JP5536979B2 - ロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品や印刷インキ、塗料、セラミックス、薬品、食品その他各種の製品の製造工程においてペースト状の処理材料を練肉、分散するために使用されるロールミルに関し、特に洗浄等の工程で該ロールミルの表面を検査できるようにしたロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置に係るものである。

従来、上述したような製品の製造において、ロールミルは分散性が良好で、しかも開放型のため洗浄作業が容易で色替え、品種変更が簡単であり、少量多品種の製品の製造に頻繁に使用されている。このようなロールミルは複数のロール、例えば３本ロールミル（例えば特許文献１参照）は、それぞれ周速の異なる後ロール、中ロールおよび前ロールを備え、隣接する後ロールと中ロール間にペースト状の処理材料を供給し、ロール間に生じる圧縮、せん断作用により処理材料を分散して前ロールへ送り、該前ロールからドクターナイフ等で取り出すよう構成され、作業が終了すると、上記各ロール等を洗浄している。この洗浄作業はウエスに洗浄溶剤等の洗浄液を染み込ませ、ロール表面に該ウエスをあてて人手で拭き取り、何度も繰り返して拭き取った後、作業者が目視で洗浄のエンドポイントを決めて洗浄作業を終了していた。通常、ロールはチルドロール等の金属ロールが用いられているが、金属汚染（コンタミ）を嫌う製品の製造の場合には、表面をセラミックス材料で構成したセラミックロールが使用されている。このようなセラミックロールの場合には、目視で洗浄のエンドポイントを判定した後、さらにチオグリコール酸アンモニウム、非イオン系界面活性剤、洗浄助剤、香料等を含有する金属スポットスプレーをロール表面に噴霧して変色を確認して洗浄結果をチェックしているが、しばしば洗浄残りが見られた。以上のように、ロールミルの洗浄は手作業で行われ、目視で洗浄のエンドポイントを判定していたため、人為誤差や判定にムラが生じたり、次工程にコンタミを持ち込んでしまうようなことがあった。

また、ロールミルのロールはロール間で処理材料を圧縮、せん断するから、使用によってロール表面の粗さが大きくなったり、キズや模様が生じたりするので、適時に交換したりオーバーホールする必要があるが、従来はこのような作業も目視でその時期を判断していたので、判定ムラや誤差があった。

さらに、上記処理材料には色彩、明度、彩度の異なる各種の材料があるため、ロール表面との関係で簡単に洗浄等の状態を判断できにくい場合があった。
特開２００６−３０５４３５（図２）

本発明が解決しようとする課題は、３本ロールミル等のロールミルにおいてロール材質がチルドロール、セラミックロール等であってもロール表面を検査して洗浄のエンドポイントを的確に判定できるようにしたロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置を提供することである。

本発明によれば、ロールミルのロール表面を照射する光源と、該ロール表面を撮影するカメラと、該カメラの撮影した画像によって色相分布像をチェックしロール表面の汚れ、粗さ、キズを検出する画像処理装置と、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントを検査することを特徴とするロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置が提供され、上記課題が解決される。

本発明によれば、上記画像処理装置は、処理材料が透明度のある無彩色系で彩度は低いが色を有しロール表面の色と若干異なる処理材料の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像でチェックして処理材料の残留の有無や残留場所を特定するようにした上記ロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置が提供され、上記課題が解決される。

本発明は、上記のように構成され、ロールミルのロール表面を照射する光源と、該ロール表面を撮影するカメラと、該カメラの撮影した画像によって色相分布像をチェックしロール表面の汚れ、粗さ、キズを検出する画像処理装置と、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントを検査するようにしたから、ロールミルの洗浄工程において、人為誤差をなくし、コンタミのないエンドポイントを客観的な評価で検知することができ、これによりムラや無駄を生じることなく次工程や次作業に進む判断をすることができ、洗浄の質や作業性を向上させることができ、ロールの末期も正確に判断することができる。

処理材料とロール表面の色相が異なる場合には、上記画像処理装置により、色相分布像をチェックするようにすれば、ロール表面を照射する不均一な照明に影響されることがなく、洗浄の進行に伴って処理材料の色相からロール表面の色相に変化する様子をカラー若しくは処理材料の色相域を表示することによって残留場所を容易に特定でき、処理材料の色相域に入る画素数の割合から洗浄の進行度がわかる。

処理材料とロール表面の色相が類似している場合には、カラーフィルターを用いて照明するか若しくは画像処理によってカラーフィルターを用いたと同様の画像処理を行いロール表面をカラーフィルターの色に染めてから上記画像処理装置により、色相分布像をチェックするようにすれば、洗浄の進行に伴って処理材料の色相からフィルター効果で着色されたロール表面の色相に変化し、その様子を、カラー若しくは処理材料の色相域を表示することによって残留場所を容易に特定でき、処理材料の色相域のヒストグラムから洗浄の進行度がわかる。

透明度のある無彩色系の処理材料の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像をチェックすると、処理材料の画像は低彩度であるが色相を有しており、ロール表面と色相が若干異なるので、色相分布の変化が得られる。また、明度分布に存在する鏡面反射の成分は処理材料の減衰効果によりロールの形状を反映して楕円状になる。洗浄中その形状は洗浄ムラを反映して不規則に変化する。色相が変化したロールの領域で、色相の変動の大きさや明度の変化を評価して洗浄の有無を判定するとともに鏡面反射の明度分布から洗浄の進行度を検知することができる。また、透明度のない無彩色系の処理材料の場合、色相分布像と明度分布像をチェックするようにすれば、洗浄の進行に伴って処理材料が除去されたロール領域では明度が大きくなり、そこでは色相が発生しまたは明確になる。明度分布の変化は差分画像などで検知し、色相分布の変化を色相の平均値や分布で検知することにより洗浄の進行度と処理材料の残留場所を特定することができる。

図１は、本発明の一実施例を示し、本発明の検査装置は、ロールミル１のロール表面を照射する光源２と、該ロール表面を撮影するカメラ３と、該カメラの撮影した画像によってロール表面の汚れ、粗さ、キズ等を検出するノートパソコン等の画像処理装置４を具備しており、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントやロールの末期を判定する。

上記ロールミルは、図においては後ロール５、中ロール６、前ロール７を有する３本ロールミル１が示されており、上記光源２としては白色蛍光灯等の屋内照明とカメラ３のストロボを併用しているが、ホワイトバランスの自動調整が充分に効かない屋内照明の場合には独立したストロボ光源や色温度が既知の照明用光源を用いることができる。

上記カメラ３としては、露光量やホワイトバランスの調整機能を備えたデジタルカメラを用い、特に機種に依存しないカラー仕様を持っているデジタルカメラが好ましい。また、デジタルカメラに替えて高解像度のビデオカメラを用いることもでき、上記パソコンからカメラの撮影条件の設定や撮影、画像データの転送等を操作できることが望ましい。これらの制御や画像処理は既存のソフトを用いるか、汎用のプログラム言語で作成すればよい。

上記カメラによる撮影は、図２に示すように３本ロールの真上から中ロールの中央×印を中心としてロール表面を撮影することが好ましいが、便宜性を考慮して、ロールミルのフレームの影にならないようにロールミルの正面からまたはその逆の方向から撮影し、図３に示すように３本のロールが充分に視野内に見えるような前後約４５°の範囲内で撮影すればよい。

上記光源２の照明により鏡面反射の大きいロールミルを撮影する場合は、複数の光源が必要になる。例えば、カメラに付属のストロボと室内照明を併用したり、複数の方向からストロボを同時に発光させたり、複数の照明用光源を用いて撮影すればよい。また、上記撮影は３本のロールを回転させながら、何度かに分けて全体を撮影する。もし複数の光源のホワイトバランスが異なる場合は色温度変換フィルターを用いて調整する。

而して、ロール表面と処理材料の色相が異なる場合は、白色光源の照明下で洗浄中のロールミルをデジタルカメラで撮影し、そのカラー画像を画像処理装置（パソコン）へ送り、該画像処理装置上でＲＧＢ画像をＨＳＶ画像に変換し、色相（Ｈ）分布像を、処理材料が付着していない初期のロール表面の色相分布像と比較し、変化する色相像または色相域像から洗浄中の処理材料の残留の有無や残留場所が明確に知ることができる。

ロール表面と処理材料の色相が類似している場合は、光学カラーフィルターを白色光源の前に設置し若しくは上記画像処理装置で該光学カラーフィルターを用いたと同様の処理を行い上記ロール表面をカラーフィルターの色に染める。ロール表面はその画像彩度が低いとカラーフィルターの色に染まるが、処理材料は通常画像彩度が高いのでほとんどその影響を受けず、色相は変わらない。その結果、処理材料が残っている部分とロール表面の間に色相差が生じるから、上述の場合とほぼ同様の手順でカメラによって得られた色相（Ｈ）分布像を、処理材料が付着していない初期のロール表面の色相分布像と比較し、変化する色相像または色相域像から洗浄中の処理材料の残留の有無や残留場所が的確に知ることができる。

処理材料が透明度のある無彩色系の場合には、色相分布像と鏡面反射分布像の変化から洗浄の進行度や残量場所を特定する。すなわち、無彩色系の処理材料の場合でも彩度は低いが色を有し、その色はロール表面の色と若干異なることが多い。そして、ロール表面に付着した処理材料の画像は、色相が所定の値のまわりで滑らかに小さく変化し、他方ロール表面の画像は色相がランダムに変動することが多い。また、処理材料とロール表面の反射率の違いから、洗浄の有無で画像の明度が異なることが多い。したがって、このような場合には、洗浄において色相が洗浄前から変化した領域を検出し、そこで色相の変動や明度の変化を評価することで、洗浄領域を特定することができる。透明度のある処理材料の場合は、その透過光がロール表面で反射して生じる鏡面反射の成分も顕著になる。この成分は処理材料の厚みに応じた減衰の効果でロールの形状を反映してロールの軸方向に長い楕円状になる。他方、ロール自体の鏡面反射の成分は軸方向に長く伸びた線状になる。このような場合に、鏡面反射成分を２値化したパターンの周方向と軸方向の長さの比から、洗浄の進行度を検知することができる。洗浄中のパターンは洗浄ムラを反映して不規則に変化し、その変化からも進行度を検知することができる。

処理材料の透明度が低い無彩色系の処理材料の場合は、ロール表面の色相分布像と明度分布像の変化から、洗浄の進行度や処理材料の残留場所を検知することができる。このような処理材料の場合、処理材料が洗浄されたロール領域では画像の明度が通常大きくなり、そこでは色相が発生しまたは明確になる。明度分布の変化は洗浄前の画像との差分画像を形成して検知し、色相分布の変化は、明度変化のあった領域での色相の平均値や分布を求め、そのロールの最も近い過去のデータと比較して検知する。

ロールのオーバーホールの時期を判断するためには、ロール末期の種々の特有な現象を画像データベース化しておき、個々の画像をこのデータベースに参照処理することにより判断することができる。すなわち、オーバーホール近くのロールは、表面の粗さが大きくなって鏡面反射がなくなり、周方向などにキズが目立ったり、また特有の模様を呈するようになるから、これらを検出し特徴を抽出する処理を行い、データベース化しておく。そして、オーバーホールの判定は、先ず個々のロール表面の画像に対し順次、粗さ、傷、パターンの処理を行い、データベースとの照合を行い診断結果を出力すればよい。

本発明の装置の一実施例を示す説明図である。 ロールミルの平面からみた説明図である。 ロールミルの側面から見た説明図である。

符号の説明

１ ロールミル
２ 光源
３ カメラ
４ 画像処理装置
５ 後ロール
６ 中ロール
７ 前ロール

Claims (1)

1. ロールミルのロール表面を照射する光源と、該ロール表面を撮影するカメラと、該カメラの撮影した画像によって色相分布像をチェックしロール表面の汚れ、粗さ、キズを検出する画像処理装置と、該画像処理装置の検出したロール表面の状態に基づきロール洗浄のエンドポイントを検査するロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置であって、上記画像処理装置は、ロール表面に付着した処理材料が透明度のある無彩色系であるが色を有しロール表面の色と異なる処理材料である場合、処理材料が付着していない初期のロール表面の色相分布像及び鏡面反射分布像と検出したロール表面の色相分布像及び鏡面反射分布像の変化から処理材料の残留の有無や残留場所を特定することを特徴とするロールミルのロール洗浄のエンドポイント検査装置。

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