JPH05332755A - Smoothness measuring device - Google Patents

Smoothness measuring device

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JPH05332755A
JPH05332755A JP13905592A JP13905592A JPH05332755A JP H05332755 A JPH05332755 A JP H05332755A JP 13905592 A JP13905592 A JP 13905592A JP 13905592 A JP13905592 A JP 13905592A JP H05332755 A JPH05332755 A JP H05332755A
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JP
Japan
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image
smoothness
sample
measuring device
circular pattern
Prior art date
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Application number
JP13905592A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Katsura
徹 桂
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】試料面位置が変動すると測定結果が変化する、
1箇所の測定に時間がかかるといった従来法の問題点を
改良した、平滑性測定装置を提供することである。 【構成】試料表面の法線に対し10度以下の位置から円
形のパターンを表面に投影し、その正反射像を撮影する
手段と、同撮影手段からの電気信号を画像解析する手段
を備えたことを特徴とする平滑性測定装置。 【効果】光沢を有するシート表面の平滑度を非接触で、
高速に測定することが出来る。
(57) [Summary] [Purpose] The measurement result changes when the sample surface position changes,
An object of the present invention is to provide a smoothness measuring device, which has improved the problem of the conventional method that it takes time to measure at one location. [Structure] A means for projecting a circular pattern on the surface from a position of 10 degrees or less with respect to the normal to the surface of the sample and photographing the specular reflection image, and means for image-analyzing the electric signal from the photographing means are provided. A smoothness measuring device characterized by the above. [Effect] The smoothness of the glossy sheet surface is non-contact,
It can measure at high speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光沢を有するシート表
面の平滑性を非接触で、高速に測定する測定装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring device for measuring the smoothness of a glossy sheet surface at high speed without contact.

【0002】[0002]

【従来の技術】紙、フイルム、塗膜等の光沢のある比較
的平滑な表面の平滑性を非接触で測定する方法として、
(1)特開昭62−235512号公報等に記載されて
いるような、法線に対する入射角が45度以上の大きい
角度から斜光を表面に照射し、その正反射光の強度分布
を測定したり、斜光により生じた表面の凹凸を反映した
陰影を解析する方法、(2)特開昭58−97608号
公報に記載されているような、表面に投影結像した矩形
波パターンの空間的光強度分布を解析する方法、(3)
レーザー光等を用いた非接触変位センサーで直接表面の
凹凸を測定する方法等が知られている。
2. Description of the Related Art A non-contact method for measuring the smoothness of a glossy and relatively smooth surface of paper, film, coating film, etc.
(1) As described in JP-A No. 62-235512, the surface is irradiated with oblique light from a large angle of incidence of 45 degrees or more with respect to the normal line, and the intensity distribution of specular reflection light is measured. Or a method of analyzing a shadow reflecting surface irregularities caused by oblique light, (2) spatial light of a rectangular wave pattern projected and imaged on the surface as described in JP-A-58-97608. Method to analyze intensity distribution, (3)
There is known a method of directly measuring unevenness of a surface with a non-contact displacement sensor using laser light or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の、法線に対する
入射角が45度以上と大きい方法では、試料面の大きな
うねりあるいは移動中の試料面位置の変動などにより、
表面と光源または検出器との距離が変化すると測定値が
大きく変動する点が問題であった。また、投影した矩形
波パターンを解析する方法では、凹凸の評価が特定の方
向に限定されること、検出スポットを連続的に走査する
ため測定に時間がかかるなどの欠点があった。
In the conventional method in which the incident angle with respect to the normal line is as large as 45 degrees or more, due to a large undulation of the sample surface or a change in the sample surface position during movement,
The problem is that the measured values fluctuate greatly as the distance between the surface and the light source or detector changes. Further, the method of analyzing the projected rectangular wave pattern has drawbacks that the evaluation of the unevenness is limited to a specific direction, and that it takes time to measure because the detection spot is continuously scanned.

【0004】非接触変位センサーで直接表面の凹凸を測
定する方法は、実際に表面の凹凸の大きさが測定できる
利点はあるが、一定速度で移動する試料を測定する場合
などには、試料面位置の変動の影響を強く受ける点が問
題であった。また、測定スポットが小さいため、1つの
センサーから一度に得られる情報量が限られている点も
問題であった。
The method of directly measuring the unevenness of the surface with the non-contact displacement sensor has an advantage that the size of the unevenness of the surface can be actually measured, but when measuring a sample moving at a constant speed, the sample surface The problem was that it was strongly affected by position changes. Another problem is that the amount of information that can be obtained from one sensor at a time is limited because the measurement spot is small.

【0005】本発明の目的は、(1)試料面位置が変動
すると測定結果が変化する、(2)1箇所の測定に時間
がかかるといった従来法の問題点を改良した、平滑性測
定装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a smoothness measuring apparatus which improves the problems of the conventional method such as (1) the measurement result changes when the position of the sample surface changes, and (2) it takes time to measure one point. Is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、試料面へ照射する光の種類、受光する検出器の種
類、照射条件、検出条件などについて種々の検討を試
み、高速で上下方向に振動しながら移動する試料につい
ても安定した検出信号の得られる、機器要素とその配置
条件を見いだした。また、同時に検出信号を高速で解析
する手段についても検討し、好ましい方向を見いだし
た。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, various investigations were made on the type of light to be irradiated onto the sample surface, the type of detector to receive light, irradiation conditions, detection conditions, etc. We have found the equipment elements and their arrangement conditions that can obtain a stable detection signal even for a sample that moves while vibrating. At the same time, a method for analyzing the detection signal at high speed was also examined and a preferable direction was found.

【0007】すなわち、試料表面の法線に対し、10度
以下の位置から円形のパターンを表面に投影し、その正
反射像を撮影する手段と、同撮影手段からの電気信号を
画像解析する手段を備えたことを特徴とする平滑性測定
装置により、本発明の目的とした、光沢を有するシート
表面の平滑度を非接触で、試料位置変動の影響を受ける
ことなく、高速で測定することが可能になった。
That is, means for projecting a circular pattern on the surface from a position of 10 degrees or less with respect to the normal to the surface of the sample, and means for photographing the specular reflection image, and means for image-analyzing the electric signal from the means for photographing. With the smoothness measuring device characterized by being provided, it is possible to measure the smoothness of the glossy sheet surface, which is the object of the present invention, in a non-contact manner and at a high speed without being influenced by the sample position fluctuation. It became possible.

【0008】本発明の光源としては、ハロゲンランプ、
タングステンランプ、ストロボライト、レーザー等を用
いることが出来る。また、ハロゲンランプ等においては
ランプと試料の間にフィルターを設置し、ある特定の波
長または波長範囲の光のみを利用することも可能であ
る。
The light source of the present invention includes a halogen lamp,
A tungsten lamp, a strobe light, a laser or the like can be used. Further, in a halogen lamp or the like, it is possible to install a filter between the lamp and the sample and use only light of a certain specific wavelength or wavelength range.

【0009】試料面に投影する円形パターンは、光源と
試料の間に所定のパターンを描いた半透明の板とレンズ
を設置することにより投影結像される。投影像の大きさ
は、測定対象とする凹凸の大きさ応じて変化させること
が出来、視覚評価結果との対応を考慮する場合には、直
径1〜10mmのものが好ましい。また、投影像と周囲
との光学濃度差は0.5以上あればよく、投影像の光学
濃度は周囲より高くても低くても構わない。
The circular pattern projected on the sample surface is projected and imaged by disposing a semitransparent plate and a lens having a predetermined pattern between the light source and the sample. The size of the projected image can be changed according to the size of the unevenness to be measured, and in consideration of the correspondence with the visual evaluation result, a diameter of 1 to 10 mm is preferable. The difference in optical density between the projected image and the surroundings may be 0.5 or more, and the optical density of the projected image may be higher or lower than the surroundings.

【0010】投影像を撮影する手段としては、カルニコ
ン、ビジコンなどの撮像管あるいは固体撮像素子(CC
D)を用いたテレビカメラが使用できる。テレビカメラ
の設置位置は、投影光の正反射光を受光出来る位置がよ
い。円形パターンの投影とテレビカメラの設置位置は、
試料表面の法線に対し、それぞれ10度以下の位置に設
置するものとする。
As means for photographing the projected image, there are an image pickup tube such as a carnicon or a vidicon or a solid-state image pickup device (CC
A television camera using D) can be used. The TV camera is preferably installed at a position where it can receive specularly reflected light of projection light. The projection of the circular pattern and the installation position of the TV camera are
It should be installed at a position of 10 degrees or less with respect to the normal line of the sample surface.

【0011】画像解析する手段としては、テレビカメラ
からの電気信号をデジタル化し、画像メモリーへ転送
し、コンピューター制御の下で種々のデーター処理を行
うデジタル画像処理装置を使用することが出来る。デー
ター処理の方法としては、濃淡画像のフーリエ解析、あ
るいは所定の方法で二値化した画像の形状解析などを利
用できる。
As a means for analyzing an image, a digital image processing device which digitizes an electric signal from a television camera, transfers it to an image memory, and processes various data under computer control can be used. As a data processing method, a Fourier analysis of a grayscale image, a shape analysis of an image binarized by a predetermined method, or the like can be used.

【0012】これらの中でとくに好ましいのは、、二値
化画像の面積(A)と周囲長(P)を求め、下記の数2
(数式1)で表される平滑性指標(S)により、投影画
像に対する撮影画像の劣化程度を定量化する画像解析手
段である。
Among these, it is particularly preferable to obtain the area (A) and the perimeter (P) of the binarized image,
It is an image analysis unit that quantifies the degree of deterioration of the captured image with respect to the projected image using the smoothness index (S) represented by (Equation 1).

【数2】 Sをそのまま平滑性指標として使用、あるいは基準とな
る鏡面についての指標(Ss)に対する測定試料の指標
(S)の比(S/Ss)をもって平滑性を評価すること
が出来る。
[Equation 2] S can be used as it is as a smoothness index, or smoothness can be evaluated by the ratio (S / S s ) of the index (S) of the measurement sample to the index (S s ) of the reference mirror surface.

【0013】[0013]

【作用】本発明の、試料表面の法線に対し10度以下の
位置から円形のパターンを表面に投影し、その正反射像
を撮影する手段と、同撮影手段からの電気信号を画像解
析する手段を備えたことを特徴とする平滑性測定装置を
使用することにより、光沢を有するシート表面の平滑度
を非接触で、高速に測定することが出来る。
According to the present invention, means for projecting a circular pattern on the surface from a position of 10 degrees or less with respect to the normal to the surface of the sample and photographing the specular reflection image, and image analysis of the electric signal from the photographing means. By using the smoothness measuring device characterized by including the means, the smoothness of the glossy sheet surface can be measured at high speed without contact.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例について図を参照して示す。
なお、本発明は実施例に限定されるものではない。図1
には、平滑性測定装置の構成図を示す。試料1は送りロ
ーラ2により搬送される。試料の法線18に対しそれぞ
れ5度の相対する位置に、ハロゲンランプ光源4、円形
パターンの板5、レンズ6から構成される照明装置およ
び拡大レンズ8を取り付けたCCDカメラ7を設置す
る。ここで、ハロゲンランプは安定化された直流電源3
により点灯される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The present invention is not limited to the embodiments. Figure 1
In the figure, the block diagram of the smoothness measuring device is shown. The sample 1 is conveyed by the feed roller 2. A CCD camera 7 equipped with an illuminating device composed of a halogen lamp light source 4, a circular pattern plate 5, a lens 6 and a magnifying lens 8 is installed at a position opposed to the normal line 18 of the sample by 5 degrees. Here, the halogen lamp is a stabilized DC power supply 3
Is lit by.

【0015】CCDカメラ7からの電気信号は画像解析
装置9に送られ、A/D変換し、デジタル画像とした
後、所定の解析が行われる。その結果は、CRT装置1
0あるいはプリンタ11に出力される。
The electric signal from the CCD camera 7 is sent to the image analysis device 9, A / D converted into a digital image, and then subjected to a predetermined analysis. The result is the CRT device 1
0 or output to the printer 11.

【0016】図2は投影パターンの概念図である。試料
1への円形パターンの投影光路12と検出光路13を示
す。円形パターンは少し歪んだ楕円形に投影され14、
その長軸の長さは20mmであった。試料1面上の線X
−Yに沿って、0.1mm角のスポットで、デジタル画
像の輝度を測定すると分布15が得られる。分布15の
頂部とそれ以外の部分が分離できる様な輝度値で二値化
することにより、図3及び図4の様な二値画像が得られ
る。図3では、試料表面が鏡面に近い場合における画像
解析の原理図を示す。また、図4では、樹脂被覆紙の場
合における画像解析の原理図を示す。なお、本装置で
は、複数個の円形パターンを同時に投影することも可能
である。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a projection pattern. A projection optical path 12 and a detection optical path 13 having a circular pattern on the sample 1 are shown. The circular pattern is projected into a slightly distorted ellipse 14,
The length of its major axis was 20 mm. Line X on the surface of sample 1
A distribution 15 is obtained when the brightness of the digital image is measured with a spot of 0.1 mm square along −Y. By binarizing with a luminance value that allows the top of the distribution 15 and the other portions to be separated, a binary image as shown in FIGS. 3 and 4 is obtained. FIG. 3 shows a principle diagram of image analysis when the sample surface is close to a mirror surface. Further, FIG. 4 shows a principle diagram of image analysis in the case of resin-coated paper. Note that this apparatus can also project a plurality of circular patterns at the same time.

【0017】図3及び図4には画像解析の原理図を示
す。CCDカメラで撮影した画像は、1画素が0.1m
m角に相当する様な条件でデジタル化され、上述の方法
で二値化される。得られた二値画像の図形の面積(A)
16および輪郭線の長さである周囲長(P)17を求
め、下記の数3(数式1)で表される平滑性指標(S)
を求める。
FIGS. 3 and 4 show the principle of image analysis. An image taken by a CCD camera has a pixel size of 0.1 m
It is digitized under the condition corresponding to m-square and binarized by the above-mentioned method. Area of figure of the obtained binary image (A)
16 and the perimeter (P) 17 which is the length of the contour line, and the smoothness index (S) represented by the following mathematical formula 3
Ask for.

【数3】 [Equation 3]

【0018】ライン速度100m/分で種々のシート上
に、二酸化チタンを10%含有する低密度ポリエチレン
樹脂を30μmの厚さに押しだし塗工する塗工機に、本
発明の装置を設置して平滑性を測定した結果を表1に示
す。
The apparatus of the present invention is installed in a coating machine for extruding and coating a low-density polyethylene resin containing 10% of titanium dioxide to a thickness of 30 μm on various sheets at a line speed of 100 m / min. The results of measuring the sex are shown in Table 1.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】表1で、平滑性指標は(数式1)から求め
た値である。視覚評価は、鏡面に近く最も平滑な試料を
1、平滑性の劣る試料を5とした標準試料に対し、塗工
後の試料の平滑性を比較することにより行った。表1の
結果は、塗工機上で連続的に測定した平滑性指標の傾向
が、塗工後の試料の視覚評価値と極めて良く一致するこ
とを示している。
In Table 1, the smoothness index is a value obtained from (Equation 1). The visual evaluation was performed by comparing the smoothness of the sample after coating with a standard sample in which the smoothest sample near the mirror surface was 1, and the sample with poor smoothness was 5. The results in Table 1 show that the tendency of the smoothness index continuously measured on a coating machine matches the visual evaluation value of the sample after coating extremely well.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の結果から、本発明の平滑性測定装
置は、試料表面の法線に対し10度以下の位置から円形
のパターンを表面に投影し、その正反射像を撮影する手
段と、同撮影手段からの電気信号を画像解析する手段を
備えたことを特徴とするものであり、本発明の平滑性測
定装置を使用することにより、光沢を有するシート表面
の平滑度を非接触で、高速に測定することが出来ること
が明らかになった。
From the above results, the smoothness measuring device of the present invention is a means for projecting a circular pattern on the surface from a position of 10 degrees or less with respect to the normal line of the sample surface and photographing the specular reflection image thereof. , A means for analyzing an image of an electric signal from the photographing means is provided, and by using the smoothness measuring device of the present invention, the smoothness of the surface of the sheet having gloss can be non-contacted. , It became clear that it can measure at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】平滑性測定装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a smoothness measuring device.

【図2】投影像の概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram of a projected image.

【図3】画像解析の原理図。(表面が鏡面に近い場合)FIG. 3 is a principle diagram of image analysis. (When the surface is close to the mirror surface)

【図4】画像解析の原理図。(樹脂被覆紙の場合)FIG. 4 is a principle diagram of image analysis. (For resin-coated paper)

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料 2 送りローラ 3 安定化直流電源 4 ハロゲンランプ光源 5 円形パターン板 6 レンズ 7 CCDカメラ 8 拡大レンズ 9 画像解析装置 10 CRT装置 11 プリンタ 12 円形パターンの投影光路 13 円形パターンの検出光路 14 投影パターン 15 輝度分布 16 二値画像の面積 17 二値画像の周囲長 18 法線 1 Sample 2 Feed roller 3 Stabilizing DC power supply 4 Halogen lamp light source 5 Circular pattern plate 6 Lens 7 CCD camera 8 Magnifying lens 9 Image analysis device 10 CRT device 11 Printer 12 Projection optical path of circular pattern 13 Circular pattern detection optical path 14 Projection pattern 15 Luminance distribution 16 Area of binary image 17 Perimeter of binary image 18 Normal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料表面の法線に対し、10度以下の位
置から円形のパターンを表面に投影し、その正反射像を
撮影する手段と、同撮影手段からの電気信号を画像解析
する手段を備えたことを特徴とする平滑性測定装置。
1. A means for projecting a circular pattern on the surface from a position of 10 degrees or less with respect to a normal to the surface of the sample and photographing a specular reflection image of the circular pattern, and means for image-analyzing an electric signal from the photographing means. A smoothness measuring device comprising:
【請求項2】 撮影した円形パターンの面積(A)と周
囲長(P)を求め、下記の数式1で表される平滑性指標
(S)により、投影画像に対する撮影画像の劣化程度を
定量化する画像解析手段を有することを特徴とする請求
項1記載の平滑性測定装置。 【数1】
2. The area (A) and the perimeter (P) of the photographed circular pattern are obtained, and the degree of deterioration of the photographed image with respect to the projected image is quantified by the smoothness index (S) represented by the following mathematical formula 1. The smoothness measuring apparatus according to claim 1, further comprising image analysis means for performing the smoothing. [Equation 1]
JP13905592A 1992-05-29 1992-05-29 Smoothness measuring device Pending JPH05332755A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003004613A (en) * 2001-06-15 2003-01-08 Akashi Corp Mechanism for forming indentation and hardness test machine
JP2007514155A (en) * 2003-12-12 2007-05-31 シェル・ゾラール・ゲーエムベーハー Pyramid size measurement on textured surface
CN115236085A (en) * 2022-07-19 2022-10-25 中冶赛迪信息技术(重庆)有限公司 Method for identifying surface quality by using projection curve

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