JP2000241146A

JP2000241146A - シートの製造方法およびその装置

Info

Publication number: JP2000241146A
Application number: JP11042869A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakai; 康博中井; Yuuji Isozaki; 勇慈礒崎; Shunichi Yorozu; 俊一萬
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】シートの表面全体における凹凸を短時間で計測
してシートの品質評価を行うシートの製造方法および製
造装置を提供する。【解決手段】シートの表面に光を斜め方向から照射する
とともに、シートからの反射光に基づく受光画像を作成
し、その受光画像に表れるシートの凹凸に基づいてシー
トの品質を評価してシートを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートの凹凸およ
び品質を好適に評価するシートの製造方法およびその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シート、たとえば発泡剤を添加したポリ
マシートを加熱、発泡して製造される樹脂発泡体は、そ
の樹脂発泡体に接着剤をロールコータ等で塗布してレザ
ーシート等を張り合わせて車のドアの内装などに用いら
れる。

【０００３】しかしながら、このようなシートは、その
製造工程で種々の欠点が発生する。特に、加熱媒体が液
体であり、この液体の中にポリマシートを浸して発泡さ
せる場合には、ポリマシート下面と液体との境界に、発
泡によって発生した気泡が空気中へ放出されずに残り、
その気泡によって樹脂発泡体下面全体に凹凸が形成され
る。この結果、樹脂発泡体にロールコータ等で接着剤を
塗布しようとしても、表面に形成された凹凸によって接
着剤が塗布されない部分ができ、レザーシート等を張り
合わせた後には空気が残ってしまう。さらに、この空気
が膨張することによってレザーシート面に凹凸を生じ外
観を損ねる結果となる。そのため、接着剤を塗布する前
に、シートの凹凸を評価する必要がある。

【０００４】ところで、上記のようなシートの品質を評
価する方法としては、そのシート表面の凹凸を触針式の
粗さ計で測定する方法が一般的である。しかし、この方
法では、対象としているシートの表面全体を測定するに
は膨大な時間を要するという問題がある。

【０００５】また、特公平７−１８６９５号公報には、
画像処理を利用して平坦面に形成された凹凸の観測装置
が記載されている。この装置は、観測対象の平坦面上を
覆いかつ平坦面との間に微小間隙が生ずるように配置さ
れた遮蔽体と、その微小間隙から遮蔽体の内側へ板状光
を平坦面に平行に照射することができるように遮蔽体の
外側に設けられた投光装置と、対物レンズが観測対象の
平坦面の上方で、かつ、遮蔽体の内側に平坦面と対向さ
せて配置された撮像装置とによって、紙や布などシート
状物の表面に生成されるシワの有無を観測したり、物体
の平坦面に生成されるうねりや凹凸を観測するものであ
る。しかし、この装置では、平坦面に対して平行に板状
光を照射するので、投光部に最も近い凹凸には光は当た
るが、それよりも投光部から離れて存在する凹凸には、
最も近い凹凸の影となるため光が当たらない。したがっ
て、この装置では平坦な面における凹凸の有無の判断に
は使用できるが、面全体に凹凸が形成された対象物にお
ける凹凸の周期や高さを評価することはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シートの表
面全体における凹凸を短時間で計測してシートの品質評
価を行うシートの製造方法および製造装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、シートの表面に光を斜め方向から照射する
とともに、シートからの反射光に基づく受光画像を作成
し、その受光画像に表れるシートの凹凸に基づいてシー
トの品質を評価するシートの製造方法を特徴とするもの
である。

【０００８】このとき、シートの表面に対して５〜２０
度の範囲の角度で光を照射するとともに、シートの上方
で反射光を受光することや、受光画像の濃度分布の標準
偏差に基づいてシートを評価することが好ましい。ま
た、受光画像の縦方向の平均画像データ値プロファイル
ｆ（ｘ）と横方向の平均画像データ値プロファイルｇ
（ｙ）とを求め、画素位置（ｘ_i，ｙ_j）の画像データ値
ｆ（ｘ_i）およびｇ（ｙ_j）の平均値から平均画像を作成
するとともに、その平均画像の画像データ値を、受光画
像の同一位置の画素の画像データ値で除算または減算
し、演算後の画像に基づいてシートを評価すること、さ
らには、受光画像に対して凹凸の周期のバンドパスフィ
ルタ処理を施し、処理後の画像に基づいてシートを評価
することが好ましい。そして、ポリマーおよび発泡剤に
よって得られたシートを評価することや、浴上発泡法に
よって製造された樹脂発泡体のシートを評価すること、
また、評価結果に基づいてシートの製造工程を管理する
ことも好ましい。

【０００９】また、上記目的を達成するための本発明
は、上述のいずれかの方法を行う手段を備えているシー
トの製造装置も特徴とするものである。

【００１０】ここで、光を照射する手段が、光ファイバ
を線状に配置したラインライトガイドであること、さら
に、ラインライトガイドの出射部に集光手段を備えてい
ることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のシートの製造方法は、図
１に示すような、検査対象であるシート４に光を照射す
る照射手段１と、シート４からの反射光を受光する受光
手段２と、その受光手段２からの信号に基づいて受光画
像を作成する画像処理装置３とが設けられた装置を用い
る。受光手段２は、シート４からの反射光を受光してア
ナログ電気信号に変換してその信号を画像処理装置３に
発信するように、画像処理装置３に接続されており、画
像処理装置３は、取り込んだアナログ電気信号のＡ／Ｄ
変換器と、変換後の信号から受光画像を作成し、その受
光画像の濃度分布の標準偏差を算出する手段を有してい
る。

【００１２】照射手段１は、シート４の表面において照
射手段から離れて存在する凹凸が、それよりも照射手段
に近い位置に存在する凹凸の影にならないように、評価
対象であるシート４の表面に対して斜め方向から照射す
ることが必要である。そして、受光画像上で凹凸による
明暗の差が大きく現れるように、照射角は５〜２０度の
範囲であることが好ましい。また、受光手段２は、シー
ト４の上方から反射光を受光するように設けられるが、
ピントがずれないようにするために受光角はシート４の
表面に対して７０〜１２０度の範囲であることが好まし
い。

【００１３】上述の製造装置では、照射手段１から発せ
られた光が、シート４の表面を照射する。そして、シー
ト表面で反射した光が受光手段２によって受光されてア
ナログ電気信号に変換され、そのアナログ電気信号が画
像処理手段３に送られる。画像処理手段３では、送られ
てきたアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換し、変換後の信号
から受光画像を作成する。そして、この受光画像の濃度
分布の標準偏差を算出し、受光画像に表れたシート表面
の凹凸によってシートを評価する。

【００１４】ここで、シート４の表面における光の反射
の様子について説明する。図２に示すようにシート表面
の凹凸の高さが大きいときは、シートに対して５〜２０
度の角度で照射することによって、シート表面の凹凸の
照明手段側の斜面は明るく、反対側の斜面は影で暗くな
るため受光画像は明暗の差が大きい画像となる。一方、
シート表面の凹凸の高さが小さいときは、光はシート表
面全体にほぼ均一に照射されるため、受光画像は明暗の
差が小さい画像となる。このように受光画像の明暗の差
は、凹凸の高さが大きいほど大きくなる。凹凸の高さが
大きい場合と小さい場合の受光画像の濃度分布を図３に
示す。これらの分布の標準偏差を求めると、凹凸の高さ
が大きいシートではその値は大きく、凹凸の高さが小さ
くなるにしたがいその値は小さくなる。したがって、濃
度分布の標準偏差からシート表面に存在する凹凸の程度
を、さらにはシートの品質を評価することができる。ま
た、濃度分布の標準偏差で評価するとシート表面の地合
の色の影響を受けないので、より正確にシートを評価す
ることができる。

【００１５】また、本発明は、図４に示すように、図１
における画像処理手段３に別の演算手段１１を付加した
装置でも実施することができる。

【００１６】本発明では、用いる照射手段によっては、
シートを一方向から照射するため、受光画像は照明手段
に近いほど明るく、照明手段から離れるにしたがい暗く
なる場合がある。また、照射方向に垂直な方向に対して
も、中央部が明るく端ほど暗くなる場合がある。しか
し、本発明は、受光画像の濃度分布の標準偏差によって
シート表面の凹凸を評価するため、前述したような照明
ムラがあると濃度分布にはシート表面の凹凸による明暗
以外に照明ムラによる明暗が影響を及ぼすことになる。
そのため正確にシート表面の凹凸を評価することができ
なくなる。そこで演算手段１１により、以下の方法で照
明ムラを除去する。

【００１７】受光画像の縦方向の平均画像データ値プロ
ファイルｆ（ｘ）と横方向の平均画像データ値プロファ
イルｇ（ｙ）を求め、画素位置（ｘ_i，ｙ_j）の画像デー
タ値ｆ（ｘ_i）およびｇ（ｙ_j）の平均値から平均画像を
作成する。そして、その平均画像を、受光画像の同一位
置の画素の画像データ値で除算あるいは減算演算し、さ
らに、演算後のデータを一定の倍率で増幅しオフセット
を加える。受光画像において、シート表面の凹凸による
明暗は画像全体に周期的に分布しているので、縦、横方
向の平均画像データプロファイルには凹凸による明暗は
ほとんど影響は無く、平均画像には照明ムラの情報のみ
が含まれる。そして、受光画像と平均画像を除算あるい
は減算演算することによって、演算後の画像にはシート
表面の凹凸による明暗の情報だけが含まれる。

【００１８】こうして凹凸による明暗の情報だけを含む
画像を得た後は、図１に示す装置と同様に、濃度分布の
標準偏差を算出することによってシートの評価する。

【００１９】また、本発明は、図５に示すように、図１
における画像処理手段３にさらに別の演算手段１２を付
加した装置でも実施することができる。

【００２０】本発明は、上述したように、受光画像の濃
度分布の標準偏差によってシート表面の凹凸を評価す
る。このとき凹凸の周期は考慮されていない。しかし、
実際にシート表面に接着剤を塗布する際、凹凸の周期が
小さければ接着剤が塗布されない部分は少なくなるので
問題とならない場合がある。したがって、受光画像の濃
度分布が同じであっても、凹凸の周期が小さい場合は評
価値を小さくする必要がある。そのために標準偏差を算
出する前に受光画像に対してバンドパスフィルタ処理を
行うことが好ましい。凹凸の周期と同程度の幅のバンド
パスフィルタ処理を行うことによって、周期が小さい凹
凸の明暗差を小さくすることができる。この処理画像に
対して濃度分布の標準偏差を算出することによって、凹
凸の周期まで考慮してシート表面の凹凸を評価すること
ができる。

【００２１】また、照射手段１に、指向性が強い、光フ
ァイバを線状に配置したラインライトガイドを用いるこ
とにより、シート表面の凹凸によって生じる影が場所に
依らず同程度になり、正確にシートの品質を評価するこ
とができる。さらに、ラインライトガイドの出射部に集
光手段、たとえばシリンドリカルレンズを用いることに
よって、照射手段１の指向性が強くなるので、さらに正
確にシートの品質を評価することができる。

【００２２】以上のように、本発明は、受光画像に現れ
るシートの濃度分布の標準偏差からシートの凹凸の程度
およびシートの品質を評価するので、熟練した検査員で
なくても簡便かつ精度良く評価することができる。ま
た、本発明は、上述の評価をシートの製造工程において
適用するので、製造工程の不具合箇所を直ちに修正して
製造工程を管理することができ、シートの製造コストを
低減することができる。また、出荷前に欠点不良も除去
できるので、不良シートによる損害を抑えることができ
る。

【００２３】なお、本発明は、ポリマーと発泡剤によっ
て得られたシート、さらには、図１０に示すような浴上
発泡法によって形成される、ポリエチレンやポリプロピ
レンなどのポリマーとアゾジカルボンアミドなどを主成
分とする樹脂発泡体など、凹凸が形成されるシートの製
造工程において好適に実施できる。

【００２４】

【実施例】実施例１図１に示す装置を用いて、ポリエチレンと発泡剤を主成
分とする浴上発泡法によって製造された、凹凸の高さが
大きいものと小さいもの２種類のシートの評価を行っ
た。

【００２５】なお、照射手段はシート表面に対して５度
の角度から照射するように配置し、受光手段はシート上
方に、シートに対向するように配置した。照射手段１と
しては、光ファイバを線状に１００ｍｍ幅で配列した、
ハロゲンを光源とするものを用いた。受光部２として
は、ＣＣＤ素子が５１２×４８０個、２次元に配列され
たエリアセンサカメラを使用した。

【００２６】図６に凹凸の高さが大きい樹脂発泡体の受
光画像を、図７に凹凸の高さが小さい樹脂発泡体の受光
画像を示す。それぞれの受光画像の濃度分布の標準偏差
は、２７と２２であり、この値からシート表面の凹凸を
評価することができた。実施例２図４に示す装置を用いて、シート表面の凹凸評価を行っ
た。サンプルは実施例１と同じシートを用いた。

【００２７】受光画像の縦方向の平均画像データ値プロ
ファイルｆ（ｘ）と横方向の平均画像データ値プロファ
イルｇ（ｙ）を求め、画素位置（ｘ_i，ｙ_j）の画像デー
タ値ｆ（ｘ_i）およびｇ（ｙ_j）の平均値から２次元平均
画像を作成し、２次元平均画像との間で同一位置の画素
の画像データ値を除算演算した。演算後の画像データに
ついては、実施例１と同様の方法で処理を行った。

【００２８】図８に処理前の受光画像を、図９に演算後
の受光画像を示す。これらの画像から照明ムラが除去さ
れていることがわかる。２つのサンプルの演算後の画像
の濃度分布の標準偏差を算出したところ、それぞれの値
の比は実施例１の１．２３から１．６５になっており、
さらに正確にシートの凹凸評価をすることができた。実施例３図５に示す装置を用いて、シート表面の凹凸評価を行っ
た。サンプルは実施例１、２と同じシートを用いた。

【００２９】凹凸の高さが大きいシート表面の凹凸の周
期は約５ｍｍであるので、それに相当する受光画像の画
素数でバンドパス処理を行った。２つのサンプルの処理
画像の濃度分布の標準偏差を求め、それぞれの比を求め
ると２．１６であり、さらに正確にシートの評価をする
ことができた。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、シートの表面に光を斜め方向
から照射するとともに、シートからの反射光に基づく受
光画像を作成し、その受光画像に表れるシートの凹凸に
基づいてシートの品質を評価しつつシートを製造するの
で、熟練した検査員でなくても簡便にかつ正確にシート
表面の凹凸を評価でき、その結果、製造工程の不具合箇
所を直ちに修正することができるようになり、シートの
製造コストを低減することができるようになる。

【００３１】このとき、シートの表面に対して５〜２０
度の範囲の角度で光を照射するとともに、シートの上方
で反射光を受光すると、シート表面の凹凸の高さ情報を
正確に受光画像として得ることができる。また、受光画
像の濃度分布の標準偏差に基づいてシートを評価する
と、シート表面の地合の色の影響を受けず、正確にシー
ト表面の凹凸を評価できる。

【００３２】そして、受光画像の縦方向の平均画像デー
タ値プロファイルｆ（ｘ）と横方向の平均画像データ値
プロファイルｇ（ｙ）とを求め、画素位置（ｘ_i，ｙ_j）
の画像データ値ｆ（ｘ_i）およびｇ（ｙ_j）の平均値から
平均画像を作成するとともに、その平均画像の画像デー
タ値を、受光画像の同一位置の画素の画像データ値で除
算または減算し、演算後の画像に基づいてシートを評価
する場合には、照明ムラの影響を受けず正確にシート表
面の凹凸を評価することができ、さらに、受光画像に対
して凹凸の周期のバンドパスフィルタ処理を施し、処理
後の画像に基づいてシートを評価する場合には、凹凸の
周期も考慮して評価することができる。

【００３３】さらに、照射手段に、指向性が強い、光フ
ァイバを線状に配置したラインライトガイドを用いるこ
とにより、シート表面の凹凸によって生じる影が場所に
依らず同程度になるので正確にシート表面の凹凸を評価
することができ、ラインライトガイドの出射部に集光手
段を設けると照射手段１の指向性がさらに強くなるの
で、さらに正確にシート表面を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシートの製造装置の
ブロック図である。

【図２】シート表面における光の反射の様子を示す図で
ある。

【図３】受光画像の濃度分布を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係るシートの製造装置
のブロック図である。

【図５】本発明のさらに別の実施形態に係るシートの製
造装置のブロック図である。

【図６】実施例１で得られた凹凸の高さが大きい樹脂発
泡体の受光画像である。

【図７】実施例１で得られた凹凸の高さが小さい樹脂発
泡体の受光画像である。

【図８】実施例２で得られた受光画像（処理前）であ
る。

【図９】実施例２で得られた受光画像（処理後）であ
る。

【図１０】浴上発泡法によるシートの製造工程の概略図
である。

【符号の説明】

１：照射手段２：受光手段３：画像処理手段４：シート１１：演算手段１２：演算手段２０：浴槽２１：加熱媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 AA61 BB26 CC00 CC02 FF04 FF42 HH03 HH12 JJ03 JJ26 LL03 LL08 QQ03 QQ26 QQ33 QQ41 QQ42 QQ43 QQ45 UU01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シートの表面に光を斜め方向から照射する
とともに、シートからの反射光に基づく受光画像を作成
し、その受光画像に表れるシート表面の凹凸に基づいて
シートの品質を評価することを特徴とするシートの製造
方法。
【請求項２】シートの表面に対して５〜２０度の範囲の
角度で光を照射するとともに、シートの上方で反射光を
受光する、請求項１に記載のシートの製造方法。
【請求項３】受光画像の濃度分布の標準偏差に基づいて
シートを評価する、請求項１または２に記載のシートの
製造方法。
【請求項４】受光画像の縦方向の平均画像データ値プロ
ファイルｆ（ｘ）と横方向の平均画像データ値プロファ
イルｇ（ｙ）とを求め、画素位置（ｘ_i，ｙ_j）の画像デ
ータ値ｆ（ｘ_i）およびｇ（ｙ_j）の平均値から平均画像
を作成するとともに、その平均画像の画像データ値を、
受光画像の同一位置の画素の画像データ値で除算または
減算し、演算後の画像に基づいてシートを評価する、請
求項１〜３のいずれかに記載のシートの製造方法。
【請求項５】受光画像に対してシート表面の凹凸の周期
のバンドパスフィルタ処理を施し、処理後の画像に基づ
いてシートを評価する、請求項１〜４のいずれかに記載
のシートの製造方法。
【請求項６】ポリマーおよび発泡剤によって得られたシ
ートを評価する、請求項１〜５のいずれかに記載のシー
トの製造方法。
【請求項７】浴上発泡法によって製造された樹脂発泡体
のシートを評価する、請求項１〜６のいずれかに記載の
シートの製造方法。
【請求項８】評価結果に基づいてシートの製造工程を管
理する、請求項１〜７のいずれかに記載のシートの製造
方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかの方法を行う手段
を備えている、シートの製造装置。
【請求項１０】光を照射する手段が、光ファイバを線状
に配置したラインライトガイドであることを特徴とす
る、請求項９に記載のシートの製造装置。
【請求項１１】ラインライトガイドの出射部に集光手段
を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載のシ
ートの製造装置。