JPH08178853A - 中空糸膜モジュールの端面検査方法およびその検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中空糸膜モジュールの端面の良好な画像を得
て、適切に外観検査が行えるような中空糸膜モジュール
端面検査装置を提供する。 【構成】中空糸膜モジュール１０の端面全体に対して、
その端面と所定の角度をなす斜め方向から光源１２によ
り光を照射し、その光を照射された前記端面の画像をカ
メラ６で撮影する。撮影された画像は画像処理装置７で
予め定めた所定の複数のしきい値に基づいて各々２値化
され、複数の２値画像が生成される。その複数の２値画
像より各々有効な画像領域を抽出し、その有効な画像領
域を合わせることにより１つの２値画像を合成する。そ
して、その１つの２値画像を解析して外観検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸を多数本集めて
その端部を接着材料で固め、膜分離などに供される中空
糸膜モジュールの、その端面の外観検査を行う検査方
法、および、その中空糸膜モジュールの端面検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリアミドなどの分離性膜材を中空な糸
状態に成形した中空繊維体は、透析、限外ろ過、逆浸透
などの膜分離のためのろ過膜として用いられる。実用的
には、多量のろ液を迅速に採取するためにろ過面積を大
きくする必要があり、中空糸を多数本集めて束とし、そ
の一端または両端を接着材料（以後、ポッティング剤と
いう場合もある）で固めた中空糸膜モジュールとして用
いられる。

【０００３】そのような中空糸膜モジュールの製造工程
において、端面における外観検査は重要な検査である。
たとえば、その端面が中空糸を固定している接着部であ
れば、接着部材が毛管現象により中空部分へ入り中空内
部を狭くする、あるいは、詰まらせてしまうといった問
題が生じる場合もある。そのような場合には、ろ過能力
が各中空糸に固有のものとなり、中空糸膜モジュールと
してのろ過能力を保証することができなくなる。また、
接着部材における破損などにより被処理溶液に少しでも
漏れが生じると、膜分離の用をなさない。

【０００４】その中空糸膜モジュールの端部の外観検査
にあたっては、カメラなどの画像入力装置を用いて中空
糸膜モジュールの端面の画像を入力し、コンピュータシ
ステムなどにより画像処理を行って検査する方法がしば
しば用いられている。しかし、そのような画像処理を行
う際に、撮像された検査対象の中空糸膜モジュール端面
に照明むらが生じていたり、表面状態が不均一である
と、外観検査に有効な端面画像を得ることができず、適
切な検査が行えない場合がある。そのため、通常は、そ
の外観検査の前処理として、カメラなどの撮像結果に対
して所定の輝度補正などを行うことで、適切な画像を得
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな補正などの前処理を行ったとしても、細い中空糸が
不均一な状態で多数存在している中空糸膜モジュールの
端面のような画像においては、外観検査を行うのに十分
良好な画像が得られず、適切に前記外観検査が行えない
という問題があった。すなわち、中空糸膜モジュールの
端面のような微細な形状の面が被検査対象である場合に
は、その形状による反射光の差異で得られる画像に比べ
て照明ムラなどの影響が大きく、端面の画像を鮮明に入
力することが難しかった。そして、そのような場合に
は、入力画像の補正を行ったり、また、入力条件を調整
したりしても良好な画像を入力することができない場合
があった。

【０００６】したがって、本発明の目的は、中空糸膜モ
ジュールの端面の鮮明な画像を得ることができ、それに
より適切に外観検査が行えるような中空糸膜モジュール
の端面検査方法を提供することにある。また、本発明の
他の目的は、そのような中空糸膜モジュールの端面検査
方法を適切に行うことのできる端面検査装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本願発明者は、被検査体である中空糸膜モジュール
の端面への光の照射の方法と、入力された画像より検査
に用いる画像を抽出する方法に検討を重ね、良好な中空
糸膜モジュールの端面画像を得るようにした。すなわ
ち、中空糸膜モジュールの端面に対して所定の角度をな
す斜め方向から照明を当てるようにし、さらに、その状
態で入力した画像に対して、異なる複数のしきい値を用
いて２値化処理を行うようにした。

【０００８】したがって、本発明の中空糸膜モジュール
の端面検査方法は、中空糸膜モジュールの端面の画像デ
ータを獲得し、その画像データを予め定めたしきい値で
２値化し、その２値化された画像データを解析して有効
な画像領域を抽出し、前記２値化および有効画像領域の
抽出を、前記しきい値を順次変更して複数回繰り返し、
その繰り返しにより抽出された複数の前記有効な画像領
域に基づいて、前記中空糸膜モジュール端面全体の２値
画像データを合成し、その合成された２値画像データに
基づいて前記端面の外観検査を行う。

【０００９】また、本発明の中空糸膜モジュールの端面
検査装置は、複数の中空糸を集めた中空糸膜モジュール
の端面の外観検査を行う中空糸膜モジュールの端面検査
装置であって、前記端面全体に対してその端面と所定の
角度をなす斜め方向から光を照射する光源と、前記光源
により光を照射された前記端面の画像データを入力する
画像入力手段と、前記画像入力手段により入力された画
像データに対して予め定めた複数のしきい値に基づいて
２値化処理を行い複数の２値画像データを得る２値化手
段と、前記２値化手段により得られた複数の２値画像デ
ータより各々有効な画像領域を抽出しその有効な画像領
域を合わせて１つの前記端面の合成２値画像データを得
る画像合成手段と、前記画像合成手段により得られた合
成２値画像データに基づいて前記端面の外観検査を行う
検査手段とを有する。

【００１０】

【作用】本発明の中空糸膜モジュールの端面検査方法に
よれば、入力された中空糸膜モジュールの端面の画像デ
ータを、予め定めた所定のしきい値で２値化し、その２
値化された画像データを解析して有効な画像領域を抽出
する。そして、その２値化および有効画像領域の抽出の
処理を、前記２値化のしきい値を順次変更して所定複数
回繰り返し、複数の有効な画像領域を得る。そして、そ
の複数の有効な画像領域を合成して、前記中空糸膜モジ
ュール端面全体の２値画像データを合成し、その合成さ
れた２値画像データに基づいて前記端面の外観検査を行
う。

【００１１】また、本発明の中空糸膜モジュールの端面
検査装置によれば、中空糸膜モジュールの端面全体に対
して、その端面と所定の角度をなす斜め方向から光を照
射し、その光を照射された前記端面の画像を撮影する。
撮影された画像は予め定めた所定の複数のしきい値に基
づいて各々２値化され、複数の２値画像が生成される。
その複数の２値画像より各々有効な画像領域を抽出し、
その有効な画像領域を合わせることにより１つの２値画
像を合成する。そして、その１つの２値画像を解析して
外観検査を行う。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例の中空糸膜モジュール端面
検査装置を図１〜図４を参照して説明する。図１は、本
実施例の中空糸膜モジュール端面検査装置の一実施例を
示すブロック図である。中空糸膜モジュール端面検査装
置１は、カメラ６、画像処理装置７、パーソナルコンピ
ュータ８、テーブルコントローラ９、検査用Ｘ−Ｙテー
ブル１１、および、光源１２を有する。

【００１３】まず、各部の構成について図１を参照して
説明する。光源１２は、検査用Ｘ−Ｙテーブル１１上に
設置された膜モジュール１０に対して所定の斜め方向か
ら光を照射する光源であり、任意の発光手段により構成
される。カメラ６は、検査用Ｘ−Ｙテーブル１１上に設
置され、光源１２により光が照射された膜モジュール１
０の端面の画像を入力する。画像処理装置７は、カメラ
６より入力された画像に基づいて、膜モジュール１０の
端面の外観検査を行う画像処理装置であり、パーソナル
コンピュータなどのコンピュータシステムにより構成さ
れる。なお、本発明に係わるこの画像処理装置７の処理
は後述する。

【００１４】検査用Ｘ−Ｙテーブル１１は、検査対象で
ある膜モジュール１０を設置するための台であり、テー
ブルコントローラ９により制御され、高さ、角度などが
任意に調整される。テーブルコントローラ９は、検査用
Ｘ−Ｙテーブル１１を制御するコントローラであり、パ
ーソナルコンピュータ８の制御信号により検査用Ｘ−Ｙ
テーブル１１を任意の位置に移動させ、被検査面である
膜モジュール１０の端面の位置をカメラ６により好適に
撮影可能な位置に移動させる。

【００１５】パーソナルコンピュータ８は、画像処理装
置７およびパーソナルコンピュータ８を制御する制御部
であり、任意のコンピュータシステムにより構成され
る。パーソナルコンピュータ８は、テーブルコントロー
ラ９に、検査対象である膜モジュール１０が設置された
検査用Ｘ−Ｙテーブル１１の移動を制御する信号を出力
する。また、その制御に同期させた所定のタイミング
で、カメラ６より画像を取り込み後述する所定の画像処
理および外観検査の処理を行うように画像処理装置７を
制御する。

【００１６】次に、画像処理装置７の動作について図２
〜図４を参照して説明する。図２は、画像処理装置７の
構成を示すブロック図である。図３は、中空糸膜モジュ
ール端面検査装置１における処理を示すフローチャーで
ある。図４は、中空糸膜モジュールの検査画像を示す図
であり、（Ａ）はカメラから入力された画像、（Ｂ）は
第１のしきい値で２値化した場合の画像、（Ｃ）は第２
のしきい値で２値化した場合の画像、（Ｄ）は第３のし
きい値で２値化した場合の画像、（Ｅ）は合成した画像
を示す図である。図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示す膜モジュー
ル端面３０の画像４１〜４３には、中空糸３１、ポッテ
ィング剤３２、ノイズ３３、不鮮明な画像部分３４など
が観測される。

【００１７】以下、図３のフローチャートに基づいて画
像処理装置７の動作を説明する。 ステップＳ１：画像入力部２０に、カメラ６からの撮像
結果Ｓ６が入力される。このときの撮像結果を、図４
（Ａ）に画像４０として示す。図４（Ａ）において、３
０は膜モジュール端面、３１は中空糸、３２はポッティ
ング剤の画像を各々示す。

【００１８】ステップＳ２：２値化部２１において、画
像入力部２０からの撮像結果を所定のしきい値で２値化
する。このステップＳ２の２値化処理は、後述するステ
ップＳ５により所定回数繰り返される。この際、各回ご
とに異なるしきい値で２値化される。たとえば、１回目
は第１のしきい値ａ＝１００で２値化され、２回目の処
理においては第２のしきい値ｂ＝１１０、３回目の処理
においては第３のしきい値ｃ＝１２０で各々２値化され
る。その結果、１回目の２値化においては図４（Ｂ）に
示す画像４１が得られ、２回目の２値化によっては図４
（Ｃ）に示す画像４２が得られ、３回目の２値化によっ
ては図４（Ｄ）に示す画像４３が得られる。

【００１９】ステップＳ３：画像抽出部２２において、
ステップＳ２で得られた２値画像より輪郭線を抽出し、
その輪郭線に基づいて、中空糸の画像と判定できる部分
画像を抽出する。ステップＳ２において第１のしきい値
ａで２値化された図４（Ｂ）に示す画像においては、膜
モジュール端面３０ａの部分画像３５ａが抽出される。
同様に、第２しきい値ｂおよび第３のしきい値ｃにより
各々２値化された画像においては、各々部分画像３５ｂ
および部分画像３５ｃが有効な画像として抽出される。

【００２０】ステップＳ４：抽出された部分画像をメモ
リ２３に記憶すると同時に、前述したステップＳ２〜ス
テップＳ４の各繰り返しにより得られた部分画像を画像
合成部２４において順次合成する。すなわち、ステップ
Ｓ２〜ステップＳ４が１回目に実行された場合には、図
４（Ｂ）に示す画像４１をメモリ２３に記憶する。そし
て、ステップＳ２〜ステップＳ４が２回目に実行された
場合には、画像合成部２４において、その画像４２をメ
モリ２３に既に記憶されている画像４１と合成し、その
合成画像データを再びメモリ２３に記憶する。同様にス
テップＳ２〜ステップＳ４が３回目に実行された場合に
は、メモリ２３に既に記憶されている画像４１と画像４
２との合成画像データと、図４（Ｄ）に示す画像４３と
を合成し、その合成結果をメモリ２３に記憶する。した
がって、予め定めた所定回数ステップＳ２〜ステップＳ
４の処理を繰り返した後においては、図４（Ｅ）の画像
４４に示すような画像がメモリ２３に記憶される。

【００２１】ステップＳ５：ステップＳ２〜ステップＳ
４の処理を所定回数、たとえば３回繰り返すための判定
を行う。その際、前述したように、２回目以降の処理に
おいてはそのしきい値を変えて繰り返す。たとえば、２
回目は第２のしきい値ｂ＝１１０、３回目は第３のしき
い値ｃ＝１２０を各々設定して、ステップＳ２〜ステッ
プＳ４の処理を繰り返す。

【００２２】ステップＳ６：メモリ２３に記憶された合
成結果の画像を解析して、外観検査を行う。まず、中空
糸の位置、および、寸法が、予め定めた所定の基準内の
値になっているか否かをチェックする。図４に示した例
においては、メモリ２３に記憶されている画像４３よ
り、中空糸の位置、寸法の情報を抽出し、その情報に基
づいて各中空糸の検査を行う。そして、その各中空糸の
検査結果に基づいて、膜モジュール１０の検査を行う。
すなわち、所定の基準を満たす中空糸が所定の基準内で
配置されており、膜モジュール１０として予め定めた所
定の機能が期待できる場合には膜モジュール１０は良品
との決定を行い、そうでない場合は不良品との決定を行
う。

【００２３】このように、中空糸膜モジュール端面検査
装置において、入力された端面の画像を１つのしきい値
により２値化したのでは、たとえば、図４（Ｂ）〜
（Ｄ）に示すように、検査に適した画像が部分的にしか
得られない場合が多いが、本実施例の中空糸膜モジュー
ル端面検査装置１のように、異なるしきい値により２値
化された画像を合わせることにより、中空糸膜モジュー
ルの端面全体の画像を得ることができる。したがって、
本実施例の中空糸膜モジュール端面検査装置１により、
中空糸膜モジュールの端面の検査を適切に行える。

【００２４】一般的には、カメラからの撮像結果を異な
る複数のしきい値を用いて２値化処理を行い、その処理
結果に基づいて異なる複数の特徴を撮像結果から部分的
に抽出した後、部分的に抽出した複数の特徴を合成して
画像データを作成する画像処理装置においては、検査対
象の表面状態が不均一である場合にも、種々のしきい値
を用いて２値化処理行って特徴を抽出すれば、外観検査
に必要な特徴を含む画像データを高い確率で抽出（検
出）することができる。その結果、抽出された画像デー
タを用いて検査などの処理を行う際には、適切にその処
理を行うことができる。

【００２５】なお、本発明は、本実施例に限れるもので
はなく、種々の改変が可能である。たとえば、中空糸膜
モジュール端面検査装置の構成は本実施例に限られず、
任意好適な構成にしてよい。たとえば、画像処理装置７
と、パーソナルコンピュータ８は１台のコンピュータシ
ステムにより一体的な構成されても何等差し支えない。
また、光源、画像を入力するカメラおよびそのセンサ、
パーソナルコンピュータなどの各構成部は、特定の機能
を有する所定の部材・製品などに限られるものではな
く、任意の物を用いて何等差し支えない。また、図２に
示す画像処理装置としてパソコンなどを用いることもで
き、この場合には、図３に示す処理をソフトウェアで記
述して実行する。

【００２６】また、中空糸膜モジュールの検査方法は、
本実施例においては、中空糸の位置と寸法を抽出して、
これが所定の基準を満たしているか否かを検査してい
た。しかし、これに限られるものではなく、その他の情
報を用いてチェックを行うようにしてもよい。またその
場合の前記基準も、任意に定めてよい。また、中空糸お
よび中空糸膜モジュールの検査の結果としては、本実施
例においては、その位置や寸法に基づいて基準を満たす
合格と基準を満たさない不合格に決定するものとした
が、機能の性能を表す数値により検査結果を出力するよ
うにしてもよい。

【００２７】また、本実施例の中空糸膜モジュール端面
検査装置における本発明に係わる検査方法においては、
入力された画像データを所定のしきい値で２値化しその
２値化された画像データを解析して有効な画像領域を抽
出するという処理を、その２値化のしきい値を順次変更
して所定複数回繰り返すようにしていた。しかし、この
処理の順序はこれに限られず、実施時の都合などにより
任意に変更してよい。たとえば、所定の複数のしきい値
を用いた複数回の２値化処理を、最初に同時的あるいは
連続して行い、その結果得られた複数の２値化画像に対
して、後でまとめて前記解析を行い有効領域を抽出する
ようにしてもよい。またその抽出された有効領域の合成
も、有効領域が抽出されるごとに順次合成してもよい
し、最初に各々有効領域を抽出しておいてそれらを同時
的にまとめて合成するようにしてもよい。

【００２８】さらに、本発明の中空糸膜モジュール端面
検査装置は、中空糸膜モジュールに類似した構成の種々
のケーブル断面の検査装置や、自動車や家電製品などの
任意の物に対する外観検査システムに適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールの端面検査
方法によれば、入力された中空糸膜モジュールの端面の
画像データの２値化、および、２値化された画像データ
からの有効な画像領域の抽出を、２値化しきい値を変え
て複数回繰り返し、その結果の有効領域を合成して中空
糸膜モジュール端面全体の２値画像データを得ているの
で、鮮明な画像を得ることができ、中空糸膜モジュール
の端面外観検査を適切に行うことができる。

【００３０】また、本発明の中空糸膜モジュールの端面
検査装置を使用すれば、中空糸膜モジュールの端面に対
して所定の位置に配置された光源より光を照射しその端
面の画像を入力し、その入力された画像を各々異なる複
数のしきい値を用いて２値化処理を行い、その結果の２
値画像で各々有効な部分画像を抽出して１つの２値画像
に合成し、その２値画像に基づいて外観検査を実施する
ことができる。したがって、中空糸膜モジュールの端面
のより鮮明な画像を得ることができ、その外観検査が適
切に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の中空糸膜モジュール端面検
査装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示した画像処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１に示した画像処理装置における処理を示す
フローチャートである。

【図４】中空糸膜モジュールの検査画像を示す図であ
り、（Ａ）はカメラから入力された画像、（Ｂ）は第１
のしきい値で２値化した場合の画像、（Ｃ）は第２のし
きい値で２値化した場合の画像、（Ｄ）は第３のしきい
値で２値化した場合の画像、（Ｅ）は合成した画像を示
す図である。

【符号の説明】

１…中空糸膜モジュール端面検査装置 ６…カメラ ７…画像処理装置 ２０…画像入力部 ２１…２値化部 ２２…画像抽出部 ２３…メモリ ２４…画像合成部 ８…パーソナルコンピュータ ９…テーブルコントローラ １０…膜モジュール １１…検査用Ｘ−Ｙテーブル １２…光源 ３０…膜モジュール端面 ３１…中空糸 ３２…ポッティング
剤 ３３…ポッティング剤のノイズ ３４…不鮮明画像部
分 ３５…抽出領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 65/10 Ｇ０１Ｂ 11/02 Ｚ Ｇ０６Ｔ 7/00 5/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空糸膜モジュールの端面の画像データを
   獲得し、 該画像データを予め定めたしきい値で２値化し、 該２値化された画像データを解析して有効な画像領域を
   抽出し、 前記２値化および有効画像領域の抽出を、前記しきい値
   を順次変更して複数回繰り返し、 該繰り返しにより抽出された複数の前記有効な画像領域
   に基づいて、前記中空糸膜モジュール端面全体の２値画
   像データを合成し、 該合成された２値画像データに基づいて前記端面の外観
   検査を行う中空糸膜モジュールの端面検査方法。
2. 【請求項２】複数の中空糸を集めた中空糸膜モジュール
   の端面の外観検査を行う中空糸膜モジュールの端面検査
   装置であって、 前記端面全体に対して、該端面と所定の角度をなす斜め
   方向から光を照射する光源（１２）と、 前記光源（１２）により光を照射された前記端面の画像
   データを入力する画像入力手段（６）と、 前記画像入力手段（６）により入力された画像データに
   対して、予め定めた複数のしきい値に基づいて２値化処
   理を行い、複数の２値画像データを得る２値化手段
   （７）と、 前記２値化手段（７）により得られた複数の２値画像デ
   ータより各々有効な画像領域を抽出し、該有効な画像領
   域を合わせて１つの前記端面の合成２値画像データを得
   る画像合成手段（７）と、 前記画像合成手段（７）により得られた合成２値画像デ
   ータに基づいて、前記端面の外観検査を行う検査手段
   （７）とを有する中空糸膜モジュールの端面検査装置。