JP2012078195A - Inspection method for foreign matter in solution - Google Patents

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慶太 池田
Kazuhisa Miyahara
和久 宮原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method for a foreign matter in a solution capable of quickly and accurately discriminating air bubbles and a foreign matter included in the solution.SOLUTION: A foreign matter detection method for detecting a foreign matter in a solution by imaging the foreign matter in the solution by an imaging means includes (a) a first arithmetic operation means for comparing an image acquired by the imaging means with a preset first threshold to extract bright part data and dark part data, (b) a second arithmetic operation means for generating a convex hull pattern of the dark part data extracted by the first arithmetic operation means to extract it, and (c) a third arithmetic means for calculating the ratio between the area of the dark part data extracted by the first arithmetic operation means and the area of the convex hull pattern of the dark part data extracted by the second arithmetic operation means, comparing it with a preset second threshold and discriminating air bubbles and a foreign matter.

Description

本発明は、異物が含まれる溶液に対して使用することができる溶液中の異物検査方法に関し、特に、気泡と異物を迅速かつ精度良く判別することができる溶液中の異物検査方法に関するものである。   The present invention relates to a foreign matter inspection method in a solution that can be used for a solution containing foreign matters, and more particularly to a foreign matter inspection method in a solution that can quickly and accurately discriminate bubbles and foreign matters. .

例えば、炭素繊維前駆体繊維用のポリアクリロニトリル系ポリマーの重合溶液においては、ポリマー溶液の製造後に外部から混入される異物や、熱履歴変動による溶液の一部が硬質化したゲルなどを後工程へ流出させてしまうと、品位低下などの要因となりうる。そのため、ポリマー溶液中に混入している異物の大きさ、数を正確に検出し、品位を判断することは重要である。   For example, in the polymerization solution of polyacrylonitrile-based polymer for carbon fiber precursor fiber, foreign matter mixed from the outside after the production of the polymer solution or gel in which a part of the solution is hardened due to fluctuation of thermal history is passed to the subsequent process. If it is leaked, it can be a factor of degrading quality. For this reason, it is important to accurately detect the size and number of foreign matters mixed in the polymer solution and judge the quality.

また、溶液中には外部から空気が入り込むことにより気泡が発生することがしばしばあるが、気泡は後工程へ流出することなく消滅することから、後工程での品位低下に影響がなく、製造プロセス上、問題視されていない。したがって、検出する必要のない気泡と異物を判別することも重要である。   In addition, air bubbles often occur in the solution due to air entering from the outside, but the bubbles disappear without flowing out to the subsequent process, so there is no effect on the quality degradation in the subsequent process and the manufacturing process. It is not regarded as a problem. Therefore, it is also important to discriminate bubbles and foreign matters that do not need to be detected.

従来、投光手段によりポリマー溶液を送液する配管に光を照射し、受光手段により配管を透過した光を受光することにより、ポリマー溶液中の異物を検出する方法が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、異物と気泡を判別する機能を備えていないために、検出する必要のない気泡を異物と誤検出してしまう場合がある。   Conventionally, there has been proposed a method of detecting a foreign substance in a polymer solution by irradiating light to a pipe for sending a polymer solution by a light projecting means and receiving light transmitted through the pipe by a light receiving means (Patent Document). 1). However, since the method described in Patent Document 1 does not have a function of discriminating foreign objects and bubbles, bubbles that do not need to be detected may be erroneously detected as foreign objects.

また、撮像手段により得られた画像データを演算することにより、異物と気泡を判別する方法が提案されている(特許文献2,3参照)。しかしながら、溶液中に発生する気泡はさまざまな形状があることと、溶液内を撮像手段により撮像する方向が一意となることが多いため、気泡を撮像した画像は、中央部が空洞となった画像以外にさまざまな形状になりうる。その際に、特許文献2,3に記載の方法では、依然として気泡を異物と誤検出してしまう場合がある。   In addition, a method for discriminating foreign objects and bubbles by calculating image data obtained by an imaging means has been proposed (see Patent Documents 2 and 3). However, since the bubbles generated in the solution have various shapes and the direction in which the inside of the solution is imaged by the imaging means is often unique, the image in which the bubbles are imaged is an image in which the central part is hollow Besides, it can be in various shapes. At that time, in the methods described in Patent Documents 2 and 3, bubbles may still be erroneously detected as foreign matters.

特開2009−31181号公報JP 2009-31181 A 特開2004−354100号公報JP 2004-354100 A 特開2006−10612号公報JP 2006-10612 A

本発明は、かかる従来の技術の欠点を改良し、異物が含まれる溶液に対して使用することができる溶液中の異物検査方法に関し、特に、異物と気泡を迅速かつ精度良く判別することができる溶液中の異物検査方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a method for inspecting foreign matter in a solution that improves the drawbacks of the conventional technique and can be used for a solution containing foreign matter, and in particular, can quickly and accurately discriminate foreign matter and bubbles. An object is to provide a method for inspecting foreign matter in a solution.

前記目的を達成するため、本発明は次の方法を採用する。すなわち、撮像手段により溶液中の異物を撮像して溶液中の異物を検出する異物検出方法であって、
(a)前記撮像手段により得られた画像に対して、予め設けられた第1の閾値と比較し明部データと暗部データを抽出する第1の演算手段と、
(b)前記第1の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形を生成し、抽出する第2の演算手段と、
(c)前記第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と、前記第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形の面積の比を演算し、予め設けられた第2の閾値と比較して、気泡と異物を判別する第3の演算手段
を有する溶液中の異物検査方法である。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following method. That is, a foreign matter detection method for detecting foreign matter in a solution by imaging foreign matter in a solution by an imaging means,
(A) a first computing means for extracting bright part data and dark part data by comparing with a first threshold value provided in advance for an image obtained by the imaging means;
(B) second computing means for generating and extracting a convex hull figure of the dark part data extracted by the first computing means;
(C) A ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculating means and the area of the convex hull figure of the dark portion data extracted by the second calculating means is calculated, and a second preliminarily provided It is a foreign matter inspection method in a solution which has the 3rd calculating means which distinguishes a bubble and a foreign substance compared with a threshold.

本発明の溶液中の異物検査方法において、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と輪郭長の比を演算し、予め設けられた第3の閾値と比較して、気泡と異物を判別する第4の演算手段を含むことが好ましい。   In the foreign matter inspection method in the solution of the present invention, the ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculation means and the contour length is calculated, and compared with a preliminarily provided third threshold value, bubbles and foreign matters are detected. It is preferable to include a fourth calculation means for determining.

また、本発明の溶液中の異物検査方法は、検出の対象として用いられる溶液が、炭素繊維前駆体繊維用のポリアクリロニトリル系ポリマーの重合に用いられる重合溶液であることが好ましい。   In the foreign matter inspection method in the solution of the present invention, the solution used as a detection target is preferably a polymerization solution used for polymerization of a polyacrylonitrile polymer for a carbon fiber precursor fiber.

本発明によれば、異物が含まれる溶液において、溶液中に発生した気泡と異物を精度良く判別することができ、溶液の品質管理の向上を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the solution containing a foreign material, the bubble and foreign material which generate | occur | produced in the solution can be discriminate | determined accurately, and the improvement of the quality control of a solution can be aimed at.

本発明の溶液中の異物検査方法の実施に用いられる異物検出装置の構成斜視図である。It is a structure perspective view of the foreign material detection apparatus used for implementation of the foreign material inspection method in the solution of this invention. 本発明の検出対象となる異物、気泡の画像である。なお、(a)がゲル、(b)が繊維状の異物、(c)〜(e)が気泡である。It is the image of the foreign material and bubble which become the detection targets of the present invention. Note that (a) is a gel, (b) is a fibrous foreign material, and (c) to (e) are bubbles. 本発明の溶液中の異物検査方法の実施に用いられるデータ処理手段の概略図である。It is the schematic of the data processing means used for implementation of the foreign material inspection method in the solution of this invention. 本発明の第2の演算手段により生成される凸包図形の概念図である。なお、(a)が元図形、(b)が凸包図形である。It is a conceptual diagram of the convex hull figure produced | generated by the 2nd calculating means of this invention. In addition, (a) is an original figure and (b) is a convex hull figure. 本発明の第2の演算手段により生成される凸包図形の具体例である。なお、(a)が元図形、(b)が凸包図形である。It is a specific example of the convex hull figure produced | generated by the 2nd calculating means of this invention. In addition, (a) is an original figure and (b) is a convex hull figure.

以下、本発明における溶液中の異物検出方法に好適に用いられる装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の異物検出方法に好適に用いられる異物検出装置を示す。異物検出装置は、溶液を送液する透明配管21に対して光を照射する照明手段22と、照明手段によって照明された溶液を撮像する撮像手段23と、撮像手段により得られた画像を処理して異物を検出するデータ処理手段24から構成される。   Hereinafter, an embodiment of an apparatus suitably used for a foreign matter detection method in a solution according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a foreign object detection apparatus suitably used in the foreign object detection method of the present invention. The foreign object detection apparatus processes an image obtained by the imaging unit, an illuminating unit 22 that irradiates light to the transparent pipe 21 that supplies the solution, an imaging unit 23 that images the solution illuminated by the illuminating unit, and the imaging unit. And data processing means 24 for detecting foreign matter.

本発明の効果をより顕著にするために好ましく設けられる照明手段としては、溶液を送液する透明配管に対して、均一に照明できるものが好ましい。具体的には、高周波点灯式の蛍光灯、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、LEDなどが挙げられる。   As the illumination means that is preferably provided in order to make the effects of the present invention more prominent, a lighting unit that can uniformly illuminate the transparent pipe for feeding the solution is preferable. Specific examples include high-frequency lighting fluorescent lamps, metal halide lamps, halogen lamps, and LEDs.

本発明における撮像手段としては、溶液中の異物を撮像できるものであれば特に制約はないが、前記照明手段により照射された光を撮像素子(画素)により受光し、画像としてデジタル出力し記録できるものが好ましい。具体的には、デジタルカメラ、小型CCDカメラ、デジタルビデオカメラなどが挙げられる。   The image pickup means in the present invention is not particularly limited as long as it can pick up foreign substances in the solution, but the light irradiated by the illumination means can be received by an image pickup element (pixel), and digitally output and recorded as an image. Those are preferred. Specific examples include a digital camera, a small CCD camera, and a digital video camera.

また、検出対象となる異物やゲルと気泡を撮像手段にて撮像した画像を図2に示す。ここで、(a)はゲル、(b)は繊維状の異物、(c)〜(e)は気泡である。このように、異物やゲルと気泡はその発生条件によって、丸形や繊維状などさまざまな形状をしていることがわかる。   Moreover, the image which imaged the foreign material, gel, and bubble used as a detection target with the imaging means is shown in FIG. Here, (a) is a gel, (b) is a fibrous foreign material, and (c) to (e) are bubbles. Thus, it can be seen that the foreign substances, gels and bubbles have various shapes such as round shapes and fiber shapes depending on the generation conditions.

本発明におけるデータ処理手段は、図3に示すように、第1の演算手段31、第2の演算手段32、第3の演算手段33から構成される。   As shown in FIG. 3, the data processing means in the present invention includes a first computing means 31, a second computing means 32, and a third computing means 33.

第1の演算手段とは、撮像手段により得られた画像に対して、予め設けられた第1の閾値と比較し明部データと暗部データを抽出する演算手段である。   The first calculating means is a calculating means for comparing the first obtained threshold value with respect to the image obtained by the imaging means and extracting the bright portion data and the dark portion data.

第2の演算手段とは、第1の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形を生成し、抽出する演算手段である。   The second calculating means is a calculating means for generating and extracting a convex hull figure of the dark part data extracted by the first calculating means.

第3の演算手段とは、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と、第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形の面積の比を演算し、予め設けられた第2の閾値と比較して、気泡と異物を判別する演算手段である。   The third calculation means calculates the ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculation means and the area of the convex hull figure of the dark portion data extracted by the second calculation means, and is provided in advance. Comparing with a second threshold value, it is a computing means for discriminating between bubbles and foreign matters.

ここで、データ処理手段における各演算手段について詳しく説明する。   Here, each calculation means in the data processing means will be described in detail.

まず、第1の演算手段では、撮像手段により得られた画像に対して、予め設けられた第1の閾値と比較し明部データと暗部データを抽出する。ここでいう撮像手段により得られた画像には、検出対象となる異物以外のもの(例えば、撮像領域の背景)が含まれている可能性があるため、この画像中から検出対象となる異物のみを抽出する処理を実施する。このような抽出処理には、一般的に2値化があり、予め設定した明るさ(閾値)よりも画像中の画素が明るければ明部データ、暗ければ暗部データとして抽出する。本発明である溶液中の異物検出方法では、照明手段から照射された光を透過光として撮像することで、異物を背景よりも暗く撮像することができるため、2値化処理を適用することができる。このような処理を画像中の全画素で実施することで、背景を明部データとして、異物や気泡を暗部データとして抽出する。   First, the first computing means extracts bright part data and dark part data from an image obtained by the image pickup means by comparing with a first threshold value provided in advance. Since the image obtained by the imaging means here may include a foreign object other than the foreign object to be detected (for example, the background of the imaging region), only the foreign object to be detected from this image. The process to extract is executed. Such extraction processing is generally binarized, and if the pixel in the image is brighter than a preset brightness (threshold), it is extracted as bright portion data, and if it is dark, it is extracted as dark portion data. In the foreign matter detection method in the solution according to the present invention, since the foreign matter can be imaged darker than the background by imaging the light emitted from the illumination unit as transmitted light, it is possible to apply binarization processing. it can. By performing such processing on all the pixels in the image, the background is extracted as bright portion data, and foreign matters and bubbles are extracted as dark portion data.

また、画像にノイズ(例えば、ゴマ塩ノイズと呼ばれるゴマを散らしたような転々としたノイズなど)が含まれる場合には、2値化処理を実施する前に、平均化フィルタ、ガウスフィルタやメディアンフィルタなどのフィルタ処理を実施して、異物をより暗部データとして抽出しやすいように、ノイズを低減することが好ましい。   In addition, when an image includes noise (for example, tumbling noise called sesame salt noise), before performing binarization processing, an averaging filter, a Gaussian filter, and a median are used. It is preferable to reduce noise so that foreign matter can be more easily extracted as dark part data by performing filter processing such as filtering.

第2の演算手段では、第1の演算手段により抽出された暗部データに対して、凸包図形を生成して、生成された凸包図形を抽出する。ここでいう凸包図形とは、各頂点の内角が鋭角、鈍角、直角のいずれかのみからなる多角形、あるいは、変曲点を持たない曲線で囲まれる図形のことである。例えば、暗部データが図4(a)に示すような形状である場合、第1の頂点41の内角のみ鋭角、鈍角、直角のいずれでもない。そこで、図4(a)の第2の頂点42と第3の頂点43を結ぶことにより、図4(b)に示すように、各頂点の内角が鋭角、鈍角、直角のいずれかのみからなる多角形、つまり凸包図形を得ることができる。具体的に、第1の演算手段により抽出された暗部データが図5(a)に示すようなへこみがある形状の場合、この暗部データの凸包図形はへこみが埋められて、図5(b)に示すような形状となる。このようにして、第1の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形を生成し、抽出する。   The second calculation means generates a convex hull figure for the dark part data extracted by the first calculation means, and extracts the generated convex hull figure. A convex hull figure here is a figure surrounded by a polygon having only an acute angle, an obtuse angle, or a right angle at each vertex, or a curve having no inflection point. For example, when the dark part data has a shape as shown in FIG. 4A, only the inner angle of the first vertex 41 is neither an acute angle, an obtuse angle, or a right angle. Therefore, by connecting the second vertex 42 and the third vertex 43 in FIG. 4A, as shown in FIG. 4B, each vertex has only an acute angle, an obtuse angle, or a right angle. A polygon, that is, a convex hull figure can be obtained. Specifically, when the dark portion data extracted by the first calculation means has a shape having a dent as shown in FIG. 5A, the convex hull figure of the dark portion data is filled with the dent, and FIG. ). Thus, the convex hull figure of the dark part data extracted by the first computing means is generated and extracted.

第3の演算手段では、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と、第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形の面積の比を演算し、予め設けられた第2の閾値と比較して、気泡と異物を判別する。ここで面積とは、第1の演算手段により抽出された暗部データおよび第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形を構成する画素数のことをいう。したがって、面積はこの暗部データを構成する画素数を数えることによって得られる。   The third calculation means calculates the ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculation means and the area of the convex hull figure of the dark portion data extracted by the second calculation means, Compared with the threshold value of 2, bubbles and foreign matters are discriminated. Here, the area refers to the number of pixels constituting the convex hull figure of the dark portion data extracted by the first calculation means and the dark portion data extracted by the second calculation means. Therefore, the area can be obtained by counting the number of pixels constituting the dark portion data.

また、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と、第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形の面積の比は、凸面度といい、次式(1)で計算することができる。
T=Fo/Fc (1)
ここで、T:凸面度、Fo:暗部データの面積、Fc:凸包図形の面積である。
Further, the ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculating means and the area of the convex hull figure of the dark portion data extracted by the second calculating means is called convexity, and is calculated by the following equation (1). can do.
T = Fo / Fc (1)
Here, T: convexity, Fo: area of dark part data, Fc: area of convex hull figure.

凸面度Tは、暗部データがへこみや穴が全くない単純な形状(例えば、長方形や円など)であれば1となり、暗部データがへこみや穴がある複雑な形状であれば1未満となり、凸な形態から離れれば離れるほど、凸面度Tは小さくなる。   The convexity T is 1 if the dark portion data is a simple shape having no dents or holes (for example, a rectangle or a circle), and is less than 1 if the dark portion data is a complicated shape having dents or holes. The degree of convexity T decreases as the distance from the shape increases.

したがって、抽出された暗部データの形状によって凸面度Tが異なるため、予め閾値を設け、例えば、この閾値よりも暗部データの凸面度Tが大きければ異物、小さければ気泡というように、暗部データが異物なのか気泡なのかを判別することができる。   Therefore, since the convexity T varies depending on the shape of the extracted dark part data, a threshold is set in advance. For example, if the convexity T of the dark part data is larger than this threshold, the dark part data is foreign. It is possible to determine whether it is a bubble or a bubble.

また、前記第1の演算手段、第2の演算手段、第3の演算手段を実施した後に、次に示す第4の演算手段を実施してもよい。   In addition, after the first computing means, the second computing means, and the third computing means are implemented, the following fourth computing means may be implemented.

第4の演算手段とは、前記第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と輪郭長の比を演算し、予め設けられた第3の閾値と比較して、気泡と異物を判別する演算手段である。   The fourth computing means computes the ratio of the area of the dark area data extracted by the first computing means and the contour length, and compares it with a third threshold value provided in advance to discriminate bubbles and foreign matters. It is a calculation means.

ここで、第4の演算手段について詳しく説明する。   Here, the fourth computing means will be described in detail.

第4の演算手段では、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と輪郭長の比を演算し、予め設けられた第3の閾値と比較して、気泡と異物を判別する。ここで輪郭長とは、第1の演算手段により抽出された暗部データを構成する画素のうち周囲の明部データを構成する画素と隣接した画素を抽出した部分(輪郭部)の長さのことをいう。例えば、抽出した暗部データから輪郭部を構成する画素を抽出する方法として、輪郭追跡がある。抽出対象の1画素に対して隣接する周囲8近傍の画素を調べ、暗部の画素が見つかればその画素に移動する。そして、移動先の1画素に対して隣接する周囲8近傍の画素を調べ、暗部の画素が見つかればその画素に移動するという手順を繰り返すことにより、輪郭部を抽出することができる。したがって、抽出された画素数を数えることにより、輪郭長を得ることができる。   The fourth computing means computes the ratio of the area of the dark portion data extracted by the first computing means to the contour length, and compares it with a third threshold value provided in advance to discriminate bubbles and foreign matters. Here, the contour length is the length of a portion (contour portion) obtained by extracting pixels adjacent to the pixels constituting the surrounding bright portion data among the pixels constituting the dark portion data extracted by the first calculating means. Say. For example, there is contour tracking as a method of extracting pixels constituting the contour portion from the extracted dark portion data. A pixel in the vicinity of the surrounding 8 adjacent to one pixel to be extracted is examined, and if a dark pixel is found, the pixel moves to that pixel. Then, by examining the neighboring pixels in the vicinity of the surrounding 8 with respect to one pixel of the movement destination and finding a dark pixel, the procedure of moving to that pixel can be repeated to extract the contour portion. Therefore, the contour length can be obtained by counting the number of extracted pixels.

また、第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と輪郭長の比は、円形度といい、次式(2)で計算することができる。
C=L/(4・Fo・π) (2)
ここで、C:円形度、L:輪郭長、Fo:暗部データの面積、π:円周率である。
The ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculation means to the contour length is called circularity and can be calculated by the following equation (2).
C = L 2 / (4 · Fo · π) (2)
Here, C: circularity, L: contour length, Fo: area of dark part data, and π: circumference ratio.

円形度Cは、暗部データが円形であれば1となり、暗部データが円形でなければ(例えば、正方形、長方形、多角形など)1より大きくなり、円形から離れれば離れるほど、円形度Cは大きくなる。   The circularity C is 1 when the dark portion data is circular, is greater than 1 when the dark portion data is not circular (for example, a square, a rectangle, a polygon, etc.), and the circularity C increases as the distance from the circle increases. Become.

したがって、抽出された暗部データの形状によって円形度Cが異なるため、予め閾値を設けることにより、例えば、この閾値よりも暗部データの円形度Cが大きければ異物、小さければ気泡というように、暗部データが異物なのか気泡なのかを判別することができる。   Therefore, since the circularity C differs depending on the shape of the extracted dark part data, by providing a threshold value in advance, for example, the dark part data such as a foreign object if the circularity C of the dark part data is larger than the threshold value, and a bubble if it is smaller. Can be discriminated whether it is a foreign object or a bubble.

この第4の演算手段を前述の第1の演算手段、第2の演算手段、第3の演算手段の後に実施することにより、異物と気泡をさらにより精度良く細かく判別することが可能となる。   By implementing the fourth calculation means after the first calculation means, the second calculation means, and the third calculation means described above, it becomes possible to discriminate foreign substances and bubbles more accurately and finely.

本発明の溶液中の異物検査方法において、検出の対象として用いられる溶液に特に制約はないが、ポリマー重合溶液に内在するゲルや異物と気泡を判別するという点でポリマー重合溶液であることは好ましく、炭素繊維前駆体繊維用のポリアクリロニトリル系ポリマーの重合に用いられる重合溶液であることが、前記溶液に内在するゲルや異物と気泡を判別してゲルや異物の発生状況を把握し前記溶液の品質を管理するという点で特に好ましい。   In the foreign matter inspection method in the solution of the present invention, the solution used as a detection target is not particularly limited, but is preferably a polymer polymerization solution from the viewpoint of discriminating gels and foreign matters contained in the polymer polymerization solution from bubbles. The polymer solution used for the polymerization of the polyacrylonitrile-based polymer for the carbon fiber precursor fiber is used to discriminate the gel and foreign matter and bubbles present in the solution to grasp the generation state of the gel and foreign matter, This is particularly preferable in terms of quality control.

以下、本発明の実施例について説明する。この実施例において用いた溶液中の異物検出装置の構成を以下に示す。   Examples of the present invention will be described below. The configuration of the foreign matter detection apparatus in the solution used in this example is shown below.

照明手段:メタルハライドランプ(面光源型ライトガイド)
撮像手段:エリアカメラ(200万画素、キーエンス社製、CV−200C)。
Illumination means: Metal halide lamp (Surface light source type light guide)
Imaging means: area camera (2 million pixels, manufactured by Keyence Corporation, CV-200C).

上記の構成により、溶液中の異物や気泡を撮像した画像が図2である。この図2に示した異物や気泡の画像に対して、本発明の演算手段を実施し、気泡と異物を判別する実験をデータ処理手段として画像処理ライブラリソフトHALCON(Ver.8.0、MVTec社製)を用いて行った。   FIG. 2 is an image obtained by capturing foreign substances and bubbles in the solution with the above configuration. The image processing library software HALCON (Ver. 8.0, MVTec Co., Ltd.) uses the calculation means of the present invention for the image of the foreign matter and bubbles shown in FIG. Made).

なお、図2は撮像手段により異物を撮像した画像に対して、第1の演算手段を実施し、異物や気泡を暗部データとして抽出した後の画像である。   Note that FIG. 2 is an image obtained by performing the first calculation unit on the image obtained by capturing the foreign object by the imaging unit and extracting the foreign object or the bubble as dark part data.

まず、図2(a)〜(e)に対して、第2の演算手段を実施し、暗部データの凸包図形を生成して抽出する。その後、第3の演算手段を実施し、図2(a)〜(e)の凸面度Tを演算した結果を表1に示す。   First, with respect to FIGS. 2A to 2E, the second computing means is implemented to generate and extract a convex hull figure of dark part data. Table 3 shows the result of calculating the convexity T in FIGS. 2A to 2E after performing the third calculating means.

ここで、(a)はゲル、(b)は繊維状の異物、(c)〜(e)は気泡である。   Here, (a) is a gel, (b) is a fibrous foreign material, and (c) to (e) are bubbles.

したがって、凸面度Tの閾値を0.75(凸面度Tが0.75よりも大きければ異物、小さければ気泡)とすることにより、第1の演算手段により抽出された暗部データが気泡なのか異物なのかを判別することが可能となった。   Therefore, by setting the threshold value of the convexity T to 0.75 (foreign matter if the convexity T is larger than 0.75, bubbles if it is smaller), whether the dark part data extracted by the first calculation means is a bubble or foreign matter. It became possible to determine whether it was.

また、第3の演算手段を実施した後に、第4の演算手段を実施し、図2(a)〜(e)の円形度Cを演算した結果を表2に示す。ここで、先ほどの第3の演算手段によって、暗部データが異物なのか気泡なのかを判別することは完了しているが、異物がどんなものなのかをさらに細かく判別したい場合(この実施例でいえば、図2(a)のゲルと図2(b)の繊維状の異物を判別したい場合)、円形度Cの閾値を2.30(円形度Cが2.30よりも大きければ繊維状の異物、小さければゲル)とすることにより、第1の演算手段により抽出された暗部データがゲルなのか繊維状の異物なのかを判別することが可能となった。   Table 2 shows the results of calculating the circularity C in FIGS. 2A to 2E after performing the third calculation means and then performing the fourth calculation means. Here, it is completed to determine whether the dark part data is a foreign substance or a bubble by the third calculation means, but when it is desired to further determine what the foreign substance is (in this embodiment, it can be said). For example, when it is desired to discriminate between the gel in FIG. 2A and the fibrous foreign matter in FIG. 2B, the threshold of the circularity C is 2.30 (if the circularity C is greater than 2.30, the fibrous It is possible to determine whether the dark portion data extracted by the first calculation means is a gel or a fibrous foreign matter by setting the foreign matter to be a foreign matter or a gel if it is small.

このように、従来の方法と比べて、微分などの複雑な処理を行わなくとも、迅速かつ精度良く気泡と異物を判別することが可能である。   Thus, it is possible to discriminate bubbles and foreign matters quickly and accurately without performing complicated processing such as differentiation as compared with the conventional method.

Figure 2012078195
Figure 2012078195

Figure 2012078195
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21:透明配管
22:照明手段
23:撮像手段
24:データ処理手段
31:第1の演算手段
32:第2の演算手段
33:第3の演算手段
41:第1の頂点
42:第2の頂点
43:第3の頂点
21: Transparent piping 22: Illuminating means 23: Imaging means 24: Data processing means 31: First computing means 32: Second computing means 33: Third computing means 41: First vertex 42: Second vertex 43: Third vertex

本発明によれば、異物が含まれる溶液(例えば、炭素繊維前駆体繊維用のポリアクリロニトリル系ポリマーの重合溶液など)を撮像手段によって撮像した画像から気泡と異物を迅速かつ精度良く判別することができるという特性を有していることから、ポリマー溶液製造工程の異物検査、品質管理に好適に用いることができるが、その応用範囲がこれに限られるものではない。   According to the present invention, it is possible to quickly and accurately discriminate bubbles and foreign matters from an image obtained by imaging a solution containing foreign matters (for example, a polymerization solution of a polyacrylonitrile-based polymer for carbon fiber precursor fibers) by an imaging means. Since it has the characteristic that it can be used, it can be suitably used for foreign matter inspection and quality control in the polymer solution manufacturing process, but its application range is not limited to this.

Claims (3)

撮像手段により溶液中の異物を撮像して溶液中の異物を検出する異物検出方法であって、
(a)前記撮像手段により得られた画像に対して、予め設けられた第1の閾値と比較し明部データと暗部データを抽出する第1の演算手段と、
(b)前記第1の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形を生成し、抽出する第2の演算手段と、
(c)前記第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と、前記第2の演算手段により抽出された暗部データの凸包図形の面積の比を演算し、予め設けられた第2の閾値と比較して、気泡と異物を判別する第3の演算手段
を有する溶液中の異物検査方法。
A foreign matter detection method for detecting foreign matter in a solution by imaging foreign matter in a solution by an imaging means,
(A) a first computing means for extracting bright part data and dark part data by comparing with a first threshold value provided in advance for an image obtained by the imaging means;
(B) second computing means for generating and extracting a convex hull figure of the dark part data extracted by the first computing means;
(C) A ratio of the area of the dark portion data extracted by the first calculating means and the area of the convex hull figure of the dark portion data extracted by the second calculating means is calculated, and a second preliminarily provided A foreign matter inspection method in a solution having a third computing means for discriminating bubbles and foreign matters as compared with a threshold value.
前記第1の演算手段により抽出された暗部データの面積と輪郭長の比を演算し、予め設けられた第3の閾値と比較して、気泡と異物を判別する第4の演算手段を含む、請求項1に記載の溶液中の異物検査方法。 A fourth calculation unit that calculates a ratio between the area of the dark portion data extracted by the first calculation unit and the contour length and compares the third threshold value with a predetermined third threshold, A method for inspecting foreign matter in a solution according to claim 1. 前記溶液が、炭素繊維前駆体繊維用のポリアクリロニトリル系ポリマーの重合に用いられる重合溶液である、請求項1または2に記載の溶液中の異物検査方法。 The foreign matter inspection method in the solution according to claim 1 or 2, wherein the solution is a polymerization solution used for polymerization of a polyacrylonitrile-based polymer for carbon fiber precursor fibers.
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