JP2760268B2 - パッケージの毛羽検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合繊糸パッケージの輪
郭を撮像して表面の毛羽を検査する装置に係り、特に、
毛羽の像がパッケージの像に隠れないようにするパッケ
ージの毛羽検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合繊糸は、合成繊維からなる素繊維を複
数本集合させて形成されている。例えば、１本の合繊糸
が数μｍの素繊維３６本からなっている。素繊維が切れ
ていたりすると合繊糸の側面に毛羽が生じる。毛羽が多
い合繊糸は不良な合繊糸であるから、検査によって不合
格としなければならない。合繊糸がパッケージ化されて
いるときには、内層を見ることはできないので、表面
（例えば端面）に現れている毛羽を検査し、毛羽が多く
見られたら、内層にもそれに応じた毛羽が存在している
と見なすことになる。

【０００３】端面に現れている毛羽は、立っていたり、
カールしていたり形状が様々であるが、いずれも直径が
数μｍ〜１０μｍである。この程度の大きさのものは、
肉眼では目をこらしてやっと見えるか、それでも見えな
いこともある。また、光を当てる角度によって、見えた
り見えなかったりする。従って、毛羽検査の作業者は熟
練を要すると共に疲労が甚だしく、さらに、このような
人的作業では、検査内容の定量化や大量処理を目論むこ
とができない。毛羽の検査を無人化することは、工場の
合理化や品質管理の面から見て重要な課題である。

【０００４】従来、外観上の検査によく用いられるライ
ンセンサ、エリアセンサ等の光センサは、センサ素子を
多数並べてなる。普及しているラインセンサは、素子数
が５１２個のものであり、素子数が多くても２０００個
程度である。勿論、素子数が多いほどラインセンサは高
価である。この素子数は分解能を規定する。即ち、１ラ
インの画像が５１２ビットの画素で構成されていると
き、１０ｃｍ程度の幅の被写界に対する分解能は、１０
ｃｍ／５１２ビットとなる。

【０００５】ところが、毛羽の直径が数μｍ〜１０μｍ
であるから、少なくとも１画素に毛羽を撮像するために
は、２０００ビットのラインセンサの場合でも被写界の
幅が２０ｍｍ程度と狭い範囲に限定されなければならな
い。また、センサ素子の大きさが１素子で数μｍ〜１０
μｍであるから、被写界の幅とラインセンサの幅とがほ
ぼ１対１或いはそれ以上になるように光学系を構成する
必要がある。これに対し、パッケージの幅は、通常１５
ｃｍ〜２５ｃｍであるから、１個のラインセンサで１度
にパッケージ全幅を観測することは不可能である。

【０００６】仮に、多数のラインセンサを並べたり、桁
外れに素子数の多いラインセンサを作ったり、或いはラ
インセンサを移動できるように構成すれば、必要な分解
能は得られるが、装置が非常に複雑かつ高価になりデメ
リットが大きい。

【０００７】また、端面全体を検査するには、縦横の方
向に上記分解能が必要であるから、撮像を行う回数がこ
の分解能に応じた回数となり、撮像及びその画像処理に
費やされる時間が膨大なものとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、毛羽が
非常に微細なものであるために、毛羽の検査に光センサ
を導入することが困難であった。これに対し、先に、本
出願人は、指向性を有する光をパッケージに照射し、パ
ッケージ輪郭からの反射光を過剰露光で撮像し、その像
からパッケージの毛羽を検出する方法を提案している。
この方法によれば、指向性を有する光をパッケージに照
射することで、拡散の少ない反射光が得られる。撮像手
段をパッケージ輪郭に臨ませておくと、毛羽からの反射
光は拡散により減衰することなく撮像手段へ入射する。
光源光量を大きくしたり、絞りを開いたり、光センサの
感度を強くすることで、過剰露光での撮像を行うと、毛
羽の直径が小さいといえども十分な画素出力を得ること
ができる。

【０００９】ところが、パッケージ輪郭を撮像するため
に撮像手段をパッケージ輪郭に臨ませても、毛羽が撮像
できない場合があることが判った。これは、パッケージ
端面からの毛羽の高さが非常に低いために、パッケージ
端面に対する撮像手段の視角が僅かでもあると、毛羽が
パッケージの耳部に隠れてしまったり、或いはパッケー
ジ端面が背景となり、毛羽の像が背景内に埋もれてしま
ったりするからである。このような場合、パッケージ輪
郭の像には毛羽の像が存在しなくなり、正しい検査結果
が得られない。

【００１０】また、パッケージを検査する際にはボビン
を支持することによりパッケージを支持する。これに対
し、パッケージは糸がボビンに巻かれており、その巻き
始め位置はパッケージによって数ｍｍ程度のバラツキが
ある。即ち、パッケージ端面とボビンとの位置関係は一
定でない。従って、ボビンの支持具と撮像手段との位置
関係が一定であると、パッケージ端面と撮像手段との位
置関係は一定でなくなる。このため、上記視角も一定で
はなくなる。上記バラツキが数ｍｍ程度であるから、視
角の変化も僅かであるが、前記したように毛羽が低いた
めに像がなくなるという不具合を生じる。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、毛羽の像がパッケージの像に隠れないようにするパ
ッケージの毛羽検査装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パッケージ輪郭からの反射光を過剰露光で
撮像し、その像からパッケージの毛羽を検出する方式に
おいて、パッケージに向けて光を照射する光源と、パッ
ケージの輪郭を径方向から撮像する撮像手段と、この撮
像手段がパッケージの端面の延長上に位置するように位
置合わせする位置合わせ手段と、パッケージの輪郭の像
からパッケージの毛羽を検出する検出手段とを備えたも
のである。

【００１３】

【作用】上記構成により、光源からの光がパッケージに
照射され、撮像手段がパッケージの輪郭を径方向から撮
像する。このとき、位置合わせ手段が撮像手段をパッケ
ージの端面の延長上に位置合わせしているので、パッケ
ージの端面に対する視角はゼロである。従って、毛羽が
僅かでもパッケージ端面から立ち上がっていれば、毛羽
の像はパッケージの輪郭の像から飛び出して写る。検出
手段は、この飛び出した像を毛羽として認識する。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１５】図１に毛羽検査装置の基本的な構成を示
す。パッケージ１は端面１ａが水平になるように、ボビ
ン７を起立させて置かれている。パッケージ１に光を照
射する光源２がパッケージ１の端面１ａの延長方向より
やや上方に設けられている。また、端面１ａの延長上に
撮像手段（光センサ）３が設けられている。パッケージ
１上にＫで示される毛羽は、直径が数μｍ〜１０μｍと
肉眼では見ることが困難な毛羽である。パッケージ１
は、トレイにボビン７を嵌め込んで載置され、駆動系に
より回転駆動される。また、昇降手段６６により昇降さ
れる。

【００１６】光源２は、ハロゲンランプ４と、その後方
に配置されたコリメート用ミラー５とから構成される。
光源２からパッケージ１に照射される光は、ある幅を有
するほぼ平行な光であり、パッケージ１の端面１ａが、
ボビン７からパッケージ１の外周までの１つの半径にそ
った所定の範囲で特に明るく照明される。その範囲での
明るさが約５千ルクスとなるように光源２の輝度が設定
される。光源２に蛍光灯を用いても４〜５千ルクスの明
るさが得られるが、拡散しやすく、反射光量が少なくな
ると共にコントラストが得にくくなる。その点、ハロゲ
ンランプ４の光をコリメートして用いているので、反射
光量が多くかつコントラストが得やすくなっている。ま
た、ハロゲンランプ４は短波長域の光を多く含んでお
り、合繊糸に強い反射光を生じさせる。

【００１７】光センサ３は、ＣＣＤからなるエリアセン
サ８であり、横５１２ビット、縦数ビットに配列された
受光素子を有している。このエリアセンサ８にはレンズ
部に調光手段が設けられており、露光を調節することが
できる。光源２に輝度の高いハロゲンランプ４を使用し
ているので、露光調節の範囲が大きく調節が容易となっ
ている。エリアセンサ８の焦点で約５千ルクスもの明る
さが得られているため、このエリアセンサ８は過剰露光
になっている。この光センサ３は、パッケージ１の輪郭
に臨んでいるので、輪郭上に毛羽Ｋ等の突出物がなけれ
ば背景からの光しか得られない。ここでは背景に何もな
いので背景の画像は黒くなる。毛羽Ｋからの反射光があ
るとその画像は白くなる。

【００１８】パッケージ１の真上には、パッケージ１の
端面１ａとの距離を計測するレーザセンサ９が設けられ
ている。レーザセンサ９は前記昇降手段６６と共に、撮
像手段３がパッケージ１の端面１ａの延長上に位置する
ように位置合わせする位置合わせ手段１０を構成してい
る。

【００１９】図２は図１の毛羽検査装置を上から見たも
のである。前記した光源２により特に明るく照明される
範囲はθの範囲であり、エリアセンサ８の焦点深度もま
たθの範囲を越えない程度に設定される。θは例えば２
０°である。

【００２０】図４に処理系を示す。エリアセンサ８にク
ロック信号ＣＬＫを与える駆動回路は、パッケージ１を
回転駆動する駆動系と連動しており、回転角θ（ここで
は２０°）毎に撮像のタイミングを与える。エリアセン
サ８のビデオ信号ＶＩＤＥＯは、フィルタ３２を介して
Ａ／Ｄ変換器３３に入力されている。Ａ／Ｄ変換器３３
の出力は、メモリ（ＲＡＭ）３４、ＣＰＵ３５、Ｉ／Ｏ
３６等からなるコンピュータに入力されている。回転角
２０°毎に撮像された１８の画像は、いったんメモリ３
４に記憶されると共に、画像処理が施される。ＣＰＵ３
５は、画像処理されたパッケージの輪郭の像からパッケ
ージの毛羽を検出する検出手段を構成しており、Ｉ／Ｏ
３６を介して判定結果を出力することができる。

【００２１】本発明の毛羽検査装置は、図５に示される
パッケージ検査装置に組み込まれている。図示されるよ
うに、パッケージ検査装置の光学的検査に関わる部分を
構成するパッケージ検査部５１は、遮光用の箱体５２
と、箱体５２内に収容された各種の検査用の光学系５３
〜５８と、箱体５２を貫通するコンベア５９とからな
る。遮光用の箱体５２は、外部からの不要な光を遮断す
ると共に内面では光を吸収して光学測定に有利な環境を
形成している。パッケージ１は台座６０に装着され、そ
の台座６０をコンベア５９に載せることにより搬送され
るようになっている。台座６０は円盤の中心に軸を起立
させて設けたものであり、その軸にパッケージ１を差し
込むようにして装着することができる。装着されたパッ
ケージ１は、軸の途中で掛け止められ、円盤から浮いた
状態になる。箱体５２には、その両側に、台座６０に装
着されたパッケージ１が入出できるような開口部６１が
設けられ、上記コンベア５９は、両開口部間６１に差し
渡たされて設けられている。図の右側がコンベア５９の
上流側である。コンベア５９の最上流は箱体５２より外
にあって、そこにはパッケージの表層を処理する表層処
理部６３が形成されれている。一方、コンベア５９の最
上流は箱体５２の下流側開口部６１で終端しており、こ
の終端に接続すべく紙面と交わる搬送方向を有する他の
コンベア６４が箱体５２外に設けられている。このコン
ベア６４にはパッケージの重量を計測する重量計部６５
が形成されている。

【００２２】箱体５２内のコンベア５９には３箇所の停
止位置Ｓ１〜Ｓ３が設定されており、これらの停止位置
にはそれぞれ台座６０を回転させるための台座回転駆動
機構が出没自在に設けられている。また、停止位置Ｓ３
の台座回転駆動機構は、本発明の位置合わせ手段１０を
構成する昇降手段６６によって昇降するようになってい
る。以下に述べる各種の光学的検査は、コンベア５９に
よる搬送中に、或いはコンベア５９を停止して台座回転
駆動機構を出現させその位置でパッケージを回転させつ
つ行われる。

【００２３】パッケージ検査部５１を構成する光学系
は、綾落ち検査用光学系５３、バンチ検査用光学系５
４、形状（段巻き）検査用光学系５５、形状（バルジ）
検査用光学系５６、汚れ検査用光学系５７、並びに本発
明の毛羽検査用光学系５８からなる。綾落ち検査用光学
系５３は、コンベア５９の第１の停止位置Ｓ１にあるパ
ッケージ１の上端面に臨む光学系５３ａと、パッケージ
の側面に斜め下方から臨む光学系５３ｂとの、角度の異
なる２個の光学系からなる。

【００２４】バンチ検査用光学系５４は、第１の停止位
置Ｓ１においてパッケージ１のバンチ部に紙面に交わる
方向から臨むように設置されている。バンチ検査用光学
系５４は、ボビンの分光特性と糸の分光特性とからバン
チを検出するものである。形状（段巻き）検査用光学系
５５は、第１の停止位置Ｓ１においてパッケージ１の上
端面に臨み、段巻きの有無やその大きさを検出するもの
である。

【００２５】形状（バルジ）検査用光学系５６は、第２
の停止位置Ｓ２の上流に設けられており、パッケージ搬
送中にバルジの大きさを検出するものである。形状（バ
ルジ）検査用光学系５６には表用５６ａと裏用５６ｂと
があり、それぞれパッケージ１の上下の端面に臨んでい
る。汚れ検査用光学系５７は、第２の停止位置Ｓ２にお
いてパッケージ１の端面に臨み、汚れの分光特性と糸の
分光特性とから汚れを検出するものである。汚れ検査用
光学系５７にも表用５７ａと裏用５７ｂとがある。

【００２６】第３の停止位置Ｓ３が毛羽検査を行う位置
である。図１で説明した位置合わせ手段１０を構成する
レーザセンサ９は、停止位置Ｓ３に設置されている。レ
ーザセンサ９は、昇降手段６６によって昇降するパッケ
ージ１からの距離を計測し、所定の距離になったら昇降
手段６６を停止させるものである。一方、毛羽検査用光
学系５８は、停止位置Ｓ３にではなく第１の停止位置Ｓ
１の近傍に置かれている。毛羽検査用光学系５８は、コ
ンベア５９の両脇の上下異なる位置に表用５８ａと裏用
５８ｂとが設置される。毛羽検査用光学系５８、即ち図
１で説明した光源２及びエリアセンサ８は、第３の停止
位置Ｓ３にあるパッケージ１をコンベア５９の上流から
臨むように設けられている。エリアセンサ８は視角が水
平になるように、かつエリアの長手方向が水平になるよ
うに置かれている。そして、その高さ位置は、パッケー
ジ１の端面１ａが所定の高さにあるとき、表用の毛羽検
査用光学系５８ａがパッケージ１の上端面の延長上に、
裏用の毛羽検査用光学系５８ｂがパッケージ１の下端面
の延長上に位置している。

【００２７】次に実施例の作用を述べる。

【００２８】コンベア５９によってパッケージ１が停止
位置Ｓ３に搬送されると、昇降手段６６によってこのパ
ッケージ１が上昇される。レーザセンサ９は、パッケー
ジ１からの距離を計測し、所定の距離になったら昇降手
段６６を停止させる。これにより巻き始め位置に左右さ
れずに、パッケージ１の端面１ａが所定の高さに位置す
ることになる。このとき、毛羽検査用光学系５８のエリ
アセンサ８はパッケージ１の端面１ａと同じ高さにあ
り、かつ視角が水平であるから、パッケージ１の端面１
ａに対する視角はゼロである。また、パッケージ１によ
って巻き始め位置が異なっていても、巻き高さはほぼ一
定であるから、表用の毛羽検査用光学系５８ａの位置合
わせを行うと、裏用の毛羽検査用光学系５８ｂも位置合
わせができていることになる。

【００２９】さて、位置合わせによって、パッケージ１
の端面１ａに対するエリアセンサ８の視角はゼロである
から、毛羽が僅かでもパッケージ端面から立ち上がって
いれば、毛羽の像はパッケージの輪郭の像から飛び出し
て写る。表用、裏用それぞれの毛羽検査用光学系５８か
ら得られる画像及びそのエッジ処理波形は、図４の如き
形状となる。

【００３０】画像及び画像処理の結果を、実際に行った
例に基づいて説明する。図４は、エリアセンサ８で撮像
された画像Ｐと、その画像Ｐにエッジ処理を施して得ら
れたエッジ波形Ｅを示すものである。画像Ｐには斜線が
描かれているが、実際にはこの斜線部分が明るい部分
（白）であり、その周囲が露光していない部分（黒）で
ある。図から分かるように、画像Ｐは過剰露光のために
ボビン７やパッケージ１の像が太くにじんでいる。この
画像Ｐに適切なエッジ処理が施されているので、エッジ
波形Ｅが画像Ｐの上側の境界を即ち、端面１ａの輪郭を
よく表している。図４には、エッジ波形Ｅに３箇所の小
さな突起ｋが見られる。これらは毛羽Ｋとして判定でき
る限界の毛羽Ｋによるものである。パッケージ１の径１
５ｃｍ〜２５ｃｍに対して、この毛羽Ｋは直径が数μｍ
程度のものであるから、通常の撮像を行っても５１２ビ
ットの分解能ではこのようなエッジ波形Ｅは得られな
い。本発明の方法によれば、像が太くなっているので突
起ｋを有するエッジ波形Ｅが得られ、この突起ｋをもと
に毛羽Ｋの判定が可能である。また、エリアセンサ８が
パッケージ１の端面１ａに対して視角を有していると、
突起ｋが画像Ｐに埋もれてしまうので毛羽Ｋの判定が不
可能であったが、本発明により位置合わせ手段１０がエ
リアセンサ８をパッケージ１の端面１ａの延長上に位置
合わせしているので、パッケージ１の端面１ａに対する
視角はゼロである。従って、毛羽Ｋが僅かでもパッケー
ジ端面から立ち上がっていれば、毛羽の像（突起ｋ）は
パッケージの輪郭の像Ｐから飛び出して写る。検出手段
は、この飛び出した像ｋを毛羽Ｋとして認識する。

【００３１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３２】（１）撮像手段とパッケージとを位置合わ
せすることにより、巻き始め位置に左右されずに視角を
ゼロにできるので、小さな毛羽でも撮像することがで
き、検査精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の毛羽検査装置の基本的な構成を示す斜
視図である。

【図２】図１の毛羽検査装置の平面図である。

【図３】本発明の毛羽検査装置を組み込んだパッケージ
検査装置の側面図である。

【図４】本発明による処理系のブロック図である。

【図５】実測された画像及びエッジ波形を示す画像図で
ある。

【符号の説明】 １ パッケージ ２ 光源 ３ 撮像手段 １０ 位置合わせ手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ輪郭からの反射光を過剰露光
   で撮像し、その像からパッケージの毛羽を検出する方式
   において、パッケージに向けて光を照射する光源と、パ
   ッケージの輪郭を径方向から撮像する撮像手段と、この
   撮像手段がパッケージの端面の延長上に位置するように
   位置合わせする位置合わせ手段と、パッケージの輪郭の
   像からパッケージの毛羽を検出する検出手段とを備えた
   ことを特徴とするパッケージの毛羽検査装置。