JP7156278B2 - ガラス繊維ストランドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス繊維ストランドの製造方法の技術に関し、より詳しくは、ガラス繊維ストランドの製造工程において、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知するための技術に関する。

従来より、ガラス繊維ストランドの製造工程においては、形成される複数のガラス繊維フィラメントに対して、糸切れを検知するための様々な技術が検討されている。
例えば、特許文献１においては、ブッシングのノズル（オリフィス）を通して紡出されつつある任意のガラス繊維フィラメントが切断（糸切れ）した場合、当該ノズルの先端に生成される溶融ガラスビーズの成長に伴う輝度または輻射熱の変化を、放射温度計によって電気信号としてとらえて、ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する技術が開示されている。

特開昭５３－４１５２１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、ブッシングのノズル数が多くて、ノズルの温度のばらつきが大きくなるような場合、例えば、正常状態（糸切れが生じていない状態）のガラス繊維フィラメントであっても、ガラス繊維フィラメントの温度によっては溶融ガラスビーズが生成されたものと誤認して、当該ガラス繊維フィラメントに糸切れが生じたと判断される可能性があった。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、複数のノズルより溶融ガラスを引き出すことで形成された、複数のガラス繊維フィラメントを集束してガラス繊維ストランドを形成する、ガラス繊維ストランドの製造方法であって、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することが可能な、ガラス繊維ストランドの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、複数のノズルより溶融ガラスを引き出すことで形成された、複数のガラス繊維フィラメントを集束してガラス繊維ストランドを形成する、ガラス繊維ストランドの製造方法であって、前記複数のガラス繊維フィラメントを連続で撮像して複数の画像データを生成する撮像工程と、前記複数の画像データから所定値以上の輝度を有する高輝度物体を抽出する画像処理工程と、前記画像処理工程で実行した画像処理の結果に基づき前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する糸切れ検知工程と、を備え、前記糸切れ検知工程において、前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の位置の変化の有無を検知し、前記高輝度物体の位置の変化を検知した場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断することを特徴とする。

ここで、所定値以上の輝度を有する様々な高輝度物体のうち、例えば超高速（ガラス繊維ストランドが巻き取られる速度）で落下する正常状態（糸切れが生じていない状態）のガラス繊維フィラメントの輝度は、画像データ上では、時間の経過によっても高輝度物体の移動の無い状態（定常状態）として認識されるため、このようなガラス繊維フィラメントに対して、糸切れしたガラス繊維フィラメントに発生する溶融ガラスビーズをより正確に判別することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。
また、例えば所定値以上の輝度を有する高輝度物体のうち、壁部に付着して落下しない水滴等のパーティクルが、溶融ガラスビーズとして誤認されるのを極力防止することもでき、ガラス繊維フィラメントの糸切れをさらに確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記糸切れ検知工程において、前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の落下速度を演算し、前記演算に基づく落下速度が１ｃｍ／秒以上である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断することが好ましい。

このような構成を有することにより、壁部に付着して落下しない水滴等のパーティクルをガラス繊維フィラメントの糸切れと誤検知することを防止することができ、糸切れしたガラス繊維フィラメントに発生する溶融ガラスビーズをより正確に判別することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記糸切れ検知工程において、前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の落下速度を演算し、前記演算に基づく落下速度が５ｍ／秒以下である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断することが好ましい。

このような構成を有することにより、例えば所定値以上の輝度を有しながら急速に落下する水滴などが、溶融ガラスビーズとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

なお、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記撮像工程において、前記複数の画像データの撮像領域における上下方向の範囲を、ある瞬間に画像データが撮像されてから、次の画像データが撮像されるまでの間に、溶融ガラスビーズが移動する移動距離に比べて大きく、且つ水滴が移動する移動距離に比べて小さくなるように設定することとしてもよい。

このような構成を有することにより、後工程の糸切れ検知工程においては、少なくとも連続的に撮像された２個の画像データを比較するだけで、複数種類の高輝度物体の中から容易且つ確実に水滴を選別することが可能となり、水滴が溶融ガラスビーズとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記糸切れ検知工程において、前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の移動方向を特定し、特定された移動方向が鉛直方向である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断することとしてもよい。

このような構成を有することにより、複数種類の高輝度物体の中から、不規則な方向に移動するミストを、容易且つ確実に選別することが可能となり、ミストが溶融ガラスビーズとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記撮像工程において、前記複数の画像データは、前記複数のガラス繊維フィラメントを所定の露光時間によって撮像することにより生成され、前記所定の露光時間は、前記複数の画像データの撮像領域における上下方向の範囲に比べて、各画像データの撮像を開始してから終了するまでにおける、溶融ガラスビーズの移動距離が短くなり、且つ水滴の移動距離が長くなる時間に設定され、前記糸切れ検知工程において、前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の軌跡の形状を特定し、特定された軌跡の形状が、一直線状に延び、且つ両端部がともに前記撮像領域内に捉えられている場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断することとしてもよい。

このような構成を有することにより、撮像工程において得られる画像データの量を少なくすることができるため、より容易且つ確実に、複数種類の高輝度物体の中から、ミスト及び水滴を選別することが可能となり、ミスト及び水滴が溶融ガラスビーズとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

そして、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法においては、前記撮像工程において、前記ノズルの先端より、当該先端の溶融ガラスコーンよりも下方の領域を撮像して前記複数の画像データを生成する前記撮像工程において、前記ノズルの先端の溶融ガラスコーンよりも下方の領域を撮像して前記複数の画像データを生成することが好ましい。

即ち、例えばガラス繊維フィラメントの状態が正常状態である限り、ノズルの先端には略円錐形状の溶融ガラスコーンが常に形成され続けるところ、当該溶融ガラスコーンは、所定値以上の輝度を有する高輝度物体であり、溶融ガラスコーンの形状が、糸切れ以外の要因により変化した場合、同じく高輝度物体である溶融ガラスビーズとして誤認され易い。
このようなことから、本発明においては、ノズル先端の溶融ガラスコーンよりも下方の領域、より具体的には、予めノズルの先端より、当該先端に対して下方に１ｃｍ以上離間した位置までの近傍領域を除いた前記近傍領域よりも下方の領域を撮像することとしているため、前記溶融ガラスコーンの画像が画像データ内に取り込まれるのを極力避けることができ、溶融ガラスコーンが溶融ガラスビーズとして誤認されるのを防止することができる。
その結果、溶融ガラスビーズの存在をもって、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

図１は、本発明を具現化するガラス繊維製造装置の全体構成を示した正面図である。 図２は、本発明を具現化するガラス繊維製造装置の全体構成を示した側面図である。 図３は、図２中の矢視Ｘの方向から見たフィーダーとカメラとの位置関係を示した図であって、（ａ）は本実施形態における両者の位置関係を示した配置図であり、（ｂ）は従来における両者の位置関係を示した配置図である。 図４は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知するためのステップを経時的に示したフローチャートである。 図５は、画像処理装置による画像処理方法を説明するための図であって、（ａ）は生成された溶融ガラスビーズが落下する直前の状態を示した模式図であり、（ｂ）は落下した溶融ガラスビーズが撮像領域を通過した直後の状態を示した模式図である。 図６は、ガラス繊維フィラメントの紡出状況を示した図であって、（ａ）は正常状態（糸切れが生じていない状態）にある複数のガラス繊維フィラメントを示した模式図であり、（ｂ）は任意のガラス繊維フィラメントに糸切れが生じて溶融ガラスビーズが生成されている状態を示した模式図であり、（ｃ）は奥まった位置にて任意のガラス繊維フィラメントに糸切れが生じて溶融ガラスビーズが生成されている状態を示した模式図である。 図７は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知するための、別実施形態におけるステップを経時的に示したフローチャートである。 図８は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法の別実施形態において、画像処理装置による画像処理方法を説明するための図であって、（ａ）は生成された溶融ガラスビーズ及び水滴が落下する直前の状態を示した模式図であり、（ｂ）は落下した溶融ガラスビーズ及び水滴が撮像領域を通過し、且つ撮像領域内にてミストが発生した状態を示した模式図である。 図９は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法の別実施形態において、画像処理装置によって連続的に撮像された画像データを示した図であって、（ａ）は溶融ガラスビーズ、水滴、及びミストの発生が見られない正常状態における、ある瞬間に撮像された第一画像データを示した模式図であり、（ｂ）は第一画像データに続いて撮像され、溶融ガラスビーズ、水滴、及びミストの発生が見られる第二画像データを示した模式図であり、（ｃ）は第二画像データに続いて撮像され、時間の経過とともに移動した溶融ガラスビーズ、及びミストが見られる第三画像データを示した模式図である。 図１０は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法の別実施形態において、画像処理装置による画像処理方法を説明するための図であって、（ａ）は第一画像データと第二画像データとの間で、輝度値の差分演算を実行することにより得られた第一画像処理データを示した模式図であり、（ｂ）は第二画像データと第三画像データとの間で、輝度値の差分演算を実行することにより得られた第二画像処理データを示した模式図であり、（ｃ）は差分演算が実行された画像処理データに対して予め規定された区分を示した模式図である。 図１１は、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法の他の別実施形態において、画像処理装置による画像処理方法を説明するための図であって、溶融ガラスビーズ、水滴、及びミストの発生が見られる状態において、カメラの露光時間を長く設定して撮像された画像データを示した模式図である。

次に、本発明の実施形態について、図１乃至図１１を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図１乃至図３中に示した矢印の方向によって、ガラス繊維製造装置１の上下方向、前後方向、及び左右方向を規定して記述する。
また、図５、図６、及び図８においては、図面の上下方向をブッシング３の上下方向と規定して記述する。

［ガラス繊維ストランドＳの製造方法の概要］
先ず、本発明に係るガラス繊維ストランドＳの製造方法の概要について、図１及び図６を用いて説明する。

本実施形態によって具現化されるガラス繊維ストランドＳの製造方法は、連続的に形成される複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束してガラス繊維ストランドＳを製造する方法において、形成途中のガラス繊維フィラメントｆの糸切れを、より確実に検知することを可能とする方法である。
ここで、ガラス繊維ストランドＳは一般的に、以下の手順に従い製造される。

即ち、図１においてフィーダー２の上流側には図示せぬ溶融炉が設けられており、図６（ａ）に示すように、当該溶融炉にて溶融された溶融ガラスＧは、ブッシング３に設けられる複数のノズル３ａ・３ａ・・・を介して、下方に向かって連続的に引き出される。
この際、溶融ガラスＧは、略円錐状の溶融ガラスコーンＣを形成しつつ、溶融ガラスコーンＣの下端より糸状のガラス繊維フィラメントｆとなって引き出される。

その後、引き出されたこれら複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束して１本の紐状に纏めることにより、ガラス繊維ストランドＳ（図１を参照）が製造される。

このような製造方法によってガラス繊維ストランドＳを製造する場合、図６（ｂ）に示すように、ブッシング３より引き出されたガラス繊維フィラメントｆに糸切れが生じることがあり、糸切れした部位では、溶融ガラスコーンＣ及びガラス繊維フィラメントｆではなく、溶融ガラスビーズＢが形成される。
なお、溶融ガラスビーズＢは、溶融ガラスＧがブッシング３より糸状に引き出されることなく、略球状に膨出したものである。

また、ブッシング３の奥側の位置にてガラス繊維フィラメントｆが糸切れした場合には、図６（ｃ）に示すような状態にて溶融ガラスビーズＢが現れるが、たとえ視認方向においてガラス繊維フィラメントｆと溶融ガラスビーズＢとが重なっていたとしても、溶融ガラスビーズＢの外観は、容易に認識することができる。

ここで、溶融ガラスＧは、高温に熱せられて赤熱しており、輝度が高い状態となっている。
また、ブッシング３は、溶融ガラスＧとともに高温に熱せられて赤熱しており、輝度が高い状態となっている。

一方、ガラス繊維フィラメントｆは、ブッシング３から離間するにつれて自然に冷却されていくため、溶融ガラスＧに比べて輝度が低い状態となっている。
しかしながら、ガラス繊維フィラメントｆは、揺らめきながら高速度で下方に引き出されており、これにより、ブッシング３の輻射光が、揺らめくガラス繊維フィラメントｆに反射して、高輝度に輝くという特性を有している。

また、ブッシング３のノズル３ａより溶融ガラスＧが引き出される際に形成される溶融ガラスコーンＣは、赤熱して輝度が高い状態となっている。
さらに、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生した場合に形成される溶融ガラスビーズＢも、赤熱して輝度が高い状態となっている。

なお、溶融ガラスビーズＢは、成長してブッシング３より落下し、離間するにつれて自然に冷却されていくが、ガラス繊維フィラメントｆに比べて径が大きく、冷却の進行が緩やかであるため、ブッシング３からの離間後であってもガラス繊維フィラメントｆの輝度に比べて高い輝度に保持されている。

このようなことから、本実施形態におけるガラス繊維ストランドＳの製造方法においては、後述するように、ブッシング３直下の所定領域を高速度撮影して複数の画像データを取得し、取得した画像データを画像処理して所定値以上の輝度の物体１００（以下、適宜「高輝度物体１００」と記載する）を抽出し、抽出された複数種類（ガラス繊維フィラメントｆ、溶融ガラスコーンＣ、及び溶融ガラスビーズＢなど）の高輝度物体１００のうち、移動する高輝度物体１００を溶融ガラスビーズＢとして判別することにより、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知することとしている。

より具体的には、本実施形態においては、ブッシング３直下の所定領域を高速度撮影することにより、所定値以上の輝度のブッシング３を避けて、画像データを取得することとしている。

また、取得した画像データを画像処理した結果、溶融ガラスビーズＢとともに、高輝度物体１００として抽出される、正常状態（糸切れが生じていない状態）にあるガラス繊維フィラメントｆや、場合によっては溶融ガラスコーンＣなどについても、ともに溶融ガラスビーズＢとして認識されるおそれがある。
しかしながら、溶融ガラスコーンＣについては、略移動することなくその場に留まった状態にて所定値以上の輝度であり、また、ガラス繊維フィラメントｆについては、超高速（紡糸速度）で落下するとともに、正常状態である限りにおいて、時間の経過があってもガラス繊維フィラメントｆの紡糸経路上のいずれの場所でも輝度の変化が無いため、画像データ上では、時間の経過によっても高輝度物体１００の移動の無い状態（定常状態）として認識されることから、本実施形態においては、所定値以上の落下速度にて移動する高輝度物体１００のみを溶融ガラスビーズＢとして判別することとしている。

以上のことから、本実施形態におけるガラス繊維ストランドＳの製造方法においては、ブッシング３、溶融ガラスコーンＣ、及び正常状態にあるガラス繊維フィラメントｆなどが溶融ガラスビーズＢであるとして誤認されるのを極力防止し、形成途中のガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することを可能としている。

［ガラス繊維製造装置１の全体構成］
次に、本発明に係るガラス繊維ストランドＳの製造方法を具現化する、ガラス繊維製造装置１（以下、単に「製造装置１」と記載する）の全体構成について、図１乃至図３を用いて説明する。
図１に示すように、製造装置１は、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束してガラス繊維ストランドＳを製造するための装置である。
製造装置１は、主にフィーダー２、ブッシング３、噴霧ノズル４、アプリケータ５、集束ローラ６、ワインダー７、トラバース機構８、及び製造装置１全体の運転を制御するとともに、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する制御手段１０などにより構成されている。

フィーダー２は、図示せぬ溶融炉にて溶融された溶融ガラスＧ（図５を参照）が供給されて一旦貯溜される、槽状の部位である。
フィーダー２の底部には、ブッシング３が配設されている。

ブッシング３は、複数の孔部（図示せず）が複数行複数列のマトリックス状に配列された、白金製の部材である。
ブッシング３の下面には、各々の前記孔部に連通する中空部を有する、複数のノズル３ａ・３ａ・・・が突設されている。

噴霧ノズル４は、ブッシング３の複数のノズル３ａ・３ａ・・・より各々引き出されたガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・の束（以下、適宜「ガラス繊維フィラメント群Ｆ」と記載する）に冷却液を噴霧するためのものである。
なお、ガラス繊維フィラメント群Ｆは、噴霧ノズル４より噴霧される冷却液によって冷却される。

アプリケータ５は、ガラス繊維フィラメント群Ｆを集束する前に、当該ガラス繊維フィラメント群Ｆに集束剤Ａを塗布するための部位である。
アプリケータ５は、集束剤Ａが貯溜されたトレイ５ａ、及びガラス繊維フィラメント群Ｆに当接しつつ集束剤Ａを塗布するための塗布ローラ５ｂなどにより構成される。

集束ローラ６は、ガラス繊維フィラメント群Ｆを集束するためのものである。
ここで、図２に示すように、集束ローラ６の軸方向の中央部には、両端部に比べて縮径された集束部６ａが形成されている。

そして、ガラス繊維フィラメント群Ｆは、集束部６ａを介して寄せ集められて集束され、これにより１本の紐状の形態をなすガラス繊維ストランドＳが形成される。

ワインダー７は、軸心を中心にしてコレット９を回転駆動させて、当該コレット９にガラス繊維ストランドＳを巻き取るための装置である。
ワインダー７にはトラバース機構８が設けられており、当該トラバース機構８によって、ガラス繊維ストランドＳは、ワインダー７に配置されたコレット９に対して、綾振りされつつ均等に巻き付けられる。

以上のような構成からなる製造装置１においては、溶融炉（図示せず）にて溶融された溶融ガラスＧがフィーダー２に供給され、ブッシング３の下面に設けられた複数のノズル３ａ・３ａ・・・を介して溶融ガラスＧが引き出されることにより、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・が形成される。

そして、形成された複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・、即ちガラス繊維フィラメント群Ｆは、アプリケータ５によって集束剤Ａ（図１を参照）を塗布された後、集束ローラ６を介して集束しながらワインダー７によってコレット９に巻き取られる。
このような手順に従い、ガラス繊維ストランドＳは、製造装置１によって製造される。

本実施形態における製造装置１においては、前述したように、当該製造装置１全体の運転を制御するとともに、形成途中の任意のガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知するための制御手段１０が設けられている。
ここで、制御手段１０は、主に撮像手段であるカメラ１１、カメラ１１によって撮像された画像データを画像処理する画像処理装置１２、画像処理装置１２による画像処理の結果に基づき溶融ガラスビーズＢ（図５を参照）を判別し、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する検知装置１３、及び検知装置１３より送られた電気信号に従い製造装置１全体の運転を制御する制御装置１４などにより構成される。

カメラ１１は、例えば、高速度撮影を可能とする市販のデジタル式高速度カメラなどにより構成することができる。
また、デジタル式高速度カメラにおいては、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等何れのものが備えられていてもよい。

そして、本実施形態においては、ブッシング３に設けられる複数のノズル３ａ・３ａ・・・より引き出された直後のガラス繊維フィラメント群Ｆを視野に捉えることができる位置に、カメラ１１が配置されている。

具体的には、図３（ａ）に示すように、ブッシング３の底部における前後方向の長さが、左右方向の長さよりも長い場合、カメラ１１は、ブッシング３の短手方向の一方側（本実施形態においては、右側）に配置されている。
そして、カメラ１１は、これら複数のノズル３ａ・３ａ・・・を同時に撮像範囲に入れることができる、十分な画角θを確保するように設定されている。なお、十分な画角θを確保することが困難な場合、複数のカメラを利用することもできる。

なお、カメラ１１が配置される位置については、これに限定されることはなく、例えば図３（ｂ）に示すような、ブッシング３の長手方向の一方側（例えば、前側）において、カメラ１１が配置されていてもよい。
但し、図３（ｂ）に示す位置にカメラ１１を配置した場合、カメラ１１と、当該カメラ１１から最も離れた奥側に配置されるノズル３ａとの間の離間距離Ｌ２は長くなり、奥側に配置される前記ノズル３ａから引き出されたガラス繊維フィラメントｆの状態が、不鮮明に検知されるおそれがある。

このようなことから、本実施形態においては、図３（ａ）に示すような位置にカメラ１１を配置することとしており、その結果、カメラ１１と、当該カメラ１１から最も離れた奥側に配置されるノズル３ａとの間の離間距離Ｌ１は、図３（ｂ）に示すような、カメラ１１と、カメラ１１から最も離れた奥側に配置されたノズル３ａとの間の離間距離Ｌ２に比べて短くなることとなり（Ｌ１＜Ｌ２）、当該カメラ１１から最も離れた奥側に配置されたノズル３ａから引き出されるガラス繊維フィラメントｆの状態を、より鮮明に検知することができる。

なお、本実施形態における製造装置１は、１系統のガラス繊維ストランドＳを製造可能とするものであるが、これに限定されることはなく、製造装置１は、同時に２系統以上のガラス繊維ストランドＳを製造可能とする構成であってもよい。
この場合、ガラス繊維ストランドＳの系統ごとにカメラ１１・１１・・・を複数配置する構成としてもよいし、２系統以上のガラス繊維ストランドＳ・Ｓ・・・を１台のカメラ１１で撮像する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、１系統のガラス繊維ストランドＳに対して、１台のカメラ１１を備える構成のガラス繊維製造装置１を例示したが、これに限定されることはなく、例えば１系統のガラス繊維ストランドＳに対して、左右から複数（例えば２台）のカメラ１１・１１によって画像データを撮像する構成としてもよい。

そして、製造装置１においては、カメラ１１によってブッシング３から引き出された直後のガラス繊維フィラメント群Ｆを連続で撮像し、正常状態（糸切れが生じていない状態）のガラス繊維フィラメントｆや、糸切れしたガラス繊維フィラメントｆに代わって形成される溶融ガラスビーズＢなどを捉えた画像データを生成するように構成されている。

図１において、画像処理装置１２は、カメラ１１によって撮像した複数の画像データを画像処理するための装置であり、後述するように、所定の閾値以上の輝度を発する様々な種類の高輝度物体１００・１００・・・（図６を参照）を、各々の画像データより抽出可能に構成されている。

なお、画像処理装置１２としては、カメラ１１と接続するインターフェース、ＲＯＭ・ＲＡＭ・ＨＤＤ等の記憶装置、ＣＰＵ（演算装置）、及び表示装置などを備え、所定の画像処理プログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータを使用することができる。

検知装置１３は、後述するように、画像処理装置１２によって抽出された、様々な種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から溶融ガラスビーズＢ（図６を参照）を判別し、これによりガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知可能に構成されている。

なお、検知装置１３としては、画像処理装置１２と接続するインターフェース、ＲＯＭ・ＲＡＭ・ＨＤＤ等の記憶装置、ＣＰＵ（演算装置）、及び表示装置などを備え、所定の糸切れ検知プログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータを使用することができる。

以上のような構成からなる制御手段１０によって、本実施形態におけるガラス繊維ストランドＳの製造方法においては、形成される溶融ガラスビーズＢを的確に判別し、形成途中のガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することとしている。

［ガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法］
次に、本実施形態によって具現化されるガラス繊維ストランドＳの製造方法において、形成途中のガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する方法について、図４及び図５を用いて具体的に説明する。

図４に示すように、本実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する方法は、主に経時的に順に行われる撮像工程（ＳＴＥＰ－１）、画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）、及び糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）などにより構成される。

撮像工程（ＳＴＥＰ－１）は、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を撮像して画像データを生成する工程である。
具体的には、図５（ａ）に示すように、製造装置１（図１を参照）によってガラス繊維ストランドＳが製造されている状況下において、カメラ１１の撮像領域Ｓａ内では、ノズル３ａ・３ａ・・・より紡出された直後の複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・が下方に移動する領域に捉えられており、この領域をカメラ１１によって高速度撮影することにより撮像し、生データ（画像処理が行われていない、撮像直後の画像データ）である画像データを生成することにより、撮像工程（ＳＴＥＰ－１）が行われる。
なお、この撮像工程（ＳＴＥＰ－１）においては、連続的に、等時間間隔で複数の画像データが生成される。
例えば、撮像工程（ＳＴＥＰ－１）において、１秒間あたり１０～１００個の（１／１００～１／１０秒間隔）画像データを生成する。

そして、カメラ１１によって生成された複数の画像データは、電気信号に変換されて画像処理装置１２へと送信される。
なお、画像処理装置１２への画像データの送信は、個々の画像データを順次送信してもよく、また、複数の画像データを同時に送ってもよい。

ここで、本実施形態における前記画像データは、ノズル３ａの先端より、当該先端に対して下方に所定寸法Ｘ（本実施形態においては、１ｃｍ）以上下方に離間した位置までの近傍領域よりも下方の領域を撮像することにより生成される。
但し、これに限定されることはなく、前記画像データは、例えば前記近傍領域を含んだ、ノズル３ａの先端より、当該先端に対して下方に一定間隔だけ離間した位置までの領域を撮像することにより生成されることとしてもよい。

しかしながら、前述したように、ガラス繊維フィラメントｆの状態が正常状態（糸切れが生じていない状態）である限り、ノズル３ａの先端には略円錐形状の溶融ガラスコーンＣが常に形成され続けることとなる。
その結果、溶融ガラスコーンＣは、所定値以上の輝度を有する高輝度物体１００であることから、当該溶融ガラスコーンＣの形状が、糸切れ以外の要因により変化した場合、後述する糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）において、同じく高輝度物体１００である溶融ガラスビーズＢとして誤認されるおそれがある。

このようなことから、本実施形態においては、予めノズル３ａの先端より、当該先端に対して下方に１ｃｍ以上離間した位置までの近傍領域よりも下方の領域を撮像することとしているため、溶融ガラスコーンＣの画像が画像データ内に取り込まれるのを極力避けることができ、溶融ガラスコーンＣが溶融ガラスビーズＢとして誤認されるのを防止することができる。
その結果、後述するように、溶融ガラスビーズＢの存在をもって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。

ところで、不意にガラス繊維フィラメントｆの糸切れが生じた場合、生成される画像データには、他の正常状態のガラス繊維フィラメントｆの画像に混じって、落下する溶融ガラスビーズＢの画像が取り込まれる。
この際、前述したように、カメラ１１との配置関係において、より奥まった位置にてガラス繊維フィラメントｆの糸切れが生じた場合であっても、ガラス繊維フィラメントｆと重なった溶融ガラスビーズＢは、外観において容易に認識可能である（図６（ｃ）を参照）ことから、前記画像データにおいては、糸切れが生じた場所に関わらず、落下する溶融ガラスビーズＢの画像が確実に取り込まれる。

ここで、カメラ１１の撮像領域Ｓａは、予め複数の領域に区分けすることが可能であり、例えば本実施形態においては、上から順に設定された第１撮像領域Ｓａ１～第５撮像領域Ｓａ５からなる５つの領域に区分けされている。

そして、連続的に等時間間隔で生成される複数の画像データの撮像領域Ｓａにおいては、落下する溶融ガラスビーズＢの位置が、撮像する時刻の経過とともに徐々に下方部に移動することとなる。

例えば図５（ｂ）に示すように、落下する溶融ガラスビーズＢは、ある時刻ｔ１に撮像された画像データにおいて、第１撮像領域Ｓａ１内の第１溶融ガラスＢ１の位置にあり、時刻ｔ２（＝ｔ１＋Δｔ）に撮像された画像データにおいて、第５撮像領域Ｓａ５内の第２溶融ガラスビーズＢ２の位置に移動することとなる。

そして後述するように、本実施形態においては、画像データの撮像時刻情報、及び溶融ガラスビーズＢの位置情報に基づき、糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）によって当該溶融ガラスビーズＢの位置の変化の有無及び落下速度を演算することとしている。

次に、画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）について、より具体的に説明する。
画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）は、撮像工程（ＳＴＥＰ－１）において生成された画像データを画像処理して、所定値以上の輝度を有する高輝度物体１００・１００・・・を抽出する工程である。

画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）は、画像処理装置１２により実行される。
画像処理装置１２には、生データである画像データにおいて、各位置における輝度を抽出するとともに、抽出された各位置の輝度に基づいて所定値（閾値）以上の輝度を有する物体を高輝度物体１００・１００・・・として抽出する輝度抽出プログラムなどが格納されている。

そして、電気信号として複数の画像データの情報をカメラ１１より受信した画像処理装置１２は、当該複数の画像データの各位置における輝度抽出を行い、所定値（閾値）以上の輝度を有する様々な種類の高輝度物体１００・１００・・・を抽出するとともに高輝度物体１００・１００・・・の位置を記憶する。

その後、画像処理装置１２は、抽出されたこれら高輝度物体１００・１００・・・についてのデータを、電気信号に変換して検知装置１３へと送信する。

なお、検知装置１３へのデータの送信は、個々のデータを順次送信してもよく、また、複数のデータを同時に送ってもよい。

前記輝度抽出演算プログラムに設定される輝度の閾値については、少なくとも、溶融ガラスビーズＢが発する輝度に比べて低い値に設定されている。
その結果、画像処理装置１２によって画像データより抽出される高輝度物体１００・１００・・・としては、溶融ガラスビーズＢだけに限らず、高速度で下方に引き出される正常状態のガラス繊維フィラメントｆや、場合によっては、壁部に付着して落下しないパーティクルなどが含まれている。

次に、糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）について、より具体的に説明する。
糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）は、画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）で実行した画像処理の結果に基づき、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する工程である。

糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－３）は、検知装置１３により実行される。
ここで、検知装置１３には、複数の画像データに基づいて、溶融ガラスビーズＢの有無を判定し、当該溶融ガラスビーズＢの存在をもってガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する糸切れ検知プログラムなどが格納されている。

そして、電気信号として高輝度物体１００・１００・・・についてのデータを画像処理装置１２より受信した検知装置１３は、複数の画像データにおける高輝度物体１００・１００・・・の位置に基づき溶融ガラスビーズＢの有無を判定する。
具体的には、複数の画像データにおける高輝度物体１００・１００・・・の位置を比較し、高輝度物体１００・１００・・・の位置に変化が見られた場合、位置が変化した高輝度物体１００を溶融ガラスビーズＢと判定する。

その後、前記判定の結果、溶融ガラスビーズＢの存在が認められる場合、検知装置１３は、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知したと判断する。
そして、ガラス繊維ストランドＳの形成を停止する電気信号を制御装置１４に送信する。

上述のように、高輝度物体１００・１００・・・の位置変化により溶融ガラスビーズＢを判定することが可能であるが、前工程である画像処理工程（ＳＴＥＰ－２）での画像処理の結果に基づき、様々な種類の高輝度物体１００・１００・・・の落下速度を各々演算し、その演算結果に基づき、これらの高輝度物体１００・１００・・・の中から溶融ガラスビーズＢを判別してもよい。

高輝度物体１００の落下速度については、以下の方法によって演算される。
即ち、前述したように、撮像工程（ＳＴＥＰ－１）において、落下する高輝度物体１００の位置は、撮像時刻の経過とともに、徐々に下方に移動する。

ここで、図５（ａ）に示すように、撮像領域Ｓａを区分けする第１撮像領域Ｓａ１～第５撮像領域Ｓａ５の各々の区分け範囲（本実施形態においては上下方向の範囲）は、互いに同一であり、且つ予め所定の幅（図５（ａ）中における寸法Ｗ）にて設定されている。
また、カメラ１１の撮像時刻の間隔は常に一定である。

このようなことから、例えば図５（ｂ）に示すように、ある時刻ｔ１に撮像された画像データにおいて、第１撮像領域Ｓａ１内に位置する第１高輝度物体１００Ａとして高輝度物体１００が抽出され、時刻ｔ２（＝ｔ１＋Δｔ）に撮像された画像データにおいて、第５撮像領域Ｓａ５内に位置する第２高輝度物体１００Ｂとして高輝度物体１００が抽出された場合、当該高輝度物体１００の落下距離（Ｌ）は、第１撮像領域Ｓａ１～第４撮像領域Ｓａ４の撮像範囲の合計（Ｌ＝Ｗ＋Ｗ＋Ｗ＋Ｗ）として演算される。

そして、前記高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）は、落下距離（Ｌ）を落下時間（Δｔ）によって除する（Ｖ＝Ｌ／Δｔ）ことにより演算される。

こうして得られた演算結果である落下速度（Ｖ）に基づき、本実施形態においては、様々な種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から溶融ガラスビーズＢを判別することとしている。
即ち、本実施形態においては、演算結果である高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）が１ｃｍ／秒以上である場合、当該高輝度物体１００は溶融ガラスビーズＢであると判別して、ガラス繊維フィラメントｆが糸切れしたと判断して、ガラス繊維ストランドＳの形成を停止することとしている。
なお、壁部に付着したパーティクル等を誤ってガラス繊維フィラメントｆの糸切れと判断されることを防ぐため、演算結果である高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）が１ｃｍ／秒以上である場合、当該高輝度物体１００は溶融ガラスビーズＢであると判別することが好ましく、３ｃｍ／秒以上であることがより好ましい。

このような構成を有することにより、所定値以上の輝度を有する様々な高輝度物体１００・１００・・・のうち、例えば超高速で落下する正常状態のガラス繊維フィラメントｆに対して、糸切れしたガラス繊維フィラメントｆに発生する溶融ガラスビーズＢをより正確に判別することができ、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。
即ち、超高速で落下する正常状態のガラス繊維フィラメントｆの輝度は、正常状態である限りにおいて、略同一となるため、画像データ上では、時間の経過によっても高輝度物体１００の移動の無い状態（定常状態）として認識されるが、このようなガラス繊維フィラメントｆに対して、糸切れしたガラス繊維フィラメントｆに発生する溶融ガラスビーズＢをより正確に判別することができる。

また、例えば所定値以上の輝度を有する高輝度物体１００・１００・・・のうち、壁部に付着して落下しない水滴やゴミなどが、溶融ガラスビーズＢとして誤認されるのを極力防止することもでき、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをさらに確実に検知することができる。

また、本実施形態においては、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを判断する際の、高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）の上限値を５ｍ／秒以下とすることとしている。

即ち、水滴は、ブッシング３の輻射光によって高輝度に輝く場合がある。そのため、壁部に付着したパーティクルが落下した場合、誤ってガラス繊維フィラメントｆの糸切れと判断される場合がある。
一方、水滴の落下速度は、溶融ガラスビーズＢの落下速度よりも速い。

このようなことから、本実施形態に示すように、高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）の上限値を５ｍ／秒以下とすることにより、例えば所定値以上の輝度を有しながら急速に落下する水滴などが、溶融ガラスビーズＢとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。
なお、高輝度物体１００の落下速度（Ｖ）の上限値を１ｍ／秒以下とすることが好ましい。

［別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法］
次に、別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法について、図７乃至図１１を用いて具体的に説明する。
別実施形態における、形成途中のガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法は、前述した本実施形態におけるガラス繊維製造装置１と同じ装置、及び糸切れ検知方法と略同等な手順によって構成される一方、カメラ１１（図１を参照）における、フレームレートと撮像領域Ｓｂ（図８を参照）の上下方向の範囲との関係の最適化を図るとともに、カメラ１１によって連続的に撮像された画像データに基づき、輝度の差分を算出して高輝度物体１００・１００・・・を抽出し、高輝度物体１００・１００・・・の中から移動方向や移動速度の違いを判別することにより、溶融ガラスビーズＢを特定する点において、本実施形態における糸切れ検知方法と相違する。

即ち、高輝度物体１００・１００・・・としては、溶融ガラスビーズＢだけに限らず、壁部やノズル３ａ（図８を参照）の周辺等に付着する水滴Ｄや、当該水滴Ｄ等が輻射熱等によって蒸発して発生するミストＭなどが含まれているため、高輝度物体１００・１００・・・の種類を判別することにより、糸切れ検知精度を高める。

ここで、水滴Ｄの落下速度は、溶融ガラスビーズＢの落下速度に比べて速いことから、別実施形態における糸切れ検知方法においては、カメラ１１における、フレームレートと撮像領域Ｓｂの上下方向の範囲との関係の最適化を図ることにより、落下速度の速い水滴Ｄに限り、少なくとも連続的に撮像された２個の画像データに続けて捉えられることがないように構成し、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から水滴Ｄを選別することとしている。

また、ミストＭは、重力によって鉛直方向に落下する溶融ガラスビーズＢや水滴Ｄと異なり、重力のみならず気流等の影響を受けて任意の方向に漂うことから、別実施形態における糸切れ検知方法においては、輝度の差分に基づき抽出された高輝度物体１００の移動方向が鉛直方向であるのか、またはそれ以外の方向であるのかを判別し、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中からミストＭを選別することとしている。

こうして、別実施形態における糸切れ検知方法においては、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から、水滴Ｄ及びミストＭを選別して溶融ガラスビーズＢのみをより確実に特定し、当該溶融ガラスビーズＢの存在をもって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することを可能にしている。

なお、以下の説明においては、主に前述した本実施形態における糸切れ検知方法との相違点について記載し、当該糸切れ検知方法と同等な内容についての記載は省略する。

図７に示すように、別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法は、主に経時的に順に行われる撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）、画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）、及び糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－１０３）などにより構成される。

撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）は、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を撮像して画像データを生成する工程である。
撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）においては、図８（ａ）に示すように、製造装置１によってガラス繊維ストランドＳが製造されている状況下において、ノズル３ａ・３ａ・・・より紡出された直後の複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・が下方に移動する領域を、撮像領域Ｓｂとして捉えるように設定されている。

そして、このような撮像領域Ｓｂを、カメラ１１によって連続的に等時間間隔で高速度撮影（撮像）し、生データである複数の画像データを生成することにより、撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）が行われる。

ここで、別実施形態における撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）においては、画像処理装置１２の処理能力等に鑑みて、例えば、カメラ１１のフレームレートを３０～６０ｆｐｓに設定し、１秒間あたり３０～６０個（１／６０～１／３０秒間隔）の画像データが生成されるようになっている。

また、このようなカメラ１１のフレームレートに基づき、撮像領域Ｓｂにおける上下方向の範囲（図８（ｂ）中の寸法Ｙ）は１００ｍｍ程度に設定されており、溶融ガラスビーズＢに比べて落下速度の速い水滴Ｄが、少なくとも連続的に撮像された２個の画像データに続けて捉えられることがないように設定されている。

具体的には、図８（ｂ）に示すように、撮像領域Ｓｂにおける上下方向の範囲（寸法Ｙ）は、ある瞬間に画像データが撮像されてから、次の画像データが撮像されるまでの間（１／６０～１／３０秒）において、溶融ガラスビーズＢが落下して移動する移動距離（図８（ｂ）中の寸法Ｌｇ）に比べて大きく、且つ水滴Ｄが落下して移動する移動距離（図８（ｂ）中の寸法Ｌｗ）に比べて小さくなるように設定されている（Ｌｇ＜Ｙ＜Ｌｗ）。

このように、カメラ１１のフレームレートと、撮像領域Ｓｂにおける上下方向の範囲（寸法Ｙ）との関係の最適化を図ることにより、後述する糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－１０３）において、少なくとも連続的に撮像された２個の画像データ（より具体的には、画像データを画像処理することによって得られる画像処理データ）を比較することで、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から容易且つ確実に水滴Ｄを選別することが可能となり、水滴Ｄが溶融ガラスビーズＢとして誤認されるのを防止することができる。
その結果、後述するように、溶融ガラスビーズＢの存在をもって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。

次に、画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）について、より具体的に説明する。
画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）は、撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）において生成された画像データを画像処理して、所定値以上の輝度を有する高輝度物体１００・１００・・・を抽出する工程である。

画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）は、画像処理装置１２により実行される。
画像処理装置１２は、生データである画像データにおいて、各位置における輝度を抽出するとともに、抽出された各位置の輝度に基づいて所定値（閾値）以上の輝度を有する物体を高輝度物体１００・１００・・・として抽出する輝度抽出プログラムなどが格納されている。

なお、上述したように、画像処理装置１２によって画像データより抽出される高輝度物体１００・１００・・・としては、溶融ガラスビーズＢだけに限らず、正常状態のガラス繊維フィラメントｆとともに、壁部やノズル３ａの周辺等より落下する水滴Ｄや、当該水滴Ｄ等が輻射熱等によって蒸発して発生するミストＭなどが含まれている。

具体的には、例えば、形成途中のガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生した際に、水滴Ｄの落下やミストＭの発生がともに起こった場合、これらの事象の発生前後において、連続的に撮像された複数（例えば、３個）の画像データから得られる各々の画像処理データは、次のようになる。

即ち、図９（ａ）に示すように、複数のガラスフィラメントｆ・ｆ・・・の何れにも糸切れが生じておらず、ガラスフィラメントｆが正常状態にある場合、撮像された画像データ（以下、「第一画像データ」と記載する）を画像処理することにより得られる第一画像処理データＳｃ１においては、複数のガラスフィラメントｆ・ｆ・・・のみが、高輝度物体１００・１００・・・として抽出される。

前記第一画像データが撮像された後、次の画像データ（以下、「第二画像データ」と記載する）が撮像される前に、ガラスフィラメントｆの糸切れが生じ、水滴Ｄが落下し、及びミストＭが発生した場合、図９（ｂ）に示すように、第二画像データを画像処理することにより得られる第二画像処理データＳｃ２においては、ガラスフィラメントｆの糸切れにより発生した溶融ガラスビーズＢ、水滴Ｄ、及びミストＭが、正常状態のガラスフィラメントｆともに高輝度物体１００・１００・・・として抽出される。
この際、溶融ガラスビーズＢは、落下途中の位置Ｐｂ１において、高輝度物体１００として抽出される。また、水滴Ｄは、落下途中の位置Ｐｄ１において、高輝度物体１００として抽出される。さらに、ミストＭは、浮遊状態にある位置Ｐｍ１において、高輝度物体１００として抽出される。

さらに、前記第二画像データが撮像された後、次の画像データ（以下、「第三画像データ」と記載する）が撮像される際には、図９（ｃ）に示すように、溶融ガラスビーズＢは、位置Ｐｂ１よりさらに鉛直下方の位置Ｐｂ２まで移動しており、水滴Ｄは、位置Ｐｄ１よりさらに鉛直下方の、カメラ１１の撮像領域Ｓｂ（図８を参照）から外れた位置Ｐｄ２まで移動しており、ミストＭは、気流等の影響により浮遊しながら任意の位置Ｐｍ２に移動していることから、第三画像データを画像処理することにより得られる第三画像処理データＳｃ３においては、水滴Ｄを除いた溶融ガラスビーズＢ、及びミストＭが、正常状態のガラスフィラメントｆともに高輝度物体１００・１００・・・として抽出される。

次に、糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－１０３）について、より具体的に説明する。
糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－１０３）は、検知装置１３により実行される。
検知装置１３には、複数の画像データに基づいて、溶融ガラスビーズＢの有無を判定し、当該溶融ガラスビーズＢの存在をもってガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する糸切れ検知プログラムなどが格納されている。

溶融ガラスビーズＢの有無の判定は、画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）において生成された複数（少なくとも３個以上）の画像処理データに基づき、互いに連続する画像処理データを比較して各位置における輝度の差分を演算し、これらの演算結果を比較することによって、高輝度物体１００の移動方向を特定することにより実行される。
ここで、画像処理データの各位置における輝度の差分演算は、連続して撮像された２個の画像データに基づく画像処理データにおいて、後に撮像された画像データに基づく画像処理データの各位置における輝度から、先に撮像された画像データに基づく画像処理データの各位置における輝度を引くことにより実行される。

具体的には、例えば上述したような、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れとともに、水滴Ｄが落下したり、ミストＭが発生した場合、これらの事象の発生前後に撮像された第一画像データ、第二画像データ、及び第三画像データに基づき各々得られた第一画像処理データＳｃ１、第二画像処理データＳｃ２、及び第三画像処理データＳｃ３は、次のように処理される。

先ず、第一画像処理データＳｃ１（図９（ａ）を参照）と第二画像処理データＳｃ２（図９（ｂ）を参照）との間において、各位置における輝度の差分を演算し、当該差分演算の結果、輝度が０以下の値を含むマイナス値を示すものを除外するとともに、それ以外のものを高輝度物体１００・１００・・・として抽出する。

具体的には、図１０（ａ）に示すように、第一画像処理データＳｃ１と第二画像処理データＳｃ２との間の差分演算の結果得られる第一画像演算処理データＳｄ１において、正常状態のガラスフィラメントｆについては、時間の経過に伴う輝度の変化が略見られず、輝度の差分演算の結果が０となることから除外される。
また、溶融ガラスビーズＢについては、位置Ｐｂ１における輝度の差分演算の結果が０を超えることから、高輝度物体１００として抽出される。
また、水滴Ｄについては、位置Ｐｄ１における輝度の差分演算の結果が０を超えることから、高輝度物体１００として抽出される。
さらに、ミストＭについては、位置Ｐｍ１における輝度の差分演算の結果が０を超えることから、高輝度物体１００として抽出される。

次に、第二画像処理データＳｃ２（図９（ｂ）を参照）と第三画像処理データＳｃ３（図９（ｃ）を参照）との間において、各位置における輝度の差分を演算し、当該差分演算の結果、輝度が０以下の値を含むマイナス値を示すものを除外するとともに、それ以外のものを高輝度物体１００・１００・・・として抽出する。

その結果、図１０（ｂ）に示すように、第二画像処理データＳｃ２と第三画像処理データＳｃ３との間の差分演算の結果得られる第二画像演算処理データＳｄ２において、正常状態のガラスフィラメントｆについては、時間の経過に伴う輝度の変化が略見られず、輝度の差分演算の結果が０となることから除外される。
また、溶融ガラスビーズＢについては、位置Ｐｂ１における輝度の差分演算の結果がマイナス値となることから除外され、且つ位置Ｐｂ２における輝度の差分演算の結果が０を超えることから、高輝度物体１００として抽出される。
また、水滴Ｄについては、位置Ｐｄ１における輝度の差分演算の結果がマイナス値となることから除外され、且つ位置Ｐｄ２がカメラ１１の撮像領域Ｓｂ（図８を参照）から外れた位置にあることから、高輝度物体１００として抽出されない。
さらに、ミストＭについては、位置Ｐｍ１における輝度の差分演算の結果がマイナス値となることから除外され、且つ位置Ｐｍ２における輝度の差分演算の結果が０を超えることから、高輝度物体１００として抽出される。

こうして得られた第一画像演算処理データＳｄ１と第二画像演算処理データＳｄ２とを比較演算することにより、高輝度物体１００の移動方向を特定し、溶融ガラスビーズＢの有無を判定する。

即ち、図１０（ｃ）に示すように、上述した差分演算によって得られる各画像演算処理データＳｄ１・Ｓｄ２は、横方向（上下方向との直交方向）に配列された複数の領域Ｔｅに予め区分けされており、第一画像演算処理データＳｄ１における位置Ｐｂ１、及び第二画像演算処理データＳｄ２における位置Ｐｂ２が、ともに共通する区分けＴｅ１内に存在する高輝度物体１００は、移動方向が鉛直方向であると特定され、溶融ガラスビーズＢであると判定される。

また、第一画像演算処理データＳｄ１における位置Ｐｍ１が区分けＴｅ２内に存在し、第二画像演算処理データＳｄ２における位置Ｐｍ２が区分けＴｅ２と異なる区分けＴｅ３及びＴｅ４内に渡って存在する高輝度物体１００は、移動方向が任意である（鉛直方向ではない）と特定され、ミストＭであると判定される。

これにより、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から、少なくとも時間の経過によって不規則な方向に移動するミストＭを、容易且つ確実に選別することが可能となり、ミストＭが溶融ガラスビーズＢとして誤認されるのを極力防止することができ、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。

なお、第一画像演算処理データＳｄ１の位置Ｐｄ１に抽出された高輝度物体１００は、第二画像演算処理データＳｄ２において抽出されないことから、少なくとも連続的に撮像された２個の画像データ（より具体的には画像処理データ）に続けて捉えることができないものとして、直ちに水滴Ｄであると判定される。

このように、別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法においては、正常状態のガラス繊維フィラメントｆとともに、水滴ＤやミストＭを含む様々な種類からなる高輝度物体１００・１００・・・の中から、移動方向や移動速度の違いを判別することにより、溶融ガラスビーズＢのみをより確実に特定し、当該溶融ガラスビーズＢの存在をもって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することを可能にしている。

なお、上述した高輝度物体１００の移動方向を特定するための比較演算においては、２個の画像演算処理データ（第一画像演算処理データＳｄ１、及び第二画像演算処理データＳｄ２）によって実行することとしているが、これに限定されることはなく、３個以上の画像演算処理データによって実行することとしてもよい。

即ち、ミストＭは浮遊した状態にあり、時間の経過による移動方向は不規則であることから、偶発的に鉛直上方に移動した場合、２個の画像演算処理データでは、これを捉えて移動方向が鉛直方向であると特定し、溶融ガラスビーズＢであると誤認する可能性がある。
従って、３個以上の画像演算処理データによって、高輝度物体１００の移動方向を特定するための比較演算を実行することにより、このようなミストＭを溶融ガラスビーズＢであると誤認する可能性を少なくすることができ、複数の種類からなる高輝度物体１００・１００・・・の中から、溶融ガラスビーズＢのみをより確実に特定することができる。

より具体的に説明すると、物体が、最初の２個の画像演算処理データにおいて、偶発的に同一の区分けＴｅ内にて鉛直上方に移動し、３個目以降の画像演算処理データで当該区分けＴｅ以外に存在する場合、当該物体がミストＭであると判定される。
また、３個以上の画像演算処理データにおいて、物体が、偶発的に鉛直上方に移動し続けた場合でも、溶融ガラスビーズＢよりも落下速度が遅いためにミストＭであると判定される。

［他の別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法］
前述した別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法においては、主に、連続する複数の画像処理データにおいて、各位置における輝度の差分を各々算出することにより、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の移動方向の違いを判別することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、時間の経過に伴う高輝度物体１００の軌跡の形状によって、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の移動方向の違いを判別することとしてもよい。

即ち、他の別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法として、カメラ１１のシャッター速度を、前述した別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法に比べて極端に遅く設定し、撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）においては、高輝度物体１００の軌跡の形状を画像データとして捉えるようにしてもよい。

この場合、カメラ１１のシャッター速度については、溶融ガラスビーズＢと水滴Ｄとの軌跡の形状の違いをより明確にするために、落下する溶融ガラスビーズＢの軌跡が撮像領域Ｓｂ（図８を参照）内に収まり、且つ水滴Ｄの軌跡の形状が撮像領域Ｓｂからはみ出すこととなるような露光時間に、設定されるのが好ましい。
即ち、カメラ１１の露光時間は、撮像領域Ｓｂにおける上下方向の範囲（図８（ｂ）中の寸法Ｙ）に比べて、各画像データの撮像を開始してから終了するまでにおける、溶融ガラスビーズＢの移動距離（図８（ｂ）中の寸法Ｌｇ）が短くなり、且つ水滴Ｄの移動距離（図８（ｂ）中の寸法Ｌｗ）が長くなる時間に設定されるのが好ましい。

そして、例えば図１１に示すように、画像処理工程（ＳＴＥＰ－１０２）において、撮像された画像データを画像処理して第四画像処理データＳｃ４を得ることにより、様々な軌跡の形状からなる高輝度物体１００・１００・・・を抽出し、糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ－１０３）において、抽出された高輝度物体１００・１００・・・の軌跡の形状に基づき、これらの高輝度物体１００・１００・・・の移動方向の違いを判別し、溶融ガラスビーズＢを特定する。

具体的には、第四画像処理データＳｃ４の上端から下端に渡って一直線状に延びる軌跡の形状からなる高輝度物体１００は、正常状態のガラス繊維フィラメントｆであるとして、抽出された複数種類の高輝度物体１００・１００・・・から除外する。
また、第四画像処理データＳｃ４の一端（本実施形態においては、下端）から中途部にかけて、一直線状に延びる軌跡の形状からなる高輝度物体１００は、水滴Ｄであるとして、抽出された複数種類の高輝度物体１００・１００・・・から除外する。
さらに、直線以外の任意の軌跡の形状からなる高輝度物体１００は、ミストＭであるとして、抽出された複数種類の高輝度物体１００・１００・・・から除外する。

そして、一直線状に延び、且つ両端部がともに第四画像処理データＳｃ４内に捉えられている軌跡の形状からなる高輝度物体１００のみを、溶融ガラスビーズＢとして、抽出された複数種類の高輝度物体１００・１００・・・より特定する。

このように、高輝度物体１００の軌跡の形状に基づき当該高輝度物体１００の移動方向の違いを判別し、複数種類の高輝度物体１００・１００・・・の中から溶融ガラスビーズＢを特定することにより、前述した別実施形態におけるガラス繊維フィラメントｆの糸切れ検知方法に比べて、撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）において得られる画像データの量を少なくすることができるため、より容易に溶融ガラスビーズＢを特定することができる。

なお、撮像工程（ＳＴＥＰ－１０１）においては、複数のシャッター速度を設定可能なカメラ１１を用いて、露光時間の異なる複数種類の画像データを予め同時に撮像しておき、周囲の環境の変化や、ガラス繊維フィラメントｆの製造条件の変更に対応して、所望の形状からなる高輝度物体１００が抽出された画像データを、後に選択可能な構成としてもよい。

３ａ ノズル
１００ 高輝度物体
Ｄ 水滴
ｆ ガラス繊維フィラメント
Ｇ 溶融ガラス
Ｌｇ 溶融ガラスビーズＢの移動距離
Ｌｗ 水滴の移動距離
Ｓ ガラス繊維ストランド
Ｓｂ 撮像領域
Ｓｃ１ 第一画像処理データ（画像データ）
Ｓｃ２ 第二画像処理データ（画像データ）
Ｓｃ３ 第三画像処理データ（画像データ）
Ｓｃ４ 第四画像処理データ（画像データ）
Ｓｄ１ 第一画像演算処理データ（画像データ）
Ｓｄ２ 第二画像演算処理データ（画像データ）
ＳＴＥＰ－１ 撮像工程
ＳＴＥＰ－１０１ 撮像工程
ＳＴＥＰ－２ 画像処理工程
ＳＴＥＰ－１０２ 画像処理工程
ＳＴＥＰ－３ 糸切れ検知工程
ＳＴＥＰ－１０３ 糸切れ検知工程
Ｖ 落下速度
Ｘ 撮像領域における上下方向の範囲

Claims (6)

1. 複数のノズルより溶融ガラスを引き出すことで形成された、複数のガラス繊維フィラメントを集束してガラス繊維ストランドを形成する、ガラス繊維ストランドの製造方法であって、
   前記複数のガラス繊維フィラメントを連続で撮像して複数の画像データを生成する撮像工程と、
   前記複数の画像データから所定値以上の輝度を有する高輝度物体を抽出する画像処理工程と、
   前記画像処理工程で実行した画像処理の結果に基づき前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する糸切れ検知工程と、を備え、
   前記撮像工程において、
   前記ノズルの先端から、当該先端より下方に１ｃｍ以上離間した位置までの領域を近傍領域として、当該近傍領域よりも下方の領域を撮像して前記複数の画像データを生成し、
   前記糸切れ検知工程において、
   前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の位置の変化の有無を検知し、前記高輝度物体の位置の変化を検知した場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断する、
   ことを特徴とするガラス繊維ストランドの製造方法。
2. 前記糸切れ検知工程において、
   前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の落下速度を演算し、
   前記演算に基づく落下速度が１ｃｍ／秒以上である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
3. 前記糸切れ検知工程において、
   前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の落下速度を演算し、
   前記演算に基づく落下速度が５ｍ／秒以下である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断する、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
4. 前記撮像工程において、
   前記複数の画像データの撮像領域における上下方向の範囲を、
   ある瞬間に画像データが撮像されてから、次の画像データが撮像されるまでの間に、溶融ガラスビーズが移動する移動距離に比べて大きく、且つ水滴が移動する移動距離に比べて小さくなるように設定する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
5. 前記糸切れ検知工程において、
   前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の移動方向を特定し、
   特定された移動方向が鉛直方向である場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断する、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項４に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
6. 前記撮像工程において、
   前記複数の画像データは、前記複数のガラス繊維フィラメントを所定の露光時間によって撮像することにより生成され、
   前記所定の露光時間は、
   前記複数の画像データの撮像領域における上下方向の範囲に比べて、
   各画像データの撮像を開始してから終了するまでにおける、
   溶融ガラスビーズの移動距離が短くなり、且つ
   水滴の移動距離が長くなる時間に設定され、
   前記糸切れ検知工程において、
   前記複数の画像データに基づいて前記高輝度物体の軌跡の形状を特定し、
   特定された軌跡の形状が、一直線状に延び、且つ両端部がともに前記撮像領域内に捉えられている場合、前記ガラス繊維フィラメントが糸切れしたと判断する、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項４に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。

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