CN1584180A - 纱线的异物检测装置 - Google Patents

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CN1584180A CN 200410057645 CN200410057645A CN1584180A CN 1584180 A CN1584180 A CN 1584180A CN 200410057645 CN200410057645 CN 200410057645 CN 200410057645 A CN200410057645 A CN 200410057645A CN 1584180 A CN1584180 A CN 1584180A
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Abstract

本发明涉及检测混入到短纤维纱中的异物的异物检测装置，用简单结构高精度检测混入到纱线中的异物。向纱线(1)照射从光源(UV1、UV2)交替发出的紫外线，用受光元件(PD1、PD2)交替接收来自纱线(1)的反射光，用采样保持电路(3c、3d)保持与受光量相应的信号，用加法器(4b)相加用采样保持电路(3c、3d)保持的与反射光量有关的信号，根据相加的信号的变化，检测异物的混入。

Description

纱线的异物检测装置
技术领域
本发明涉及检测混入到短纤维纱中的异物的异物检测装置。
背景技术
在集合棉等的纤维，并将该集合体捻成纱线的纺织机中，配置有对从纺织部向卷绕筒管行进的纱线的异常进行检测的检测装置，若纱线上发生异常，就用检测装置检测出异常，切断纱线并除去异常部分之后，经加捻来连接，之后继续纱线的制成。
作为这样的检测纱线的异常的一个装置，已知有例如为了检测发黑的异物纤维和亮的异物纤维的混入，向行进的纱线照射光，并接收来自纱线的反射光和透射纱线的透射光，根据两个受光量检测这样的异物纤维的混入的装置。该装置利用若有发黑的异物纤维，反射光的受光量和透射光的受光量就都微小地减少，此外，若有亮的异物纤维，则反射光的受光量和透射光的受光量就都微小地增加的现象，因此，将反射光的接收变化量和透射光的接收变化量相加，并用该相加的结果来检测其异常。
【专利文献1】专利第3176923号公报。
该情况下，作为光源，若使用产生可见光线的光源(一般的是可见光线的中间波长区域的绿色的光源)，就能检测颜色不同的异物。
但是，在使用产生可见光线的光源的异物异常的检测中，由于因为纱线的粗细而反射光的受光量和透射光的受光量不同，因此，就有下述这样的问题，例如，在检测由于异物的混入而纱线的粗细变粗的异常等时，为了只是区别纱线的粗细的缺点，就需要进行将反射光的受光量和透射光的受光量相加的处理。
发明内容
本发明所要解决的课题在于，能够用简单的结构高精度地检测混入到纱线中的异物，解决有关的问题。
本发明的重要特征在于，具有：投光装置，向行进的纱线照射紫外线；反射光受光装置，接收从上述投光装置照射的紫外线中被上述纱线反射的紫外线的反射光，并输出与受光量相应的信号，根据上述反射光受光装置的输出信号的大小，检测混入到上述纱线中的异物。
发明效果
本发明涉及的纱线的异物检测装置，向行进的纱线照射紫外线，用该紫外线的来自纱线的反射光量，检测混入到纱线中的异物，因此，提高检测异物的精度，并且不需要将反射光的受光量和透射光的受光量相加的处理，能够简化异物检测装置的结构。紫外线因作为原料而包含棉纤维的纱线的粗细的不同的反射光量的变化极小，此外，对于各种各样颜色的同质的纤维或白色聚丙烯薄膜等异质的白色物体，反射光量的变化大，从而，能够得到一种仅检测反射光量的高精度的异物异常检测装置。
附图说明
图1是本发明涉及的异物检测装置的功能块电路图。(实施例1)
图2是实施例中示出的功能块电路的时序图。
图3是实施例中示出的功能块电路的工作说明图。
图4是示出实施例的检测部结构的结构图。
图5是本发明涉及的纱线的异物检测装置的功能块电路图。(实施例2)
图6是示出实施例2的检测部的其他结构的结构图。
图7是示出反射信号与透射信号的关系的特性曲线图，(a)是绿光源，(b)是UV光源。
图8是示出不同光源的反射信号变化率的图。
具体实施方式
通过向行进的纱线照射紫外线，并接收该紫外线中的由纱线反射的紫外线的反射光量，来实现用简单的结构高精度地检测混入到纱线中的异物的目的。
图8中，以白色棉线的反射量为基准，分绿色光a、紫外光b、红外光c、白色光d、蓝色红色同时光e、红色光f、蓝色光g的各光源，对黑线、红线、黄线、绿线、深绿线、蓝线、浅蓝线的各色纱线、以及由人造丝类、聚酯类(PE荧光)、聚酯假捻类(PE)、聚丙烯(PP)长丝构成的叫作丝的各种白色合成纤维丝类、白色聚丙烯薄膜(PP)等，研究了反射量的变化率，并示出了结果。
从图8可知，紫外光b与其他各光源相比，在各色纱线中示出了高变化率，特别是在与棉不同材质的各种白色合成纤维丝、白色PP薄膜中，其变化率显著。即，紫外光b只检测来自纱线的反射光量，就能够高精度地检测混入到纱线中的异物。
图7(a)示出了在使用作为可见光线的中间部分波长的绿色光源，并向白色棉线、黑线、红线、绿线和PP薄膜照射绿色光的情况下，研究了由这些纱线反射的反射光量(纵轴)与照射对象物的粗细(横轴)的关系的结果。此外，图7(b)示出了在使用产生紫外线的光源，并向棉线、黑线、红线、绿线和PP薄膜照射了紫外线的情况下，研究了由这些纱线反射的反射光量(纵轴)与照射对象物的粗细(横轴)的关系的结果。其中，根据计测的情况，需要注意图7(a)和图7(b)中的纵轴的比例尺不同。
在对白色棉线(用白方形示出)照射绿色光的情况下，如图7(a)所示，随着透射光量(粗细)增加，反射光量增加；但在照射紫外线的情况下，如图7(b)所示，与照射绿色光的情况相比，整体反射光量极少，即使透射光量(粗细)增加，其变化也极小，随着增加反倒稍微减少。
在对PP薄膜(用黑三角示出)照射绿色光的情况下，如图7(a)所示，虽然反射光量是白色棉线的反射光量的2倍左右，但PP薄膜和白色棉线都对透射光量(粗细)成比例增加。这表示在PP薄膜混入到白色棉线中的情况下，即使反射光量增加，其变化也与因棉线的粗细变化的变化量没有显著的不同，仅根据反射光量的变化是不能进行区分的。
另一方面，在照射紫外线的情况下，如图7(b)所示，示出比白色棉线的反射光量大得多的反射光量(4倍以上)。另外，白色棉线的反射光量对于粗细变化极小，反倒减少，与此相比，PP薄膜的反射光量与透射光量(粗细)成比例地增加。这表示不管白色棉线的粗细，反射光量都与PP薄膜的混入量成比例增加。
即，在与白色棉线相同的白色的PP薄膜作为异物混入的情况下，在绿色光的照射中，即使与反射信号一起使用纱线的粗细的信息，检测有无混入仍极其困难，对此，在紫外线的照射中，由于PP薄膜混入时的反射光量变化极大，因此，可知，仅用反射光量的变化，就能够容易地检测它的混入。
此外，在黑线(用黑圆示出)、红线(用×示出)的情况下，在绿色光照射中，反射光量是白色棉线的负一倍，吸收光，但其变化与白色棉线的反射信号变化同样地与纱线的粗细成比例。即，在白色棉线中混入了黑线、红线的情况下，反射光量与混入率成比例地变化，但由于也受粗细变化的影响，故必须要知道纱线的粗细，就不能够仅用反射光量来检测该异物。况且在绿线(用白三角示出)的情况下，由于有白色棉线的一半的反射光量，故混入的检测自身很难。对此，在紫外线的照射中，在黑线、红线中有白色棉线的5倍以上的差，在绿线中有3倍以上的差，仅用反射光量就能够检测其混入。
(实施例1)
图1是本发明的实施例涉及的纱线的异物检测装置的功能块电路，图2是图1中示出的功能块电路的时序图，图3是图1中示出的功能块电路的工作说明图，图4是示出检测部(传感器头)的结构的结构图。在图1中，1是纱线，UV1和UV2是产生紫外线的LED等光源，PD1和PD2是受光元件，A1和A2是放大器，SW1～SW4是开关元件，2a～2d是旁路滤波器电路，3a～3d是采样保持电路，4a和4b是加法器，5是发送器，6是时分电路，7a和7b是UV光源驱动电路。光源UV1和UV2从不同方向对纱线1进行照射，受光元件PD1接收从光源UV1照射的透射了纱线1的透射光和从光源UV2照射的由纱线1反射的反射光。受光元件PD2接收从光源UV2照射的透射了纱线1的透射光和从光源UV1照射的由纱线1反射的反射光。
时分电路6分割发送器5的输出脉冲，同时交替地驱动UV光源驱动电路7a、开关元件SW1和SW4、采样保持电路3a和3d，同时交替地驱动UV光源驱动电路7b、开关元件SW2和SW3、采样保持电路3b和3c。利用UV光源驱动电路的驱动，如图2所示，光源UV2产生紫外线，向纱线1照射。受光元件PD2接收透射了纱线1的紫外线，并输出与受光量相应的信号。受光元件PD1接收由纱线1反射的紫外线，并输出与受光量相应的信号。这时，开关元件SW1和SW4闭合(开关元件SW2和SW3打开)，与受光元件PD2的透射受光量有关的输出信号，经过旁路滤波器电路2a，保持在采样保持电路3a中，与受光元件PD1的反射受光量有关的输出信号，经过旁路滤波器电路2d，保持在采样保持电路3d中。
接着，驱动UV光源驱动电路7b，利用该驱动，如图2所示，光源UV1产生紫外线，向纱线1照射。受光元件PD1接收透射了纱线1的紫外线，并输出与受光量相应的信号。受光元件PD2接收由纱线1反射的紫外线，并输出与受光量相应的信号。这时，开关元件SW2和SW3闭合(开关元件SW1和SW4打开)，与受光元件PD1的透射受光量有关的输出信号，经过旁路滤波器电路2b，保持在采样保持电路3b中，与受光元件PD2的反射受光量有关的输出信号，经过旁路滤波器电路2c，保持在采样保持电路3c中。
保持在采样保持电路3a和3b中的信号，用加法器4a进行相加，作为透射信号F输出。保持在采样保持电路3c和3d中的信号，用加法器4b进行相加，作为反射信号R输出。透射信号F是纱线1的粗细信号，反射信号R成为示出有无异物混入的信号。
通过使光源UV1、UV2、各开关元件和各采样保持电路与时分电路6的输出脉冲同步进行驱动，能够防止从外部侵入的光和其他光源(UV1和UV2)所产生的影响。另外，能够从两个不同方向对纱线1的异物混入进行监视，能够更确切地进行异物检测，利用时分电路6，通过交替地输入来自两个方向的输入信号，就能够实现作为整体上连续的异物监视。另外，利用时分电路6，通过交替地输入来自两个方向的输入信号，不仅能输入反射光，而且也能输入透射光。
当前，如图3所示，若设纱线1中有粗的部分1a、混入有暗的异物的部分1b、混入有亮的异物的部分1c、细的部分1d、混入有粗且暗的异物的部分1e，则如图3的R所示，反射信号R在粗的部分1a和细的部分1d中的变动小，混入有异物的部分1b、1c、1e中变动大，这样，就不论纱线1的粗细，都能检测异物的混入。
此外，如图3的F所示，透射信号F在粗的部分1a和细的部分1d及混入有异物的粗的部分1e，与粗细成比例地变化，但在混入有异物但粗细没有变化的1b、1c没有变化，在有粗细变化的部分1d，与粗细成比例变化。这样，就不论异物的混入，都能够检测与纱线的粗细有关的异常。
对此，在使用可见光线的情况下，如图3的可见光反射所示，反射信号在混入有黑异物的部分1b和细的部分1c都变小，仅用反射信号不能相区别。此外，粗的部分1a和混入有亮的异物的部分1c都变大。即使混入有黑异物，粗的部分1e也因混入率和粗细的不同而其信号变化各异，有时几乎没有变化。都不能仅用反射信号进行异物检测，而需要与透射信号的加法运算等处理。
再有，在该实施例中，输出由纱线1反射的紫外线的反射光的信号的反射光受光装置由受光元件PD1和PD2、放大器A1和A2、开关元件SW3和SW4、旁路滤波器电路2c和2d、采样保持电路3c和3d、加法器4的电路构成，但也可以进一步设置受光元件PD3，该受光元件PD3仅接收从UV1、UV2照射的由纱线1反射的反射光。图2的PD3示出了该情况的工作定时。
图4示出产生紫外线的光源UV1和UV2、接收来自光源UV1和UV2的紫外线的受光元件PD1和PD2的配置结构，这些光源和受光元件收纳在一个壳体8内。壳体8具有：作为通过纱线1的通过空间的通路8a、可向通路8a插入纱线1的开口部8a1、设置光源UV1的中空室8b、设置光源UV2的中空室8c、设置受光元件PD1的中空室8d和设置受光元件PD2的中空室8e。再有，8h是在设置了仅接收反射光的受光元件PD3的情况下设置受光元件PD3的中空室。
各中空室8b、8c、8d、8e、8h向着纱线1开口，在中空室8d、8e、8h的开口部设置有可见光线截止滤波器9，至少使通路8a的底面8f即与上述开口部8a1对置的面为黑色。这样，抑制由开口部8a1进入的光在限定上述通过空间的内壁面上进行反射，同时，光源UV1发光，用受光元件PD1仅接收透射了纱线1的紫外线，用受光元件PD2仅接收由纱线1反射的紫外线；光源UV2发光，用受光元件PD2仅接收透射了纱线1的紫外线，用受光元件PD1仅接收由纱线1反射的紫外线。受光元件PD3仅接收从光源UV1、UV2照射的由纱线1反射的反射光。
再有，在实施例1中，具有形成透射信号F的电路，使得能够对纱线的粗细检测异常，但在足以检测异物混入异常的情况下，可以省略该电路。该情况下，也可以将照射紫外线的光源设一个，也可以省略时分电路。
(实施例2)
图5是本发明的其他实施例，即，是在图1中示出的实施例中，进一步设置了仅接收从光源UV1、UV2照射的由纱线1反射的反射光的受光元件PD3的情况下的纱线的异物检测装置的功能块电路，图6是示出检测部(传感器头)的结构的结构图。再有，在与图1至图3中示出的实施例1相对应的部分上标记同一符号，在此，省略该部分的详细说明。该实施例能够更准确地检测在开清棉工艺中混入了包装短纤维纱的原材料的棉纤维等时的包装材料即PP薄膜，该PP薄膜不被捻，从而纱线成为扁平状的情况等的异物混入而产生的扁平异常。
这样的扁平异常有时在如实施例1中示出的用两个光源UV1和UV2及两个受光元件PD1和PD2中难以检测。因此，附加受光元件PD3，不论扁平部分的朝向都能够检测扁平异常。
即，图5中示出的功能块电路在图1中示出的功能块电路中附加了接收从光源UV1和UV2向纱线1照射的紫外线的由纱线1反射的两者的反射光的受光元件PD3、将受光元件PD3的输出信号放大的放大器A3、高通滤波器电路2f、采样保持电路3e，将采样保持电路3e中保持的信号作为这样的异常的检测信号C。
采样保持电路3e被从时分电路6输出的脉冲信号驱动，并按照图2的PD3示出的工作定时，保持由受光元件PD3接收到的、与从光源UV1和UV2向纱线1照射后由纱线1反射的反射受光量有关的输出信号。
光源UV1和UV2、接收来自光源UV1和UV2的紫外线的受光元件PD1和PD2及受光元件PD3的配置结构，也可以是图4中示出的结构，但如图6(a)所示，也可以在通路8a的底面8f上设置仅接收反射光的反射光专用的受光元件PD3。再有，在图6(a)中，在与图4中示出的结构相对应的部分上标记同一符号，省略该部分的详细说明。图6(a)中示出的符号10是漫射从光源UV1和UV2照射的紫外线的漫射板，利用该扩散板10，向所有方向漫射从光源UV1和UV2照射的紫外线，向纱线1照射，并用受光元件PD1、PD2、PD3接收该漫射反射光。
在图4和图6(a)中示出的配置结构中，光源UV1和UV2在与行进的纱线1正交的平面上(平视)，以行进的纱线1为中心，配置在夹角距离大致90度的位置上，受光元件PD1配置在中间隔着纱线1与光源UV1对置的位置上，受光元件PD2配置在隔着纱线1与光源UV2对置的位置上，受光元件PD3配置在距离光源UV1和UV2大致90度的中间的位置上。
利用该配置，受光元件PD1能够接收光源UV1的透射了纱线1的光和光源UV2的从纱线1向90度方向反射的光。受光元件PD2能够接收光源UV2的透射了纱线1的光和光源UV1的从纱线1向与上述90度方向相反方向反射的光。受光元件PD3能够接收光源UV1和UV2的从纱线1向受光元件PD1与PD2之间方向反射的光。即，对于扁平异常，能够在该扁平部出现的宽角度的范围中检测其异常。
但是，在该配置中，在该异物例如在向光源UV1的光轴上伸出了扁平断面形状的状态下处于检测位置上的情况下，来自UV2的光向UV2侧反射，因此，受光元件PD1不能检测反射光，此外，由于受光元件PD2的受光面处于与扁平状的纱线1的面对置的关系，因此，即使从光源UV1向纱线1照射紫外线，光也反射到了纱线1的细的面上，恐怕不能使该光向着受光元件PD2反射。
为了消除该可能性，如图6(b)所示，在与行进的纱线1正交的平面上(平视)，以行进的纱线1为中心，将光源UV1、UV2的开角θ3设在90度至135度内，将光源UV1与接收光源UV1的反射光和光源UV2的透射光的受光元件PD2的开角θ1设在90度以内，将光源UV2与接收光源UV2的反射光和光源UV1的透射光的受光元件PD1的开角θ2设在90度以内，分别在相互接近的方向上配置受光元件PD2和受光元件PD1，也可以在光源UV1与光源UV2之间，将受光元件PD3配置在受光元件PD1与PD2的以纱线1为中心的夹角范围内(用一点点划线示出的范围)。利用该配置和扩散板10的配置，能够用最少的受光元件检测全部朝向的扁平异常。
例如，聚丙烯薄膜混入到纱线1中，是扁平状的形状，如图示中点划线(图6(b))所示，在向光源UV1的光轴上延伸扁平断面形状的状态下处于检测位置上的情况下，来自UV2的紫外光中透射纱线1的透射光在被受光元件PD2接收，由纱线1反射的反射光被受光元件PD3接收。此外，在是扁平状的形状，向光源UV2的光轴上延伸扁平断面形状的状态下，处于检测位置上的情况下，来自UV1的紫外光中的透射纱线1的透射光在被受光元件PD1接收，由纱线1反射的反射光被受光元件PD3接收，能够检测在360度的所有位置上出现的扁平部。
再有，在上述的各实施例中，说明了作为短纤维纱的原材料，使用了白色的棉线(100％)的情况，但不限定于此。例如，在将等长截断了作为一种合成纤维的聚酯的物质与棉(两者都是白色)掺合后生成短纤维纱的情况中，也能够适用本发明。
此外，本发明由于向行进的纱线照射紫外线，因此，能够得到一种高精度的异物异常的检测装置，特别是在作为纱线的原料包含白色的棉纤维的情况下，根据图7(a)(b)，其对于白色棉线，反射光量少，并且，虽然对纱线粗细的影响小，但异物混入时的反射光量变化大，因此，仅检测反射光量，就能够准确地检测各种各样的不同颜色的同质的纤维和特别是白色聚丙烯薄膜等的异质的白色物体的混入。

Claims (6)

1.一种纱线的异物检测装置，其特征在于，具有：投光装置，向行进的纱线照射紫外线；反射光受光装置，接收从上述投光装置照射的紫外线中被上述纱线反射的紫外线的反射光，并输出与受光量相应的信号。
2.如权利要求1所述的纱线的异物检测装置，其特征在于，上述投光装置和反射光受光装置具有两个投光装置和两个反射光受光装置，所述两个投光装置从不同方向向行进的纱线交替地照射紫外线，所述两个反射光受光装置接收从上述各投光装置照射的紫外线中被上述纱线反射的紫外线的反射光，并输出与受光量相应的信号。
3.如权利要求1或2所述的纱线的异物检测装置，其特征在于，上述投光装置和反射光受光装置具有多个投光装置和至少三个反射光受光装置，所述多个投光装置向行进的纱线照射紫外线，所述至少三个反射光受光装置接收从上述各投光装置照射的紫外线中被上述纱线反射的紫外线；根据上述各反射光受光装置接收到的受光量，检测混入到上述纱线中的异物。
4.如权利要求1或2或3所述的纱线的异物检测装置，其特征在于，还具有透射光受光装置，接收从上述投光装置照射的紫外线中的透过纱线的透射光，并输出与受光量相应的信号。
5.如权利要求1或2或3或4所述的纱线的异物检测装置，其特征在于，接收紫外线的受光装置包括可见光截止滤波器。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的纱线的异物检测装置，其特征在于，配置投光装置和受光装置，并具有限定行进的纱线的通过空间的内壁面和可向上述空间插入纱线的开口部，上述内壁面中的与上述开口部对置的面为黑色。
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