JP6785634B2 - Non-woven fabric inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は不織布の検査装置に関する。 The present invention relates to a non-woven fabric inspection device.
不織布等のシート材の連続生産ラインにおいて検査する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、シート材の表面欠陥検査装置としてパターンマッチング法を用いることが記載されている。ここでは、シート材の撮像画像から得たパターン情報の中から最新のものを基準パターンとして選択し、近接するパターン情報同士を比較して表面欠陥を検出する。特許文献2には、ウエブ状物体を複数のロールで走行させながら処理する処理装置において、ロール起因欠陥を判定する方法が記載されている。また、特許文献3には、鋼板や紙などの被検査材の穴を透過方式にて撮像して検査すること記載されている。
A technique for inspecting a sheet material such as a non-woven fabric in a continuous production line is known.
For example,
おむつなどの吸収性物品においては、不織布がよく用いられる。不織布には目的に応じて様々な加工が施される。例えば、身体へのフィット性を高める観点から、不織布に伸縮性を付与する加工を施すことが挙げられる。伸縮性が付与された不織布は、例えば、2枚の原反不織布の間に複数本の弾性部材を配して一体化させ、一対の歯溝ロール間の歯溝の噛み合いで延伸加工して得られる。歯溝ロール間の噛み合い深さやテンションのかけ方を調整することによって所望の伸縮物性を得ることができる。
前記調整の程度によっては、不織布に穴が開いたり、繊維の切れが生じたりする欠陥が生じることがある。穴や切れの程度によっては、十分な製品強度が得られず製品性能を満たさなくなってしまう。また、加工直後は問題なくても、製品使用時に繊維の切れた部分から穴あきに繋がることもある。連続生産ラインにおいて、穴の大きさや数、繊維の切れの程度を正確に検査できないと、本来製品として出てはいけないものが出る可能性がある。逆に、不良品でないものを不良品と判断してしまい歩留りを悪化させてしまうという問題がある。したがって、用いる不織布の穴の大きさや数、繊維の切れなどの欠陥の程度などを正確に検査することが、製品の品質管理の観点から望まれる。
Nonwoven fabrics are often used in absorbent articles such as diapers. The non-woven fabric is subjected to various processing depending on the purpose. For example, from the viewpoint of enhancing the fit to the body, it is possible to apply a process of imparting elasticity to the non-woven fabric. The stretchable non-woven fabric is obtained, for example, by arranging a plurality of elastic members between two raw fabrics and integrating them, and stretching the non-woven fabric by meshing the tooth grooves between the pair of tooth groove rolls. Be done. Desirable stretchable physical properties can be obtained by adjusting the meshing depth between the tooth groove rolls and the method of applying tension.
Depending on the degree of the adjustment, defects such as holes in the non-woven fabric and breakage of fibers may occur. Depending on the degree of holes and cuts, sufficient product strength may not be obtained and product performance may not be satisfied. In addition, even if there is no problem immediately after processing, the broken part of the fiber may lead to a hole when the product is used. In a continuous production line, if the size and number of holes and the degree of fiber breakage cannot be accurately inspected, there is a possibility that some products should not be produced as a product. On the contrary, there is a problem that a non-defective product is judged to be a defective product and the yield is deteriorated. Therefore, it is desired from the viewpoint of product quality control to accurately inspect the size and number of holes in the non-woven fabric used and the degree of defects such as broken fibers.
しかし、不織布において、穴や繊維の切れは、延伸加工によって不織布が引き伸ばされてすきムラのように生地の薄くなった部分に生じやすい。薄くなった部分は、不織布の他の部分に比べて比較的透けるため、穴や繊維の切れとの判別が難しい。該検査を画像処理によって行う場合、画像上のノイズ除去などの画像処理の微調整を精度よく行う必要がある。 However, in the non-woven fabric, holes and fiber breaks are likely to occur in a portion where the non-woven fabric is stretched by the stretching process and the fabric is thinned like uneven plow. Since the thinned part is relatively transparent compared to other parts of the non-woven fabric, it is difficult to distinguish it from a hole or a broken fiber. When the inspection is performed by image processing, it is necessary to accurately fine-tune the image processing such as noise removal on the image.
また、上記の伸縮性の不織布は、長尺の状態で延伸加工した後、おむつ等の製品型に対応する長さに切断されて、該製品に組み込まれる。連続生産ラインにおいては、製品型(品種)の切り替え(型替え)が行われることがあり、この場合、不織布の製品型に対応する区分長さが変わり、検査領域が変わる。
検査領域が変わると、前記画像処理で検査を行う場合、画像精度に差が生じ、検査精度の低下を招く場合がある。画像処理の微調整によって検査精度を上げようとしても限界があり、必要とする正確な検査を実現することは難しい。また、画像処理の微調整は設定に時間を要し、生産効率の低下に繋がりかねない。
Further, the stretchable non-woven fabric is stretched in a long state, cut to a length corresponding to a product type such as a diaper, and incorporated into the product. In the continuous production line, the product type (type) may be switched (mold change), and in this case, the division length corresponding to the non-woven fabric product type changes, and the inspection area changes.
When the inspection area is changed, when the inspection is performed by the image processing, the image accuracy may be different, which may lead to a decrease in the inspection accuracy. Even if an attempt is made to improve the inspection accuracy by fine-tuning the image processing, there is a limit, and it is difficult to realize the required accurate inspection. In addition, fine adjustment of image processing requires time for setting, which may lead to a decrease in production efficiency.
本発明は、上記の問題点に鑑み、生産効率を下げることなく、製品型に対応する不織布の区分長さが変わっても欠陥を正確に検出することができる不織布の検査装置に関する。 In view of the above problems, the present invention relates to a non-woven fabric inspection device capable of accurately detecting defects even if the division length of the non-woven fabric corresponding to the product type changes without lowering the production efficiency.
本発明は、長尺の不織布の繊維の状態を検査する検査装置であって、前記不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部と、該撮像処理部に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部と、前記画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部とを有し、前記信号出力部は、前記不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて、互いに異なる信号数を有する信号発信機を複数備え、前記切り替え部は、前記不織布の区分長さに応じて前記信号発信機を選択する、不織布の検査装置を提供する。 The present invention is an inspection device that inspects the state of fibers of a long non-woven fabric, and is an imaging processing unit that captures and inspects an image of fibers on the processed surface of the nonwoven fabric, and an image capture signal to the imaging processing unit. The signal output unit has a signal output unit for periodically outputting the image and a switching unit for switching the captured signal of the image, and the signal output units are mutual according to the division length corresponding to the product type of the non-woven fabric. A plurality of signal transmitters having different numbers of signals are provided, and the switching unit provides a non-woven fabric inspection device that selects the signal transmitter according to the division length of the non-woven fabric.
本発明の不織布の検査装置は、生産効率を下げることなく、製品型に対応する不織布の区分長さが変わっても欠陥を正確に検出することができる。 The non-woven fabric inspection device of the present invention can accurately detect defects even if the division length of the non-woven fabric corresponding to the product type changes without lowering the production efficiency.
本発明に係る長尺の不織布の検査装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら、以下に説明する。 A preferred embodiment of the long non-woven fabric inspection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態の不織布の検査装置10は、不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部1と、撮像処理部1に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部2と、画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部3とを有する。撮像処理部1は、切り替え部3を介して信号出力部2と接続されている。この検査装置10は長尺の不織布の繊維の状態を検査することに用いられる。
ここでいう「繊維の状態」、「繊維」とは、不織布の構成する繊維組織の状態をいい、例えば、繊維の絡み程度や配向方向、密度など不織布の品質に影響する繊維組織の状態をいう。このような繊維の状態から、不織布の品質上問題のある欠陥、例えば穴あきや繊維の切れなどを検査する。
As shown in FIG. 1, the non-woven
The "fiber state" and "fiber" here refer to the state of the fibrous structure constituting the non-woven fabric, and for example, the state of the fibrous structure that affects the quality of the non-woven fabric such as the degree of entanglement of fibers, the orientation direction, and the density. .. From the state of such fibers, defects that are problematic in the quality of the non-woven fabric, such as holes and broken fibers, are inspected.
撮像処理部1は、信号出力部2が出力する画像の取り込み信号に基づいて、連続搬送される不織布の加工面の撮像を行う撮像部11と、撮像部11の動作を制御し撮像画像の画像処理を行って、不織布の加工面の良否判定を行う画像検査部12とを有する。撮像処理部1は、更に照明部13と照明制御部14とを有する。
The
撮像部11は、画像の取り込み信号に基づいてラインスキャン方式によって連続搬送される不織布の加工面を撮像する。上記の画像取り込み信号は、信号発信機21が周期的に出力するパルス信号である。パルス信号数に応じて、撮像部11はスキャンを繰り返す。具体的には、撮像部11は、固定された撮像位置において、連続搬送される不織布の加工面に対し、幅方向(X方向)に亘る画像取得(ラインスキャン)を画像取り込み信号数だけ繰り返し行う。このとき、画像取り込み信号の周期(出力間隔)は、不織布の搬送速度との関係が一定となるよう後述の信号出力部2において設定されている。これにより、撮像部11は、搬送方向(Y方向)に所定速度で移動する不織布の加工面に対し、画像取り込み信号数分の長さの画像を取り込む。
The imaging unit 11 images the processed surface of the non-woven fabric that is continuously conveyed by the line scan method based on the image capture signal. The image capture signal is a pulse signal that is periodically output by the
撮像部11の撮像素子には、デジタル処理による画像処理がしやすくなるように、固体撮像素子を用いる。固体撮像素子としては、カラー撮像素子を用いることが好ましい。このカラー撮像素子は、128階調以上の階調表現ができる撮像素子が好ましく、電荷結合素子(CCD)イメージセンサであってもCMOSイメージセンサであってもよい。また撮像素子の2画素もしくは4画素またはそれ以上の複数画素を1画素として、階調表現を高めてもよい。階調表現を高めることにより、コントラスト差が小さい場合にも明画像と暗画像の境界を認識することが可能になる。 A solid-state image sensor is used as the image sensor of the image pickup unit 11 so that image processing by digital processing can be easily performed. As the solid-state image sensor, it is preferable to use a color image sensor. The color image sensor is preferably an image sensor capable of expressing gradations of 128 gradations or more, and may be a charge coupling element (CCD) image sensor or a CMOS image sensor. Further, the gradation expression may be enhanced by using a plurality of pixels of 2 pixels or 4 pixels or more of the image sensor as one pixel. By enhancing the gradation expression, it becomes possible to recognize the boundary between the bright image and the dark image even when the contrast difference is small.
画像検査部12は、信号出力部2から画像取り込み信号を受信して、撮像部11に撮像指示を出す。また、画像検査部12は、撮像部11が撮像した画像を受信して記録し、検査に必要な画像処理を行い、不織布の加工面の良否の判定を行う。前記した必要な画像処理及び良否判定の内容は、不織布の加工内容や検査内容等によって異なり、適宜設定され得る。具体的な実施態様として挙げる、不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合については後述する。
判定結果は、種々の方法により不織布の加工製造工程にフィードバックされる。例えば、画像検査部12が、判定結果のデータを基に、加工ラインの制御部に加工条件を自動調整する信号を発信するようにしてもよい。また、良否判定の結果を画面に表示して警告を出し、これに基づいて手動で加工ラインを調整してもよい。
The
The determination result is fed back to the non-woven fabric processing and manufacturing process by various methods. For example, the
照明部13は、不織布の加工面の撮像部11による撮像領域を照らすように配置される。後述する実施態様において不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合は、照明部13は不織布に対し撮像部11と同じ面側に配置されることが好ましい。すなわち、光反射方式で撮像することが好ましい。照明部13の照度は、照明制御部14によって調整される。
The
信号出力部2は、複数の信号発信機21と信号発信機21の駆動部22とを有する。信号出力部2は、信号発信機21によって、撮像処理部1に対し前述した画像取り込み信号を周期的に出力する。
The
信号発信機21は、製造される製品型の数に対応して複数、信号出力部2に配置されている。図1においては2つの製品型に対応して2つの信号発信機21(21A及び21B)が配置されている。ただし、信号発信機21の数は2つに限定されるものではなく、製品型の数に対応した必要数を配置することができる。
A plurality of
複数の信号発信機21は互いに、検査対象である不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて異なる、画像取り込み信号数を有している。各信号発信機21は、設定された数の画像取り込み信号を、前記区分長さ分の不織布が撮像部11を通過する一定期間に等間隔で発信する。各信号発信機21は、設定された数の画像取り込み信号を等間隔で出力する期間を1周期とし、該周期の信号出力を、不織布が連続搬送される間繰り返し行うことができる。このような信号発信機21としては、ロータリーエンコーダであることが好ましい。
The plurality of
不織布の区分長さは、加工された不織布が最終的に組み込まれる完成品の製品型の規格に合わせて裁断される長さである。また、不織布の区分長さは、連続搬送される不織布が撮像部11を一定期間に通過する長さに相当する。
この不織布の区分長さは、製品型の切り替えによって変化する。本実施形態の信号出力部2においては、設定された数の画像取り込み信号が、変化する不織布の区分長さに対し等間隔に発信されるよう、不織布の搬送速度と前記信号の出力周期との関係が一定とされる。この関係において、撮像部11によって取り込まれる画像の分解能は、不織布の製品型に対応する区分長さと、信号発信機21の信号数とによって決まる。上記の「分解能」は1画素(ピクセル)あたりの画素情報を言い、例えば「μm/pixel」として表される。この値が小さいほど、1画素はより細かい領域の情報を有し、画像の精度がより高いものとなる。
The classified length of the non-woven fabric is a length that is cut according to the standard of the product type of the finished product in which the processed non-woven fabric is finally incorporated. The classified length of the non-woven fabric corresponds to the length at which the non-woven fabric continuously conveyed passes through the imaging unit 11 in a certain period of time.
The division length of this non-woven fabric changes depending on the product type switching. In the
信号出力部2は、前述のとおり製品型に対応して、不織布の区分長さに合わせた信号数を有する信号発信機21を複数具備する。これにより、信号出力部2は、製品型が変わっても、取得する画像の分解能が一定となる信号数を選択することができる。
As described above, the
ここでいう「分解能が一定」とは、各信号発信機21の分解能が、検査のための画像処理に耐え得る適正水準にある範囲のことをいう。分解能の差が±5μm/pixelの範囲に入ることをいう。また、「一定」とする分解能の基準は、不織布の加工面における検査内容に求められる画像精度によって決定される。例えば、後述の実施態様において不織布の歯溝延伸加工された繊維の状態を検査する場合は、歯溝延伸加工によって生じる穴や繊維の切れの大きさを基準とする。この場合、穴よりも小さい、切れた繊維間の距離(例えば約165μm)を基に、分解能(例えば160μm/pixel)を中心に前後に上記の範囲内となるように分解能「一定」の範囲を設定することができる。
The term "constant resolution" as used herein means a range in which the resolution of each
図2(A)及び(B)は、従来通り信号数を一定(3600パルス)にして、不織布の加工面を不織布の区分長さ分撮像した画像のイメージ例を示している。図2(A)は、製品型の規格に対応して必要とされる不織布の区分長さ(Y方向長さ)が580mmであり、図2(B)は不織布の区分長さ(Y方向長さ)が660mmである。なお、図2においては、歯溝延伸加工によって延伸した部分の繊維の粗な状態を模式的に示し、延伸されない部分の繊維の密な状態は省略して示している。
本実施形態の検査装置10においては、上記の異なる区分長さに応じて、画像の分解能を一定にする信号数を具備し、適宜選択できるようにされている。その例としては以下のものが挙げられる。検査装置10は、上記の2つの区分長さに対応して信号発信機21Aと信号発信機21Bとを備えている。信号発信機21Aは、不織布長さ580mmに応じた信号数3600パルスを具備し、分解能は約161μm/pixelとなる。信号発信機21Bは、不織布長さ660mmに応じた信号数4000パルスを具備し、分解能は約165μm/pixelとなる。このようにして、信号発信機21Aと信号発信機21Bとは、画像の分解能を一定にする信号数を具備する。
2 (A) and 2 (B) show an image example of an image in which the processed surface of the non-woven fabric is captured by the division length of the non-woven fabric while the number of signals is constant (3600 pulses) as in the conventional case. FIG. 2 (A) shows a non-woven fabric division length (Y direction length) of 580 mm, which is required according to the product type standard, and FIG. 2 (B) shows a non-woven fabric division length (Y direction length). Is 660 mm. In addition, in FIG. 2, the rough state of the fiber of the portion stretched by the tooth groove stretching process is schematically shown, and the dense state of the fiber of the portion not stretched is omitted.
The
このように検査装置10は、一定の分解能の画像に基づいた検査を、製品型に合わせた不織布の区分長さ単位で行うことにより、精度の高い検査を製品単位で実施できる。これにより、不良と判断される製品の出荷を未然に的確に防ぐことができる。また、製品単位に得た検査結果及びこれに付随する種々の情報を蓄積することで、不良と判断された製品について、製造過程における原因追究をより迅速に行うことができる。
As described above, the
駆動部22は、信号出力部2において、全ての信号発信機21を駆動するように接続されている。例えば、図1に示す信号発信機21Aと21Bの2つある場合に、駆動部22は、タイミングベルト23を介して信号発信機21Aを駆動するようにしており、タイミングベルト23及びタイミングベルト24を介して信号発信機21Bを駆動するようにしている。
The
駆動部22は、不織布が区分長さ分搬送される毎に1回転する。駆動部22の回転に合わせて、信号発信機21が一定速度で回転し、撮像部11への画像取り込み信号を出力する。このとき、後述の切り替え部3により選択された信号発信機21のみが画像検査部12に接続されており、選択されなかった信号発信機21は画像検査部12との配線が遮断されている。これに基づいて、選択された(画像検査部12に接続された)信号発信機21のみが稼働して、撮像部11への画像取り込み信号を一定速度で出力する。
また、駆動部22は、不織布の加工工程における加工速度信号を受信し、受信した加工速度信号に合わせて回転速度を変化させる。これにより、各信号発信機21は、複数の画像取り込み信号を、対象とする不織布の区分長さ内に等間隔で納まるよう出力間隔が決められる。各信号発信機21は、駆動部22の1回転に合わせて、対象とする不織布の1区分長さにつき1回転する。
このような駆動部22としては、エンコーダサーボモータであることが好ましい。
The
Further, the
The
切り替え部3は、上記の複数の信号出力部2のうち、前記不織布の区分長さに応じて信号発信機21を選択する。すなわち、画像の分解能が所望のものとなるように設定された信号出力部2のうち、製品型に対応する不織布の区分長さに好適なものを選択する。これにより、撮像部11が実際に撮像する画像の分解能は、生産ラインにおいて、製品型の切り替えがあっても一定に保つことができる。
The
本実施形態の検査装置10は、更に信号制御部4を有して、前述の切り替え部3及び駆動部22の動作を制御するようにしてもよい。
この場合、信号制御部4は、切り替え部3に接続されており、連続生産ラインにおいて製造される完成品の製品型の切り替え信号を、切り替え部3に出力する。切り替え部3は、製品型の切り替え信号に対応する前記不織布の区分長さを判断し、前述したように該不織布の区分長さに対応する信号発信機21を選択する。また、信号制御部4は、駆動部22に接続されており、駆動指令信号を駆動部22に出力する。駆動部22は、駆動指令信号に基づいて、前述した信号発信機21の駆動を行う。さらに、信号制御部4が、前述した不織布の加工工程における加工速度信号を加工工程の装置から受信して駆動部33へ出力するようにしてもよい。
検査装置10において、切り替え部3及び駆動部22の動作制御は、信号制御部4によって行う場合に限らず、通常用いられる種々の機構により行うことができる。例えば、切り替え部3及び駆動部22それぞれを、不織布の加工工程における装置に直接接続して、加工工程と同期して動作するようにしてもよい。
The
In this case, the signal control unit 4 is connected to the
In the
信号制御部4としては、連続製造工程において通常用いられる機構を有するものとすることができる。例えば、表示部及び入力部を備えたコンピュータ、インターフェース、コンピュータに必要な作動を行わせる所定のプログラムなどから構成されることが挙げられる。また、これに代えて、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)を用いてもよい。 The signal control unit 4 may have a mechanism usually used in a continuous manufacturing process. For example, it may be composed of a computer having a display unit and an input unit, an interface, a predetermined program for causing the computer to perform necessary operations, and the like. Alternatively, a programmable logic controller (PLC) may be used.
検査装置10の検査対象物は、様々な加工が施される種々の形態の不織布が挙げられ、単層の不織布でもよく、複数層の不織布でもよい。また、不織布に他の部材を組み合わせた複合部材であってもよい。
好ましい実施態様としては、伸縮性を有する長尺の不織布70の歯溝延伸加工状態を検査することが挙げられる。不織布70は、2枚の不織布61、62の間に複数本の弾性部材63を配した複合部材からなり(図3参照)、一対の歯溝ロールの噛み合いで延伸加工が施されたものである。この歯溝延伸加工は、図1に示すように、歯溝ロール81、82と、上流側のインフィードニップロール86,86と、下流側のアウトフィードニップロール87,88とによって、加工前の原料複合不織布70Aにテンションをかけて行う。歯溝延伸は、例えば図4に示すようにしてなされる。すなわち、歯溝ロール81、82の歯81A、歯82Aの先端が互いに反対方向に原料複合不織布70Aを押し込み、両歯の先端間の領域(83−84)で原料複合不織布70Aが部分的に延伸される。
Examples of the inspection target of the
A preferred embodiment is to inspect the tooth groove stretching processed state of the stretchable long
歯溝延伸加工された不織布70の加工面は、例えば図5に示すように、延伸した部分71は生地が薄く背景が透けており、延伸されない部分72は、繊維が密にされて生地が白く見える。なお、図5は、不織布70の加工面において、延伸した部分71では繊維の粗な状態を模式的に示し、延伸されない部分72における繊維の密な状態は省略している。このときY方向に延出する弾性部材63は視認されやすい延伸した部分71においてのみ示し、繊維が密な延伸されない部分72では省略している。この点、図6(A)及び(B)においても、延伸されない部分72における繊維の密な状態は省略して示している。
検査によって検出すべき欠陥は、図6(A)に示すような繊維の切れや、図6(B)に示すような穴である。欠陥とすべき穴は、不織布の強度の観点から、通常1mm2以上のものとして把握されることが多い。また、繊維の切れは同様の観点から、通常約165μm程度のものとして把握されることが多い。ただし、この値は1例であって、欠陥とすべき大きさの基準は、加工対象の不織布の素材や特性、加工の程度、求められる性能などによって変わる。
また、欠陥は穴や繊維の切れに限らず、検査対象とする不織布の種類や加工内容等によって種々生じ得る。
As shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG. 5, the processed surface of the
Defects to be detected by inspection are broken fibers as shown in FIG. 6 (A) and holes as shown in FIG. 6 (B). From the viewpoint of the strength of the non-woven fabric, the holes to be defective are usually grasped as those having a thickness of 1 mm 2 or more. Further, from the same viewpoint, the fiber breakage is usually grasped as having a thickness of about 165 μm. However, this value is an example, and the standard of the size to be a defect varies depending on the material and characteristics of the non-woven fabric to be processed, the degree of processing, the required performance, and the like.
Further, defects are not limited to holes and broken fibers, and may occur in various ways depending on the type of non-woven fabric to be inspected, the processing content, and the like.
次に、本実施形態の検査装置10を用いた検査方法について、上記実施態様として挙げた不織布70の歯溝延伸加工状態の検査に基づいて説明する。
Next, the inspection method using the
検査装置10において、撮像処理部1の撮像部11は、歯溝延伸加工の出口側である、アウトフィードニップロール74,74の下流側に配置される。照明部13は、不織布70に対し、撮像部11と同じ面側に配置される。これにより、撮像部11は、配置された固定位置において、連続搬送される不織布70の加工面を、光反射方式によって撮像する。照明部13は、照射角度及び照度の調整により好ましい撮像環境を設定することができる。
In the
検査装置10は、信号制御部4において、不織布70が組み込まれる製品型の種類を特定し、これに基づく製品型の切り替え信号を切り替え部3に出力する。切り替え部3は、切り替え信号に基づいて、複数の信号発信機21(図1では信号発信機21Aと21B)のうち不織布70の区分長さに対応するものを選択して、画像検査部12との配線を接続する。例えば、前述のように不織布の区分長さが580mmの際に、パルス数3600を有する信号発信機21Aを選択し、不織布の区分長さが660mmの際に、パルス数4000を有する信号発信機21Bを選択することができる。このとき、信号発信機21Aの信号に基づく撮像画像の分解能は約161μm/pixelとなり、信号発信機21Bの信号に基づく撮像画像の分解能は165μm/pixeelとなって、両者は一定の分解能を有することとなる。
The
信号制御部4は、不織布70の歯溝延伸加工の開始と同時に、信号出力部2の駆動部22に駆動指令信号を出力する。駆動部22は、駆動指令信号に基づいて稼働し、上記で選択された信号発信機21に画像取り込み信号を周期的に出力させる。その際、駆動部22は、不織布の加工速度信号を直接又は信号制御部4を介して受信し、受信した加工速度信号に合わせて回転速度を決める。
The signal control unit 4 outputs a drive command signal to the
撮像処理部1では、撮像部11が、信号発信機21によって周期的に出力される画像取り込み信号に基づいて、連続搬送される不織布70の加工面を連続的に撮像(ラインスキャン)し続ける。撮像した画像は、画像検査部12において随時記録される。
In the image
画像検査部12は、記録した画像に対し、不織布の区分長さに対応する処理区分ウィンドを設定する。具体的には、画像の長さ方向(Y方向)には不織布の区分長さとし、幅方向(X方向)には裁断される不織布の幅に合わせた長さとする、処理区分ウィンドを設定する。この処理区分ウィンドを画像の長さ方向(Y方向)に連続して複数設定する。その際、各処理区分ウィンドを一部重複させておくと、処理区分ウィンドの辺上の欠陥(穴や繊維の切れ)を見逃さずに検査することができるので好ましい。この場合、重複部分を考慮して、画像検査部12における処理区分ウィンドの長さ及び信号発信機21の信号数を設定することが好ましい。
The
画像検査部12は、処理区分ウィンド部分の画像について前処理を行う。
この前処理は、不織布70の加工面において穴や繊維の切れなどを適切に見分け特定できるようにする、画像上の加工処理をいう。具体的な処理としては、濃淡補正(シェーティング)や、しきい値を設定した2値化処理などが挙げられる。濃淡補正は濃淡のムラを除く処理であり、通常用いられる種々の方法を採用することができる。しきい値は、2値化処理を行う際に、特定の階調以上を0階調(黒)として処理しないよう、不織布の特徴に基づいて適宜設定することができる。
不織布70においては、背景が透ける延伸した部分71(図5参照)やすきむらがあり、これらは繊維の薄い領域である。撮像は光反射方式によって行うため、これらの繊維の薄い領域は、穴や繊維の切れた領域と同様に、繊維が密にした延伸されない部分72と比べて、画像の濃淡値が小さくなる。これらの延伸した部分71やすきむら、その他種々のノイズを0階調(黒)としないよう、上記濃淡補正や2値化処理におけるしきい値設定を適切に行う。また、穴の1つ1つの大きさの測定が検査結果に大きく影響することから、上記の前処理により、穴として濃淡値の低い画素領域を適切に把握する。
The
This pretreatment refers to a processing process on an image that enables appropriate identification of holes, broken fibers, etc. on the processed surface of the
In the
このように前処理は画像の濃淡に対して行う。そのため、従来のように画像における1画素(ピクセル)あたりの情報の精度が適正水準を満たさない撮像をすると、適正な前処理、適正な検査ができなくなる。特に、製造ラインで製品の型替えを行った場合に、製品型に対応する不織布70の区分長さが変わると、前述のように分解能(1画素(ピクセル)あたりの画素情報)が変わってしまう。分解能が変わることによって、例えば、すきむらを0階調と処理して「穴」と誤認してしまい、不良でないにも拘らず不良判定を出してしまうことがあり得る。あるいは、穴や繊維の切れを適切に0階調と処理できずに本来不良とすべきものを見逃してしまうことがあり得る。また、分解能が変わることで基準とする濃淡平均値からずれた値を基に2値処理をすると、適切な前処理が出来なくなってしまう。
In this way, the preprocessing is performed on the shading of the image. Therefore, if the accuracy of the information per pixel in the image does not satisfy the appropriate level as in the conventional case, proper preprocessing and proper inspection cannot be performed. In particular, when the product type is changed on the production line, if the division length of the
これに対し、検査装置10を用いて検査を行うと、製品型に対応する不織布70の区分長さに応じて、画像の分解能を適正な一定のものとする信号発信機21を選択する。これにより、精度の高い画像を取得して、穴や繊維の切れの数や大きさを適正に検出することができる。
また、検査装置10においては、製品型の型替えに応じて、上記の前処理のような画像処理の微調整ではなく、信号発信機の切り替えで対応することから、前記微調整のための設定時間の浪費を回避でき、生産効率の低下を防止することができる。加えて、検査装置10は、信号発信機の切り替えにより撮像画像本来の画素情報を適正水準としているため、精度の低下を画像処理の微調整で補う場合に比べて、より精度の高い加工画像が得られ、精度の高い検査が可能となる。
On the other hand, when the inspection is performed using the
Further, in the
上記の製品型の切り替えに対し、信号発信機の切り替えによって対処する場合と、画像処理の微調整によって画像精度を補う場合との比較を以下に示す。ここでは、下記の3つのケースに基づいて説明する。
ケースI:不織布の区分長さ:580mm、信号発信機パルス数3600
分解能:約161μm/pixel
ケースII:不織布の区分長さ:660mm、信号発信機パルス数3600
分解能:約183μm/pixel
ケースIII:不織布の区分長さ:660mm、信号発信機パルス数4000
分解能:約165μm/pixel
The following is a comparison between the case where the above-mentioned product type switching is dealt with by switching the signal transmitter and the case where the image accuracy is supplemented by fine-tuning the image processing. Here, the description will be made based on the following three cases.
Case I: Non-woven fabric division length: 580 mm, signal transmitter pulse number 3600
Resolution: Approximately 161 μm / pixel
Case II: Non-woven fabric division length: 660 mm, signal transmitter pulse number 3600
Resolution: Approximately 183 μm / pixel
Case III: Non-woven fabric division length: 660 mm, signal transmitter pulse number 4000
Resolution: Approximately 165 μm / pixel
図7(A)は、上記3つのケースについて、前処理を行う前の原画像について濃淡値平均を示す。図7(B)はその濃淡値偏差を示す。いずれもN=10として算出している。
図7(A)から分かるとおり、ケースIからケースIIの型替え(区分長さ580mmから660mm)に伴い分解能が低下(約161μm/pixelから約183μm/pixel)すると、濃淡値平均は238.5階調から240.5階調と高くなっている。このことを、図7(B)の濃淡値偏差でみると、ケースIIはケースIよりも数値が低くバラつきがなくなっている。すなわち、型替えによる分解能の低下により、全体的に濃淡値の高い画素が多くなっていることが分かる。すなわち濃淡値の低い画素が少なくなっている。これは、穴などを含む歯溝延伸により薄く引き伸ばされた部分(図5の符号71の部分参照)の画素情報が欠損しているためではないかと考えられる。これでは、穴等の欠陥を適正に捉えて二値化処理することが難しいと言える。
これに対し、ケースIIIでは、型替えに対し、信号発信機のパルス数を挙げて分解能を約165μm/pixelとして対応している。この場合、ケースIと同等の分解能になり、ケースIと濃淡値平均の差がほとんどなくなっている。また、濃淡値偏差も大きく画素情報の精度が向上している。繊維の切れの検査にも耐えられるものとなっている。
FIG. 7A shows the shading averages of the original images before the preprocessing for the above three cases. FIG. 7B shows the shading value deviation. Both are calculated with N = 10.
As can be seen from FIG. 7A, when the resolution is reduced (from about 161 μm / pixel to about 183 μm / pixel) due to the type change from Case I to Case II (division length 580 mm to 660 mm), the average shade value is 238.5. The gradation is as high as 240.5 gradations. Looking at this in terms of the shading deviation in FIG. 7B, Case II has a lower numerical value than Case I and there is no variation. That is, it can be seen that the number of pixels having a high shading value is increased as a whole due to the decrease in resolution due to the type change. That is, the number of pixels with low shading values is reduced. It is considered that this is because the pixel information of the portion thinly stretched by the tooth groove stretching including the hole (see the portion of
On the other hand, in Case III, the number of pulses of the signal transmitter is increased and the resolution is set to about 165 μm / pixel for the type change. In this case, the resolution is the same as that of Case I, and the difference between Case I and the average shade value is almost eliminated. In addition, the shading deviation is large and the accuracy of pixel information is improved. It can withstand the inspection of broken fibers.
図8(A)は、上記の原画像に画像処理を行った加工画像を基に穴の数を検出したものである。画像処理は、具体的には、キーエンス社の画像処理機「XG−8500」(商品名)を用いて濃淡補正等を施し、しきい値75と設定して2値化処理をしている。加工画像において、2値化により穴として残った画素に対して検査領域で割った値を穴の情報量として、ケースI、II及びIIIについて示している。いずれもN=10として算出した。
図8(A)から分かるとおり、ケースIIは、ケースIに比べて濃淡値の小さい値が少なくなっていることが影響し、穴として検出された領域割合が低く抑えられている。これは、ケースIIが、型替えに伴ってケースIに比べて画像精度が低下し、不良と判断すべき製品検出の精度が低下していることを意味する。
これに対し、型替えへの対応をパルス数の変更で対応したケースIIIでは、ケースIの場合と遜色ない穴検出(ケースIIの1.6倍)ができており、製品検査の精度が向上している。
また、図8(B)は、ケースIIの検査を画像処理の微調整で対応した場合を示している。このとき、ケースIIIについても同様の画像処理を施した場合を示している。具体的にはしきい値を75から77へと2階調挙げて、黒の画素として処理される範囲を広げている。この2階調は、図7(A)における、ケースIとケースIIとの濃淡値平均の差をもとに設定したものである。図8(B)から分かるように、ケースIIについて、ケースIからの型替えへの対応として、パルス数の切り替えではなく、画像処理の微調整で対応したとしても、加工画像の精度及び検査精度の低下を補うことはできていない。この点、図8(B)に示すように、ケースIIIにおいて、ケースIからの型替えへの対応をパルス数の切り替えにより行ったことにより、画像処理条件を変えても、加工画像の精度及び検査精度が高いレベルに維持される。
FIG. 8A shows the number of holes detected based on a processed image obtained by performing image processing on the above original image. Specifically, the image processing is performed by performing shading correction or the like using an image processing machine "XG-8500" (trade name) manufactured by Keyence Corporation, setting a threshold value of 75, and performing binarization processing. In the processed image, the values obtained by dividing the pixels remaining as holes by binarization by the inspection area are shown as the amount of information of the holes in Cases I, II and III. Both were calculated with N = 10.
As can be seen from FIG. 8 (A), in Case II, the proportion of regions detected as holes is kept low due to the fact that the number of small shade values is smaller than that in Case I. This means that the image accuracy of Case II is lower than that of Case I due to the mold change, and the accuracy of product detection that should be judged as defective is lower.
On the other hand, in Case III, which corresponds to the mold change by changing the number of pulses, hole detection (1.6 times that of Case II) is possible, which is comparable to that of Case I, and the accuracy of product inspection is improved. doing.
Further, FIG. 8B shows a case where the inspection of Case II is handled by fine-tuning the image processing. At this time, Case III also shows the case where the same image processing is performed. Specifically, the threshold value is raised from 75 to 77 by two gradations to expand the range of processing as black pixels. These two gradations are set based on the difference in the average shade value between Case I and Case II in FIG. 7A. As can be seen from FIG. 8B, the accuracy and inspection accuracy of the processed image and the inspection accuracy of the case II even if the case II is dealt with by fine-tuning the image processing instead of switching the number of pulses as the correspondence from the case I. Cannot make up for the decline in In this regard, as shown in FIG. 8 (B), in Case III, the type change from Case I was performed by switching the number of pulses, so that the accuracy of the processed image and the accuracy of the processed image were changed even if the image processing conditions were changed. Inspection accuracy is maintained at a high level.
画像検査部12は、前処理した加工画像を基に、種々のデータ処理を行って予め設定する基準と照合して、良否判定を行う。例えば、穴の検査において、処理区分ウィンド部分における穴の面積率、最大の穴面積、穴の数などを算出し、これらが基準を超える値かどうかで良否判定を行う。また、繊維の切れの検査においては、連続する繊維の切れ領域を幅方向にカウントし、幅方向に対する繊維の切れの割合を求めて、この値が基準値を超える値かどうかで良否判定を行う。
The
画像検査部12による検査結果の情報は、例えば、図1に示すように信号制御部4にフィードバックされてもよい。この場合、信号制御部4は、製品が不良品であった場合に、製品を排出するための排出信号を発信したり、検査結果の内容によっては連続生産ラインを停止させたりしてもいい。また、検査結果の情報を画面表示して警告を発信したり、製造工程にフィードバックして微調整をしたりしてもよい。また、検査結果の情報を特定の記録装置に時間情報とともに記録して、不良とされた製品単位で製造工程における原因究明に用いてもよい。
The information of the inspection result by the
以上のとおり、検査装置10は、上記のような不織布の加工工程において製品の型替えが起きると、切り替え部3は、製品型の切り替え信号に対応する前記不織布の区分長さを判断し、前述したように該不織布の区分長さに対応する信号発信機21を選択する。そして、信号発信機21と画像検査機1との接続の切り替えを行う。これにより、製品型の切り替えがあっても、遅滞なく一定水準の画像を取得し、高い精度の検査を実行し続けることができる。
As described above, when the product type is changed in the non-woven fabric processing process as described above, the
1 撮像処理部
11 撮像部
12 画像検査部
13 照明部
14 照明制御部
2 信号出力部
21 信号発信機
22 駆動部
3 切り替え部
4 信号制御部
10 検査装置
70 不織布
1 Imaging processing unit 11
Claims (7)
前記不織布の加工面の繊維の画像を取り込んで検査する撮像処理部と、該撮像処理部に対し画像の取り込み信号を周期的に出力する信号出力部と、前記画像の取り込み信号を切り替えるための切り替え部とを有し、
前記信号出力部は、前記不織布の、製品型に対応する区分長さに応じて、互いに異なる信号数を有する信号発信機を複数備え、
前記切り替え部は、前記不織布の区分長さに応じて前記信号発信機を選択する、不織布の検査装置。 An inspection device that inspects the condition of fibers in long non-woven fabrics.
Switching between an image pickup processing unit that captures and inspects an image of fibers on the processed surface of the non-woven fabric, a signal output section that periodically outputs an image capture signal to the image pickup processing unit, and a switching for switching the image capture signal. Has a part and
The signal output unit includes a plurality of signal transmitters having different numbers of signals depending on the division length of the non-woven fabric corresponding to the product type.
The switching unit is a non-woven fabric inspection device that selects the signal transmitter according to the division length of the non-woven fabric.
前記切り替え部は、前記製品型の切り替え信号に基づいて前記信号出力部を選択する請求項1〜3のいずれか1項に記載の不織布の検査装置。 It has a signal control unit that outputs the switching signal of the product type.
The non-woven fabric inspection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching unit selects the signal output unit based on the switching signal of the product type.
前記駆動部に対し、前記信号制御部が駆動指令信号を出力し、前記駆動部は、前記不織布が前記区分長さ分搬送される毎に1回転する請求項4記載の不織布の検査装置。 The signal output unit has a drive unit connected to a plurality of the signal transmitters.
The non-woven fabric inspection device according to claim 4, wherein the signal control unit outputs a drive command signal to the drive unit, and the drive unit rotates once each time the non-woven fabric is conveyed by the division length.
The non-woven fabric inspection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the image pickup processing unit captures an image by a light reflection method.
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