JPH0434067A - 検反装置 - 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、織物、ニット、不織布などの繊維構造物に内
在する欠陥を検出する「検反装置」に関する。さらに詳
しくは、該繊維構造物において、光学的濃度の変調に起
因する欠陥、ないしは、光学的濃度の変調をもたらすＣ
欠陥の検出を行う「検反装置」に関する。より具体的に
、本発明が対象とする欠陥を例示すれば、特にこれを限
定するものではないが、「シみ」「シわ」　「よごれ」
「かすれ」　「すりきず」　「突起」　「ぼやけ」　「
あな」　「へこみ」　「にごり」　「異物」　「色むら
」「きず　」　「ポックマーク」　「クレータ−」　「
つり糸」　「織りむら」等々をあげることができる。

（従来の技術） 従来より、これら繊維構造物に内在する欠陥の検査に関
しては、もっばら熟練者の視覚ないしは触覚に頼ってい
た。

熟練者による欠陥の存在の検出は、単に被検査物をある
一面的な方向から観察して得られた結果から判断されて
いるものではない。定量化するどころか、定性的に説明
することすら至難であるが、人間は非常に多次元的な情
報をもとに事象を認識していることが知られている。こ
れは欠陥の検出においても同様であって、欠陥という欠
陥の認識は非常に多角的に被検査物を観察した結果であ
る。

例えば、被検査物を連続的に搬送しながら検査を行なう
場合においては、人間の持つ視覚を中心とする感覚によ
れば、単にある瞬間における被検査物の画像をもって欠
陥を認識しているのではなく、搬送による振動、あるい
は照明のゆらぎ、等々により刻−刻と連続的に変化する
微妙な画像の動きから欠陥を読みとっているのである。

以上述べてきたように、人間の感覚による欠陥の検出メ
カニズムには驚嘆すべきものがあり、神秘すら感じさせ
るものである。

しかしながら、人間の判断力、認識力、識別能力には優
れたものがある反面、人間の視覚、触覚による検査では
、検査を行なうものは熟練を要し、また能率、正確さの
点で必ずしも十分とはいえるものではない。これらの問
題点は多数の生産機にて大量に生産される繊維構造物を
検反する際には致命的である。特に繊維構造物において
は、正常な部分においてもきわめて複雑な構造を有して
おり、欠陥の検出とはこの複雑な構造、言い換えるなら
ば「ばらつき」のなかから１．さらにはそのほかの外乱
ノイズ等による影響も加味した上で、特に大きくはずれ
たものを抽出する作業である訳であり、本来それには一
定の基準が設けられるべきものである。しかしながら、
たとえ経験をつんだ熟練者の目によるとしても、多くの
繊維構造物を常に一定の基準でもって検査することは事
実上不可能である。

近年、撮像管にかわる固体映像素子として、ＣＣＤ撮像
素子が安価に入手できるようになったこと、ならびに信
号処理技術、画像処理技術の発達にともない、人間の視
覚に依存してきたこれらの感覚的な検査を、機械に置き
換えようという試みが盛んになされてきている。

しかしながら、前述したように人間は、多面的な情報よ
り総合的に判断、認識、識別、を行うのに比較し、機械
、例えば光学的撮像素子等により被検査物を観察した場
合に得られる情報は、文字どおりある一面から被検査物
を観察した結果にすぎず、得られる情報量は非常に少な
い。

このような少ない情報から、実用的な範囲で、実時間で
もって欠陥検出のような高度な判断を、機械でもって自
動的に行なうことは、現在の信号処理技術、コンピュー
タによる画像処理技術をもってしても、大変に困難を極
めるものである。

以上の議論より、被検査物を撮像素子等にて観察し、得
られた画像信号を単純に２値化した程度の信号処理にお
いては、満足な欠陥検出率をあげることなど不可能であ
ることが明かであろう。機械による一面的な情報から高
度な判断を行う場合においてはなんらかのフィルタリン
グとエンハンスが必須である。

さてこのようなフィルタリングとエンハンスの手法とし
てシェーディング補正が知られている。

シェーディング補正とは、元来撮像素子において画像を
得る場合において、多くの場合撮像素子の前段におかれ
る光学系の収差、明るさの斑、または照明の斑等を補正
する手法として用いられるものである。より具体的には
、シェーディング補正とは、第１図に示すように、あら
かじめ読み取られた基準画像でもって、被検査画像を除
算するものである。電気的に除算を行うことは技術的に
はさほど困難なことではない。このような演算の結果、
映像信号は、正常な部分においては、その大きさが「１
」に規格化された平坦な信号に変換され、欠陥により信
号レベルが変動した場合においてはスレッシビルドレベ
ルを設けることにより容易に欠陥検出を行うことができ
る。

たとえば特開昭６２−２８３４５３号公報等に見られる
ように、シェーディング補正はフィルムあるいは、金属
箔、金属板などの自動検査装置においては広く一般的に
使用されており、産業上、実に有益なる効果をあげてい
るものである。

しかしながら、このような強力なるフィルタリング、な
らびにエンハンス効果を有するシェーディング補正も、
繊維構造物を検反する際にはその威力を十分に発揮する
ことはできない。なぜならば、前述したように繊維構造
物においては、正常な部分においてもきわめて複雑な構
造を有しており、その幅はかなり広い。したがって基準
部分信号により除算した正常部分の信号では、場合によ
ってはこれらのいわゆるノイズ成分を逆に増幅する結果
にもなりかねない。

特に対象を繊維構造物に限った場合においてはこのよう
な単純なシェーディング補正のみでは満足な結果を得る
ことはできない。

（発明が解決しようとする課題） すなわち、従来から行われてきた熟練者の視覚ないしは
触覚に頼った欠陥検出においては、検査を行なうものは
熟練を要し、また能率、正確さの点で必ずしも十分とは
いえるものではなく再現性等に問題が残されているもの
である。また、実用的な範囲で、実時間において、機械
でもって自動的に欠陥検出を行うような検反装置に関し
ても、いまだ実用的に満足なレベルにおいて用いられる
べきものは得られていない。

結果として、能率、正確さの点で必ずしも十分とはいえ
ず、再現性等に問題が残されているものであるとしても
、いまだ熟練者の視覚に負う検査が、現状においては、
行われているという実状である。

ＱＣ，すなわち品質管理の徹底により工業製品の品質を
高いレベルにおいて安定させることを実現ならしめてき
た近年、明確な検出基準を持つことなしに、このように
感覚的で定性的な検査にもとすいて品質の管理が行なわ
れてきたことに対しては驚きを隠しえない。

本発明者らはかかる状況に鑑み鋭意研究を重ねた結果、
欠陥検出を再現性良く、かつ一定の基準でもって行える
装置に関する、次なる発明に到達した。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、繊維構造物を連続的、あるいは断続
的に搬送する機構と、該繊維構造物を照明する機構と該
繊維構造物からの反射光、もしくは透過光を検出する撮
像素子を有し、該撮像素子の出力変動より欠陥を判定す
る機構を有する検反装置において、該撮像素子の信号出
力のシェーディング補正後にシグナル惨エクスパンショ
ンを行い、その後にスレッショルドをかける信号処理系
を有することを特徴とする検反装置である。

本発明においては、例えば、被検査物である繊維構造物
を連続的に搬送するローラーシステムの一部において、
該繊維構造物を照明し、該繊維構造物に内在する欠陥に
よる光学的濃度の変調を撮像素子により観察し、欠陥を
検出しようとするものである。

本発明において用いられる撮像素子とは、例えば撮像管
、ＣＯＤイメージセンサ−等を用いることができる。

また本発明において用いられるシェーディング補正は前
述した通りの内容をもつものである。

本発明の必須要件は、シェーディング補正後の信号に、
さらにシグナル・エクスパンションを行うことである。

シグナル・エクスパンションとは、第２図に示すように
、入力信号の一部をスライスし、スライスされた部分の
みを増幅して出力信号を得る信号処理方法である。本発
明において、好ましいスライスレベルは、入力信号の平
均レベルの４５％以上であり、さらに好ましくは７０％
以上であり、またさらに好ましい範囲は７５％以上９５
％以下の範囲である。本発明において好ましい、スライ
スされた部分の増幅率は１．５倍以上１０倍以下、さら
に好ましくは１．８倍以上６倍以下、またさらに好まし
い範囲は２．０倍以上４．５倍以下である。

本発明においては、シグナル・エクスパンションにおけ
るスライスレベル、増幅率、ならびにスレッショルドレ
ベルを、該繊維構造物の基準部分から読みとった「色座
標値」をもとに可変することができる。これらをどのレ
ベルに設定するかの判断を行なうアルゴリズムについて
は特に限定はされない。判断はオペレーターが行なって
もよいし、場合によっては機械により自動的に判断を行
なってもよい。好ましくは、このような判断をおこなう
プログラムを組み込んだマイクロプロセッサ等により自
動的に判断を行なう方法がよい。またシグナル・エクス
パンション特性ならびにスレッショルドレベルの設定手
段についても特に限定はされない。自動的に設定が行な
われてもよいし、オペレーターが手動式に設定してもよ
い。これらは本質的に本発明の効果に関しては大きな影
響をあたえない。

本発明においては、特に照明の手段について限定するも
のではない。しかしながら、好ましい照明方法としては
、「発熱体より生ずる光」、より具体的には、ハロゲン
ランプ、白熱球、レフランプ等の使用が好ましく、特に
長波長側に延びた波長分布を有する照明器具を用いるこ
とができる。

また光源の色温度においては３１００に以上のものが好
ましい。しかしながら、たとえば「青白色蛍光灯」のよ
うな、特に短波長側に延びた波長分布を有する照明器具
を用いることが好ましい場合もある。好ましくは、これ
らの照明手段は、カラー撮像素子の出力の選択とも考え
あわせ、最も好ましい方法を切り換えることができるよ
うに設定されるべきである。

また特殊な場合においてはレーザー光等のような極めて
狭い分光放射特性を有する光源を用いてもよいし、これ
らを用いる場合においてはレーザー光をスキャニングす
るような照明方法を用いてもよい。

本発明において前記照明手段を設ける位置については、
特に限定される物ではないが、被検査物の垂直な方向に
設けることが好ましい。しかしながら、特に特定の種類
の欠陥の検出を主体とする場合にはこの限りではなく、
例えば、被検査物である繊維構造物の水平方向から０〜
１５度の角度に該繊維構造物を照明する器具の中心が位
置するように配されことが好ましい場合もある。好まし
くは、本発明における照明手段は、複数の方向からの照
明手段を必要に応じて切り替え、ないしは併用が可能な
ように配置されるべきである。

本発明においては、撮像素子を反物搬送方向に向かって
複数個設け、複数個の撮像素子により検知された、被検
査物上の同一カ所に相当する信号部分の「和」を求める
ことにより、ノイズ分を相殺し、欠陥に起因する信号を
強調する等の信号処理を行うことも可能である。

また、本発明においては、異なる分光特性を有する複数
の撮像素子から得られる信号を適当に組み合わせたうえ
で欠陥検出を行ってもよい。より具体的には、例えばこ
れを特に限定するものではないが、カラー撮像素子のＲ
ｌＧ、Ｂ、各出力について、本発明における好ましい形
での信号処理を行い、得られた２値化化号の論理和でも
って欠陥検出を行ってもよい。

またこの場合において、異なる分光特性を有する各々の
撮像素子は、必ずしも同じ場所に設置されることを必要
としない。また各々について、分光放射特性の異なる、
好ましい照明手段を用いてもよい。

（作用） 本発明が対象とする被検査物、すなわち、織物、ニット
、不織布などの繊維構造物における、本発明が検出しよ
うとする欠陥は、光学的濃度の変調に起因する欠陥、な
いしは、光学的濃度の変調をもたらす欠陥である。

これらの検出においては、前述したように、熟練者の視
覚による場合には、単に被検査物をある一面的な方向か
ら観察して得られた結果から判断されているものではな
く、多次元的、多角的に被検査物を観察した結果におい
て判断を行なっている。しかしながら、機械でもって得
られる一面的な情報から、さらにはそのほかの外乱ノイ
ズ等による影響も加味したうえで欠陥の自動検出を行な
う場合においては、なんらかのフィルタリングならびエ
ンハンスならびに観察条件のオプティマイズが必要であ
る。

また特に人間の祝勝においては、被検査物の色調により
、欠陥すなわち光学的濃度の変化を見極められるレベル
が異なるため、機械的に単純にスレッショルドレベルを
固定することは、あくまで人間の祝勝を基準に欠陥の有
無を判定したい場合においては実に不合理である。

本発明は、特に本発明において限定された範囲のシグナ
ル・エクスパンションをシェーディング補正後の信号に
対して行い、さらに適正な、スレッショルドレベルを設
定して欠陥検出を行なうことが、結果として欠陥検出に
非常に大きな効果をもたらすことを示した物である。

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらになんら限定される物ではない。

（実施例） 実施例 第３図は本発明における「検反装置」の検出部分を示し
た概略説明図である。被検査物である繊維構造物を連続
的に搬送するローラーシステムの一部に図に示したごと
く２本の送りローラーを設け、２本のローラーの中央部
において繊維構造物を照明し、ＣＣＤ撮像センサーでも
って繊維構造物を観察し、欠陥検出を行うものである。

ＣＣＤ撮像センサーのＲＧＢ各出力出力シェーディング
補正回路とシグナル・エクスパンシロン回路を経た後に
所定のスレッショルドにより２値化される。本実施例に
おいてはスライスレベルをシェーディング補正後の平均
信号レベルの８２％、スライス部分の増幅率を２．５倍
とした。またスレッショルドレベルについては、シグナ
ル番エクスパンション後の平均信号レベルの８８％とし
た。

２値化された各信号はＯＲ回路によって論理演算され、
最終的に得られた結果から欠陥検出が行なわれる。

照明にはＤ６５標準光源を用い、光源は被検査物の中央
に垂直な位置に設けられている。　ローラー幅は１９０
ｃｍ５繊維構造物の送り速度は搬送系の駆動モーターを
インバータ制御することにより０〜７５ｍ／分の間でも
って可変とした。

全４０種類、全長のべ５０００ｍの反物について、平均
搬送速度５０ｍ／分でもって本検反装置と、熟練検査員
とで別々に欠陥の検出を行なった。

試験に用いられた反物は、あらかじめ複数の熟練検査員
により繰り返し丹念に検査されており、その欠陥はマツ
プ化されている。

さて、検反装置の欠陥検出率は９７％、熟練検査員の欠
陥検出率は９３％であった。検線０された欠陥の位置は
、少なくともあらかじめ得られていた欠陥マツプと一致
した。

比較例 実施例と同じ装置を用い、シグナル・エクスパンク１ン
ヲ行ナワス、スレッシ日ルドレベルをシェーディング補
正後の平均信号レベルの８８％ととして以下は実施例と
同様に試験を行った。欠陥検出率は５１％にすぎず、実
用にはとうてい値しないと判断されるべき結果であった
。

（発明の効果） 本発明によると人間の視覚による検査に比較し、熟練を
要すことなく、また能率、正確さの点で優れ、しかも判
定基準を定量的に定めることを可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図はシェーディング補正の説明図である。 第２図はシグナル・エクスパンジョンの説明図である。 第３図は本発明における検反装置の概略説明図である。 （ａ）　　被検査信号　　　　　■　繊維構造物（反物
）（ｒｅｆ）基準信号　　　　　　■　送りローラー（
ｂ）　　シェーディング 補正された信号 ｂ＝ａ／ｒｅｆ Ｖｓｂスレッシ日ルド （Ｃ）２値化された信号 ■　標準光源 ■　ＣＣＤ撮像センサー ■　シェーディング補正回路 ■　シグナルエクスパンジョン 回路 ■　判定および表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維構造物を連続的、あるいは断続的に搬送する
   機構と、該繊維構造物を照明する機構と該繊維構造物か
   らの反射光、もしくは透過光を検出する撮像素子を有し
   、該撮像素子の出力変動より欠陥を判定する機構を有す
   る検反装置において、該撮像素子の信号出力のシェーデ
   ィング補正後にシグナル・エクスパンジョンを行い、そ
   の後にスレッショルドをかける信号処理系を有すること
   を特徴とする検反装置。