JP2006091007A - Hollow fiber membrane module inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空糸膜モジュールの端面に発生する欠陥を検出するための中空糸膜モジュール検査装置および中空糸膜モジュールの検査若しくは製造方法に関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module inspection apparatus and a method for inspecting or manufacturing a hollow fiber membrane module for detecting defects generated on an end face of the hollow fiber membrane module.
従来から、例えば血液透析装置、浄水器等に使用される中空糸膜モジュールの端面に発生する欠陥を検出する装置が知られている(例えば、特許文献1、2)。これら特許文献に記載されている中空糸膜モジュール検査装置は、スリット光源を使用していた。ところが、図1(a)に示すように、中空糸膜モジュールMの端部カット面は、正常な場合にはフラットな面に形成されるのであるが、中空糸膜モジュールMの外径が大きい場合には、カット面形状がフラットではなく、図1(b)に示すように、中央部が凹み、外周部が盛り上がる形状となることがある。このような場合にスリット光源を使用すると、カット面外周部分(盛り上がり部)での反射光がカメラに入射せず、低輝度に撮像され、その結果欠陥として誤検出されることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, devices that detect defects generated on the end face of a hollow fiber membrane module used in, for example, hemodialyzers and water purifiers are known (for example, Patent Documents 1 and 2). The hollow fiber membrane module inspection apparatus described in these patent documents uses a slit light source. However, as shown in FIG. 1A, the end cut surface of the hollow fiber membrane module M is formed into a flat surface in the normal case, but the outer diameter of the hollow fiber membrane module M is large. In some cases, the cut surface shape is not flat, and as shown in FIG. 1B, the center portion may be recessed and the outer peripheral portion may be raised. When the slit light source is used in such a case, the reflected light at the outer peripheral portion (swelled portion) of the cut surface does not enter the camera and is imaged with low luminance, and as a result, it may be erroneously detected as a defect.
また、従来の中空糸膜モジュール検査装置では、光源、カメラが偏光板を有していなかったため、中空糸膜モジュールの端面における中空糸の中空部と中空糸の束を固める樹脂部のコントラストが低く、糸束を認識できない場合があり、不通糸(中空糸膜の端面から内部に樹脂が入り込み、端部が閉塞されてしまう糸)として誤検出する場合があった。
また、中空糸膜モジュールの製造方法において通常、血液透析等に使用する中空糸を円柱型のケース等に挿入し、端部を樹脂で固めるが、ケース端部より外にはみ出た樹脂をカットする工程があり、かかる端部カット工程は通常は中空糸膜モジュール検査工程の前工程に位置するが、工程で使用するカッターは摩耗等により異常状態(カッター異常)が発生することがある。したがって、かかるカッター異常を調べて、カッター交換を実施するかどうかの判断をする必要がある。従来、この判断は該カット工程において定期的にサンプリングしたモジュールの目視検査を行うことによってなされていた。しかし、この場合、カッター異常の発生から発見までタイムラグが生じ、一旦は正常と判断して次工程に流した中空糸膜モジュールまで遡って不良品と判断して回収する必要があったため、収率の低下に繋がっていた。
Also, in the method of manufacturing a hollow fiber membrane module, a hollow fiber used for hemodialysis or the like is usually inserted into a cylindrical case or the like, and the end portion is hardened with resin, but the resin protruding beyond the case end portion is cut. There is a process, and such an end cutting process is usually located in the previous process of the hollow fiber membrane module inspection process, but the cutter used in the process may be in an abnormal state (cutter abnormality) due to wear or the like. Therefore, it is necessary to check such a cutter abnormality and determine whether or not to replace the cutter. Conventionally, this determination has been made by performing a visual inspection of the module periodically sampled in the cutting process. However, in this case, there was a time lag from the occurrence of the cutter abnormality to the discovery, and it was necessary to return to the hollow fiber membrane module that was once judged to be normal and flowed to the next process, and to collect it as a defective product. Led to a decline.
本発明の課題は、上記のような従来の技術における問題点を解決し、カット面形状に図1に示したような歪みが存在する場合でも反射光を均一に受光できるように照射し、中空部と樹脂部のコントラストを向上させて誤検出を低減することができ、併せて端面のカッター異常を早期に発見することのできる中空糸膜モジュール検査装置および中空糸膜モジュールの検査若しくは製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems in the prior art, and to irradiate reflected light evenly even when the cut surface shape has a distortion as shown in FIG. A hollow fiber membrane module inspection apparatus and a hollow fiber membrane module inspection or manufacturing method capable of reducing the false detection by improving the contrast between the resin part and the resin part and at the same time detecting the cutter abnormality of the end face at an early stage It is to provide.
また、中空糸膜モジュールの端面を撮像する際、常にピントの合った状態で撮像でき、中空糸膜モジュール1本当たりの検査タクトを短縮でき、中空糸膜が透明度の高いものであっても、高速で精度良く検査できる中空糸膜モジュール検査装置および中空糸膜モジュールの検査若しくは製造方法を提供することも課題とする。 In addition, when imaging the end face of the hollow fiber membrane module, it can always be in focus, the inspection tact per hollow fiber membrane module can be shortened, and even if the hollow fiber membrane is highly transparent, Another object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module inspection apparatus and a method for inspecting or manufacturing a hollow fiber membrane module that can be inspected at high speed and with high accuracy.
上記課題を解決するために、本発明に係る中空糸膜モジュール検査装置は、第1の撮像手段を、平面型照明から中空糸膜モジュール端面に照射された照射光の反射光を受光する撮像手段とするものであり、より具体的には、平面型照明と中空糸膜モジュールからの反射光を受光する第1の撮像手段と、リング型照明と中空糸膜モジュールからの散乱光を受光する第2の撮像手段と、それぞれの撮像手段で得られた画像を処理する欠陥判別手段と、モジュールを移動させるモジュール走査手段とを有し、中空糸膜モジュール端面に発生する欠陥を検出するようにしたことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-described problem, the hollow fiber membrane module inspection apparatus according to the present invention uses the first imaging unit as an imaging unit that receives the reflected light of the irradiation light irradiated on the end surface of the hollow fiber membrane module from flat illumination. More specifically, the first imaging means for receiving the reflected light from the planar illumination and the hollow fiber membrane module, and the first imaging means for receiving the scattered light from the ring illumination and the hollow fiber membrane module. The image pickup means, the defect determination means for processing the image obtained by each of the image pickup means, and the module scanning means for moving the module to detect defects generated on the end face of the hollow fiber membrane module. It consists of what is characterized by.
この中空糸膜モジュール検査装置においては、平面型照明および第1の撮像手段が偏光板を有し、さらに第1の撮像手段がラインセンサカメラであることが好ましい。 In this hollow fiber membrane module inspection apparatus, it is preferable that the planar illumination and the first imaging means have a polarizing plate, and the first imaging means is a line sensor camera.
また、中空糸膜モジュールに設けられたノズルの固定手段がモジュール位置決め機構を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the fixing means of the nozzle provided in the hollow fiber membrane module has a module positioning mechanism.
また、中空糸膜モジュール端面位置を測定する端面距離測定手段と撮像装置移動手段とを有しており、モジュール端面に撮像手段の焦点位置を合わせることが可能に構成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable to have an end face distance measuring means for measuring the end face position of the hollow fiber membrane module and an imaging device moving means, and to be configured such that the focal position of the imaging means can be adjusted to the module end face.
また、中空糸膜モジュールを複数同時に移載、検査することが可能に構成されていることが好ましい。 Further, it is preferable that a plurality of hollow fiber membrane modules be transferred and inspected at the same time.
また、第2の撮像手段がエリアセンサカメラであり、エリアセンサカメラ用モジュール支持手段とエリアセンサカメラ用移載手段とリング型照明移動手段とを有することが好ましい。 The second imaging means is an area sensor camera, and preferably includes an area sensor camera module support means, an area sensor camera transfer means, and a ring-type illumination moving means.
さらに、欠陥判別手段による判別結果に基づいて欠陥中空糸膜モジュールを分別する手段を有することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to have means for separating the defective hollow fiber membrane modules based on the determination result by the defect determination means.
また、上記手段からなる装置を使用して撮像した端面の画像の特徴量により、端面カット工程の異常を判定するカット状態判定工程を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable to have the cut state determination process which determines the abnormality of an end surface cutting process with the feature-value of the image of the end surface imaged using the apparatus which consists of said means.
その際、カット状態判定工程が撮像した画像における糸束端部の樹脂部領域の平均輝度値あるいは輝度標準偏差に基づいてカット工程における異常状態を判定する工程であることが好ましい。 In that case, it is preferable that the cut state determination step is a step of determining an abnormal state in the cut step based on the average luminance value or the luminance standard deviation of the resin portion region at the yarn bundle end in the captured image.
本発明に係る中空糸膜モジュール検査装置、中空糸膜モジュールの検査若しくは製造方法によれば、次のような種々の効果が得られる。
(1)中空糸膜モジュールの端部カット面の歪みによる暗部領域の発生が防止できるため、誤検出を防ぐことができる。
(2)偏光板を用いれば、中空糸と糸束の認識精度が向上し、さらに誤検出を防ぐことができる。
(3)撮像の際の中空糸膜モジュールの位置決めを、高速に実施することができる。
(4)中空糸膜モジュールを常にピントの合った状態で撮像することができる。
(5)複数同時に検査することで検査タクトを短縮することができる。
(6)リング型照明を中空糸膜モジュールに挿入することで、主原料がポリメチルメタクリレートのような透明度の高い中空糸でも精度良く検査することができる。
(7)リング型照明をモジュールに挿入する場合に、モジュール走査手段(モジュール走査ステップ)から中空糸膜モジュールをモジュール支持手段に移載・設置することによって検査タクトを短縮することができる。
(8)判別結果に基づいて中空糸膜モジュールの排出を行なうので、不良品流出の防止と、生産性の向上を実現できる。
(9)カット工程におけるカッター状態異常を速やかに判定し、警告信号を発生させる等することでカッター交換等の対策が速やかに実施可能となり、収率を向上させることができる。
According to the hollow fiber membrane module inspection apparatus and the hollow fiber membrane module inspection or manufacturing method according to the present invention, the following various effects can be obtained.
(1) Since it is possible to prevent the occurrence of a dark area due to distortion of the end cut surface of the hollow fiber membrane module, erroneous detection can be prevented.
(2) If a polarizing plate is used, the recognition accuracy of a hollow fiber and a yarn bundle can be improved, and further erroneous detection can be prevented.
(3) The hollow fiber membrane module can be positioned at a high speed during imaging.
(4) The hollow fiber membrane module can always be imaged in focus.
(5) Inspection tact can be shortened by inspecting a plurality at the same time.
(6) By inserting the ring type illumination into the hollow fiber membrane module, it is possible to accurately inspect even a highly transparent hollow fiber such as polymethyl methacrylate as a main raw material.
(7) When the ring illumination is inserted into the module, the inspection tact can be shortened by transferring and installing the hollow fiber membrane module from the module scanning means (module scanning step) to the module supporting means.
(8) Since the hollow fiber membrane module is discharged based on the determination result, it is possible to prevent the outflow of defective products and improve the productivity.
(9) By quickly determining an abnormal cutter state in the cutting step and generating a warning signal, measures such as cutter replacement can be quickly implemented, and the yield can be improved.
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、本発明の一実施態様に係る中空糸膜モジュール検査装置の全体構成を示している。図2において、Mは中空糸膜モジュール、1はモジュール移載手段、2は第1の撮像手段としての正反射画像撮像手段、3は第2の撮像手段としての散乱画像撮像手段、4は操作指令手段、5は欠陥判別手段、6は表示装置を、それぞれ示している。前工程から供給される中空糸膜モジュールMを、モジュール搬入手段101を用いてモジュール支持手段102に設置する。モジュール支持手段102は、図4に示すように、中空糸膜モジュールMに設けられたノズル105の固定手段106を備えており、該ノズル固定手段106はV字型のモジュール位置決め機構を有している。モジュールMが設置された後、モジュールの端面距離測定手段201の測定結果をもとに、撮像装置移動手段202、301が撮像装置203、302のピント位置を調整する。その後モジュール走査手段103が動作を開始し、正反射画像撮像手段2によって、照明光源207に接続された平面型照明206からの照射光の反射光を撮像装置203が受光する。 FIG. 2 shows the overall configuration of a hollow fiber membrane module inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, M is a hollow fiber membrane module, 1 is a module transfer means, 2 is a regular reflection image imaging means as a first imaging means, 3 is a scattered image imaging means as a second imaging means, and 4 is an operation Command means, 5 is a defect determination means, and 6 is a display device. The hollow fiber membrane module M supplied from the previous step is installed on the module support means 102 using the module carry-in means 101. As shown in FIG. 4, the module support means 102 includes a fixing means 106 for the nozzle 105 provided in the hollow fiber membrane module M, and the nozzle fixing means 106 has a V-shaped module positioning mechanism. Yes. After the module M is installed, the imaging device moving units 202 and 301 adjust the focus positions of the imaging devices 203 and 302 based on the measurement result of the module end face distance measuring unit 201. Thereafter, the module scanning unit 103 starts operating, and the regular reflection image imaging unit 2 receives the reflected light of the irradiation light from the flat illumination 206 connected to the illumination light source 207 by the imaging device 203.
ここで、前記第1の撮像手段はラインセンサカメラであることが好ましい。また、前記第2の撮像手段はエリアセンサカメラであることが好ましい。 Here, it is preferable that the first imaging means is a line sensor camera. The second imaging means is preferably an area sensor camera.
モジュール走査手段103は一定速度で走査を継続し、照明光源304に接続されたリング型照明303による中空糸膜モジュール端面の散乱光を、散乱画像撮像手段3の撮像装置302が受光する。 The module scanning unit 103 continues scanning at a constant speed, and the imaging device 302 of the scattered image imaging unit 3 receives the scattered light on the end surface of the hollow fiber membrane module by the ring illumination 303 connected to the illumination light source 304.
得られた2つの撮像結果に基づいて、欠陥判別手段5を用いて欠陥を判別する。判別結果をもとに、モジュール排出手段104を用いて良品モジュールのみを次工程へ排出する。 Based on the two obtained imaging results, the defect determination means 5 is used to determine the defect. Based on the determination result, only the non-defective module is discharged to the next process using the module discharge means 104.
中空糸膜モジュールの外径が大きい場合、カット面形状がフラットではなく、中央部が凹み外周部が盛り上がる形状となることがある(前述の図1)。従来のようにスリット光源を使用した場合、カット面外周部分(盛り上がり部)での反射光がカメラに入射せず、低輝度に撮像され欠陥として誤検出されることがあった。カット面の形状は最大で±10°程度傾く。 When the outer diameter of the hollow fiber membrane module is large, the cut surface shape is not flat, and the center portion may be recessed and the outer peripheral portion may be raised (FIG. 1 described above). When a slit light source is used as in the prior art, the reflected light at the outer peripheral portion (swelled portion) of the cut surface does not enter the camera, and is imaged with low brightness and may be erroneously detected as a defect. The shape of the cut surface is inclined about ± 10 ° at the maximum.
図3は、正反射画像撮像手段2において撮像装置203に入射する反射光がカット面の歪みによって異なることを示している。カット面の歪みの角度がθである場合、光軸は2θ傾く。ここで、本発明における平面型照明とは、電球などの点光源や、棒状の蛍光灯のような1次元的な広がりをもつ光源に対し、2次元以上の広がりをもつ光源を指す。具体的には、照明の照射領域が後述する入射光発生位置の変化範囲以上の領域を有し、厚さが50mm以下、光量分布均斉度が60%以上であるものをいう。このような本発明における平面型照明は、撮像装置203に入射するカット面からの反射光に対応する照明からの入射光の発生位置が、カット面の歪みにより変化した場合においても、前記入射光発生位置の変化範囲以上の照射領域を有することを特徴とする。 FIG. 3 shows that the reflected light incident on the imaging device 203 in the regular reflection image imaging means 2 varies depending on the distortion of the cut surface. When the angle of distortion of the cut surface is θ, the optical axis is inclined by 2θ. Here, the planar illumination in the present invention refers to a light source having a two-dimensional extent relative to a point light source such as a light bulb or a light source having a one-dimensional extent such as a rod-like fluorescent lamp. Specifically, the illumination illumination area has an area that is greater than or equal to the change range of the incident light generation position described later, the thickness is 50 mm or less, and the light quantity distribution uniformity is 60% or more. Such a planar illumination according to the present invention provides the incident light even when the generation position of the incident light from the illumination corresponding to the reflected light from the cut surface incident on the imaging device 203 changes due to the distortion of the cut surface. It has an irradiation area that is greater than the change range of the generation position.
図8は、カット面の歪みにより前述の入射光発生位置が変化することを示している。図9は、カット面の歪みによる入射光発生位置の変化範囲以上の照射領域を有する平面型照明の照射領域算出方法を示している。算出式を同図に示す。図9においてWは、平面型照明端部〜カット面間の距離である。検査の前工程である樹脂部カット工程において、カット装置の異常等により樹脂部が切断されていない状態で中空糸膜モジュールを走査した場合においても、平面型照明と中空糸膜モジュールが接触しないよう、Wの幅を10mm以上に設定する必要がある。図9において、Wは、同図に示した式(1)によって求められる。図9において、W1 は、平面型照明端部〜斜め向きカット面距離、W2 は、平面型照明外周部に存在する非照射領域の幅である。図9に示すように、(2)、(3)、(4)式から、W4 である平面型照明照射領域幅1が求められる。また、(5)式から、W5 である平面型照明照射領域幅2が求められる。前述した、入射光発生位置の変化範囲以上の照射領域を有する平面型照明とは、照射領域の1辺がW4 以上であり、もう1辺がW5 以上の長さを有するものを意味する。このように、平面型照明を使用することで、カット面の歪みによる暗部領域の発生が防止できるため、誤検出を防ぐことができる。なお、図9において、W.Dは撮像手段1(第1の撮像手段203)〜カット面距離、Lは平面型照明照射領域中心〜カット面距離、φは撮像手段1(第1の撮像手段203)の撮像角度、θはカット面歪み角度、Rは中空糸膜モジュール検査領域外径を、それぞれ示している。 FIG. 8 shows that the incident light generation position changes due to distortion of the cut surface. FIG. 9 shows an irradiation area calculation method for flat illumination having an irradiation area that is greater than or equal to the change range of the incident light generation position due to distortion of the cut surface. The calculation formula is shown in FIG. In FIG. 9, W is the distance between the planar illumination end and the cut surface. Even if the hollow fiber membrane module is scanned in a state where the resin part is not cut due to an abnormality of the cutting device in the resin part cutting process, which is a pre-inspection process, the flat illumination and the hollow fiber membrane module do not come into contact with each other. , W needs to be set to 10 mm or more. In FIG. 9, W is obtained by the equation (1) shown in FIG. In FIG. 9, W 1 is a planar illumination edge to an oblique cut surface distance, and W 2 is a width of a non-irradiation region existing in the planar illumination outer periphery. As shown in FIG. 9, the planar illumination irradiation area width 1 which is W 4 is obtained from the equations (2), (3), and (4). Further, from the equation (5), the planar illumination irradiation area width 2 which is W 5 is obtained. The above-described planar illumination having an irradiation region that is equal to or larger than the change range of the incident light generation position means that one side of the irradiation region has a length of W 4 or more and the other side has a length of W 5 or more. . As described above, by using the planar illumination, it is possible to prevent the occurrence of the dark area due to the distortion of the cut surface, and thus it is possible to prevent erroneous detection. In FIG. D is the imaging unit 1 (first imaging unit 203) to cut surface distance, L is the center of the flat illumination irradiation area to the cut surface distance, φ is the imaging angle of the imaging unit 1 (first imaging unit 203), and θ is The cut surface distortion angle, R, indicates the outer diameter of the hollow fiber membrane module inspection region.
平面型照明と撮像装置のみでカット面を撮像すると、偏光方向が揃っていないため、中空部と樹脂部のコントラストが低くなるおそれがある。そこで、図2に示すように、平面型照明に偏光板205を取り付けて偏光方向を揃え、更に撮像装置203にも偏光板204を取り付けることで、中空部と樹脂部のコントラストを向上できる。中空部と樹脂部のコントラストが向上することから、中空糸と糸束の認識精度が向上し、より確実に誤検出を防ぐことができる。 If the cut surface is imaged only with the flat illumination and the imaging device, the polarization direction is not uniform, and the contrast between the hollow portion and the resin portion may be lowered. Therefore, as shown in FIG. 2, the contrast between the hollow portion and the resin portion can be improved by attaching the polarizing plate 205 to the flat illumination to align the polarization direction, and further attaching the polarizing plate 204 to the imaging device 203. Since the contrast between the hollow part and the resin part is improved, the recognition accuracy of the hollow fiber and the yarn bundle is improved, and erroneous detection can be prevented more reliably.
中空糸膜モジュールのノズル105(図4)を把持してモジュールを支持手段に移載・固定する際、位置ズレが生じてピントの合ってない状態で撮像される場合がある。このため、図4に示す通りノズル105を把持する際にV字型の溝等によるモジュール位置決め機構を用いることで位置ズレを防止することができる。また、撮像の際の中空糸膜モジュールの位置決めを、高速に実施することができる。 When holding the nozzle 105 (FIG. 4) of the hollow fiber membrane module and transferring and fixing the module to the support means, there may be a case where the image is taken out of focus due to a positional shift. For this reason, when the nozzle 105 is gripped as shown in FIG. 4, it is possible to prevent misalignment by using a module positioning mechanism using a V-shaped groove or the like. Moreover, the positioning of the hollow fiber membrane module at the time of imaging can be performed at high speed.
上記したV字溝による位置決め機構で中空糸膜モジュールの位置決めをした場合でも、カット面の位置が前後する場合がありピントが合った状態で撮像できない場合がある。このため、端面距離測定手段で端面を測定し、カメラ移動手段を用いて焦点位置を調整し、ピントの合った画像を得られるようにする。中空糸膜モジュールの位置が大幅にズレた場合には、光学系の位置関係がズレるため、上記したV字溝による位置決めと端面距離測定の両方を具備することが好ましい。カット面には中空部があるため、一般に使用される微小スポット径のレーザー変位計を使用すると誤差が大きい。このため、中空部の断面面積の総和の3倍以上の測定領域を持つ装置が好ましい。 Even when the hollow fiber membrane module is positioned by the positioning mechanism using the V-shaped groove described above, the position of the cut surface may move back and forth, and imaging may not be possible in a focused state. For this reason, the end face is measured by the end face distance measuring means, and the focal position is adjusted using the camera moving means so that an in-focus image can be obtained. When the position of the hollow fiber membrane module is significantly shifted, the positional relationship of the optical system is shifted. Therefore, it is preferable that both the positioning by the V-shaped groove and the end face distance measurement are provided. Since there is a hollow portion on the cut surface, there is a large error when using a generally used laser displacement meter with a small spot diameter. For this reason, the apparatus which has a measurement area | region more than 3 times the sum total of the cross-sectional area of a hollow part is preferable.
図2で示した実施形態では、移載に時間がかかるおそれがあり、中空糸膜モジュール1本あたりの検査タクトが長くなるおそれがある。そこで、例えば図5に示すように、複数の中空糸膜モジュールを同時に移載・検査することで、1本あたりの検査タクトを短縮することができる。 In the embodiment shown in FIG. 2, there is a possibility that it takes time to transfer, and there is a possibility that the inspection tact per one hollow fiber membrane module becomes long. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the inspection tact per piece can be shortened by simultaneously transferring and inspecting a plurality of hollow fiber membrane modules.
また、図2で示した実施形態では、散乱画像撮像手段3において、透明度の高い中空糸、例えば主原料をポリメチルメタクリレート(PMMA)とするものについて、中空糸からの充分な散乱光が得られないため精度の良い検査が困難になる場合がある。そこで図6に示すように、中空糸膜モジュールMにリング型照明303をリング型照明移動手段305により挿入することで精度の良い検査が可能となる。この時、モジュール走査手段に設置されたままリング型照明303を挿入すると、撮像終了までの間走査手段が停止状態となるため、検査タクトが長くなる。そこで、モジュール走査手段とは別に散乱画像撮像用モジュール支持手段を具備し、平面型照明による撮像終了後、直ちに前記散乱画像撮像用モジュール支持手段に移載することで、平面型照明による撮像とリング型照明による撮像を平行して実施することが可能となり、検査タクトを短縮することができる(後述の実施例2参照)。 In the embodiment shown in FIG. 2, in the scattered image capturing means 3, sufficient scattered light from the hollow fiber can be obtained for a highly transparent hollow fiber, for example, a main raw material made of polymethyl methacrylate (PMMA). There is a case where it is difficult to perform a high-accuracy inspection. Therefore, as shown in FIG. 6, the ring-type illumination 303 is inserted into the hollow fiber membrane module M by the ring-type illumination moving means 305, so that an accurate inspection can be performed. At this time, if the ring illumination 303 is inserted while being installed in the module scanning unit, the scanning unit is stopped until the end of imaging, and the inspection tact becomes long. Therefore, the module scanning means is provided separately from the module scanning means, and after the imaging by the planar illumination is completed, the module is immediately transferred to the scattered image imaging module supporting means, so that the imaging by the planar illumination and the ring can be performed. Imaging with mold illumination can be performed in parallel, and inspection tact time can be shortened (see Example 2 described later).
本発明によるリング型照明とは、図6(b)の303に示すように、中央が空洞部を有し出射領域が円形である光源をいう。 The ring illumination according to the present invention refers to a light source having a hollow portion at the center and a circular emission region, as indicated by 303 in FIG.
上記散乱画像撮像用モジュール支持手段にモジュールを設置する場合、カメラのピント合わせのため、前述したのと同様、中空糸膜モジュール端面位置を測定する端面距離測定手段と撮像装置移動手段とを有しており、モジュール端面に撮像手段の焦点位置を合わせることを可能にした構成を採用することが好ましい。また、中空糸膜モジュールを複数同時に移載、検査することが可能な構成を採用することが好ましい。さらにまた、端面距離測定手段がカメラの視野を妨げないように、端面距離測定手段移動手段を具備することが好ましい。 When the module is installed on the scattered image capturing module support means, for focusing the camera, it has an end face distance measuring means for measuring the end face position of the hollow fiber membrane module and an imaging apparatus moving means, as described above. It is preferable to adopt a configuration that allows the focal position of the imaging means to be aligned with the module end face. In addition, it is preferable to adopt a configuration capable of simultaneously transferring and inspecting a plurality of hollow fiber membrane modules. Furthermore, it is preferable to provide an end face distance measuring means moving means so that the end face distance measuring means does not disturb the visual field of the camera.
図7は、具体的な構成例を示しており、図6に示した構成を採用した例を示している。
図2に示した構成に比べ、さらに、モジュール中間移載手段111、モジュール支持手段112、端面距離測定手段311、照明移動手段312、端面距離測定手段移動手段313が追加されている。
FIG. 7 shows a specific configuration example, and shows an example in which the configuration shown in FIG. 6 is adopted.
Compared to the configuration shown in FIG. 2, a module intermediate transfer means 111, a module support means 112, an end face distance measuring means 311, an illumination moving means 312, and an end face distance measuring means moving means 313 are further added.
上記のような中空糸膜モジュールの欠陥判別結果をもとに、モジュール排出装置が良品のみを次工程へ供給することで、後工程での部品ロスが少なくなり生産性を向上出来る。
また、上記に述べた撮像手段により得られた画像の特徴量を用いると、前工程である端部カット工程での異常判定を行うことができ、しかも従来に比較して早期に異常を発見できるため、収率を向上させることが出来る。
Based on the defect determination result of the hollow fiber membrane module as described above, the module discharge device supplies only non-defective products to the next process, so that the component loss in the subsequent process is reduced and the productivity can be improved.
In addition, if the feature amount of the image obtained by the imaging means described above is used, it is possible to determine the abnormality in the end cutting process, which is the previous process, and to detect the abnormality earlier than in the prior art. Therefore, the yield can be improved.
たとえば、前記正反射画像撮像手段2(第1の撮像ステップ)での撮像画像において、カット工程のカッターが正常な場合は図10(a)に示すような画像となる。樹脂部の正反射画像を撮像するため、樹脂部では高輝度に撮像され、中空糸膜の中空部は低輝度に撮像される。
このとき、カッターが磨耗等の原因で経時劣化した場合は端面の表面全体に微小な凹凸が発生し、図10(b)に示すように全体的に低輝度に撮像されることがわかっている。また、刃こぼれ等の原因でカッターの一部分が劣化した場合は、図10(c)に示すように端面の一部分のみが低輝度に撮像されることがわかっている。
以上の知見から、前記正反射画像撮像手段2(第1の撮像ステップ)での撮像画像において、樹脂部領域のみを評価範囲として、範囲内における全画素輝度における平均値からカッターの経時劣化状態を、範囲内における標準偏差の値からカッターの一部分の劣化状態を、それぞれあらかじめ定めた所定の閾値と比較することで判定可能である。図10(b,c)の画像における樹脂部領域の抽出画像をそれぞれ図10(d,e)に示す。
樹脂部領域の抽出は以下に示す手順(図11)で行う。
図11に示すように、撮像画像(a)にローパスフィルタを施した画像(b)と撮像画像(a)の、差分画像(c)を得ることにより、中空糸膜部分を強調することができる。さらに2値化処理を実施して中空糸膜部分を検出したあと、膨張・収縮処理を実施して画像(e)に示す中空糸束領域を得る。前記画像(e)と撮像画像(a)の差分画像(f)を得ることで、樹脂部領域の抽出が可能である。抽出した樹脂部領域における全画素輝度の平均値からカッターの経時劣化を判定し、標準偏差からカッターの一部分の劣化を判定可能である。なお、カッターの一部分の劣化判定については、差分画像(c)と膨張・収縮処理画像(e)との差分画像における、全画素輝度の標準偏差の値を評価することで,より高精度なカッター判定が可能となる。
For example, in the captured image obtained by the regular reflection image capturing means 2 (first imaging step), when the cutter in the cutting process is normal, an image as shown in FIG. In order to capture a regular reflection image of the resin part, the resin part is imaged with high luminance, and the hollow part of the hollow fiber membrane is imaged with low luminance.
At this time, it is known that if the cutter deteriorates with time due to wear or the like, minute irregularities are generated on the entire surface of the end face, and the entire image is taken with low brightness as shown in FIG. . Further, it is known that when a part of the cutter is deteriorated due to blade spilling or the like, only a part of the end face is imaged with low luminance as shown in FIG.
Based on the above knowledge, in the captured image obtained by the regular reflection image capturing means 2 (first imaging step), only the resin portion region is used as the evaluation range, and the deterioration with time of the cutter is determined from the average value of all pixel luminances within the range. The deterioration state of a part of the cutter can be determined from the standard deviation value within the range by comparing each with a predetermined threshold value. Extracted images of the resin part region in the image of FIG. 10 (b, c) are shown in FIG. 10 (d, e), respectively.
The resin part region is extracted by the following procedure (FIG. 11).
As shown in FIG. 11, by obtaining a difference image (c) between an image (b) obtained by applying a low-pass filter to the captured image (a) and the captured image (a), the hollow fiber membrane portion can be emphasized. . Further, binarization processing is performed to detect the hollow fiber membrane portion, and then expansion / contraction processing is performed to obtain a hollow fiber bundle region shown in the image (e). By obtaining a difference image (f) between the image (e) and the captured image (a), the resin portion region can be extracted. It is possible to determine the deterioration of the cutter over time from the average value of all pixel luminances in the extracted resin portion region, and to determine the deterioration of a part of the cutter from the standard deviation. In addition, regarding the deterioration determination of a part of the cutter, a more accurate cutter can be obtained by evaluating the standard deviation value of the luminance of all pixels in the difference image between the difference image (c) and the expansion / contraction image (e). Judgment is possible.
これらのカッター判定を中空糸膜モジュールの検査毎に実施し、異常判定となった場合は警告信号を発生させる等することで、カッター交換等の対策が速やかに実施可能となり、収率を向上させることができる。
なお、上記実施形態においては、前記正反射画像撮像手段2(第1の撮像ステップ)を用いてカット工程異常の判定を実施したが、その他の撮像手段を用いてもよく、例えば前記散乱画像撮像手段3(第2の撮像ステップ)を用いても良い。ただし、前記散乱画像撮像手段3(第2の撮像ステップ)は散乱光を撮像するものであるところ、本実施形態においては前記端面の表面状態が画像に反映されやすい、反射光を用いた前記正反射画像撮像手段2(第1の撮像ステップ)を用いたものである。
These cutter determinations are performed every time the hollow fiber membrane module is inspected, and when an abnormality is determined, a warning signal is generated, etc., so that measures such as cutter replacement can be quickly implemented and the yield is improved. be able to.
In the above-described embodiment, the cut process abnormality is determined using the regular reflection image imaging unit 2 (first imaging step). However, other imaging units may be used, for example, the scattered image imaging. Means 3 (second imaging step) may be used. However, the scattered image capturing means 3 (second image capturing step) captures scattered light. In the present embodiment, the surface state of the end face is easily reflected in the image. The reflected image imaging means 2 (first imaging step) is used.
以下に、本発明を、実施例を用いて、具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定はされない。
実施例1(図5参照)
図2に示した装置構成に、検査タクト短縮のため、複数同時移載・検査機能を持たせた。本実施例においては、中空糸膜モジュールMは2本同時に移載・検査される。前工程でのカット装置異常により、端部に形成された樹脂が切断されていない状態の中空糸膜モジュールが発生した場合においても、異常中空糸膜モジュールが平面型照明と接触しないように、平面型照明端部〜カット面距離を10mm以上となるよう設定した。平面型照明206〜モジュール端面間距離を110mmに設定し、撮像装置203〜モジュール端面間距離を361mmに設定した。平面型照明206、中空糸膜モジュールM、撮像装置203の位置関係において、カット面の歪み±10°に対応可能なように平面型照明206の照射領域を90mm×90mmとし、照明外周部の非照射領域を7mm以下とした。具体的には、平面型照明206にはモリテックス社製のMPP90−1500Sを使用した。また、撮像装置203、302には、ラインセンサカメラであるNED社製のNSUF2014を使用した。更に、端面距離測定手段にはオムロン社製のZX−LD40Lを使用し、欠陥判別手段5にはPC/AT互換機を使用した。この構成により、目標とする性能を達成できた。
実施例2(図7参照)
図2に示した装置構成に、透明度の高い中空糸膜を採用した品種を検査するため、リング型照明移動手段(リング型照明移動ステップ)を持たせた。本実施例においては、正反射画像撮像手段2の撮像(第1の撮像ステップ)が終了すると、モジュール走査手段103の走査(モジュール走査ステップ)が停止し、モジュール中間移載手段111(モジュール中間移載ステップ)によって中空糸膜モジュールMをモジュール支持手段112に設置する。その後、モジュール走査手段103(モジュール走査ステップ)は次の中空糸膜モジュールMを走査するため原点位置に復帰するとともに、散乱画像撮像手段3(第2の撮像ステップ)ではモジュール支持手段112に設置された中空糸膜モジュールMの撮像が開始される。モジュール支持手段112にモジュールが設置された後、端面距離測定手段3、11(端面距離測定ステップ)の測定結果をもとに撮像装置移動手段301(撮像装置移動ステップ)がピント位置を調整する。その後の照明移動手段312(リング型照明移動ステップ)がリング型照明303をモジュール方向へ移動させるとともに、端面距離測定手段移動手段313が端面距離測定手段を撮像装置302の視野外へと移動させる。その後散乱画像撮像手段3(第2の撮像ステップ)によって、リング型照明303による散乱光を撮像装置302が受光する。なお、正反射画像撮像手段2に使用した機器・光学系構成は実施例1と同様である。散乱画像撮像手段3においては、リング型照明303の挿入幅(図6参照)を10.5mmとした。また撮像装置302は、エリアセンサカメラである竹中システム機器社製のFC1320CLを使用した。この構成により、目標とする性能を達成できた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to this.
Example 1 (see FIG. 5)
In order to shorten the inspection tact, the apparatus configuration shown in FIG. In this embodiment, two hollow fiber membrane modules M are transferred and inspected simultaneously. In order to prevent the abnormal hollow fiber membrane module from coming into contact with the flat illumination even when a hollow fiber membrane module in which the resin formed at the end portion is not cut due to an abnormality in the cutting device in the previous process is generated. The distance from the mold illumination end to the cut surface was set to be 10 mm or more. The distance between the flat illumination 206 and the module end face was set to 110 mm, and the distance between the imaging device 203 and the module end face was set to 361 mm. In the positional relationship of the flat illumination 206, the hollow fiber membrane module M, and the imaging device 203, the irradiation area of the flat illumination 206 is set to 90 mm × 90 mm so as to be able to cope with the distortion of the cut surface ± 10 °, The irradiation area was set to 7 mm or less. Specifically, MPP90-1500S manufactured by Moritex Corporation was used for the planar illumination 206. The imaging devices 203 and 302 used NSUF 2014 manufactured by NED, which is a line sensor camera. Further, ZX-LD40L manufactured by OMRON Corporation was used as the end face distance measurement means, and a PC / AT compatible machine was used as the defect determination means 5. With this configuration, the target performance was achieved.
Example 2 (see FIG. 7)
The apparatus configuration shown in FIG. 2 is provided with a ring-type illumination moving means (ring-type illumination moving step) in order to inspect a variety employing a highly transparent hollow fiber membrane. In the present embodiment, when the imaging of the regular reflection image imaging means 2 (first imaging step) is completed, the scanning of the module scanning means 103 (module scanning step) stops, and the module intermediate transfer means 111 (module intermediate transfer). The hollow fiber membrane module M is installed on the module support means 112 by the loading step). Thereafter, the module scanning means 103 (module scanning step) returns to the origin position to scan the next hollow fiber membrane module M, and is installed on the module support means 112 in the scattered image imaging means 3 (second imaging step). Imaging of the hollow fiber membrane module M is started. After the module is installed on the module support unit 112, the imaging device moving unit 301 (imaging device moving step) adjusts the focus position based on the measurement results of the end surface distance measuring units 3 and 11 (end surface distance measuring step). The subsequent illumination moving means 312 (ring type illumination moving step) moves the ring type illumination 303 in the module direction, and the end face distance measuring means moving means 313 moves the end face distance measuring means out of the field of view of the imaging device 302. Thereafter, the scattered image imaging means 3 (second imaging step) causes the imaging device 302 to receive the scattered light from the ring illumination 303. The device / optical system configuration used for the regular reflection image capturing means 2 is the same as that of the first embodiment. In the scattered image capturing means 3, the insertion width (see FIG. 6) of the ring illumination 303 is 10.5 mm. The imaging device 302 used was FC1320CL manufactured by Takenaka System Equipment Co., which is an area sensor camera. With this configuration, the target performance was achieved.
M 中空糸膜モジュール
1 モジュール移載手段
2 正反射画像撮像手段
3 散乱画像撮像手段
4 操作指令手段
5 欠陥判別手段
6 表示装置
101 モジュール搬入手段
102 モジュール支持手段
103 モジュール走査手段
104 モジュール排出手段
105 ノズル
106 ノズル固定手段
111 モジュール中間移載手段
112 モジュール支持手段
201 端面距離測定手段
202 撮像装置移動手段
203 撮像装置
204 偏光板
205 偏光板
206 平面型照明
207 照明光源
301 撮像装置移動手段
302 撮像装置
303 リング型照明
304 照明光源
305 リング型照明移動手段
311 端面距離測定手段
312 照明移動手段
313 端面距離測定手段移動手段
M hollow fiber membrane module 1 module transfer means 2 specular reflection image imaging means 3 scattered image imaging means 4 operation command means 5 defect determination means 6 display device 101 module carry-in means 102 module support means 103 module scanning means 104 module discharge means 105 nozzle 106 Nozzle fixing means 111 Module intermediate transfer means 112 Module support means 201 End face distance measuring means 202 Imaging device moving means 203 Imaging device 204 Polarizing plate 205 Polarizing plate 206 Flat illumination 207 Illumination light source 301 Imaging device moving means 302 Imaging device 303 Ring Type illumination 304 Illumination light source 305 Ring type illumination moving means 311 End face distance measuring means 312 Illumination moving means 313 End face distance measuring means moving means
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