JP2023078407A - 繊維束検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維束の毛羽をより確実に検出する。【解決手段】繊維束を照明する照明装置と、繊維束を扁平化する扁平化手段と、照明下において扁平状態の繊維束を撮像して検査画像を取得する撮像装置と、検査画像に基づいて、繊維束から突出する毛羽を検出する画像評価装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維束検査装置に関する。

下記特許文献１には、糸条の欠陥検出装置が開示されている。この欠陥検出装置は、背景照明として糸条を証明する照明手段と、この照明手段による照明の下で糸条を撮像する撮像手段と、糸条画像を処理する画像処理手段とを備え、当該画像処理手段が糸条画像を明度差または色相差を基に処理することにより２値化画像を取得し、当該２値化画像に細線化処理を施し、当該細線化処理した画像上の細線の分岐点を除去することにより糸条対応細線と欠陥候補細線とを分離し、当該欠陥候補細線の特徴量を記憶手段に予め記憶された欠陥特徴量の閾値と比較することにより欠陥の該否および／または欠陥の種類を判定するものである。

特開２０１１－０５３１７３号公報

ところで、上記従来技術によれば、糸条の欠陥の種類として毛玉欠陥や毛羽欠陥を検出することができるが、繊維の素線（繊維素線）が撚り合わされた繊維束（撚線）に適用することはできない。すなわち、繊維束における毛羽は、繊維素線から形成されるものであり、必ずしも撮影方向に交差する方向に発生するものではなく、例えば撮影方向に平行する方向にも発生し得る。このように撮影方向に平行する方向に発生する毛羽は、上述した糸条対応細線と欠陥候補細線との分離処理では分離することができず、よって欠陥として検出することができない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、繊維束の毛羽をより確実に検出することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、繊維束検査装置に係る第１の解決手段として、繊維束を照明する照明装置と、前記繊維束を扁平化する扁平化手段と、照明下において扁平状態の前記繊維束を撮像して検査画像を取得する撮像装置と、前記検査画像に基づいて、前記繊維束から突出する毛羽を検出する画像評価装置とを備える、という手段を採用する。

本発明では、繊維束検査装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記撮像装置は、前記繊維束を複数方向から撮像することにより複数の前記検査画像を取得する、という手段を採用する。

本発明では、繊維束検査装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記照明装置は、前記繊維束を逆光照明し、前記繊維束及び前記毛羽の背景が白飛びするように照度が調整されている、という手段を採用する。

本発明では、繊維束検査装置に係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記繊維束を所定方向に順次送る送り手段をさらに備え、前記撮像装置は、送り状態の前記繊維束を撮像する、という手段を採用する。

本発明では、繊維束検査装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記撮像装置は、送り方向において前記繊維束の異なる部位を複数方向から撮像する、という手段を採用する。

本発明によれば、繊維束の毛羽をより確実に検出することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る繊維束検査装置の機能構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における繊維束の状態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における検査画像の輝度を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る繊維束検査装置の機能構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態における画像取得部の配置を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図１及び図２を参照して第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る繊維束検査装置は、繊維束Ｘの外観検査を行う装置であり、図１に示すように送出ローラ１、巻取ローラ２、第１走行ローラ３、第２走行ローラ４、押圧装置５、照明装置６、撮像装置７及び検査制御装置８を備えている。

なお、繊維束Ｘは、所定繊維から形成された多数の素線（繊維素線）が撚り合わされた撚線、つまり糸状に形成された多数の繊維素線の集合体である。このような繊維束Ｘは、繊維素線の一部が毛羽として外部に突出する虞のある検査対象物である。

送出ローラ１は、回転軸に繊維束Ｘが多重に巻回された略円柱状の回転体であり、軸心に上記回転軸が設けられている。この送出ローラ１は、回転軸が水平方向となる姿勢で回転自在に支持されており、繊維束Ｘを第１走行ローラ３に向けて送り出す。

巻取ローラ２は、このような送出ローラ１と対をなしており、第１走行ローラ３及び第２走行ローラ４を経由して送出ローラ１から送り込まれた繊維束Ｘを巻き取る略円柱状の回転体である。巻取ローラ２は、回転軸が送出ローラ１の回転軸と平行関係となるように、つまり回転軸が水平方向となる姿勢で回転自在に支持されている。

このような送出ローラ１及び巻取ローラ２は、モータ等の駆動装置によって駆動される駆動ローラである。送出ローラ１は、自らの駆動装置が検査制御装置８に制御されることによって、繊維束Ｘを所定の送り速度で送出す。また、巻取ローラ２は、自らの駆動装置が検査制御装置８に制御されることによって、繊維束Ｘを所定の巻取速度で順次巻き取る。

第１走行ローラ３は、上記送出ローラ１と上記巻取ローラ２との間において、送出ローラ１に近い側に設けられた回転ローラである。この第１走行ローラ３は、送出ローラ１と上記巻取ローラ２との間において繊維束Ｘを低摩擦で案内するために設けられている。

第２走行ローラ４は、上記送出ローラ１と上記巻取ローラ２との間において、巻取ローラ２に近い側に設けられた回転ローラである。第２走行ローラ４は、第１走行ローラ３と同様に送出ローラ１と上記巻取ローラ２との間において繊維束Ｘを低摩擦で案内するために設けられている。

このような第１走行ローラ３及び第２走行ローラ４は、送出ローラ１から巻取ローラ２に向かって走行する繊維束Ｘがプッシャ５の直下、照明装置６の直上、また撮像装置７の直下を通過するように案内するガイド部材である。なお、第１走行ローラ３及び第２走行ローラ４は、駆動装置によって駆動される駆動ローラではなく、回転フリーな従動ローラである。

押圧装置５は、繊維束Ｘの走行方向（第１走行ローラ３から第２走行ローラ４に向かう方向）において少なくとも撮像装置７よりも上流側に設けられ、繊維束Ｘを扁平化する扁平化手段である。この押圧装置５は、図１に示すように繊維束Ｘを上下に挟むように配置された台座５ａ及びプッシャ５ｂ、また当該プッシャ５ｂを駆動するシリンダ５ｃを備えている。

すなわち、押圧装置５は、シリンダ５ｃが作動することによってプッシャ５ｂが下降し、もって台座５ａとプッシャ５ｂとによって繊維束Ｘを上下に挟み込んで押圧することにより繊維束Ｘを扁平化する。なお、このような押圧装置５のシリンダ５ｃは、検査制御装置８によって制御される。

照明装置６は、繊維束Ｘに対してバックライトとして機能するものであり、図示するように繊維束Ｘを挟んだ状態で撮像装置７と対向している。すなわち、照明装置６は、繊維束Ｘを撮影する撮像装置７に対して繊維束Ｘを下方から逆光照明するものであり、撮像装置７に対して繊維束Ｘの後方から照明光を照射する。このような照明装置６の照明光は白色光である。また、照明光の強度（照度）は、繊維束Ｘ及び繊維束Ｘから突出する毛羽の背景が白飛びするように調整されている。

撮像装置７は、デジタルカメラつまりＣＣＤを撮像素子とするカメラであり、繊維束Ｘを撮像する。すなわち、この撮像装置７は、照明装置６による照明下において押圧装置５によって扁平状態とされると共に送出ローラ１及び巻取ローラ２によって走行する繊維束Ｘを上方から撮影する。

また、撮像装置７は、走行方向に間隔を空けた繊維束Ｘの離散的な部位を撮像するのではなく、繊維束Ｘの連続する部位を撮像し得るタイムインターバルで繊維束Ｘを撮像する。このような撮像装置７は、繊維束Ｘを撮像することにより時系列的な複数の検査画像を取得し、これら検査画像を検査制御装置８に順次出力する。

検査制御装置８は、制御対象である送出ローラ１、巻取ローラ２、押圧装置５、照明装置６及び撮像装置７を適宜制御することにより、本実施形態に係る繊維束検査装置を統括的に制御する制御装置である。この検査制御装置８は、予め記憶された制御プログラムに基づいて上記制御対象を制御することにより繊維束Ｘの検査を実行する。

次に、このように構成された繊維束検査装置の動作について、図２及び図３をも参照して詳しく説明する。

この繊維束検査装置において、検査制御装置８は、送出ローラ１及び巻取ローラ２を動力源として作動させることにより、繊維束Ｘを第１走行ローラ３から第２走行ローラ４に向かって順次走行させる。そして、検査制御装置８は、繊維束Ｘの走行路において上流側に設けられた押圧装置５を作動させることにより繊維束Ｘを扁平化させる。

そして、検査制御装置８は、押圧装置５の下流側に設けられた照明装置６及び撮像装置７を作動させることによって繊維束Ｘの検査画像を順次取得させる。上記検査画像は、撮像装置７から検査制御装置８に順次入力される。検査制御装置８は、検査画像を順次取得して内部メモリに記憶させると共に、当該内部メモリから順位読み出して毛羽の有無を確認する。すなわち，検査制御装置８は画像評価装置を兼ねている。

図２は、押圧装置５の下流側における繊維束Ｘの正面（ａ）及び断面（ｂ）を示す模式図である。この図２に示すように、押圧装置５によって上下に押圧された繊維束Ｘは、主部ｘ１が水平方向（押圧方向に直行する方向）に扁平した状態となる。そして、この状態において、毛羽ｘ２は、上記主部ｘ１から押圧方向（上下方向）ではなく、押圧方向に直行する水平方向に突出し易くなる。

すなわち、繊維束Ｘに毛羽ｘ２が存在した場合に、検査画像には毛羽ｘ２が映り込み易くなる。仮に、押圧装置５で押圧しない場合には、毛羽ｘ２が主部ｘ１の上下方向にも突出する場合があるので、検査画像に毛羽ｘ２が映り込まない場合が発生し得る。

また、撮像装置７によって繊維束Ｘを撮像するに際して、照明装置６から繊維束Ｘに後方から照射される照明光の照度が繊維束Ｘ及び繊維束Ｘから突出する毛羽ｘ２の背景が白飛びするように調整されているので、図３に示すように検査画像の輝度は、背景ノイズが抑圧されたＳＮ比の高い画像となる。したがって、検査画像は、毛羽ｘ２及び主部ｘ１の輪郭をより鮮明に示す画像となる。

このような第１実施形態によれば、押圧装置５で押圧した後に検査画像を取得するので、繊維束Ｘの毛羽ｘ２をより確実に検出することが可能である。また、第１実施形態によれば、照明光の照度が繊維束Ｘ及び繊維束Ｘから突出する毛羽ｘ２の背景が白飛びするように調整されているので、これによっても繊維束Ｘの毛羽ｘ２をより確実に検出することが可能である。

次に、図４及び図５を参照して第２実施形態について説明する。
この第２実施形態に係る繊維束検査装置は、第１実施形態の押圧装置５に代えて第２の照明装置９及び第２の撮像装置１０を備え、第１実施形態の検査制御装置８に代えて検査制御装置８Ａを備える。

第２の照明装置９及び第２の撮像装置１０は、図４及び図５に示されているように、繊維束Ｘを挟んだ状態で上下方向に対向する照明装置６及び撮像装置７に対して、繊維束Ｘを挟んだ状態で水平方向に対向している。すなわち、第２の照明装置９は、照明装置６と同様にバックライトとして機能するものの、照明光の照射方向が照明装置６とは異なっており、繊維束Ｘに対して水平方向から照明光を照射する。

第２の撮像装置１０は、このような第２の照明装置９と対向しており、繊維束Ｘを水平方向から撮影して評価画像を取得する。すなわち、第２の撮像装置１０は、撮像装置７とは異なる方向から繊維束Ｘの評価画像を取得し、当該評価画像を検査制御装置８Ａに出力する。

検査制御装置８Ａは、撮像装置７から入力される評価画像及び第２の撮像装置１０から入力される評価画像に基づいて繊維束Ｘにおける毛羽ｘ２の有無を評価する。すなわち、この検査制御装置８Ａは、繊維束Ｘについて異なる方向から取得された評価画像を用いることにより、主部ｘ１の周りに突出する毛羽ｘ２を検出する。

このような第２実施形態によれば、撮像装置７及び第２の撮像装置１０によって異なる方向から検査画像を取得するので、繊維束Ｘの毛羽ｘ２をより確実に検出することが可能である。また、この第２実施形態によれば、照明光の照度が繊維束Ｘ及び主部ｘ１から突出する毛羽ｘ２の背景が白飛びするように調整されているので、これによっても繊維束Ｘの毛羽ｘ２をより確実に検出することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１、第２実施形態では、送出ローラ１及び巻取ローラ２を動力源とすることにより、繊維束Ｘを走行させた状態で評価画像を取得したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて停止状態の繊維束Ｘを撮像装置７で撮影することにより評価画像を取得し、当該評価画像を用いて毛羽ｘ２の有無を検出してもよい。

（２）上記第１、第２実施形態では、繊維束Ｘ及び主部ｘ１から突出する毛羽ｘ２の背景が白飛びするように照明光の照度を調整したが、本発明はこれに限定されない。この照度の調整は付帯的な事項であり、本発明の必須事項ではない。

（３）上記第１実施形態では、押圧装置５による繊維束Ｘの押圧方向及び照明装置６及び撮像装置７の対向方向を上下方向（垂直方向）としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、繊維束Ｘの押圧方向及び照明装置６及び撮像装置７の対向方向は、上下方向（垂直方向）に限定されず、上下方向（垂直方向）以外の方向、例えば水平方向であってもよい。

（４）上記第１実施形態では、繊維束Ｘを上下に挟むように配置された台座５ａ及びプッシャ５ｂ、また当該プッシャ５ｂを駆動するシリンダ５ｃを備える押圧装置５を採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、押圧装置５の構成は、図１の示した構成に限定されず、様々な構成が考えられる。

（５）上記第２実施形態では、異なる２方向、つまり撮像装置７によって上下方向から繊維束Ｘを撮像し、また第２の撮像装置１０によって水平方向から繊維束Ｘを撮像したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、異なる２方向に限定されず、異なる３方向以上から繊維束Ｘを撮像して評価画像を取得してもよい。主部ｘ１から突出する毛羽ｘ２の方向（突出方向）は基本的に規則性はないので、例えば繊維束Ｘの周りに１２０°の角度割で３台の撮像装置を配置することにより、１２０°の方向差を有する３方向から繊維束Ｘを撮像してもよい。

Ｘ 繊維束
ｘ１ 主部
ｘ２ 毛羽
１ 送出ローラ
２ 巻取ローラ
３ 第１走行ローラ
４ 第２走行ローラ
５ 押圧装置
６ 照明装置
７ 撮像装置
８、８Ａ 検査制御装置（画像評価装置）
９ 第２の照明装置
１０ 第２の撮像装置

Claims (2)

1. 繊維束を所定方向に順次送る送り手段と、
   前記繊維束を照明する照明装置と、
   前記照明装置の照明下において前記繊維束を撮像して検査画像を取得する撮像装置と、
   前記繊維束の送り方向において前記照明装置とは異なる位置及び方向から前記繊維束を照明する第２の照明装置と、
   前記繊維束の送り方向において前記撮像装置とは異なる位置において、前記第２の照明装置の照明下における前記繊維束を撮像して第２の検査画像を取得する第２の撮像装置と、
   前記検査画像及び前記第２の検査画像に基づいて、前記繊維束から突出する毛羽を検出する画像評価装置と
   を備えることを特徴とする繊維束検査装置。
2. 前記照明装置は、前記繊維束を逆光照明し、前記繊維束及び前記毛羽の背景が白飛びするように照度が調整されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維束検査装置。

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