JP7289278B2 - 色むら監視装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、主に製紙産業における製造設備（以下、抄紙機という）に向けた色むら監視装置に関する。

文庫本などに用いる紙は、淡いクリーム色に着色されており、その紙の色に微小なむらがある場合、製本時に横から見ると縞となって表れることがある。製紙工場出荷の際、色むらが確認された場合、同一ロットとして出荷できず、損紙となることがある。同じマシンで同じ配合、同じ基準で抄造しても色に微小な差が発生することがあり、パルプや水、染料添加装置等のさまざまな要因が考えられるが、原因の特定は難しい場合がある。

特開平３－６８８０７号公報

色の微小な差は肉眼で判断することは難しく、紙などのシート状のむらを評価するには、１次元の測定ではなく、２次元的評価手段が必要である。特許文献１では、目視で濃淡として表れる紙の繊維の粗密を、紙の透過光から測定し、濃淡の分布を数値化して２次元的な凹凸での表現を可能にしている。しかし、色むらは繊維の粗密から生じる濃淡だけでなく、染料の添加具合やパルプや使用する水自体のわずかな色の差、塗工機器の変動によっても生じるという課題がある。

本発明の実施形態は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、製品の微小な色むらを検出できる色むら監視装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る色むら監視装置は、帯状の紙製品を巻き取るスプールを含むリールパート内に設けられ、巻取前の前記紙製品の塗工面を撮像するように設けられたハイパースペクトルカメラによって撮像された前記紙製品の画像データを、抄紙機を操業するために、プロセス制御装置によって生成、取得され、データ収集装置によって定周期の時刻ごとに収集されたデータを含む操業データの前記時刻に同期させる時刻同期部と、前記時刻に同期された前記画像データおよび前記操業データを記憶する記憶部と、を備える。前記画像データを、１つのバンドの２次元メッシュデータとして、前記２次元メッシュデータのそれぞれについて、前記２次元メッシュデータの大きさおよびあらかじめ設定された前記バンドの第１しきい値の比較結果にもとづいて、前記紙製品の色むらの有無を判定する。

本実施形態では、製品の微小な色むらを検出できる色むら監視装置が実現される。

抄紙機を構成する各パートのうちの主要なパートを例示する模式図である。 実施形態に係る色むら監視装置を模式的に例示するブロック図である。 実施形態の色むら監視装置によって生成されるデータベースを例示する模式図である。 図４（ａ）は、色むら監視装置によって取得される製品の画像データの模式図である。図４（ｂ）は、色むら監視装置が判定する製品の色むらの評価結果を表す模式図である。 実施形態の色むら監視装置の動作を説明する模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

図１は、抄紙機を構成する各パートのうちの主要なパートを例示する模式図である。
図１に示すように、抄紙機１は、複数のパートからなる。この例の抄紙機１では、原料（パルプ）を投入するパートから、帯状の製品を巻き取るパートに向かって、原料、中間品および製品が流れる。つまり、原料、中間品および製品は、図の矢印に示した方向に、ワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、コーターパート、アフタードライヤーパートおよびリールパート３の順に流れていく。なお、原料は、たとえば紙パルプである。中間品は、たとえば紙パルプから水分を除去された塗工前の紙である。製品は、たとえば中間品に塗工し、巻き取りができる状態のものおよび巻き取ったものである。

ワイヤーパートは、原料が投入されるパートである。原料は、たとえば均一な厚さとなるようにワイヤー上に乗せられる。原料の水分は、原料がワイヤー上で搬送される過程で幾分除去される。

プレスパートは、ワイヤーパートである程度水分を除去された原料を、フェルト等の吸水性を有する材料を表面に設けたロール等によってプレスし、さらに水分を除去して、中間品を生成する。

ドライヤーパートでは、プレスパートで水分を除去された中間品は、たとえば蒸気で加熱されたロールに密着されてさらに乾燥される。

コーターパートは、水分を乾燥された中間品の表面に塗料を塗布する。以下で説明する具体例では、色むらを発生する原因パートとして、コーターパートを取り上げるので、コーターパートの設備の構成を説明する。コーター用の設備には、たとえばゲートロールコーターやブレードコーター等が挙げられる。

図１には、ゲートロールコーター２ａおよびブレードコーター２ｂの例が示されている。コーターパートには、これらを含むいくつかの種類から、用途等に応じて適切な設備いずれか１つ選定される。図１のコーターパートの左側の図は、ゲートロールコーター２ａの構成例を示している。ゲートロールコーター２ａは、アプリケーターロール２０ａ，２１ａ、ファウンテンロール２２ａ，２３ａ、メタリングロール２２ｂ，２３ｂおよび搬送ロール２４ａ，２５ａを有している。

アプリケーターロール２０ａ，ファウンテンロール２２ａおよびメタリングロール２２ｂは、中間品１００の一方の面に塗料を塗布するように構成されている。アプリケーターロール２１ａ，ファウンテンロール２３ａおよびメタリングロール２３ｂは、中間品１００の他方の面に塗料を塗布するように構成されている。これらのロールの表面部分には、フェルト等の塗料を浸潤する材料が設けられている。紙の中間品１００は、アプリケーターロール２０ａ，２１ａの間に挟まれながら、搬送ロール２４ａ，２５ａを介して搬送される。中間品１００は、アプリケーターロール２０ａ，２１ａに挟まれて、アプリケーターロール２０ａ，２１ａの表面に浸潤された塗料を塗布される。

より具体的には、ファウンテンロール２２ａとメタリングロール２２ｂとは、ロール面が接するように設けられており、ロール面の接する部分に塗料が供給されて塗布剤ポンドを形成している。メタリングロール２２ｂとアプリケーターロール２０ａとは、ロール面を接するように設けられており、塗布剤ポンドに蓄積された塗料は、メタリングロール２２ｂの表面を介して、アプリケーターロール２０ａの表面に浸潤される。

ファウンテンロール２３ａおよびメタリングロール２３ｂについても同様に、ロール面を接するように設けられており、メタリングロール２３ｂおよびアプリケーターロール２１ａのロール面も接するように設けられている。ファウンテンロール２３ａおよびメタリングロール２３ｂの接する部分に塗料が供給されて塗布剤ポンドが形成される。塗布剤ポンドの塗料は、メタリングロール２３ｂの表面からアプリケーターロール２１ａの表面に浸潤される。

このようにして、アプリケーターロール２０ａ，２１ａ間を通る中間品は、両面に塗料が塗布される。このようなゲートロールコーター２ａでは、中間品１００の入側および出側の搬送ロール２５ａ，２４ａの速度制御をそれぞれ行うことによって、中間品１００の表面に塗布される塗料の厚さ等が制御される。

図１のコーターパートの右側の図は、ブレードコーター２ｂの構成例を示している。ブレードコーター２ｂは、パッキングロール２６ｂ、塗料吐出ノズル２７ｂおよびブレード２８ｂを有している。この例では、中間品１００の一方の面に塗料を塗布する場合について示されているが、他方の面についても図示の工程で塗工し乾燥後、あるいは図示の工程前に同様の構成とすることによって、塗料を塗布することができる。

ブレードコーター２ｂでは、中間品１００は、パッキングロール２６ｂによって矢印の方向に搬送される。塗料吐出ノズル２７ｂは、適切に設定された吐出圧等によって塗料を吐出し、中間品１００の一方の面に塗料を吐出する。ブレード２８ｂは、塗料が塗布された中間品１００の面上に押し当てられて、余分な塗料をそぎ落とす。

このようにして、ブレードコーター２ｂでは、中間品１００の表面に塗料が塗布される。このようなブレードコーター２ｂでは、パッキングロール２６ｂの速度や、塗料吐出ノズル２７ｂからの吐出圧、ブレード２８ｂのＯＮ／ＯＦＦ等を制御することによって、中間品１００の表面に塗布される塗料の厚さ等が制御される。

アフタードライヤーパートは、コーターパートで塗布された塗料を乾燥させる工程である。アフタードライヤーパートを流れる中間品は、たとえば温風を吹き付けられて乾燥される。

リールパート３は、スプール３１およびリールドラム３２を有している。アフタードライヤーパートから搬送されてきた製品１００ａは、リールドラム３２の表面を通り、リールドラム３２で加圧されながらスプール３１に巻き取られる。

リールパート３には、ハイパースペクトルカメラ３０が設けられている。ハイパースペクトルカメラ３０は、巻き取られる前の製品１００ａの塗装面の状態を撮影する。ハイパースペクトルカメラ３０は、撮像する対象の光を波長ごとに分光して撮像することができる。分光する波長の数（バンド数）は、ＲＧＢ（光の３原色）よりも十分多くすることができ、１０バンドを超え、１００バンド以上とすることも可能である。実施形態の色むら監視装置は、ハイパースペクトルカメラ３０によって撮像した画像データに含まれる１つ以上のバンドデータを評価することによって、ＲＧＢカメラの画像データや肉眼では判別できない色むらを判定する。

次に、実施形態の色むら監視装置の構成について説明する。
図２は、実施形態に係る色むら監視装置を例示する模式的なブロック図である。
図２に示すように、色むら監視装置４０は、通信ネットワーク８０に接続されている。通信ネットワーク８０は、汎用のネットワークでよく、たとえばイーサネット（登録商標）等である。通信ネットワーク８０は、有線によるものでもよいし、無線によるものであってもよいし、これらが複合されたものであってもよい。通信ネットワーク８０には、ハイパースペクトルカメラ３０およびデータ収集装置５０が接続されている。

ハイパースペクトルカメラ３０は、上述したように、塗工、乾燥後に製品１００ａとして巻き取られる前に、製品１００ａの塗工面の状態を撮像する。

データ収集装置５０は、図示しないが、専用の制御ネットワーク等を介して接続されたプロセス制御装置、たとえばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって生成され、取得される制御データやセンサ等のデータを時系列で収集する。以下では、プロセス制御装置によって生成され、取得されるデータを操業データと呼ぶ。

色むら監視装置４０は、入力装置６０に接続されている。入力装置６０は、色むら監視装置４０の操作者が操作するための端末装置である。操作者は、入力装置６０を介して、手動でデータベースに情報を入力することができる。また、操作者は、入力装置６０を介して、表示装置７０に出力するデータの数等を制限したり、追加したりすることもできる。

色むら監視装置４０は、表示装置７０に接続されている。表示装置７０は、色むら監視装置４０が生成し、出力するデータを表示する。表示装置７０は、たとえば液晶モニタ等である。

色むら監視装置４０は、ハイパースペクトルカメラ３０で撮像した画像データおよびデータ収集装置５０によって収集された操業データを取得し、データベースに格納する。色むら監視装置４０は、データベースに格納するに際して、画像データおよび操業データを時刻で同期し、時系列データとする。つまり、製品の画像データは、スプール３１に巻き取られた順に時系列データとされてデータベースに格納される。

色むら監視装置４０は、画像データから製品の色むらの発生有無を自動的に検出する。色むら監視装置４０は、色むらが発生した時刻に同期された操業データから、出力すべき操業データを抽出する。操業データは、変化率についてのしきい値があらかじめ設定されており、色むら監視装置４０は、このしきい値を越えた操業データを出力すべき操業データとして抽出する。色むら監視装置４０は、抽出された操業データを画像データとともに表示装置７０に出力する。色むら監視装置４０は、画像データおよび操業データを出力する場合には、たとえば色むら発生時刻から色むら発生終了時刻までを表示することができる。

色むら監視装置４０の構成について詳細に説明する。
色むら監視装置４０は、時刻同期部４１と、記憶部４２と、を備える。色むら監視装置４０は、画像データおよび操業データを収集し、時刻同期部４１によって、画像データおよび操業データの時刻を同期して、データベースに格納し、記憶部４２に記憶する。

色むら監視装置４０は、所定の条件を満たす（あるいは所定の条件を満たさない）画像データを有する製品の画像データを疑似カラーチャートとして抽出する。抽出された疑似カラーチャートは、抽出データ４３に含まれる。色むら監視装置４０は、抽出された画像データを用いて、２次元の画像データ中のどこにしきい値を超える境界が存在するかを判定する。色むら監視装置４０は、判定した境界を色むらが発生した時刻として設定し、その時刻に同期された操業データであって、所定の変化率のしきい値を超えた操業データを抽出データ４３として、記憶部４２から抽出する。

色むら監視装置４０は、色むらが発生した時刻を自動的に検出し、操業データの中から変化率の大きいものを抽出して出力するので、より迅速に適切な操業データを抽出することができる。

なお、色むら監視装置４０は、抽出する操業データについて、抄紙機のパートごとに設定することができるようにしてもよい。たとえば、抽出対象の操業データを、コーターパートに関するデータ等とすることができる。あらかじめ抽出する操業データのパートを限定することによって、より迅速に適切な操業データを抽出することが可能になる。

色むら監視装置４０は、抽出する操業データのうち、たとえば過去の実績として、色むらを含む問題発生時の解決策等を紐づけてデータベースに格納することができる。その場合には、その解決策等を抽出データ４３に含めることができる。このような抽出データに含まれる解決策データは、紐づけられた操業データが抽出された場合には、その操業データとともに表示装置７０により表示することができる。

記憶部４２に記憶されるデータベースの構成について説明する。
図３は、実施形態の色むら監視装置によって生成されるデータベースを例示する模式図である。
図３に示すように、データベースは、製品の画像データおよび操業データを含んでいる。製品の画像データは、製品の巻き取りに応じて、順次収集される。画像データが取得されるときには、時刻のデータが関連付けれていないので、時刻同期部４１によって、画像データに時刻のデータが関連付けられる。

この例では、製品は、製品１、製品２、製品３、製品４、…の順にスプールに巻き取られており、画像データは、この順に時系列的なデータとされている。製品１の先端は、時刻ｔ１０に対応し、尾端は、時刻ｔ２０の直前の時刻に対応する。製品２の先端は、時刻ｔ２０に対応し、尾端は、時刻ｔ３０の直前の時刻に対応する。製品３の先端は、時刻ｔ３０に対応し、尾端は、時刻ｔ４０の直前に時刻に対応する。製品４の先端は、時刻ｔ４０に対応し、尾端は、図示されないが、直後に後続する製品の先端に対応する時刻の直前の時刻に対応する。なお、製品の間隔は、任意に設定できるので、この例の場合に限らず、尾端の時刻は、製品の間隔に応じて適切に設定することができる。

操業データは、ＰＬＣ等によって定周期のデータとして取得されている。つまり、各操業データは、一定の時間間隔で取得されている。操業データは、この例では、４種類のデータが示されている。図示されている操業データは、コーターパートの制御に関するデータであり、コーターパート用の設備は、ブレードコーターの場合とされている。４つの操業データは、パッキングロールの速度指令値Ｖ＊、パッキングロールの速度実測値ｖ、塗料吐出ノズルからの吐出圧ＤおよびブレードのＯＮ／ＯＦＦデータである。

データベース上には、操業データとして、これ以外にも多種のデータが格納されている。以下説明する例では、色むら発生に直接的に寄与する操業データとして、複数のパートのうちコーターパートを選定している。なお、実施形態の色むら監視装置４０では、コーターパート以外のパートを選択するようにもできる。

このように、データベースでは、画像データと各操業データとは、時刻同期されて格納され、管理されている。そのため、データベース上の時刻の範囲を設定することによって、所望の画像データおよび操業データを抽出データ４３として抽出することができる。

以下では、画像データと操業データとの時刻同期の方法について、図１も参照しつつ説明する。
時刻ｔ１０は、製品１の巻き始めの時刻に相当する。なお、製品の巻き始めや巻き終わりのタイミングは、ＰＬＣ側で操業データとして取得されるので、巻き始めの時刻は既知の値として扱うことができる。

時刻ｔ１ｋは、時刻ｔ１０よりも遅い時刻であり、製品１の先端がスプール３１に到達したときに、ハイパースペクトルカメラ３０が設置された場所の撮像の時刻である。製品の巻き始めの時刻は、その直前の製品の巻き終わりを検出することによって設定される。

製品１の巻き始めの時刻ｔ１０、スプール３１からハイパースペクトルカメラ３０までの距離Ｌおよび製品の搬送速度Ｎが既知であるため、これらに数値にもとづいて、時刻ｔ１ｋを計算することができる。搬送速度Ｎは、一定値であるため、距離Ｌは、以下のように表される。

Ｌ＝Ｎ×（ｔ１ｋ－ｔ１０）＝Ｎ×（ｔ２ｋ－ｔ２０）
＝Ｎ×（ｔ３ｋ－ｔ３０）＝Ｎ×（ｔ４ｋ－ｔ４０）
＝…

Ｌ，Ｎ，ｔ１０～ｔ４０は、既知の値であるから、上式より、時刻ｔ１ｋ～ｔ４ｋを求めることができる。時刻は、定周期で設定され、距離Ｌおよび搬送速度Ｎが一定値であるので、これらにもとづいて、画像データの搬送方向に沿う位置を、すべての時刻にわりあてることができる。このようにして、時刻同期部４１は、画像データと操業データとの時刻同期をとることができる。なお、上述は一例であり、他の時刻同期の方法を用いてもよいのは言うまでもない。たとえば、製品の先端および尾端がスプール３１に到達時刻、搬送速度および製品の全長にもとづいて、周期当たりの長さを計算して、長さ（位置）と時刻とを関連付けるようにしてもよい。あるいは、先端および尾端の到達時刻をスプール３１に代えて、ハイパースペクトルカメラ３０の撮像タイミングとしてもよい。

実施形態の色むら監視装置４０の動作について詳細に説明する。
図４（ａ）は、色むら監視装置によって取得される製品の画像データの模式図である。図４（ｂ）は、色むら監視装置が判定する製品の色むらの評価結果を表す模式図である。
図４（ａ）に示すように、製品の色むらは、画像データの２次元メッシュデータにもとづいて判定される。２次元メッシュデータは、製品を搬送方向にｎ等分し、幅方向にｍ等分し、ｎ×ｍの格子点の座標ごとのデータの大きさとして表される。なお、この例では、図示の製品１～製品４は、いずれも同じ製品仕様（同一長さを有し同一色で塗工されている）のものである。

画像データは、複数のスペクトルのデータを含んでいる。画像データは、スペクトルごとに大きさ（輝度）が示され、スペクトルごとの大きさを表すデータをバンドデータと呼ぶことがある。実施形態の色むら監視装置４０では、たとえば、画像データに含まれるバンドデータのうち適切ないくつかバンドを選定して、２次元メッシュデータの大きさを評価する。色むら監視装置４０は、これによって、製品の色むらの有無を判定する。以下では、説明の便宜上、１つのバンドデータに関する色むら評価の方法について説明する。なお、複数のバンドデータを設定して色むらを評価する場合については、たとえばバンドデータごとに取得した２次元メッシュデータのそれぞれについて、バンドデータごとに重みづけを設定して判定するようにしてもよい。

色むら監視装置４０は、バンドデータに関してしきい値があらかじめ設定される。このしきい値をバンドしきい値Ｂｔｈ（第１しきい値）と呼ぶ。バンドしきい値Ｂｔｈは、上限しきい値の場合や、下限しきい値の場合、上下限のしきい値（範囲データ）の場合とすることができる。なお、以下の具体例の説明では、特に断らない限り、バンドしきい値Ｂｔｈは、下限しきい値であるものとする。

色むら監視装置４０は、２次元メッシュデータのそれぞれの大きさと、バンドしきい値Ｂｔｈとを比較する。色むら監視装置４０は、２次元メッシュデータの個数のうち、２次元メッシュデータの大きさがバンドしきい値Ｂｔｈの条件を満たすものの個数の割合で色むらの判定をする。この個数の割合が所定のしきい値以上の場合に、色むらなしと判定し、この個数の割合が所定のしきい値よりも小さい場合に、色むらありと判定する。この所定のしきい値を色むらしきい値α［％］（第２しきい値）と呼ぶ。

たとえば、図４（ｂ）に示すように、製品１では、すべての２次元メッシュデータのうち、バンドしきい値Ｂｔｈの条件を満たすデータの個数の割合が９０％であることを示している。同様に、製品２では８０％、製品３では７０％、製品４では６０％との結果が得られている。たとえば、色むらしきい値αを６５％とすると、製品１～３は色むらなしと判定され、製品４については色むらありと判定される。

色むら監視装置４０は、このようにして抽出された製品の画像データについて、巻き始めの時刻から巻き終わりの時刻までの操業データを抽出して、製品ごとに画像データおよび操業データを評価するようにしてもよいが、抽出するデータを以下のようにすることによって、より対象を絞ることができる。

抄紙機におけるプロセス制御では、製品等の搬送方向に沿って各パートが配置され、各プロセスが実行される。そのため、色むらの発生は、製品の搬送方向に交差する境界を有することが多い。したがって、２次元メッシュデータをさらに製品の幅方向および搬送方向に分解して評価解析することによって、色むらの発生箇所、その時刻およびその時刻に関連する操業データのデータ範囲を制限することができる。

図５は、実施形態の色むら監視装置の動作を説明する模式図である。
図５の上の図は、製品Ｘの画像データである疑似カラーチャートを示している。この疑似カラーチャートでは、５０００ｍから６０００ｍの間で色むらが発生していることを示している。この例では、色むらの境界は、製品Ｘの幅方向に対して少し角度を有するように発生している。

色むら監視装置４０は、２次元メッシュデータのうち、製品Ｘの幅方向に沿って１次元の色むらを判定する。そして、製品の先端から尾端に向かって、１次元の色むら判定を繰り返して実行する。

たとえば、色むら監視装置４０は、製品Ｘの先端付近の幅方向の２次元メッシュデータの大きさとバンドしきい値Ｂｔｈとを比較する。幅方向の２次元メッシュデータの数に対して、２次元メッシュデータの大きさがバンドしきい値Ｂｔｈよりも小さいものの数の割合が所定のしきい値以上となった場合に、色むら監視装置４０は、幅方向の色むらが発生したと判定する。ここで、所定のしきい値を幅方向色むらしきい値β［％］（第３しきい値）と呼ぶ。

色むら監視装置４０は、幅方向の色むら判定した位置を搬送方向に隣接する２次元メッシュデータの位置にずらして、上述と同様に、幅方向の色むら判定する。色むら監視装置４０は、２次元メッシュデータの位置を順次ずらして、上述と同様に、幅方向の色むら判定をする。

図の疑似カラーチャートでは、位置Ａは、幅方向の２次元メッシュデータの全数に対して、２次元メッシュデータの大きさがバンドしきい値Ｂｔｈを下回る数の割合が幅方向色むらしきい値β以上となった位置である。したがって、色むら監視装置４０は、位置Ａに対応する時刻ｔＡを抽出開始時刻に設定し、抽出対象とされている操業データを時刻ｔＡから出力する。

なお、このときに、製品Ｘの尾端に達する前に、２次元メッシュデータの大きさがバンドしきい値Ｂｔｈの下回る数の割合が幅方向色むらしきい値βよりも小さくなった場合には、その搬送方向の位置Ｂを設定し、位置Ｂに対応する時刻ｔＢを抽出終了時刻とする。製品の尾端に達するまでに、割合が幅方向色むらしきい値βを下回らない場合には、色むら監視装置４０は、製品の尾端を位置Ｂに設定する。

色むら監視装置４０は、抽出開始時刻ｔＡから抽出終了時刻ｔＢまでの操業データを出力する。この例では、抽出対象のデータは、コーターパートの制御等に関連するデータに選定されており、コーターパート中の操業データが出力される。コーターパートのすべての操業データには、あらかじめ時間に対する変化率のしきい値が設けられている。出力される操業データは、抽出された時刻の範囲で、これらの変化率のしきい値を超えたものが選択される。

実施形態の色むら監視装置４０では、抽出対象とされた操業データには、操業データごとに、あらかじめ変化率のしきい値が設定されている。操業データの変化率のしきい値を変化率しきい値γと呼び、変化率しきい値γは、変化率の最大値であってもよいし、最小値（負方向の最大の絶対値）であってもよいし、両方を設定することとしてもよい。

この例では、出力される操業データは、図１に示したブレードコーター２ｂに対応するデータであり、パッキングロール２６ｂの速度指令値Ｖ＊、速度実測値ｖおよび塗料吐出ノズル２７ｂの吐出圧Ｄである。なお、色むら監視装置４０の操作者は、変化率のしきい値を超えた操業データのほか、自己が選択した操業データを出力することもできる。この例では、操作者が選択した操業データとして、ブレード２８ｂのＯＮまたはＯＦＦの状態を表す信号が選択されている。

また、色むら監視装置４０は、操業データの時間に対する変化率の大きいものから順に表示することができる。この例では、速度指令値Ｖ＊、速度実測値ｖ、吐出圧ＤおよびブレードのＯＮ／ＯＦＦ状態がこの順に表示されている。操作者は、変化率の大きいものから色むら発生の要因として把握することができる。

抽出された操業データのうち、解決策データが紐づけられている場合には、操業データの表示とともに、解決策データを表示する。

なお、色むらの境界を判定する場合に、上述では、幅方向の１次元のバンドデータの大きさを評価し、製品の先端から尾端に向かって走査することとしたが、搬送方向の走査手順については、任意としてもよい。たとえば尾端から先端に向かって走査してもよいし、１つおきに隣接する１次元バンドデータを評価するようにしてもよい。

抽出され、出力される操業データの期間は、抽出開始時刻から抽出終了時刻の期間に限られない。たとえば、抽出された操業データは、抽出開始時刻よりも前の時刻から出力されるようにしてもよい。このような出力開始時刻は、抽出開始時刻にもとづいて、あらかじめ設定されていてもよいし、操作者が出力結果を見ながら、前後に調整できるようにしてもよい。

実施形態の色むら監視装置４０の効果について説明する。
実施形態の色むら監視装置４０は、時刻同期部４１を備えているので、ハイパースペクトルカメラ３０によって撮像された画像データを、操業データに時刻同期して、データベースとして記憶部４２に記憶することができる。画像データは、操業データに時刻同期されているので、画像データを解析することによって、色むらを検出し、色むらを検出した時刻を特定することができる。そのため、色むらが発生した時刻に関連する操業データを抽出することできる。

実施形態の色むら監視装置４０は、画像データの２次元メッシュデータを用いて、最初に製品単位で色むらが生じているものを抽出する。その上で、色むら監視装置４０は、抽出された画像データから、色むらの発生位置および時刻を特定する。色むら監視装置４０によって収集し、監視する製品の数は、非常に多い。すべての画像データの２次元メッシュデータを幅方向および搬送方向にそれぞれ沿って、しきい値判定をするのでは、演算量や記憶量が多くなるため、製品単位で選択的に色むら発生品を抽出することによって、演算量および記憶量を抑制することができ、迅速に色むら発生箇所および時刻を特定することができるようになる。

実施形態の色むら監視装置４０は、ハイパースペクトルカメラ３０によって撮像された画像データを解析するので、肉眼やＲＧＢカメラの画像データでは、差異を判定することができなかった色むらに関する情報を判定することができる。

データベースに格納された操業データでは、操業データごとにそのデータの変化率のしきい値（変化率しきい値）を設けている。そのため、多数の操業データの中から自動的に出力すべきデータを選択することができる。また、抄紙機の構成に応じて、出力対象の操業データが属するパートをあらかじめ設定したり、操作者が設定したりすることができるので、多数の操業データを効率よく絞り込んで、問題の要因の解析をより迅速に進めることが可能になる。

画像データおよび操業データを格納するデータベースには、過去に実施した解決策を対応する操業データに紐づけて格納することができる。そのため、抽出された操業データにそのような解決策データがある場合には、より迅速に問題を解決することが可能になる。

なお、上述では、色むらの発生は、塗工におけるプロセス制御の問題に起因する場合があるとの観点から、コーターパートを例にとって説明したが、他のパートについてもコーターパートで説明したのと同様に評価することができるのは言うまでもない。たとえば、ワイヤーパートにおいて、原料の吐出圧の異常の有無は、製品表面の凹凸に影響し、色むらの発生要因となり得る。また、プレスパートやドライヤーパートにおいて、水分の除去が不十分であるような制御状態等の場合には、製品の紙質に影響し、色むらの発生要因となり得る。実施形態の色むら監視装置４０では、操作者が評価対象のパートを選定することができるので、より迅速に問題の解析を図ることができる。

以上説明した実施形態によれば、製品の微小な色むらを自動的に検知し、色むらと色むら発生時の操業データとの関連性を容易に抽出することができる色むら監視装置を実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 抄紙機、２ａ ゲートロールコーター、２ｂ ブレードコーター、３ リールパート、３０ ハイパースペクトルカメラ、３１ スプール、３２ 搬送リール、４０ 色むら監視装置、４１ 時刻同期部、４２ 記憶部、４３ 抽出データ、５０ データ収集装置、６０ 入力装置、７０ 表示装置、８０ 通信ネットワーク

Claims (5)

1. 帯状の紙製品を巻き取るスプールを含むリールパート内に設けられ、巻取前の前記紙製品の塗工面を撮像するように設けられたハイパースペクトルカメラによって撮像された前記紙製品の画像データを、抄紙機を操業するために、プロセス制御装置によって生成、取得され、データ収集装置によって定周期の時刻ごとに収集されたデータを含む操業データの前記時刻に同期させる時刻同期部と、
   前記時刻に同期された前記画像データおよび前記操業データを記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記画像データを、１つのバンドの２次元メッシュデータとして、前記２次元メッシュデータのそれぞれについて、前記２次元メッシュデータの大きさおよびあらかじめ設定された前記バンドの第１しきい値の比較結果にもとづいて、前記紙製品の色むらの有無を判定する色むら監視装置。
2. 前記紙製品の色むらの判定は、前記製品内の前記２次元メッシュデータの数のうち、前記２次元メッシュデータの大きさが前記第１しきい値によって設定された範囲をはずれた数の割合が、あらかじめ設定された第２しきい値以上の場合に色むらが発生したと判定する請求項１記載の色むら監視装置。
3. 前記紙製品の色むらの判定は、前記２次元メッシュデータにおいて前記紙製品の幅方向の１次元のデータの数のうち、前記１次元のデータの大きさが前記第１しきい値によって設定された範囲をはずれた数の割合が、あらかじめ設定された第３しきい値以上の場合に色むらが発生した色むら発生時刻とされる請求項２記載の色むら監視装置。
4. 前記操業データは、時間に対する変化率についての第４しきい値をあらかじめ設定され、前記操業データが前記第４しきい値を超えた場合に、前記色むら発生時刻に関連する範囲を出力される請求項３記載の色むら監視装置。
5. 前記記憶部に記憶された前記操業データは、過去に実施した解決策がある場合に、前記解決策に関連付けて前記記憶部に記憶され、前記解決策に関連付けられた前記操業データが出力される場合には、前記解決策を出力する請求項１～４のいずれか１つに記載の色むら監視装置。

Images