用紙品質検査装置
【課題】
抄造工程で付与されるすき入れ、すき入れコード情報及び印刷模様を抄紙機上で検査する用紙品質検査装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、従来例の用紙品質管理装置の検査方法とは別の方法としたすき入れ検査部と、印刷検査部と、新たな機能としてすき入れコード情報検査部を設け、これらを制御部によって制御する用紙品質検査装置である。
抄造工程で付与されるすき入れ、すき入れコード情報及び印刷模様を抄紙機上で検査する用紙品質検査装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、従来例の用紙品質管理装置の検査方法とは別の方法としたすき入れ検査部と、印刷検査部と、新たな機能としてすき入れコード情報検査部を設け、これらを制御部によって制御する用紙品質検査装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する検査装置に関するものである。
【０００２】
偽造防止要素として銀行券に付与されるすき入れには、人物の肖像、風景及び建物のように階調のある形状並びに図形及びマークのようにすき入れの階調がほぼ一定で単純な形状をしたすき入れがある。
【０００３】
また、別の偽造防止要素として、パールインキを用紙に塗布し、用紙を傾けたときに潜像として浮かび上がらせるものもある。
【０００４】
さらに、近年の銀行券には、偽造防止及び機械読み取りの機能を有するすき入れコード情報が付与されている。該すき入れコード情報は、用紙の凹凸によって作製されたすき入れで、一般的な光源下に透かすことによって目視可能であり、著作権侵害防止等のため、その存在は視認できないか、又は視認しにくい形で埋め込まれる電子透かしとは異なるものである。そして、該すき入れコード情報は、機械読み取りを目的に付与されており、任意の特定の形状に加工されたすき入れ模様である。
【０００５】
前記すき入れコード情報を検査する場合、任意に特定の形状として付与されることから、幅、長さ、面積のような形状測定に加え、すき入れの明暗の度合いで鮮明度を測定する必要がある。
【０００６】
このように、用紙に付与されるすき入れ及び印刷模様の検査を行う装置として、すかし画像の鮮明度、用紙の伸縮度合い、ピンホール及び用紙表面に塗布された塗料の塗布状態等の検査を行う用紙品質管理装置があった（特許文献１）。
【０００７】
前述の用紙品質管理装置によるすき入れ鮮明度の検査方法は、取り込んだ検査画像を任意の閾値で二値化し、白画素又は黒画素となった画素の総和をそれぞれ求めてあらかじめ設定された欠陥の判定基準値と比較し、過鮮明及び不鮮明といった欠点を検出するものである。
【０００８】
また、用紙品質管理装置による塗料の塗布状態を検査する方法は、塗布状態の許容範囲を示す閾値を設けて、塗料の塗布状態を定量的に認識する方法又は塗料の塗布状態をモニタに表示して、人が監視を行う方法である。
【特許文献１】特開平２００２−３４２７４５号公報（第１−６項、第１、２、３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のすき入れ鮮明度の検査方法は、取り込んだ検査画像を任意の閾値で二値化し、白画素又は黒画素となった画素の総和をそれぞれ求め、あらかじめ設定された欠陥の判定基準値と比較する方法であり、画像全体の明るさは評価可能であるが、正常なすき入れと比較して欠陥と判定する濃度、面積及び位置を評価することはできなかった。また、任意に閾値の設定が可能であるが、実際の検査では、一つの閾値を固定して二値化しているため、坪量の変動でも測定値に影響していた。上記の問題から、従来の方法で階調のあるすき入れを評価するのは困難であった。このため、すき入れ模様の検査は、抄造で巻き取り交換時にサンプリング検査を行うとともに、後工程で目視による検査を行っており、効率的でないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１の塗料の塗布状態を検査する方法では、許容範囲である閾値を設けて、塗料の塗布状態を定量的に認識する方法又は塗料の塗布状態をモニタに表示して、人が監視を行う方法であり、前者については、塗布状態の検査をする方法として具体的な検査方法まで言及されておらず、また、後者についても、人がモニタを見て判断する必要があり、個人差が発生すること及び効率的でないという問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献１の用紙品質管理装置は、二値化面積からすき入れを評価する方法であり、すき入れコード情報のような任意に特定の形状を施したすき入れの形状及び明暗の度合いである鮮明度を検査する機能はなかった。
【００１２】
すなわち、同じように施されるすき入れでも、階調の有無、模様及び形状のようなすき入れの形態により評価方法が異なるので、施されるすき入れに応じた評価機能が必要であり、更に印刷模様の検査機能の高度化が必要であった。
【００１３】
本発明は、前述した装置の問題点を解決することを目的としたもので、従来例の用紙品質管理装置の検査方法とは別の方法としたすき入れ検査部と、印刷検査部と、新たな機能としてすき入れコード情報検査部を設け、これらを制御部によって制御する用紙品質検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する検査装置において、
前述の検査装置は、すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１の照明部及び第１の撮像部と、印刷模様の反射画像を取り込む第２の照明部及び第２の撮像部と、第１の撮像部で取得したすき入れ模様画像データを処理して、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部と、第１の撮像部で取得したすき入れコード情報画像データを処理して、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部と、第２の撮像部で取得した印刷模様画像データを処理して、印刷模様の品質を検査する印刷検査部と、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部と通信を行い、動作を制御する制御部とから成ることを特徴とする用紙品質検査装置である。
【００１５】
また、本発明の用紙品質検査装置は、濃度の高い第１のすき入れ基準画像及び濃度の低い第２のすき入れ基準画像と、すき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を明の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を明の面積基準値として設定し、すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を暗の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を暗の面積基準値として設定する検査設定部と、すき入れ模様画像データと第３のすき入れ基準画像で位置補正後、位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度を比較し、位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差が、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積を求め、求められた面積と明の面積基準値を比較して明欠陥を判定する処理と、位置補正されたすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像で濃度を比較し、位置補正されたすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積を求め、求められた面積と暗の面積基準値を比較して暗欠陥を判定する処理を行うすき入れ検査処理部と、すき入れ検査処理部の検査結果を表示する表示部と、すき入れ検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、すき入れ検査部の運転状況の通信と、すき入れ検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成るすき入れ検査部を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の用紙品質検査装置は、所定の幅、長さ、面積、本数及び鮮明度の基準値を設定する検査設定部と、第１の撮像部で取り込んだすき入れコード情報画像データから、すき入れコード情報検査画像を抽出する画像抽出部と、画像抽出部で、すき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像が記憶された画像記憶部と、抽出したすき入れコード情報検査画像を二値化し、二値化した画像からすき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定を行い、所定の幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する第１の検査処理部と、抽出したすき入れコード情報検査画像において、すき入れコード情報領域と、すき入れコード情報領域の背景となる領域の濃度分布から鮮明度を求め、所定の鮮明度の基準値と比較して判定する第２の検査処理部と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部のすき入れコード情報の検査結果を表示する表示部と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、すき入れコード情報検査部の運転状況の通信と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成るすき入れコード情報検査部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の用紙品質検査装置は、階調のある第１の印刷基準画像及び第１の印刷基準画像を二値化した第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、欠陥面積の基準値を設定し、印刷模様画像データから検査する画像の抽出範囲を設定する検査設定部と、第２の撮像部で取り込んだ印刷模様画像データから、抽出範囲を基に印刷模様検査画像を抽出する画像抽出部と、抽出した印刷模様検査画像を濃度変換し、濃度変換された印刷模様検査画像と第１の印刷基準画像でパターンマッチングして位置合わせを行い、印刷模様検査画像を二値化し、二値化した印刷模様検査画像と第２の印刷基準画像で差分処理を行い印刷模様の欠陥面積を求め、欠陥面積の基準値と比較して判定する印刷検査処理部と、印刷検査処理部の検査結果を表示する表示部と、印刷検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、印刷検査部の運転状況の通信と、印刷検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成る印刷検査部を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の用紙品質検査装置は、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部に対して、各検査部の運転状況及び欠陥信号の通信を行い、各検査部を制御する通信制御部と、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部からの運転状況及び欠陥信号を処理するデータ処理部と、データ処理部の結果を表示する表示部と、データ処理部の結果を保存するデータ記録部から成る制御部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の用紙品質検査装置は、欠陥発生時に、制御部の通信制御部から欠陥信号を受信し、欠陥が発生したことを外部に知らせる報知部を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の用紙品質検査装置の第１の撮像部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの撮像部及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの撮像部から成り、第１の照明部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの照明部と、すき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの照明部から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の用紙品質検査装置のすき入れ検査部は、すき入れ模様画像データと、第１のすき入れ基準画像及びすき入れ模様画像データと、第２のすき入れ基準画像の対応する画素同士で濃度比較を行う検査により、第１のすき入れ基準画像に対して明るい側の明欠陥及び第２のすき入れ基準画像に対して暗い側の暗欠陥の検出が行える。さらに、明の濃度基準値及び暗の濃度基準値と、明の面積基準値及び暗の面積基準値が一つ以上設定可能であるので、濃度差と面積の程度に応じて「良」又は「欠陥」の判定ができ、従来よりも高度な検査が行える。
【００２２】
また、本発明の用紙品質検査装置のすき入れコード情報検査部の第１の検査処理部は、二値化閾値を自動で変更する処理により閾値を求め、すき入れコード情報検査画像を二値化した画像から、すき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定が行える。また、第２の検査処理部は、すき入れコード情報検査画像のすき入れコード情報領域と、すき入れコード情報の背景となる領域の濃度分布から濃度の最大値及び最小値を求め、鮮明度を求める演算処理により、鮮明度の測定が行える。
【００２３】
また、本発明の用紙品質検査装置の印刷検査部は、印刷模様検査画像と、第２の印刷基準画像で行う差分処理と、差分処理で得られた画素の位置情報から、印刷模様の欠陥面積「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の検出ができ、差分処理で得られた画素の総和面積及び差分処理で得られた画素の連結成分の単独面積を求めることで、欠陥の程度に応じて「良」又は「欠陥」の判定ができ、従来よりも高度な検査が行える。
【００２４】
また、本発明の用紙品質検査装置は、従来の用紙品質検査装置よりも高度なすき入れ模様及び印刷模様の検査及びすき入れコード情報の検査が行えるとともに、サンプリング検査及び目視検査することなく用紙品質の検査が行えるので効率的である。
【００２５】
さらに、本発明の用紙品質検査装置の制御部は、各検査部及び報知部と通信を行い、動作を制御するため、オペレータが各検査部を一つずつ操作する必要がなく、各検査部を一括して運転させることができ、制御部のモニタで各検査部の稼働状況が把握でき、作業性が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる実施するための最良の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載における技術的思想の範囲内であれば、その他のいろいろな実施の形態が含まれる。
【００２７】
用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する用紙品質検査装置の一つの実施形態について、図1のブロックを用いて説明する。
【００２８】
図１に示すように、用紙品質検査装置７は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの照明部１ａ及び第１ａの撮像部１ｂと、すき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの照明部２ａ及び第１ｂの撮像部２ｂと、印刷模様の反射画像を取り込む第２の照明部３ａ及び第２の撮像部３ｂと、第１ａの撮像部１ｂで取り込んだすき入れ模様画像データを処理し、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部４と、第１ｂの撮像部２ｂで取り込んだすき入れコード情報画像データを処理し、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部５と、第２の撮像部３ｂで取り込んだ画像データを処理し、印刷模様の品質を検査する印刷検査部６と、欠陥発生時に、欠陥が発生した用紙にマーキングするマーキング部１０ａ、外部に知らせる表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃから成る報知部１０と、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５、印刷検査部６及び報知部１０の動作を制御する制御部８を備える。なお、すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像の取り込みについては、共通のカメラと照明を使用して検査処理を行うことも可能である（図示せず）。この場合、取り込んだ画像データは、いったん別の画像入力部にデータを移し、別の画像入力部から必要な画像データをすき入れ検査処理部４ｂ又は、画像抽出部５ａに移すと良い。また、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６には、用紙の走行速度の測定を行うロータリーエンコーダと画像取り込みの基準となるトリガマークを検出するセンサがそれぞれ接続されているが、ここでは、図は省略する。また、カメラ及び照明については、可視光及び赤外光を用いた画像取込が可能であるが、赤外光は目に見えず危険なため、ここでは可視光を用いて画像を取り込んでいる。用いるカメラとしては、すき入れ模様及びすき入れコード情報についてはモノクロ階調のＣＣＤラインカメラ、印刷模様についてはカラーのＣＣＤラインカメラを用いるのが望ましく、照明としては高周波蛍光灯又はＬＥＤ照明を用いるのが望ましい。また、第１ａの撮像部１ｂ、第１ｂの撮像部２ｂ及び第２の撮像部３ｂには外光の影響を防ぐため、遮光ボックスでカバーしている（図示せず）。
【００２９】
本発明の用紙品質検査装置で検査する用紙の一つの実施形態について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２に示すとおり、用紙上にすき入れ模様２１、すき入れコード情報２２及び印刷模様２３が、それぞれｍ行×ｎ列付与されている。また、巻取紙を断裁する目安となるトリガマーク２４も付与されている。これらを含む範囲を一つの検査エリア２０とし、検査エリア２０は、抄紙機上を連続して走行している。
【００３１】
図２に示す用紙の実施形態は、各製品によって異なるが、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６は、製品に応じてあらかじめ設定された基準値、検査範囲及び基準画像等を用いることで検査が可能である。また、運転停止時に設定を変更することも可能である。
【００３２】
次に、本発明の用紙品質検査装置を抄紙機のカレンダ以降に設置した一つの実施形態について、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３に示すとおり、すき入れ検査部４は、トリガマークを検出するセンサ１３ａと用紙の走行速度を測定するロータリーエンコーダ１４ａが接続され、それぞれ別の所定の位置に設置されている。そして、第１ａの撮像部１ｂからセンサ１３ａまでの距離と、ロータリーエンコーダ１４ａの信号と、センサ１３ａのトリガ検出信号を利用して、第１ａの画像取込部１ｂで所定の範囲のすき入れ模様検査画像データが取り込まれ、検査が行われる。印刷模様検査部６及びすき入れコード情報検査部５についても、ロータリーエンコーダとセンサが接続され、それぞれ別の所定の位置に設置されているが、図３では省略する。ペーパーロール１５は、用紙の走行を安定させるためのものである。
【００３４】
（すき入れ検査部）
図４は、すき入れ検査部４の詳細を示す図である。第１ａの撮像部１ｂと第１ａの照明１ａによって、すき入れ模様の透過画像が取り込まれる。そして、取り込まれたすき入れ模様画像データは、すき入れ検査部４のすき入れ検査処理部４ｂで検査処理が行われる。以下にその詳細な説明をする。
【００３５】
画像記憶部４ａに、濃度の高い第１のすき入れ基準画像（以下「第１のすき入れ基準画像」という。）、濃度の低い第２のすき入れ基準画像（以下「第２のすき入れ基準画像」という。）及びすき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ設定しておく。第１のすき入れ基準画像及び第２のすき入れ基準画像の設定は、あらかじめ検査エリア２０の画像を任意の回数だけ取り込み、位置補正を行って集計し、画素ごとに最も明るいものだけを集めた第１のすき入れ基準画像と、画素毎に最も暗いものだけを集めた第２のすき入れ基準画像が画像記憶部４ａに設定される。位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像は、第１のすき入れ基準画像と、第２のすき入れ基準画像が作成されるときに取り込んだ１枚目の画像が設定される。そして、第３のすき入れ基準画像中に位置補正のための補正エリアとして任意の範囲を２箇所設定しておき、該補正エリアと２枚目の取り込んだ画像でパターンマッチングを行うことにより位置補正が行われる。以降、任意の回数まで取り込んだ画像の位置補正が行われ、集計が行われる。
【００３６】
検査設定部４ｃには、あらかじめ検査範囲の設定を行うが、この検査設定部４ｃの設定については、図５に示す。すき入れ模様２１を含む検査範囲２１ａの設定及び検査範囲の大きさの変更が可能であり、一つのすき入れ模様を分割して検査する場合は、例えば、検査範囲２１ｂと検査範囲２１ｃのように分割して検査範囲を設定することも可能である。また、検査エリア２０内に２種類のすき入れ模様がある場合でも、それぞれの模様に応じて検査範囲の設定が可能である。また、すき入れ模様以外の範囲を検査範囲とすることで用紙の穴、異物、汚れ等の検査をすることも可能である。
【００３７】
また、検査設定部４ｃでは、第１ａの撮像部１ｂで取りこまれ、検査対象となるすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値（以下「明の濃度基準値」という。）を設定し、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値（以下「明の面積基準値」という。）を設定する。また、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値（以下「暗の濃度基準値」という。）を設定し、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値（以下「暗の面積基準値」という。）を設定しておく。
【００３８】
前述の説明では、明の濃度基準値及び明の面積基準値を一つ設定し、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を一つ設定する場合の説明をしたが、複数設定する場合について説明する。
【００３９】
人間の視覚ですき入れ又は印刷物等の検査を行うとき、見本と比較する場合がある。この場合、見本に対して異なる部分の特徴、例えば、色、濃度、形状、大きさの程度等によって欠陥と判定している。そして、見本に対して濃度差が大きい箇所は、その面積が小さくても人間の視覚では目立つため、欠陥と判定する場合がある。また、見本に対して濃度差が小さい場合は目立たないため、良品と判定する場合がある。このように見本に対して異なる部分の特徴の程度に応じて欠陥を判定するため、明の濃度基準値及び明の面積基準値と、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値をそれぞれ一つ以上設定することも可能である。
【００４０】
さらに、前述の一つ以上設定された明の濃度基準値及び明の面積基準値と、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を一つの検査レベルとし、該検査レベルと異なる検査レベルが一つ以上設定可能である。また、設定した検査範囲ごとに一つ以上設定した検査レベルの中から選択して、検査レベルを設定することも可能である。例えば、検査レベルＡと検査レベルＢの二つの検査レベルを仮に設定し、なおかつ、検査レベルＢの明の濃度基準値及び明の面積基準値と暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を、検査レベルＡの値より大きく設定したとする。そして、図６に示すように、すき入れ模様２１を含む検査範囲２１ａには検査レベルＡを用い、検査範囲２１ａ以外の領域２１ｄには検査レベルＢを用いるというようにして設定すると、検査範囲２１ａは、検査範囲２１ａ以外の領域２１ｄよりも高精度に欠陥を検出することができる。この機能については、検査範囲ごとに欠陥の判定基準が異なる場合に有効である。
【００４１】
次に、すき入れ検査処理部４ｂの処理について説明する。
【００４２】
まず、すき入れ検査処理部４ｂでは、すき入れ模様画像データと第３のすき入れ基準画像で位置補正が行われる。次に、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像及びすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像で濃度比較が行われる。ここで、濃度比較について図７を用いて説明する。図７の（ａ）は、第２のすき入れ基準画像の一部の画像データ例である。図７の（ｂ）は、すき入れ模様画像データの一部の画像データ例である。図７の（ｃ）は、第１のすき入れ基準画像の一部の画像データ例である。なお、図７の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、位置補正後の対応する画素の画像データである。仮に、明の濃度基準値及び暗の濃度基準値をそれぞれ二つ設定し、暗の濃度基準値を「１０」と「２０」、明の濃度基準値を「１０」と「２０」とする場合、第２のすき入れ基準画像とすき入れ模様画像データで濃度比較を行うと、暗の濃度基準値が「１０」に対しては、図７（ｄ）に示す画素２５ａが欠陥と判定され、暗の濃度基準値「２０」に対しては、図７（ｅ）に示す画素２５ｂが欠陥と判定される。また、第１のすき入れ基準画像とすき入れ模様画像データで濃度比較を行うと、明の濃度基準値「１０」に対しては、図７（ｆ）に示す画素２６ａが欠陥と判定され、明の濃度基準値「２０」に対しては、図７（ｇ）に示す画素２６ｂが欠陥と判定される。このように、暗の濃度基準値を「２０」とする場合、図７（ｅ）のように、欠陥と判定される画素は少ないが、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の対応する画素から濃度差が目立つ画素が検出される。また、暗の濃度基準値を「１０」とする場合、図７の（ｄ）のように、欠陥と判定される画素は、濃度基準値を「２０」とする場合よりも多くなり、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の対応する画素から濃度差が目立たない画素も検出される。なお、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差が明の濃度基準値を超えるということは、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差の絶対値が明の濃度基準値より大きいことを意味し、同様に、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超えるということは、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差の絶対値が暗の濃度基準値より大きいことを意味する。
【００４３】
次に、濃度比較で欠陥と判定された画素の面積が求められる。このとき、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素がなければ、当該欠陥部の面積は１画素分の面積で求められ、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素があれば、一つの画素群となるように連結させて欠陥の面積が求められる。この連結させる処理について図８を用いて説明する。
【００４４】
図８（ａ）の画素２８及び画素２９は、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度比較し、欠陥と判定された画素の例である。ここで連結させる処理を行うと、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素２８と画素２９は、図８（ｂ）で示す、連結した一つの画素群２８ａ及び２９ａとなる。なお、連結は、上下左右方向の４近傍と上下左右と斜め方向を含む８近傍の連結のいずれも可能である。そして、図８（ｂ）の画素群２８ａ及び２９ａで示す連結した一つの画素群ごとに面積を求め、求められた一つの画素群の面積と明の面積基準値を比較して、明の面積基準値を超える画素群が最終的に明欠陥となる。同様に、暗欠陥についても濃度比較で欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素があれば連結させる処理が行われ、連結した一つの画素群の面積と暗の面積基準値を比較して、暗の面積基準値を超える画素が、最終的に暗欠陥となる。
【００４５】
すき入れ検査処理部４ｂの検査処理結果は、表示部４ｄに表示されるとともに、検査結果記録部４ｅに保存される。また、欠陥発生時には、通信部４ｆから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００４６】
このように、階調のあるすき入れ模様を検査する場合、単純に二値化してその面積を求める方法では、すき入れ模様の有無しか評価できないが、本発明のすき入れ検査部では、第１のすき入れ基準画像及び第２のすき入れ基準画像に対して、異なる部分の濃度及び面積を求めてすき入れ模様を評価することができ、目視に近い検査をすることができる。さらに、一つ以上の明と暗の濃度基準値及び明と暗の面積基準値をそれぞれ設け、検査範囲ごとに検査レベルを設定することによって、欠陥の検出精度の高い検査を行うことができる。
【００４７】
（すき入れコード情報検査部）
図９は、すき入れコード情報検査部５の詳細を示すブロック図である。すき入れコード情報検査部５には、センサ１３ｂとロータリーエンコーダ１４ｂが接続されており、その信号を利用し、第１ｂの撮像部２ｂと第１ｂの照明２ａによって、すき入れコード情報の透過画像が取り込まれる。そして、取り込まれたすき入れコード情報画像データは、すき入れコード情報検査部５の画像抽出部５ａに送られ、画像抽出部５ａで抽出されたすき入れコード情報検査画像は、２つの検査処理部によって検査が行われる。以下にその詳細を説明する。
【００４８】
画像抽出部５ａですき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像を、あらかじめ画像記憶部５ｂに記憶させておく。
【００４９】
検査設定部５ｄには、すき入れコード情報の幅、長さ、面積及び鮮明度に対する基準値を最大値及び最小値であらかじめ設定するとともに、本数の基準値をあらかじめ設定しておく。
【００５０】
画像抽出部５ａでは、画像記憶部５ｂにあらかじめ記憶されたすき入れコード情報基準画像を用いてパターンマッチングを行い、図１０に示す、すき入れコード情報２２を含むすき入れコード情報基準画像と同じ画像の範囲２２ａをすき入れコード情報検査画像として抽出し、抽出したすき入れコード情報検査画像の画像データは、第１の検査処理部５ｃと第２の検査処理部５ｅに送られる。
【００５１】
第１の検査処理部５ｃでは、すき入れコード情報検査画像の画像データのヒストグラムから二値化閾値を自動で変更する判別分析法又はクラスタリング法により閾値を求め、検査画像を二値化してラベリングし、すき入れコード情報の形状の測定を行い、検査設定部５ｄにあらかじめ設定した幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する。
【００５２】
第２の検査処理部５ｅでは、図１１に示す、すき入れコード情報領域３０と、すき入れコード情報領域の背景となる領域３１の濃度分布から鮮明度を求め、検査設定部５ｄの基準値と比較して判定する。鮮明度の求め方については、次式のとおりである。
【００５３】
【数１】
【００５４】
ここでの最大値とは検査画像中の最も明るい画素であり、最小値とは最も暗い画素である。
【００５５】
第１の検査処理部５ｃ及び第２の検査処理部５ｅの検査処理結果は、表示部５ｆに表示されるとともに、検査結果記録部５ｇに保存される。また、欠陥発生時には、通信部５ｈから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００５６】
このように、階調のない任意に特定の形状で付与されるすき入れコード情報を評価する場合、いったん、すき入れ画像を二値化してその形状を求める処理が必要となる。なお、このようなすき入れコード情報の中には、銀行券に採用されているすき入れバーパターンがある。
【００５７】
（印刷検査部）
図１２は、印刷検査部６の詳細を示すブロック図である。印刷検査部６には、センサ１３ｃとロータリーエンコーダ１４ｃが接続されており、その信号を利用し、第２の撮像部３ｂと第２の照明３ａによって印刷模様の反射画像が、カラー画像で取り込まれる。そして、取り込まれた印刷模様画像データは、印刷検査部６の画像抽出部６ａに送られ、画像抽出部６ａで抽出された印刷模様検査画像は、印刷検査処理部６ｃで検査処理が行われる。以下にその詳細を説明する。
【００５８】
図１３に示す印刷模様２３を含む検査範囲２３ａを抽出するための座標値を、検査設定部６ｄにあらかじめ設定する。なお、座標値の設定は、一つの検査エリア２０内に付与される印刷模様２３のすべてに対して行う。また、印刷検査処理部６ｃで用いる欠陥の判定基準値として「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の単独面積と総和面積をそれぞれあらかじめ設定する。
【００５９】
画像記憶部６ｂには、第１の印刷基準画像及び第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させておく。第１の印刷基準画像とは、座標値をもとに抽出された印刷模様検査画像の位置補正を行うための濃淡画像である。また、第２の印刷基準画像とは、第１の印刷基準画像を二値化した画像である。
【００６０】
画像抽出部６ａでは検査設定部６ｄに設定された座標値を基に検査範囲２３ａを抽出し、抽出された印刷模様検査画像から順に検査処理が行われる。
【００６１】
印刷検査処理部６ｃでは、印刷模様検査画像の画像データが任意の設定で濃度変換される。この濃度変換では、図１４の例に示す印刷が付与されない領域３３に対して、印刷が付与される領域３２の特徴のある色成分を強調する設定で、濃度変換を行うと良い。次に、濃度変換された印刷模様検査画像と第１の印刷基準画像でパターンマッチングをして位置合わせを行う。次に、判別分析法により閾値を求めて印刷模様検査画像を二値化し、二値化された印刷模様検査画像と第２の印刷基準画像で差分処理を行い、印刷模様の欠陥を差分画像として求める。ここで差分処理と差分画像を求めて判定する処理について説明する。
【００６２】
図１５（ａ）は、二値化された印刷模様検査画像のデータの一例である。また、図１５（ｂ）は、第２の印刷基準画像のデータについての一例である。差分処理とは、第２の印刷基準画像から二値化された印刷模様検査画像の差をとる処理で、図１５（ｂ）と図１５（ａ）の差を求めると図１５（ｃ）の差分画像が得られる。
【００６３】
次に、得られた差分画像の欠陥の位置情報から、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」を判定する。ここで、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」について図１５（ｃ）を用いて説明する。「かすれ」とは、画素３４で示す印刷の抜けている箇所、つまり、第２の印刷基準画像の領域３７にあって、印刷模様検査画像にない箇所である。次に、「にじみ」とは、画素３５で示す箇所、つまり、印刷模様検査画像において第２の印刷基準画像の領域３７より大きい箇所で、なおかつ、第２の印刷基準画像の輪郭に隣り合う箇所である。なお、画素３５に接していれば当該画素も「にじみ」と判定される。次に、「汚れ」とは、画素３６で示す箇所、つまり、印刷模様検査画像にあって、第２の印刷基準画像の領域３７にない箇所で、なおかつ、第２の印刷基準画像の輪郭に隣り合わない箇所である。
【００６４】
さらに、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」として求められた画素は、それぞれ「総和面積」と「単独面積」を求める処理が行われる。ここでの「総和面積」とは、差分処理によって欠陥と判定された画素をすべて加算した値である。総和面積を求めることで、差分処理により欠陥と判定された画素及び画素群の一つ一つは、小さくても全体として総和面積が大きい場合の欠陥を検出することができる。一方、「単独面積」とは、前述のすき入れ検査部の欠陥面積を求める際に行う連結させる処理と同様に、欠陥と判定された画素のうち上下方向及び左右方向で隣り合っている画素があれば連結させて一つの画素群とする処理を行い、印刷模様検査画像内で連結された画素の中の最大値である。単独面積を求めることにより、１箇所の欠陥でもその面積が大きい場合に、欠陥として検出することができる。そして、「総和面積」と「単独面積」は、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の欠陥別に求め、検査設定部６ｄにあらかじめ設定した基準値と比較して判定する。
【００６５】
印刷検査処理部６ｃの検査処理結果は、表示部６ｅに表示されるとともに検査結果記録部６ｆに記録される。また、欠陥発生時には、通信部６ｇから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００６６】
（制御部）
図１６は、制御部８の詳細を示すブロック図である。通信制御部８ａは、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６に対して、運転状態及び欠陥信号の通信を行うとともに、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６の運転及び停止を制御する。データ処理部８ｂは、通信制御部８ａで通信する運転情報の処理及び欠陥信号の集計処理を行う。データ処理部８ｂの処理結果は、表示部８ｃに表示され、データ記録部８ｄに保存される。
【００６７】
いずれかの検査部で欠陥と判定された場合、通信制御部８ａは、当該検査部から欠陥信号を受け、マーキングのための欠陥処理信号をマーキング部１０ａに送る。マーキング部１０ａは、通信制御部８ａからの欠陥処理信号を受けて、欠陥発生箇所にマーキングを行う。マーキング位置については、欠陥信号を送った検査部別にマーキングを行う。仮に、一度に複数の欠陥信号を受けた場合は、検査部ごとに優先順位を設定し、一つの検査エリア２０の任意の箇所にマーキングを行う。また、通信制御部８ａは、外部に欠陥が発生したことを知らせるため、表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃを作動させるための欠陥処理信号を送り、欠陥処理信号を受けた表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃは、作動する。
【００６８】
接続された検査部ごとにマーキングの 「有効／無効」 の切替えが可能である。さらに、新たな検査部を抄紙機上に設置する場合、制御部８は、新たな検査部との接続も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の用紙品質検査装置の詳細を示すブロック図
【図２】用紙に付与されるすき入れ模様、すき入れコード情報、印刷模様の形態を示す図
【図３】本発明の用紙品質検査装置を抄紙機上に設置した状態を示す図
【図４】すき入れ検査部の詳細を示すブロック図
【図５】すき入れ模様の検査範囲の例を示す図
【図６】検査範囲を２種類設定した場合の例を示す
【図７】すき入れ検査処理部で行われる濃度比較から、欠陥を求める処理の一例を示す図
【図８】すき入れ検査処理部で濃度比較から欠陥と判定された画素を連結させる処理の一例
【図９】すき入れコード情報検査部の詳細を示すブロック図
【図１０】すき入れコード情報の検査範囲の例を示す図
【図１１】すき入れコード情報の一例を示す図
【図１２】印刷検査部の詳細を示すブロック図
【図１３】印刷模様の検査範囲の例を示す図
【図１４】印刷模様の一例を示す図
【図１５】印刷検査処理部で行われる、差分処理と欠陥を判定する処理を示す図
【図１６】制御部の詳細を示すブロック図
【符号の説明】
【００７０】
１ａ 第１ａの照明部
１ｂ 第１ａの撮像部
２ａ 第１ｂの照明部
２ｂ 第１ｂの撮像部
３ａ 第２の照明部
３ｂ 第２の撮像部
４ すき入れ検査部
４ａ 画像記憶部
４ｂ すき入れ検査処理部
４ｃ 検査設定部
４ｄ 表示部
４ｅ 検査結果記録部
４ｆ 通信部
５ すき入れコード情報検査部
５ａ 画像抽出部
５ｂ 画像記憶部
５ｃ 第１の検査処理部
５ｄ 検査設定部
５ｅ 第２の検査処理部
５ｆ 表示部
５ｇ 検査結果記録部
５ｈ 通信部
６ 印刷検査部
６ａ 画像抽出部
６ｂ 画像記憶部
６ｃ 印刷検査処理部
６ｄ 検査設定部
６ｅ 表示部
６ｆ 検査結果記録部
６ｇ 通信部
７ 用紙品質検査装置
８ 制御部
８ａ 通信制御部
８ｂ データ処理部
８ｃ 表示部
８ｄ データ記録部
１０ 報知部
１０ａ マーキング部
１０ｂ 表示灯
１０ｃ ブザー
１３ａ センサ
１３ｂ センサ
１３ｃ センサ
１４ａ ロータリーエンコーダ
１４ｂ ロータリーエンコーダ
１４ｃ ロータリーエンコーダ
１５ ペーパーロール
１６ カレンダ
２０ 一つの検査エリア
２１ すき入れ模様
２１ａ すき入れ模様を含む検査範囲
２１ｂ 分割されたすき入れ模様の検査範囲の例
２１ｃ 分割されたすき入れ模様の検査範囲の例
２１ｄ 検査範囲２１ａ以外の領域
２２ すき入れコード情報
２２ａ すき入れコード情報の検査範囲
２３ 印刷模様
２３ａ 印刷模様の検査範囲
２４ トリガマーク
２５ａ 暗の濃度基準値「１０」を超えた画素
２５ｂ 暗の濃度基準値「２０」を超えた画素
２６ａ 明の濃度基準値「１０」を超えた画素
２６ｂ 明の濃度基準値「２０」を超えた画素
２８ 欠陥と判定された画素
２８ａ 画素２８が連結された１つの画素群
２９ 欠陥と判定された画素
２９ａ 画素２９が連結された１つの画素群
３０ すき入れコード情報領域
３１ すき入れコード情報領域の背景となる領域
３２ 印刷が付与される領域
３３ 印刷が付与されない領域
３４ かすれ
３５ にじみ
３６ 汚れ
３７ 第２の印刷基準画像の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する検査装置に関するものである。
【０００２】
偽造防止要素として銀行券に付与されるすき入れには、人物の肖像、風景及び建物のように階調のある形状並びに図形及びマークのようにすき入れの階調がほぼ一定で単純な形状をしたすき入れがある。
【０００３】
また、別の偽造防止要素として、パールインキを用紙に塗布し、用紙を傾けたときに潜像として浮かび上がらせるものもある。
【０００４】
さらに、近年の銀行券には、偽造防止及び機械読み取りの機能を有するすき入れコード情報が付与されている。該すき入れコード情報は、用紙の凹凸によって作製されたすき入れで、一般的な光源下に透かすことによって目視可能であり、著作権侵害防止等のため、その存在は視認できないか、又は視認しにくい形で埋め込まれる電子透かしとは異なるものである。そして、該すき入れコード情報は、機械読み取りを目的に付与されており、任意の特定の形状に加工されたすき入れ模様である。
【０００５】
前記すき入れコード情報を検査する場合、任意に特定の形状として付与されることから、幅、長さ、面積のような形状測定に加え、すき入れの明暗の度合いで鮮明度を測定する必要がある。
【０００６】
このように、用紙に付与されるすき入れ及び印刷模様の検査を行う装置として、すかし画像の鮮明度、用紙の伸縮度合い、ピンホール及び用紙表面に塗布された塗料の塗布状態等の検査を行う用紙品質管理装置があった（特許文献１）。
【０００７】
前述の用紙品質管理装置によるすき入れ鮮明度の検査方法は、取り込んだ検査画像を任意の閾値で二値化し、白画素又は黒画素となった画素の総和をそれぞれ求めてあらかじめ設定された欠陥の判定基準値と比較し、過鮮明及び不鮮明といった欠点を検出するものである。
【０００８】
また、用紙品質管理装置による塗料の塗布状態を検査する方法は、塗布状態の許容範囲を示す閾値を設けて、塗料の塗布状態を定量的に認識する方法又は塗料の塗布状態をモニタに表示して、人が監視を行う方法である。
【特許文献１】特開平２００２−３４２７４５号公報（第１−６項、第１、２、３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のすき入れ鮮明度の検査方法は、取り込んだ検査画像を任意の閾値で二値化し、白画素又は黒画素となった画素の総和をそれぞれ求め、あらかじめ設定された欠陥の判定基準値と比較する方法であり、画像全体の明るさは評価可能であるが、正常なすき入れと比較して欠陥と判定する濃度、面積及び位置を評価することはできなかった。また、任意に閾値の設定が可能であるが、実際の検査では、一つの閾値を固定して二値化しているため、坪量の変動でも測定値に影響していた。上記の問題から、従来の方法で階調のあるすき入れを評価するのは困難であった。このため、すき入れ模様の検査は、抄造で巻き取り交換時にサンプリング検査を行うとともに、後工程で目視による検査を行っており、効率的でないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１の塗料の塗布状態を検査する方法では、許容範囲である閾値を設けて、塗料の塗布状態を定量的に認識する方法又は塗料の塗布状態をモニタに表示して、人が監視を行う方法であり、前者については、塗布状態の検査をする方法として具体的な検査方法まで言及されておらず、また、後者についても、人がモニタを見て判断する必要があり、個人差が発生すること及び効率的でないという問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献１の用紙品質管理装置は、二値化面積からすき入れを評価する方法であり、すき入れコード情報のような任意に特定の形状を施したすき入れの形状及び明暗の度合いである鮮明度を検査する機能はなかった。
【００１２】
すなわち、同じように施されるすき入れでも、階調の有無、模様及び形状のようなすき入れの形態により評価方法が異なるので、施されるすき入れに応じた評価機能が必要であり、更に印刷模様の検査機能の高度化が必要であった。
【００１３】
本発明は、前述した装置の問題点を解決することを目的としたもので、従来例の用紙品質管理装置の検査方法とは別の方法としたすき入れ検査部と、印刷検査部と、新たな機能としてすき入れコード情報検査部を設け、これらを制御部によって制御する用紙品質検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する検査装置において、
前述の検査装置は、すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１の照明部及び第１の撮像部と、印刷模様の反射画像を取り込む第２の照明部及び第２の撮像部と、第１の撮像部で取得したすき入れ模様画像データを処理して、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部と、第１の撮像部で取得したすき入れコード情報画像データを処理して、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部と、第２の撮像部で取得した印刷模様画像データを処理して、印刷模様の品質を検査する印刷検査部と、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部と通信を行い、動作を制御する制御部とから成ることを特徴とする用紙品質検査装置である。
【００１５】
また、本発明の用紙品質検査装置は、濃度の高い第１のすき入れ基準画像及び濃度の低い第２のすき入れ基準画像と、すき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を明の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を明の面積基準値として設定し、すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を暗の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を暗の面積基準値として設定する検査設定部と、すき入れ模様画像データと第３のすき入れ基準画像で位置補正後、位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度を比較し、位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差が、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積を求め、求められた面積と明の面積基準値を比較して明欠陥を判定する処理と、位置補正されたすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像で濃度を比較し、位置補正されたすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積を求め、求められた面積と暗の面積基準値を比較して暗欠陥を判定する処理を行うすき入れ検査処理部と、すき入れ検査処理部の検査結果を表示する表示部と、すき入れ検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、すき入れ検査部の運転状況の通信と、すき入れ検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成るすき入れ検査部を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の用紙品質検査装置は、所定の幅、長さ、面積、本数及び鮮明度の基準値を設定する検査設定部と、第１の撮像部で取り込んだすき入れコード情報画像データから、すき入れコード情報検査画像を抽出する画像抽出部と、画像抽出部で、すき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像が記憶された画像記憶部と、抽出したすき入れコード情報検査画像を二値化し、二値化した画像からすき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定を行い、所定の幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する第１の検査処理部と、抽出したすき入れコード情報検査画像において、すき入れコード情報領域と、すき入れコード情報領域の背景となる領域の濃度分布から鮮明度を求め、所定の鮮明度の基準値と比較して判定する第２の検査処理部と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部のすき入れコード情報の検査結果を表示する表示部と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、すき入れコード情報検査部の運転状況の通信と、第１の検査処理部及び第２の検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成るすき入れコード情報検査部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の用紙品質検査装置は、階調のある第１の印刷基準画像及び第１の印刷基準画像を二値化した第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、欠陥面積の基準値を設定し、印刷模様画像データから検査する画像の抽出範囲を設定する検査設定部と、第２の撮像部で取り込んだ印刷模様画像データから、抽出範囲を基に印刷模様検査画像を抽出する画像抽出部と、抽出した印刷模様検査画像を濃度変換し、濃度変換された印刷模様検査画像と第１の印刷基準画像でパターンマッチングして位置合わせを行い、印刷模様検査画像を二値化し、二値化した印刷模様検査画像と第２の印刷基準画像で差分処理を行い印刷模様の欠陥面積を求め、欠陥面積の基準値と比較して判定する印刷検査処理部と、印刷検査処理部の検査結果を表示する表示部と、印刷検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、制御部に対して、印刷検査部の運転状況の通信と、印刷検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成る印刷検査部を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の用紙品質検査装置は、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部に対して、各検査部の運転状況及び欠陥信号の通信を行い、各検査部を制御する通信制御部と、すき入れ検査部、すき入れコード情報検査部及び印刷検査部からの運転状況及び欠陥信号を処理するデータ処理部と、データ処理部の結果を表示する表示部と、データ処理部の結果を保存するデータ記録部から成る制御部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の用紙品質検査装置は、欠陥発生時に、制御部の通信制御部から欠陥信号を受信し、欠陥が発生したことを外部に知らせる報知部を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の用紙品質検査装置の第１の撮像部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの撮像部及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの撮像部から成り、第１の照明部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの照明部と、すき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの照明部から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の用紙品質検査装置のすき入れ検査部は、すき入れ模様画像データと、第１のすき入れ基準画像及びすき入れ模様画像データと、第２のすき入れ基準画像の対応する画素同士で濃度比較を行う検査により、第１のすき入れ基準画像に対して明るい側の明欠陥及び第２のすき入れ基準画像に対して暗い側の暗欠陥の検出が行える。さらに、明の濃度基準値及び暗の濃度基準値と、明の面積基準値及び暗の面積基準値が一つ以上設定可能であるので、濃度差と面積の程度に応じて「良」又は「欠陥」の判定ができ、従来よりも高度な検査が行える。
【００２２】
また、本発明の用紙品質検査装置のすき入れコード情報検査部の第１の検査処理部は、二値化閾値を自動で変更する処理により閾値を求め、すき入れコード情報検査画像を二値化した画像から、すき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定が行える。また、第２の検査処理部は、すき入れコード情報検査画像のすき入れコード情報領域と、すき入れコード情報の背景となる領域の濃度分布から濃度の最大値及び最小値を求め、鮮明度を求める演算処理により、鮮明度の測定が行える。
【００２３】
また、本発明の用紙品質検査装置の印刷検査部は、印刷模様検査画像と、第２の印刷基準画像で行う差分処理と、差分処理で得られた画素の位置情報から、印刷模様の欠陥面積「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の検出ができ、差分処理で得られた画素の総和面積及び差分処理で得られた画素の連結成分の単独面積を求めることで、欠陥の程度に応じて「良」又は「欠陥」の判定ができ、従来よりも高度な検査が行える。
【００２４】
また、本発明の用紙品質検査装置は、従来の用紙品質検査装置よりも高度なすき入れ模様及び印刷模様の検査及びすき入れコード情報の検査が行えるとともに、サンプリング検査及び目視検査することなく用紙品質の検査が行えるので効率的である。
【００２５】
さらに、本発明の用紙品質検査装置の制御部は、各検査部及び報知部と通信を行い、動作を制御するため、オペレータが各検査部を一つずつ操作する必要がなく、各検査部を一括して運転させることができ、制御部のモニタで各検査部の稼働状況が把握でき、作業性が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる実施するための最良の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載における技術的思想の範囲内であれば、その他のいろいろな実施の形態が含まれる。
【００２７】
用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する用紙品質検査装置の一つの実施形態について、図1のブロックを用いて説明する。
【００２８】
図１に示すように、用紙品質検査装置７は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの照明部１ａ及び第１ａの撮像部１ｂと、すき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの照明部２ａ及び第１ｂの撮像部２ｂと、印刷模様の反射画像を取り込む第２の照明部３ａ及び第２の撮像部３ｂと、第１ａの撮像部１ｂで取り込んだすき入れ模様画像データを処理し、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部４と、第１ｂの撮像部２ｂで取り込んだすき入れコード情報画像データを処理し、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部５と、第２の撮像部３ｂで取り込んだ画像データを処理し、印刷模様の品質を検査する印刷検査部６と、欠陥発生時に、欠陥が発生した用紙にマーキングするマーキング部１０ａ、外部に知らせる表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃから成る報知部１０と、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５、印刷検査部６及び報知部１０の動作を制御する制御部８を備える。なお、すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像の取り込みについては、共通のカメラと照明を使用して検査処理を行うことも可能である（図示せず）。この場合、取り込んだ画像データは、いったん別の画像入力部にデータを移し、別の画像入力部から必要な画像データをすき入れ検査処理部４ｂ又は、画像抽出部５ａに移すと良い。また、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６には、用紙の走行速度の測定を行うロータリーエンコーダと画像取り込みの基準となるトリガマークを検出するセンサがそれぞれ接続されているが、ここでは、図は省略する。また、カメラ及び照明については、可視光及び赤外光を用いた画像取込が可能であるが、赤外光は目に見えず危険なため、ここでは可視光を用いて画像を取り込んでいる。用いるカメラとしては、すき入れ模様及びすき入れコード情報についてはモノクロ階調のＣＣＤラインカメラ、印刷模様についてはカラーのＣＣＤラインカメラを用いるのが望ましく、照明としては高周波蛍光灯又はＬＥＤ照明を用いるのが望ましい。また、第１ａの撮像部１ｂ、第１ｂの撮像部２ｂ及び第２の撮像部３ｂには外光の影響を防ぐため、遮光ボックスでカバーしている（図示せず）。
【００２９】
本発明の用紙品質検査装置で検査する用紙の一つの実施形態について、図２を用いて説明する。
【００３０】
図２に示すとおり、用紙上にすき入れ模様２１、すき入れコード情報２２及び印刷模様２３が、それぞれｍ行×ｎ列付与されている。また、巻取紙を断裁する目安となるトリガマーク２４も付与されている。これらを含む範囲を一つの検査エリア２０とし、検査エリア２０は、抄紙機上を連続して走行している。
【００３１】
図２に示す用紙の実施形態は、各製品によって異なるが、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６は、製品に応じてあらかじめ設定された基準値、検査範囲及び基準画像等を用いることで検査が可能である。また、運転停止時に設定を変更することも可能である。
【００３２】
次に、本発明の用紙品質検査装置を抄紙機のカレンダ以降に設置した一つの実施形態について、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３に示すとおり、すき入れ検査部４は、トリガマークを検出するセンサ１３ａと用紙の走行速度を測定するロータリーエンコーダ１４ａが接続され、それぞれ別の所定の位置に設置されている。そして、第１ａの撮像部１ｂからセンサ１３ａまでの距離と、ロータリーエンコーダ１４ａの信号と、センサ１３ａのトリガ検出信号を利用して、第１ａの画像取込部１ｂで所定の範囲のすき入れ模様検査画像データが取り込まれ、検査が行われる。印刷模様検査部６及びすき入れコード情報検査部５についても、ロータリーエンコーダとセンサが接続され、それぞれ別の所定の位置に設置されているが、図３では省略する。ペーパーロール１５は、用紙の走行を安定させるためのものである。
【００３４】
（すき入れ検査部）
図４は、すき入れ検査部４の詳細を示す図である。第１ａの撮像部１ｂと第１ａの照明１ａによって、すき入れ模様の透過画像が取り込まれる。そして、取り込まれたすき入れ模様画像データは、すき入れ検査部４のすき入れ検査処理部４ｂで検査処理が行われる。以下にその詳細な説明をする。
【００３５】
画像記憶部４ａに、濃度の高い第１のすき入れ基準画像（以下「第１のすき入れ基準画像」という。）、濃度の低い第２のすき入れ基準画像（以下「第２のすき入れ基準画像」という。）及びすき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ設定しておく。第１のすき入れ基準画像及び第２のすき入れ基準画像の設定は、あらかじめ検査エリア２０の画像を任意の回数だけ取り込み、位置補正を行って集計し、画素ごとに最も明るいものだけを集めた第１のすき入れ基準画像と、画素毎に最も暗いものだけを集めた第２のすき入れ基準画像が画像記憶部４ａに設定される。位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像は、第１のすき入れ基準画像と、第２のすき入れ基準画像が作成されるときに取り込んだ１枚目の画像が設定される。そして、第３のすき入れ基準画像中に位置補正のための補正エリアとして任意の範囲を２箇所設定しておき、該補正エリアと２枚目の取り込んだ画像でパターンマッチングを行うことにより位置補正が行われる。以降、任意の回数まで取り込んだ画像の位置補正が行われ、集計が行われる。
【００３６】
検査設定部４ｃには、あらかじめ検査範囲の設定を行うが、この検査設定部４ｃの設定については、図５に示す。すき入れ模様２１を含む検査範囲２１ａの設定及び検査範囲の大きさの変更が可能であり、一つのすき入れ模様を分割して検査する場合は、例えば、検査範囲２１ｂと検査範囲２１ｃのように分割して検査範囲を設定することも可能である。また、検査エリア２０内に２種類のすき入れ模様がある場合でも、それぞれの模様に応じて検査範囲の設定が可能である。また、すき入れ模様以外の範囲を検査範囲とすることで用紙の穴、異物、汚れ等の検査をすることも可能である。
【００３７】
また、検査設定部４ｃでは、第１ａの撮像部１ｂで取りこまれ、検査対象となるすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値（以下「明の濃度基準値」という。）を設定し、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、明の濃度基準値を超える画素を求め、明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値（以下「明の面積基準値」という。）を設定する。また、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値（以下「暗の濃度基準値」という。）を設定し、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、暗の濃度基準値を超える画素を求め、暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値（以下「暗の面積基準値」という。）を設定しておく。
【００３８】
前述の説明では、明の濃度基準値及び明の面積基準値を一つ設定し、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を一つ設定する場合の説明をしたが、複数設定する場合について説明する。
【００３９】
人間の視覚ですき入れ又は印刷物等の検査を行うとき、見本と比較する場合がある。この場合、見本に対して異なる部分の特徴、例えば、色、濃度、形状、大きさの程度等によって欠陥と判定している。そして、見本に対して濃度差が大きい箇所は、その面積が小さくても人間の視覚では目立つため、欠陥と判定する場合がある。また、見本に対して濃度差が小さい場合は目立たないため、良品と判定する場合がある。このように見本に対して異なる部分の特徴の程度に応じて欠陥を判定するため、明の濃度基準値及び明の面積基準値と、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値をそれぞれ一つ以上設定することも可能である。
【００４０】
さらに、前述の一つ以上設定された明の濃度基準値及び明の面積基準値と、暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を一つの検査レベルとし、該検査レベルと異なる検査レベルが一つ以上設定可能である。また、設定した検査範囲ごとに一つ以上設定した検査レベルの中から選択して、検査レベルを設定することも可能である。例えば、検査レベルＡと検査レベルＢの二つの検査レベルを仮に設定し、なおかつ、検査レベルＢの明の濃度基準値及び明の面積基準値と暗の濃度基準値及び暗の面積基準値を、検査レベルＡの値より大きく設定したとする。そして、図６に示すように、すき入れ模様２１を含む検査範囲２１ａには検査レベルＡを用い、検査範囲２１ａ以外の領域２１ｄには検査レベルＢを用いるというようにして設定すると、検査範囲２１ａは、検査範囲２１ａ以外の領域２１ｄよりも高精度に欠陥を検出することができる。この機能については、検査範囲ごとに欠陥の判定基準が異なる場合に有効である。
【００４１】
次に、すき入れ検査処理部４ｂの処理について説明する。
【００４２】
まず、すき入れ検査処理部４ｂでは、すき入れ模様画像データと第３のすき入れ基準画像で位置補正が行われる。次に、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像及びすき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像で濃度比較が行われる。ここで、濃度比較について図７を用いて説明する。図７の（ａ）は、第２のすき入れ基準画像の一部の画像データ例である。図７の（ｂ）は、すき入れ模様画像データの一部の画像データ例である。図７の（ｃ）は、第１のすき入れ基準画像の一部の画像データ例である。なお、図７の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、位置補正後の対応する画素の画像データである。仮に、明の濃度基準値及び暗の濃度基準値をそれぞれ二つ設定し、暗の濃度基準値を「１０」と「２０」、明の濃度基準値を「１０」と「２０」とする場合、第２のすき入れ基準画像とすき入れ模様画像データで濃度比較を行うと、暗の濃度基準値が「１０」に対しては、図７（ｄ）に示す画素２５ａが欠陥と判定され、暗の濃度基準値「２０」に対しては、図７（ｅ）に示す画素２５ｂが欠陥と判定される。また、第１のすき入れ基準画像とすき入れ模様画像データで濃度比較を行うと、明の濃度基準値「１０」に対しては、図７（ｆ）に示す画素２６ａが欠陥と判定され、明の濃度基準値「２０」に対しては、図７（ｇ）に示す画素２６ｂが欠陥と判定される。このように、暗の濃度基準値を「２０」とする場合、図７（ｅ）のように、欠陥と判定される画素は少ないが、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の対応する画素から濃度差が目立つ画素が検出される。また、暗の濃度基準値を「１０」とする場合、図７の（ｄ）のように、欠陥と判定される画素は、濃度基準値を「２０」とする場合よりも多くなり、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の対応する画素から濃度差が目立たない画素も検出される。なお、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差が明の濃度基準値を超えるということは、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像の濃度差の絶対値が明の濃度基準値より大きいことを意味し、同様に、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超えるということは、すき入れ模様画像データと第２のすき入れ基準画像の濃度差の絶対値が暗の濃度基準値より大きいことを意味する。
【００４３】
次に、濃度比較で欠陥と判定された画素の面積が求められる。このとき、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素がなければ、当該欠陥部の面積は１画素分の面積で求められ、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素があれば、一つの画素群となるように連結させて欠陥の面積が求められる。この連結させる処理について図８を用いて説明する。
【００４４】
図８（ａ）の画素２８及び画素２９は、すき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度比較し、欠陥と判定された画素の例である。ここで連結させる処理を行うと、欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素２８と画素２９は、図８（ｂ）で示す、連結した一つの画素群２８ａ及び２９ａとなる。なお、連結は、上下左右方向の４近傍と上下左右と斜め方向を含む８近傍の連結のいずれも可能である。そして、図８（ｂ）の画素群２８ａ及び２９ａで示す連結した一つの画素群ごとに面積を求め、求められた一つの画素群の面積と明の面積基準値を比較して、明の面積基準値を超える画素群が最終的に明欠陥となる。同様に、暗欠陥についても濃度比較で欠陥と判定された画素のうち、左右方向又は上下方向で隣り合っている画素があれば連結させる処理が行われ、連結した一つの画素群の面積と暗の面積基準値を比較して、暗の面積基準値を超える画素が、最終的に暗欠陥となる。
【００４５】
すき入れ検査処理部４ｂの検査処理結果は、表示部４ｄに表示されるとともに、検査結果記録部４ｅに保存される。また、欠陥発生時には、通信部４ｆから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００４６】
このように、階調のあるすき入れ模様を検査する場合、単純に二値化してその面積を求める方法では、すき入れ模様の有無しか評価できないが、本発明のすき入れ検査部では、第１のすき入れ基準画像及び第２のすき入れ基準画像に対して、異なる部分の濃度及び面積を求めてすき入れ模様を評価することができ、目視に近い検査をすることができる。さらに、一つ以上の明と暗の濃度基準値及び明と暗の面積基準値をそれぞれ設け、検査範囲ごとに検査レベルを設定することによって、欠陥の検出精度の高い検査を行うことができる。
【００４７】
（すき入れコード情報検査部）
図９は、すき入れコード情報検査部５の詳細を示すブロック図である。すき入れコード情報検査部５には、センサ１３ｂとロータリーエンコーダ１４ｂが接続されており、その信号を利用し、第１ｂの撮像部２ｂと第１ｂの照明２ａによって、すき入れコード情報の透過画像が取り込まれる。そして、取り込まれたすき入れコード情報画像データは、すき入れコード情報検査部５の画像抽出部５ａに送られ、画像抽出部５ａで抽出されたすき入れコード情報検査画像は、２つの検査処理部によって検査が行われる。以下にその詳細を説明する。
【００４８】
画像抽出部５ａですき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像を、あらかじめ画像記憶部５ｂに記憶させておく。
【００４９】
検査設定部５ｄには、すき入れコード情報の幅、長さ、面積及び鮮明度に対する基準値を最大値及び最小値であらかじめ設定するとともに、本数の基準値をあらかじめ設定しておく。
【００５０】
画像抽出部５ａでは、画像記憶部５ｂにあらかじめ記憶されたすき入れコード情報基準画像を用いてパターンマッチングを行い、図１０に示す、すき入れコード情報２２を含むすき入れコード情報基準画像と同じ画像の範囲２２ａをすき入れコード情報検査画像として抽出し、抽出したすき入れコード情報検査画像の画像データは、第１の検査処理部５ｃと第２の検査処理部５ｅに送られる。
【００５１】
第１の検査処理部５ｃでは、すき入れコード情報検査画像の画像データのヒストグラムから二値化閾値を自動で変更する判別分析法又はクラスタリング法により閾値を求め、検査画像を二値化してラベリングし、すき入れコード情報の形状の測定を行い、検査設定部５ｄにあらかじめ設定した幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する。
【００５２】
第２の検査処理部５ｅでは、図１１に示す、すき入れコード情報領域３０と、すき入れコード情報領域の背景となる領域３１の濃度分布から鮮明度を求め、検査設定部５ｄの基準値と比較して判定する。鮮明度の求め方については、次式のとおりである。
【００５３】
【数１】
【００５４】
ここでの最大値とは検査画像中の最も明るい画素であり、最小値とは最も暗い画素である。
【００５５】
第１の検査処理部５ｃ及び第２の検査処理部５ｅの検査処理結果は、表示部５ｆに表示されるとともに、検査結果記録部５ｇに保存される。また、欠陥発生時には、通信部５ｈから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００５６】
このように、階調のない任意に特定の形状で付与されるすき入れコード情報を評価する場合、いったん、すき入れ画像を二値化してその形状を求める処理が必要となる。なお、このようなすき入れコード情報の中には、銀行券に採用されているすき入れバーパターンがある。
【００５７】
（印刷検査部）
図１２は、印刷検査部６の詳細を示すブロック図である。印刷検査部６には、センサ１３ｃとロータリーエンコーダ１４ｃが接続されており、その信号を利用し、第２の撮像部３ｂと第２の照明３ａによって印刷模様の反射画像が、カラー画像で取り込まれる。そして、取り込まれた印刷模様画像データは、印刷検査部６の画像抽出部６ａに送られ、画像抽出部６ａで抽出された印刷模様検査画像は、印刷検査処理部６ｃで検査処理が行われる。以下にその詳細を説明する。
【００５８】
図１３に示す印刷模様２３を含む検査範囲２３ａを抽出するための座標値を、検査設定部６ｄにあらかじめ設定する。なお、座標値の設定は、一つの検査エリア２０内に付与される印刷模様２３のすべてに対して行う。また、印刷検査処理部６ｃで用いる欠陥の判定基準値として「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の単独面積と総和面積をそれぞれあらかじめ設定する。
【００５９】
画像記憶部６ｂには、第１の印刷基準画像及び第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させておく。第１の印刷基準画像とは、座標値をもとに抽出された印刷模様検査画像の位置補正を行うための濃淡画像である。また、第２の印刷基準画像とは、第１の印刷基準画像を二値化した画像である。
【００６０】
画像抽出部６ａでは検査設定部６ｄに設定された座標値を基に検査範囲２３ａを抽出し、抽出された印刷模様検査画像から順に検査処理が行われる。
【００６１】
印刷検査処理部６ｃでは、印刷模様検査画像の画像データが任意の設定で濃度変換される。この濃度変換では、図１４の例に示す印刷が付与されない領域３３に対して、印刷が付与される領域３２の特徴のある色成分を強調する設定で、濃度変換を行うと良い。次に、濃度変換された印刷模様検査画像と第１の印刷基準画像でパターンマッチングをして位置合わせを行う。次に、判別分析法により閾値を求めて印刷模様検査画像を二値化し、二値化された印刷模様検査画像と第２の印刷基準画像で差分処理を行い、印刷模様の欠陥を差分画像として求める。ここで差分処理と差分画像を求めて判定する処理について説明する。
【００６２】
図１５（ａ）は、二値化された印刷模様検査画像のデータの一例である。また、図１５（ｂ）は、第２の印刷基準画像のデータについての一例である。差分処理とは、第２の印刷基準画像から二値化された印刷模様検査画像の差をとる処理で、図１５（ｂ）と図１５（ａ）の差を求めると図１５（ｃ）の差分画像が得られる。
【００６３】
次に、得られた差分画像の欠陥の位置情報から、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」を判定する。ここで、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」について図１５（ｃ）を用いて説明する。「かすれ」とは、画素３４で示す印刷の抜けている箇所、つまり、第２の印刷基準画像の領域３７にあって、印刷模様検査画像にない箇所である。次に、「にじみ」とは、画素３５で示す箇所、つまり、印刷模様検査画像において第２の印刷基準画像の領域３７より大きい箇所で、なおかつ、第２の印刷基準画像の輪郭に隣り合う箇所である。なお、画素３５に接していれば当該画素も「にじみ」と判定される。次に、「汚れ」とは、画素３６で示す箇所、つまり、印刷模様検査画像にあって、第２の印刷基準画像の領域３７にない箇所で、なおかつ、第２の印刷基準画像の輪郭に隣り合わない箇所である。
【００６４】
さらに、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」として求められた画素は、それぞれ「総和面積」と「単独面積」を求める処理が行われる。ここでの「総和面積」とは、差分処理によって欠陥と判定された画素をすべて加算した値である。総和面積を求めることで、差分処理により欠陥と判定された画素及び画素群の一つ一つは、小さくても全体として総和面積が大きい場合の欠陥を検出することができる。一方、「単独面積」とは、前述のすき入れ検査部の欠陥面積を求める際に行う連結させる処理と同様に、欠陥と判定された画素のうち上下方向及び左右方向で隣り合っている画素があれば連結させて一つの画素群とする処理を行い、印刷模様検査画像内で連結された画素の中の最大値である。単独面積を求めることにより、１箇所の欠陥でもその面積が大きい場合に、欠陥として検出することができる。そして、「総和面積」と「単独面積」は、「かすれ」、「にじみ」及び「汚れ」の欠陥別に求め、検査設定部６ｄにあらかじめ設定した基準値と比較して判定する。
【００６５】
印刷検査処理部６ｃの検査処理結果は、表示部６ｅに表示されるとともに検査結果記録部６ｆに記録される。また、欠陥発生時には、通信部６ｇから制御部８に欠陥信号が送られる。
【００６６】
（制御部）
図１６は、制御部８の詳細を示すブロック図である。通信制御部８ａは、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６に対して、運転状態及び欠陥信号の通信を行うとともに、すき入れ検査部４、すき入れコード情報検査部５及び印刷検査部６の運転及び停止を制御する。データ処理部８ｂは、通信制御部８ａで通信する運転情報の処理及び欠陥信号の集計処理を行う。データ処理部８ｂの処理結果は、表示部８ｃに表示され、データ記録部８ｄに保存される。
【００６７】
いずれかの検査部で欠陥と判定された場合、通信制御部８ａは、当該検査部から欠陥信号を受け、マーキングのための欠陥処理信号をマーキング部１０ａに送る。マーキング部１０ａは、通信制御部８ａからの欠陥処理信号を受けて、欠陥発生箇所にマーキングを行う。マーキング位置については、欠陥信号を送った検査部別にマーキングを行う。仮に、一度に複数の欠陥信号を受けた場合は、検査部ごとに優先順位を設定し、一つの検査エリア２０の任意の箇所にマーキングを行う。また、通信制御部８ａは、外部に欠陥が発生したことを知らせるため、表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃを作動させるための欠陥処理信号を送り、欠陥処理信号を受けた表示灯１０ｂ及びブザー１０ｃは、作動する。
【００６８】
接続された検査部ごとにマーキングの 「有効／無効」 の切替えが可能である。さらに、新たな検査部を抄紙機上に設置する場合、制御部８は、新たな検査部との接続も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の用紙品質検査装置の詳細を示すブロック図
【図２】用紙に付与されるすき入れ模様、すき入れコード情報、印刷模様の形態を示す図
【図３】本発明の用紙品質検査装置を抄紙機上に設置した状態を示す図
【図４】すき入れ検査部の詳細を示すブロック図
【図５】すき入れ模様の検査範囲の例を示す図
【図６】検査範囲を２種類設定した場合の例を示す
【図７】すき入れ検査処理部で行われる濃度比較から、欠陥を求める処理の一例を示す図
【図８】すき入れ検査処理部で濃度比較から欠陥と判定された画素を連結させる処理の一例
【図９】すき入れコード情報検査部の詳細を示すブロック図
【図１０】すき入れコード情報の検査範囲の例を示す図
【図１１】すき入れコード情報の一例を示す図
【図１２】印刷検査部の詳細を示すブロック図
【図１３】印刷模様の検査範囲の例を示す図
【図１４】印刷模様の一例を示す図
【図１５】印刷検査処理部で行われる、差分処理と欠陥を判定する処理を示す図
【図１６】制御部の詳細を示すブロック図
【符号の説明】
【００７０】
１ａ 第１ａの照明部
１ｂ 第１ａの撮像部
２ａ 第１ｂの照明部
２ｂ 第１ｂの撮像部
３ａ 第２の照明部
３ｂ 第２の撮像部
４ すき入れ検査部
４ａ 画像記憶部
４ｂ すき入れ検査処理部
４ｃ 検査設定部
４ｄ 表示部
４ｅ 検査結果記録部
４ｆ 通信部
５ すき入れコード情報検査部
５ａ 画像抽出部
５ｂ 画像記憶部
５ｃ 第１の検査処理部
５ｄ 検査設定部
５ｅ 第２の検査処理部
５ｆ 表示部
５ｇ 検査結果記録部
５ｈ 通信部
６ 印刷検査部
６ａ 画像抽出部
６ｂ 画像記憶部
６ｃ 印刷検査処理部
６ｄ 検査設定部
６ｅ 表示部
６ｆ 検査結果記録部
６ｇ 通信部
７ 用紙品質検査装置
８ 制御部
８ａ 通信制御部
８ｂ データ処理部
８ｃ 表示部
８ｄ データ記録部
１０ 報知部
１０ａ マーキング部
１０ｂ 表示灯
１０ｃ ブザー
１３ａ センサ
１３ｂ センサ
１３ｃ センサ
１４ａ ロータリーエンコーダ
１４ｂ ロータリーエンコーダ
１４ｃ ロータリーエンコーダ
１５ ペーパーロール
１６ カレンダ
２０ 一つの検査エリア
２１ すき入れ模様
２１ａ すき入れ模様を含む検査範囲
２１ｂ 分割されたすき入れ模様の検査範囲の例
２１ｃ 分割されたすき入れ模様の検査範囲の例
２１ｄ 検査範囲２１ａ以外の領域
２２ すき入れコード情報
２２ａ すき入れコード情報の検査範囲
２３ 印刷模様
２３ａ 印刷模様の検査範囲
２４ トリガマーク
２５ａ 暗の濃度基準値「１０」を超えた画素
２５ｂ 暗の濃度基準値「２０」を超えた画素
２６ａ 明の濃度基準値「１０」を超えた画素
２６ｂ 明の濃度基準値「２０」を超えた画素
２８ 欠陥と判定された画素
２８ａ 画素２８が連結された１つの画素群
２９ 欠陥と判定された画素
２９ａ 画素２９が連結された１つの画素群
３０ すき入れコード情報領域
３１ すき入れコード情報領域の背景となる領域
３２ 印刷が付与される領域
３３ 印刷が付与されない領域
３４ かすれ
３５ にじみ
３６ 汚れ
３７ 第２の印刷基準画像の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する用紙品質検査装置において、
すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像を取り込むための第１の照明部及び第１の撮像部と、
印刷模様の反射画像を取り込むための第２の照明部及び第２の撮像部と前記第１の撮像部で取得したすき入れ模様画像データを処理し、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部と、
前記第１の撮像部で取得したすき入れコード情報画像データを処理し、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部と、
前記第２の撮像部で取得した印刷模様画像データを処理し、印刷模様の品質を検査する印刷検査部と、
前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部と通信を行い、動作を制御する制御部とを有することを特徴とする用紙品質検査装置。
【請求項２】
前記すき入れ検査部は、濃度の高い第１のすき入れ基準画像及び濃度の低い第２のすき入れ基準画像と前記すき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、
前記すき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を明の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、前記明の濃度基準値を超える画素を求め、前記明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を明の面積基準値として設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して欠陥と判定する基準値を暗の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、前記暗の濃度基準値を超える画素を求め、前記暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を暗の面積基準値として設定する検査設定部と、前記すき入れ模様画像データと前記第３のすき入れ基準画像で位置補正後、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度を比較し、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差が、明の濃度基準値を超える画素を求め、前記明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積を求め、前記求められた面積と前記明の面積基準値を比較して明欠陥を判定する処理と、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像で濃度を比較し、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超える画素を求め、前記暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積を求め、前記求められた面積と前記暗の面積基準値を比較して暗欠陥を判定する処理を行うすき入れ検査処理部と、
前記すき入れ検査処理部の検査結果を表示する表示部と、
前記すき入れ検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、すき入れ検査部の運転状況の通信と前記すき入れ検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項３】
前記すき入れコード情報検査部は、所定の幅、長さ、面積、本数及び鮮明度の基準値を設定する検査設定部と、
前記第１の撮像部で取り込んだすき入れコード情報画像データから、すき入れコード情報検査画像を抽出する画像抽出部と、
前記画像抽出部で、すき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像が記憶された画像記憶部と、
前記抽出したすき入れコード情報検査画像を二値化し、前記二値化した画像からすき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定を行い、前記所定の幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する第１の検査処理部と、
前記抽出したすき入れコード情報検査画像を基に、すき入れコード情報領域と前記すき入れコード情報領域の背景となる領域の濃度分布から鮮明度を求め、前記所定の鮮明度の基準値と比較して判定する第２の検査処理部と、
前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部のすき入れコード情報の検査結果を表示する表示部と、
前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、すき入れコード情報検査部の運転状況の通信と、前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項４】
前記印刷検査部は、階調のある第１の印刷基準画像及び前記第１の印刷基準画像を二値化した第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、 欠陥面積の基準値の設定と前記印刷模様画像データから検査する画像の抽出範囲を設定する検査設定部と、
前記第２の撮像部で取り込んだ印刷模様画像データから、前記抽出範囲を基に印刷模様検査画像を抽出する画像抽出部と、
前記抽出した印刷模様検査画像を濃度変換し、前記濃度変換された印刷模様検査画像と前記第１の印刷基準画像でパターンマッチングして位置合わせを行い、前記印刷模様検査画像を二値化し、前記二値化した印刷模様検査画像と前記第２の印刷基準画像で差分処理を行い、印刷模様の欠陥面積を求め、前記欠陥面積の基準値と比較して判定する印刷検査処理部と、
前記印刷検査処理部の検査結果を表示する表示部と、
前記印刷検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、前記印刷検査部の運転状況の通信と、前記印刷検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部に対して、各検査部の運転状況及び欠陥信号の通信を行い、各検査部を制御する通信制御部と、
前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部からの前記運転状況及び前記欠陥信号を処理するデータ処理部と、
前記データ処理部の結果を表示する表示部と、
前記データ処理部の結果を保存するデータ記録部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項６】
欠陥発生時に、前記制御部の前記通信制御部から欠陥信号を受信し、欠陥が発生したことを外部に知らせる報知部を備えていることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項７】
前記第１の撮像部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの撮像部及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの撮像部と、
前記第１の照明部は、すき入れ模様の透過画像を取り込むための第１ａの照明部と、
すき入れコード情報の透過画像を取り込むための第１ｂの照明部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項１】
用紙に付与されたすき入れ模様、すき入れによるコード情報及び印刷模様の品質を、抄紙機のカレンダ以降で検査する用紙品質検査装置において、
すき入れ模様及びすき入れコード情報の透過画像を取り込むための第１の照明部及び第１の撮像部と、
印刷模様の反射画像を取り込むための第２の照明部及び第２の撮像部と前記第１の撮像部で取得したすき入れ模様画像データを処理し、すき入れ模様の品質を検査するすき入れ検査部と、
前記第１の撮像部で取得したすき入れコード情報画像データを処理し、すき入れコード情報の品質を検査するすき入れコード情報検査部と、
前記第２の撮像部で取得した印刷模様画像データを処理し、印刷模様の品質を検査する印刷検査部と、
前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部と通信を行い、動作を制御する制御部とを有することを特徴とする用紙品質検査装置。
【請求項２】
前記すき入れ検査部は、濃度の高い第１のすき入れ基準画像及び濃度の低い第２のすき入れ基準画像と前記すき入れ模様画像データの位置補正に用いる第３のすき入れ基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、
前記すき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、欠陥と判定する基準値を明の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差に対して、前記明の濃度基準値を超える画素を求め、前記明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を明の面積基準値として設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して欠陥と判定する基準値を暗の濃度基準値として少なくとも一つ設定し、前記すき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差に対して、前記暗の濃度基準値を超える画素を求め、前記暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積に対して、欠陥と判定する基準値を暗の面積基準値として設定する検査設定部と、前記すき入れ模様画像データと前記第３のすき入れ基準画像で位置補正後、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと第１のすき入れ基準画像で濃度を比較し、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第１のすき入れ基準画像の濃度差が、明の濃度基準値を超える画素を求め、前記明の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積を求め、前記求められた面積と前記明の面積基準値を比較して明欠陥を判定する処理と、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像で濃度を比較し、前記位置補正されたすき入れ模様画像データと前記第２のすき入れ基準画像の濃度差が、暗の濃度基準値を超える画素を求め、前記暗の濃度基準値を超える画素同士で隣り合う画素を連結させ、前記連結された画素の面積を求め、前記求められた面積と前記暗の面積基準値を比較して暗欠陥を判定する処理を行うすき入れ検査処理部と、
前記すき入れ検査処理部の検査結果を表示する表示部と、
前記すき入れ検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、すき入れ検査部の運転状況の通信と前記すき入れ検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項３】
前記すき入れコード情報検査部は、所定の幅、長さ、面積、本数及び鮮明度の基準値を設定する検査設定部と、
前記第１の撮像部で取り込んだすき入れコード情報画像データから、すき入れコード情報検査画像を抽出する画像抽出部と、
前記画像抽出部で、すき入れコード情報検査画像を抽出するときに用いるすき入れコード情報基準画像が記憶された画像記憶部と、
前記抽出したすき入れコード情報検査画像を二値化し、前記二値化した画像からすき入れコード情報の幅、長さ、面積及び本数の測定を行い、前記所定の幅、長さ、面積及び本数の基準値と比較して判定する第１の検査処理部と、
前記抽出したすき入れコード情報検査画像を基に、すき入れコード情報領域と前記すき入れコード情報領域の背景となる領域の濃度分布から鮮明度を求め、前記所定の鮮明度の基準値と比較して判定する第２の検査処理部と、
前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部のすき入れコード情報の検査結果を表示する表示部と、
前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、すき入れコード情報検査部の運転状況の通信と、前記第１の検査処理部及び前記第２の検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項４】
前記印刷検査部は、階調のある第１の印刷基準画像及び前記第１の印刷基準画像を二値化した第２の印刷基準画像をあらかじめ記憶させる画像記憶部と、 欠陥面積の基準値の設定と前記印刷模様画像データから検査する画像の抽出範囲を設定する検査設定部と、
前記第２の撮像部で取り込んだ印刷模様画像データから、前記抽出範囲を基に印刷模様検査画像を抽出する画像抽出部と、
前記抽出した印刷模様検査画像を濃度変換し、前記濃度変換された印刷模様検査画像と前記第１の印刷基準画像でパターンマッチングして位置合わせを行い、前記印刷模様検査画像を二値化し、前記二値化した印刷模様検査画像と前記第２の印刷基準画像で差分処理を行い、印刷模様の欠陥面積を求め、前記欠陥面積の基準値と比較して判定する印刷検査処理部と、
前記印刷検査処理部の検査結果を表示する表示部と、
前記印刷検査処理部の検査結果を保存する検査結果記録部と、
前記制御部に対して、前記印刷検査部の運転状況の通信と、前記印刷検査処理部で欠陥と判定されたときに、欠陥信号の通信を行う通信部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部に対して、各検査部の運転状況及び欠陥信号の通信を行い、各検査部を制御する通信制御部と、
前記すき入れ検査部、前記すき入れコード情報検査部及び前記印刷検査部からの前記運転状況及び前記欠陥信号を処理するデータ処理部と、
前記データ処理部の結果を表示する表示部と、
前記データ処理部の結果を保存するデータ記録部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項６】
欠陥発生時に、前記制御部の前記通信制御部から欠陥信号を受信し、欠陥が発生したことを外部に知らせる報知部を備えていることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【請求項７】
前記第１の撮像部は、すき入れ模様の透過画像を取り込む第１ａの撮像部及びすき入れコード情報の透過画像を取り込む第１ｂの撮像部と、
前記第１の照明部は、すき入れ模様の透過画像を取り込むための第１ａの照明部と、
すき入れコード情報の透過画像を取り込むための第１ｂの照明部から成ることを特徴とする請求項１記載の用紙品質検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１２２１３９（Ｐ２００８−１２２１３９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０３９０２（Ｐ２００６−３０３９０２）
【出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（３０３０１７６７９）独立行政法人 国立印刷局 (471)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（３０３０１７６７９）独立行政法人 国立印刷局 (471)
【Ｆターム（参考）】
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