JP2022099847A - 糸検査装置及び選別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フィラメント糸の製織加工時に毛羽立ちをなくすか、又は抑制することを目的とする。
【解決手段】フィラメント糸（Ｘ）の検査装置（１００）であって、フィラメント糸（Ｘ）に検査光を照射する照射手段（１０）と、フィラメント糸（Ｘ）の影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測手段（２０）と、エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理手段（３０）と、その画像情報からエラーの種類と頻度を決定し、エラーに応じた閾値に基づいてフィラメント糸（Ｘ）の検査結果を判定する判定手段（４０）とを含む検査装置（１００）が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィラメント糸の検査装置及び方法、原糸の選別装置及び方法、並びに選別された原糸を用いるフィラメント糸の製織加工方法に関する。

フィラメント糸は、例えば、ガラス、合成樹脂、天然樹脂、カーボン、金属等の原料を紡糸することにより得られる繊維モノフィラメントを、複数集束することにより得られる。フィラメント糸は、例えば、積層板、プリント配線板、ステントグラフト、複合材料、補強材料、コンクリートのクラック抑制材料等の様々な部材の製造に利用される。中でも、プリント配線板の原材料としてガラスフィラメント糸が知られている。

例えば、溶融ガラスを紡糸することによって得られる数μｍ～数十μｍのガラス繊維モノフィラメントを、数十本から数千本集束してガラスフィラメント糸とし、これを一旦ドラムに巻き取ってケーキと呼ばれる状態にする。その後、ケーキからガラスフィラメント糸を巻き戻し、このガラスフィラメント糸に撚りを掛けたガラスヤーン（ガラス糸）の形態で出荷される。ガラス糸は、製織されてクロス化され、必要に応じて開繊及び／又は糊付けされ、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂と複合化及び積層化されて、プリント配線板に加工される。

また、ガラス糸をボビンに巻いた状態であるボビン単位、ガラスフィラメント糸を数十本束ねて合糸したガラスロービング、又はガラスフィラメント糸を数ｍｍ～数十ｍｍにカットしたチョップドストランドの商品形態で出荷されることもある。ボビン単位から原糸が経糸及び／又は緯糸として製織工程に供されることができる。ガラスロービングはガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ、ＦＲＴＰ）の原材料として使用され、チョップドストランドは熱可塑性樹脂の補強材として使用される。

複数本の繊維モノフィラメントをフィラメント糸に集束する工程、ケーキからフィラメント糸を巻き戻す工程、製織工程、又は加工工程において、繊維モノフィラメント同士が接触して擦れ合うため、ガラス繊維モノフィラメントが部分的に切断したり、切断したまま織り込まれたりするという毛羽欠陥が発生することがある。毛羽欠陥は、作業性を悪化させるだけでなく、最終製品の品質に影響することもある。例えば、ガラスフィラメント糸を製織したガラスクロスをプリント配線板に使用する場合、ガラスフィラメント糸の表面に毛羽が存在しているとプリント配線板の平坦性が悪化し、銅箔の形成に支障をきたすことがある。従来、高密度プリント配線板の原材料となる極細のガラス繊維モノフィラメントに発生し得る毛羽の検査装置及び方法が検討されていた（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１には、直径が３μｍより大きく７μｍ以下の極細ガラス繊維モノフィラメントを複数集束して成るガラスフィラメント糸の検査装置が、進行中のガラスフィラメント糸に検査光を照射する照射手段と、ガラスフィラメント糸の表面の輝度レベルをライン状に計測する計測手段と、計測した輝度レベルに基づいて、ガラスフィラメント糸から吐出するモノフィラメントを抽出する抽出手段と、抽出結果を２５６階調の輝度レベル画像に変換し、二値化する画像処理手段と、二値化画像において、モノフィラメントの吐出量が所定の閾値以上であると認められる場合に、モノフィラメントを欠陥と判定する判定手段とを備えることが記述され、そして上記検査装置を用いてガラスフィラメント糸を検査する方法も記述されている。

特開２０１２－７２４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の検査装置及び方法には、毛羽欠陥を抑制したり、毛羽欠陥をなくしたりすることについて更に改良の余地がある。また、特許文献１に記載のラインセンサーを用いる検査装置及び方法は、製織品の収率と安定量産化、及び毛羽欠陥の詳細な判定と原因究明についても未だに検討の余地がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて、特定の検査装置又は方法の利用により、フィラメント糸の製織加工時に毛羽欠陥をなくすか、又は抑制することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、製織加工工程前の原糸の段階で特定の検査及び選別を行なうことにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。本開示は、以下の態様を包含する。
（１） フィラメント糸の検査装置であって、
前記フィラメント糸に検査光を照射する照射手段と、
前記照射手段による検査光の照射によって得られる、前記フィラメント糸の影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測手段と、
前記エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理手段と、
前記画像情報からエラー及び前記エラーの頻度を決定し、前記エラーに応じた閾値に基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する判定手段と、を含む検査装置。
（２） 前記判定手段は、前記エラーが複数の種類である場合には、各エラー種類に応じた閾値シリーズに基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する、項目（１）に記載の検査装置。
（３） 前記判定手段は、前記閾値が複数ある場合には、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２閾値以上とに分けて、前記画像の判定結果を出力する、項目（１）又は（２）に記載の検査装置。
（４） 前記判定手段は、前記閾値が３つ以上ある場合には、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２～第３閾値と、第３閾値以上とに分けて、前記画像の判定結果を出力する、項目（３）に記載の検査装置。
（５） 前記判定手段は、前記画像情報と前記フィラメント糸の糸径測定結果とを組み合わせて、前記閾値を決定する、項目（１）～（４）のいずれか１項に記載の検査装置。
（６） 前記画像処理手段は、前記画像の補正を行う、項目（１）～（５）のいずれか１項に記載の検査装置。
（７） 前記フィラメント糸が、ガラス繊維、アクリル樹脂繊維、アクリル樹脂と他の合成樹脂を含む繊維、及びカーボン繊維から成る群から選択される少なくとも１つで形成される、項目（１）～（６）のいずれか１項に記載の検査装置。
（８） 前記フィラメント糸がガラス繊維で形成される、項目（７）に記載の検査装置。
（９） さらに、前記照射手段、前記計測手段、前記画像処理手段、及び前記判定手段を制御する制御手段を含む、項目（１）～（８）のいずれか１項に記載の検査装置。
（１０） 前記判定手段は、前記フィラメント糸の検査結果に基づいて、前記フィラメント糸の原糸の合否をさらに判定する、項目（１）～（９）のいずれか１項に記載の検査装置。
（１１） 前記フィラメント糸が、単糸径１～１０μｍの単糸１０～５００本から成る、項目（１）～（１０）のいずれか１項に記載の検査装置。
（１２） オフラインで使用される、項目（１）～（１１）のいずれか１項に記載の検査装置。
（１３） インラインで使用される、項目（１）～（１１）のいずれか１項に記載の検査装置。
（１４） フィラメント糸の検査方法であって、
前記フィラメント糸に検査光を照射する照射工程と、
前記照射工程による検査光の照射によって得られる、前記フィラメント糸の影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測工程と、
前記エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理工程と、
前記画像情報からエラー及び前記エラーの頻度を決定し、前記エラーに応じた閾値に基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する判定工程と、
を含む検査方法。

本発明によれば、特定の検査装置又は方法の利用により、フィラメント糸の製織加工時に毛羽欠陥をなくすか、又は抑制することができ、ひいては製織品の収率改善と安定量産化と効率化と高品質化を達成することができる。

本発明の一実施形態に係るオフライン型検査装置を模式的に示す斜視透視図である。 本発明の一実施形態に係るインライン型検査装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る検査方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」という。）について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態又は図面に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

〔フィラメント糸の検査装置〕
（検査装置の用途）
本実施形態に係るフィラメント糸の検査装置は、例えば、フィラメント糸の検査、原糸製造、又は原糸加工のために使用されることができる。

本実施形態に係る検査装置を原糸製造に利用すると、品質不良の原糸の出荷又は生産継続を無くしたり、抑制したりすることができ、かつ／又は品質不良の原糸の原因究明を早期に行って工程管理又は工程改善を達成することができる。

本実施形態に係る検査装置を原糸加工に利用すると、品質不要の原糸の利用を防ぐことができ、それにより加工工程での品質管理又は品質改善を達成することができる。

本実施形態に係るフィラメント糸の検査装置は、例えば、オフライン又はインラインで使用されることができる。

インライン型検査装置は、具体的には、原糸製造工程（例えば、紡糸ブッシング、糊剤、巻取、撚糸工程等）、又は原糸加工工程（例えば、整経、製織、後加工等）に組み込まれることができ、それにより原糸製造における毛羽等の品質改善、生産性向上の効果が発現する。

オフライン型検査装置は、具体的には、フィラメント糸そのものの検査に利用され、又は原糸加工前に利用され、事前に品質不良の原糸を選別することによって、品質不良の原糸を利用せずに回収したり、糸品質を管理又は改善したりすることができる。

（検査装置の構成）
図１は、本実施形態に係るフィラメント糸の検査装置（以下、単に「検査装置」と称する）１００のオフラインでの使用を模式的に示す斜視透視図である。検査装置１００は、検査対象であるフィラメント糸Ｘのボビンを単数又は複数で収納したり、ボビンから巻き出されたフィラメント糸Ｘをローラ、リール、ガイド等の安定送達治具を介して装置内の検査部１０１に受け入れたりすることができる。

被検査フィラメント糸Ｘは、検査装置１００に設置されたボビンから引き出され、検査部１０１に導入される。検査装置１００による検査を受けたフィラメントＸは、別のボビン等の治具に巻き取られたり、さらに安定送達治具を介して外部ラインへ送達されたりすることができる。また、測定が終わったフィラメント糸Ｘは、製織加工に供されるか、回収されるか、再利用されるか、別の用途に転用されるか、又は廃棄されることができる。

検査装置１００は、図１に示されるとおり、フィラメント糸Ｘに光を照射してフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルを二次元領域で計測する光学系である検査部１０１と、測定結果を解析するためのコンピュータ、演算処理装置、モニタ、メモリ部などを備える演算部とを含む。より詳細には、光学系は、フィラメント糸Ｘに検査光を照射する照射手段１０と、照射手段１０による検査光の照射によって得られるフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測手段２０とを含む。演算部は、エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理手段３０と、画像情報からエラー及びエラー頻度を決定し、エラーに応じた閾値に基づいてフィラメントＸの検査結果を判定する判定手段４０とを含み、所望により、照射手段１０、計測手段２０、画像処理手段３０、及び判定手段４０を制御する制御手段５０をさらに含んでよい。

図２は、本実施形態に係る検査装置のインラインでの使用を模式的に示す斜視図である。インライン型検査装置は、画像処理手段３０と判定手段４０を含み、所望により制御手段５０も含む演算部（いずれも図２では割愛されている）を備える。

図２において、矢印は、検査対象であるフィラメント糸Ｘの流れ方向を表し、ライン上流（図２の下側）には糸の巻き出し部（図示せず）が、ライン下流（図２の上側）には糸の巻き取り部（図示せず）が、それぞれ配置されることができる。また、実線矢印のフィラメント糸Ｘは、実線で表される照射手段１０と計測手段２０のセットにより、点線矢印のフィラメント糸Ｘは、点線で表されるセット（１０，２０）により、一点鎖線矢印のフィラメント糸Ｘは、一点鎖線で表されるセット（１０，２０）により、二点鎖線矢印のフィラメント糸Ｘは、二点鎖線で表されるセット（１０，２０）により、それぞれ検査され、演算部（図示せず）により判定されることができる。

検査装置１００において、照射手段１０と計測手段２０のセット数、検査対象であるフィラメント糸の本数は、任意に設定されることができ、例えば、照射手段１０と計測手段２０のセット数は、１～１００、１～８０、１～６０、１～４０、１～２０、１～１６、１～１２、１～８、１～７、１～５、１～４、１～３、１～２、又は１でよく、そしてフィラメント糸の本数は、１～５００、１０～５００、１～４００、１～３００、１～２５０、１～２３０、１～２００、１～１６０、１～１３０、１～１００、１～８０、１～６０、１～４０、１～２０、１～１８、１～１６、１～１４、１～１２、１～１０、１～８、１～６、１～４、１～３、１～２、又は１でよい。例えば、図１では、２セットの照射手段１０と計測手段２０により２本のフィラメント糸Ｘが検査される。図２では、１セットの照射手段１０と計測手段２０により４本のフィラメント糸Ｘが検査されて、合計４セット（１０，２０）により合計１６本のフィラメント糸Ｘが検査される。

フィラメント糸Ｘは、例えば、ガラス繊維、アクリル樹脂繊維、アクリル樹脂と他の合成樹脂を含む繊維、及びカーボン繊維から成る群から選択される少なくとも１つで形成されることができる。中でも、製織加工品の毛羽欠陥の原因究明、及び毛羽欠陥の低減の観点からは、被検査フィラメント糸は、ガラス繊維で形成されることが好ましい。

フィラメント糸は、複数本の単糸から成ることができ、演算部による判定精度の向上の観点から、単糸径は、１μｍ～１０μｍであることが好ましく、より好ましくは、３μｍ～７μｍである。同様の観点から、フィラメント糸は、上記のような単糸径を有する単糸１０～５００本から成ることが好ましい。

図３は、検査装置１００を示す概略構成図である。検査装置１００は、フィラメント糸Ｘに検査光を照射する照射手段１０と；フィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルをエリアセンサーで計測する計測手段２０と；エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理手段３０と；取得画像情報からエラー及びその頻度を決定し、エラーに応じた閾値に基づいてフィラメント糸Ｘの検査結果を判定する判定手段４０とを含む。所望により、検査装置１００は、照射手段１０、計測手段２０、画像処理手段３０、及び判定手段４０を制御する制御手段５０をさらに含んでよい。

検査部１０１は、進行中のフィラメント糸Ｘに光を照射する照射手段１０、及びフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルをエリアセンサーで計測する計測手段２０を構成要素として備える。検査部１０１は、所望により、フィラメント糸Ｘを安定して進行させるための安定送達治具としてのローラ、ガイド、リール等も備えてよい。

（照射手段）
図１～３に示されるとおり、照射手段１０は、進行中のフィラメント糸Ｘに光を照射する単数又は複数の光源として構成される。図１では２台、図２では４台、図３では１台の光源が示されるが、計測手段２０により輝度レベルの二次元画像を計測できる限り、３台の又は５台以上の光源を使用してよい。光源としては、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等を使用してよく、中でもＬＥＤが好ましい。照射手段１０は、計測手段２０と協働するように、面状の光を照射するように構成されることが好ましく、高速で移動する検査対象をブレなく撮像するために、計測手段２０と同期可能なストロボ照明を備えることが好ましく、かつ／又は細い繊維も把握可能な高指向性型であることが好ましい。用いる照明は２４Ｖ以上の出力電圧を有することが好ましく、より好ましくは、４０Ｖ以上の出力電圧を有する。

（計測手段）
計測手段２０は、図１～３に示されるとおり、照射光に応じてフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルを二次元の領域で計測するエリアセンサーを含むカメラとして構成される。カメラの数は、光源の数に応じて決定されることができる。カメラに含まれるエリアセンサーは、フィラメント糸Ｘが照射光を遮った際に生じる影と背景の輝度レベルを計測するように構成されるので、本実施形態では、光源の照射範囲とエリアセンサーの受像範囲が２次元的に重複する領域が、フィラメント糸Ｘの検査対象エリアである。本実施形態では、エリアセンサーによる直接的エリア計測が、従来のラインセンサーによる検査又は従来の一次元データの積層による二次元化と比べ、欠陥の判定基準を設定し易くしたり、欠陥の検査精度を向上させたり、フィラメント糸Ｘの位置ズレの影響を少なくしたりすることができる。

少なくとも１台の光源と少なくとも１台のカメラは、全ての測定対象が同じ位置条件でエリアセンサーにより計測される限り、光軸的にズレて配置されてよいが、フィラメント糸Ｘが検査対象エリア内で正確に計測されるという観点からは、両者は、フィラメント糸Ｘを挟んで対向するように配置されることが好ましい。フィラメント糸Ｘは、検査対象エリアにおける計測精度の観点から、８０～１５００ｍ／分の速度で検査対象エリアに送達され、その全長方向において撮像範囲毎に連続して隙間なく撮像されることが好ましい。

エリアセンサーは、ＣＭＯＳイメージセンサーを備えてよく、それにより１画素当たり５μｍ以下の分解能を有することができ、１回の計測当たり縦１５ｍｍ×横２０ｍｍの寸法でエリア計測を実行することができる。

図１及び図３に示されるように、照射手段１０、計測手段２０、安定送達治具等は、照射及び計測の精度の観点から、検査部１０１内に設置されることが好ましい。

エリアセンサーによって計測されたフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルに関するデータは、演算部に送達される。演算部では、輝度レベルに関するデータの画像処理、解析、判定、保存、機械学習等が自動的に行われる。演算部は、例えば、汎用パーソナルコンピュータ、大型コンピュータ、演算処理装置、ＧＰＵ、モニタ、メモリ、画像処理ソフトウェア、画像処理アプリケーション、人工知能等により実現されることができる。演算部は、エリアセンサーから画像を取得する画像処理手段３０と、取得画像からエラー及びその頻度を決定し、エラーに応じて閾値をメモリに格納しておいて、格納された閾値に基づいてフィラメント糸Ｘの検査結果を判定する判定手段４０とを含む。所望により、検査装置１００又はその演算部は、照射手段１０、計測手段２０、画像処理手段３０、及び判定手段４０を制御する制御手段５０をさらに含んでよい。

（画像処理手段）
画像処理手段３０は、エリアセンサーによって計測されたフィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルに関するデータを二次元画像として取得する。取得画像は、例えば、１２００万画素で、６８枚／秒の割合で処理されることができる。取得画像の寸法は、検査対象エリアの範囲内において予め設定されたり、拡大又は縮小されたりすることができる。画像処理手段３０は、処理の効率化、高速化、欠陥の判定基準を設定し易くしたり、欠陥の検査精度を向上させたりするという観点から、取得画像の補正を行うことが好ましい。画像の補正の具体例を以下に説明する。

補正を伴う画像処理は、例えば、（１）検査領域設定・画像縮小、（２）シェーディング補正、（３）フィルタ処理、（４）ノイズ除去の順に行われる。

（１）では、フィラメント糸Ｘ（の影）の位置及びその周辺部を検査領域として限定することで、処理負荷を低減し、画像処理の効率化を図り、必要に応じて撮像の縮小行って、処理の高速化とノイズ抑制を達成する。

カメラ２のレンズ特性上、周辺画像が暗くなる傾向にあるため、糸の欠陥部との違いを検出出来ず、単なる二値化処理では両画像を区別できないことがある。これに対して、（２）では、素線検出のため、画像処理により測定対象の背景を補正し、繊維（糸）画像と周辺画像の明るさを揃えて、両画像の光量差の影響を抑えたり、排除したりする。

（３）では、測定対象の欠陥を検出する際に、例えばガウシアンフィルタ処理により取得画像を平滑化することによって、糸の欠陥部の画像のコントラストを維持しながらノイズを低減する。なお、（３）のフィルタ処理により増加する負荷は、ハードの増強により軽減又は分散させることができる。

（４）では、画像の二値化処理を行い、その際に、比較的高めの閾値と比較的低めの閾値の少なくとも２つを用いる二値化結果を組み合わせることによって、画像からノイズを除去して、最適化された画像を得る。得られた画像の中には欠陥の検出結果の一部が途切れてしまうことがある。これに対して、細線化処理により領域の短点を抽出し近傍の短点と結合することで、途切れを繋ぎ合わせている。

（判定手段）
判定手段４０は、取得画像からのエラー及びその頻度の決定、アウトプット例の保存及び蓄積、エラーに応じた閾値の格納、格納された閾値に基づくフィラメント糸Ｘの検査結果の判定などを自動的に行う。より詳細には、判定手段４０は、取得画像からエラー及びその頻度を決定し、エラーに応じて閾値をメモリに格納しておいて、格納された閾値に基づいてフィラメント糸Ｘの検査結果を自動判定するように構成される。

エラーは、毛羽欠陥の原因となるものであり、かつ被検査フィラメント糸の用途、原料、寸法、要求品質等、又は最終製品の要求品質等に応じて変化する。閾値は、エラー頻度に基づいて判定手段４０の機械学習により決定されるか、又は検査装置１００のオペレータが適宜設定したり、予めメモリに入力したりすることができる。

判定手段４０は、エラーが複数の種類である場合には、エラー種類ごとに閾値シリーズをメモリに格納し、各エラー種類に応じて格納された閾値シリーズを呼び出し、呼び出された閾値シリーズに基づいてフィラメント糸Ｘの検査結果を自動判定することが好ましい。エラー種類は、測定対象であるフィラメント糸又は原糸の原料、外観、又は寸法に応じて決定されることができ、毛羽欠陥の程度、又は製織加工の精度と安定性に影響する。エラー種類としては、限定されるものではないが、外観エラー、例えば、切れ（Ｃｕｔ）、緩み（Ｌｏｏｓｅ）、割れ（Ｓｐｌｉｔ）等；又は糸径エラー、例えば、最大径、最小径、最大径と最小径の差（Ｒ）、糸径分布（例えば、歪度、尖度等）、糸径標準偏差、平均径等が挙げられる。中でも、判定精度の観点から、外観エラーに基づく判定、又は外観エラーと糸径エラーの組み合わせに基づく判定が好ましい。

判定手段４０は、取得画像から決定されたエラー頻度の閾値が複数ある場合、又はエラー頻度分布グラフの変曲点が複数ある場合には、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２閾値以上とに分けて、取得画像の判定結果を自動出力することが好ましい。例えば、閾値が３つ以上ある場合には、判定手段４０は、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２～第３閾値と、第３閾値以上とに分けて、取得画像の判定結果を自動出力することができる。

本実施形態では、測定対象の原料、経糸と緯糸の区別、又はエラー種類に応じて、閾値の数と、合否基準になる閾値とが決まることがある。例えば、緯糸としてのガラスフィラメント糸のエラー種類「切れ（Ｃｕｔ）」の場合には、１つの閾値が、そのまま合否基準値となる傾向にある。緯糸としてのガラスフィラメント糸のエラー種類「緩み（Ｌｏｏｓｅ）」の場合には、３つの閾値が決定される傾向にあり、第１閾値以下（緩み無し）と第１～第２閾値（緩み水準「小（Ｓ）」）と第２～第３閾値（緩み水準「中（Ｍ）」）までの自動出力は合格であり、第３閾値以上（緩み水準「大（Ｌ）」）の自動出力は不合格になることがある。また、ガラスフィラメント糸のエラー種類「割れ（Ｓｐｌｉｔ）」の閾値は、緯糸よりも経糸の検査において設定される傾向にある。

判定手段４０は、判定精度の観点から、取得画像情報とフィラメント糸Ｘの糸径測定結果とを組み合わせて、閾値を決定することが好ましい。フィラメント糸Ｘの糸径に関する情報、例えば、最大径、最小径、最大径と最小径の差（Ｒ）、糸径分布（例えば、歪度、尖度等）、糸径標準偏差、平均径等は、フィラメント糸Ｘの影と背景の輝度レベルに関するデータを含む二次元取得画像から決定されることができる。

判定手段４０によって、閾値に基づくフィラメント糸の検査結果が合格として自動判定されたフィラメント糸Ｘは、別のラインへ、又は後工程へ、例えば製織加工工程へ供されることができる。また、特定の用途について不合格として自動判定されたフィラメント糸Ｘは、回収されたり、返品されたり、別の用途に転用されたりすることができる。

判定手段４０は、好ましくは、上記のとおり判定したフィラメント糸Ｘの検査結果に基づいて、被検査フィラメント糸の原糸の合否をさらに判定したり、原糸の合否をボビン単位で判定したりする。例えば、特定の用途について不合格として自動判定された原糸又はボビン単位は、回収されたり、返品されたり、別の用途に転用されたりすることができる。ガラス糸の場合には、製織加工工程において、緯糸としては不合格品であっても経糸として使用することができ、その逆もあり得る。

（制御手段）
制御手段５０は、照射手段１０、計測手段２０、画像処理手段３０、及び判定手段４０を自動的に制御するものであり、例えば、自動演算処理装置、汎用パーソナルコンピュータ、大型コンピュータ、メモリ、人工知能などにより実行されることができる。制御手段５０は、演算部を司るコンピュータに同梱されるか、個別のコンピュータとして配置されるか、又は外部サーバー若しくはクラウドとして設置されて、有線又は無線により演算部とデータ連通されることができる。

〔フィラメント糸の検査方法〕
（検査方法の概要）
本発明のフィラメント糸の検査方法は、上述の照射手段と、計測手段と、画像処理手段と、判定手段と、を含む検査装置を用いて実行される。

より詳細には、フィラメント糸の検査方法において、次の工程：
フィラメント糸に検査光を照射する照射工程と、
照射工程による検査光の照射によって得られる、フィラメント糸の影と背景の輝度レベルをエリアセンサーで計測する計測工程と、
エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理工程と、
前記画像情報からエラー及び前記エラーの頻度を決定し、前記エラーに応じた閾値に基づいてフィラメント糸の検査結果を判定する判定工程と、
を実行する。

（検査方法のフローチャート）
図４は、本発明の一実施形態に係るフィラメント糸の検査方法のフローチャートを示す。図４に沿って、検査方法の各工程を実行することができる。なお、図４中の括弧書きは、任意的な工程を表しており、所望により実行されることができる。

本発明の検査方法によれば、製織加工前の段階でフィラメント糸又はその原糸の検査及び選別を行なうことによって、フィラメント糸の製織加工時に毛羽欠陥をなくすか、又は抑制することができ、ひいては製織品の収率改善と安定量産化を達成することができる。

本発明に係る検査装置１００を実際に使用したガラスフィラメント糸の検査を以下に示す。

＜実施例１＞
＜検査対象＞
ガラスフィラメント糸（ＡＧＹ社製、ＬＣＤ１０２０、ＬＣＤ５１０、ＥＣＢＣ３７５０、ＥＣＢＣ３０００）４種類が巻かれたボビンを各３本、合計１２本を用意した。
・ＬＣＤ１０２０ フィラメント糸（ ５μｍ × １００本）
・ＬＣＤ５１０ フィラメント糸（ ５μｍ × ２００本）
・ＥＣＢＣ３７５０ フィラメント糸（ ４μｍ × ４０本）
・ＥＣＢＣ３０００ フィラメント糸（ ４μｍ × ５０本）

＜装置構成＞
（ア）図１に示すような外観を有する検査装置１００を１台用意した。
（イ）図１に示すように、照射手段１０の光源として、ＣＣＳ社製高指向性タイプ面照明「ＴＨ２－４３Ｘ３５－ＰＷ」を２台使用した。
（ウ）図１に示すように、計測手段２０のカメラとして、ＳＯＮＹ製ＣＭＯＳセンサを搭載したＢａｓｌｅｒ社製「ｂｏｏｓｔ ｂｏＡ４１１２－６８ｃｍ」を２台使用した。
（エ）演算部（３０，４０，５０）は、パーソナルコンピュータとモニタを備え、有線又は無線で計測手段２０と接続される。

＜検査＞
上記用意されたガラスフィラメント糸が巻かれたボビンを検査装置１００にセット後、１２００ｍ／分にて引き出し、計測手段２０のエリアセンサーにてフィラメント糸の形態撮像、糸径測定を実施した。

エリアセンサーから画像を演算部に取り込み、（１）検査領域設定・画像縮小、（２）シェーディング補正、（３）フィルタ処理及び（４）ノイズ除去を順に行い、補正画像データを判定工程に供した。判定手段は、ガラスクロスのための緯糸としての判定基準に基づいて、（ｉ）外観形態結果のエラー種類として「切れ（Ｃｕｔ）」の閾値を２つ、「緩み（Ｌｏｏｓｅ）」の閾値を３つ、割れ（ｓｐｌｉｔ）の閾値を１つ、（ｉｉ）糸径結果のエラー種類として「Ａｖｅｒａｇｅ」、「ｍａｘ」、「ｍｉｎ」、「閾値１超過」、「閾値２超過」、「分布（標準偏差、尖度、歪度）」を、それぞれ自動的に出力し、メモリに格納した。

＜結果＞
ガラスフィラメント糸（ＡＧＹ社製、ＬＣＤ１０２０、ＬＣＤ５１０、ＥＣＢＣ３７５０、ＥＣＢＣ３０００）４種類が巻かれたボビン各３本、合計１２本の各判定結果と欠陥判定、及び実際に本検査原糸およびボビン残糸を用いてクロス生産した際の結果を表１～表４に示す。
検査長：４００ｍ（２０ｋ枚撮影）
（※ボビン５０本の平均値を示す）

＜実施例２＞
ガラスフィラメント糸（ＡＧＹ社製 ＬＣＤ１０２０）２１６本について毛羽的中率（毛羽発生を予測して実際に毛羽になったもの）を、Ａ）人による外観検査から予想；Ｂ）糸径判定のみ；Ｃ）本発明の外観形態判定のみ；Ｄ）本発明の外観形態判定＋糸径判定、で精度比較した。結果を表５に示す。また、精度比較手法として以下に示されるものを採用し、表６に整理した。

＜毛羽的中率の種類＞
ア．適合率＝ＴＰ／（ＴＰ＋ＦＰ）
イ．再現率＝ＴＰ／（ＴＰ＋ＦＮ）
ウ．正解率＝（ＴＰ＋ＴＮ）／（ＴＰ＋ＦＰ＋ＦＮ＋ＴＮ）
エ．Ｆ値 ＝２×ア×イ／（ア＋イ）

なお、パーソナルコンピュータに取り込んだ画像データ、及び画像処理後のデータは全て保存して、機械学習、ガラスクロスの毛羽欠陥の原因究明、及び正確な欠陥の判定に役立てた。

表１～表６から、本発明に係るフィラメント糸の検査装置及び検査方法を使用すれば、フィラメント糸の毛羽発生有無を高精度で予測可能となることが示される。

本発明に係る検査装置及び検査方法は、積層板、プリント配線板、ステントグラフト、複合材料、補強材料、コンクリートのクラック抑制材料等の様々な部材の製造に利用されるフィラメント糸又はその原糸の検査に利用可能である。また、本発明に係る検査装置及び検査方法は、ガラスフィラメント糸だけでなく、ガラス繊維以外の繊維（例えば、合成繊維、天然繊維、金属繊維）における欠陥の検査にも利用可能である。品質の悪いフィラメント糸を予め選別し使用しないことで、高品位な製品を顧客に提供することが可能となり、産業上の利用は極めて高い。

１００ 検査装置
１０１ 検査部
１０ 照射手段
２０ 計測手段
３０ 画像処理手段
４０ 判定手段
５０ 制御手段
Ｘ フィラメント糸

Claims (14)

1. フィラメント糸の検査装置であって、
   前記フィラメント糸に検査光を照射する照射手段と、
   前記照射手段による検査光の照射によって得られる、前記フィラメント糸の影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測手段と、
   前記エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理手段と、
   前記画像情報からエラー及び前記エラーの頻度を決定し、前記エラーに応じた閾値に基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する判定手段と、を含む検査装置。
2. 前記判定手段は、前記エラーが複数の種類である場合には、各エラー種類に応じた閾値シリーズに基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記判定手段は、前記閾値が複数ある場合には、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２閾値以上とに分けて、前記画像の判定結果を出力する、請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記判定手段は、前記閾値が３つ以上ある場合には、第１閾値以下と、第１～第２閾値と、第２～第３閾値と、第３閾値以上とに分けて、前記画像の判定結果を出力する、請求項３に記載の検査装置。
5. 前記判定手段は、前記画像情報と前記フィラメント糸の糸径測定結果とを組み合わせて、前記閾値を決定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記画像処理手段は、前記画像の補正を行う、請求項１～５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記フィラメント糸が、ガラス繊維、アクリル樹脂繊維、アクリル樹脂と他の合成樹脂を含む繊維、及びカーボン繊維から成る群から選択される少なくとも１つで形成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 前記フィラメント糸が、ガラス繊維で形成される、請求項７に記載の検査装置。
9. さらに、前記照射手段、前記計測手段、前記画像処理手段、及び前記判定手段を制御する制御手段を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記判定手段は、前記フィラメント糸の検査結果に基づいて、前記フィラメント糸の原糸の合否をさらに判定する、請求項１～９のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 前記フィラメント糸が、単糸径１～１０μｍの単糸１０～５００本から成る、請求項１～１０のいずれか１項に記載の検査装置。
12. オフラインで使用される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の検査装置。
13. インラインで使用される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の検査装置。
14. フィラメント糸の検査方法であって、
    前記フィラメント糸に検査光を照射する照射工程と、
    前記照射工程による検査光の照射によって得られる、前記フィラメント糸の影と背景の輝度レベルを、エリアセンサーで計測する計測工程と、
    前記エリアセンサーから得られた情報に基づき画像情報を取得する画像処理工程と、
    前記画像情報からエラー及び前記エラーの頻度を決定し、前記エラーに応じた閾値に基づいて前記フィラメント糸の検査結果を判定する判定工程と、
    を含む検査方法。

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