JPH0672634A - 自動毛羽検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チーズの表面、特にその端面に発生する毛羽
を正確に且つ迅速に検出することができ、且つ相対的に
簡単な機構を有する自動毛羽検出装置の提供。 【構成】 チーズ１を回転させながら高電圧発生装置１
６でチーズ１を帯電させて微細な毛羽を接地した遮光板
１５に誘引して起立せしめ、チーズ１の端面に光を照射
して上記起立した毛羽をＣＣＤ素子を有する２次元カメ
ラ２０で撮像して画像データを取り込み、該画像データ
を画像処理装置２２で処理して毛羽部分のみを強調して
抽出することを特徴とする自動毛羽検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維の原糸製造工程にお
いても用いることができる、原糸を管に巻回したチーズ
の毛羽を検出する自動毛羽検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維の原糸製造工程において原糸は最終
的には管に巻回されて製品となる。この製品はその形態
によってチーズ又はパーンなどと呼称される（以下総称
としてチーズという）。これらチーズは包装して出荷す
るに際して、事前に毛羽の有無を検出する必要がある。
従来、この検出作業は作業員が一つ一つチーズを手に取
って目視して検査をするのが普通であった。しかしなが
ら、人手作業では熟練度による個人差、作業員のその日
の体調によるバラツキがあり、また、毛羽がチーズの表
面に倒れて起立していない場合には到底目視では毛羽を
検出することができなかった。上記の問題点を解決する
ために、各種の自動毛羽検出装置が開発され提案されて
いる。例えば、超音波を発生させたり、赤外線を照射し
て毛羽を検出する方法（特開昭６２−１２１３５０号公
報、特開昭６１−２８３８０９号公報、特開昭６０−１
１９２５７号公報）、あるいは走行糸状の毛羽検出装置
については特開昭６２−１０８１３６号公報、特開昭５
８−７６５７１号公報で提案されている。一方、受光器
の受光量に応じて光源光量を制御する機構を設けること
により光検出器の感度を一定に保って毛羽を正確に測定
する技術が特開昭５３−１６６７４号公報に記載されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術は超音波発生装置や赤外線照射装置を採用して
いるので全体的に検出装置が大型化して操作も複雑だっ
たり、また走行状態の毛羽を検出する装置であったり、
あるいは製品の表面が水平状態であるとの理想的な形状
を想定して２次元カメラを水平状態に設置して毛羽を測
定するものである。しかしながら、チーズの表面にはか
なりの凹凸があるのでその凹凸によってカメラの視野が
遮られる箇所が生じたり、画像上で表面の凹凸によるも
のか毛羽によるものかの識別が判断できなかったり、ま
た上記の技術ではチーズの側面の毛羽検出は可能であっ
てもチーズの端面の毛羽検出は難しかった。ここでチー
ズの側面とは、原糸を全円周にわたって巻回した管に平
行なチーズの表面を言い、端面とは管に直交したチーズ
の両側表面を言う。

【０００４】一方、チーズの全円周の情報を得るため
に、チーズを回転させるか測定装置を移動せしめるかの
いずれかがあるが、前者の場合、回転によって微細な毛
羽が風圧あるいは遠心力によって倒れてしまうので画像
データ上では抽出できない。後者の場合は測定装置を移
動・回転させなければならないので装置製作コストが嵩
み、検出時間がかかるといった問題があった。本発明
は、上記従来技術の問題点を解決し、簡単な機構で毛羽
を強制的に起立せしめ、該毛羽を２次元カメラで鮮明に
抽出する自動毛羽検出装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的はチーズを
その端面を露出した状態で軸芯を中心として回転させる
装置、該回転装置上のチーズを帯電させる装置、帯電し
たチーズの端面の毛羽を起立せしめるためにチーズの端
面に近接して配置され且つ接地された毛羽起立部材、チ
ーズの両端面にそれぞれ光を照射する装置、チーズの両
端面の起立した毛羽を撮像するように配置された２台の
ＣＣＤ素子（固体撮像素子）を有する２次元カメラ、２
台の２次元カメラで撮像された画像を合成する画像合成
装置、該画像合成装置に接続されて画像中の毛羽のみを
抽出する画像処理装置から成る自動毛羽検出装置によっ
て達成される。

【０００６】前記チーズを帯電させる装置としてチーズ
の側面に対向して配置された電極と該電極に接続された
高電圧発生装置を用いると好ましく、前記チーズの両端
面にそれぞれ光を照射する装置としては、チーズの端面
に照射される光をエッジのはっきりしたスリット光にす
るために、例えばハロゲンランプから成る光源から反射
鏡および遮光板を介して光を照射すると好ましい。なお
毛羽起立部材としては前記遮光板を接地させることによ
って併用して用いることができる。その際帯電状態のチ
ーズの電荷が接地した遮光板（金属製）に逃げようとす
る作用により微細な毛羽が金属製の遮光板に引きつけら
れて強制的に起立されることになる。前記画像処理装置
においてはＣＣＤ２次元カメラで撮像した画像を最小値
・最大値フィルターで処理して原画から減算して毛羽の
みを強調して抽出し２値化処理するとよい。

【０００７】

【作用】本発明に係わる自動毛羽検出装置は、ハロゲン
ランプから照射された光は反射鏡・遮光板を介してエッ
ジのはっきりしたスリット光に変換され、チーズの両端
面に投光される。高電圧発生装置に接続する電極部から
電荷が放射されてチーズは帯電状態になり、該電荷がチ
ーズ端面近傍に設置し接地された遮光板に逃げようとす
る作用により微細な毛羽は上記金属板に引きつけられて
強制的に起立するので、チーズを回転させてチーズ全円
周の画像をＣＣＤ２次元カメラで撮像し、該画像を最小
値・最大値フィルターで処理して原画から減算して毛羽
部分のみを強調して抽出して２値化処理することにより
毛羽の検出が可能となるものである。

【０００８】

【実施例】本発明の自動毛羽検出装置の一例を示す添付
図面を参照して本発明を以下詳述する。図１は本発明の
自動毛羽検出装置の全体の構成を説明する略示正面図で
ある。図１において１は管２に原糸３が管２の全円周に
わたって巻回された被測定対象物のチーズで、該チーズ
の管の下端に合成樹脂製のトレイ４が装着固定された状
態で回転テーブル５に載置されている。上記管２の下端
とトレイ４の頂部、トレイ４の底部と回転テーブル５の
上面とはそれぞれ凹凸の溝が穿設されているのでそれぞ
れ嵌合して固定されている。６は上記回転テーブル５を
回転させる駆動源である。チーズがその回転時にいたず
らな振動をしないために、先端が鋭角状に凸設した合成
樹脂製のストッパー７が駆動源１０の作動により下降し
て管２の上端に嵌合する。８はストッパーを支持する軸
で、該軸８はベアリング９を介して駆動源１０に軸支し
ている。従って、チーズ１はトレイ４と一体となって回
転テーブル５に載置され、駆動源１０が作動してストッ
パー７が下降して管に嵌合する。駆動源６が作動すると
チーズ１はストッパー７、トレイ４と一体となって回転
する。

【０００９】１１は光源であるハロゲンランプで、光は
ケーブル１２を経由してライトガイド１３から投光され
るが、外乱光を防止するために光は反射鏡１４で方向を
変え、遮光板１５を介してチーズ１の上下両端面を照射
している。上記遮光板１５は反射鏡１４とチーズ１の端
面の間にそれぞれ設けられており、該遮光板１５は反射
鏡１４で反射された光のエッジ部のぼやけた部分を除去
する機能と、帯電した毛羽を吸引する機能を有するの
で、該遮光板は接地されていて導電性のよい金属で製作
され、また毛羽を鮮明に撮影するために該遮光板は艶消
しの黒色系統に着色されている。

【００１０】１６は高電圧発生装置で、１７はチーズの
側面に平行して対面し、多数の針状の電極部がチーズの
側面に直交する方向に直列に凸設した電極である。高電
圧発生装置１６を作動させると電極１７の針状の電極部
から電荷が放射され、該電極はチーズ側面に接近してい
るのでチーズは帯電状態となる。一方、遮光板１５は金
属製でそれぞれ接地してチーズの端面に接近しているの
で、電極部から放射された電荷はチーズを経て遮光板１
５の方向に移動する作用が働くので、その作用に誘引さ
れて微細な毛羽は強制的に遮光板に引きつけられ起立す
るものである。本実施例では、印加電圧は１５ＫＶ，チ
ーズの端面と遮光板の距離は２０mmに設定されている。

【００１１】チーズの両端面を撮像するためにチーズ端
面に対してアングルが５°内外に設定されたＣＣＤ素子
を有する２次元カメラ２０がそれぞれ２台設置されてお
り、該カメラで撮像した画像は画像合成装置２１で一つ
の画像に編集され、画像処理装置２２で毛羽部分のみが
強調されて抽出され検出されるものである。

【００１２】次に図２，図３に基づいて毛羽の検出手順
について説明する。本実施例では、チーズは６０ＲＰＭ
で回転し、ＣＣＤ素子を有する２次元カメラ２０は５１
２×５１２ドットの処理能力と１／６０・Ｓ毎の撮像能
力を有しているので、１／６０・Ｓ毎に奇数フレーム・
偶数フレームの順に信号が出力される。従って、画像ズ
レが生じないように画像処理装置２２は奇数フレームか
ら入った情報は奇数フレーム・偶数フレームの順に連続
的に画像メモリ上に記録され、また、偶数フレームから
入った情報は偶数フレーム・奇数フレームの順に連続的
に画像メモリ上に記録される能力を有しているので、チ
ーズ１周分のデータを連続的に取り込むことができるも
のである。図２の３０〜３３は、画像処理装置２２でチ
ーズ１周分のデータを取り込んだ１枚の画像メモリ上の
データを示すものであって、３０はチーズ上部端面奇数
フレーム、３１は上部端面偶数フレーム、３２は下部端
面奇数フレーム、３３は下部端面偶数フレームの情報を
示すもので、チーズが６０ＲＰＭで１回転するので一度
に上部端面３０枚、下部端面３０枚の合計６０枚の画像
データがメモリに記録される。画像データは本実施例で
は５１２×５１２ドット、２５６階調の明度分布にて取
り込まれる。

【００１３】画像の取り込みが完了すると、画像処理装
置２２で毛羽の抽出が行われる。この処理手順を図３で
説明すると、入力された画像データ（図３の）に対し
て３×３ドットのエリアを作成し、このエリア内で最小
の値を中心の値に変換する操作を最小値フィルターとい
うが、この最小値フィルターを画面全部に対して行う
（図３の）。次に上記変換した画像に対して３×３ド
ットのエリア内で全体値を中心の値に変換する最大値フ
ィルターを画面全部に対して行う（図３の）。これら
の処理により毛羽を形成する細い線は消去され、チーズ
端面の凹凸形状部分のみが残される。そして、入力され
た画像データから最大値フィルターにかけた画像を
減算することにより毛羽部分のみが強調されて記録され
る（図３の）。被測定対象物のチーズの毛羽は図３の
の画像に表れる毛羽の個数の和、毛羽の面積の和、そ
の他の数値を基準値（チーズが用いられる用途に応じて
定める）と照合して評価し、そのチーズの良否が判定さ
れる。

【００１４】尚、本実施例では上記した最小値・最大値
フィルターなどの画像処理をソフトウエアで行っている
が、これをデジタルロジックで構成すれば更に高速で画
像処理することができ、また被検出部のサイズが大きけ
ればマスクエリアを上記の３×３ドットではなく更に大
きくとればよい。

【００１５】また本実施例ではチーズを６０ＲＰＭ回転
し、ＣＣＤカメラは１／６０・Ｓ毎の撮像能力を有して
いるので、チーズが６°毎回転した画像が得られること
になるが、分解能を更に大きくするためにはＣＣＤカメ
ラの動作速度を上げるか、あるいはチーズの回転速度を
遅くすればよい。その場合、当然ながら画像データを記
録するメモリ量が増大するので画像処理装置の能力を上
げる必要がある。

【００１６】本実施例では表面に凹凸の多いチーズの端
面の毛羽検出について説明したが、もちろんチーズ側面
の毛羽の検出も容易である。ただし概してチーズ側面の
表面には凹凸が少ないので、上記したような装置を設置
しなくても毛羽の検出は可能であり、その技術は公知で
ある。

【００１７】本発明になる自動毛羽検出装置は原糸が管
に巻回したチーズの毛羽検出に限定するものではなく、
表面に凹凸があるので被検査対象物の表面を水平方向か
ら撮影しても該対象物表面の欠陥が表面の凹凸に起因す
るものか欠陥そのものなのか判別できなかった対象物、
例えばシート状の対象物の欠陥でも検出することができ
るものである。本実施例では光源としてハロゲンランプ
を採用しているが、別にハロゲンランプに限定するもの
ではなく、例えばキセノンランプなどでもかまわない。
また、外乱光のノイズから守るために本実施例の毛羽検
出は暗室内で行うのが好ましいが、反射鏡・遮光板など
を採用しているので暗室内でなくても十分に毛羽の検出
はできる。

【００１８】

【発明の効果】本発明になる自動毛羽検出装置は、簡単
な機構で操作も容易な毛羽検出装置であって、チーズを
帯電して静電気を発生させ微細な毛羽を強制的に起立せ
しめ、該毛羽をＣＣＤ２次元カメラで撮像して最小値・
最大値フィルターにかけて毛羽部分のみを強調して抽出
することができるものであり、毛羽を鮮明にそして正確
に抽出できるので製品の品質向上に大きく貢献し、従来
作業員の目視作業に頼っていた検査工程を一掃して省力
化し、また高速で処理できるので生産性の向上にも大い
に資するものであって、原糸を製造する業界に及ぼす効
果は著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動毛羽検出装置の全体の構成を示す
略示正面図である。

【図２】２次元カメラと画像処理装置の画像メモリ上の
データとの関連を示す図である。

【図３】画像処理装置における毛羽の検出手順を説明す
る図である。

【符号の説明】

１…チーズ ４₁ 〜１０…チーズ回転装置 １１…ハロゲンランプ １２…ケーブル １３…ライトガイド １４…反射鏡 １５…遮光板 １６…高電圧発生装置 １７…電極 ２０…ＣＣＤ素子を有する２次元カメラ ２１…画像合成装置 ２２…画像処理装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チーズをその端面を露出した状態で軸芯
   を中心として回転させる装置、該回転装置上のチーズを
   帯電させる装置、帯電したチーズの端面の毛羽を起立せ
   しめるためにチーズの端面に近接して配置され且つ接地
   された毛羽起立部材、チーズの両端面にそれぞれ光を照
   射する装置、チーズの両端面の起立した毛羽を撮像する
   ように配置された２台のＣＣＤ素子を有する２次元カメ
   ラ、２台の２次元カメラで撮像された画像を合成する画
   像合成装置、該画像合成装置に接続されて画像中の毛羽
   のみを抽出する画像処理装置から成る自動毛羽検出装
   置。