JPS6054815A - 樹脂材料の異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は電線、ケーブルの原材料であるポリエチレンコ
ンパウンド等の半透明または透明の樹脂材料中の異物を
検出する樹脂材料の異物検査装置に係る。

［発明の技術的背景］ 従来より、ポリエチレンコンパウンド等の半透明又は透
明の樹脂材料をケーブルに使用するにあたり、その一部
について異物の検査をすることが行なわれている。この
コンパウンド中の異物を検出するには、コンパウンドを
シー１−状に押出し、シーＩ−を−まず約１０倍のルー
パで目視検査し、異物らしきものの見える所に赤色のマ
ークをつけ、マーク部を約１００倍の顕ｆｆｆ！鏡によ
ってさらに目視観察し異物の大きさ、個数、種類を判別
している。そして大きさが１００μｍ以下の異物を混入
している樹脂材料をＡグレード、大きさが１００μｍ〜
２００μｍの異物を混入している樹脂材料をＢグレード
とランク分けをして樹脂材料の用途を決めている。

この従来の検査方法では２　ｎｌのシー１−の検査に１
時間半もかかり、しかも人間の目視による誤差が生ずる
ことがあり、さらに検査員の疲労が大きく連続作業が困
灘であった。

［発明の目的コ 本発明は、叙上のような従来の難点を解消するために案
出されたもので、自動的かつ連続的に異物検出ができる
改良された異物検査装置を提供することにある。

［発明の好ましい実施例コ 以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳述す
る。

第１図において、ポリエチレン等のコンパウンドは、検
査用小型押出機１により例えば幅５０ｍｎ。

厚さＩＤｌｌ１のシート状に押出され、シー１へ２は引
取ローラ３．４．５に引取られかつ案内されて直線状を
なして走行する。

この場合、装置の自動化のためには、押出機１により所
定の押出速度で押出されたシート２は一定速度でローラ
３．４．５によって引取らねばならない。ところが、押
出直後のシートは樹脂が軟化しているので、そのまま引
取るとシー１−が切断してしまう。ぞこで、押出直後の
シートを冷却して引取りが可能な程度硬化してから、引
取Ｊしばよい。このためには、押出機Ｉの次段に、例え
ば水冷式の冷Ｊｉｌｔ装置を設けることが考えられる。

しかしながら、これを設けるとスペースに余裕がない場
６、その設置が困難であり、また、シートの押出状況が
モニターできないなどの難点がある。

本発明装置では、第１図に示すにうに押出機Ｉと引取ロ
ーラ３．４．５との間に、シー１〜２をＵ字状部２′ど
して自然工下させる手段としてローラ３８．３９が介在
されている。この詳細を第６図に示す。このように、シ
ー１−２をＵ字状にして自重により自然垂下させれば時
間をかけて走行距離がとられることによりシートは、外
気により自然放冷されて硬化さ九、次いでローラ３．４
．５により引取られる。

また、シー１−２をＵ字状に自然垂下させると。

以下に述べるようにシート引取速度の制御も筒便になる
。

先ず、押出機１は、そのスクリュー（図示巴ず）が、例
えばサイリスタスタックによる位相制御を用いた電源装
置４０から可変速モータにより回転される（第５図）。

なお、４０ａは電源装置に給電するためのＡＣ電源ライ
ンを示す。押出速度は、樹脂の材料や、季節（外気温度
）によって変動するので、調節器１４１によって微調整
する。この調節計４１の出力は、電源装置４０のサイリ
スタスタックの位相を調節するコントローラ４３へ入力
される。

また、モータあるいはスクリューの回転をタコジェネレ
ータ４２により検出し、コン１−ローラ４３ヘフイード
バツク信号として印加せしめる。これにより、自動制御
系を構成し、もって押出機の押出速度は一定どされる。

次に、引取速度の制御系について説明する。前述のよう
に制御された押出機１の一定の押出速度に、引取ローラ
３．４，５の引取速度を主同期させるために、第５図に
示すように押出機スクリュの回転をロータリーエンコー
ダ４４により検出し、これをＤ／ＡコンバータによりＤ
／Ａ変換し、調節器４６および切換スイッチ４６ａを介
して加え合わせ点４７へ印加される。一方、マニュアル
調節器４６ａからの信号は切換スイッチ４６ｂを介して
加え合わせ点４７へ接続されている。加え合わせ点４７
の信号は、Ａ／Ｄコンバータ６８によりＡ／Ｄ変換され
、パルスアンプ４８により増幅され、パルスモータ４９
により引取手段としてのローラ５を駆動する。引取速度
を押出速度に自動的に主同期させるためには、スイッチ
４６ａをオンさせ、スイッチ４６ｂをオフさせればよい
。また、逆に、こ九をマニュアルで調節せんとするとき
は、スイッチ４６ａをオフ、スイッチ４６ｂをオンさせ
、調節器４’６ｃをマニュアル制御し、ローラ５を駆動
させる。この主同期制御系により、押出ｍｌの押出速度
はローラ３．４．５の引取速度と同調し、シートのＵ字
状部２′も所定の長さに亘って自然垂下してシー１−２
は走行するはずであるが、種々の原因により、押出速度
と引取速度の間には差が発生し、Ｕ字状部２′の底部２
′″が上下に変動してくる。次に、これを補正する補正
制御系についで述べる。

支柱台３０には、Ｕ字状部の垂直位置を検知するセンサ
ー５１．５２が」二下に隔置して設置されている（第６
図）。これらのセンサーはネジ５３により垂直に位置調
節が自在となっている。センサー５１．５２は、ハロゲ
ンランプのような投光素子５４．５５と、フォトダイオ
ードのような受光素子５６〜６０．６１〜６５とから成
る。素子５４．５５の素子５６〜６０．６１〜６５への
投光軸はシート２のＵ字状部２′の旋回軸と実質的に平
行であり、従ってこの光軸はＵ字状部２′のシー１−面
６６と平行である。当初、Ｕ字状部２′の底部では、セ
ンサー５１．５２の中間部にセットされる。かつ、支台
５０を矢印６７方向に移動せしめて、Ｕ字状部２′が投
光素子５４．５５と受光素子５６〜６０．６１〜６５と
の間に位置するよう調節する。各センサーの受光素子５
６〜６０．６１〜６５からはレベル調節器Ｒ１〜Ｒ５、
Ｒ６〜Ｒ□。を介してそれぞれｄ、ｃ、信号１−１□〜
［Ｉ５、■７□〜Ｌ５が出力され、その電圧出力は電圧
周波数コンバータ４８ａへ印加される（第５図）。コン
バータ４８ａの周波数（パルス）出力はパルスアンプ４
８へ印加される。詳述するに、センサー５１はレベル調
節器Ｒ１−Ｒ５により、それぞれｄ、ｃ、信号＋（１＞
ｌ−１２＞ｌ−１３＞８４＞Ｈ，、という段階的にレベ
ルが異った出力を発生させ引取速度を遅くするための信
号を出力するものである。一方、センサー５２は１ノベ
ル調節器Ｒ１０−Ｒ６により、それぞｔシｄ　。

Ｃ１信号Ｌｌ＞　Ｌ２　＞　Ｌ３　＞　Ｌ４　＞’Ｌ５
という段階的に異った出力を生じ、引取速度を早める信
号を発生させる。なお、各センサーの受光素子の数は５
個に限定されることはなく、また、レベル調節器も他の
素子、例えばトランジスタなどを用いて構成することも
できる。これらの制御系は後述のコントロールユニッ１
−１ｏ（第１〜２図）に組込まれている。

この補正制御系は次のとおり動作する。いま、シートの
Ｕ字状部２′が自然垂下されてその垂直位置がセンサー
３１．３２、第６何において実線で示す中間部、即ちニ
ュートラル位置Ｎ（第５図）にあってシートが自然放冷
されてローラ３，４．５により引取られているものとす
る。この場合は前述の主同期自動制御系、即ち、ロータ
リエンコーダ４４、Ｄ／Ａコンバータ４５、調節器４６
、Ａ／Ｄコンバータ６８、パルスアンプ４８、パルスモ
ータ４９によりローラ５が駆動されている。

何らかの原因によりＵ字状部２′がニュートラル位置か
ら上昇しく第６図に２８で示す）受光素子６０を遮光す
ると引取速度を遅める補正信号ｔｒ　５を発生せしめ、
コンバータ４８ａにより電圧周波数（パルス）変換され
て、パルスアンプ４８において前述の主同期系における
パルス数を減少させるパルスとして補正入力される。さ
らにその位置よりＵ字状部２′が上昇するにつれてその
信号１（５よりも段階的に大きな信号ＩＩ４　＞　Ｈ３
＞　［−１２＞　１（１を順次発生し、引取速度は遅く
なる。

逆に、Ｕ字状部２′がニュー１−ラル位置から下降して
（第６図に２ｂで示す）受光素子６１を遮光すると引取
速度を早める補正信号Ｌ５を発生せしめて前述の主同期
系で発生されたパルス数に加え合されるパルスを生じ、
引取速度を早める。さらにその位置よりＵ字状部２′が
下降するにつれてその信号Ｌ５よりも段階的に大きな信
号ｒ、４＞Ｉ−３＞Ｌ２＞Ｌｌを順次発生して、一層引
取速度を早める。こうして、Ｕ字状部２′がニュー１〜
ラル位置よりも所定距離上下に偏移するとセンサ゛−３
１，３２がそれぞれ５段階でその垂直位置を検出して、
その出力信号に応じてパルスモータ４９を駆動し、ロー
ラ５を自動せしめて引取速度を調整している。

このように、シートをＵ字状に垂下させることは、自然
放冷させてローラによる引取を可能にでさるようにする
と共に、引取速度を押出速度に同期させで調整できると
いう利点をもたらすものである。

次に、本装置の異物検査部について説明する。

ローラ３．４間のシート２下方には光源６が、また上方
にはイメージセンサカメラ（以下イメージセンサと称す
）７、ＴＶカメラ８がそれぞれ設けてあり、ローラ４．
５間にはマーカー９が設けである。また、イメージセン
サ７、丁゛■カメラ８の出力を入力するコントロールユ
ニット１０が設けてあり、これには異物の大きさ、個数
等を計測する画像解析装置ｉｔ’ｌｌ、異物検出時に作
動するモニターＴＶ、１２、ＴＶカメラ８により検出さ
れた異物の像を録画するビデオレコーダ１３、異物の解
析結果を印字するプリンター１４、異物の解析結果等を
表示する表示装置１５、異物検出時に作動する警報器１
６、イメージセンサ７がらの出力信号の状態をチェック
する較正用オッシロ１７がそれぞれ接続されている。イ
メージセンサ７は、光源６からシート２に照射された光
、例えばハロゲンランプ（フィリップス社製７０２３．
）の５３０人の単色光の透過光を受光するもので、異物
による透過率の低下により異物が検出される。シートに
含まれる異物としては、アルミニウムや銅などの金属粉
、ブラック（焼けこげ）、アンバー（焼けこげの少ない
もの）、ファイバー（繊維）などがある。この内ケーブ
ルの絶縁破壊に影響する金属の検出が重要である。通常
この種の樹脂材料に混入する異物は大きいものは存在せ
ず１粒子径が１００μｍ〜２５０μｒｎ程度であるが、
検出精度を２５μｒｎ程度に上げるために受光面が２８
μｍ角のフォ１〜ダイオードを５１２個ならべたＭｌΣ
Ｌ５１２Ｋ（払下電子工業（株）製）のイメージセンサ
を使用することができる。５　ｃｍ幅のシー１−２に対
してはこのイメージセンサを４個、シート２の長手方向
に直交するように直列に並へればよい゛。

第４図（ａ）、　（ｂ）、に示すように、イメージセン
サ７は受光面を連続的に走査して連続的なパルス出力２
６を生じる。連続するパルス出力２６の各パルス２７は
、受光面を走査後、次に走査されるまでの受光面の受光
量に比例して蓄績された電荷を放出して得られる。異物
が存在するときは、これに対応する受光面のパルス２７
の出力レベルがその種類に従って低下し、パルス波形の
欠けた部分２８または一部欠けた部分２９として検出さ
れ、シー１〜２の幅Ｓの異物位置りが計測できる。金属
性の異物の場合には、パルス２７は受光面からほとんど
欠けて出ないので、異物が金属性か非金属性かに分けて
検出できる。このパルス波形の欠けた部分をエリアアナ
ライザーで処理すれば異物の大きさが測定され、また個
数はシート長手方向１０ｍあたり高々３個位であるが、
この個数の測定はパーティクルカウンターで処理すれば
わかる。

このようにイメージセンサ７からの出力信号を適宜処理
することにより異物の金属性か非金属性かの種類、その
大きさ、幅方向の位置、個数が検出できるが、この実施
例では、異物の種類および幅方向の位置をユニット１０
で算出するのに用いる。

異物の大きさ、個数の測定は異物をＴＶカメラ（日立電
子（株）Ｉｍ）　８で撮像してその画像を別に設けた画
像解析装置１１で解析して行なう。このとき、ユニット
１０から異物の幅方向の位置に対応する信号がＴＶカメ
ラ８に入力され、該カメラ８は幅方向に移動してその視
野を異物が通過できるようにして待機させられる。

また異物が幅方向に複数個存在するときは、ユニット１
０でこの幅方向の位置から異物間の間隔を出し、シート
２の送り速度を考慮して第１の異物を撮像してから次の
異物を追跡して撮像するように長手方向の移動量を与え
る信号をＴＶカメラ８に入力する。また同時にユニット
１０から異物の存在を検出したという信号（アラ−１１
信号）を発生させ、モニタテレビ１２．ビデオレコーダ
ー１３の作動準備を行なわせ、また警報）１に１６はブ
ザーを鳴らしランプで表示するようにする。

ＴＶカメラ８は異物を撮像して異物の大きさ等を解析す
る画像解析装置１１に画像信号を人力する。ＴＶカメラ
８は幅方向および長手方向に移動可能になっている。幅
方向はシー１−の手前端から反対側の端までシート幅一
杯を動く。長手方向の移動は、異物が幅方向に複数個存
在した時追跡して撮像できるようにするためで、移動範
囲は狭くてよい。長手方向に個々に存在する異物に対し
ては、予め幅方向に移動して待機し撮像する動作を繰返
す。通常検査するシート２の長さは長くないので、視野
を常時撮像するようにしてよい。必要ならば異物が視野
直前に来てから撮像させてもよく、後述するようなマー
カー９のマーキングのタイミングを得る方法と同様な方
法でできる。異物の画像信号は画像解析装置１１の他に
モニターテレビ１２およびビデオレコーダー１３に入力
さＪしる。

マーカー９はシートの異物存在箇所に目印をつけるマー
キング装置で、テレビカメラ８と同じ様にイメージセン
サ７の出力によって幅方向に移動して異物が直下に来る
のを待機する。マーキングのタイミングは１例えばロー
ラ３にロータリーエンコーダ（図示せず）を接続して、
この出力パルスをユニッＩ・１０で異物を検出した時か
らＬ１測し、予め定まっているイメージセンサ７とマー
カー９との距離分だけカウントとして得られる。このマ
ーカー９で目印を付した箇所を後で切り取ることにより
１画像解析装置１１とは異なった角度力）ら異物の分析
ができるようになる。

モニタテレビ１２およびビデオレコーダーＸ３は、それ
ぞれＴＶカメラ８で撮像さオした異物の画像をモニタし
、また録画するもので、イメージセンサ７が異物を検出
した時にユニット１０力亀ら発生されるアラーム信号で
作動準備され、ＴＶカメラ８から画像信号が入ってくる
と作動する。このモニタテレビ１２とビデオレコーダ１
３の作動開始は、マーカー９のマーキングのタイミング
を１：するのと同様な方法で行なうことができる。警報
器１６は、ユニットＩＯから発生されるアラーム信号で
作動してブザーを鳴らしランプで表示する。

これにより作業員は異物をモニタテレビ１２を通して直
ちに見ることができるようになる。

、コン１−ロールユニツ１〜１０は上述したようしこイ
メージセンサ７の出力信号から異物の種類のｒｌ別およ
びシート幅方向を算出し、テレビカメラ８、マーカー９
に幅方向の移動を行なり）、引取リローラ３．４．５な
どの引取速度を押出機１の押出速度に同調させたりする
他、イ′メージセンサカメラ等の電源供給コントロール
などの機能も有している。コントロールユニットには市
販のマイクロコンピュータを用いることができる。

画像解析装置１１はＴＶカメラ８により得られた異物の
画像を解析して、異物の総数、総面積、異物１個あたり
の平均面積、任意に設定したサイズ以上の水平方向の最
大弦長を持つ異物の数（オーバーサイズカランＩ・）、
粒度分布などの統計値を算出する。このような画像解析
装置としては、ＬＵ　Ｚ　Ｅ　Ｘ　４５０　（日本Ｌ／
　キュＩ、’−タ（ａ）製）にオプションの分級器９８
１５Ａ（日本レギュレーター（株）製）を付けて用いる
ことができる。

このＬＵＺＥＸ４５０は、測定濃度および測定レベルを
設定するため、テレビカメラ８の感度ムラから生ずる画
像の明るさの不均一さを補正するシェーディング補正回
路に画像信号を入力し、パラボラシェーディング補正、
のこぎり波シェーディング補正によって水平・垂直方向
の１ｆｉＩ整をし。

均一な明るさに修正された画像にする。そして第３図（
ａ）に示すヱうに測定対象の粒子の持つｙ６学濃度領域
２０だけをライン２１の上の領域２２として抽出し、中
間濃度領域を持たなｙ）ｊ＠と白だｌ−１の画像にする
スレシホールド回路（２イ直イヒ回′ｉ各）２３に入力
して、２値化画像に変換する。次番３この２値化画像は
測定視野を設定するフレーム設定回路２４　（第３図（
ｂ））に入力され画像の−Ｑｌ（を切取って測定視野ｔ
１１ＩＩｌを決ぬるフレーム２５内に含まれる粒子だけ
が選択される。その際１ｌｔｌＩ定視野を移動して多視
野にわたってｆｆｉ複せ１゛に設定さオしる。そしてｉ
Ｉ［り定モードの設定しこ従ｃＡ＋ｆｌ数１ｊ！ｌ　ｋ
’各（１２１示せず）に入力され測定視野内しこ存在す
る粒子の総数、総面積、粒子１個当りの平均面積、ｔＺ
子の総面積と測定視野の面積との比−率、イエ力、し二
股５’Ｎ　シたサイズ以上の水平方向最大弦長を持つ１
Ｎ−Ｙ−数（オーバーサイズ・カラン１〜）と各設定七
°イズに対する粒度分布等の視野毎のデータカｔｔＨ：
ｔ’１〜２秒以内に演算処理される。また乎ｊ句の１立
−Ｉ−を現］゛大に換算して画像として再現する機１毘
も有して５Ｘる。分級器９’８’１５Ａ（日本レギュレ
ーター（ａ）製）は、上記測定項目を全視野数に亘って
累積処理した２次データを算出する。

シート２中には異物はそう多くは存在せずまたＴＶカメ
ラ８の視野は精度を高くするために小さくなっているの
で、ＴＶカメラ８の視野に異物が複数個人るでとはほと
んどないが１画像解析装置１１で累積処理することによ
り検査シート２中の異物の総数、総面積、異物１個当り
の平均面積等の・異物の統計値が得られる。これらの統
計値はユニット１０を介してプリンタ１４に入力してプ
リントすると共に表示装置１５に入力して作業員が目視
によって判断できるように表示する。さらにビデオレコ
ーダー１３にも入力されて記録される。

またビデオレコーダー１３には現寸台に再現された平均
の異物の画像も記録される。この画像はモニタテレビ１
２にも写し出される。

［発明の効果］ 以」二の一実施例からも明らかなように、本発明によれ
ば、検査さＪＬるべき樹脂材料をシー１−状に押出す押
出機と、押出されたシートを引取る引取手段との間で、
シートをＵ字状に自然垂下させ、かつこのＵ字状部分４
垂直位置榎検“卸し下、その検知出力により引取手段の
引取速度を調整するようにしたので、シートは押出され
た後に自然放冷されて引取を容易にすると共に、引取速
度を押出速度に同期して容易に調整できるから、装置の
自動化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異物検査装置の一実施例を示す模式図
、第２図は該装置のブロック図、第３図（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ画像解析装置のスレシホールド回路により２
値化することを説明する説明図、フレーム設定回路によ
って２値化画像の測定範囲。 を定めることを説明する説明図、第４図（、）、（１〕
）はシートの受光面を走査して得られるパルス波形によ
り異物の存在、位置、種類を示す波形図、第５図はシー
トの引取速度の制御系を示す説明図、第６図は第５図に
おける制御系に用いられる速度検出部の部分斜視図であ
る。 １・・・・・・・押出機 ２・・・・・・・シー１〜 ３．４．５・・・・・・・引取手段（ローラ）６・・・
・・・・光源 ７・・・・・・・イメージセンサカメラ９・・・・・・
・マーカー １４・・・・・・・プリンター ２″・・・・・・・シートのＵ字状部 ５１．５２・・・・・・・センサ 代理人弁理士守　谷　−雄 第３図 第４図 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂材料をシート状に押出す押出機と、押出された
   シートを引取る引取手段と、前記押出機および引取手段
   の間に介在されてシートをＵ字状に自然垂下させる手段
   と、シートのＵ字状部の垂直位置を検知するセンサと、
   前記センサの出力信号に応じて前記引取手段の引取速度
   を調整する制御手段と、前記シートの走路の一方に設け
   られた光源と、前記走路の′４也方に前記光源に対向し
   て設けられ前記光源から前記シートを貫通して得られる
   透過光を受光して前記シートに混入している異物を検出
   するイメージセンサカメラとを備えて構成されているこ
   とを特徴とする樹脂材料の異物検査装置。 ２、前記カメラの下流には前記シートの前記異物の存在
   箇所にマークを施すマーカーが設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。 ３、前記カメラにより検出された信号を処理して得られ
   る異物の解析結果を印字するプリンターが備えられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の異物検査装置。