JP2006506611A - 光線により糸を走査する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、測定間隙（１）内で縦方向に動かされる糸（２）を光源（４）からの光線（３）で走査する装置であって、糸の所で反射される光用の受信器（５，６）と、受信器からの電気信号を処理する装置（９）とを有するものに関する。僅かな空間しか必要とせず、簡単に制御可能であり、糸に存在する異物を一層選択的にかつ一層大きい感度で識別するのを可能にするような装置を提供するため、少なくとも２つの波長範囲（２９，３０）にある光を放射するため、ただ１つの光源（４）が設けられ、これらの波長範囲が２つの主波長（３２，３３）により決定されている。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、測定間隙内で縦方向に動かされる糸を光源からの光線により走査する装置であって、糸で反射される光用の受信器と、受信器からの電気信号を処理する装置とを有するものに関する。

このような装置は例えば欧州特許第０７６１５８５号明細書から公知であり、光を放射する光源が設けられ、この光が一方では糸で反射され、他方では遮断される。受信器により受信される光は公知のように電気信号に変換され、例えば糸にある異物を識別するため、これらの信号に対して範囲又は閾値を設けることができる。

この装置の欠点は、放射される光と同じ色を持つような糸中の異物は識別されないことである。しかしこれは、例えばプラスチック箔部分のように透明な異物に対しても当てはまるので、このような異物は識別できない。

この種の別の装置が国際公開第ＷＯ９５／２９３９６号から公知であり、白色光用受信器に３つ異なる光源が割当てられている。これらの３つの光源は３つの発光ダイオードとして構成され、各ダイオードが可視範囲にある別の主波長の光を送出する。これらの光源は、糸の縦方向に見て前後に糸のそばに設けられ、かつこれらの光源が糸及びその後にあってできるだけ多くの光を吸収する背景を照らすように、方向づけられている。糸の所における光の反射により生じる信号は処理されて、個々の波長において信号のために求められる値から、基準について測定することができる比例値が形成されるようにする。

この装置の欠点は、特に、なるべく黒い背景の前にある糸により反射される光の評価にしか適していないことである。更に糸に沿って間隔をおいて３つ又はそれ以上のダイオードを配置すると、このような装置のために設けられている繊維機械の個所には全く存在しない多くの空間が必要になる。この装置では、個々の光源の制御が糸の運動を考慮し、糸の常に同じ個所が異なる色の光で照らされるように考慮せねばならない、という問題が更に生じる。

特許請求の範囲において特徴づけられている本発明が、僅かな空間しか必要とせず、簡単に制御され、糸に存在する異物を一層選択的に一層大きい感度で識別するのを可能にする、最初にあげた種類の装置を提供するという課題を解決する。

本発明によればこれは、少なくとも２つの波長範囲にある光を放射するためただ１つの光源が設けられ、波長範囲が２つの主波長により決定される、装置によって達せられる。主波長は可視光の波長の範囲にある少なくとも２つの色を決定する。これらの色はなるべく赤、緑又は青である。光源は、可視範囲にある３つの色で可視光を別々に放射できる発光ダイオードとして構成されるのがよい。光源及び受信器は、光の反射及び受信用の主軸を持ち、これらの主軸が糸の縦方向と交差している面を形成する。受信器からの電気信号を処理する装置は、反射される光に対して、少なくとも２つの所定の波長範囲の各々にある信号から、面又は空間にベクトルを形成し、種々の信号に対するベクトルから合成ベクトルを形成する。合成ベクトルの終点に対して、合成ベクトルとなるように処理される受信器からの電気信号が糸にある異物を示すか否かを知らせる範囲が空間内に規定される。ベクトルが計算されかつ／又は表示される空間は、３つの主波長の強さの値が記入される軸を持つ立方体を形成するのがよい。

本発明により得られる利点は、ただ１つの光源が、異なる波長を持つ光で糸を実際上同じ点から照らすので、すべての波長範囲にある光線が狭く限られた角度で糸へ当たることである。この光源は僅かな空間しか必要としないので、紡糸機又は巻取機の狭く限られた場所に組込むことができる糸用測定ヘッドを設けることができる。更に前記の光源は、それぞれ１つの色用の光源を持つ光源群より著しく安価である。糸の所で反射される光を電気信号処理装置へ供給する複数の受信器を設けることもでき、処理装置がこれらの信号を全く同じように処理するので、受信器に面する全表面を検出することができる。白色光用の複数の同じ受信器の使用は、スペクトル誤差なしに糸の色の検出を可能にする。個々の色の成分から合成ベクトルを形成する目的を持つ信号の評価は、特定の材料に相当する特定の色及び色調の異物を選択的に識別するのを可能にする。しかしまず異物を識別するか、又は合成ベクトルの終点に対して特定の異物が全く検出されないように範囲を規定することによって、異物を目的に合わせて糸に残すこともできる。特定の不純物又は異物に関して糸の適当な浄化により、生産機械の能力を著しく改善することができる。

例により添付図面を参照して本発明が以下に詳細に説明される。

図１は、本発明による装置、例えば糸の性質の測定用又はヤーンクリアラ用の測定ヘッドを示し、糸２がその縦方向に動かされる測定ヘッド１を持ち、この縦方向はここでは図の面に対してほぼ直角に向いている。光線３は光源４により発生され、糸２へ向けられている。受信器５及び６が、糸の表面から反射される光のために設けられている。光源として、発光ダイオード例えば日亜社のＮＴＳＭ５１５形式で製造されるいわゆるＲＧＢ−ＬＥＤが考慮されている。しかし例えばレーザに基く他の光源を使用することも考えられる。糸２から放射される光のために、別の受信器７を付加的に設けることができる。受信器５，６，７は、それぞれ導線又はバス８を介して、受信器からの電気信号を処理する装置９に接続されている。装置９はメモリを持つ計算機例えば公知の構造様式のマイクロプロセッサから成っている。光源４は４つの端子１０を持ち、これらの端子を介して個々の波長範囲又は色を個々に制御することができる。この例では、ただ１つの光源４及び受信器６は、光の放射及び受信用の主軸１１及び１２を持ち、これらの主軸は、糸の縦方向と交差しかつここでは図の面に一致する面を規定している。

図２は、簡単化した表示で、３つの発光ダイオード１３，１４，１５及び中に内包された異物１６を持つ糸２を示している。矢印１７で示す運動方向を前提とすれば、光源４の主軸１１に関して、異物はこの主軸の直前にある。ここで異物１６を持つ糸２は、例えばダイオード１３の赤い色により照らされ、ダイオードは線１８及び１９により区画される範囲２０内で光を放射する。

図３は図２による表示を示しているが、異物１６を持つ糸２はほぼ主軸１１上にある。ここで異物１６を持つ糸２は、例えばダイオード１４の線の光により照らされ、ダイオードは線２２及び２３により区画される範囲２１内で光を放射する。

図４は図２による表示を示しているが、異物１６を持つ糸２は主軸１１より上にある。ここで異物１６を持つ糸２は、例えばダイオード１５により照らされ、ダイオードは線２５及び２６により区画される範囲２４内で光を放射する。

図５は軸２７にわたって異なる波長範囲の表示を示し、この軸に沿って波長の値を記入することができる。軸２８に沿って信号の強さの値が波長の関数として記入される。例えばここでは３つの波長範囲２９，３０及び３１が、その３つの半波長３２，３３及び３４の範囲において送出される光の強さの推移を示す曲線により示されている。後続の表示のために、これらの波長範囲を簡単な長方形３５，３６及び３７により表示することもできる。

図６は、軸３６及び３７により規定される面３５を示している。これらの軸３６，３７に沿って、糸から反射される光源４の光のそれぞれの色の強さの値をベクトルとして記入することができる。これから合成ベクトル３８を計算することができる。面３５において、糸の特定の性質を代表する範囲３９，４０，４１を規定することができる。このような性質は、糸を構成する基本材料の種類又は糸にある異物の種類であってもよい。

２つの異なる波長範囲の光に対して当てはまる図６と同じように、図７は、３つの異なる波長範囲にある受信信号の強さに相当するベクトルの表示のために立方体として区画される空間４２を示している。ここで空間の隅４３はベクトル４４，４５，４６の出発点として用いられ、これらのベクトルの各々は特定の波長範囲を代表している。３つのベクトル４４，４５及び４６から構成される合成ベクトルは４７で示されている。この空間又は立方体４２は、種々の範囲に区分することができる。このような範囲４８が図８に示され、範囲４９が図９に示され、範囲５０が図１０に示されている。これらの範囲４８，４９及び５０は合成ベクトル４７の終点５１のための目標範囲と考えられる。この終点５１がこれらの範囲４８，４９，５０の１つにあるか否かに応じて、例えば特定の異物の存在のような糸の性質に対する特定の条件が満たされているか又は満たされない。ここでは立方体として表わされている空間４２は、軸５２，５３及び５４によって形成され、これらの軸に沿って３つの主波長の強さの値が記入されている。

図１１は図５からわかっているような種々の波長範囲を示し、これらの波長範囲は時間軸５５にわたって記入されている。これは、光源４による光の放射の起こり得る反覆するシーケンスの例を与える。シーケンス５６によれば、光源４は赤、緑及び青の色を持つ光を順次に放射する。シーケンス５７は、所定の時間にわたって赤の色の光が減少する強さで放射され、緑の色の光が増大する強さで同時に放射される。３つの色で作業すると、それぞれ２つの色を持つ２つ又は３つのシーケンスが生じる。３つのシーケンスの経過後、再び第１のシーケンス５７が開始される。

図１２は図１１に類似な別のシーケンスを示す。１つは、重なるけれども一緒になってそれぞれ所定の全強さを生じる３つの色のシーケンス５８である。シーケンス５９は、再びＲ，Ｇ及びＢで示されかつ重なり合う３つの色に関するものである。３つの色における信号の強さは常に一定であるか又は最大である。

上記の説明部分からでもわからない限り、装置の作用を以下に補足して説明する。例えば糸２にある特定の異物又は他の性質を識別するため、光源が端子１０を介して制御されて、光を限定された波長範囲でのみ放射する。光は糸で反射されて、受信器５，６へ反射され、受信器がこの光を受信して電気信号に変換し、この信号が導線又はバス８を介して装置９へ伝送され、この装置が信号又はこれから誘導される数値を記憶する。それにすぐ続いて光源４が、別の波長範囲にある光を放射するように制御されるので、結局装置９に別の信号又は別の値を記憶することができる。記憶されている値から、装置９の計算機においてベクトル４４，４５及び場合によっては４６、それから最後に合成ベクトル３８又は４７が形成される。装置９には、面３５又は空間４２において少なくとも１つのの範囲３９，４０，４１又は４８，４９，５０を定義する値が記憶されているので、比較により、合成ベクトルの終点がこれらの範囲の１つにあるか否かを確認することが可能である。このような比較の結果として、装置９から導線を介して、例えば求められる性質が存在するか否か、例えば糸に異物が存在するか否かを示す信号を送出することができる。

透過光用の別の受信器７が存在すると、この受信器は、糸の直径について知らせる信号を装置９へ与えることができる。こうして公知のように、受信される反射光へ及ぼす糸の直径の影響が補償される。

既に図１１及び１２に示したように、光源４を制御する種々の可能性がある。例えばシーケンス５７及び５８が示すように、２つ又はそれ以上の波長範囲の間の連続する移行を使用すると、シーケンス中の種々の時間に、ベクトル及び合成ベクトル３８，４７を決定することができる。こうして合成ベクトル３８，４７は、面又は空間内でシーケンス中に運動を行い、終点が特定の範囲２２にある波長範囲の時間又は割合を検出することが可能である。こうして２つの波長範囲からの混合光から出発して、そうしない場合には得られない糸の性質についての認識を得ることもできる。

シーケンス５６に従って糸を別々に照らすため、光源４の個々のダイオード１３，１４，１５を制御するクロック周波数は、少なくとも次のような大きさであるようにする。即ち例えば異物１６を含んでいる糸２の場所のような特定の個所が、特定の時間に、この異物がまだ範囲２０，２１及び２４へ入るまで動くような大きさである。この特定の時間は、３クロック又はその倍数だけ続く。ただ１つの光源４内にダイオード１３〜１５を空間的に極めて接近して配置することにより、３つの波長範囲で照らすために必要な時間は非常に短く、従ってこのような個所を３回検出することは容易に可能で、その間にこの個所は光源４の前にある。

波長範囲として赤、緑及び青が選ばれると、図７において、これらの色及び別の色を空間４２内に次のように配置して識別することができる。
隅４３において黒い色の強さが最大であるようにする。隅６１では赤い色の強さが最大であるようにする。隅６２では緑の色の強さが最大であるようにする。隅６３では青い色の強さが最大であるようにする。隅６４では深紅色の色の強さが最大であるようにする。隅６５ではシアンの色の強さが最大であるようにする。隅６６では黄の色の強さが最大であるようにし、隅６７では白い色の強さが最大であるようにする。

どんな数式から前記のベクトルを計算できるかは公知である。完全にするため、ここになお１つの例を付け加える。図７からわかるように合成ベクトル４７の長さＶ_４７に対して次式が成立する。

ここでＶ_４４，Ｖ_４５，及びＶ_４６はベクトル４４，４５及び４６の長さを示す。合成ベクトルの方向は、三角法の公知の規則により決定される。適当に合わされる計算は図６のベクトルに対して適用可能である。

さて合成ベクトル３８，４７の位置から、例えば異物が存在するか否か、異物がどんな種類であるか、異物が有害であり除去せねばならないか否かの示唆を得ることができる。例えば図６によれば、許容される異物に対する図６の合成ベクトル３８の終点のみが範囲４１又は範囲３９にあるようにするかを決定することができる。図７〜１０において、例えば異物が存在せず、糸が白又は殆ど白である場合、面６９により限定されかつ隅６７の近くにある範囲６８に合成ベクトル４７の終点５１があるものと仮定することができるであろう。この終点５１が範囲４８，４９又は５０にあると、異物が主として青，緑又は赤であることを前提とする。しかしそれにもかかわらず、このような異物が許容されることがある。これは、糸を続いて赤に着色する場合、例えば赤い異物に対して当てはまる。

本発明による装置の断面図を示す。 １つの段階における装置の部分の概略図を示す。 別の段階における装置の部分の概略図を示す。 更に別の段階における装置の部分の概略図を示す。 波長範囲の概略図を示す。 測定された信号の評価の概略図を示す。 測定された信号の評価の概略図を示す。 評価のための目標範囲の概略図を示す。 評価のための目標範囲の概略図を示す。 評価のための目標範囲の概略図を示す。 装置の光源の制御の可能性の図を示す。 装置の光源の制御の可能性の図を示す。

Claims (7)

1. 測定間隙（１）内で縦方向に動かされる糸（２）を光源からの光線（３）により走査する装置であって、糸で反射される光用の受信器（５，６）と、受信器からの電気信号を処理する装置（９）とを有するものにおいて、少なくとも２つの波長範囲（２９，３０）にある光を放射するためただ１つの光源（４）が設けられ、波長範囲が２つの主波長（３２，３３）により決定され、受信される光用の受信器からの電気信号を処理する装置（９）が、少なくとも２つの所定の波長範囲の各々の値からベクトル（４４，４５，４６）を形成しかつこれらのベクトルから合成ベクトル（４７）を形成する計算機を持っていることを特徴とする、装置。
2. 主波長が、可視光の範囲にある２つの色を決定することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 主波長が、赤、緑及び青の色に該当することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. ただ１つの光源（４）が、可視範囲にある３つの色で可視光を別々に放射できる発光ダイオードとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. ただ１つの光源及び受信器（６）が光の放射及び光の受信用の主軸（１１，１２）を持ち、これらの主軸が糸の縦方向と交差する面を規定していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. 合成ベクトル（４７）の終点（５１）のために、合成ベクトルとなるように処理される受信器からの信号が糸にある異物を示すか否かを知らせる範囲（４８，４９，５０）が、空間（４２）内に区画されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 空間（４２）が、３つの主波長の強さの値が記入される軸（５２，５３，５４）により形成される立方体を形成していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。

Images