JP3761252B2 - 吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線照射すると励起し基底状態に戻るときに蛍光を発する紫外線励起蛍光発光体を検出する装置に係わり、特に、吸収性物品に使用するシート状のパルプ上に散布された、吸水性のポリマー粒子の散布状態(散布形状及び散布位置)を検出する際に用いて好適な、吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
使い捨ておむつや生理用ナプキンなどの吸収性物品においては、吸水性を発揮する吸水性ポリマー粒子を所定の散布パターンで散布することによって、種々の機能を持たせたものが製造されており、吸水性ポリマー粒子が所定の散布パターン通りに散布されているか否かを的確に把握し、散布パターン通りに散布されていない物は不良品として取り除くことは製品製造上重要である。
【0003】
一般に、吸収性物品においては、吸水性ポリマー粒子は、吸収性物品に使用するシート状のパルプ上に所定の散布パターンで散布されるが、吸水性ポリマーとパルプが同系色であるため、単に製造ライン上からカメラで撮像し、画像処理を行う従来の検出装置では、高速・高精度の不良品検出が不可能であった。
【0004】
一方、検出対象物及び非検出対象物に紫外線を照射し、それらの反射光のうち、特定波長(紫外線領域)の反射光の反射強度に着目した検出装置が提案されている(特開平5−174534号参照)が、斯かる装置にあっても、吸水性のポリマー粒子等の紫外線励起蛍光発光体を高速且つ的確に検出するには適当ではなかった。
【0005】
従って、本発明の目的は、吸水性のポリマー粒子を高速且つ的確に検出することが可能な、吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、シート状のパルプ及び該パルプ上に配置された吸水性ポリマー粒子に、特定波長の励起紫外線のみを照射する紫外線照射手段と、該励起紫外線の照射に伴い該パルプ及び該吸水性ポリマー粒子から発せられる蛍光を受光する受光手段と、該受光手段で受光した蛍光から輝度を除いて色差のみを抽出する色差抽出手段と、該色差抽出手段からの色差情報に基づいて上記吸水性ポリマー粒子の配置状態を検出する画像処理手段とを備えていることを特徴とする吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【0007】
請求項2記載の発明は、上記紫外線照射手段から照射される上記励起紫外線が、上記吸水性ポリマー粒子から発せられる蛍光の強度Ipと上記パルプから発せられる蛍光の強度Isとの比(Ip/Is)が最大となる波長の紫外線であることを特徴とする請求項1に記載の吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明に係る吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置の一実施形態を示したものである。図1において、符号1は吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置(以下、単に「検出装置」ともいう)を示している。
【0011】
図1に示したように、上記検出装置1は、シート状のパルプ(以下、非検出対象物ともいう。)Sと非検出対象物S上に配置された吸水性ポリマー粒子(以下、検出対象物ともいう。)Pとに、特定波長の励起紫外線を照射する紫外線照射手段2と、該励起紫外線の照射に伴い該非検出対象物S及び該検出対象物Pから発せられる蛍光を受光する受光手段3と、受光手段3で受光した蛍光から色差を抽出する色差抽出手段4と、色差抽出手段4からの色差情報(蛍光)に基づいて、検出対象物Pの散布状態を検出する画像処理手段5とを備えている。
【0012】
上記紫外線照射手段2は、紫外線を発する光源20と、光源20から発せられた紫外線から特定波長の励起紫外線のみを透過させる光学フィルター21とで構成される。光源20は、紫外線を発するものであれば特に制限されないが、300〜400nm程度の波長の紫外線を連続的に発生できる紫外線ランプを備えた紫外線照射装置を使用することが好ましい。
【0013】
上記光学フィルター21は、図2に示すように、予め、波長が250nm〜380nmの励起紫外線を検出対象物P及び非検出対象物Sに照射し、これらのそれぞれから発せられる蛍光のうちの特定波長領域(Y1〜Y2)の蛍光の強度を測定し、該検出対象物Pから発せられる蛍光の強度Ipと非検出対象物Sから発せられる蛍光の強度Isとの比(Ip/Is)が最大となる蛍光波長(Y)に対応する、波長(X)及びその近傍(X1〜X2)の励起紫外線のみ透過できるものを使用する。
【0014】
なお、光学フィルター21の透過波長を設定するに当たっては、便宜上、波長が250nm〜380nmの励起紫外線を検出対象物Pに照射し、当該検出対象物Pから発せられる蛍光強度IPのみを測定し、その最大強度Ip(X,Y)における蛍光波長(Y)に対応する、波長(X)及びその近傍(X1〜X2)を透過波長として設定することもできる。
【0015】
図1に示すように、上記受光手段3は、CCDカメラ30で構成される。CCDカメラ30の画素数は、上記非検出対象物S上に散布された上記検出対象物Pの全体像を充分に撮像できるものであれば、特に制限されないが、760×500画素程度を備えたものが好ましい。また、CCDカメラ30は、カラーCCDカメラが好ましい。なお、上記非検出対象物S及び検出対象物Pが高速で搬送される場合には、高速のシャッター機能を備えており、また、外部からの同期信号によりシャッターが動作する機能を有したCCDカメラが望ましい。
【0016】
上記色差抽出手段4は、上記CCDカメラ30を通して入力された蛍光から輝度を除いて色差のみを抽出する汎用の色差抽出装置40で構成される。
【0017】
上記画像処理手段5は、上記色差抽出装置40からの色差情報を2値化又は多値化する汎用の画像処理装置50と、色差抽出装置40からの色差情報を映像として画面に表示するモニター51とから構成される。なお、モニター51は画像処理装置50に接続してもよい。このモニター51は、操業者が、検出対象物Pの量の極端な過不足をそれに起因する蛍光強度の変化として視認することによって当該検出対象物Pが不良品であると判定することができる点で、画像処理手段5に取り入れることが好ましいが、必ずしも必須のものではない。
【0018】
上記画像処理手段5による検出対象物の散布状態の検出手順について、図3及び図4を参照しながら説明する。なお、検出項目は、非検出対象物上における検出対象物の散布形状及び散布位置である。
【0019】
図3に示すように、ステップ1(図3において、S1、以下同じ)は、吸水性ポリマーが散布された状態のシート状のパルプが搬送装置によって所定位置を通過したときに発せられるトリガー信号待ちの状態であり、トリガー信号が発せられた時点で上記CCDカメラ30によって撮像された画像が上記色差抽出装置40に入力され、ステップ2に進む。
【0020】
ステップ2では、CCDカメラ30を通して撮影された蛍光画像から色差のみを抽出した色差情報が当該画像装置50に入力される。
【0021】
ステップ3では、上記色差情報を2値化処理するためのスライスレベル(2値化レベル)が抽出される。これは、判別及び最小二乗基準に基づく自動しきい値選定法(電子通信学会論文誌 ’80/4 Vol.J63−D No.4参照)により行われ、比較的黒い部分と白い部分との略中間濃度にスライスレベルが自動設定される。
【0022】
ステップ4では、上記スライスレベルにより色差情報が2値化され、白黒の2値化処理画像(黒=0、白=1)が作成される。これにより、パルプの部分が黒(0)、吸水性ポリマーの部分が白(1)の白黒画像が得られる。具体的には、例えば、図4(a)に示すように散布位置が正しい場合には、図4(b)のような画像が得られ、図4(a’)に示すように散布位置がずれている場合には、図4(b’)のような画像が得られる(なお、図4では、黒い部分を斜線で示している)。
【0023】
ステップ5では、散布面積の判定のため、2値化処理画像の全面積(画素データーが1である白い部分の面積で、画素データーが1である総画素数)が算出される。そして、この面積(画素数)が基準値と比較され、その差が許容範囲内(OK)であればステップ6に進んでNG2フラグがOFFにされ、許容範囲外(NG)であればステップ7に進んでNG2フラグがONされる。
【0024】
ステップ8では、散布位置ずれの判定のため、散布された吸水性ポリマーの2値画像と、予めメモリーに記憶されている2値(白黒)のマスク画像との論理積(AND)が算出され、ずれ抽出画像(AND画像)が作成される。
【0025】
このマスク画像は、図4(c)及び(c’)に示すように、吸水性ポリマーの正規の散布位置を黒(0)、その他の部分を白(1)とした2値画像である。これにより、吸水性ポリマーの散布位置が正しい場合には、図4(d)に示すような全て黒(0)のAND画像が得られ、また、散布位置がずれている場合には、図4(d’)に示すような正規の散布位置からずれた部分が白(1)、その他が黒(0)のAND画像が得られる。
【0026】
ステップ9では、AND画像の全面積(画素データーが1である総画素数)が算出される。そして、この面積が基準値と比較され、その差が許容範囲内(OK)であればステップ10に進んでNG1フラグがOFFにされ、許容範囲外(NG)であればステップ11に進んでNG2フラグがONにされる。
【0027】
N1又はN2フラグがONとなった場合には、その後の工程において、不良品として処理される。
【0028】
本実施形態の検出装置1は、上記紫外線照射手段2、上記受光手段3、非検出対象物S及び上記検出対象物Pを覆う遮蔽材6が配設されており、この遮蔽材6で外乱光をカットすることによって、高精度の検出を行えるようになっている。遮蔽材6は、可視光領域の光を遮蔽できるものであれば特に制限されないが、例えば、暗幕、遮蔽箱等が好ましい。
【0030】
本発明の吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置は、検出対象物の移動速度が200m/minといった高速の場合でも、高精度の検出が可能である。
【0031】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明する。なお、本発明は、本実施例に何ら限定されるものではない。
【0032】
吸収性物品に使用するシート状のパルプ(日本紙パルプ商事社製、商品名KINLEATH 坪量150g)上に、〔表1〕に示した種々の吸水性ポリマー粒子を散布し、下記構成からなる検出装置により、下記検出条件において、その散布状態を検出した。
【0033】
なお、光源は、予め、250nm〜380nmの波長の励起紫外線を吸水性ポリマー粒子に照射し、吸水性ポリマー粒子から発せられる蛍光を波長を420nm〜450nmの範囲で測定し、吸水性ポリマー粒子からの蛍光強度比が最大となる蛍光波長(Y)に対応する、励起紫外線波長(X)及びその近傍の波長の紫外線を透過可能なフィルターガラスを使用したガラス管内壁に、近紫外線放射蛍光体を塗布した蛍光ランプを用いた。
【0034】
【表1】
【0035】
〔装置構成〕
光源;電通産業社製 134−B−BLB
(透過紫外線波長 300〜 400nm ピーク波長 368nm)
カラーCCDカメラ; SONY社製 XC=003
色抽出装置;KURABO製 KA−200A
画像処理装置; OMRON社製 F=300
モニター; OMRON社製 F=300=M09
遮蔽材;暗幕
【0036】
〔検出条件〕
設定ポリマー粒子散布面積; 750平方センチ
許容散布面積; 700平方センチ
AND画像許容面積; 750平方センチ
【0037】
〔表1〕に示したように、全ての吸水性ポリマー粒子について、設定不良品に対する検出不良品の個数(検出率)が100%となり、パルプ上に散布された吸水性ポリマー粒子の散布状態を高速且つ的確に検出可能であることが確認された。
【0038】
【発明の効果】
本発明に係る吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置によれば、シート状のパルプ上に配された吸水性のポリマー粒子を高速且つ的確に検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置の一実施形態を示す概略図である 。
【図2】 光学フィルターの設定の際の、励起紫外線波長、蛍光波長、及び蛍光強度の関係を示す概略図である。
【図3】 画像処理手段による処理手順を示すフローチャートである。
【図4】 シート状のパルプ上に散布されたポリマー粒子を画像処理手段で処理する際の様子を示す図であり、(a)及び(a’)はCCDカメラで撮像される実際の散布状態を示す概略図、(b)及び(b’)は2値化画像を示す図、(c)及び(c’)はマスク画像を示す図、(d)及び(d’)はAND画像を示す図である。
【符号の説明】
1 吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置
2 紫外線照射手段
3 受光手段
5 画像処理手段
S シート状のパルプ
P 吸水性ポリマー粒子
Claims (2)
- シート状のパルプ及び該パルプ上に配置された吸水性ポリマー粒子に、特定波長の励起紫外線のみを照射する紫外線照射手段と、該励起紫外線の照射に伴い該パルプ及び該吸水性ポリマー粒子から発せられる蛍光を受光する受光手段と、該受光手段で受光した蛍光から輝度を除いて色差のみを抽出する色差抽出手段と、該色差抽出手段からの色差情報に基づいて上記吸水性ポリマー粒子の配置状態を検出する画像処理手段とを備えていることを特徴とする吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置。
- 上記紫外線照射手段から照射される上記励起紫外線が、上記吸水性ポリマー粒子から発せられる蛍光の強度Ipと上記パルプから発せられる蛍光の強度Isとの比(Ip/Is)が最大となる波長の紫外線であることを特徴とする請求項1に記載の吸水性ポリマー粒子の散布状態検出装置。
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