JP5277414B2

JP5277414B2 - 石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置および検出方法

Info

Publication number: JP5277414B2
Application number: JP2008332950A
Authority: JP
Inventors: 敦志満津; 正樹森川
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: EP2202007A1; JP2010151758A; KR101128837B1; EP2202007B1; US8164750B2; KR20100076882A; US20100165347A1; CN101813637A; CN101813637B; TW201027066A; TWI414779B

Description

この発明は、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置および検出方法に関するものであって、特に、多角形の外面をもち、光を乱反射する傾向のある白色の石英粉体原料中に、例えば、鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物を含有する場合であっても、精度良く有色異物を検出して除去することができる。

粉体中に含まれる異物を除去する従来法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、検査部において、白色透明素材からなるコンベヤの下方からの透過光と、コンベヤの上方からの反射光とをコンベヤ上に存在する粉体に同時に照射して、コンベヤの上方に配置させたラインＣＣＤカメラにより異物を検出する方法が挙げられる。
特開２０００−８４４９６号公報

白色粉体中に含まれる有色異物を検知するための従来の検出手段としては、例えば、コンベヤで搬送される粉体の白黒画像を微分干渉顕微鏡で撮影し、この撮影した白黒画像に対して空間フィルタを適用して輝度が変化する部分を強調し、この強調した部分を２値化することによって、白色粉体中に含まれる有色異物を検出する方法が有用である。

しかしながら、かかる方法は、白色粉体に対して有色異物の色の濃淡差が大きい場合には、有色異物を効果的に検出することができるが、有色異物の色が、薄い黄色のような淡い色の場合には、白色粉体中に含まれる有色異物を十分に検出することはできないという問題がある。

色の濃淡を明確化するための検出手段としては、例えば、検査部において、コンベヤの上方から光をコンベヤ上に存在する粉体に照射して、コンベヤの上方に配置させたラインＣＣＤカメラで撮影してカラー画像として処理することにより有色異物を検出する方法が有用である。

この有色異物検出手段は、カラー画像として有色異物を検知するため、有色異物の色が、薄い黄色のような淡い色の場合であっても、粉末状や顆粒状の薬剤のように、多角形の外面をもたない白色粉体に対しては、有色異物の濃淡が明確化されるため、精度良く検出することは、原理上可能である。

しかしながら、白色粉体が石英粉体の場合には、石英粉体が多角形のガラス状の外面をもち、照射した光が石英粉体の外面で乱反射する傾向があるため、検査部において、コンベヤの上方から光をコンベヤ上に存在する粉体に照射して、コンベヤの上方に配置させたラインＣＣＤカメラで撮影すると、前記乱反射の影響により、石英粉体の一部が黒色に見えたりするなど、正確な濃淡のカラー画像を得ることができず、特に、石英粉体中に含まれる、鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物を精度良く検出することができないという問題があった。

この発明の目的は、照射した光の乱反射を防止し、正確な濃淡のカラー画像を得ることにより、石英粉体中に有色異物、特に鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物が含まれる場合であっても、精度良く検出することができる石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置および検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）多角形の外面をもつ白色の石英粉体の原料を一定量ずつ連続供給するための原料供給手段と、該原料供給手段から連続供給された前記石英粉体原料を搬送するベルト搬送手段と、前記ベルト搬送手段の上方に位置し、所定波長の光を発する第１発光手段と、該第１発光手段の下方であってかつ前記ベルト搬送手段の上方に位置し、前記第１発光手段から発する光を散乱光に変換した上で、ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料に対し照射する光拡散照射手段と、前記ベルト搬送手段の上方に位置し、前記石英粉体原料のカラー画像を連続撮影するカラー撮像手段とを具え、前記光拡散照射手段からの散乱光を前記石英粉体原料に対して照射することにより、前記カラー撮像手段で撮影したカラー画像の色の違いを明確化して、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出することを特徴とする、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（２）前記光拡散照射手段は、下面に凹凸を形成してなる透明プラスチック板を有する上記（１）記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（３）前記発光手段から発する光は、波長が２０〜８００ｎｍの範囲である可視光である上記（１）または（２）記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（４）前記コンベヤベルトは、白色透明材料からなる上記（１）、（２）または（３）記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（５）前記検出装置は、前記ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料に対し、前記ベルト搬送手段の下方側から光を照射する第２発光手段をさらに具える上記（４）記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（６）前記検出装置は、前記ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料の白黒画像を微分干渉顕微鏡で撮影し、この撮影した白黒画像に対して空間フィルタを適用して輝度が変化する部分を強調し、この強調した部分を２値化することによって、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出する手段をさらに具えることによって有色異物の検出精度を向上する上記（１）〜（５）のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（７）前記石英粉体原料中の石英粉体の平均粒径は２０〜１０００μｍである上記（１）〜（６）のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（８）前記石英粉体原料中の有色異物は、鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物である上記（１）〜（７）のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（９）前記石英粉体原料中の有色異物の平均粒径は、２０〜１０００μｍである上記（１）〜（８）のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。

（１０）多角形の外面をもつ白色の石英粉体の原料を搬送し、搬送された前記石英粉体原料の少なくとも上方から、所定波長の光を散乱光に変換した上で、搬送される前記石英粉体原料に対し照射し、濃淡を明確化した前記石英粉体原料のカラー画像を連続撮影することで、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出することを特徴とする、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出方法。

この発明によれば、石英粉体中に有色異物、特に鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物が含まれる場合であっても、精度良く検出することができる。

次に、この発明の実施形態について、図面を参照しながら以下で説明する。

図１は、この発明に従う、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置の概略側面図であり、図２は、図１の破線の円で囲んだ検出装置の部分拡大図であり、図３は、検出装置を構成するベルト搬送手段と第１発光手段と光拡散照射手段との位置関係を説明するための図であり、そして、図４は、光拡散照射手段の具体的な断面形状の一例を示したものである。

図１に示す検出装置１は、原料供給手段２、ベルト搬送手段３、第１発光手段４、光拡散照射手段５およびカラー撮像手段６で主に構成されている。

原料供給手段２は、原料供給領域Ｉ内にあって、白色の石英粉体の原料を一定量ずつ連続供給するために配設したものであり、図１では、投入された石英粉体原料を一時的に貯蔵するとともに、所定量の石英粉体を落下させる原料供給ホッパー７と、この原料供給ホッパー７から落下させた石英粉体を受け止める粉体供給トレー８と、この粉体供給トレー８内の石英粉体を、一定量ずつベルト搬送手段３に連続供給するため粉体供給トレー８を振動させる振動フィーダー９とを具えている。

ベルト搬送手段３は、原料供給手段２が位置する検出装置１の原料供給領域Ｉから、石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出するための異物検出領域ＩＩと、有色異物を除去する異物除去領域ＩＩＩとを経て、有色異物を除去した残りの石英粉体を回収する原料回収領域ＩＶにわたって石英粉体原料を搬送するため、水平方向に連続して延在する構成を有し、図１では、無端のコンベヤベルト10で構成した場合を示しているが、かかる構成だけには限定されず、種々の態様を採用することができる。

前記コンベヤベルト１０の表面色は、その上を搬送させる石英粉体原料が白色であることからすると、カラー画像で検出する際に有色異物を明確に判別できるようにする点で、白色であることが好ましい。また、前記検出装置１は、コンベヤベルト１０で搬送される前記石英粉体原料に対し、前記コンベヤベルト１０の下方側から光を照射する第２発光手段１８をさらに具えることが好ましい。なお、この場合には、コンベヤベルト１０は、透明材料からなることが必要である。

第１発光手段４は、異物検出領域ＩＩ内にあって、前記ベルト搬送手段３（、より厳密にはコンベヤベルト１０）の上方に位置し、所定波長の光を発するため配置される。第１発光手段４としては、具体的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ、LEDランプ等が挙げられる。前記発光手段から発する光は、波長が２０〜８００ｎｍの範囲である可視光であることがより好適である。

光拡散照射手段５は、異物検出領域ＩＩ内にあって、該第１発光手段４の下方でかつ前記ベルト搬送手段３（、より厳密にはコンベヤベルト１０）の上方に位置し、図３に示すように、前記第１発光手段４から発する光を散乱光に変換した上で、ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料Ｑに対し照射するために配置される。光拡散照射手段５としては、具体的には、前記第１発光手段４から発する光を散乱光に変換する構造を有するものであればよく、特に限定はしないが、例えば、図４に示すように、下面に凹凸部１１を形成してなる透明プラスチック板１２で構成することが好ましい。また、凹凸部１１は、透明プラスチック板１２と同一材料で一体的に形成しても、あるいは、凹凸部１１を形成した透明の拡散テープを透明プラスチック板１２の下面に貼り付けることによって形成することもできる。

また、光拡散照射手段５の配設個数や配置については、各照明の直下に配置されている事が好ましい。

カラー撮像手段６は、異物検出領域ＩＩ内にあって、前記ベルト搬送手段（、より厳密にはコンベヤベルト１０）の上方に位置し、前記石英粉体原料Ｑのカラー画像を連続撮影するためのものである。カラー撮像手段６としては、具体的には、コンベヤベルト１０上で搬送される石英粉体Ｑを撮影するＣＣＤカメラ１３と、撮影した画像をカラー画像として処理する制御装置１４と、制御装置１４により処理したカラー画像を映し出すモニター（図示せず）とで構成することができる。

本発明の検出装置１は、上記構成を必須の構成とするが、さらに、図１に示すように、異物除去領域ＩＩＩと原料回収領域ＩＶを設けてもよい。

例えば、カラー撮像手段６を構成する制御装置１４で有色異物を検出した場合、図１に示すように、異物除去領域ＩＩＩ内には、コンベヤベルト１０上に位置する有色異物を吸引除去するため、制御装置１４からの指令によって駆動し、所定のスリットを有する異物除去用吸引ローラ１５、１６を設けることができ、また、異物除去後の石英粉体は、コンベヤベルト１０から落下させて、原料回収領域ＩＶ内にある容器１７に回収することができる。

以上のように、本発明の検出装置１は、前記光拡散照射手段５からの散乱光を前記石英粉体原料Ｑに対して照射することにより、前記カラー撮像手段で撮影したカラー画像の濃淡を明確化して、前記石英粉体原料Ｑ中に含まれる有色異物を精度良く検出することができる。

そして、この検出装置１で有色異物を検出して除去した後に回収した石英粉体で作製した石英坩堝は、高品質のものが得られる。

一般に、石英粉体原料Ｑ中の石英粉体と有色異物の粒径が異なるサイズであれば両者を識別することは容易であるが、本発明の検出装置１では、粒径が同等程度である場合であっても、精度良く有色異物を検出することができる。特に、本発明の検出装置１は、有色異物が、鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い黄色の有色異物である場合に、精度良く検出することができる。

なお、石英粉体原料Ｑ中の石英粉体と有色異物の平均粒径は、いずれも２０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。前記平均粒径が２０μｍ未満であると、検出装置の解像度の点で精度良く検出できなくなる傾向があるからであり、また、前記平均粒径が１０００μｍよりも大きくなると、従来の検出装置でも、十分な精度で検出できるため、本発明の検出装置を用いたことによる顕著な効果を奏することができないからである。

また、前記検出装置１は、前記ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料の白黒画像を微分干渉顕微鏡で撮影し、この撮影した白黒画像に対して空間フィルタを適用して輝度が変化する部分を強調し、この強調した部分を２値化することによって、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出する手段をさらに具えることもできる。この検出手段は、カラー撮像手段６を構成するＣＣＤカメラで撮影した画像を用いて、上述した白黒画像の処理を行えばよい。

次に、この発明に従う、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出方法について以下で説明する。

この発明の検出方法は、原料供給手段２から一定量ずつ連続供給される石英粉体の原料を搬送し、搬送された前記石英粉体原料Ｑの少なくとも上方から、所定波長の光を散乱光に変換した上で、搬送される前記石英粉体原料に対し照射し、濃淡を明確化した前記石英粉体原料のカラー画像を連続撮影することにより、石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出することができる。

上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、本発明の検出装置を用いて石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出し、その検出精度を評価した。
実施例は、図１に示す検出装置を用いて、石英粉体原料（平均粒径：２４０μｍ）中に含まれる有色異物を検出し、検出した有色異物を除去し、除去後の石英粉体を回収した。
比較のため、光拡散照射手段を設けないことを除いては図１と同様な構成の検出装置（比較例）を用いて実施例と同様のことを行った。
その結果、実施例は、比較例に比べて、石英粉の影による誤検知も少なく、有色異物の検出精度に優れていた。

この発明に従う、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置の概略側面図である。図１の破線の円で囲んだ検出装置の部分拡大図である。検出装置を構成するベルト搬送手段と、第１発光手段と光拡散照射手段の配設状態を説明するための図である。光拡散照射手段の具体的な断面形状の一例を示した図である。

符号の説明

１検出装置
２原料供給手段
３ベルト搬送手段
４第１発光手段
５光拡散照射手段
６カラー撮像手段
７原料供給ホッパー
８粉体供給トレー
９振動フィーダー
１０コンベヤベルト
１１凹凸部
１２透明プラスチック板
１３ＣＣＤカメラ
１４制御装置
１５、１６異物除去用吸引ローラ
１７容器
１８第２発光手段

Claims

多角形の外面をもつ白色の石英粉体の原料を一定量ずつ連続供給するための原料供給手段と、
該原料供給手段から連続供給された前記石英粉体原料を搬送するベルト搬送手段と、
前記ベルト搬送手段の上方に位置し、所定波長の光を発する第１発光手段と、
該第１発光手段の下方であってかつ前記ベルト搬送手段の上方に位置し、前記第１発光手段から発する光を散乱光に変換した上で、ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料に対し照射する光拡散照射手段と、
前記ベルト搬送手段の上方に位置し、前記石英粉体原料のカラー画像を連続撮影するカラー撮像手段と、
を具え、
前記光拡散照射手段からの散乱光を前記石英粉体原料に対して照射することにより、前記カラー撮像手段で撮影したカラー画像の色の違いを明確化して、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出することを特徴とする、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記光拡散照射手段は、下面に凹凸を形成してなる透明プラスチック板を有する請求項１記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記発光手段から発する光は、波長が２０〜８００ｎｍの範囲である請求項１または２記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記コンベヤベルトは、白色透明材料からなる請求項１、２または３記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記検出装置は、前記ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料に対し、前記ベルト搬送手段の下方側から光を照射する第２発光手段をさらに具える請求項４記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記検出装置は、前記ベルト搬送手段で搬送される前記石英粉体原料の白黒画像を微分干渉顕微鏡で撮影し、この撮影した白黒画像に対して空間フィルタを適用して輝度が変化する部分を強調し、この強調した部分を２値化することによって、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出する手段をさらに具えることによって有色異物の検出精度を向上する請求項１〜５のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記石英粉体原料中の石英粉体の平均粒径は２０〜１０００μｍである請求項１〜６のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記石英粉体原料中の有色異物は、鉄系ごみ、有機物系ごみ、カーボン系ごみのような淡い色の有色異物である請求項１〜７のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
前記石英粉体原料中の有色異物の平均粒径は２０〜１０００μｍである請求項１〜８のいずれか１項記載の石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出装置。
多角形の外面をもつ白色の石英粉体の原料を搬送し、搬送された前記石英粉体原料の少なくとも上方から、所定波長の光を散乱光に変換した上で、搬送される前記石英粉体原料に対し照射し、濃淡を明確化した前記石英粉体原料のカラー画像を連続撮影することで、前記石英粉体原料中に含まれる有色異物を検出することを特徴とする、石英粉体原料中に含まれる有色異物の検出方法。