JP3227846B2 - 溶融ポリエチレン中の異物検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温溶融状態で流れるポ
リエチレン中の異物を検出する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】架橋ポ
リエチレン絶縁電力ケーブル（ＣＶケーブル）の絶縁体
の押出被覆やＣＶケーブル接続部の押出モールドジョイ
ント等において、ポリエチレン中に異物が存在すると絶
縁破壊等の電気的障害の要因となる。このため、溶融ポ
リエチレンの全量にわたって、異物の個数とその大きさ
を検出する必要がある。又上記溶融ポリエチレンには架
橋剤が混合されているため、溶融ポリエチレンの温度が
均一でないと、架橋反応が異常に進むいわゆるヤケ現象
が生じる。このため、異物の検出は、溶融ポリエチレン
の温度や流速等を変化させない状態で測定できることが
条件となる。

【０００３】図６は従来の溶融ポリエチレン中の異物検
出方法の一例の説明図である。図面に示すように、溶融
ポリエチレン32のパイプの一部をガラスパイプ31で構成
し、光源33よりレーザ光を発射し、レーザ光が溶融ポリ
エチレン32中に存在する異物によって散乱される散乱光
をとらえることで異物の存在とその大きさを検出する方
法である。図面において、34は反射鏡、35はレンズ、36
は光ディテクタ、37はオシログラフである。

【０００４】このような異物の検出方法は、異物によっ
て散乱されるレーザ光をとらえるため、数μｍ以下の微
小な異物を高感度に検出できるが、異物の径がレーザ光
の波長よりかなり大きくなると（〜数10μｍ）、異物の
形や表面状態によって散乱光の強度や方向が変化するた
め、異物外径の測定誤差が大きくなり、あるいは測定で
きないという問題点がある。

【０００５】図７は従来の溶融ポリエチレン中の異物検
出方法の他の例の説明図である。図面に示すように、ガ
ラスパイプの形状をシート状ガラスパイプ41とし、ＣＣ
Ｄカメラ43の焦点深度内でその中を通過する溶融ポリエ
チレン42の異物像をカメラ像としてとらえて形状を検出
する方法である。

【０００６】このような検出方法は、微小な異物を検出
するためには、レンズの焦点距離が長くなり、倍率が大
きいと焦点深度が浅く（短く）なる。そのため、溶融ポ
リエチレンの流れる通路を広く、かつ薄くする必要があ
り、架橋反応が進むヤケの現象が生じる可能性が高くな
る。又溶融ポリエチレンの流速が速くなるため、全量検
査を行うためには極めて高速な画像処理が必要とされ
る。さらにカメラ視野の大きさのパイプが必要となるこ
とで、溶融ポリエチレンの温度を一定に保つためガラス
部を保温する必要がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解消し、広い視野をもち、高い空間分解能と大きな被写
体深度をもつ溶融ポリエチレン中の異物検出方法を提供
するもので、その特徴は、溶融ポリエチレンが流れるパ
イプに光が透過する窓を設け、その窓から、光源からの
光を溶融ポリエチレンに透過させて、溶融ポリエチレン
中に含まれる異物によって光源の光が遮ぎられて生じる
影をラインセンサで検出し、影の幅と影の強度との積か
ら異物の大きさを測定することにある。

【０００８】

【作用】約 120℃に加熱し、溶融状態になったポリエチ
レンの流路中にガラスパイプを設置する。このガラスパ
イプを挾んで光源とラインセンサを対向させて配置し、
ラインセンサの各画素の光源強度をモニターする。溶融
ポリエチレン中に異物が存在すると、光源の光が異物に
よって遮ぎられ、その遮ぎられた光の量は異物の大きさ
と相関がある。さらに、異物の影は、異物とセンサの距
離が離れると光の干渉によってボケてくる（影の強度が
弱くなる）が、その分影の幅が広がり、影の強度と影の
幅の積は異物とセンサの距離に依存しなくなる。又ライ
ンセンサの影の生じている画素から異物の位置を知るこ
とができる。この位置精度と影の幅の測定精度はライン
センサの画素数と画素の大きさで決まり、ラインセンサ
は10μｍの画素が5000ヶならんだものが容易に入手でき
る。

【０００９】本発明の検出方法によって、どの程度の分
解能と視野及び焦点深度をもっているかを図３（イ）に
示す方法で調べた。図において21は波長 850μｍのＬＥ
Ｄ光源、22はコア径 250μｍのＰＣＦ光ファイバ、23は
セルフォックレンズ、24は図３（ロ）に示すような４
種、即ち 130μｍ25a 、70μｍ25b 、20μｍ25c 、 455
μｍ25d の金属ワイヤを配設した試料、26はラインセン
サ、27はＣＣＤ駆動回路、28はコンピュータ、29はプリ
ンタで、図３（イ）のように、上記４種の金属ワイヤ
（25a, 25b, 25c, 25d）をもった試料25を光路中に置
き、図のＡあるいはＢに位置せしめることで焦点深度の
深さによって異物径の検出精度がどの程度に変化するか
を調べた。ＣＣＤの信号出力は図４（2048画素、視野約
28.6mm、ＣＣＤラインセンサと試料の間隔約10mm）のよ
うに、金属ワイヤを張った位置に対応する画素に影とし
てとらえられる。結果を図５に示す。

【００１０】図５より、影の幅と深さ（光強度）は、光
の回折のために 150μｍ以下ぐらいから金属ワイヤ幅と
の関係に直線性がみられなくなるが、幅と深さの積は 4
55μｍの金属ワイヤ影に対して良好な直線であらわされ
る関係をもっていることがわかる。さらに、ラインセン
サ26と試料25の間隔を変化させたＡ10mm，Ｂ40mmの位置
でもこの関係が保たれることがわかった。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の異物検出方法の具体例の回路
構成図、図２は図１の各部位の動作説明図である。光源
１によって、溶融ポリエチレンが流れるフローガラスセ
ル２にＬＥＤ光が一様に照射される。ラインセンサ駆動
回路３によってＣＣＤラインセンサ４より一画素づつ出
力される信号を、アンプ５によりコンパレータ６で判定
できるレベルに増幅し、あらかじめ設定しておいたレベ
ルとコンパレータ６で比較する。コンパレータ６は異物
の信号があるとハイレベルとなり、このハイレベルの期
間をカウンタ７で数えることで異物の影の幅を知ること
ができる。

【００１２】一方、ＣＣＤラインセンサ４の信号は、ピ
ークホールド回路９で、１フレーム（ＣＣＤの０画素目
から2048画素まで出力する時間）中にあらわれる最大の
信号をホールドし、影の深さＣが保持される。カウンタ
７で数えた異物の影の幅をＤ／Ａコンバータ８でアナロ
グ値ｂし、影の深さレベルＣと乗算器10で乗算すること
で異物影の面積に比例した信号レベルが出力ｄとして得
られる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶融ポリ
エチレン中の異物検出方法によれば、次の効果を有す
る。 （１）溶融ポリエチレン中の異物の影をとらえることで
測定可能であり、レンズの焦点深度にかかわることなく
異物検出ができる。 （２）異物によってできる影をラインセンサで検出する
ため、窓ガラスが短くてすみ、ガラス部を設けたことに
よる溶融ポリエチレンの保温の必要がなくなる。 （３）影は、光源の光を照射する方向の異物の最大径に
対応するため、異物の表面状態や形状の影響が少なく、
信号の処理も少なくてすみ、溶融ポリエチレン全量のチ
ェックが容易となる。 （４）影の幅と光強度の積から異物外径を求めるため、
光の干渉による異物影のボケ具合による誤差が小さく、
径の小さい異物の検出も可能となる。従って、本発明の
方法はＣＶケーブルの押出被覆工程やＣＶケーブル接続
部の押出モールドジョイント等に利用するとき、極めて
効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融ポリエチレン中の異物検出方法の
具体例の回路構成図である。

【図２】図１の各部位の動作説明図である。

【図３】図３（イ）は本発明の異物検出方法の分解能、
視野及び焦点深度調査のための実験方法の説明図であ
り、図３（ロ）はそれに用いた試料の説明図である。

【図４】図４（イ）は図３の実験によるＣＣＤラインセ
ンサの信号出力の画像、図４（ロ）及び（ハ）はそれぞ
れ 25c，25d の拡大図である。

【図５】図３の実験による異物径と異物影の関係図であ
る。

【図６】従来の溶融ポリエチレン中の異物検出方法の一
例の説明図である。

【図７】従来の溶融ポリエチレン中の異物検出方法の他
の例の説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 溶融ポリエチレンフローガラスセル ３ ＣＣＤラインセンサ駆動回路 ４ ＣＣＤラインセンサ ５ アンプ ６ コンパレータ ７ カウンタ ８ Ｄ／Ａコンバータ ９ ピークホールド回路 10 乗算器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ポリエチレンが流れるパイプに光が
   透過する窓を設け、その窓から光源からの光を溶融ポリ
   エチレンに透過させて溶融ポリエチレン中に含まれる異
   物によって光源の光が遮ぎられて生じる影をラインセン
   サで検出し、影の幅と影の強度との積から異物の大きさ
   を測定することを特徴とする溶融ポリエチレン中の異物
   検出方法。