JPH09257430A - 透明流体中の異物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオカメラによる異物検出に際して、その
流れ方向の大きさを正確に測定することのできる流体中
の異物検出装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 透明流路内を流れる透明流体を、その流
れ方向と交差する方向からビデオカメラで撮像し、この
画像を画像処理して前記透明流体中に含まれる異物の数
と大きさを検出する異物検出装置において、前記ビデオ
カメラによって撮像された、ある画面における異物の画
像の位置と、その後に撮像された画面における同一の異
物の画像の位置とを比較し、それらの位置の差から前記
異物の流速を求め、この流速に基づいて前記異物の流れ
方向の大きさを示す情報を補正することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透明流体中に混在す
る異物の大きさをビデオカメラを用いて検出する異物検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高電圧の電力ケーブルとしては、
ケーブル絶縁層に架橋ポリエチレンを用いたＣＶケーブ
ルが多用されている。このＣＶケーブルは通常、架橋剤
を添加したポリエチレンを押出機からケーブル導体上の
内部半導電層の外周に押出し被覆し、更にその外周に外
部半導電層を押出し被覆した後、架橋管内で加圧状態で
加熱し、架橋剤を反応させてポリエチレンを架橋させる
工程を経て製造される。一般に、ＣＶケーブルを使用し
て長距離の電力ケーブル線路を構築するする場合には、
ＣＶケーブルを短スパンごとにケーブルルートに沿って
敷設した後、その前後端を順次接続し、線路の終端に終
端接続部を設置する。このＣＶケーブルの接続方法とし
ては、種々の方法が開発されているが、中でも、ＥＭＪ
（押出しモールドジョイント）法やＢＭＪ（ブロックモ
ールドジョイント）法が、絶縁性能および信頼性の点か
ら、広く採用される傾向にある。ＥＭＪ法は、ケーブル
絶縁層や内外の半導電層をペンシリングし、露出したケ
ーブル導体間を導体スリーブで接続した電力ケーブルの
導体接続部の周囲にモールド型を組立て、架橋剤を添加
したポリエチレンを押出機からモールド型内に導入し、
加熱・加圧してポリエチレンを成形すると共に架橋させ
るものである。また、ＢＭＪ法は、予め半円筒状に成形
した架橋剤入りのポリエチレンブロックを上記電力ケー
ブルの導体接続部の周囲に円筒状に組立て、その外周に
モールド型を配置し、加熱・加圧してポリエチレンを成
形一体化させると共に架橋させるものである。

【０００３】上述の電力ケーブルのケーブル絶縁層やそ
のモールドジョイント部は高い電界のもとで使用される
ものであるから、それらの中に金属粉やゴミ、あるいは
ヤケ（樹脂材料の熱劣化物）などの異物が混入している
と、それらが起点となって絶縁破壊を引き起こす恐れが
ある。また、電力ケーブルを長期間に亘って使用する間
に、異物の周囲に水トリーなどが発生し、絶縁性能を次
第に低下させる恐れがある。したがって、電力ケーブル
のケーブル絶縁層やモールドジョイント部に使用される
絶縁材料は、押出機に供給される前に、異物が混入して
いないか十分な検査を受けると共に、押出し工程やモー
ルド工程においても、過度の加熱や滞留によって樹脂が
異物化して絶縁性能が低下することのないように、細心
の注意が払われる。

【０００４】電力ケーブルの絶縁材料として使用される
樹脂材料中の異物の検査方法としては種々の方法が開発
され、実用化されているが、いずれも一長一短がある。
例えば、押出機に供給される前の樹脂ペレットを抜取っ
て、異物の有無や程度（大きさや個数）を目視検査した
り、あるいは押出機から押出した樹脂材料をフィルム状
に成形し、これにレーザビームを照射してその透過像か
ら異物の有無や程度を判定する方法が知られているが、
これらの方法はいずれも全量検査でないため、その信頼
性に懸念がある。また、押出機の先端の樹脂通路に透明
な窓を設け、そこからレーザビームを照射して走査さ
せ、その透過光の強度の変化から異物の有無や程度を判
定する方法も知られているが、この方法では、樹脂中の
異物は樹脂と一緒に流動しているため、異物の大きさ、
特にその流れ方向の大きさを正確に測定することができ
ないという難点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】樹脂通路を流れる樹脂
中の異物をＣＣＤカメラなどのビデオカメラで撮影し、
その画像から異物の有無や程度を判定する方法も考えら
れる。この方法では、レーザビームを走査させる場合の
ように複雑な機構が不要となり、光学系の構成も容易に
なるので、製造現場などで実用する上で有用と考えられ
るが、この場合も異物の大きさは、樹脂の流れの方向に
実際よりも大きくなって現れるので、異物の大きさを正
確に測定することはできない。本発明は、このビデオカ
メラによる異物検出に際して、その流れ方向の大きさを
正確に測定することのできる流体中の異物検出装置を提
供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の流体中の異物検
出装置は、透明流路内を流れる透明流体を、その流れ方
向と交差する方向からビデオカメラで撮像し、この画像
を画像処理して前記透明流体中に含まれる異物の大きさ
を検出する異物検出装置において、前記ビデオカメラに
よって撮像された、ある画面における異物の画像の位置
と、その後に撮像された画面における同一の異物の画像
の位置とを比較し、それらの位置の差から前記異物の流
速を求め、この流速に基づいて前記異物の流れ方向の大
きさを示す情報を補正することを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、前述した電力ケーブル
のケーブル絶縁層やそのモールドジョイント部に供給さ
れるポリエチレン材料中の異物検出に利用することがで
きる。ポリエチレン樹脂は常温では乳白色の半透明であ
り、光の透過性は十分でないが、押出機で混練する際に
加熱されて溶融すると透明になり、溶融樹脂中に異物が
混在している場合には、外部から容易に透視することが
できる。したがって、押出機とクロスヘッドの間、ある
いは押出機とモールド型の間を連結する樹脂流路の途中
に透明なガラスあるいは樹脂材料からなる透明流路を介
挿しておき、その外側から、ＣＣＤカメラなどのビデオ
カメラで透明流路内を通過するポリエチレン樹脂像を適
当な時間間隔ごとに画像に収め、それらを画像処理すれ
ば、流路内を通過したポリエチレン樹脂中の異物の有無
および異物の大きさを検出することができる。

【０００８】この場合、２台のビデオカメラを使用し、
これらを透明流路内を流れるポリエチレン樹脂の流れ方
向とそれぞれ交差する方向、好ましくは直交する２方向
から撮像して画像処理すれば、複数個の異物が重なって
通過する場合でも、その大きさを検出することができ
る。ただし、ビデオカメラで撮影する場合、シャッター
が開いている間にも、異物は、ポリエチレン樹脂の流れ
の方向に移動するので、異物の大きさは、流れの方向に
実際よりも大きな像となって撮影される。そこで、本発
明においては、ビデオカメラによって撮像された、ある
画面（コマ）における異物の画像の位置と、その次もし
くは所定枚数後のコマにおける同一の異物の画像の位置
とを比較し、それらの位置の差に基づいて前記異物の流
速を求め、この流速に基づいて前記異物の流れ方向の大
きさを示す情報を補正するようにしている。

【０００９】上記透明流路は、管路の途中に透明リング
を介挿することにより構成することができる。この場
合、透明リングは、中を流れる流体の流れを乱したり、
滞留を生じさせることがないよう、管路と同じ内径の円
筒状としておくのが望ましい。また、透明リングは、ビ
デオカメラによる撮影時のピントの関係から、中を通過
する透明流体とほぼ等しい屈折率を持つ材料で構成する
ことが望ましい。したがって、例えば透明流体が溶融ポ
リエチレンの場合には、その屈折率１．４４に近い屈折
率を持つパイレックスガラス（屈折率１．４７）で構成
することが望ましい。

【００１０】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、ＣＶケーブルの絶縁層を前述したＥＭＪ
法により接続する際にモールド型に供給されるポリエチ
レン樹脂中の異物検出に本発明を適用する例を示すもの
で、ケーブル絶縁層や内外の半導電層をペンシリング
し、露出したケーブル導体間を導体スリーブで接続した
一対の電力ケーブル（図示せず）は、導体接続部の周囲
にモールド型（図示せず）を組立てられる。モールドに
使用されるポリエチレン樹脂は押出機（図示せず）にお
いて、架橋剤とともに混練され、加熱溶融して透明流体
となり、樹脂供給用の管路１を通してモールド型内へ供
給される。管路１の途中には、パイレックスガラスなど
からなる透明リング２が介挿されている。この透明リン
グは管路１と同じ内径（約２０mm）で、長さが１５mm程
度の円筒状であり、その上下両端は、Ｏ−リング３を介
して、管路側のフランジ４，５間に対面している。ま
た、フランジ４と５は、それらの周囲４か所に設けた透
孔に挿通したボルト・ナット６により締付けられ、透明
リング２との間をシールしている。

【００１１】透明リング２の側方には、ＣＣＤカメラな
どからなるビデオカメラ１０が配置されている。このカ
メラは、透明リング２の軸方向と直交する方向から、フ
ランジ４，５間を連結するボルト６を避けた位置から、
透明リング２内を通過するポリエチレン樹脂を撮影でき
るようにセッティングされ、焦点距離および被写界深度
を調節されている。また、透明リング２の周囲にはバッ
クライト（図示せず）が配置され、適度の明るさに保た
れている。ビデオカメラ１０には、その撮影画像を写し
出すモニター１１と、画像処理装置１２と、出力装置１
３が接続されている。

【００１２】画像処理装置１２はビデオカメラ１０によ
って撮像された、ある画面（コマ）における異物の画像
を所定のしきい値に基づいて画像処理し、異物の有無
と、有りの場合には、その個数と大きさを判別して出力
すると共に、ある画面（コマ）における異物の画像の位
置と、その次または所定枚数後のコマにおける同一の異
物の画像の位置とを比較し、それらの位置の差から前記
異物の流速を求め、この流速に基づいて前記異物の流れ
方向の大きさを示す情報を補正するよう構成されてい
る。また、出力装置１３は、画像処理装置１２の出力結
果を印字して出力すると共に、予め設定された一定値以
上の大きさまたは個数の異物が検出された時は、警報を
出力するよう構成されている。

【００１３】上述のように構成した流体中の異物検出装
置において、押出機によって混練され、溶融したポリエ
チレン樹脂は透明流体として管路１を通り、モールド型
に導かれて、電力ケーブルの導体接続部の周囲にモール
ドされるが、その途中で、透明リング２を通過する際
に、ビデオカメラ１０によって透明流体中の異物像が撮
像される。例えばビデオカメラ１０として、走査方式が
ノンインターレース方式 ５２５本 ３０フィールド
（＝３０フレーム）のＣＣＤ（ Charge Coupled Devic
e）カメラを使用し、これを透明リング２の軸線中央の
直交方向の適当位置に配置し、撮像エリアを透明リング
２の内側寸法に等しい２０mm×１５mmとし、シャッター
スピードを１０ミリ秒（ｍｓ）とした場合には、撮像の
タイムチャートは図２のようになる。ここで、あるコマ
（時刻Ｔ＝ｔ１）における異物の画像ａが図３の（Ａ）
に示す通りであり、その次のコマ（時刻Ｔ＝ｔ１＋３
３．３ｍｓ）における異物の画像ａが図３の（Ｂ）に示
す通りであったとすると、異物の画像ａの横幅Ｘmmと、
見掛け上の長さＺ´mmは、異物によって受光を遮られて
いるＣＣＤ画素の数と位置の情報を画像処理装置１２で
処理することによって求められる。この場合、もう１台
のＣＣＤカメラを前記カメラおよび透明リング２の軸線
のそれぞれに対して直交する位置に配置して同時に撮像
し、画像処理すれば、異物の画像ａの奥行き方向（Ｙ方
向）の寸法も求めることができる。また、異物像の先端
と後端付近は、シャッターが開いている間も異物は移動
するため、コントラストが低下するが、画像処理装置１
２で適当なしきい値で強調するようにしている。上記の
ように、シャッターが開いている間、異物は透明流体と
一緒に移動するため、その見掛け上の長さＺ´は、真の
長さＺよりも大きく撮像される。図３の場合、（Ａ）か
ら（Ｂ）に至る間の異物の移動速度は、３０×Ｄmm／ｓ
であるから、異物の真の長さＺは、 Ｚ＝Ｚ´mm−（３０×Ｄmm／ｓ×１０ｍｓ）＝Ｚ´mm−
０．３Ｄmm となる。

【００１４】本発明においては、画像処理装置１２で上
式の演算を行い、異物の真の長さＺを示す信号を出力す
る。この信号と、前記の異物の横幅ＸmmおよびＹ方向の
寸法（もう１台のＣＣＤカメラを直交配置して併用した
場合）を示す信号は、出力装置１３に導かれ、印字して
出力される。また、出力装置１３は、異物の大きさが予
め設定したしきい値以上の場合、および単位時間内に通
過する異物の個数が設定値よりも多い場合には、警報を
出力し、作業員に、対策を採るよう注意をうながす。上
述のように、本発明の実施例によれば、溶融樹脂に異物
が含まれている場合、その個数と大きさを検出して表示
することができる。この場合、異物の流れ方向の寸法を
補正し、真の大きさとして表示するので、異物混入時の
対策に正しく対応することができる。

【００１５】なお、以上の説明においては、あるコマと
その次のコマにおける異物の画像を対比して流速を求め
る例につき示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、流体の速度に時間的な変動がないか、あっても
僅かな場合には、あるコマとその何枚か後のコマの画像
とを対比してもよく、あるいは数コマ分の画像を対比し
てそれぞれ流速を求め、それらを平均化した流速を用い
るようにしてもよい。また、ＣＣＤカメラは他の固体撮
像素子や撮像管を用いたビデオカメラであってもよく、
走査方式やフィールド数も上述の例に限定されない。ま
た、以上の説明では、透明流体として、ＣＶケーブルの
ケーブル絶縁層やその接続に使用されるポリエチレン樹
脂中の異物検出に本発明を利用した例につき説明した
が、本発明は、ポリエチレン以外の各種の透明溶融樹脂
材料、あるいは絶縁油や食用油など異物の混入を嫌う各
種の透明流体の検査に広く適用することができる。もっ
とも、本発明における透明流体は、完全透明であること
は必要ではなく、流体中に混在している異物がビデオカ
メラで撮像可能な程度の透明度を持っておればよい。な
お、透明流体は気体であっても本発明の適用が可能であ
ることは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、透明流体中に異物が混
入している場合、その流れ方向の大きさを正確に検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を、電力ケーブルの絶縁接続用ポリエ
チレン樹脂中の異物検出に利用する例を示す説明図。

【図２】 本発明におけるＣＣＤカメラによる撮像のタ
イムチャート。

【図３】 本発明において、あるコマとその次のコマに
おける異物の画像の状態を例示する説明図。

【符号の説明】

１……樹脂供給用の管路 ２……透明リング １０……ビデオカメラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明流路内を流れる透明流体を、その流
   れ方向と交差する方向からビデオカメラで撮像し、この
   画像を画像処理して前記透明流体中に含まれる異物の大
   きさを検出する異物検出装置において、前記ビデオカメ
   ラによって撮像された、ある画面における異物の画像の
   位置と、その後に撮像された画面における同一の異物の
   画像の位置とを比較し、それらの位置の差から前記異物
   の流速を求め、この流速に基づいて前記異物の流れ方向
   の大きさを示す情報を補正することを特徴とする流体中
   の異物検出装置。
2. 【請求項２】 透明流路内を流れる透明流体を、その流
   れ方向と交差する複数の方向からビデオカメラで撮像し
   て画像処理することを特徴とする請求項１に記載の透明
   流体中の異物検出装置。
3. 【請求項３】 透明流路が、管路に介挿した円筒状の透
   明リングからなることを特徴とする請求項１または２に
   記載の透明流体中の異物検出装置。
4. 【請求項４】 透明流体が、電力ケーブル若しくは電力
   ケーブルの接続部を構成する絶縁材料として使用される
   樹脂材料であることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか一項に記載の透明流体中の異物検出装置。