JPH09304412A

JPH09304412A - 透明流体中の異物検出装置

Info

Publication number: JPH09304412A
Application number: JP11877396A
Authority: JP
Inventors: Akinori Kuwaki; 亮仙桑木; Koju Ando; 幸樹安藤
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】流体中の異物検出に際して、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】流路内を流れる透明流体に、その流れと
交差する方向からレーザビームを照射し、その透過光を
受光装置で受光して電気信号に変換し、前記透明流体中
に異物が混在している場合に生ずる受光量の変化に基づ
いて異物を検出する異物検出装置において、前記透明流
体中の異物を検出する流速検出手段を設け、この流速検
出手段からの異物の速度情報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
る異物の有無や大きさをレーザビームを用いて検出する
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、あるいは予
め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に挿入し、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】

【発明が解決しようとする課題】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】本発明は、レーザビームによる異物検出に
際して、異物の有無と、そ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、流路内を流れる透明流体に、その流れと交差
する方向からレーザビームを照射し、その透過光を受光
装置で受光して電気信号に変換し、前記透明流体中に異
物が混在している場合に生ずる受光量の変化に基づいて
異物を検出する異物検出装置において、前記透明流体中
の異物を検出する流速検出手段を設け、この流速検出手
段からの異物の速度情報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、レーザビームを照射してそ
の受光量の変化をとらえ、それを信号処理または画像処
理すれば、流路内を通過したポリエチレン樹脂中の異物
の有無および大きさを検出することができる。レーザビ
ームの走査によって異物の透過像を電気信号としてとら
える場合、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異
なった大きさの信号として出力される。また、透明流路
内を流れるポリエチレン樹脂中の流速の分布は一様では
なく、流路の中心で大きく、流路壁の近くでは小さい。
例えば透明流路の内径が円筒形で、そこを流れる流体が
ニュートンの粘性法則に従う場合には、その流速分布は
次式に示すようになり、これを図示すれば図２（ａ）の
ようになる。Ｕｒ＝Ｋ（Ｒ²−ｒ²） ……………………………………………… （１）ただし、Ｕｒ：ｒ位置における流速Ｋ：定数Ｒ：流路の半径ｒ：流路の半径方向位置ポリエチレン樹脂は、上記（１）式に完全に従うニュー
トン流体ではないが、押出し時の平均流速が所定の範囲
内の場合にはそれに近い挙動を示す。また、それよりも
流速が低い場合には、むしろ図２（ｂ）のＶｒのよう
に、ビンガム流体に近い流速分布を示す。したがって、
本発明においては、透明流体の流れの方向に異なる複数
の位置から透明流体にそれぞれレーザビームを照射し、
それらの透過光をそれぞれ受光装置で受光して電気信号
に変換し、これらの電気信号に基づいて前記透明流体中
における異物の有無および大きさを示す情報を求めると
共に、前記複数の受光装置で検出された同一の異物の検
出時間差からその異物の速度情報を求め、この速度情報
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。

【０００８】２組のレーザビーム照射装置と受光装置を
使用する場合、一般にレーザビーム照射装置は高価であ
るので、単一のレーザビーム照射装置を使用し、そのレ
ーザ光源から得られたレーザビームをポリゴンミラーな
どの多角形回転ミラーで反射させ、得られた走査レーザ
ビームをミラーおよびハーフミラー等からなる分光手段
を通して２つのレーザビームに分光し、これらのレーザ
ビームを、透明流体の流れ方向の異なった位置から透明
流体に照射し、それらの透過光をそれぞれ受光装置で受
光するようにすることが望ましい。また、２つのレーザ
ビームを、透明流体の流れ方向の異なった位置から、か
つ透明流体の流れと交差する複数の方向から同時に透明
流体に照射するようにすれば、異物の有無および速度情
報を知ることができるだけでなく、異物が重なって通過
する場合でも、それらの重なりを識別できるので、異物
の個数や大きさを正確に求めることができる。

【０００９】本発明においては、透明流体中の異物の流
速Ｖを求める方法として、流路内を流れる透明流体を、
その流れと交差する方向からビデオカメラで撮像し、こ
のビデオカメラで撮像された、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Ｖを求めることもできる。なお、ビデオカ
メラで撮像した異物の画像の位置の差から異物の流速Ｖ
を求める場合には、流路内を流れる透明流体にその流れ
と交差する方向からレーザビームを走査し、その透過光
を受光装置で受光して電気信号に変換し、前記透明流体
中に異物が混在している場合に生ずる受光量の低下に基
づいて異物を検出した際に、トリガーを掛け、最初の画
像を取込むようにすることが望ましい。本発明におい
て、レーザビームを照射し、あるいはビデオカメラで撮
像するための透明流路は、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
明リングは横断面を四角形としておくこともできるが、
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方が
好ましい。また、透明リングはレーザビームの屈折を少
なくする関係上、中を通過する透明流体とほぼ等しい屈
折率を持つことが望ましい。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１．４
７）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３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、押出機からモールド型へ至る樹脂供給用の管路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）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、図１に示すよう
に、レーザビーム照射装置１０と、ハーフミラー２０
と、このハーフミラーによって分光されたレーザビーム
Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ図１の紙面と平行な面内において
直角に屈折させる一対のミラー２１ａ，２１ｂと、これ
らのミラー２１ａ，２１ｂを出たレーザビームＬａ，Ｌ
ｂを透明リング２の軸線方向（図１の紙面と直交する方
向）に下方または上方にそれぞれ直角に屈折させる一対
のミラー２２ａ，２２ｂ（図示せず）と、これらのミラ
ー２２ａ，２２ｂを出たレーザビームＬａ，Ｌｂを再び
透明リング２の軸線と直交する方向（図１の紙面と平行
な面内）にそれぞれ直角に屈折させる一対のミラー２３
ａ，２３ｂと、これらのミラー２３ａ，２３ｂを出て透
明リング２内を透過したレーザビームＬａ，Ｌｂを受光
する一対の受光装置３０ａ，３０ｂが配置されている。
ハーフミラー２０は、レーザビームＬａ，Ｌｂが１／２
ずつ等分に分光されるように透過率と反射率を選択され
ており、またミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，
２３ａ，２３ｂは、ハーフミラー２０から受光装置３０
ａ，３０ｂに至る２本のレーザビームＬａ，Ｌｂの光路
長さが等しくなり、同一の減衰量になるように反射率を
等しくされ、かつレーザビームの光軸に対してそれぞれ
４５°の角度に正確に位置決めされている。なお、図３
には、上記レーザビームＬａおよびＬｂの２系統の内、
レーザビームＬａに関する構成部材だけが図示されてい
る。上記において、ミラー２１ａ，２１ｂはレーザビー
ムＬａ，Ｌｂを透明リング２の軸線と直交する２つの方
向から照射するために使用するものであり、またミラー
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは、図３に示すよう
に、レーザビームＬａ，Ｌｂが透明リング２の軸線方向
に適当な距離（例えば、１０ｍｍ程度）離れた位置を通
過するようにするために使用されるものである。

【００１２】受光装置３０ａ，３０ｂから出力されたデ
ジタル信号は信号処理装置４０において処理され、異物
の個数、幅方向の大きさ、幅方向の位置、および検出さ
れた異物の流速とそれに基づく補正係数を算定され、出
力装置５０およびモニタ６０に出力される。

【００１３】レーザビーム照射装置１０は図４に示すよ
うに、半導体レーザなどからなるレーザ発振器１１と、
モータ（図示せず）によって駆動されて高速回転し、入
射したレーザビームをスキャンニングしてスイープさせ
る８面体ポリゴンスキャナーなどからなる多角形回転ミ
ラー１２と、この多角形回転ミラー１２からのレーザ光
線を反射させる反射ミラー１３と、入射したレーザビー
ムを平行光線にするコリメータレンズ（Ｆθレンズ）１
４とを備えている。受光装置３０ａ，３０ｂは図５に示
すように、それぞれ集光レンズ３１と、その焦点位置に
設置され、光信号をアナログ電気信号に変換する受光素
子３２と、このアナログ電気信号をデジタル信号に変換
するアナログ・デジタル変換装置３３とから構成されて
おり、その出力端子３４には、図６に示すように、受光
量に応じたデジタル信号が時系列の２値信号としてそれ
ぞれ出力される。図６において、受光装置出力“０”
は、レーザビームが異物に遮られ、その透過光が減少し
て受光量がしきい値以下に低下したことを意味するの
で、異物の存在を示すことになる。

【００１４】信号処理装置４０は、受光装置３０ａ，３
０ｂからの信号に異物の存在を示す“０”信号が含まれ
ている場合には、その数と位置とから異物の数と大きさ
を演算する。また、走査レーザビームＬａとＬｂによる
同一異物の検出時間差からその異物の流速を求め、この
流速に基づいて算定された補正係数によって異物の流れ
方向の大きさを示す情報を補正する。なお信号処理装置
４０は画像処理回路を内蔵しており、その入力信号に異
物の存在を示す“０”信号が含まれている場合には、そ
の間の走査レーザビームの時系列データをそれぞれ記憶
装置に保存し、所定の時系列データ（例えば、走査線１
０２４本分ずつ）が集積される度に画像処理してモニタ
６０に送り出す。これは受光装置３０ａおよび３０ｂか
らの信号系列ごとに別々に行われる。これによってモニ
タ画面ａ，ｂ上には、それぞれ受光装置３０ａ，３０ｂ
によって検出された異物の拡大像がゆっくりと移動する
像として写し出される。図１における出力装置５０は、
信号処理装置４０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（例えば、識別
レベルが数１０μｍの場合に１００μｍ以上の場合）ま
たは個数の異物が検出された時は、警報を出力し、作業
員に、対策を採るよう注意をうながす。

【００１５】このような構成の異物検出装置を用いて、
前述のＥＭＪ法によりＣＶケーブルを接続する際にモー
ルド型に供給されるポリエチレン樹脂中の異物検出を行
う場合には、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
型内へ供給されるが、管路１に介挿した透明リング２内
を通過する際、レーザビームを照射され、異物が混在し
ているか否かを検査される。すなわち、照射装置１０の
レーザ発振器１１から発振されたレーザ光線は多角形回
転ミラー１２によって６００Ｈｚ程度の周波数でスキャ
ンニングされ、コリメータレンズ１４によって平行光線
となる。なお、このスキャンニングは図１および図４の
紙面と平行な面内で行われる。また、スキャンニングさ
れるレーザビームの高さＨ（図１および図４の紙面に直
交する方向の長さ）は６０μｍ程度とされる。このレー
ザビームは、ハーフミラー２０などの分光手段を通して
５０％ずつの２つのレーザビームＬａ，Ｌｂに分光さ
れ、それぞれミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，
２３ａ，２３ｂで反射した後、透明リング２内を通過す
るポリエチレン樹脂に、透明リング２の軸方向および円
周方向の異なった位置から照射される。

【００１６】その際、ポリエチレン樹脂中に異物が混在
していると、それによってレーザビームの一部は吸収ま
たは散乱されるので、受光装置３０ａ，３０ｂに到達す
る光量は減少する。受光装置３０ａ，３０ｂにおける受
光量の変化は受光素子３２によって電気信号に変換さ
れ、さらにアナログ・デジタル変換装置３３によってデ
ジタル信号に変換されて出力される。この信号変換は、
図６に示すように、各走査線ごとに、かつ走査の途中に
おいても刻々と行われ、所定のしきい値で区分され、
“０”または“１”の２値信号として出力される。ここ
で、図７に示すように、ポリエチレン樹脂がＺ−Ｚ´方
向に下から上に流れており、レーザビームの走査をＹ−
Ｙ´方向に行っている場合に、異物Ａが混在しているポ
リエチレン樹脂が通過していく場合を想定すると、同図
（ａ）や（ｃ）のように異物Ａが走査線の高さＨ内にな
い場合には、図８（ａ）や（ｃ）に示すようにスキャン
データは全て“１”となるが、図７（ｂ）のように異物
Ａが走査線の高さＨ内にある場合には、図８（ｂ）のよ
うにスキャンデータには“０”が含まれることになり、
異物が通過したことが検出される。この場合、異物Ａの
横幅はスキャンデータにおける横に並んだ“０”の数
（これは受光量が低下した時間幅と走査線のスィープ速
度の積に等しい）から求めることができる。例えば、透
明リングの内径が２０ｍｍ、レーザビームの走査速度が
６００Ｈｚのとき、透明リング内のレーザビームの通過
時間は１２２．２μｓｅｃ（実測結果）であり、サンプ
リング時間が０．１２５μｓｅｃであるとすると、分解
数ＭはＭ＝１２２．２μｓｅｃ／０．１２５μｓｅｃ＝９７８となり、分解能ＰはＰ＝２０ｍｍ／９７８＝２０μｍとなる。したがって、スキャンデータにおける横に並ん
だ“０”の数が３個の場合には、異物Ａの横幅ＷはＷ＝２０μｍ×３＝６０μｍとなる。

【００１７】なお、前述したように、走査線の高さＨ
（レーザビームのスポット径）を６０μｍ程度、走査の
周波数を６００Ｈｚ程度としておけば、異物が通常時の
最高速度（上記実施例の場合は平均流速７ｍｍ／ｓｅｃ
程度）で通過する場合でも、いずれかの走査レーザビー
ムによって異物を確実に照射することができる。換言す
れば、走査レーザビームと次の走査レーザビームとの間
に到達した異物は次の走査レーザビームによって照射さ
れるので、異物の検出を取り逃がすことはない。異物Ａ
の流れ方向の大きさは、流れがなければ、図９において
縦方向に並んだ“０”の数に基づいて求めることができ
る。しかしながら、前述の式（１）などに示したよう
に、円形流路内を流れるポリエチレン樹脂中の流速の分
布は流路の中心軸からの距離によって異なっており、流
路の壁面の近くを流れる異物は速度が遅く、走査線の高
さＨ内にとどまる時間が長いので、異物Ａの流れ方向の
大きさは実際よりも拡大されて表示されることになる。
また、流路の中心付近を流れる異物は流れ方向の大きさ
を小さく表示されることになる。したがって、異物Ａの
流れ方向の真の大きさを知るためには、透明流体中の横
断面内における異物の流速から補正係数を求め、この補
正係数に基づいて前記異物の流れ方向の大きさを示す情
報を補正することが必要である。

【００１８】本発明においては、レーザビームＬａ，Ｌ
ｂの透過位置を透明リング２の軸線方向に１０ｍｍ程度
ずらしてあるので、受光装置３０ａ，３０ｂにおいて同
一の異物を検出した際に生ずる信号には、その異物の流
速に関する情報が含まれている。すなわち、受光装置３
０ａ，３０ｂによって同一の異物を最初に検出した際の
検出時間差をレーザビームＬａ，Ｌｂの透過距離（図３
のＳ）で割れば、その異物の流速を求めることができ
る。なお、複数の異物が透明リング２内を同時に通過す
るような場合、レーザビームＬａによって最初に検出さ
れた異物が、流速が遅いため、レーザビームＬｂを通過
する際に、流速の速い他の異物よりも後に検出されるこ
とも考えられるが、これは異物の大きさによって異同を
判別するシステムを付加することによって解決できる。
本発明においては、このようにして得た補正係数に基づ
いて異物の流れ方向の大きさを示す情報を補正すること
により、異物Ａの流れ方向の真の大きさを知ることがで
きる。

【００１９】補正の方法としては、次の方法を採用する
ことができる。（１）異物が平均流速（Ｖ0 ）で通過した時、受光装
置３０ａ，３０ｂから出力される異物の流れ方向の大き
さを示す情報が、異物の真の大きさを示す情報となるよ
うに設定し、この時の補正係数Ｃを１とする。（２）異物の通過速度が平均流速（Ｖ0 ）よりも大き
い時、受光装置３０ａ，３０ｂから出力される異物の流
れ方向の大きさを示す情報は、異物の真の大きさよりも
小さく出力されるため、信号処理装置４０において、異
物の流れ方向の大きさを示す情報に、補正係数Ｃ1 （＞
１）を乗算する補正を行う。この補正係数Ｃ1 は、異物
の通過速度が大きくなるにつれて、大きな値となる。（３）異物の通過速度が平均流速（Ｖ0 ）よりも小さ
い時、受光装置３０ａ，３０ｂから出力される異物の流
れ方向の大きさを示す情報は、異物の真の大きさよりも
大きく出力されるため、信号処理装置４０において、異
物の流れ方向の大きさを示す情報に、補正係数Ｃ2 （＜
１）を乗算する補正を行う。この補正係数Ｃ2 は、異物
の通過速度が小さくなるにつれて、小さな値となる。（４）補正係数Ｃ1 ，Ｃ2 は、予め求めて信号処理装
置４０内の記憶媒体に格納しておき、異物の速度情報に
基づいて適宜選択される。例えば、レーザビームが６０
０Ｈｚ（＝１．６７ｍｓｅｃ／ｓｃａｎ）で走査してい
る場合、図９に示すように、“０”の数が縦方向に４個
連続して並んだときには、１．６７ｍｓｅｃ／ｓｃａｎ×４＝６．６８ｍｓｅｃとなり、平均流速７ｍｍ／ｓｅｃを基準に考えると、流
れ方向の見掛けの大きさは、６．６８ｍｓｅｃ×７ｍｍ／ｓｅｃ＝４７μｍとなるが、その異物の実測した流速Ｖが１０ｍｍ／ｓｅ
ｃであったとすると、その異物の流れ方向の真の大きさ
Ｌは、４７μｍ×１０ｍｍ／７ｍｍ＝６７μｍとなる。したがって、この場合の補正係数Ｃ1 は１０／
７ということになる。

【００２０】なお、異物の流れ方向の大きさを示す情報
を補正する場合には、上記した補正係数の乗算に替え、
異物の流れ方向の大きさを示す情報に、異物の通過速度
によって定まる補正量を加減算するようにしてもよい。
また、本発明においては流路内を異物が同時に２個通過
する場合でも、直交方向から測定することによってそれ
らが２個であること、およびそれらのＸ方向とＹ方向の
大きさをそれぞれ識別することができる。図１０はその
パターンと、モニタ画面ａ，ｂ上の異物像を示すもの
で、Ｎｏ．１は流路の中央に球状の異物Ａがあり、Ｙ軸
上の壁面近くにもう１個の球状の異物Ｂ（この異物は壁
面の近くにあるため、モニター画面上には、長れ方向に
拡大され、長丸状に写る。）があるパターンを示してい
る。Ｎｏ．２は流路の中央とＸ軸上の壁面近くに球状の
異物Ａ，Ｂがあるパターンを示しており、またＮｏ．３
はＹ軸およびＸ軸上の壁面近くに球状の異物Ａ，Ｂがあ
るパターンを示している。このように、本実施例におい
ては流路内を異物が同時に２個通過する場合でも、それ
らの個数と大きさを識別することができ、また一般的に
は３個以上の場合でもそれらを識別することができる。
ただし、３個の異物が流路の中央とＹ軸およびＸ軸上に
各１個ずつあるような特異な場合には、例外的に識別で
きない場合もある。それは、モニター画面ａにもモニタ
ー画面ｂにも、異物像は重り合って２個ずつしか写らな
いからである。しかしながら、このようなケースは極め
て希なことと考えられるので、実用上は問題がない。

【００２１】なお、以上の説明においては、流速検出手
段として、複数の受光装置を流れの方向に離間して配置
し、これらの受光装置で検出された同一の異物の検出時
間差からその異物の速度情報を求める例につき説明した
が、本発明における流速検出手段はこれに限定されるも
のではなく、例えばビデオカメラを使用することもでき
る。この場合には、図１１に示すように、レーザビーム
照射装置１０とレーザ受光装置３０は、透明リング２の
両側に１組だけ配置し、それらと直交する方向にビデオ
カメラ７０と照明用のライト８０を透明リング２を挟ん
で配置する。

【００２２】図１１において、レーザビーム照射装置１
０と受光装置３０としては、それぞれ図４および図５に
おけると同様の構成のものが使用されており、レーザビ
ーム照射装置１０から出力されるレーザビームは透明リ
ング２内を通過する透明流体を横断するようにして走査
している。また、このレーザビームの透過光は、受光装
置３０によって検出されて電気信号に変換され、図６の
場合と同様に、その受光量がしきい値を越えた場合は
“１”、しきい値以下の場合は“０”のデジタル信号を
出力している。

【００２３】信号処理装置４０は、走査回数検出手段と
流速検出手段を内蔵している。走査回数検出手段は、受
光装置３０から入力するデジタル信号を処理し、図９に
示すように、“０”信号が連続して含まれているレーザ
ビームの走査回数Ｎを検出する。この走査回数検出手段
４１は、Ｎ＞０の間、流速検出手段に向けて信号取込み
指令信号を発する。流速検出手段は、ビデオカメラ７０
からの画像信号を入力しており、常時は出力を生じてい
ないが、走査回数検出手段より、信号取込み指令信号を
受信すると、ビデオカメラ７０からの画像信号を処理
し、異物の流速Ｖを算出する。例えば、ビデオカメラ７
０として、走査方式がノンインターレース方式、５２５
本、３０フィールドのＣＣＤカメラを使用し、その撮像
エリアを透明リング２の内側寸法に等しい２０mm×１５
mmとし、シャッタースピードを１０ミリ秒（ｍｓ）とし
た場合、撮像のタイムチャートは図１２のようになる。
ここで、あるコマ（時刻ｔ＝ｔ1 ）における画面上の異
物Ａの画像位置が図１３（Ａ）に示す通りであり、その
次のコマ（時刻ｔ＝ｔ1 ＋３３．３ｍｓ）における画面
上の異物Ａの画像位置が図１３（Ｂ）に示す通りであっ
たとすると、その間の移動距離Ｄmmをコマ間の時間差
（３３．３ｍｓ）で割ることにより、異物の流速Ｖを求
めることができる。なお、異物の流速Ｖが遅い場合に
は、あるコマとその数コマ後の画面間の移動距離をその
間の時間差で割るようにすればよい。

【００２４】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。ま
た、レーザビームをハーフミラーなどからなる分光装置
を用いて分光するようにすれば、高価なレーザビーム照
射装置の設置台数を増加させる必要がない。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をレーザビームで照射
した際に、その透過像が得られる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。また、上記実施例
では、レーザビームＬａ，Ｌｂを透明流体の流れと直交
する２つの方向から透明流体に照射する例につき述べた
が、これは必ずしも直交方向からでなくてもよく、場合
によっては同一方向からでもよい。

【００２５】

【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】本発明の実施例の使用状態における全体構成
を示す概略構成図。

【図２】流体の流路内半径方向位置と流速の関係を例
示するグラフ。

【図３】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４】本発明におけるレーザビーム照射装置の構成
例を示す説明図。

【図５】本発明における受光装置の構成例を示す説明
図。

【図６】本発明における受光装置の受光量と出力デー
タを例示するグラフ。

【図７】本発明装置における受光装置の走査線と異物
の位置関係を、時間の変化と共に示す説明図。

【図８】本発明装置において受光装置から出力される
デジタル信号を時間の変化と共に示す説明図。

【図９】本発明装置において受光装置から出力される
デジタル信号を時間の変化と共に示す説明図。

【図１０】本発明装置において、２個の異物が通過す
る場合の３つのパターンとそれぞれのパターンにおける
モニタ画面ａ，ｂ上の異物像を例示する説明図。

【図１１】本発明において異物の流速検出にビデオカ
メラを使用する場合の実施例を示す説明図。

【図１２】図１１の実施例における撮像のタイムチャ
ート。

【図１３】図１１の実施例における、あるコマと次の
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……管路２……透明リング１０……レーザビーム照射装置２０……ハーフミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ……
ミラー３０，３０ａ，３０ｂ……受光装置４０……信号処理装置５０……出力装置６０……モニタ７０……ビデオカメラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路内を流れる透明流体に、その流れと
交差する方向からレーザビームを照射し、その透過光を
受光装置で受光して電気信号に変換し、前記透明流体中
に異物が混在している場合に生ずる受光量の変化に基づ
いて異物を検出する異物検出装置において、前記透明流
体中の異物を検出する流速検出手段を設け、この流速検
出手段からの異物の速度情報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透
明流体中の異物検出装置。
【請求項２】透明流体の流れの方向に異なる複数の位
置から透明流体にそれぞれレーザビームを照射し、それ
らの透過光をそれぞれ受光装置で受光して電気信号に変
換し、これらの電気信号に基づいて前記透明流体中にお
ける異物の有無および大きさを示す情報を求めると共
に、流速検出手段において、前記複数の受光装置で検出
された同一の異物の検出時間差からその異物の速度情報
を求め、この速度情報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請求項１
に記載の透明流体中の異物検出装置。
【請求項３】流速検出手段において、複数の受光装置
で検出された同一の異物の検出時間差からその異物の速
度情報を求め、この速度情報から補正係数を求め、この
補正係数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請求項２に記載の透明
流体中の異物検出装置。
【請求項４】単一のレーザ光源から得られたレーザビ
ームを多角形回転ミラーで反射させ、得られた走査レー
ザビームを分光手段を通して２つのレーザビームに分光
し、これらのレーザビームを、透明流体の流れ方向に異
なる２つの位置から透明流体に照射し、それらの透過光
をそれぞれ受光装置で受光す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。
【請求項５】レーザビームを、透明流体の流れと交差
する複数の方向から透明流体に照射することを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか一項に記載の透明流体中
の異物検出装置。
【請求項６】流路内を流れる透明流体を、その流れと
交差する方向からビデオカメラで撮像し、このビデオカ
メラで撮像された、ある画面における異物の画像の位置
と、所定時間経過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、それらの位置の差と前記所
定時間の関係から前記異物の流速Ｖを求めることを特徴
とする請求項１に記載の透明流体中の異物検出装置。
【請求項７】流路内を流れる透明流体にレーザビーム
を走査し、透明流体中に異物が混在している場合に生ず
る受光量の低下を検出した際に、ビデオカメラから画像
信号を流速検出手段に取込み、異物の流速Ｖを求めるこ
とを特徴とする請求項６に記載の透明流体中の異物検出
装置。