JP2018096689A - 不織布の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産効率を下げることなく、製品型に対応する不織布の区分長さが変わっても欠陥を正確に検出することができる不織布の検査装置を提供する。【解決手段】長尺の不織布７０の繊維の状態を検査する検査装置１０であって、不織布７０の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部１と、撮像処理部１に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部２と、前記画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部３とを有し、信号出力部２は、前不織布７０の、製品型に対応する区分長さに応じて、互いに異なる信号数を有する信号発信機２１を複数備え、切り替え部３は、不織布７０の区分長さに応じて信号発信機２１を選択する、不織布の検査装置１０。【選択図】図１

Description

本発明は不織布の検査装置に関する。

不織布等のシート材の連続生産ラインにおいて検査する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、シート材の表面欠陥検査装置としてパターンマッチング法を用いることが記載されている。ここでは、シート材の撮像画像から得たパターン情報の中から最新のものを基準パターンとして選択し、近接するパターン情報同士を比較して表面欠陥を検出する。特許文献２には、ウエブ状物体を複数のロールで走行させながら処理する処理装置において、ロール起因欠陥を判定する方法が記載されている。また、特許文献３には、鋼板や紙などの被検査材の穴を透過方式にて撮像して検査すること記載されている。

特開平７−６１６９９号公報 特開２００２−１６２３６４号公報 特開２００９−１０３６１５号公報

おむつなどの吸収性物品においては、不織布がよく用いられる。不織布には目的に応じて様々な加工が施される。例えば、身体へのフィット性を高める観点から、不織布に伸縮性を付与する加工を施すことが挙げられる。伸縮性が付与された不織布は、例えば、２枚の原反不織布の間に複数本の弾性部材を配して一体化させ、一対の歯溝ロール間の歯溝の噛み合いで延伸加工して得られる。歯溝ロール間の噛み合い深さやテンションのかけ方を調整することによって所望の伸縮物性を得ることができる。
前記調整の程度によっては、不織布に穴が開いたり、繊維の切れが生じたりする欠陥が生じることがある。穴や切れの程度によっては、十分な製品強度が得られず製品性能を満たさなくなってしまう。また、加工直後は問題なくても、製品使用時に繊維の切れた部分から穴あきに繋がることもある。連続生産ラインにおいて、穴の大きさや数、繊維の切れの程度を正確に検査できないと、本来製品として出てはいけないものが出る可能性がある。逆に、不良品でないものを不良品と判断してしまい歩留りを悪化させてしまうという問題がある。したがって、用いる不織布の穴の大きさや数、繊維の切れなどの欠陥の程度などを正確に検査することが、製品の品質管理の観点から望まれる。

しかし、不織布において、穴や繊維の切れは、延伸加工によって不織布が引き伸ばされてすきムラのように生地の薄くなった部分に生じやすい。薄くなった部分は、不織布の他の部分に比べて比較的透けるため、穴や繊維の切れとの判別が難しい。該検査を画像処理によって行う場合、画像上のノイズ除去などの画像処理の微調整を精度よく行う必要がある。

また、上記の伸縮性の不織布は、長尺の状態で延伸加工した後、おむつ等の製品型に対応する長さに切断されて、該製品に組み込まれる。連続生産ラインにおいては、製品型（品種）の切り替え（型替え）が行われることがあり、この場合、不織布の製品型に対応する区分長さが変わり、検査領域が変わる。
検査領域が変わると、前記画像処理で検査を行う場合、画像精度に差が生じ、検査精度の低下を招く場合がある。画像処理の微調整によって検査精度を上げようとしても限界があり、必要とする正確な検査を実現することは難しい。また、画像処理の微調整は設定に時間を要し、生産効率の低下に繋がりかねない。

本発明は、上記の問題点に鑑み、生産効率を下げることなく、製品型に対応する不織布の区分長さが変わっても欠陥を正確に検出することができる不織布の検査装置に関する。

本発明は、長尺の不織布の繊維の状態を検査する検査装置であって、前記不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部と、該撮像処理部に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部と、前記画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部とを有し、前記信号出力部は、前記不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて、互いに異なる信号数を有する信号発信機を複数備え、前記切り替え部は、前記不織布の区分長さに応じて前記信号発信機を選択する、不織布の検査装置を提供する。

本発明の不織布の検査装置は、生産効率を下げることなく、製品型に対応する不織布の区分長さが変わっても欠陥を正確に検出することができる。

本発明の不織布の検査装置の好ましい一実施形態を示す説明図である。 不織布の加工面の繊維を不織布の区分長さ分撮像した画像の例を模式的に示すイメージ図である。 検査対象とする長尺の不織布の具体例を示す一部切欠斜視図である。 歯溝ロールによって原料複合不織布を延伸する工程を示す模式図である。 歯溝延伸加工された不織布の加工面の繊維の状態の例を模式的に示すイメージ図である。 （Ａ）は、図５に示した不織布の繊維加工面において、検出すべき繊維の切れが発生した部分を拡大して模式的に示すイメージ図であり、（Ｂ）は図５に示した不織布の加工面において検出すべき穴が発生した状態を模式的に示すイメージ図である。 （Ａ）は３つのケースの原画像の濃淡値平均を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）に示す３つのケースの原画像の濃淡値偏差を示すグラフである。 （Ａ）は図７の３つのケースの原画像を画像処理して算出した穴の面積率を示すグラスであり、（Ｂ）は図７のケースＩＩ及びＩＩＩの原画像についてしきい値を変えて算出した穴の面積率を示すグラフである。

本発明に係る長尺の不織布の検査装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら、以下に説明する。

図１に示すように、本実施形態の不織布の検査装置１０は、不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部１と、撮像処理部１に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部２と、画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部３とを有する。撮像処理部１は、切り替え部３を介して信号出力部２と接続されている。この検査装置１０は長尺の不織布の繊維の状態を検査することに用いられる。
ここでいう「繊維の状態」、「繊維」とは、不織布の構成する繊維組織の状態をいい、例えば、繊維の絡み程度や配向方向、密度など不織布の品質に影響する繊維組織の状態をいう。このような繊維の状態から、不織布の品質上問題のある欠陥、例えば穴あきや繊維の切れなどを検査する。

撮像処理部１は、信号出力部２が出力する画像の取り込み信号に基づいて、連続搬送される不織布の加工面の撮像を行う撮像部１１と、撮像部１１の動作を制御し撮像画像の画像処理を行って、不織布の加工面の良否判定を行う画像検査部１２とを有する。撮像処理部１は、更に照明部１３と照明制御部１４とを有する。

撮像部１１は、画像の取り込み信号に基づいてラインスキャン方式によって連続搬送される不織布の加工面を撮像する。上記の画像取り込み信号は、信号発信機２１が周期的に出力するパルス信号である。パルス信号数に応じて、撮像部１１はスキャンを繰り返す。具体的には、撮像部１１は、固定された撮像位置において、連続搬送される不織布の加工面に対し、幅方向（Ｘ方向）に亘る画像取得（ラインスキャン）を画像取り込み信号数だけ繰り返し行う。このとき、画像取り込み信号の周期（出力間隔）は、不織布の搬送速度との関係が一定となるよう後述の信号出力部２において設定されている。これにより、撮像部１１は、搬送方向（Ｙ方向）に所定速度で移動する不織布の加工面に対し、画像取り込み信号数分の長さの画像を取り込む。

撮像部１１の撮像素子には、デジタル処理による画像処理がしやすくなるように、固体撮像素子を用いる。固体撮像素子としては、カラー撮像素子を用いることが好ましい。このカラー撮像素子は、１２８階調以上の階調表現ができる撮像素子が好ましく、電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサであってもＣＭＯＳイメージセンサであってもよい。また撮像素子の２画素もしくは４画素またはそれ以上の複数画素を１画素として、階調表現を高めてもよい。階調表現を高めることにより、コントラスト差が小さい場合にも明画像と暗画像の境界を認識することが可能になる。

画像検査部１２は、信号出力部２から画像取り込み信号を受信して、撮像部１１に撮像指示を出す。また、画像検査部１２は、撮像部１１が撮像した画像を受信して記録し、検査に必要な画像処理を行い、不織布の加工面の良否の判定を行う。前記した必要な画像処理及び良否判定の内容は、不織布の加工内容や検査内容等によって異なり、適宜設定され得る。具体的な実施態様として挙げる、不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合については後述する。
判定結果は、種々の方法により不織布の加工製造工程にフィードバックされる。例えば、画像検査部１２が、判定結果のデータを基に、加工ラインの制御部に加工条件を自動調整する信号を発信するようにしてもよい。また、良否判定の結果を画面に表示して警告を出し、これに基づいて手動で加工ラインを調整してもよい。

照明部１３は、不織布の加工面の撮像部１１による撮像領域を照らすように配置される。後述する実施態様において不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合は、照明部１３は不織布に対し撮像部１１と同じ面側に配置されることが好ましい。すなわち、光反射方式で撮像することが好ましい。照明部１３の照度は、照明制御部１４によって調整される。

信号出力部２は、複数の信号発信機２１と信号発信機２１の駆動部２２とを有する。信号出力部２は、信号発信機２１によって、撮像処理部１に対し前述した画像取り込み信号を周期的に出力する。

信号発信機２１は、製造される製品型の数に対応して複数、信号出力部２に配置されている。図１においては２つの製品型に対応して２つの信号発信機２１（２１Ａ及び２１Ｂ）が配置されている。ただし、信号発信機２１の数は２つに限定されるものではなく、製品型の数に対応した必要数を配置することができる。

複数の信号発信機２１は互いに、検査対象である不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて異なる、画像取り込み信号数を有している。各信号発信機２１は、設定された数の画像取り込み信号を、前記区分長さ分の不織布が撮像部１１を通過する一定期間に等間隔で発信する。各信号発信機２１は、設定された数の画像取り込み信号を等間隔で出力する期間を１周期とし、該周期の信号出力を、不織布が連続搬送される間繰り返し行うことができる。このような信号発信機２１としては、ロータリーエンコーダであることが好ましい。

不織布の区分長さは、加工された不織布が最終的に組み込まれる完成品の製品型の規格に合わせて裁断される長さである。また、不織布の区分長さは、連続搬送される不織布が撮像部１１を一定期間に通過する長さに相当する。
この不織布の区分長さは、製品型の切り替えによって変化する。本実施形態の信号出力部２においては、設定された数の画像取り込み信号が、変化する不織布の区分長さに対し等間隔に発信されるよう、不織布の搬送速度と前記信号の出力周期との関係が一定とされる。この関係において、撮像部１１によって取り込まれる画像の分解能は、不織布の製品型に対応する区分長さと、信号発信機２１の信号数とによって決まる。上記の「分解能」は１画素（ピクセル）あたりの画素情報を言い、例えば「μｍ／ｐｉｘｅｌ」として表される。この値が小さいほど、１画素はより細かい領域の情報を有し、画像の精度がより高いものとなる。

信号出力部２は、前述のとおり製品型に対応して、不織布の区分長さに合わせた信号数を有する信号発信機２１を複数具備する。これにより、信号出力部２は、製品型が変わっても、取得する画像の分解能が一定となる信号数を選択することができる。

ここでいう「分解能が一定」とは、各信号発信機２１の分解能が、検査のための画像処理に耐え得る適正水準にある範囲のことをいう。分解能の差が±５μｍ／ｐｉｘｅｌの範囲に入ることをいう。また、「一定」とする分解能の基準は、不織布の加工面における検査内容に求められる画像精度によって決定される。例えば、後述の実施態様において不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合は、歯溝延伸加工によって生じる穴や繊維の切れの大きさを基準とする。この場合、穴よりも小さい、切れた繊維間の距離（例えば約１６５μｍ）を基に、分解能（例えば１６０μｍ／ｐｉｘｅｌ）を中心に前後に上記の範囲内となるように分解能「一定」の範囲を設定することができる。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、従来通り信号数を一定（３６００パルス）にして、不織布の加工面を不織布の区分長さ分撮像した画像のイメージ例を示している。図２（Ａ）は、製品型の規格に対応して必要とされる不織布の区分長さ（Ｙ方向長さ）が５８０ｍｍであり、図２（Ｂ）は不織布の区分長さ（Ｙ方向長さ）が６６０ｍｍである。なお、図２においては、歯溝延伸加工によって延伸した部分の繊維の粗な状態を模式的に示し、延伸されない部分の繊維の密な状態は省略して示している。
本実施形態の検査装置１０においては、上記の異なる区分長さに応じて、画像の分解能を一定にする信号数を具備し、適宜選択できるようにされている。その例としては以下のものが挙げられる。検査装置１０は、上記の２つの区分長さに対応して信号発信機２１Ａと信号発信機２１Ｂとを備えている。信号発信機２１Ａは、不織布長さ５８０ｍｍに応じた信号数３６００パルスを具備し、分解能は約１６１μｍ／ｐｉｘｅｌとなる。信号発信機２１Ｂは、不織布長さ６６０ｍｍに応じた信号数４０００パルスを具備し、分解能は約１６５μｍ／ｐｉｘｅｌとなる。このようにして、信号発信機２１Ａと信号発信機２１Ｂとは、画像の分解能を一定にする信号数を具備する。

このように検査装置１０は、一定の分解能の画像に基づいた検査を、製品型に合わせた不織布の区分長さ単位で行うことにより、精度の高い検査を製品単位で実施できる。これにより、不良と判断される製品の出荷を未然に的確に防ぐことができる。また、製品単位に得た検査結果及びこれに付随する種々の情報を蓄積することで、不良と判断された製品について、製造過程における原因追究をより迅速に行うことができる。

駆動部２２は、信号出力部２において、全ての信号発信機２１を駆動するように接続されている。例えば、図１に示す信号発信機２１Ａと２１Ｂの２つある場合に、駆動部２２は、タイミングベルト２３を介して信号発信機２１Ａを駆動するようにしており、タイミングベルト２３及びタイミングベルト２４を介して信号発信機２１Ｂを駆動するようにしている。

駆動部２２は、不織布が区分長さ分搬送される毎に１回転する。駆動部２２の回転に合わせて、信号発信機２１が一定速度で回転し、撮像部１１への画像取り込み信号を出力する。このとき、後述の切り替え部３により選択された信号発信機２１のみが画像検査部１２に接続されており、選択されなかった信号発信機２１は画像検査部１２との配線が遮断されている。これに基づいて、選択された（画像検査部１２に接続された）信号発信機２１のみが稼働して、撮像部１１への画像取り込み信号を一定速度で出力する。
また、駆動部２２は、不織布の加工工程における加工速度信号を受信し、受信した加工速度信号に合わせて回転速度を変化させる。これにより、各信号発信機２１は、複数の画像取り込み信号を、対象とする不織布の区分長さ内に等間隔で納まるよう出力間隔が決められる。各信号発信機２１は、駆動部２２の１回転に合わせて、対象とする不織布の１区分長さにつき１回転する。
このような駆動部２２としては、エンコーダサーボモータであることが好ましい。

切り替え部３は、上記の複数の信号出力部２のうち、前記不織布の区分長さに応じて信号発信機２１を選択する。すなわち、画像の分解能が所望のものとなるように設定された信号出力部２のうち、製品型に対応する不織布の区分長さに好適なものを選択する。これにより、撮像部１１が実際に撮像する画像の分解能は、生産ラインにおいて、製品型の切り替えがあっても一定に保つことができる。

本実施形態の検査装置１０は、更に信号制御部４を有して、前述の切り替え部３及び駆動部２２の動作を制御するようにしてもよい。
この場合、信号制御部４は、切り替え部３に接続されており、連続生産ラインにおいて製造される完成品の製品型の切り替え信号を、切り替え部３に出力する。切り替え部３は、製品型の切り替え信号に対応する前記不織布の区分長さを判断し、前述したように該不織布の区分長さに対応する信号発信機２１を選択する。また、信号制御部４は、駆動部２２に接続されており、駆動指令信号を駆動部２２に出力する。駆動部２２は、駆動指令信号に基づいて、前述した信号発信機２１の駆動を行う。さらに、信号制御部４が、前述した不織布の加工工程における加工速度信号を加工工程の装置から受信して駆動部３３へ出力するようにしてもよい。
検査装置１０において、切り替え部３及び駆動部２２の動作制御は、信号制御部４によって行う場合に限らず、通常用いられる種々の機構により行うことができる。例えば、切り替え部３及び駆動部２２それぞれを、不織布の加工工程における装置に直接接続して、加工工程と同期して動作するようにしてもよい。

信号制御部４としては、連続製造工程において通常用いられる機構を有するものとすることができる。例えば、表示部及び入力部を備えたコンピュータ、インターフェース、コンピュータに必要な作動を行わせる所定のプログラムなどから構成されることが挙げられる。また、これに代えて、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を用いてもよい。

検査装置１０の検査対象物は、様々な加工が施される種々の形態の不織布が挙げられ、単層の不織布でもよく、複数層の不織布でもよい。また、不織布に他の部材を組み合わせた複合部材であってもよい。
好ましい実施態様としては、伸縮性を有する長尺の不織布７０の歯溝延伸加工状態を検査することが挙げられる。不織布７０は、２枚の不織布６１、６２の間に複数本の弾性部材６３を配した複合部材からなり（図３参照）、一対の歯溝ロールの噛み合いで延伸加工が施されたものである。この歯溝延伸加工は、図１に示すように、歯溝ロール８１、８２と、上流側のインフィードニップロール８６，８６と、下流側のアウトフィードニップロール８７，８８とによって、加工前の原料複合不織布７０Ａにテンションをかけて行う。歯溝延伸は、例えば図４に示すようにしてなされる。すなわち、歯溝ロール８１、８２の歯８１Ａ、歯８２Ａの先端が互いに反対方向に原料複合不織布７０Ａを押し込み、両歯の先端間の領域（８３−８４）で原料複合不織布７０Ａが部分的に延伸される。

歯溝延伸加工された不織布７０の加工面は、例えば図５に示すように、延伸した部分７１は生地が薄く背景が透けており、延伸されない部分７２は、繊維が密にされて生地が白く見える。なお、図５は、不織布７０の加工面において、延伸した部分７１では繊維の粗な状態を模式的に示し、延伸されない部分７２における繊維の密な状態は省略している。このときＹ方向に延出する弾性部材６３は視認されやすい延伸した部分７１においてのみ示し、繊維が密な延伸されない部分７２では省略している。この点、図６（Ａ）及び（Ｂ）においても、延伸されない部分７２における繊維の密な状態は省略して示している。
検査によって検出すべき欠陥は、図６（Ａ）に示すような繊維の切れや、図６（Ｂ）に示すような穴である。欠陥とすべき穴は、不織布の強度の観点から、通常１ｍｍ^２以上のものとして把握されることが多い。また、繊維の切れは同様の観点から、通常約１６５μｍ程度のものとして把握されることが多い。ただし、この値は１例であって、欠陥とすべき大きさの基準は、加工対象の不織布の素材や特性、加工の程度、求められる性能などによって変わる。
また、欠陥は穴や繊維の切れに限らず、検査対象とする不織布の種類や加工内容等によって種々生じ得る。

次に、本実施形態の検査装置１０を用いた検査方法について、上記実施態様として挙げた不織布７０の歯溝延伸加工状態の検査に基づいて説明する。

検査装置１０において、撮像処理部１の撮像部１１は、歯溝延伸加工の出口側である、アウトフィードニップロール７４，７４の下流側に配置される。照明部１３は、不織布７０に対し、撮像部１１と同じ面側に配置される。これにより、撮像部１１は、配置された固定位置において、連続搬送される不織布７０の加工面を、光反射方式によって撮像する。照明部１３は、照射角度及び照度の調整により好ましい撮像環境を設定することができる。

検査装置１０は、信号制御部４において、不織布７０が組み込まれる製品型の種類を特定し、これに基づく製品型の切り替え信号を切り替え部３に出力する。切り替え部３は、切り替え信号に基づいて、複数の信号発信機２１（図１では信号発信機２１Ａと２１Ｂ）のうち不織布７０の区分長さに対応するものを選択して、画像検査部１２との配線を接続する。例えば、前述のように不織布の区分長さが５８０ｍｍの際に、パルス数３６００を有する信号発信機２１Ａを選択し、不織布の区分長さが６６０ｍｍの際に、パルス数４０００を有する信号発信機２１Ｂを選択することができる。このとき、信号発信機２１Ａの信号に基づく撮像画像の分解能は約１６１μｍ／ｐｉｘｅｌとなり、信号発信機２１Ｂの信号に基づく撮像画像の分解能は１６５μｍ／ｐｉｘｅｅｌとなって、両者は一定の分解能を有することとなる。

信号制御部４は、不織布７０の歯溝延伸加工の開始と同時に、信号出力部２の駆動部２２に駆動指令信号を出力する。駆動部２２は、駆動指令信号に基づいて稼働し、上記で選択された信号発信機２１に画像取り込み信号を周期的に出力させる。その際、駆動部２２は、不織布の加工速度信号を直接又は信号制御部４を介して受信し、受信した加工速度信号に合わせて回転速度を決める。

撮像処理部１では、撮像部１１が、信号発信機２１によって周期的に出力される画像取り込み信号に基づいて、連続搬送される不織布７０の加工面を連続的に撮像（ラインスキャン）し続ける。撮像した画像は、画像検査部１２において随時記録される。

画像検査部１２は、記録した画像に対し、不織布の区分長さに対応する処理区分ウィンドを設定する。具体的には、画像の長さ方向（Ｙ方向）には不織布の区分長さとし、幅方向（Ｘ方向）には裁断される不織布の幅に合わせた長さとする、処理区分ウィンドを設定する。この処理区分ウィンドを画像の長さ方向（Ｙ方向）に連続して複数設定する。その際、各処理区分ウィンドを一部重複させておくと、処理区分ウィンドの辺上の欠陥（穴や繊維の切れ）を見逃さずに検査することができるので好ましい。この場合、重複部分を考慮して、画像検査部１２における処理区分ウィンドの長さ及び信号発信機２１の信号数を設定することが好ましい。

画像検査部１２は、処理区分ウィンド部分の画像について前処理を行う。
この前処理は、不織布７０の加工面において穴や繊維の切れなどを適切に見分け特定できるようにする、画像上の加工処理をいう。具体的な処理としては、濃淡補正（シェーティング）や、しきい値を設定した２値化処理などが挙げられる。濃淡補正は濃淡のムラを除く処理であり、通常用いられる種々の方法を採用することができる。しきい値は、２値化処理を行う際に、特定の階調以上を０階調（黒）として処理しないよう、不織布の特徴に基づいて適宜設定することができる。
不織布７０においては、背景が透ける延伸した部分７１（図５参照）やすきむらがあり、これらは繊維の薄い領域である。撮像は光反射方式によって行うため、これらの繊維の薄い領域は、穴や繊維の切れた領域と同様に、繊維が密にした延伸されない部分７２と比べて、画像の濃淡値が小さくなる。これらの延伸した部分７１やすきむら、その他種々のノイズを０階調（黒）としないよう、上記濃淡補正や２値化処理におけるしきい値設定を適切に行う。また、穴の１つ１つの大きさの測定が検査結果に大きく影響することから、上記の前処理により、穴として濃淡値の低い画素領域を適切に把握する。

このように前処理は画像の濃淡に対して行う。そのため、従来のように画像における１画素（ピクセル）あたりの情報の精度が適正水準を満たさない撮像をすると、適正な前処理、適正な検査ができなくなる。特に、製造ラインで製品の型替えを行った場合に、製品型に対応する不織布７０の区分長さが変わると、前述のように分解能（１画素（ピクセル）あたりの画素情報）が変わってしまう。分解能が変わることによって、例えば、すきむらを０階調と処理して「穴」と誤認してしまい、不良でないにも拘らず不良判定を出してしまうことがあり得る。あるいは、穴や繊維の切れを適切に０階調と処理できずに本来不良とすべきものを見逃してしまうことがあり得る。また、分解能が変わることで基準とする濃淡平均値からずれた値を基に２値処理をすると、適切な前処理が出来なくなってしまう。

これに対し、検査装置１０を用いて検査を行うと、製品型に対応する不織布７０の区分長さに応じて、画像の分解能を適正な一定のものとする信号発信機２１を選択する。これにより、精度の高い画像を取得して、穴や繊維の切れの数や大きさを適正に検出することができる。
また、検査装置１０においては、製品型の型替えに応じて、上記の前処理のような画像処理の微調整ではなく、信号発信機の切り替えで対応することから、前記微調整のための設定時間の浪費を回避でき、生産効率の低下を防止することができる。加えて、検査装置１０は、信号発信機の切り替えにより撮像画像本来の画素情報を適正水準としているため、精度の低下を画像処理の微調整で補う場合に比べて、より精度の高い加工画像が得られ、精度の高い検査が可能となる。

上記の製品型の切り替えに対し、信号発信機の切り替えによって対処する場合と、画像処理の微調整によって画像精度を補う場合との比較を以下に示す。ここでは、下記の３つのケースに基づいて説明する。
ケースＩ：不織布の区分長さ：５８０ｍｍ、信号発信機パルス数３６００
分解能：約１６１μｍ／ｐｉｘｅｌ
ケースＩＩ：不織布の区分長さ：６６０ｍｍ、信号発信機パルス数３６００
分解能：約１８３μｍ／ｐｉｘｅｌ
ケースＩＩＩ：不織布の区分長さ：６６０ｍｍ、信号発信機パルス数４０００
分解能：約１６５μｍ／ｐｉｘｅｌ

図７（Ａ）は、上記３つのケースについて、前処理を行う前の原画像について濃淡値平均を示す。図７（Ｂ）はその濃淡値偏差を示す。いずれもＮ＝１０として算出している。
図７（Ａ）から分かるとおり、ケースＩからケースＩＩの型替え（区分長さ５８０ｍｍから６６０ｍｍ）に伴い分解能が低下（約１６１μｍ／ｐｉｘｅｌから約１８３μｍ／ｐｉｘｅｌ）すると、濃淡値平均は２３８．５階調から２４０．５階調と高くなっている。このことを、図７（Ｂ）の濃淡値偏差でみると、ケースＩＩはケースＩよりも数値が低くバラつきがなくなっている。すなわち、型替えによる分解能の低下により、全体的に濃淡値の高い画素が多くなっていることが分かる。すなわち濃淡値の低い画素が少なくなっている。これは、穴などを含む歯溝延伸により薄く引き伸ばされた部分（図５の符号７１の部分参照）の画素情報が欠損しているためではないかと考えられる。これでは、穴等の欠陥を適正に捉えて二値化処理することが難しいと言える。
これに対し、ケースＩＩＩでは、型替えに対し、信号発信機のパルス数を挙げて分解能を約１６５μｍ／ｐｉｘｅｌとして対応している。この場合、ケースＩと同等の分解能になり、ケースＩと濃淡値平均の差がほとんどなくなっている。また、濃淡値偏差も大きく画素情報の精度が向上している。繊維の切れの検査にも耐えられるものとなっている。

図８（Ａ）は、上記の原画像に画像処理を行った加工画像を基に穴の数を検出したものである。画像処理は、具体的には、キーエンス社の画像処理機「ＸＧ−８５００」（商品名）を用いて濃淡補正等を施し、しきい値７５と設定して２値化処理をしている。加工画像において、２値化により穴として残った画素に対して検査領域で割った値を穴の情報量として、ケースＩ、ＩＩ及びＩＩＩについて示している。いずれもＮ＝１０として算出した。
図８（Ａ）から分かるとおり、ケースＩＩは、ケースＩに比べて濃淡値の小さい値が少なくなっていることが影響し、穴として検出された領域割合が低く抑えられている。これは、ケースＩＩが、型替えに伴ってケースＩに比べて画像精度が低下し、不良と判断すべき製品検出の精度が低下していることを意味する。
これに対し、型替えへの対応をパルス数の変更で対応したケースＩＩＩでは、ケースＩの場合と遜色ない穴検出（ケースＩＩの１．６倍）ができており、製品検査の精度が向上している。
また、図８（Ｂ）は、ケースＩＩの検査を画像処理の微調整で対応した場合を示している。このとき、ケースＩＩＩについても同様の画像処理を施した場合を示している。具体的にはしきい値を７５から７７へと２階調挙げて、黒の画素として処理される範囲を広げている。この２階調は、図７（Ａ）における、ケースＩとケースＩＩとの濃淡値平均の差をもとに設定したものである。図８（Ｂ）から分かるように、ケースＩＩについて、ケースＩからの型替えへの対応として、パルス数の切り替えではなく、画像処理の微調整で対応したとしても、加工画像の精度及び検査精度の低下を補うことはできていない。この点、図８（Ｂ）に示すように、ケースＩＩＩにおいて、ケースＩからの型替えへの対応をパルス数の切り替えにより行ったことにより、画像処理条件を変えても、加工画像の精度及び検査精度が高いレベルに維持される。

画像検査部１２は、前処理した加工画像を基に、種々のデータ処理を行って予め設定する基準と照合して、良否判定を行う。例えば、穴の検査において、処理区分ウィンド部分における穴の面積率、最大の穴面積、穴の数などを算出し、これらが基準を超える値かどうかで良否判定を行う。また、繊維の切れの検査においては、連続する繊維の切れ領域を幅方向にカウントし、幅方向に対する繊維の切れの割合を求めて、この値が基準値を超える値かどうかで良否判定を行う。

画像検査部１２による検査結果の情報は、例えば、図１に示すように信号制御部４にフィードバックされてもよい。この場合、信号制御部４は、製品が不良品であった場合に、製品を排出するための排出信号を発信したり、検査結果の内容によっては連続生産ラインを停止させたりしてもいい。また、検査結果の情報を画面表示して警告を発信したり、製造工程にフィードバックして微調整をしたりしてもよい。また、検査結果の情報を特定の記録装置に時間情報とともに記録して、不良とされた製品単位で製造工程における原因究明に用いてもよい。

以上のとおり、検査装置１０は、上記のような不織布の加工工程において製品の型替えが起きると、切り替え部３は、製品型の切り替え信号に対応する前記不織布の区分長さを判断し、前述したように該不織布の区分長さに対応する信号発信機２１を選択する。そして、信号発信機２１と画像検査機１との接続の切り替えを行う。これにより、製品型の切り替えがあっても、遅滞なく一定水準の画像を取得し、高い精度の検査を実行し続けることができる。

１ 撮像処理部
１１ 撮像部
１２ 画像検査部
１３ 照明部
１４ 照明制御部
２ 信号出力部
２１ 信号発信機
２２ 駆動部
３ 切り替え部
４ 信号制御部
１０ 検査装置
７０ 不織布

Claims (7)

1. 長尺の不織布の繊維の状態を検査する検査装置であって、
   前記不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部と、該撮像処理部に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部と、前記画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部とを有し、
   前記信号出力部は、前記不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて、互いに異なる信号数を有する信号発信機を複数備え、
   前記切り替え部は、前記不織布の区分長さに応じて前記信号発信機を選択する、不織布の検査装置。
2. 前記不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する請求項１記載の不織布の検査装置。
3. 前記切り替え部は、前記不織布の区分長さに対し画像分解能を一定にする信号数を有する信号発信機を選択する請求項１又は２記載の不織布の検査装置。
4. 前記製品型の切り替え信号を出力する信号制御部を有し、
   前記切り替え部は、前記製品型の切り替え信号に基づいて前記信号出力部を選択する請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の検査装置。
5. 前記信号出力部は、複数の前記信号発信機に接続された駆動部を有し、
   前記駆動部に対し、前記信号制御部が駆動指令信号を出力し、前記駆動部は、前記不織布が前記区分長さ分搬送される毎に１回転する請求項４記載の不織布の検査装置。
6. 前記信号発信機がロータリーエンコーダである請求項１〜５のいずれか１項に記載の不織布の検査装置。
7. 前記撮像処理部は、光反射方式によって画像取り込みを行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の不織布の検査装置。
   
   
   

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