毛羽検査装置

【目的】織布の毛羽を織布の走行速度に拘らず、しかも異なる品種が連続的に流れる工程においても品種毎にオンラインで検査できる毛羽検査装置を提供する。
【構成】ＣＣＤカメラ３からの電気信号のレベルを利得可変増幅器７により織布４の走行速度に応じて変化させてから、分別器９で毛羽検出出力を取り出すようにしたので、織布４の速度が変化しても毛羽検査を正確に行うことができる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走行する織布の毛羽をオンラインで検査する毛羽検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス繊維や炭素繊維や合成繊維等を用いた織布の製造工程ではヤーンが接触している部品により擦られ単糸が切れること等によって織布の表面に毛羽ができやすい。
【０００３】また、原糸の製造工程において、紡糸時や撚糸時に既に毛羽が発生していることも織布の毛羽の原因である。
【０００４】特にガラス繊維は折れ易く毛羽ができやすいため、これまでバインダーやサイジング剤等の改良、製織工程の条件改良等がなされてきている。
【０００５】一方、ガラス織布が絶縁補強基材として用いられているプリント配線板の製造工程でプリプレグと銅箔を積層する際に毛羽などによってできたプリプレグ表面の突起が銅箔を傷つけ正常な回路形成ができない等のトラブルの原因となっており、プリント配線板の高密度化が進むに従ってさらに改良が求められている。
【０００６】しかし、これまでガラス織布の毛羽は細く小さいため目視では走行するガラス織布の毛羽を検査することが困難であり、検査工程で停止して検査せざるを得ずガラス織布の全長にわたって検査することは不可能であった。
【０００７】従って、バインダーやサイジング剤等の改良や製織工程の条件改良等をおこなってもその効果を定量的に確認できず、十分な検討ができなかった。
【０００８】通常、ガラス織布の毛羽の発生状態は全幅にわたって集中発生する場合と、織布の幅方向の右サイドまたは左サイドに連続して集中発生する場合と、幅方向または長さ方向に筋状に連続発生する場合と、全体的にランダムに発生する場合とに分けられる。
【０００９】工程品質管理や製品品質保証を行うためにはこれらの毛羽発生状態を適確につかむ必要がある。
【００１０】従来の毛羽検査技術では、直径が１０μｍ以下で長さが１０ｍｍ以下の毛羽の発生状態を検査することが困難であった。
【００１１】最近、特開昭６２−１０８１３６号公報において、特開昭５８−２１４５７７号公報および特開昭５８−７６５７１号公報に開示されたレーザーによる毛羽検出方法と特公昭５３−３７９５０号公報に開示された織物の欠点の検出方法とを組み合せた織物の毛羽検出方法および装置が開示されている。
【００１２】この方法ではレーザー光源の前に設けたレンズでレーザー光を平行に広げ毛羽のみを照射する方法が記載されているが、レーザー光を広げるとレーザーの照射強度が低下し毛羽からの散乱光の強度が低下するので、検出し難くなるという問題がある。
【００１３】さらに、織布を直接照射しない範囲で毛羽のみを照射する位置で照射することが記載されているが、織布が振動し難いロール上でも通常はロール自身が振動しているので、織布を照射しないためには織布表面から離して照射する必要がある。従って、短い毛羽にはレーザー光が照射されないことになり、短い毛羽は検出できない。しかも、通常、織布表面の毛羽は織布に垂直に立っていることは少なく、ほとんどが傾いているので、織布表面に沿って傾いている毛羽は長い毛羽であっても検出できないと言う問題がある。
【００１４】また、この方法ではガラス織布が走行している場合には走行速度によって毛羽がレーザー光を散乱している時間が変わることによりＣＣＤカメラの受光量が変わり、従って、ＣＣＤカメラからの電気信号のレベルが変化し、正常な検査結果が得られない。
【００１５】通常、製織工程では織機での製織速度が数１０ｍ／ｈｒと遅いので、織機の台数が多く、織機上で検査するためには織機の台数分だけ検査装置が必要になり、現実的ではない。そこで、少ない台数の検査装置で全数検査するためには、織布のバインダーやサイジング剤を除去するヒートクリーニング工程や織布にシランカップリング剤等の表面処理をする仕上げ工程で検査することが望ましい。
【００１６】通常、ヒートクリーニング工程や仕上げ工程では織布の走行速度は３０ｍ／ｍｉｎ以上でロール状に巻かれた織布が連続的に処理されている。また、織布の走行速度は品種毎に異なっているのが普通である。
【００１７】このような工程では織布の走行速度によって検査結果が変化するとロール間の比較等定量的な検査ができないことになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の技術では、走行する織布の毛羽本数およびその位置や毛羽発生状態をオンラインで検査することは困難であった。
【００１９】そこで、本発明の目的は、走行する織布、特に３０ｍ／ｍｉｎ以上のスピードで走行する織布の毛羽を織布の走行速度に拘らず、しかも異なる品種が連続的に流れる工程においても品種毎にオンラインで検査できる毛羽検査装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決するために、本発明は、走行する織布の表面上を織布の幅方向とほぼ平行に光ビームを照射する投光器と、前記光ビームが前記織布の表面の毛羽によって散乱されて得られる散乱光を受光して電気信号に変換するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラからの電気信号を前記織布の走行速度に従って変化する利得で増幅する利得可変増幅器と、該利得可変増幅器により増幅された電気信号のうち所定レベル以上の信号を分別して毛羽検出出力を取り出す分別器とを具備したことを特徴とする。
【００２１】
【作用】本発明によれば、ＣＣＤカメラからの電気信号のレベルを利得可変増幅器によって織布の走行速度に応じて変化させることにより、織布の走行速度が変化してもそれに応じて毛羽検査結果が変化しないので、正常に検査できるようになり、従って品種毎に走行速度が変化する工程においても織布の毛羽本数およびその位置や毛羽発生状態をオンラインで検査できる。
【００２２】
【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。
【００２３】図２および図３は図１の実施例における投光器およびＣＣＤカメラの配置例を示す図である。
【００２４】図１は本発明毛羽検査装置の一実施例を示すブロック図である。
【００２５】ここで、１は投光器、２は投光器１からの出力ビーム、３は受光器としてのＣＣＤカメラ、４はガラス織布、５は毛羽、６はガラス織布４を案内するロール、７はＣＣＤカメラ３からの毛羽検出出力を受ける利得可変増幅器、８は増幅器７の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、９はＡ／Ｄ変換器８からのデジタル出力のうちあるしきい値以上のレベルの信号を毛羽検出出力として取り出す分別器、１０は分別器９の出力に対して１次演算を施す１次演算器、１１は１次演算器１０の出力に対して２次演算を施す２次演算器、１２は２次演算器１１の出力を表示する表示器、１３は２次演算器１１の出力を印刷する印刷器、１４はロール６の回転に応じてパルスを発生し、ガラス織布４の継目、すなわち最初の位置からの長さをパルスの個数の形態で出力するパルス発振形のロータリーエンコーダによる測長器、１５は測長器１４からの出力パルスの時間隔に応じてガラス織布４の速度を測定する速度変換器、１６は継目検知器であり、ガラス織布４の最初の位置を示す継目を検出する。測長器１４としてのエンコーダはロール６と協力して回動し、継目検知器１６からのスタート出力により起動されてロール６の回転に応じてパルスを発生し、ガラス織布４の継目、すなわち最初の位置からの長さをパルスの個数の形態で出力する。利得可変増幅器７の利得を、速度変換器１５からの織布４の走行速度を示す信号により変化させる。
【００２６】異なる品種の織布がつながれて連続して高速で走行する工程においては、各々ロール状に巻かれた品種の交換毎に、例えば２０００ｍ長毎に検査の開始および停止を行う必要がある。このような異なる品種の継目を継目検知器１６によって検知し、自動的に検査の停止および開始を行うと共に予め登録した品種名に変更することができる。
【００２７】継目検知器１６としては、投光器および受光器からなる光電センサーを用いることができ、透過形、反射形のいずれでもよい。
【００２８】レーザー光は指向性が高く強い散乱光が得られ易いので、投光器１としてレーザー光源を用いるのが好ましい。かかるレーザーとしては半導体レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等が用いられる。これらのレーザービーム２の光径としては、毛羽の直径より１０倍以上大きな光径のものが毛羽によってレーザー光が遮蔽されにくく好ましい。レーザーの出力としては高ければ高い程毛羽によって散乱される散乱光が強くなり、ＣＣＤカメラの受光量が増すので検出しやすくなり好ましい。走行する直径が１０μｍ以下の細い毛羽を検出するためには５ｍｗ以上が好ましい。
【００２９】図２および図３に示すように、投光器１は、そのレーザービーム２の照射位置、すなわち検査位置が、織布４が振動しにくいロール６の最上部の上方にくるようにするのが検出精度の点から好ましい。すなわち、織布４がレーザービーム２の光径より大きく振動すると、毛羽５がレーザー光２で照射されなくなり、検出できなくなるから好ましくない。
【００３０】しかし、通常の工程では、ロール６自体も０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度振動しており、ロール６が振動しないような理想的な工程を実現することは困難である。そこで、ロール６が振動しても短い毛羽や織布表面に沿って傾いている毛羽も検出できるようにレーザー光２を織布４にも照射することが好ましい。すなわち、これによれば、レーザービーム２の光径の範囲内でロール６が振動しても毛羽５を照射することができるので、振動の影響に拘らずに検出できる。
【００３１】従って、レーザー光２は織布４の幅方向に対して厳密に平行ではなく、使用するレーザー光源１からのレーザー光２の広がり角度の範囲内でほぼ平行に照射するものとする。
【００３２】また、織布４の表面の毛羽５の傾き方によってレーザー光２の散乱のされ方が異なる。そこで、織布の片側から照射するよりは、図３に示すように、織布４の両側にレーザー光源１を設けて両側から照射する方が、毛羽の形態（毛羽の傾き）の影響を受けにくいので、好ましい。
【００３３】ＣＣＤカメラ３の位置としては、図２に示すように、レーザービーム２に平行な位置でロール６上方の測定部の位置で引いた接線に対してθ＝−５°から１９５°の位置が好ましく、θ＝−５°から７０°およびθ＝１４０°から１９５°の位置がさらに好ましい。すなわち、θ＝−５°から１９５°の範囲からはずれると毛羽５によって散乱されたレーザー光がＣＣＤカメラ３に入り難くなる。また、θ＝７０°から１４０°の範囲の位置では、毛羽５による散乱以外に織布４の表面からの散乱光がＣＣＤカメラ３に入りやすくなる。
【００３４】ＣＣＤカメラ３としては、ラインセンサーカメラやエリアセンサーカメラを用いることができるが、連続して走行する織布を検査するためにはラインセンサーカメラが好ましい。
【００３５】すなわち、エリアーセンサーカメラでは画像処理によって毛羽の形態（長さ、太さ、傾き等）を検査するのには適しているが、連続して走行する織布では毛羽の個数が膨大であり、画像処理する時間がかかりすぎてオンラインで検査するには現実的でない。
【００３６】エリアーセンサーカメラに比べてラインセンサーカメラは同じ画素当りの分解能でカメラ１台当りの視野を広く設定でき、少ない台数で検査できる。
【００３７】ＣＣＤカメラ３のセンサーの画素数およびＣＣＤカメラ３の台数は検査する毛羽のサイズと必要な画素当りの分解能によって通常は決められる。
【００３８】しかし、織布表面上の毛羽の形態は様々であり、その形態によってレーザーの散乱のされ方は異なる。例えば、織布表面に垂直に立っている毛羽はほとんどなく、通常は傾いており、その傾き方によってレーザー光の散乱のされ方が変化するため、毛羽の長さの正確な測定は困難である。
【００３９】さらに、毛羽の長さがカメラの画素当りの分解能以上であった場合、同一の毛羽を複数の画素で検出することになり、毛羽の本数を正確に知ることはできない。
【００４０】本発明実施例では、織布の経糸のピッチが０．４ｍｍから１ｍｍであることから、経糸上に連続している毛羽を検出することができるように、画素当りの分解能を０．４ｍｍより小さくなるように設定した。
【００４１】例えば、２０４８画素のラインセンサーカメラを用いた場合は、２台で１５００ｍｍ幅の織布の全幅を検査することができる。
【００４２】毛羽の本数は、画素毎の検出結果を演算することで求めることもできるが、上記のような問題があることや、データ量が膨大になるために高速で走行する工程でオンラインで検出することが困難であることから、毛羽発生パターンを明確に捉えられるように、次のような２段階の処理方式を採用した。
【００４３】まず、１次演算器１０に分別器９からの毛羽検出出力と、測長器１４からの測長パルスと、継目検出器１６からの継目検出出力とを供給し、継目出力上りスタートとして、織布４の幅をｍ分割して予め設定した幅方向の単位毎に毛羽の有無を判定し、その判定処理を長さ方向の単位にわたって繰り返して、その長さ方向の単位毎に全幅での毛羽の個数とその幅方向の位置を演算する。
【００４４】次に、１次演算器１０からの出力を２次演算器１１に供給し、ここで、織布４の幅をｎ分割（ｎ＞ｍ）して得た検査幅毎に長さ方向の設定間隔毎の毛羽の集計値を積算すると共に、長さ方向および幅方向のそれぞれにおいて、設定個数以上に連続した毛羽の個数を演算する。
【００４５】このようにして、本実施例では、毛羽本数による毛羽レベルの比較のみでなく、毛羽集中発生部や長さ方向や幅方向に連続して発生した筋状毛羽等の毛羽発生パターンやその位置をも捉えることができる。
【００４６】なお、演算する前に、ＣＣＤカメラ３からの電気信号の大きさを、利得可変増幅器７により速度変換器１５で計測した織布の走行速度に従って変化させてからＡ／Ｄ変換器８でデジタル信号に変換し、所定のしきい値以上のレベルの信号を分別器９で分別して取り出し、この分別された信号に基づいて演算器１０および１１で上述した演算を行う。
【００４７】なお、図１の実施例はディスクリートな回路を用いているが、このようにする代わりに、部分９，１０，１１をマイクロプロセッサで構成し、そのＣＰＵを所定のプログラムで制御することにより上述した演算処理を行うようにしてもよいこと勿論である。
【００４８】図４に、織布の走行速度が３０ｍ／ｍｉｎ以上での検査結果の一例を示す。図４において縦軸はｍ当たりの平均毛羽検出数、横軸はガラス織布の走行速度である。ここで、破線は利得可変増幅器を備えた本発明の装置での検査結果を示したものであり、実線は利得可変増幅器を使用しない従来例での検査結果である。
【００４９】図４からわかるように、本発明実施例の装置では毛羽検出数が織布の走行速度によって変化することなく検査できている。
【００５０】さらに、毛羽の分布状態を表示器１２で検査しながらオンラインで表示させることができると共に、印刷器１３で検査結果をｎ分割した検査幅毎に予め設定した間隔毎の集計値をオンラインで印刷することができ、ロール単位の集計値も印刷することができる。
【００５１】本発明実施例の毛羽検査装置で６０ｍ／ｍｉｎで走行する織布をオンラインで検査した結果の一例を図５に示す。
【００５２】図５において、縦軸は織布の走行速度が６０ｍ／ｍｉｎでのｍ当りの平均毛羽検出数、横軸はガラス織布の品種である。このガラス織布の検査幅を３分割した場合の左，中および右の各ゾーンでの平均検出数および全幅での平均検出数を各品種毎に示した。ここで、Ａは全面にわたって毛羽がある欠陥品、Ｂは片側に毛羽がある欠陥品、Ｃは正常品、Ｄは連続毛羽のある欠陥品である。図５によれば、品種間の差および毛羽発生状態が明確に出ている。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＣＤカメラからの電気信号のレベルを利得可変増幅器によって織布の走行速度に応じて変化させることにより、織布の走行速度が変化してもそれに応じて毛羽検査結果が変化しないので、正常に検査でき、その結果、走行する織布の毛羽本数およびその位置や毛羽発生状態をオンラインで検査でき、工程品質管理や製品品質保証等に活用できる効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による織布の毛羽検査装置の１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明実施例における投光器および受光器の配置の１例を示す図である。
【図３】本発明実施例における投光器および受光器の配置の１例を示す図である。
【図４】本発明による織布の走行速度に対する補正効果の一例を示す図である。
【図５】４品種の毛羽検査結果をまとめて示す図である。
【符号の説明】
１投光器
２レーザービーム
３ＣＣＤカメラ
４ガラス織布
５毛羽
６ロール
７利得可変増幅器
８Ａ／Ｄ変換器
９分別器
１０１次演算器
１１２次演算器
１２表示器
１３印刷器
１４測長器
１５速度変換器
１６継目検知器

【特許請求の範囲】
【請求項１】走行する織布の表面上を織布の幅方向とほぼ平行に光ビームを照射する投光器と、前記光ビームが前記織布の表面の毛羽によって散乱されて得られる散乱光を受光して電気信号に変換するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラからの電気信号を前記織布の走行速度に従って変化する利得で増幅する利得可変増幅器と、該利得可変増幅器により増幅された電気信号のうち所定レベル以上の信号を分別して毛羽検出出力を取り出す分別器とを具備したことを特徴とする毛羽検査装置。

【図２】