JP2001226869A - 毛羽状物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計測対象の被検出物体以外の変動が生じる信号
成分（ベース変動ノイズ）を低減させてより精度の高い
毛羽状物を検出することが可能な毛羽状物検出装置を提
供する。 【解決手段】入射光の遮光状態、または光強度の変化に
よって計測対象の変化を検出する光学的手段と、上記入
射光を電気変換し、電気信号として２値判定する電気的
処理手段を有する光学的検知器を利用した走行糸条の毛
羽状物を検出する装置において、１対の投光器と受光器
を有し、該投光器が投光器の発光部位の違いにより発射
光強度が異なる特性を有し、および／または該受光器が
受光器の受光部位の違いにより受光光強度が異なる特性
を有することを特徴とする毛羽状物検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的手段を利用
した走行中の糸毛羽や毛玉等の毛羽状物を検出する毛羽
状物検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の、入射光の遮光状態、または光強
度の変化によって計測対象の変化を検出する光学的手段
と、上記入射光を電気変換し、電気信号として２値判定
する電気的処理手段を有する光学的検知器を利用した毛
羽検知器は、図１に示すように、一対の投光器１と受光
器２を有し、投光器１から発射した光束５が受光器２に
入光する様に光軸を調整して、該投光器１、受光器２間
を計測対象として、計測対象を通過する糸条４の糸毛羽
や毛玉などの被検出物体が投光器１から発射される光束
５を、完全もしくは一部遮光することによって生じる受
光器２に入光する光強度の変化を検出し、この光強度の
変化を電気変換し、電気的処理手段によって２値判定す
る構成が採られている。

【０００３】２値判定とは、受光器２に入光した光の強
度の変化を電気変換し［この状態で、光の強弱が電気的
強弱の連続信号に変換される］、変換された電気信号の
強弱レベルのある一線で敷居値をもうけて、例えば敷居
値を越えればＧＯＯＤ、越えなければＢＡＤなどの判定
を行うものである。（連続波→敷居値判定→ＯＮ、ＯＦ
Ｆの２値化信号）上記検知器の投光器、受光器には、半
導体素子とレンズや偏光フィルタなどの光学系を１つの
ユニット状にしたものや、光ファイバーを使用したもの
など、その光学系の構成は様々であるが、一般的に上記
の投光器、受光器が有する特性は該投光器から計測対象
に向け発射される光束中において、また、光束を受光す
るにおいて、披検出物体の遮光状態を高感度で検出する
ために、光束範囲のいかなる部分においても均一な感度
を有するように作られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、一般的な
光学的検知器を利用した毛羽検知器は、投光器から発射
した光束を計測対象内を被検出物体が横切ることにより
生じる受光器入光光の、入光から遮光、遮光から入光へ
の変化、もしくは受光器に入光する光強度の変化を利用
して計測対象の被検出物体を検出するものであるため、
図２の如く回転する片軸受けローラー３上を走行する糸
条４の糸毛羽の検出、図１の如く走行する有撚糸条４中
の糸毛羽の検出など、検知器の計測対象において、ロー
ラー振動、ローラー汚れ等披検出物以外の変動要因が大
きな環境においては、計測対象そのものが有する変動が
大きくなる。この様な計測対象において糸毛羽が通過し
た時の光束の遮光量の変化を電気変換し２値判定しよう
とすると、計測対象そのものの変動が電気的処理手段内
部信号のベース変動ノイズとして変換され、披検出物体
である毛羽の遮光が起因する信号成分との分離が難しく
なり、その結果、毛羽の検出が困難になる。

【０００５】従来は、この問題を回避すべく、計測対象
中の披検出物以外の変動要因を除くために、投光器、受
光器にスリットを設ける等の処置を施し、光束を微小化
することで計測対象範囲を限定し、披検出物以外の要因
が起因するベース変動ノイズを低減させる方法が採られ
ていた。この方法を用いた場合、投光器から発射される
光束が微小化されるため、受光器の受光量減衰が必然的
に生じて投受光器間距離の限定、直進性の高い光源使用
の限定や運用面における光軸調整の難化など様々な制限
がかかる上、検出誤動作が多いために信頼性に欠けると
いう問題があった。

【０００６】また、この問題を回避すべく別の方法とし
て、受光器で受ける光束の遮光量の変化を電気変換し、
電気信号として２値判定する電気的処理手段において、
受光器の入光状態を電気変換し出力される信号源に微分
回路やノイズフィルターを装備し、計測対象中の披検出
物以外の変動要因を信号処理の段階で取り除く方法も採
用されていたが、計測対象中を通過している糸条の太さ
や走行速度が変わると、電気的処理手段である微分回路
やノイズフィルターのパラメータ変更が必要になるた
め、常に最適な２値判定基準値に調整された状態で運用
させることが困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の問題点を解消せんとするものであり、計測対象の
被検出物体以外の変動が生じる信号成分（ベース変動ノ
イズ）を低減させてより精度の高い毛羽状物を検出する
ことが可能な毛羽状物検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、入射
光の遮光状態、または光強度の変化によって計測対象の
変化を検出する光学的手段と、上記入射光を電気変換
し、電気信号として２値判定する電気的処理手段を有す
る光学的検知器を利用した走行糸条の毛羽状物を検出す
る装置において、一対の投光器と受光器を有し、該投光
器が投光器の発光部位の違いにより発射光強度が異なる
特性を有し、および／または該受光器が受光器の受光部
位の違いにより受光光強度が異なる特性を有することを
特徴とする毛羽状物検出装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図３に、本課題を解決するための
手段の一例を採用した投光器、受光器の構造を示す。上
述した問題点を解決するため、本発明における投光器の
構成は、投光光を発生させる光源部９と、光源の光束５
を平行投影させるレンズ部７と、投光軸方法の平行光線
のみ抽出する偏光フィルター８からなり、該光源部９の
位置をレンズ焦点６より若干ずらした位置に配置するこ
とで、投光器の発射部位の違いによる発射光強度の相違
を作り出す。

【００１０】ここで、光源部９に用いる素子は一般的に
用いられている発光ダイオード、半導体レーザー、白熱
電球、ネオン管などいかなるものでも良い。

【００１１】また、発射光強度の相違を作り出す方法
は、上述の他、光源を焦点位置に合わせ光源自身に部分
的に透過減衰フィルターを貼付して、光源の発射光強度
の相違をレンズによって増幅したり、指向性のある光源
を用いて投光軸方向からずらして設置するなど、いかな
る方法でも良い。

【００１２】受光器についても、図３の符号９で示す光
源部を半導体受光素子などの光電素子に置き換えただけ
で上記投光器の構成と変わりなく、投光軸方法の平行光
線のみ抽出する偏光フィルターと、光源の光束を平行投
影させるレンズ部と、受光素子からなる。

【００１３】本発明の、投光器が投光器の部位の違いに
より発射光強度が異なる特性を有し、および／または受
光器が受光器の部位の違いにより受光光強度が異なる特
性を有することを特徴とする毛羽状物検出装置は、投光
器、受光器によって構成される計測対象において、被検
出物体以外の信号を発する部分に投光器から発射される
弱光強度の部位がくる様に毛羽状物検出装置を設置し計
測することで、計測対象の被検出物体以外の変動が生じ
る信号成分（ベース変動ノイズ）を低減させるととも
に、計測対象範囲を狭めることなく、検出確度を向上さ
せる作用をする。

【００１４】本検出装置の応用として、ポリエステル、
ナイロン、アクリル、ガラス、炭素などをはじめとす
る、あらゆる繊維状糸条の毛羽状物の異物検出等が挙げ
られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施態様を図面を参照しな
がら具体的に説明する。ここでは、ローラー上を走行す
る糸条を計測対象とし、糸条中の糸毛羽を検出させた実
施例について説明する。

【００１６】図１は、本発明の毛羽状物検出装置の諸特
性を取得した検出装置設置要領の一例を示す概略図であ
る。

【００１７】図４は、毛羽検出装置の出力波形観察に用
いた計測回路構成の一例を示す回路図である。

【００１８】本発明において、検出装置は図１に示す如
く、一対の投光器１と受光器２を、ローラー３の軸方向
と平行に設置する。この時、投光器１から発射される光
束５の光強度がローラー３の表面は弱く、表面からの距
離が増えると強くなるように設置し、および／または受
光器２で受光する光束５の光強度がローラー３の表面は
弱く、表面からの距離が増えると強くなるように設置
し、該投光器１から発射される光束５はローラー３の軸
方向と平行で、かつ、光束５の端部がローラー３の表層
部と一致させる。

【００１９】上述のように取り付けた投光器および受光
器の出力信号は、図４に示す如く、投光器１と受光器２
の出力信号を、光ファイバー１０により、光／電気変換
部１１に伝搬して、信号増幅部１２、出力レベル表示器
１３、および記録計１４からなる電気的処理回路で処理
し、毛羽状物検出装置の出力信号の確認をする。

【００２０】毛羽状物検出装置、諸特性取得に用いた一
設置環境例として、ローラーの半径方向に１０ｍｍ、円
接線方向に３ｍｍの光束を放つ投光器１、およびローラ
ーの半径方向に１０ｍｍ、円接線方向に３ｍｍの光束を
受光する受光器２を用いて、光束の片端部を距離６５０
ｍｍのローラー上に合わせて、糸条直径約３ｍｍの糸条
を５４本走行させて計測対象とし、電気的処理回路で出
力される出力信号を記録計１４において記録した。

【００２１】上述した出力信号の記録手段を用いて図５
に示す毛羽状物検出光源９がレンズ７と該レンズ７の焦
点６を結ぶ中心線上に設置された投光器と、図５で示し
た投光器と同構成で光源と受光素子を置き換えた受光器
を用いて、上述した計測対象中の毛羽状物の観測を実施
した。まず、図５の如く光束の光強度分布が得られてい
るかを確認するため、ローラー３表面に光束５を遮る１
ｍｍ厚から１０ｍｍ厚までのスリットを置き、各スリッ
トにて光束を遮光した時の受光器から得られる出力信号
を記録した。この結果、図８の符号１６に示すようにス
リットによる遮光量と受光器にて受光し検出装置の出力
信号として現れる電圧信号は、光束の両端部を遮光した
時を除いて比例関係にあり、図５の如く光束の光強度分
布がほぼ均一であることを確認できた。次に、毛羽状物
を観察したときの検出装置出力信号の記録結果を図６に
示す。

【００２２】図６に示すように、計測対象を糸条が走行
したことにより０．１１２Ｖのベース変動量が確認され
た。図６は、走行糸条に付着したφ２ｍｍの毛玉遮光時
の出力信号変化で０．１５２Ｖの出力が観察された。出
力量とベース変動量からＳ／Ｎ比を概算するとφ２ｍｍ
の毛玉遮光によってＳ／Ｎ比１．３６の出力が得られ
た。

【００２３】なお、Ｓ／Ｎ比とは、Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏ
ｉｓｅ 信号／雑音の略であり、目的の信号要素（本発
明の場合は毛羽が通過したときの出力量）と、その他信
号（糸条走行時のベース変動量）の商の値となる。

【００２４】次に図３に示す本発明の投光器および受光
器を用いて、上述した計測対象中の毛羽観測を実施し
た。まず、図３の如く光束の光強度分布が得られている
かを確認するため、ローラー３表面に光束５を遮る１ｍ
ｍから１０ｍｍ厚までのスリットをおき、各スリットに
おいて光束を遮光したときの受光器から得られる出力信
号を記録した。この結果、図８の符号１７に示すように
スリットによる遮光量と受光器にて受光し検出装置の出
力信号として現れる電圧信号は、スリットによる遮光量
が少ないときは出力信号の減衰量が少なく、遮光量が大
きくなるにつれ減衰量も大きくなることから、図３の如
くローラー表面の光束光量は少なくローラーから離れた
部分の光束光量が大きいことを確認した。次に毛羽状物
を観察した時の検出装置出力信号の記録結果を示す。計
測対象を糸条が走行したことにより０．０４３Ｖのベー
ス変動量が確認された。

【００２５】図７は、走行糸条に付着したφ２ｍｍの毛
玉遮光時の出力信号変化で０．１４８Ｖの出力が観察さ
れた。出力量とベース変動量からＳ／Ｎ比を概算すると
φ２ｍｍの毛玉遮光によってＳ／Ｎ比３．４４の信号が
得られた。

【００２６】本発明の毛羽状物検出装置によって、Ｓ／
Ｎ比が２５０％向上したことを確認した。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、投光器が該投光器の部
位の違いにより発射光強度が異なる特性を有し、および
／または受光器が該受光器の部位の違いにより受光光強
度が異なる特性を持たせることにより、以下に述べる優
れた効果を奏する。 （１）全く同じ設置環境において、投光器、受光器の部
位の違いにより発射光強度、受光光強度が異なる特性を
持たない検出装置と比較して、実施例で示したように、
たとえばＳ／Ｎ比が２５０％高くとることが可能にな
る。従って、アンプの性能を向上させることなく、より
精度の高い毛羽検出装置として運用することが可能とな
る。 （２）また、投光器に可視光源を用いれば、投光器、受
光器の投光部、受光部にマスクを行うことなくＳ／Ｎ比
を向上できることから、投光部から発射される光束を絞
る必要なく容易に目視確認できることにより、設置、調
整作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の毛羽状物検出装置の諸特性を取得した
検出装置設置要領の一例を示す概略図である。

【図２】片軸受けローラー上の毛羽状物検出装置の諸検
知の設置要領の一例を示す説明図である。

【図３】本発明の毛羽状物検出装置の一例を示す構成概
略図である。

【図４】毛羽状物検出装置の出力波形観察に用いた計測
回路構成の一例を示す回路図である。

【図５】一般的な光学的検知器の構成図である。

【図６】一般的な光学的検知器を用いて観測した毛羽検
知波形の一例を示すグラフである。

【図７】本発明の毛羽状物検出装置を用いて観測した毛
羽検知波形の一例を示すグラフである。

【図８】検出装置の光束の部位による光量特性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１：投光器 ２：受光器 ３：ローラー ４：糸条 ５：検知器光束 ６：検知器光学系焦点 ７：レンズ ８：偏光フィルター ９：光源（もしくは受光素子） １０：光ファイバー １１：光／電気変換部 １２：信号増幅部 １３：出力レベル表示器 １４：記録計 １５：毛羽通過時の検知器出力波形スペクトル １６：一般的な光学的検知器が有する光束の部位による
光量特性 １７：本発明の光学的検知器が有する光束の部位による
光量特性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA44 AB01 BA10 BB01 BB07 CA03 CB07 DA08 2G059 AA05 BB20 EE02 GG01 GG02 JJ19 JJ25 KK01 MM17 2G065 AA04 AB04 BA02 BB02 BB24 BB31 BC14 BC28 CA11 DA15 3B154 AB02 BA53 BB47 BB76 BC42 CA13 CA18 CA23 CA27 CA43 DA30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光の遮光状態、または光強度の変化に
   よって計測対象の変化を検出する光学的手段と、上記入
   射光を電気変換し、電気信号として２値判定する電気的
   処理手段を有する光学的検知器を利用した走行糸条の毛
   羽状物を検出する装置において、一対の投光器と受光器
   を有し、該投光器が投光器の発光部位の違いにより発射
   光強度が異なる特性を有し、および／または該受光器が
   受光器の受光部位の違いにより受光光強度が異なる特性
   を有することを特徴とする毛羽状物検出装置。
2. 【請求項２】ローラー上を走行する糸条を計測対象と
   し、投光器から発射される光束の光強度が上記ローラー
   の表面は弱く、表面からの距離が増えると強くなるよう
   に設置し、および／または受光器で受光する光束の光強
   度がローラーの表面は弱く、表面からの距離が増えると
   強くなるように設置したことを特徴とする請求項１に記
   載の毛羽状物検出装置。