JPH052633A - 目づまり検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開口部の目づまりの有無についての検査労力
を低減する。 【構成】 撮像手段１０００により開口部を撮像し、そ
の撮像結果の中から開口部形状を表わす特徴パラメー
タ、たとえば面積，重心位置から開口部の輪郭線までの
距離を、抽出手段１１００により抽出する。この特徴パ
ラメータの値が許容範囲にあるか否かを判定手段１２０
０で判定し、その判定結果に対応させた目づまりの有無
を示す情報を出力手段１３００により出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部材における開口部の
目づまりの有無を検出する目づまり検査装置および方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の目づまり検査装置および方法を
適用する一例として、紡糸工程がある。従来、紡糸工程
では、図７に示すように管２の先端に装着された紡糸口
金１からたとえば原液を固定液中に吐出させることによ
って紡糸を行っている。

【０００３】紡糸口金１は図８に示すように、外表面上
に小さな開口部３が多数設けられている。

【０００４】この開口部に目づまりが生じると、糸の太
さが変化し、品質が低下してしまう。そこで、従来で
は、紡糸口金１を管２から取外し、顕微鏡による目視検
査で開口部の目づまりを検出していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
目づまり検査方法は、顕微鏡を用いて目視で目づまりを
検出するので、次のような不具合があった。

【０００６】（１）完全な目づまりは検出が容易である
が、各開口部の形状は原液の吐出により変形し、一定形
状ではなく、たとえば、円から楕円に形状が変化し、開
口部に部分的に付着した原液等の付着物は顕微鏡の倍率
を拡大しないと発見できない。このため、目づまり検査
に時間がかかると共にある程度の熟練を要する。

【０００７】（２）目の疲労が激しく、長時間の連続検
査は難しい。

【０００８】そこで、本発明は、上述の点に鑑みて、開
口部の全体的な目づまりの他、部分的な目づまりをも半
自動的に検出することの可能な目づまり検査装置および
その方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明装置は、部材の開口部を撮像する撮像
手段と、該撮像手段の撮像結果から、前記開口部の形状
についての特徴を数値形態で表わす特徴パラメータを抽
出する抽出手段と、当該抽出された特徴パラメータの値
が予め定めた許容範囲にあるか否かを判定する判定手段
と、該判定手段の判定結果が肯定判定となった場合は、
前記開口部に目づまり無しの旨を示す情報を出力し、前
記判定手段の判定結果が否定判定となった場合は、前記
開口部に目づまり有りの旨を示す情報を出力する出力手
段とを具えたことを特徴とする。

【００１０】本発明方法は、部材の開口部を撮像手段に
より撮像し、前記撮像手段の撮像結果から、前記開口部
の形状についての特徴を数値形態で表わす特徴パラメー
タを抽出手段により抽出し、当該抽出された特徴パラメ
ータの値が予め定めた許容範囲にあるか否かを判定手段
により判定し、前記判定手段の判定結果が肯定判定の場
合は、前記開口部に目づまり有りの旨を示す情報を出力
手段に出力し、前記判定手段の判定結果が否定判定の場
合は、前記開口部に目づまり無しの旨を示す情報を前記
出力手段に出力することにより前記開口部に生じた目づ
まりの有無を検査することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明は、開口部周辺に物質が付着し、目づま
りが生じてくると、実際の開口部分の形状が部材の開口
部の形状とは異なることに着目し、実際の開口部分につ
いての形状状態を特徴パラメータにより撮像結果から抽
出する。特徴パラメータとしては、たとえば検査対象の
開口部の面積，重心位置から開口部周辺までの距離を示
す値を用いる。この特徴パラメータの値が許容範囲にあ
るか否かを判定することによって従来、目視に頼ってい
た目づまりの有無検査を半自動化する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１は本発明実施例の基本構成を示す。図
１において、１０００は部材の開口部を撮像する撮像手
段である。

【００１４】１１００は該撮像手段の撮像結果から、前
記開口部の形状についての特徴を数値形態で表わす特徴
パラメータを抽出する抽出手段である。

【００１５】１２００は当該抽出された特徴パラメータ
の値が予め定めた許容範囲にあるか否かを判定する判定
手段である。

【００１６】１３００は該判定手段の判定結果が肯定判
定となった場合は、前記開口部に目づまり無しの旨を出
力し、前記判定手段の判定結果が否定判定となった場合
は、前記開口部に目づまり有りの旨を示す情報を出力す
る出力手段である。

【００１７】本発明を適用した目づまり検査装置の主要
構造を図２に示す。

【００１８】図２において、検査対象となる紡糸口金１
はロータリーテーブル１２に載置される。ロータリーテ
ーブル１２は、図２において、垂直方向の中心軸を中心
にして回転および横移動可能であり、不図示のモータお
よび移動機構により一定の微小距離ずつ回動される。

【００１９】顕微鏡１１は紡糸口金１の開口部の画像を
拡大する。本実施例では１個の開口部の画像が後述のＣ
ＣＤカメラ１０の１画面中に収まるように顕微鏡１１の
拡大倍率を予め手動操作で設定しておく。

【００２０】ＣＣＤカメラ１０は固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ）を用いて開口部を撮像し、撮像結果を各画素毎のア
ナログの輝度信号の形態で信号出力する。この撮像結果
は後述の画像処理装置１００に転送され、画像処理装置
１００において目づまりの有無が判別される。ＣＣＤカ
メラ１０および顕微鏡１１が本発明の撮像手段として動
作する。

【００２１】目づまり検査装置の回路構成を図３に示
す。

【００２２】ＣＣＤカメラ１０から順次に出力されるア
ナログ画像信号はアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
２０により輝度レベルをデジタル値で表わすデジタル画
像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２０のデジタル出力
は画像処理装置１００に入力される。

【００２３】画像処理装置１００にはパーソナルコンピ
ュータが用いられている。本実施例の画像処理装置１０
０は次の構成各部が共通バスに接続されている。

【００２４】ＣＰＵ１０１：画像処理装置全体の動作制
御を実行する他、入力の画像信号のランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）１０３への格納処理，画像信号に基づく
目づまりの有無の判別処理、さらにロータリテーブル１
２の回転制御を実行する。ＣＰＵ１０１が本発明の抽出
手段，判定手段として動作する。

【００２５】リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２：Ｃ
ＰＵ１０１の実行する制御手順を種類別に格納してい
る。また、目づまりの有無についての判別に用いる基準
データ等もＲＯＭ１０２に格納されている。

【００２６】ＲＡＭ１０３：入力の画像信号の一時保存
に用いる他、ＣＰＵ１０１に用いる演算データを一時記
憶する。

【００２７】表示装置１０４：目づまり検査結果やＣＣ
Ｄカメラ１０の撮像結果を可視表示する。表示装置１０
４がＣＰＵ１０１と共に本発明の表示手段として動作す
る。

【００２８】キーボード１０５：ＣＰＵ１０１に対する
動作指示をキー入力する。

【００２９】フロッピーディスク記憶装置（ＦＤＤ）１
０６：装着のフロッピーディスクに情報の読み／書きを
行う。フロッピーディスクにはＣＣＤカメラ１０の撮像
結果，検査結果，被検体の識別番号等を記憶する。

【００３０】入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１０７：
Ａ／Ｄ変換器２０から出力されるデジタル画像信号を入
力すると共に駆動回路４０に対して回転要求信号を出力
する。これら信号の入出力はＣＰＵ１０１の指示により
行われる。

【００３１】駆動回路４０は図２のロータリテーブル１
２を次の開口部の撮像位置まで微小移動させる。より具
体的には、駆動回路４０は画像処理装置１００から回転
要求信号を受信すると、駆動源を一定時間駆動すること
によりロータリテーブル１２の移動を行う。

【００３２】このような回路構成により目づまり検査を
行うが回路動作の説明に先立って本発明に関わる目づま
り検査方法について説明する。

【００３３】図４に開口部の２種の目づまり状態を示
す。

【００３４】図中、太線で示す形状は撮像結果の中の輪
郭線形状を表わす。

【００３５】斜線部は部分的に生じた目づまり部であ
り、撮像結果における目づまり部は通常非開口部の輝度
レベルと同じであり、撮像結果からは検出できない。

【００３６】本実施例では開口部に部分的に目づまりが
生じると、重心位置Ｇから輪郭線までの距離γ１が目づ
まり部で急激に変化することに着目し、輪郭線に沿った
重心位置までの距離γ１の分布３０１，３０２により目
づまり部分の有無を判別する。

【００３７】すなわち、目づまりを生じない正常な開口
部の輪郭線のある位置と重心位置Ｇの距離γ０と被検体
の撮像結果から得られる同一位置での距離γ１との比率
ｇａｐ（＝｜γ１｜／γ０×１００）は図４の分布特性
３０１，３０２に示す通りとなる。そこで、本実施例で
は分布特性曲線の中の一定レベル以上の高周波成分（部
分特性曲線が大きく変化する部分）の有無を判別するこ
とにより部分的な目づまりの有無を判別する。

【００３８】この方法によれば部材の開口部自体の形状
がたとえば、円形から楕円形に変形しても重心位置と輪
郭線との距離は大きく変化せず良好な検査結果が得られ
た。

【００３９】なお、開口部の全周に沿って一様な厚さで
付着した目づまり部については急激な距離変化は現われ
ず、上述の方法では検出できないので、本実施例では撮
像結果の中の開口部画像の面積が一定値以下となった場
合にも目づまり有りと判別する。

【００４０】以下、図３の回路の動作を図５のフローチ
ャートを参照しながら説明する。

【００４１】図５は図３のＣＰＵ１０１の実行する処理
手順の一例を示し、プログラムの形態でＲＯＭ１０２に
この処理手順が格納されている。

【００４２】キーボード１０５から起動指示が入力され
ると、ＣＰＵ１０１は初期設定プログラムをＲＯＭ１０
２から読出し、このプログラムを演算実行することによ
りＲＡＭ１０３の初期化処理等装置全体の初期化を行う
（図５のステップＳ１０）。

【００４３】このとき、紡糸口金の第１番目の開口部が
撮像位置に位置しているものとする。ＣＰＵ１０１は、
次に、判定処理プログラムを読出しこのプログラムによ
り目づまりの有無判定を行う。すなわち、Ｉ／Ｏ１０７
から順次にデジタル画像信号を入力し、ＲＡＭ１０３に
書き込むことにより１画面分の画像信号をＲＡＭ１０３
に取り込む（図５のステップＳ２０→Ｓ３０〜Ｓ５０の
ループ処理→Ｓ６０）。

【００４４】次にＲＡＭ１０３に格納された輝度レベル
形態の画像信号に基づき、開口部の輪郭線位置を検出す
る（図５のステップＳ７０）。

【００４５】輪郭線画像の抽出方法はいくつか知られて
いるが、本実施例では注目画素とその画素に隣接する画
素の輝度レベルの差が一定レベル以上となる場合、この
注目画素は輪郭線を構成する画素と判定する。以下注目
画素を順次に移動させ、これにより１画面中の輪郭線の
画素位置を検出する。

【００４６】検出された輪郭線の画素位置すなわち開口
の形状を示す形状情報はＲＡＭ１０３のワークエリアに
一時的に格納される。

【００４７】次に、ＣＰＵ１０１はこの形状情報および
入力の画像情報（信号）を用いて目づまりの有無の判別
を行って、その判別結果を表示装置１０４に表示する
（図５のステップＳ８０）。この判別処理については図
６のフローチャートを用いて後述する。

【００４８】判定処理の終了の後、ＣＰＵ１０１はＩ／
Ｏ１０７を介して駆動回路４０に回転要求信号を出力す
る。この結果、ロータリテーブル１２が移動し、第２番
目の開口部が撮像位置に位置する。

【００４９】以下、ＣＰＵ１０１は上述の処理手順を繰
り返し実行して、開口部の目づまりの有無判定を行って
所定個数の開口部の検査を終了したときに本制御手順を
終了する（図５のステップＳ３０〜Ｓ９０のループ処理
→Ｓ４０→終了）。

【００５０】図５のステップＳ８０の詳細手順を次に説
明する。

【００５１】ＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０３の形状情報の
示す輪郭線に囲まれた各画素の輝度値（入力の画像信号
の示すデジタル値）をＲＡＭ１０３から読み出し、しき
い値比較を行う。被検体の反射光をＣＣＤカメラ１０が
受光する場合はしきい値よりも小さい輝度値を有する画
素が開口部を構成する画素となる。被検体の開口部を通
過する光をＣＣＤカメラ１０が受光する場合は、しきい
値よりも大きい輝度値を有する画素が開口部を構成する
画素となる。

【００５２】このようにして、ＣＰＵ１０１は開口部を
構成する画素を検出しながら、その画素数（開口部の面
積を表わす特徴パラメータ）をも計数する（図６のステ
ップＳ１００→Ｓ１１０）。このときのＣＰＵ１０１が
本発明の抽出手段として動作する。

【００５３】次に、ＣＰＵ１０１は計数した画素数とし
きい値（許容範囲）を比較する。このときのＣＰＵ１０
１が本発明の判定手段として動作する。このしきい値に
は、開口部の変形を考慮して正常と判定できる上下限の
画素数が予め定められる。

【００５４】下限しきい値よりも計数結果が小さい場合
は、開口部の面積が小さくなっており、目づまりが生じ
ているとＣＰＵ１０１は判断し、表示装置（本発明の出
力手段）１０４に目づまり有りをメッセージ表示する
（図６のステップＳ１２５）。

【００５５】この判別処理では画像信号の示す開口部の
面積についてしきい値比較を行うので、実際の開口部に
おける一定の面積比率以上となる目づまり異常を検出す
ることができる。

【００５６】また、上記計数値が上限しきい値より大き
い場合、ＣＰＵ１０１は開口部部材に異常たとえば破損
が生じていると判断し、その旨のメッセージ表示を行
う。

【００５７】上述の第１の判別処理では小さい部分的な
目づまりは検出できないので、重心位置から輪郭線まで
の距離を特徴パラメータにした第２の判別処理を次に行
う。

【００５８】このために、ＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０３
の形状情報から開口部の重心位置を求める。

【００５９】重心位置は輪郭線内に含まれる各画素の位
置を示す値を垂直，水平成分毎に全て加算し、画素の個
数で除算することにより得られる。

【００６０】次に、上記形状情報の示す各画素位置と重
心位置間の距離（γ１）を算出する。このようにして順
次に算出された距離γ１をフーリエ変換する。

【００６１】このフーリエ変換結果の中から高周波成分
を取り出し（または低周波成分を消去し）、逆フーリエ
変換することによって、目づまり部（図４の参照）まで
の距離γ１の値および輪郭線上の位置を算出する。この
ときのＣＰＵ１０１が本発明の抽出手段として動作する
ことは言うまでもない。このようにして得られた目づま
り部までの距離をしきい値比較することによりＣＰＵ１
０１は図４に示すような小さな目づまりを検出する。

【００６２】より具体的には、目づまり部までの距離が
しきい値よりも小さいときに、目づまり有りとＣＰＵ１
０１において判別する（図６のステップＳ１３０→Ｓ１
４０）。このときのＣＰＵ１０１が本発明の判定手段に
相当する。目づまりを検出した場合は、ＣＰＵ１０１は
異常有りの旨を表示装置１０４に表示する（図６のステ
ップＳ１４５）。

【００６３】以上の判別処理をＣＰＵ１０１が実行する
ことによって開口部に生じた目づまりを検出し、その有
無を表示するので、検査員は表示装置１０４の表示を監
視するだけでよい。

【００６４】本発明は上述した実施例にのみ限られるも
のではなく、次のように実施することもできる。

【００６５】（１）目づまりの有無の判別に用いる特徴
パラメータとして本実施例では輪郭線で囲まれる面積お
よび重心位置から輪郭線までの距離を用いたが、その
他、次の形状要素を特徴パラメータとして用いることが
できる。

【００６６】ａ）輪郭線の長さが正常な開口部における
輪郭線の長さの許容上限値より長くなる場合（図４の符
号２０１の状態）や許容下限値より短くなる場合（図４
の符号２０２の状態）は目づまり有りと判別する。

【００６７】ｂ）輪郭線の曲率については、撮像結果か
ら得られる輪郭線の曲率が許容範囲を超える場合は目づ
まり有りと判別する。

【００６８】ｃ）輪郭線の形状については、撮像結果か
ら得られる輪郭線の形状と正常形状とのパターンマッチ
ングを行う。この場合は開口部が円形で、変形を生じな
いときに有効であるがたとえば開口部が四角の場合は正
常なパターンと被検パターンの基準位置を合わせるため
の画像処理（パターンの平行移動，回転等）に時間がか
かる。

【００６９】どの形状要素を特徴パラメータとして用い
るかは被検体の材質や開口部の形状に応じて所望の要素
を選択すればよい。

【００７０】（２）本実施例では目づまり部の輪郭線上
の位置を検出するためにフーリエ変換結果の高周波成分
を用いているが、このようにする代わりに次の方法で位
置検出を行うこともできる。すなわち、輪郭線を構成す
る各画素と重心位置との間の距離の中のしきい値以下と
なる距離を検出し、この距離に対応する画像位置を目づ
まり部と判別する。この場合は、雑音混入による誤判別
を避けるために、距離がしきい値以下となる連続画素数
を計数し、計数結果が一定値以上となった場合に目づま
り有りと判別する。

【００７１】（３）本実施例では輪郭線の面積や重心位
置までの距離などの特徴パラメータをしきい値と比較し
ているが、開口部の大きさが異なる被検体を検査する場
合は、特徴パラメータを無次元化した後、しきい値比較
するとよい。すなわち、たとえば面積を無次元化する場
合は被検体の輪郭線で囲まれる面積を正常な場合の輪郭
線で囲まれる面積で除し、面積比率を算出することによ
り無次元化が達成される。

【００７２】（４）本実施例では１撮像画面中に１個の
みの開口部が含まれるように被検体を微小移動させてい
るが、複数個の開口部を含める場合は、撮像画面から個
別に輪郭線画像を取り出すとよい。この取り出し方法に
はウインドウを用いた手法がよく知られているので、詳
細な説明を省略する。

【００７３】（５）本実施例で用いた検査手法は、目づ
まり部を構成する物質が遮光性を有し、被検体の非開口
部とこの物質とを輝度レベルでは判別できない場合に有
効である。ただし、目づまり物質が輝度レベルにより開
口部，非開口部と区別できる場合は、輝度レベルのしき
い値比較により目づまり物質の画像を抽出し、この画像
面積のしきい値比較により目づまりの有無判別を行えば
よい。

【００７４】（６）本実施例では目づまりの有無につい
ての検査結果を表示装置にメッセージ形態で可視出力す
るようにしているが、出力手段として印刷装置や表示ラ
ンプさらに信号出力装置を用いてもよい。

【００７５】（７）本実施例では目づまり有無の判別に
用いるしきい値はＲＯＭ１０２に予め記憶しているが、
キーボード１０５から数値の形態で入力してもよい。あ
るいはまた、正常な形状の被検体をＣＣＤカメラ１０で
撮像し、この撮像結果から、しきい値として用いる特徴
パラメータの値をＣＰＵ１０１により算出してもよい。
この場合は、算出されたしきい値の値はＲＡＭ１０３に
記憶し、検査時にＲＡＭ１０３から読み出すことにな
る。

【００７６】（８）正常な開口部の輪郭線形状がたとえ
ば円のように重心位置から輪郭線までの距離が一定とな
る場合は、検査の段階で得られた距離データのみをフー
リエ変換することによって部分的な目づまり部分の位置
を検出できる。このとき、正常な輪郭線形状についての
形状情報を予め記憶しておく必要がないというメリット
が有る。

【００７７】（９）本実施例ではＣＰＵ１０１により実
行する判別プログラムをＲＯＭ１０２に記憶させている
が、フロッピーディスク等の携帯用記憶媒体に格納して
おき検査対象の部材の種類に応じて使用プログラムを使
い分けてもよい。また、形状情報のみをフロッピーディ
スクに記憶させてもよいこと勿論である。

【００７８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、検査員は被検体を撮像位置へ設置した後、表示手段
の表示を確認すればよい。しかもまた、本発明によれ
ば、従来のように顕微鏡の操作や顕微鏡の拡大画像を目
視することは必要なくなるので、検査員の検査労力が大
幅に低減され、長時間の検査処理も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の基本構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明実施例の主要構造を示す正面図である。

【図３】本発明実施例の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明実施例の目づまり状態および特徴パラメ
ータの変化を示す説明図である。

【図５】図３のＣＰＵ１０１が実行する制御手順の一例
を示すフローチャートである。

【図６】図５のステップＳ８０の詳細手順の一例を示す
フローチャートである。

【図７】従来の紡糸口金の一例の取付状態を示す側面図
である。

【図８】従来の紡糸口金の一例の外観を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 紡糸口金 ２ 管 ３ 開口部 １０ ＣＣＤカメラ １１ 顕微鏡 １２ ロータリテーブル ２０ Ａ／Ｄ変換器 ４０ 駆動回路 １００ 画像処理装置 １０１ ＣＰＵ １０４ 表示装置 １０７ Ｉ／Ｏ ２０１，２０２ 輪郭線 ３０１，３０２ 特徴パラメータ分布曲線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部材の開口部を撮像する撮像手段と、該
   撮像手段の撮像結果から、前記開口部の形状についての
   特徴を数値形態で表わす特徴パラメータを抽出する抽出
   手段と、当該抽出された特徴パラメータの値が予め定め
   た許容範囲にあるか否かを判定する判定手段と、該判定
   手段の判定結果が肯定判定となった場合は、前記開口部
   に目づまり無しの旨を示す情報を出力し、前記判定手段
   の判定結果が否定判定となった場合は、前記開口部に目
   づまり有りの旨を示す情報を出力する出力手段とを具え
   たことを特徴とする目づまり検査装置。
2. 【請求項２】 部材の開口部を撮像手段により撮像し、
   前記撮像手段の撮像結果から、前記開口部の形状につい
   ての特徴を数値形態で表わす特徴パラメータを抽出手段
   により抽出し、当該抽出された特徴パラメータの値が予
   め定めた許容範囲にあるか否かを判定手段により判定
   し、前記判定手段の判定結果が肯定判定の場合は、前記
   開口部に目づまり有りの旨を示す情報を表示手段に出力
   し、前記判定手段の判定結果が否定判定の場合は、前記
   開口部に目づまり無しの旨を示す情報を前記出力手段に
   出力することにより前記開口部に生じた目づまりの有無
   を検査することを特徴とする目づまり検査方法。