(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チーズ形状の糸条パッケージの端面に発生する毛羽を検査する糸条パッケージの毛羽検査装置において、糸条パッケージを軸中心に回転させる駆動手段と、駆動手段で回転中の糸条パッケージの端面と毛羽長以下の間隙を有する位置に端面に平行に指向性の高いスポット状の検査光を照射する光照射手段と、端面の毛羽による該検査光の反射光又は／及び散乱光を検出する検出器と、検出器の検出信号に基づいて毛羽を検出する毛羽検出手段とからなるを特徴とする糸条パッケージの毛羽検査装置。
【請求項２】
前記間隙が１〜５ｍｍである請求項１記載の糸条パッケージの毛羽検査装置。
【請求項３】
糸条パッケージの端面形状データに基づき、検査光の位置を端面と前記間隙を有する位置に位置決めする位置決め手段を備えた請求項１又は請求項２記載の糸条パッケージの毛羽検査装置。
【請求項４】
前記端面形状を測定する端面形状測定手段を備えた請求項１〜３に記載のいずれかの糸条パッケージの毛羽検査装置。
【請求項５】
前記検出器が撮像カメラであり、毛羽検出手段が撮像カメラからの画像信号を２値化処理する画像処理装置と、２値化された画像信号の明部のうち設定値以上の画素数の明部を毛羽とする毛羽判定手段とからなる請求項１〜３に記載のいずれかの糸条パッケージの毛羽検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、光学的手段を用いて自動的にチーズ形状の糸条パッケージの端面の毛羽を検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、長繊維の合成繊維（合繊糸）の製糸工程では、合繊糸は巻き取り機によって巻き取られ、糸条パッケージとして、後工程に送られていく。その後、糸条パッケージは加工機あるいは織機などへ投入して織編物にされる。
【０００３】
ところで、合繊糸は多数の太さ数μｍの単糸の集合体で一本の糸条を形成しており、製糸工程あるいは搬送工程において単糸が何らかのストレスを受けて切断されるケースがある。このように単糸が切断されている状態を毛羽と呼ぶ。この毛羽が発生すると、糸条パッケージの加工性、および解舒性を損なう結果となり、後工程の生産性を低下させることになるために、製糸工程の後に選別工程を設け、毛羽が発生している糸条パッケージを選別して、毛羽のない良品の糸条パッケージのみ払い出しを行っている。
【０００４】
この毛羽の選別は、従来主に人手の目視チェックで行われていた。しかし、この目視検査には、以下の問題があった。すなわち、毛羽自体は直径数μｍ、長さ数ｍｍの微小なものであるから、熟練した作業者でなければ発見することができず、また生産性向上という点から検査時間に余裕はなく、さらに単調な繰り返し作業であるために、作業者にとっては疲労の著しい作業である。また、熟練した作業者であっても個人差、体調、疲労度合いによって選別結果にばらつきが生じ、誤って毛羽発生品を後工程へ流してしまう可能性もある。
【０００５】
このように、糸条パッケージの毛羽の目視検査は内容的に厳しい作業であるために、作業者負担の軽減、検査レベルの統一化、及び生産効率の向上手段として、毛羽検査の自動化技術が既に提案されており、例えば、特開平５−１２４７７２号公報、特開平７−１３４１０５号公報等に開示されている検査装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−１２４７７２号公報に開示されている検査装置は、以下の構成である。直線状の光を糸条パッケージ端面に向けて照射し、糸条パッケージを回転装置によって回転させながら照射部分を撮像カメラによって撮像し、得られた画像データを二値化処理し、特徴抽出処理する。その後に、照光部の画像から適当な距離を隔てて略平行な基準線を設定し、その基準線から垂線を下して最初に「０」から「１」へ変化する点までの距離を求めて隣り合う二個所の距離を比較して、その差が所定量を超えた場合に毛羽と判定するものである。しかし、この構成では、毛羽は前述の通り微小なもので１画面ごとに解像度に比例した膨大な比較演算と判断処理を行う必要があり、高速化が困難であるとともに、端面に直線状の光を照射する場合、巻き取り工程で生じる糸条パッケージにかかった遠心力の緩和により発生する端面の突起状の層を、端面からの突き出し高さは低いものの、毛羽よりも光を反射し易いために、毛羽と誤検出してしまうことがある。
【０００７】
特開平７−１３４１０５号公報に開示されている検査装置も、糸条パッケージ端面に光源を照射するために前述の特開平５−１２４７７２号公報開示のものと同様に毛羽以外の突起状の層を誤検出する可能性がある。よって、二値化処理の閾値の設定も微妙になり、調整が甚だ困難であった。
【０００８】
本発明の課題は、かかる現状に鑑みなされたもので、毛羽以外の製品部分を毛羽と誤検出することなく安定して毛羽を検出し、しかも複雑な画像処理を必要とせず高速に毛羽の検出ができる糸条パッケージの毛羽検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、本発明は、  チーズ形状の糸条パッケージの端面に発生する毛羽を検査する糸条パッケージの毛羽検査装置において、糸条パッケージを軸中心に回転させる駆動手段と、駆動手段で回転中の糸条パッケージの端面と毛羽長以下の間隙を有する位置に端面に平行に指向性の高いスポット状の検査光を照射する光照射手段と、端面の毛羽による該検査光の反射光又は／及び散乱光を検出する検出器と、検出器の検出信号に基づいて毛羽を検出する毛羽検出手段とからなるを特徴とする糸条パッケージの毛羽検査装置である。
【００１０】
なお、上記の本発明において、検出の感度、安定性、信頼性の面から、前記糸条パッケージの端面と検査光の間隙は１〜５ｍｍが好ましい。また、より一層安定して検出するために、糸条パッケージの端面形状データに基づき、検査光の位置を端面と前記間隙を有する位置に位置決めする位置決め手段を備えた構成が好ましい。更に、前記端面形状を測定する端面形状測定手段を備えた構成が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を実施例により図面に基づいて説明する。図１は実施例の端面形状測定部の構成を示す説明図である。図２は実施例の毛羽検出部の構成を示す説明図である。図３は実施例のチーズ端面とレーザ照射位置の関係を説明する概略平面図である。図４は実施例のチーズ端面正面から見たレーザ照射位置の説明図である。
【００１２】
図１において、１は糸条パッケージで、本例では、糸条パッケージ１はトレイ２によって回転自在に支持されて、図示省略したベルトコンベア等の搬送手段によって図の検査位置まで搬送されて停止し、この検査位置で駆動手段３によって回転駆動されるようになっている。
【００１３】
そして、検査位置には、以下の図１で示す端面形状測定手段、図２で示す毛羽測定手段が設けられている。糸条パッケージ１の端面形状を測定する端面形状測定手段は以下の構成となっている。すなわち、糸条パッケージ１の端面の中心を通る半径上にスリット状の光を照射する端面の前方に設けられた形状測定用光源１５と、形状測定用光源１５で照射された糸条パッケージ１の端面をその側方具体的には図で上方から撮像して端面の側断面に関する画像信号を出力する端面撮像手段４と、その画像信号についてノイズ除去等の一次処理をして画像データを出力する端面検出用の画像処理装置５と、共通のコンピュータからなる制御手段６に収納された該画像データを処理して端面の側断面形状を検出する端面形状検出手段とからなる。なお、端面撮像手段４には、端面側断面が検出できるものであれば適用可能で、本例では市販のＣＣＤ素子からなるＣＣＤカメラを用いた。
【００１４】
また、毛羽測定手段は以下の構成となっている。すなわち、図２の７ａ，７ｂが毛羽を照射する端面に沿った細い光線を形成する指向性の高いスポット光を発する外層部用と中心部用のレーザ光源で、レーザ光源７ａ，７ｂは糸条パッケージ１の軸と平行にその周面に沿って設けられたスライダ９ａ，９ｂに方向変更手段８ａ，８ｂを介して設けられており、端面に対する光線位置および光線角度を自在に設定できるようになっている。図２の１０が毛羽からの反射光又は／及び散乱光を検出する毛羽検出器で、毛羽からの反射光又は／及び散乱光を検出できる位置、通常は端面の前方の適所に設けられる。そして、毛羽検出用の画像処理装置１１によりその検出信号についてノイズ除去等の一次処理をして画像データとし、この画像データを制御手段６に記憶した毛羽処理手段で処理して、毛羽を検出するようになっている。なお、毛羽検出器１０には、毛羽からの反射光又は／及び散乱光を検出できるものであれば適用可能で、端面撮像手段４と同様にＣＣＤカメラを用いた。
【００１５】
そして、制御手段６は測定した端面形状データ、及び毛羽の検出結果を記憶し、後述のように駆動手段３，方向変更手段８ａ，８ｂ、およびスライダ９ａ，９ｂの制御を行う。
【００１６】
なお、図２の１２は端面に貼りついた毛羽を静電気により起毛させる起毛手段の帯電装置である。帯電装置１２の帯電板１３は端面の前方にその法線方向に配置されたスライダ１４上に端面に対向するように設置され、端面との間隔を調整できるようになっている。なお、帯電板１３は、レーザ光源７ａ，７ｂと同様に方向変更手段上に設けてその向きを変更可能とし、帯電板１３の向きをレーザ光源７ａ，７ｂの照射方向と平行になるように設定することが、毛羽の検出感度、検出信頼性の面から好ましい。
【００１７】
以上の本例による検査について以下説明する。まず、図示省略した搬送ラインの上流よりトレイ２に保持された糸条パッケージ１が検査位置に搬送され、図示省略したストッパーにより検査位置に位置決め停止される。
【００１８】
ついで、端面撮像手段４によって糸条パッケージ１の端面位置を含めて端面の側断面形状が撮像される。この時、より二値化処理を容易とするためにスリット状の光（好ましくはレーザ光）を糸条パッケージ１の中心を通る半径長に照射しておく。端面撮像手段４からの画像信号は画像処理装置５に入力され、そこで二値化、ノイズ除去、細線化などの公知の処理を行い、画像データとして制御手段６に転送され、その端面検出手段により最小２乗法などの近似化手法で処理して端面形状を測定し、端面形状データとして記憶する。なお、この端面形状の測定は、処理時間の関係から、毛羽検査の前処理として毛羽検査位置と別のライン上流の位置で行ってもよい。
【００１９】
続いて、制御手段６は、収納した光線位置決め手段により、この端面形状データを基に、方向変更手段８ａ，８ｂ、スライダ９ａ，９ｂを以下のように位置決め制御する。すなわち、図３に示す通り、中心部用レーザー光源７ｂの光線Ｌｂの位置を、糸条パッケージ１の回転により全端面１ａを走査できるように糸条パッケージ１の端面１ａに平行で端面１ａと所定の微少距離隔てた、図４に示すようにボビン１１の外周に接する位置に位置決めする。と同時に外層部用レーザー光源７ａの光線Ｌａの位置を、端面の外周部の傾斜面に平行でこの面と所定の微少距離隔てた、図４に示すようにそのレーザー光源７ｂの光線Ｌｂへの射影が略一致する位置に位置決め制御する。なお、この光線Ｌａ，Ｌｂの端面との距離は、通常１〜５ｍｍが適当ではあるが、要求検査レベルによってはこの限りではない。
【００２０】
図３に誇張して図示しているように、実際の糸条パッケージ１の端面は、厳密には平面ではなく外層部で僅かに湾曲した傾斜面となっている。従って、上述のようにレーザ光源を糸条パッケージ１の外層部用のレーザー光源７ｂと内層部用のレーザー光源７ａとの２台設置することで全面確実な検出が可能となる。なお、レーザ光線は本例のようにスポット状の光（コリメート光）を採用することにより、エネルギーの高い状態で毛羽を照射するために、毛羽による強い反射光、散乱光が得られ、さらにそれらは毛羽の近傍の端面で反射、散乱されので、光学的に毛羽は拡大された状態となる。この際、毛羽は起立手段具体的には帯電板１３によって端面に垂直方向に起立されている。従って、全体として検出感度の高い構成となっている。このような状態が端面の正面前方の所定距離でレーザー光線Ｌａ，Ｌｂを中心に見るようにに配設した毛羽検出器１０によって撮像される。その出力信号の画像信号は画像処理装置１１によってノイズ処理及び２値化処理の一次処理をされ、制御手段６の毛羽処理手段で毛羽の有無判断される。本例では、毛羽処理手段は、前述の検出部の構成から毛羽は画像データにおいてはレーザ光照射によって発生した明部として検出されるので、この明部の画素数をカウントし、予め設定した閾値以上の画素数の明部を毛羽と判定するという簡単な判定アルゴリズムとして、これにより信頼性の十分な検査結果が得られることを確認した。このように、簡単な構成で毛羽検出ができる利点がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上、本発明は、毛羽を照射する手段としてレーザ光のような指向性の高い光をスポット状で照射して得られる光線を糸条パッケージの端面と微少距離隔てて平行に配置することにより、従来のスリット光照射により毛羽の映像を撮像して検出するものと異なり、エネルギーが一点に集中した光線の毛羽による反射、散乱光、さらにはこの毛羽自体による反射、散乱光のみを検出するのではなく、端面に写った反射、散乱光をも検出するものであり、よって抜群のＳ／Ｎ比を達成することができ、毛羽の安定検出が可能であるという顕著な効果を奏す。
【００２２】
また、糸条パッケージの端面形状を測定して、これにより光線の糸条パッケージの端面との間隔を設定するようにすることにより、いかなる巻形状であってもフレキシブルに対応できるとともに、毛羽検査のみならず、巻形状の検査も同時に行えるという効果も得られる。このように本発明は、作業者の選別工程での負担の大きい作業からの開放、毛羽検査レベルの安定化、更には自動化による２４時間操業化によって生産性の向上に大きな寄与をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例の端面形状測定部の構成を示す説明図である。
【図２】図２は、実施例の毛羽検出部の構成を示す説明図である。
【図３】図３は、実施例の糸条パッケージの外層表面から見たレーザー光線の配置の説明図である。
【図４】図４は、実施例の糸条パッケージの端面の正面から見たレーザー光線の配置の説明図である。
【符号の説明】
１  糸条パッケージ
２  トレイ
３  駆動手段
４  端面撮像手段
５、１１  画像処理装置
６  制御手段
７ａ、７ｂ  レーザ光源
８ａ、８ｂ  方向変更手段
９ａ、９ｂ  スライダ
１０  毛羽検出器
１３  帯電板
１５  形状測定用光源
【図１】
0004282108.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004282108.tif 000005