JPH0519940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、連続的に走行する織物、特にガラス
繊維織物上の毛羽を測定する方法及その方法を実
施するための装置に関するものである。

「従来の技術」 ガラス繊維織物がプリント配線板の補強基材と
して広く利用されていることは周知の事実である
が、近年プリント配線板が多層化、高密度化の方
向に進むのに伴い、ガラス繊維織物の毛羽がプリ
ント配線板成形時のトラブル原因となつてきてい
る。このためガラス繊維織物の毛羽を正確に測定
することが製造面、品質から極めて重要な課題と
なつている。

従来、ガラス繊維織物上の毛羽測定は、検査工
程において目視で行われていた。ガラス繊維織物
は通常反物としてロール状に巻かれているが上記
の様な検査方法のために、毛羽は任意位置の数箇
所で測定されるだけで、織物の長手方向、幅方向
に渡り毛羽の本数、位置、長さ等の、いわゆる毛
羽状況を把握することは事実上不可能能であつ
た。

毛羽を検出する従来技術としては、例えば特開
昭58−214577号公報並びに特開昭58−76571号公
報に走行糸状の毛羽検出をレーザー光を用いて行
なう方法が開示されている。この方法をガラス繊
維の毛羽検出に適用する場合、毛羽存在の有無を
検出する事はできるが、ガラス繊維織物の長手方
向、幅方向の何処に何本存在するのか即ち、毛羽
の正確な情報（本数、位置、長さ）を把握する事
はできない。

シート状織物の長さ、幅の両方向に渡り検査す
る方法は、例えば特公昭53−37950号公報に布地
等の欠点検出方法として布地表面の光学的異常部
分（汚れ）を検出する方法が開示されている。毛
羽は織物にとつて一種の欠点と考えられるが、通
常ガラス繊維織物に発生する毛羽は直径数μm〜
10数μm、長さ数mmと非常に微小である為、布地
に存在する欠点（キズ、汚れ等）を検出するよう
な従来の欠点検出方法では、毛羽を検出すること
はできない。

「発明が解決しようとする問題点」 従つて、従来の毛羽検出方法をガラス繊維織物
の毛羽検出に用いた場合には、毛羽の存在位置
（長手方向、幅方向）の情報を得ることができず、
従来一般の布地等の欠点検出方法における技術を
ガラス繊維織物の毛羽検出に用いた場合には分解
能の点から毛羽そのものを検出する事ができな
い。

本発明は、これらの問題点にかんがみなされた
もので、連続的に走行する織物の毛羽情報、即ち
毛羽の本数、毛羽の存在位置、毛羽の長さを測定
する方法及びその方法を実施するための装置を提
供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成すべくなされた本発明は、連続
的に走行する織物の毛羽を照射するようにレーザ
ー光源を設け、織物の幅方向に並列された複数の
固体撮像装置にてレーザー光の毛羽による散乱光
を受光し、前記固体撮像装置からの出力信号を複
数の電圧レベルに区分し、これをデジタル信号に
変換した後コンピユータに記憶せしめた上演算を
行なつて、前記繊維織物に存在する毛羽の本数、
位置、長さを測定する事を特徴としている。

「作 用」 本発明によれば織物の走行方向と直角な方向に
投射されるレーザー光が織物表面に存在する毛羽
に当ると散乱し、毛羽の位置に応じていづれか１
個の固体撮像装置に受光され、また固体撮像装置
内の固体撮像素子は数百〜数千個の画素で構成さ
れているので、受光された散乱光がどの画素に入
射したかによつて毛羽の幅方向の位置を正確に検
出することができる。又毛羽を検出した固体撮像
装置の出力信号のレベルは毛羽の長さに比例して
いるのでこの出力信号を複数の電圧レベルに区分
して長さを判別することができる。織物の長手方
向の毛羽の位置はレーザー光により幅方向の毛羽
の位置を検出しつつなる織物の長手方向の位置を
織物の走行と連動する装置によつて知ることがで
きるので容易に検出することができる。

「実施例」 以下、図面に示す実施例を参照して本発明を詳
細に説明する。

第１図は本発明のシステムの概略を示すもので
ある。１はレーザー光源、２はレーザー光、３は
ガラス繊維織物、４は毛羽、５は固体撮像装置、
６は固体撮像装置からの出力信号を複数の電圧レ
ベルに区分するための弁別回路、７は複数の弁別
回路の情報をコンピユータへ一括して転送する為
の転送回路、８はコンピユータ、９は個体撮像装
置を制御する為の制御回路である。

レーザー光源としては、CO₂レーザー、半導体
レーザー、He−Neレーザー等があるが、CO₂レ
ーザーはガラス繊維にレーザー光が吸収され散乱
光を得ることができないので、He−Neレーザー
を使用するのが望ましい。

レーザー光２を照射する位置としては、ガラス
繊維織物３の進行方向１０と直角をなす方向から
ガラス繊維織物３の毛羽４のみを照射する位置
で、ガラス繊維織物３を直接照射しない範囲でガ
ラス繊維織物３に近いほど検出感度が向上する
が、ガラス繊維織物３の揺れ等による誤検出が増
加するので、通常の毛羽長との兼合で決定するの
が好ましい。本実施例では検出感度を出来るだけ
上げるために、第１図に示すようにガラス繊維織
物３の揺れやバタツキが最も少ないガイドローラ
１１の上部近くにてガイドローラの軸線に平行に
レーザー光を照射している。

このようにして設置されたレーザー光源１のレ
ーザー光２により毛羽４から散乱光が固体撮像装
置５に受光される。固体撮像装置としては、固体
撮像素子としてCCD素子、MOS素子等が利用さ
れ、一般に固体撮像素子、レンズ、並びに素子駆
動回路から構成されている。レーザー光を受光す
る素子としては、従来フオトダイオード、光電子
増倍管等が利用されてきたが、これらの素子を用
いた場合にはガラス繊維織物の幅方向の何処に存
在しているのかをいう位置情報を得ることができ
ない。即ち第２図に示すように、今ガラス繊維織
物のＡ点及びＢ点に毛羽４がある場合、Ａ，Ｂの
毛羽からの散乱光１４がフオトダイオード１５等
に同時に受光されるので、毛羽存在の有無は検出
できるがＡとＢの位置を区別する事は不可能であ
る。このことは、フオトダイオードのかわりに光
電子増倍管を用いても同様である。この点固体撮
像素子を用いた場合には第３図のようにガラス繊
維織物の幅の一部ΔLが固体撮像素子１６の画素
数ｎ（通常ビツトで表現される）に対応するため、
この幅の一部ΔLが固体撮像素子の視野になる。
よつて出力信号の得られたビツト情報を知れば毛
羽の存在位置を正確に知ることが出来る。

このようにして得られた固体撮像装置からの出
力信号のオシロ波形の一例が第４図の写真に示さ
れている。この写真において縦軸は0.5V／divの
出力電圧を、横軸は0.2msec／divの走査速度を
示し、長短２本の毛羽が存在し、又その幅方向の
位置がどこであるか知ることができる。前記視野
ΔLと固体撮像素子の画素数ｎとが等しいことか
ら、１画素当たりの視野はΔL／ｎで規定できる。
この値は視野ΔLを小さくすればする程小さくな
り、また出力信号も大きくなるので、検出精度は
視野ΔLで決定できることになる。実際、ガラス
繊維織物の幅Ｌを全て検出する為には少なくとも
Ｌ／ΔLの数だけ固体撮像装置が必要であり、本
発明の実施例では第１図に示すごとく固体撮像装
置を５台ガラス繊維を横切る方向に並列に設置し
てある。

固体撮像装置を複数個並列に設置した場合に
は、各固体撮像装置での視野の境界が毛羽の位置
を知る上で問題となるが、これは次のようにして
解決する。まず、あらかじめ固体撮像装置の視野
がしずつオーバーラツプするように固体撮像装置
の位置を決定する。次にテスト光源を用いて各固
体撮像装置の位置とビツトの関係からオーバーラ
ツプ部分の処理をコンピユータにて行なう。この
ようにすると、結果として複数の固体撮像装置が
一台の固体撮像装置に置き換えられたことにな
る。固体撮像装置の使用台数は、前記したように
固体撮像装置一台当たりの視野で決まるが、この
視野は固体撮像装置に使用する固体撮像素子の画
素数、レンズ、レーザー光源の出力、並びにガラ
ス繊維織物の全幅Ｌ等を考慮し決定する必要があ
る。

以上の方法により、ガラス繊維織物の幅方向の
毛羽位置を正確に得ることが出来る。

次に、毛羽長さの情報を得る方法について述べ
る。本発明者らは実験的に以下の事実があること
をつかんだ。

Ｖ∝Ｄ Ｖ：出力信号 Ｄ：レーザー光を横切る毛羽の長さ この式を第５図を用いて説明する。今、固体撮
像装置からの出力信号が第５図のV₁，V₂のよう
であるとする。ここで電圧レベルをVL₁〜VL₄の
ように区切れば、 VL₁＜V₁＜VL₂ VL₃＜V₂＜VL₄ が成立する。前記したように出力信号が毛羽長に
対応するから、出力信号を電圧にて弁別すれば、
得られた出力信号から毛羽の長さを知ることがで
きる。この弁別を毛羽弁別回路６で行なう。第５
図では電圧レベルを４段階としたが、電圧レベル
を細分化すればする程毛羽長さの情報精度は向上
する。又第１図では毛羽弁別回路６が固体撮像装
置一台毎に設けてあるが、複数の固体撮像装置に
一つの弁別回路で制御しても良い。電圧レベル
VLは前記弁別回路６で可変できるようになつて
いる。なお、毛羽の本数は、電圧レベルL₁を越
えた数を計数することで知ることができるので、
電圧レベルVL₁が小さい程検出感度が向上する。

ところで、連続的に走行するガラス繊維織物の
場合には、走行方向（長手方向）の情報をも把握
しなければならない。これを解決するため、第１
図の実施例ではガイドローラ１１と同期して回転
するロータリーエンコーダ１２を設け、ロータリ
ーエンコーダ１２からの信号を転送回路７に入力
し長手方向の情報として利用している。長手方向
の情報を得るには、通常の測長装置を利用しても
良い。

このようにして得られたガラス繊維織物の毛羽
情報（本数、長さ、位置）は、固体撮像装置の数
を増やせば増やす程、また被検物であるガラス繊
維織物の幅や長さが長くなる程膨大な量となる。
従つてこれらの情報を有効に活用するためには、
コンピユータ８の利用が不可欠であるが、コンピ
ユータ８への転送スピードが遅い場合にはガラス
繊維織物の毛羽情報を迅速に活用する事ができ難
い。そこで、コンピユータへの高速転送を可能に
する為、本発明はSMC（スタンダード・マイクロ
システムズ・コーポレーシヨン）製のIC、COM
9026、COM 9032を用いて転送回路７を作製し、
情報をコンピユータ８へ転送している。

さらに、本実施例ではノイズ防止の観点から転
送回路７とコンピユータ８との接続を光フアイバ
ーケーブル１３にて行なつているが、もちろん通
常の信号ケーブルを用いても良い。

以上の説明では、本発明の被検物をガラス繊維
織物としたが、本発明が一般の繊維織物の毛羽に
適用できることは言うまでもない。

第６図は、本発明に使用されるレーザー光発生
装置の他の実施例を示すものであり、レーザー光
源の出力側にレンズを複数枚利用したレーザー光
平行装置１７を設けたものである。レーザー光は
単一指向性をもつた光であるが、その光はある拡
がり角を持つことが良く知られている。この拡が
り角と本実施例との関連を説明する。

今レーザー光源に近い位置（X₁）とレーザー
光源から離れた位置（X₂）に同一長の毛羽が存
在すると仮定する。レーザー光源の拡ぱり角をr₁
（Rad）、X₁でのレーザー光径をD_X1とすればX₁よ
り距離ΔX＝X₂−X₁離れたX₂でのレーザーの光
径D_X2は次式で求まる。

D_X2＝r₁ΔX＋D_X1 よつて位置X₂でのレーザーの光径は、位置X₁に
比べ上式の第一項分だけ大きくなり、上式より
D_X2は拡がり角r₁が大きい程また距離が離れる程
大きくなる。前記したように固体撮像装置からの
出力信号の値は、レーザー光を横切る毛羽長に規
定されるから、レーザーの光径が距離で変化する
ことは、検出精度の低下を招くことになる。この
点、レーザー光平行装置１７を用いると拡がり角
r₁を極端に小さくすることができるので、検出精
度を向上させる事が可能である。以下その原理を
説明する。レーザー光源の拡がり角をr₁、光径を
D₁、レーザー平行装置通過後の拡がり角をr₂
（Rad）、光径をD₂とすればr₂は次式で表現でき
る。

r₂＝D₁／D₂r₁＝r₁／Ａ よつて、倍率Ａ（即ちD₂）を大きくすればする
程r₂を小さくする事が可能であるが、Ａの値はレ
ーザー光源の出力、拡がり角rr₁、光径D₁、ガラ
ス繊維織物の幅Ｌ、ガラス繊維織物での通常の毛
羽長、並びに固体撮像装置の性能等を考慮して決
定する必要がある。本発明ではＡ＝1.3〜2.0の値
が好ましい。

「発明の効果」 以上の説明から明らかな通り、本発明の方法及
び装置を使用することにより、連続的に走行する
ガラス繊維織物上の毛羽本数、位置、長さを把握
することができるので、高品質の要求されるガラ
ス繊維織物の品質管理への効果のみならず、検査
工程の自動化に果たす工業的効果は非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガラス繊維織物の毛羽検
出装置の一実施例の概略図、第２図は毛羽により
散乱されたレーザー光と従来の受光素子の関係を
示す説明図、第３図は毛羽により散乱されたレー
ザー光と本発明において使用される固体撮像装置
との関係を示す説明図、第４図は固体撮像装置の
出力信号のオシロ波形の一例を示す写真、第５図
は固体撮像装置の出力電圧と電圧レベルの関係か
ら毛羽の長さを決定できることを示す説明図、第
６図は本発明に使用されるレーザー光発生装置の
他の実施例を示す概要図である。 １…レーザー光源、２…レーザー光、３…ガラ
ス繊維織物、４…毛羽、５…固体撮像装置、６…
弁別回路、７…転送回路、８…コンピユータ、１
７…レーザー光平行装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続的に走行する織物の片側に設けたレーザ
   ー光源から織物の表面に沿つて織物の毛羽のみを
   照射するように織物の走行方向と直角な織物の幅
   方向にレーザー光を投射し、前記レーザー光の投
   射通路から外れているが該通路に近接した位置に
   おいて織物の幅方向に並列配置された複数個の固
   体撮像装置にて毛羽により散乱されたレーザー光
   を受光し織物表面の毛羽の少くとも幅方向の位置
   を検出すると共に前記固体撮像装置からの出力信
   号を複数の電圧レベルに区分し検出された毛羽の
   長さを判別できるようにしたことを特徴とする織
   物の毛羽検出方法。 ２ 前記織物の走行に連動しレーザー光による毛
   羽検出作用を受けている織物の長手方向の位置を
   検出する装置を設け織物表面の毛羽の幅方向に加
   えて長手方向の位置を検出できるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の毛羽検
   出方法。 ３ 前記固体撮像装置から出力され複数の電圧レ
   ベルに区分された信号をデジタル信号に変換して
   コンピユータにより記憶演算せしめ織物に存在す
   る毛羽の本数、長さ、並びに位置に関する情報を
   同時に提供できるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の毛羽検出
   方法。 ４ 連続的に走行する織物が接触案内される外周
   面を有するガイドローラと、前記ガイドローラの
   一端部外方に設けられ該ガイドローラに接触する
   織物の表面に沿つて織物の毛羽のみを照射するよ
   うにガイドローラの軸線方向に平行にレーザー光
   を投射するレーザー光源と、前記レーザー光の投
   射通路から外れているが該通路に近接した位置に
   おいて前記ガイドローラと平行に並列配置された
   複数個の固体撮像装置と、前記固体撮像装置から
   の出力信号を複数の電圧レベルに区分する毛羽弁
   別回路と、該毛羽弁別回路からの信号をデジタル
   信号に変換しコンピユータへ転送するための転送
   回路とを設けたことを特徴とする織物の毛羽検出
   装置。 ５ 前記ガイドローラと同期して回転するロータ
   リーエンコーダを設け、該ロータリーエンコーダ
   の出力信号を前記転送回路に入力させたことを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の毛羽検出装
   置。 ６ 前記レーザー光源に、レーザー光平行装置を
   取付けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項
   または第５項記載の毛羽検出装置。