が全くランダムな紙を周波数分析すると、第４図（ｂ
Ｌ　（Ｃ）にそれぞれ示すようなＭＤ力方向ＣＤ方向の
波長スペクトルが得られ、第４図（ｄ）に示すような水
平のＭＤ／ＣＤカーフが得られる。更に、第６図（ａ）
に示すような繊維フロック１１がＣＤ方向にきれいにな
らんた紙を周波数分析すると、第６図（ｂ）　、（Ｃ）
にそれぞれ示すようなＭＤ力方向ＣＤ方向の波長スペク
トルが得られ、第６図（ｄ）に示すような右上がりのＭ
Ｄ／ＣＤカーブが得られる。

このように紙の繊維フロック１１の配向によってＭＤ／
ＣＤカーブの傾きが変るため、ＭＤ／ＣＤカーブの傾き
の程度により、紙の繊維配向の程度を判断することがで
きる。

上記により、紙の繊維配向のオンジイン計測が可能とな
った。

なお、本実施例では、ＭＤ方向波長スペクト（１２） ルとＣＤ方向波長スペクトルの各波長成分の比をとった
が、他にも有力な数学的手法（例えば両者の差をとるな
ど）が考えられる。

筐た、第１図は透過光画像が得られるようにストロボと
カメラを配置した例を示したが、反射光画像を得るよう
にストロボとカメラを配置してもよい。反射光画像によ
って上記と同じ解析を行うと、紙の表面部の繊維配向が
得られる。

透過光画像による解析では、紙の表面から裏面全体の繊
維配向が得られるから、反射光画像による解析結果と比
較することにより、紙の表面部と裏面部の繊維配向の違
いもわかる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

上記本実施例の装置構成は上記第１図に示す第１の実施
例と同様であり、画像信号処理装置５が第７図に示すよ
うにＭＤ／ＣＤカーブ作成部５ｃに替えてＭＤ、ＣＤ方
向平均値処理郁５ｄ及びオーバオール値演算部５ｅを備
えている（１３） ことのみが異なり、他は上記第１の実施例と同様のため
説明を省略する。

上記画像信号処理装置５は、画像メモリ４よリディジタ
ル映像信号９を入力し、第８図に示すようにＭＤ力方向
ＣＤ方向の周波数分析を行い、第８図（ｂ）に示すよう
なＭＤ力方向波長スペクトルと第８図（Ｃ）のようなＣ
Ｄ方向の波長スペクトルを得る。さらに、これら２つの
波長スペクトルについて対応する波長成分ごとの平均を
求め、第８図（ｄ）に示すようなＭＤ力方向ＣＤ方向を
平均した平均波長不ベクートルを作ノ或し、更に従来の
技術で説明、した地合指数を表わすオーバオール値を演
算する。これらの結果はモニタ６に入力され、モニタ６
はこれらを画面に表示する。

上記地合指数により地合の全体的な評価がなされ、また
、波長スペクトルの各波長成分の大きさの分布によって
、地合の特徴が評価される。

上記により、紙の全体的な地合を表わす地合指数のオン
ライン計測が可能となった。

（１４） な釦、紙の幅方向の地合むらを知るために、本出願人に
係る昭和６３年特許願第２４０７９３号にて提案された
機械幅方向のトラバース装置を用いて操業のモニタリン
グをすることは、本実施例の主旨を逸脱するものではな
い。

次に、本発明の第３の実施例について説明するＯ 上記本実施例の装置構成は上記第１図に示す第１の実施
例と同様であり、画像信号処理装置５が第９図に示すよ
うにＭＤ／ＣＤカーブ作成部５ｃに替えてＭＤ、ＣＤ方
向平均値処理部５ｄ及び砂、雲状地合指数演算部５ｆを
備えていることのみが異なり、他は上記第１の実施例と
同様のため説明を省略する。

上記画像信号処理装置５は、画像メモリ４よリディジタ
ル映像信号９を入力し第８図に示すようにＭＤ力方向Ｃ
Ｄ方向の周波数分析を行い、第８図（ｂ）に示すような
ＭＤ力方向波長スペクトルと第８図（Ｃ）のようなＣＤ
方向の波長スペクト（１５） ルを得る。次に、これら２つの波長スペクトルについて
対応する波長成分ごとの平均を求め、第８図（ｄ）に示
すようなＭＤ力方向ＣＤ方向を平均した平均波長スペク
トルを得る。更に、同平均波長スペクトルより、砂地合
と呼ばれる紙に存在する割合の高い繊維フロックの直径
に対応する波長成分のパワーの値と、雲状地合と呼ばれ
る紙に存在する割合の高い繊維フロックの直径に対応す
る波長成分のパワーの値を求めた後、前者と後者の比を
求め、砂地合か雲状地合かの程度を表わす指数を得る。

上記砂地合か雲状地合かの程度を表わす指数はモニタ６
に入力され、モニタ６はこれを画面に表示する。

上記紙の地合が砂地合と呼ばれる場合には、直径が２ミ
リメートル程度の繊維フロククが強い傾向にあり、雲状
地合と呼ばれる場合には、直径が１０ミリメートル程度
の繊維フロックが強い傾向にある。したがって本実施例
に訃いては直径が２ミリメートルに該当する平均波長ス
（１６） ベクトルのパワーの値を、直径が１０ミリメートルに該
当する平均波長スペクトルのパワーの値で割ることによ
り、砂地合か雲状地合の程度を表わす指数を得ている。

上記砂地合か雲状地合の程度を表わす指数は、値が大き
いほど砂地合の度合いが強く、この値が小さいほど雲状
地合の度合いが強い。

上記により、紙の地合の特徴を表わす指数のオンライン
計測が可能となった。

なお、本実施例に釦いては砂地合を代表する波長成分と
、雲状地合を代表する波長成分の比をとったが、他にも
有力な数学的手法が考えられる。

本発明の第４の実施例を第１０図に示す。

上記本実施例は、第１図に示す装置を用い、紙幅方向の
紙の地合をバッチ処理により計測するものであり、第１
０図はそのために付加される装置を示している。上記第
１図に示す装置による部分は前記の第２及び第３の実施
例と同様（１７） のため、この説明を省略する。

第１０図に示す本実施例は、ビデオカメラ１とストロボ
２が形成する軸に対称な位置にそれぞれ配設されたニッ
プローラ２１．２２、同それぞれのニップローラ２１．
２２の外側に配設された巻き取りコア２３とコア２４、
上記ニップローラ２１に設けられたロータリエンコーダ
２５と巻き取りコア２３に設けられたステッピングモー
タ２６が電線により接続され画像信号処理装置５に電線
により接続された制御装置２７を備えている。

上記に釦いて、第１２図に示す抄紙機のり一ル３６によ
υ巻き取られたロール紙よシ第１１図（ａ）に示すよう
にその１部の全幅紙２８を切り取り、第１１図（ｂ）に
示すように一端をコア２４に巻き付け、他端を巻き取り
コア２３に固定する０ 上記全幅紙２８は二対のニップローラ２１．２２にはさ
み、たるみを生じないようにしてぃ（１８） る０ 上記全幅紙２８の地合を計測する場合には、ストロボ２
が閃光しビデオカメラ１が全幅紙２８の画像を検知し、
画像信号処理装置５が地合解析終了信号を制御装置２７
へ送ると、同制御装置２７はステッピングモータ２６を
駆動し巻き取りコア２３を回転させ、ロータリエンコー
ダ２５により検知された全幅紙２８の移動量が指定され
た長さになるとステッピングモータ２６を停止する。上
記作動は繰返され全幅紙２８の全長に渡る地合の計測が
行われる。

なお、図示しないが２対のニップローラ２１．２２間の
全幅紙は外部の光の影響が最小となるように外光遮断カ
バーが設けられている。

上記により、バッチ的に全幅紙の地合評価を行うことに
よって安価に同時刻の地合むらの検出が可能となり、抄
紙機のヘッドボックスからの原料の幅方向の流れ分布上
ワイヤパートの幅方向の脱水むら等との関係を判明させ
ることが（１９） 可能となった。

〔発明の効果〕

本発明の紙質測定装置は、抄紙機より搬出された紙を撮
影するカメラ、同カメラが出力した画像信号を入力する
Ａ／Ｄコンバータ、トよび同コンバータよりディジタル
画像信号を入力しＭＤ／ＣＤ曲線又は平均波長スペクト
ルとオーバオール値を出力する画像信号処理装置を備え
たことによって、紙の繊維配向又は地合のオンライン計
測が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の説明図、第２図は上記
第１の実施例の画像信号処理装置の詳細説明図、第３図
は上記第１の実施例の画像信号処理装置の作用の説明図
、第４図は上記第１の実施例の画像信号処理装置の作用
について紙の繊維フロックがＭＤ力方向並んだ場合の説
明図、第５図は上記第１の実施例の画像信号処理装置の
作用について紙の繊維フロックがラン（２０） ダムな方向の場合の説明図、第６図は上記第１の実施例
の画像信号処理装置の作用について紙の繊維フロックが
ＣＤ方向の場合の説明図、第７図は本発明の第２の実施
例の画像信号処理装置の詳細説明図、第８図は上記第２
の実施例の画像信号処理装置の作用の説明図、第９図は
本発明の第３の実施例の画像信号処理装置の詳細説明図
、第１０図は本発明の第４の実施例の説明図、第１１図
は上記第４の実施例の作用説明図、第１２図は抄紙機の
説明図、第１３図は従来の地合計測装置の説明図、第１
４図は上記従来の装置の作用説明図、第１５図は上記従
来の装置に訃ける課題の説明図である。 １・・・ビデオカメラ、　　　　２・・・ストロボ、３
・・・Ａ／Ｄコンバータ、　　４・・・画像メモリ、５
・・・画像信号処理装置、 ５ａ・・・ＭＤ方向周波数分析部、 ５ｂ・・・ＣＤ方向周波数分析部、 ５ｃ・・・ＭＤ／ＣＤカーブ作成部、 （２１） ５ｄ・・・ＭＤ、ＣＤ方向平均値処理部、５ｅ・・・オ
ーバオール値演算部、 ５ｆ・・・砂、雲状地合指数演算部、 ６・・・モニタ、　　　　　　　　７・・・同期信号、
８・・・アナログ映像信号、 ９・・・ディジタル映像信号、　１ｏ・・・走行紙、１
１・・・繊維フロック、 ２１．２２・・・ニップロール、 ２３・・・巻取りコア、　　　２４・・・コア、２５・
・・ロータリエンコーダ、 ２６・・・ステッピングモータ、 ２７・・・制御装置、　　　　２８・・・全幅紙。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）抄紙機より搬出された紙を撮影するカメラ、同カ
   メラが出力した画像信号を入力するアナログ／ディジタ
   ルコンバータ、および同コンバータよりディジタル画像
   信号を入力し紙長方向と紙幅方向に周波数分析を行い紙
   の繊維配向を表わす紙長方向／紙幅方向曲線を出力する
   画像信号処理装置を備えたことを特徴とする紙質測定装
   置。
2. （２）抄紙機より搬出された紙を撮影するカメラ、同カ
   メラが出力した画像信号を入力するアナログ／ディジタ
   ルコンバータ、および同コンバータよりディジタル画像
   信号を入力し紙長方向と紙幅方向に周波数分析を行い紙
   の地合を表わす紙長方向と紙幅方向の波長スペクトルの
   平均波長スペクトル及び同平均波長スペクトルのオーバ
   オール値を出力する画像信号処理装置を備えたことを特
   徴とする紙質測定装置。