JP2001521168A - 繊維品質監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維の品質監視装置が繊維のサンプルを観るためのサンプルウィンドウとともに構成されている。繊維のサンプルがサンプルウィンドウを通過する際に、電球が閃光を発して、光のパルスを生成し、それが繊維のサンプルに向かって進み、反射する。光のパルスが希望の輝度に達すると、第１のフォトダイオードが同期信号を生成する。第２のフォトダイオードは、約５００ナノメートルから約６００ナノメートルまでの波長を有する反射光を検出し、反射信号を生成する。第３のフォトダイオードが約４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルの波長を有する反射光を検出し、色信号を生成する。電荷結合素子カメラを反射光のパルスを受取る位置に設置する。希望の値より低い画素は暗い画素として指定され、希望のレベルより高い輝度の反射光のパルスを受取る画素を明るい画素として指定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、繊維品質監視装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、オンライ
ンまたはオフラインモードで綿の性質を検出するための綿品質監視装置に関する
。

【０００２】 （発明の背景） 綿の繊維を種と廃物から分けるには、綿繰り機を使う。綿繰り機が適切に作動
していることを確認するために綿繰り機を通過する綿繊維の性質を監視すること
は、高品質の製品を得るために重要である。歴史的に、綿は、とりわけその色、
葉の含有量、処理、ごみの含有量、繊維の長さ、細微性、および繊維の強さによ
って分類される。もともとは、綿の分類は、綿を目で見てそれに従って等級を付
ける人間の分類担当者の感覚に依存していた。しかし、人間の分類担当者を採用
した場合、信頼性に乏しく、個々の技術によって大きく変わる。現代では、ほと
んどの綿品質判定は、一般的に大容量の機器によって行われる。綿繊維の好まし
い性質を監視するために、多くの従来の機械においては、中が見えるように構成
されたサンプルウィンドウの上に綿を載置して、白熱電球を使って照射する。綿
のサンプルからの反射光は、感光性検出器が受光する。サンプルからの反射光の
異なる波長の輝度を検査することによって、綿の質と等級を表す読取り値を得る
ことができる。

【０００３】 白熱電球を使用することによるいくつかの欠点は、綿のサンプルを照射するこ
とである。綿繰り機が動作している間、電球は継続的に点灯したままであるため
、電球が作り出す光の輝度は、時間と共に衰える。さらに、望ましい色温度の白
光を発するためには、白熱電球を高電流で点灯しなければならない。高電流で白
熱電球を連続的に使用すると、電球の有効寿命が劇的に減少する。さらに、綿処
理機に伴う振動による問題もある。時間の経過に伴う電球の劣化と同様、これら
の振動は、白熱電球によって作り出される光の輝度に影響して、ちらつきを引き
起こす。

【０００４】 よって、観察中の綿の質が変わらなくても、綿のサンプルから反射する光の強
さは変化する傾向にある。また、こうした振動は、白熱電球のフィラメントを破
損する傾向にある。発する光の輝度が変化する白熱電球を使った場合、最終的に
受ける影響は、監視装置のセンサを定期的に較正し、白熱電球を頻繁に交換しな
ければならないということである。

【０００５】 伝統的な検出方法のもう一つの問題点は、感光性検出器の結像速度が比較的遅
いため、常に照射されているサンプルウィンドウの前を通過する綿の繊維の速度
により、感光性検出器が受取る画像が不鮮明になる。これにより、瞬間的な読取
り値ではなく、平均的な読取り値を出す傾向にある。瞬間的に読取るために鮮明
な反射を受けるには、処理機を通過する繊維を、測定時に停止させるか、あるい
は、繊維のサンプルを繊維の流れから取り出してサンプルウィンドウの上に載置
しなければならない。

【０００６】 従って、必要とされるのは、現存の繊維監視装置における信頼性が低く、一貫
性がないという問題を解決することができる、繊維の特性を測定するための方法
と装置である。

【０００７】 （発明の要約） 本発明は、繊維のサンプルを観るためのサンプルウィンドウを有する繊維品質
監視装置を提供することによって上記の問題を解決する。閃光を発する光源が繊
維サンプルに向けて進み、反射する光のパルスを出す。第１の感光性検出器は反
射光のパルスを受け取り、繊維サンプルの特性を測定する位置に置く。本発明に
より、閃光を発する光源を使用することにより、定期的な較正や頻繁な電球交換
の必要性を実質的になくすことができる。さらに、適切に閃光を発する光源によ
って生成された光の短いパルスが繊維の反射した画像をサンプルウィンドウの前
で効果的に静止させるため、固定した繊維サンプルを用意する必要性が減る。

【０００８】 本発明のある好ましい実施形態では、繊維品質監視装置は、繊維サンプルを監
視するためのサンプルウィンドウを備えて構成されている。繊維のサンプルがサ
ンプルウィンドウを通過するときに、キセノンランプが閃光を発して光のパルス
を繊維のサンプルに向け、反射光のパルスを生成する。光のパルスが希望の輝度
に達すると、第１のフォトダイオードが同期信号を生成する。同期信号は、光の
パルスの負の区間で生成される。同期信号と同期で、反射光を受取る位置に設置
された第２のフォトダイオードが約５００ナノメートルから約６００ナノメート
ルの間の波長を有する光を検出し、反射信号を生成する。また第３のフォトダイ
オードは、同期信号と同期に反射光のパルスを受取る位置に設置されており、約
４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルまでの波長を有する光を検出し、
色信号を生成する。

【０００９】 また、電荷結合素子カメラが反射光のパルスを受取る位置に設置されている。
電荷結合素子カメラは反射光のパルスを受取る画素配列を有している。希望の値
より低い輝度の反射光のパルスを受取る画素は暗い画素として指定され、希望の
レベルより高い輝度の反射光パルスを受取る画素は、明るい画素として指定され
る。プリズムが第２および第３のフォトダイオードが受取る反射光のパルスを集
束し、透明なブロックが、閃光を発するキセノンランプと第１のフォトダイオー
ドを包囲して、光のパルスがキセノンランプから第１のダイオードまで伝わるよ
うに構成されている。

【００１０】 処理手段が色信号と反射信号を分析し、複合値と、暗い画素と明るい画素の配
列の中の暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値を生成する。さらに
、処理手段は、暗い画素と明るい画素の配列から暗い画素のパターンを認識して
分類し、複合値とパーセンテージ値に呼応して繊維処理設備を制御する。

【００１１】 好ましい実施形態では、繊維のサンプルは、連続する空気連行繊維から繊維の
サンプルを採取するパドルによってサンプルウィンドウの上に載置される。繊維
のサンプルは、サンプルウィンドウを摺動して通過する、繊維を打ち延ばしたも
のでも、あるいは、サンプルウィンドウを通過して連続して流れる空気連行繊維
でもよい。好ましい実施形態により、繊維はサンプルを観察するために取り出さ
なくてもサンプルウィンドウを素早く通過することができる。

【００１２】 繊維の品質を監視する方法には、サンプルウィンドウから繊維を観る工程が含
まれる。光源が閃光を発して、光のパルスを生成し、それが繊維のサンプルに向
かって進み、反射する。ある波長を有する反射光のパルスの輝度が検出され、繊
維サンプルの特性を表す。

【００１３】 好ましい方法では、繊維のサンプルをサンプルウィンドウから観る。キセノン
ランプが閃光を発し、光のパルスを生成し、それが繊維サンプルに向かって進み
、反射する。生成された光のパルスが光のパルスの負の区間で希望のレベルに達
したときに同期信号が生成される。反射光のパルスは、集束される。反射光のパ
ルスの、約５００ナノメートルから約６００ナノメートルの間の波長を有する第
１の輝度が検出され、第１の輝度に基づく反射信号が同期信号と同期に生成され
る。同様に、反射光のパルスの、約４３０ナノメートルから約５３０ナノメート
ルの間の波長を有する第２の輝度が検出され、第２の輝度に基づく色信号が同期
信号と同期に生成される。反射光のパルスも画素で受取られる。望ましい値を下
回る輝度の反射光のパルスを受取るそれぞれの画素を暗い画素として指定し、望
ましい値を超える輝度の反射光のパルスを受取るそれぞれの画素を明るい画素と
して指定することによって明るい画素と暗い画素の配列が生まれる。

【００１４】 色信号と反射信号が分析され、複合値を生成し、さらに暗い画素と明るい画素
の配列における暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値も生成される
。さらに、明るい画素と暗い画素の配列における暗い画素のパターンが認識され
、分類される。繊維処理機器は、複合値およびパーセンテージ値に呼応して制御
される。好ましい方法では、繊維のサンプルを連続する空気連行繊維から採り、
サンプルウィンドウ上に載置することができる。繊維のサンプルは、打ち延べた
繊維の状態でサンプルウィンドウを通って摺動するか、もしくは連続する空気連
行繊維の状態でサンプルウィンドウを通り過ぎる。

【００１５】 光源から閃光を発することにより、サンプルウィンドウの前で繊維の流れを止
めることなく測定することができ、さらに、すべての測定を、光が輝度が一定の
時に行うことができる。光源が連続的に点灯した状態では、サンプルが採取され
たときの光の輝度がわからず、振動や老朽化による変動を受けやすい。よって、
光源から閃光を発する前述の方法は、照射光の輝度の変化に呼応して検出装置を
較正する必要が大幅に減る。さらに、サンプルが採取された時の光の輝度が新し
い電球によって作り出される輝度より低いため、電球は、発する光の最高輝度が
かなり低下した後も使用することができる。

【００１６】 （図面の簡単な説明） 本発明のその他の利点については、縮尺調整していない添付の図面に基づいた
好ましい実施形態の詳しい説明によって明らかとなろう。なお、図面の中で類似
した参照番号は、いくつかの図面における類似した要素を表している。

【００１７】 （発明の詳細な説明） 図１には、本発明を含む監視装置２０を示している。監視装置２０は、綿繰り
機を通過する綿の質と特性を監視する際に特に有効である。あるいは、監視装置
２０は、紡績機の中の綿の品質を監視することもできる。これらの監視作業は、
いずれも監視装置２０を処理設備に取り付けたオンラインモードでも、あるいは
、監視装置２０が研究所に設置することができるような別体の設備であるオフラ
インモードでも行うことができる。オンラインモードで使用した場合は、監視装
置２０は取り付けてある設備の操作を制御する制御装置の一部とすることができ
る。例えば、監視装置２０は、綿繊維の葉の含有量、綿繊維の色のばらつき、あ
るいは綿繊維内に異物が入っているかどうかなどを測定するのに使用することが
できる。この情報を使って、綿繰り機の中の清浄作業を制御することもできる。
監視装置２０は、測定したい特性が、後に説明するように、繊維から反射光の特
性によって判定できる限り、他の種類の繊維の特性を測定するために使用するこ
ともできるように構成されている。

【００１８】 監視装置２０は、繊維のサンプル１２を監視し、繊維のサンプル１２が持つあ
る特性を判定する。これらの特性は、繊維のサンプル１２を分類するのに使用す
る。基本的な概念は、繊維のサンプル１２のある特性は、繊維のサンプル１２か
ら反射する光３４を調べることによって判定できるということである。繊維のサ
ンプル１２をサンプルウィンドウ１４の前に載置する。繊維のサンプル１２は様
々な方法で監視装置２０のサンプルウィンドウ１４を通過させることができると
いうことは明白である。監視装置２０をダクトの底部に位置させ、繊維のサンプ
ル１２を打ち延ばし状態、スライバ状態、あるいは塊の状態の繊維でサンプルウ
ィンドウ１４を摺動して通過させることもできる。あるいは、繊維のサンプル１
２を空気の流れ１０の中に連行された状態で監視装置２０のサンプルウィンドウ
１４を通過させることもできる。また、繊維のサンプル１２は、空気の流れ１０
から採取し、線２１によって処理手段３０に接続されているパドル２２のような
装置によってサンプルウィンドウ１４の上に載置することもできる。寸法が約３
．５インチ×３．５インチ（８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍ）のサンプルウィンド
ウ１４を使用するのが好ましいが、より大きいウィンドウ１４でも可能である。
サンプルウィンドウ１４は、後に詳しく説明するような、ある光の波長に対して
比較的透過性のある材料からなるのが好ましい。例えば、サンプルウィンドウ１
４は、ガラス、石英、サファイア、あるいは適した熱可塑性樹脂などから形成さ
れていてもよく、好ましくは透明なパイレックスで形成されているのが好ましい
。

【００１９】 繊維のサンプル１２を監視装置２０に搬送する方法とは関係なく、繊維のサン
プル１２がサンプルウィンドウ１４を通過するとき、電球１８は閃光を発して光
のパルス１６を生成する。図１では、わかりやすいように電球１８を一つだけ示
している。しかし、好ましい実施形態では、電球１８は、二つ使用しており、サ
ンプルウィンドウ１４の両側に電球１８を、サンプルウィンドウ１４に対して４
５°の角度で設置している。この配置により、繊維のサンプル１２により均一に
照射できる。

【００２０】 下に説明するように、好ましい実施形態では、その性質と特徴、およびそこか
ら発せられる光が望ましいことから、キセノンランプ１８を使用している。好ま
しいキセノンランプは、ニューヨーク、ピークスキリーのショウカイ・ファー・
イースト社製造の型番ＳＦＴ−４０４４Ｔである。好ましい電球１８は、最大出
力が３００ボルトで４５ジュールである。このガス電球は、発火したときの抵抗
が約０．１オームである。閃光は、約１マイクロ秒のパルス持続時間の約４キロ
ボルトから約１０キロボルトの電圧パルスで発せられる。ランプの電圧は、約１
５０から約３００ボルトまで調整することができ、好ましい電圧は約１７５ボル
トである。

【００２１】 キセノンランプは、可視スペクトルの少なくとも一部を含む白光を発する傾向
にあり、色温度は、約６０００ケルビン絶対温度を超える。適用方法によっては
、この光量では明るすぎる場合もある。その場合は、電球１８が発する光の輝度
を、電球１８と直列に抵抗器を設置することによって、あるいは、さらに好まし
くは、電球１８の電圧を変化させることによって下げることができる。また、抵
抗器は、電球１８が生成する光のパルス１６の継続時間を上げる傾向にある。

【００２２】 好ましい実施形態では、キセノンランプ１８は信号線４８を介して処理手段３
０から電圧を受取ることにより、約５秒から６秒ごとに閃光を発する。しかし、
好ましい実施形態では、電球１８は、それよりもかなり速い速度で閃光を発する
ことができる。監視装置２０の最大フラッシュおよびサンプリング速度は電球１
８を発光させるのに使用する駆動装置によって大まかに決定される。本発明は、
キセノンランプ１８の使用に限るものではない。確実に閃光を発し、十分な光の
スペクトルを生成することができる光源を監視装置２０に使用して繊維のサンプ
ル１２の特性を測定することができる。前述の様に白光は可視スペクトル全体に
わたる波長を含んでいるため、白光を生成する光源が好ましい。よって、繊維の
サンプル１２の可視特性は、検出可能な白光のある波長を反射する傾向にある。

【００２３】 キセノンランプ１８によって生成される光のパルス１６は、光導体２６によっ
て第１の感光性ダイオード２８まで伝わる。好ましい第１の感光性ダイオード２
８は、カリフォルニア州カマリロのアドバンスド・フォトニクス社製造、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１の青強調シリコンダイオードである。また、光の
パルス１６は、サンプルウィンドウ１４を通過し、繊維のサンプル１２で反射す
る。これにより、反射光のパルス３４が生成される。光導体２６の機能は、第１
の感光性ダイオード２８が受取った光の輝度を、繊維サンプル１２が反射光のパ
ルス１６の角度に左右されないようにすることである。光導体２６は、電球１８
からの光を直接第１の感光性ダイオード２８に伝える。よって、第１の感光性ダ
イオード２８が光導体２６から直接受取った光のパルスの輝度はそこに反射して
戻ってくる光のパルス３４の輝度より大きい傾向にある。従って、第１の感光性
ダイオード２８の出力は、反射された光のパルス３４の輝度による影響は受けな
い。第１の感光性ダイオード２８をキセノンランプ１８とともに光導体２６に設
置しないと、光のパルス３４の輝度によって大きく影響されるであろう。例えば
、繊維のサンプル１２が非常に白く反射しやすい綿であり、第１の感光性ダイオ
ード２８が光導体２６に設置されていないとする。白い繊維のサンプル１２は、
暗い色の繊維サンプル１２より反射が強い傾向にある。反射する光３４が強いの
で、第１の感光性ダイオード２８が受取る光の輝度は、白い繊維のサンプル１２
の方が、繊維のサンプル１２が暗く、反射が強くない場合に比べて大きくなる傾
向にある。よって、光導体２６は、反射光のパルス３４を第１の感光性ダイオー
ド２８の出力に大きく影響しないように阻止する傾向にある。

【００２４】 好ましい実施形態では、光導体２６は、第１の感光性ダイオード２８とキセノ
ンランプ１８を含むＬＥＸＡＮブロックである。しかし、光導体２６は、ガラス
、石英、サファイアまたは他の適当な熱可塑性樹脂のような他の光伝導性材料で
形成することができる。光導体２８の機能は、第１の感光性ダイオード２８が受
取った光が、繊維のサンプル１２が反射光の量３４に大きく影響されないように
することである。しかし、ＬＥＸＡＮブロック２６を使用しないでこの機能を実
行する方法はいろいろある。例えば、第１の感光性ダイオード２８を監視装置２
０の構造体によってほとんどの反射光のパルス３４から物理的に遮蔽されるよう
な位置に設置することもできる。

【００２５】 第１の感光性ダイオード２８は、受取った光の輝度を表す電圧を信号線５０上
に生成する。この電圧は、処理手段３０が受取り、電圧が希望のレベルにあると
きに同期信号を生成する。好ましい実施形態では、光のパルス１６の輝度は、可
変最大値までは迅速に上がり、下がる時には比較的ゆっくりである。この光の輝
度では、第１の感光性ダイオード２８に接続された第１の光増幅器によって生成
される電圧は約０ボルトから約８ボルトの間である。

【００２６】 第１の感光性ダイオード２８が受取る光のパルス１６の輝度がその輝度のピー
クを通り過ぎ、好ましくは新しい電球１８がはじめに生成する一般的な最大輝度
の約８０％の値まで降下すると、処理手段３０は、同期信号を生成する。好まし
い実施形態では、電圧比較器および電圧基準値を使っていつ８０％の輝度の値に
なったかを判定する。第１の感光性ダイオード２８に接続した第１の光増幅器が
生成する電圧が約７ボルトになると、同期信号が生成される。

【００２７】 電球１８が閃光を発するたびに、それによって生成される光１６の最大輝度が
低下する。電球の寿命は、発せられた最大輝度が指定したレベル、好ましくは新
しい電球の一般的最大レベルの８０％に低下するまでの時間によって測定する。
８０％の輝度が好ましいのは、これが通常電球の寿命を測定する際に使われる値
であるからである。よって、監視装置２０のバルブ１８の有効寿命は、電球１８
の製造業者が提示する電球寿命を参照することによって知ることができる。

【００２８】 しかし、電球の寿命を延長したい場合は、同期信号をより低い値、例えば、新
しい電球の本来の輝度の５０％で生成することができる。また、光のパルス１６
をより明るくしたい場合は、同期信号をより高い値、例えば本来の輝度の９０％
で生成することもできる。しかし、明るい輝度で作動させると、電球１８の有効
寿命が短くなる。同期信号は、後に詳しく説明するように、光１６が、監視装置
３０が十分に反射光３４を受光して正しく機能できるだけの輝度であるときに生
成されるのが好ましい。生成された光のパルス１６がその最高輝度に達したとき
に処理手段３０が同期信号を生成すると問題が起きる可能性がある。時間の経過
により閃光を発する電球１８が劣化すると、発せられる最大輝度も下がる。よっ
て、監視装置２０を再び較正する必要がでてくる。

【００２９】 同期信号は、光のパルス１６の負の区間で生成されるので、読取り値はより一
定の輝度で読み取られる。光のパルスの負の区間とは、光のパルス１６の立ち下
がり区間のことである。これは、光１６の輝度が最大値を超えて下がり始めたと
ころである。もし、同期信号が光のパルス１６の輝度が上がったときに生成され
るのであれば、光のパルス１６の輝度は同期信号が生成された直後に下がり始め
るか、あるいは上がり続ける。これにより、同期信号が生成された厳密な瞬間に
おける反射光のパルス３４の輝度に影響を与える望ましくない変動要素が生じる
。さらに、好ましい実施形態では、光のパルス１６は、約１マイクロ秒から約３
マイクロ秒までの間に比較的迅速に最大値まで上がり、約１５マイクロ秒から約
５０マイクロ秒までの間に比較的ゆっくり下がる。これは、光のパルス１６の輝
度が光のパルス１６の負の区間の方が変化が緩慢であるということを意味する。
よって、光のパルス１６の輝度は、読取り値を負の区間で取れば、第１の感光性
ダイオード２８が読み取るのに必要な時間の間は変化が少ないことになる。監視
装置２０は、反射光のパルス３４の輝度が、主に繊維のサンプル１２の特性に依
存している場合に、よく機能する傾向にある。

【００３０】 第２の感光性ダイオード３２は、反射光のパルス３４を受け取り、ろ波されて
約５００ナノメートルから６００ナノメートルの間、さらに好ましくは、約５０
５ナノメートルから約６０５ナノメートルの間の波長を有する反射光３４の部分
の輝度を検出する。好ましい第２の感光性ダイオード３２はカリフォルニア州カ
マリロのアドバンスド・フォトニクス製造の青強調シリコンダイオード、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１である。第２の感光性ダイオード３２は、線４０
を介して電圧信号を処理手段３０に送る。線４０の電圧信号は、上記の波長にお
ける反射光のパルス３４の輝度に比例する。処理手段３０は、線４０の電圧信号
の値を、同期信号が生成された瞬間に取る。よって、処理手段３０は、光のパル
ス１６の輝度がわかったまさにその瞬間に、反射光のパルス３４の所定の波長の
部分の輝度を判定することができることになる。よって、第２の感光性ダイオー
ド３２が受取った反射光のパルス３４の輝度は、光のパルス１６の本来の輝度で
はなく、それらの波長における繊維のサンプル１２の反射特性に関係する傾向に
ある。この値は、一般的に反射信号と呼ばれ、繊維のサンプル１２の反射性を表
す。綿の反射性は、綿の繊維の明るさもしくは暗さによって変わる。この測定は
、綿業界では、綿のグレイネスと呼ばれることもある。

【００３１】 第３の感光性ダイオード３６は、反射光のパルス３４を受取り、ろ波されて約
５３０ナノメートルから約４３０ナノメートルまでの間の波長を有する光の輝度
を検出する。好ましい第３の感光性ダイオード３６は、カリフォルニア州カマリ
ロのアドバンスド・フォトニックス者製造の青強調シリコンダイオード、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１である。第３の感光性ダイオード３６は、線４６
を介して電圧信号を処理手段３０に送る。線４６の電圧信号は、上記の波長の反
射光のパルス３４の輝度に比例する。処理手段３０は、同期信号が生成された瞬
間に線４６上の電圧信号の値を取る。よって、処理手段３０は、光のパルス１６
の輝度がわかったまさにその瞬間に、所定の波長を有する反射光のパルス３４の
輝度を判定することができることになる。よって、第３の感光性ダイオード３６
が受取る反射光パルス３４の輝度は、光のパルス１６の本来の輝度ではなく、そ
れらの波長における繊維のサンプル１２の反射特性に関係する傾向にある。この
値は、一般的に色信号と呼ばれ、繊維のサンプル１２のイエローネスの量を表す
。

【００３２】 次に説明するように、グレイネスとイエローネスの様々な組合せを米国農務省
が提供する公式カラーチャート上に値を記入することによって色値に変換するこ
とができる。米国では、綿の色の等級は、ホワイト、ライトスポテッド、スポテ
ッド、チンジド、イエローステンドの５つの色群のうちの一つに当てはまる。綿
は、初めて開いたときは、通常は明るい白色である。よって、異常な色は、一般
的に質の低下を意味する。監視している繊維のタイプにより、そして、測定する
繊維の特別な特徴により、異なる光の波長に対して感受性の高いフォトダイオー
ドを使用することができるということは明白である。希望の帯域幅を有する既製
の感光性ダイオードを入手できない場合は、フィルタを使って感光性ダイオード
に到達する反射光３４の波長を限定することができる。さらに、与えられた帯域
幅は、おおよそのものであり、既述のように、監視装置２０は、これらの波長を
測定する装置に厳密に限られているわけではない。

【００３３】 反射光のパルス３４は、第２の感光性ダイオード３２と第３の感光性ダイオー
ド３６が受取るだけでなく、電荷結合素子などのようなカメラ３８も受取る。好
ましいカメラ３８は、マーシェル製造の型番Ｖ−１２０８である。電荷素子カメ
ラ３８は、感光画素の配列を使用して繊維のサンプル１２の画像を生成する。画
像は、希望の値より低い輝度の反射光のパルス３４を受取る画素を暗い画素とし
て指定し、希望のレベルより高い輝度の反射光のパルス３４を受取る画素を明る
いが祖として指定することによって生成される明るい画素と暗い画素の配列から
なる。ある画素を明るい画素と認証する、電荷結合素子カメラ３８が受取る光の
輝度は、上下に調整できるのが好ましい。よって、例えば、ごみや葉などのよう
な比較的反射性の低い繊維のサンプル１２の部分が画像に暗い画素を生成し、白
い綿の繊維のような比較的反射性の強い繊維のサンプル１２の部分が明るい画素
を生成する。

【００３４】 好ましい実施形態のカメラ３８は白黒カメラであるが、カメラ３８は、カラー
カメラでもよく、あるいは、繊維のサンプル１２のカラー画像が収集できるよう
にフィルタを取り付けた一連の白黒カメラでもよい。例えば、三つのシングルチ
ップ電荷結合素子の配列に、それぞれ別のフィルタを取り付けてそれぞれが異な
る波長の範囲内で反射光を検出できるように構成することもできる。これは、電
荷結合素子配列の一つに赤のフィルタを付け、第２の電荷結合素子配列に青のフ
ィルタを付け、第３の電荷結合素子配列に緑のフィルタを付けることによって達
成することができる。赤のフィルタは、約６００ナノメートルから約７００ナノ
メートルの間の波長、緑のフィルタは、約５００から約６００ナノメートル、そ
して青いフィルタは、約４００から約５００ナノメートルの波長に調整するのが
好ましい。また、０．３の中性フィルタを赤いフィルタと共に使用し、０．５の
中性フィルタを緑のフィルタと使用するのが好ましい。

【００３５】 さらに別の実施形態では、それぞれが独自のフィルタを有する三つの電荷結合
素子配列を設ける代わりに、単一の電荷結合素子配列を使って三つのフィルタを
一度に配列の上に載置することによって、三つの異なる画像を得ることもできる
。そして、三つの画像を一つの複合画像に形成することも、処理手段３０によっ
て別々に分析することもできる。さらに、プリズムを使用して反射光を波長成分
に分解し、異なる波長を電荷結合配列の異なる部分に集束させることもできる。
このようにして、多くの異なる波長の反射光の相対的輝度を検出し、その後、分
析することができる。

【００３６】 カメラ３８がカラーカメラの場合、第２の感光性ダイオード３２および第３の
感光性ダイオードから受取る色情報は、カメラ３８により受取ることができるの
で、ダイオード３２および３６は必要ない。ダイオード３２および３６の代りに
、カメラ３８から色情報を受取ることによって、サンプル１２からより多くの読
取り値を取ることができる。言い換えれば、ダイオード３２および３６それぞれ
によって一回測定する、即ち二つの単一の点を測定する代りに、それぞれの繊維
サンプル１２から、カメラ３８の配列の中の画素数と同じ数の読取り値を取るこ
とができる。よって、繊維サンプル１２における色の配分を素早く得て判定する
ことができる。この情報は、ダイオード３２および３６によって得られる平均化
された読取り値よりも、繊維のサンプル１２内の色の範囲をより詳しく観察する
ことができる。よって、カメラ３８は、上記のような反射性と色信号を提供する
ことができる。

【００３７】 電荷結合素子カメラ３８の出力は、信号線４２を介して処理手段３０に送られ
る。監視する繊維が綿である場合、この出力は繊維のサンプル１２の中の葉やご
みの含有量を表す。ジンニング業界では、葉は廃物とみなされ、それを取除くた
めには追加の費用がかかる。よって、綿の購入者と販売者にとって重要なのは、
綿の繊維の中の葉の含有量を判定することができることである。結合電荷素子カ
メラ３８の一つの機能は、繊維のサンプル１２の画像を取り込んで処理手段３０
が画像によって示されたごみの含有量を判定できるようにすることである。

【００３８】 カメラ３８で生成された画像の中で検出された欠陥の色、あいまい性、形状お
よび寸法を検査することによって、処理手段３０は繊維サンプル１２の中の不純
物や欠陥のタイプを判断するのが好ましい。例えば、ネップが白く現れている、
あるいはある波長においてより強い反射性を示している場合もあり、一方、樹皮
片が暗い色または茶色に現れており、ある波長では反射性が低い場合もある。さ
らに、葉の一片が緑色に現れており、その色に伴う反射特性を有している場合も
ある。よって、カメラ３８が受取る色情報、または言い換えればスペクトル情報
を処理手段３０が使って繊維のサンプル１２の中の異なるタイプのゴミを分類す
ることができる。

【００３９】 同様に、画像の中の欠陥のあいまい性、または暗い画素のパターンが、検出さ
れた不純物のタイプを表す傾向にある。あいまい性とは、パターンの断面の端か
ら端までの暗さの変化率をいう。言い換えれば、不純物によっては、鋭利な縁部
を有し、そこを通過する光の量が急激に変化するものもある。葉の片がこのタイ
プの不純物のよい例である。葉の縁の部分においては、画像のグレイレベルが劇
的に変わる。葉の縁のすぐ外側では、グレイレベルがある基本的なレベルであり
、葉の縁のすぐ内側ではグレイレベルが劇的に暗くなる。

【００４０】 他のタイプの不純物は、伝達される光の量の変化がより緩慢となる傾向にある
。例えば、ネップは、一般的に上記の葉のような輪郭を持たない。ネップは、比
較的密度の高い芯の周りに比較的密度が低い周囲が取り巻いているような傾向が
ある。よって、伝達される光の量は、ネップの縁部のすぐ外側とネップの縁部の
すぐ内側とでは、葉の縁の部分の変化に比べるとあまり大きな変化はない。しか
し、葉の輪郭とは異なり、伝達される光の量はネップの輪郭にわたり、ネップの
縁部からネップの中央まで変化しつづける。一般的にネップの中央は、ネップの
中では最も暗い領域であり、伝達される光の量は、ネップの中心から離れるに従
って徐々に増えていく。

【００４１】 処理手段３０が検出されたパターンの形状を使用して、パターンや不純物の分
類に役立たせるのが好ましい。もつれたネップ、タネをくるむネップ、葉、枯れ
枝、および他の不純物は、すべて独特な形状を有する傾向にある。処理手段は、
検出した不純物に対する形状輪郭を判定し、判定した形状を使って不純物を分類
するのに役立てる。形状は、単純な幾何学的形状を用いて不純物の輪郭を模倣す
る方法で判定することができる。あるいは、不純物の形状を判定するもう一つの
方法として、モーメントや重心で不純物の形状や輪郭径路を表す方法がある。こ
の方法は、形状が不規則でなく、円に近い形状の不純物を分類するときには都合
がよい。好ましい実施形態では、一つ以上のパターン認識方法を使って、不純物
の分類に役立てている。

【００４２】 例えば、枯れ枝は、比較的高いアスペクト比を有している傾向にある。言い換
えれば、枯れ枝のある寸法、例えば長さなどは、枯れ枝の例えば幅などのような
もう一つの寸法よりずっと大きい傾向にある。逆に、ネップは、比較的アスペク
ト比が低い傾向にあり、すなわち、ネップの測定値は、すべての方向でほぼ等し
くなる傾向にある。処理手段３０は、検出したパターンを分析し例えば二つの異
なる軸に沿ってパターンを表すのに使用する画素数を数えることによって、アス
ペクト比を判定する。不規則な形状、あるいは、言い換えればおおむね円形また
はおおむね長方形でない形状は、葉の断片があることを表す場合がある。よって
、処理手段３０が検出したパターンの形状を使用して不純物の分類に役立てるの
が好ましい。

【００４３】 寸法は、綿の繊維のスライバの中にある不純物を分類するのにも使用すること
ができる。例えば、特定の綿繰り機では、供給の流れの中におけるごみがネップ
より大きいことがわかったとする。よって、処理手段３０は、所定の寸法を超え
る検出したパターンを、不純物がごみであって、ネップではないことを示すもの
として使用するようにプログラム化することができる。よって、寸法を使って不
純物を分類するのに役立てるのが好ましい。

【００４４】 処理手段３０は、色、あいまい性、形状、および寸法のデータを異なる方法で
使用することができる。それぞれの判定基準に割り当てたレベルや値を等式に代
入して不純物を分類することもできる。あるいは、処理手段３０でレベルを比較
して、どのようなタイプの不純物が現れているかを分級器に判定させることもで
きる。分級器には、周知のタイプの不純物からの色、あいまい性、形状および寸
法データが入っている。処理手段３０が計算した色、あいまい性、形状、および
寸法データが周知の不純物に対するデータと近い場合には、暗い画素のパターン
はそのタイプの不純物として分類される。この情報は、繊維の処理設備を制御し
て不純物を減らしたり、除去したりするために、フィードフォワードやフィード
バックができる。例えば、処理手段３０が、過分な量のゴミがリントの中に残っ
ていることを示している場合に、追加の清浄機を使用して、さらに綿繰り機の中
の綿供給流を浄化することもできる。

【００４５】 本発明は、電荷結合素子カメラ３８を有する装置に制限するものではないこと
は明白である。電荷結合素子カメラ３８は、綿のサンプル１２の画像を得るのに
使用する好ましい実施形態の感光性装置である。選択するカメラ１８の解像度は
、検出したい粒子の寸法によって異なる。同じ寸法のサンプルを表す際により多
くの画素数を使用すると、より小さいごみの粒子を検出することができる。繊維
のサンプル１２を表す際により少ない画素数を使用すると、比較的大きい粒子し
か検出できない。好ましい配列サイズは、約５１２画素×約４８０画素である。
よって、本発明の精神にもとることなく、様々な異なるタイプの感光性検出装置
を使って、反射光のパルス３４を受取ることができる。処理手段３０は、同期信
号が生成された瞬間に線４２の画像データを取りこむ。よって、線４０上の反射
信号、線４６上の色信号、および線４２上の画像データすべてが同じ瞬間に取り
込まれる。

【００４６】 第２の感光性ダイオード３２、第３の感光性ダイオード３６、および電荷結合
素子カメラ３８がサンプルウィンドウ１４全体を通して反射した光を受取るのが
好ましい。好ましい実施形態では、サンプルウィンドウ１４全体からの反射光の
パルス３４を感光性検出装置に集束するプリズム２５を使用している。しかし、
本発明を構成できる他の方法もあることを認識する必要がある。例えば、第２の
感光性ダイオード３２と第３の感光性ダイオード３６をそれぞれのサンプルウィ
ンドウ１４の下に位置させることもできる。プリズム２５を使用する利点は、感
光性装置すべてが同じ繊維のサンプル１２からの反射光に基づいて読取り値を取
るという点である。しかし、繊維の質が均一である場合は、この機能はさほど重
要ではない。

【００４７】 必要とされる精度のレベルにより、考慮しなければならない場合もあるずれま
たは較正変更の二つの原因は、監視装置２０の中の温度の変化とサンプルウィン
ドウ１４のガラスの上の汚染の可能性である。温度変化は、感光性ダイオードの
ような電子構成要素の感度に影響する可能性がある。よって繊維のサンプル１２
の特性が変わらなくても、温度の変動により、監視装置２０が取る測定値が変動
する場合がある。既に説明したように、これは望ましいことではない。よってヒ
ータを使って温度を一定の値に保ち、監視装置２０の電気部品を暖めることがで
きる。好ましいヒータは、アドバンスド・サーマル・プロダクツ社製造の、型番
Ｐ５５０４Ａ０５０Ｚ１５０Ａである。好ましい実施形態では、ヒータは、約５
０℃に設定してある。これにより、筐体自体の中の通常の熱構築に大気温度が加
わる。

【００４８】 同様に、汚れがサンプルウィンドウ１４についている場合は、監視装置２０は
それをすべての繊維サンプル１２の中に存在するごみ片であると解釈する。ガラ
スの汚染を防ぐには、サンプルウィンドウ１４にワイパーを取り付けてウィンド
ウ１４に付着した繊維すべてを取り去ることができる。同様に、サンプルウィン
ドウ１４を、監視装置２０を操作中に、過分な繊維がサンプルウィンドウ１４に
載らないような位置に設けることもできる。あるいは、サンプルウィンドウ１４
を手動で検査して定期的に洗浄することもできる。幾分異なる方法としては、処
理手段３０を、画素の配列において同じパターンが発生したらサンプルウィンド
ウ１４にごみ片が付着していると認識してそれをそれに従って補正するようにプ
ログラム化することもできる。例えば、ウィンドウの空フレーム、または基準フ
レームをカメラ３８で生成し、この空フレームをすべての後続のサンプルフレー
ムから電子的に差引く。あるいは、空フレームを各サンプルフレームの直前に生
成することもできる。

【００４９】 繊維サンプル１２の測定を前述の感光性検出装置によって行ったら、処理手段
３０によって分析する。処理手段３０は、単純なマイクロプロセッサまたはコン
ピュータ全体でもよい。好ましくは、処理手段３０に線２１，２４，４０，４２
，４６，４８，および５０を介して信号を受信または送信するための入力端子／
出力端子と、アナログ−ディジタル変換器、データを保存して命令を処理するた
めのメモリ、データと命令を処理するためのマイクロプロセッサを備えているの
が好ましい。ユーザインターフェースや表示装置のような他の品目を処理手段３
０に備えてもよい。後にさらに詳しく説明するように、前述の感光性検出器の出
力を分析するのに使用する処理手段３０の高性能化は、実行する機能の複雑性に
よる。

【００５０】 処理手段３０が線４０および４６を介して受取った色信号と反射信号は、処理
手段３０が分析して複合値を生成する。この複合値は、監視中の繊維サンプル１
２の色等級を表す。また、処理手段３０は、明るい画素と暗い画素の配列の中に
含まれる暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値を出す。この値は、
監視中の繊維のサンプル１２の葉やごみの含有量を表す。さらに、処理手段３０
は、明るい画素と暗い画素の配列の中の暗い画素のパターンを認識して分類する
ことができる。パターンによっては、繊維サンプル１２の中の葉や他の異質の物
質を表す傾向にある。使用している処理手段３０の性能と使用者のニーズや関心
事によって、光検出装置の出力信号を様々な方法で処理し、繊維のサンプル１２
に関する有益な情報を得ることができる。

【００５１】 処理手段３０が受取る電圧測定値は、人間の分類担当者が取る測定値とはまだ
同じ形式ではない。しかし、処理手段３０は、測定値を同じ形式、あるいは他の
希望の形式に調整する機能を有するのが好ましい。前に簡単に説明したように、
人間の分類担当者は、彼らの感覚に頼って綿を等級分けする。よって、人間の分
類担当者によって割り振られた等級は主観的であり、分類担当者によって異なり
、場合によっては、同じ分類担当者でもその時その時によって変わる場合もある
。これにより、綿の等級分けに望ましくないばらつきが生じる。しかし、本発明
の監視装置は、これらの測定を反復可能な方法で行うことができるため、人間に
よる等級分けに代わる機能を有する。

【００５２】 綿は一般的に１１−１から８５−５までの範囲の３桁コードを使って等級分け
する。第１の桁は、綿の反射性を表す。この第１の桁は、１から８までの値であ
る。数が小さくなればなるほど、綿の反射性が高くなる。８は二級品の綿を表す
。第２の桁は、１から５までであり、綿の色を表す。第２の桁が１であると、そ
れは、より白い綿のサンプルであることを表し、逆に４は、より黄色がかった綿
のサンプルであることを表す。値が５であると、それは二級品の綿であることを
表す。第３の桁は、初めの二桁で表したクラスをごみの含有量と綿の質によって
小さいクラスに分けたものである。クラスの中で最高の綿は１で表され、最も低
いものを４で表している。５の値は、二級品の綿であることを表している。

【００５３】 監視装置２０では、第２の感光性ダイオード３２の出力は、電圧として処理手
段３０が受取る。しかし、綿の反射性は、一般的にＲｄで知られる値で測定され
る。通常、綿は、約４８から約８２までのＲｄ値を有する。Ｒｄ値が高ければ高
いほど、より白に近く、反射性が高い綿である。第３の感光性ダイオード３６の
出力も処理手段３０が電圧として受取る。しかし、綿の色は、一般的に＋ｂ値で
測定される。通常、綿は約５．０から約１７．０の間の＋ｂ値を有している。＋
ｂ値が高ければ高いほど、綿が黄色がかっている。従って、第２と第３の感光性
ダイオード３２および３６から受取った電圧測定値は、処理手段３０によってＲ
ｄおよび＋ｂ値に変換される。

【００５４】 処理手段３０は、感光性ダイオードの出力電圧を処理するだけでなく、処理手
段３０は、電荷結合素子カメラ３８の出力も処理する。例えば、処理手段３０は
、明暗色の画素配列を分析して、配列の中の暗い画素のパーセンテージを表す値
を計算する。このパーセンテージ値は、綿の繊維のごみまたは葉の含有量を表す
のに使用する。

【００５５】 監視装置は、上記のような伝統的な綿の分類を使って読取り値を出すように較
正される。周知の分類を表す色付きタイルの較正サンプルをサンプルウィンドウ
１４の前に設置する。感光性装置３２、３６、および３８の出力は、監視装置２
０の出力が較正サンプルに対する周知の値となるまで処理される。監視装置２０
の較正は、サンプルウィンドウ１４に較正サンプルを置いて、監視装置２０が提
供する読取り値が周知のサンプルと同じであることを確認することによって、い
つでも希望のときにチェックすることができる。これで監視装置２０は、綿のサ
ンプルを読み取る準備ができたことになる。

【００５６】 例えば、ある綿のサンプルが、Ｒｄが７４で＋ｂ値が１０．０の電圧レベルを
生じ、明るい画素と暗い画素の配列の．２０パーセントが暗い画素であったとす
る。これらの値を図３にグラフで表した国内版のチャートと比較することによっ
て、処理手段３０は、その綿の繊維サンプルに対して３２−１に等級付けし、そ
の値を例えば表示装置などに表示する。基準値の３は、ミドリング綿と呼ばれる
明るさの等級であるということを表している。色値の２は、さらに、綿のサンプ
ルをライトスポテッド綿に分類している。よって、繊維のサンプルは、ライトス
ポテッド・ミドリング綿として分類される。パーセンテージ値の．２０は、繊維
サンプルのごみ含有量を分類するのに使用する。希望があれば、これを人間の分
類担当者が、それぞれの葉の等級において一般的に含まれるごみのパーセンテー
ジを表した表と比較することによって歴史的に使用してきた７つの葉の等級のう
ちの一つに変換してもよい。第３桁目の１は、最高の等級のライトスポテッド・
ミドリング綿であり、ごみの含有量が非常に低いということを表している。

【００５７】 図２を参照すると、典型的なジンニング作業では、監視装置２０を使って、繊
維のサンプル１２の測定した特性における変化に呼応して繊維処理設備を調整す
ることができる。例えば、綿繰り機５２では、監視装置２０を供給装置４０の後
に位置させることもできる。綿がまず、綿繰り機の中に供給されると、監視装置
２０をおよそ５から６秒ごとに起動して綿の繊維の初期の品質を判定する。監視
装置２０の起動時間は、繊維のサンプル１２の特性における予測される変化率に
よって処理することができる。これらの初期の品質の読取り値を使って綿繰り機
５２の機能を操作することができる。綿が比較的清浄であれば、綿繰り機５２の
ある部分において処理中の綿が使う時間を短くカットすることができる。綿が比
較的汚い場合は、処理に使う時間を増やすこともできる。

【００５８】 監視装置２０の初めの読み取り後、綿の繊維を乾燥機４２と種除去装置４４に
送る。そこから、綿がジンスタンド４６に進む。ジンスタンド４６を離れると、
綿繊維を監視装置２０でもう一度監視して、種除去装置４４とジンスタンド４６
が正しく機能しているかどうかを判定する。そうでない場合には、種除去装置４
４とジンスタンド４６を変更して、その性能を改善するか、綿を綿繰り機スタン
ド４６と種除去装置４４に戻して工程を繰り返してもよい。最終的に綿はリント
清浄機４８に進み、ベールプレス５０によってベールにされる前にもう一つの監
視装置２０を通過する。この最終読取り値を使って、装置全体が正しく機能して
いるかどうかを判定することもできる。装置に調整が必要な場合は、受取った測
定値を処理設備にフィードバックし、システムの機能をそれに従って変更するこ
とができる。さらに、最終測定の結果を綿のベール上にスタンプを押してその品
質を表示する。

【００５９】 本発明に関し、上記のような特定の実施形態について説明してきたが、本発明
は、添付の請求の範囲にもとることなく、配置を換えたり、部品を置き換えたり
出来ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 監視装置の実施形態の機能線図である。

【図２】 綿繰り機の中で考えられる監視装置の位置を表した、綿繰り機の機能図である
。

【図３】 米国農務省農業市場サービス綿部門の米国アプランド綿用の公式綿カラーチャ
ートである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月１１日（２０００．４．１１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 繊維品質監視装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、繊維品質監視装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、オンライ
ンまたはオフラインモードにおける綿の性質を検出する綿品質監視装置に関する
。

【０００２】 （発明の背景） 綿の繊維を種と廃物から分けるには、綿繰り機を使う。綿繰り機が適切に作動
していることを確認するために綿繰り機を通過する綿繊維の性質を監視すること
は、高品質の製品を得るために重要である。歴史的に、綿は、とりわけその色、
葉の含有量、処理、ごみの含有量、繊維の長さ、細微性、および繊維の強さによ
って分類される。もともとは、綿の分類は、綿を目で見てそれに従って等級を付
ける人間の分類担当者の感覚に依存していた。しかし、人間の分類担当者を採用
した場合、信頼性に乏しく、個々の技術に大きく変わる。現代では、ほとんどの
綿品質判定は、一般的に大容量の機器によって行われる。面繊維の好ましい性質
を監視するために、多くの従来の機械においては、中が見えるように構成された
サンプルウィンドウの上に綿を載置して、白熱電球を使って照射する。綿のサン
プルからの反射光は、感光性検出器が受光する。サンプルからの反射光の異なる
波長の輝度を検査することによって、綿の質と等級を表す読取り値を得ることが
できる。 ＧＢ−Ａ２３００４８０は、色のついた、あるいは金属の異物を分離するための
、繊維材料の搬送システムを開示している。従って、搬送ダクトには、対向して
取り付けたカメラを有しており、透明な部分を通して照射されたダクトを見る。
その下流には、ピストンで作動するフラップまたはエアジェットを備えた分離手
段が配置されている。半導体フラッシュライトが設けられており、繊維材料を照
射する。

【０００３】 ＵＳ−Ａ−５，１３０，５５９は、織物材料の中の粒子の不純物を識別するた
めの方法と装置を開示している。そのために、薄い繊維のウェブを形成し、粒子
は電子光学センサによって検出される。繊維のウェブは、照射装置によって照射
される。

【０００４】 白熱電球その他のような照射装置を使用することによりいくつかの欠点が生ま
れる。綿繰り機が動作している間、装置が連続して点灯したままであるため、電
球が作り出す光の輝度は、時間とともに衰える。さらに、望ましい色温度の白光
を発するためには、白熱電球は、高電流で点灯しなければならない。光電流で白
熱電球を連続的に使用すると、電球の有効寿命が劇的に減少する。さらに、綿処
理機に伴う振動による問題もある。時間の経過に伴う電球の劣化と同様、これら
の振動は、白熱電球によって作り出される光の輝度に影響して、ちらつきを引き
起こす。

【０００５】 よって、観察中の綿の質が変わらなくても、綿のサンプルから反射する光の強
さは変化する傾向にある。また、こうした振動は、白熱電球のフィラメントを破
損する傾向にある。発する光の輝度が変化する白熱電球を使った場合、最終的に
受ける影響は、監視装置のセンサを定期的に較正し、白熱電球を頻繁に交換しな
ければならないということである。

【０００６】 伝統的な検出方法のもう一つの問題点は、感光性検出器の結像速度が比較的遅
いため、常に照射されているサンプルウィンドウの前を通過する綿の繊維の速度
により、感光性検出器が受取る画像が不鮮明になる。これにより、瞬間的な読取
り値ではなく、平均的な読取り値を出す傾向にある。瞬間的に読取るために鮮明
な反射を受けるには、処理機を通過する繊維を、測定時に停止させるか、あるい
は、繊維のサンプルを繊維の流れから取り出してサンプルウィンドウの上に載置
しなければならない。

【０００７】 従って、必要とされるのは、現存の繊維監視装置における信頼性が低く、一貫
性がないという問題を解決することができる、繊維の特性を測定するための方法
と装置である。

【０００８】 （発明の要約） 本発明は、繊維のサンプルを観るためのサンプルウィンドウを有する繊維品質
監視装置を提供することによって上記の問題を解決する。閃光を発する光源が繊
維サンプルに向けて進み、反射する光のパルスを出す。第１の感光性検出器は反
射光のパルスを受け取り、繊維サンプルの特性を測定する位置に置く。本発明に
より、閃光を発する光源を使用することにより、定期的な較正や頻繁な電球交換
の必要性を実質的になくすことができる。さらに、適切に閃光を発する光源によ
って生成された光の短いパルスが繊維の反射した画像をサンプルウィンドウの前
で効果的に静止させるため、固定した繊維サンプルを用意する必要性が減る。

【０００９】 本発明のある好ましい実施形態では、繊維品質監視装置は、繊維サンプルを監
視するためのサンプルウィンドウを備えて構成されている。繊維のサンプルがサ
ンプルウィンドウを通過するときに、キセノンランプが閃光を発して光のパルス
を繊維のサンプルに向け、反射光のパルスを生成する。光のパルスが希望の輝度
に達すると、第１のフォトダイオードが同期信号を生成する。同期信号は、光の
パルスの負の区間で生成される。同期信号と同期で、反射光を受取る位置に設置
された第２のフォトダイオードが約５００ナノメートルから約６００ナノメート
ルの間の波長を有する光を検出し、反射信号を生成する。また第３のフォトダイ
オードは、同期信号と同期に反射光のパルスを受取る位置に設置されており、約
４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルまでの波長を有する光を検出し、
色信号を生成する。

【００１０】 また、電荷結合素子カメラが反射光のパルスを受取る位置に設置されている。
電荷結合素子カメラは反射光のパルスを受取る画素配列を有している。希望の値
より低い輝度の反射光のパルスを受取る画素は暗い画素として指定され、希望の
レベルより高い輝度の反射光パルスを受取る画素は、明るい画素として指定され
る。プリズムが第２および第３のフォトダイオードが受取る反射光のパルスを集
束し、透明なブロックが、閃光を発するキセノンランプと第１のフォトダイオー
ドを包囲して、光のパルスがキセノンランプから第１のダイオードまで伝わるよ
うに構成されている。

【００１１】 処理手段が色信号と反射信号を分析し、複合値と、暗い画素と明るい画素の配
列の中の暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値を生成する。さらに
、処理手段は、暗い画素と明るい画素の配列から暗い画素のパターンを認識して
分類し、複合値とパーセンテージ値に呼応して繊維処理設備を制御する。

【００１２】 好ましい実施形態では、繊維のサンプルは、連続する空気連行繊維から繊維の
サンプルを採取するパドルによってサンプルウィンドウの上に載置される。繊維
のサンプルは、サンプルウィンドウを摺動して通過する、繊維を打ち延ばしたも
のでも、あるいは、サンプルウィンドウを通過して連続して流れる空気連行繊維
でもよい。好ましい実施形態により、繊維はサンプルを観察するために取り出さ
なくてもサンプルウィンドウを素早く通過することができる。

【００１３】 繊維の品質を監視する方法には、サンプルウィンドウから繊維を観る工程が含
まれる。光源が閃光を発して、光のパルスを生成し、それが繊維のサンプルに向
かって進み、反射する。ある波長を有する反射光のパルスの輝度が検出され、繊
維サンプルの特性を表す。

【００１４】 好ましい方法では、繊維のサンプルをサンプルウィンドウから観る。キセノン
ランプが閃光を発し、光のパルスを生成し、それが繊維サンプルに向かって進み
、反射する。生成された光のパルスが光のパルスの負の区間で希望のレベルに達
したときに同期信号が生成される。反射光のパルスは、集束される。反射光のパ
ルスの、約５００ナノメートルから約６００ナノメートルの間の波長を有する第
１の輝度が検出され、第１の輝度に基づく反射信号が同期信号と同期に生成され
る。同様に、反射光のパルスの、約４３０ナノメートルから約５３０ナノメート
ルの間の波長を有する第２の輝度が検出され、第２の輝度に基づく色信号が同期
信号と同期に生成される。反射光のパルスも画素で受取られる。望ましい値を下
回る輝度の反射光のパルスを受取るそれぞれの画素を暗い画素として指定し、望
ましい値を超える輝度の反射光のパルスを受取るそれぞれの画素を明るい画素と
して指定することによって明るい画素と暗い画素の配列が生まれる。

【００１５】 色信号と反射信号が分析され、複合値を生成し、さらに暗い画素と明るい画素
の配列における暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値も生成される
。さらに、明るい画素と暗い画素の配列における暗い画素のパターンが認識され
、分類される。繊維処理機器は、複合値およびパーセンテージ値に呼応して制御
される。好ましい方法では、繊維のサンプルを連続する空気連行繊維から採り、
サンプルウィンドウ上に載置することができる。繊維のサンプルは、打ち延べた
繊維の状態でサンプルウィンドウを通って摺動するか、もしくは連続する空気連
行繊維の状態でサンプルウィンドウを通り過ぎる。

【００１６】 光源から閃光を発することにより、サンプルウィンドウの前で繊維の流れを止
めることなく測定することができ、さらに、すべての測定を、光が輝度が一定の
時に行うことができる。光源が連続的に点灯した状態では、サンプルが採取され
たときの光の輝度がわからず、振動や老朽化による変動を受けやすい。よって、
光源から閃光を発する前述の方法は、照射光の輝度の変化に呼応して検出装置を
較正する必要が大幅に減る。さらに、サンプルが採取された時の光の輝度が新し
い電球によって作り出される輝度より低いため、電球は、発する光の最高輝度が
かなり低下した後も使用することができる。

【００１７】 （図面の簡単な説明） 本発明のその他の利点については、縮尺調整していない添付の図面に基づいた
好ましい実施形態の詳しい説明によって明らかとなろう。なお、図面の中で類似
した参照番号は、いくつかの図面における類似した要素を表している。

【００１８】 （発明の詳細な説明） 図１には、本発明を含む監視装置２０を示している。監視装置２０は、綿繰り
機を通過する綿の質と特性を監視する際に特に有効である。あるいは、監視装置
２０は、紡績機の中の綿の品質を監視することもできる。これらの監視作業は、
いずれも監視装置２０を処理設備に取り付けたオンラインモードでも、あるいは
、監視装置２０が研究所に設置することができるような別体の設備であるオフラ
インモードでも行うことができる。オンラインモードで使用した場合は、監視装
置２０は取り付けてある設備の操作を制御する制御装置の一部とすることができ
る。例えば、監視装置２０は、綿繊維の葉の含有量、綿繊維の色のばらつき、あ
るいは綿繊維内に異物が入っているかどうかなどを測定するのに使用することが
できる。この情報を使って、綿繰り機の中の清浄作業を制御することもできる。
監視装置２０は、測定したい特性が、後に説明するように、繊維から反射光の特
性によって判定できる限り、他の種類の繊維の特性を測定するために使用するこ
ともできるように構成されている。

【００１９】 監視装置２０は、繊維のサンプル１２を監視し、繊維のサンプル１２が持つあ
る特性を判定する。これらの特性は、繊維のサンプル１２を分類するのに使用す
る。基本的な概念は、繊維のサンプル１２のある特性は、繊維のサンプル１２か
ら反射する光３４を調べることによって判定できるということである。繊維のサ
ンプル１２をサンプルウィンドウ１４の前に載置する。繊維のサンプル１２は様
々な方法で監視装置２０のサンプルウィンドウ１４を通過させることができると
いうことは明白である。監視装置２０をダクトの底部に位置させ、繊維のサンプ
ル１２を打ち延ばし状態、スライバ状態、あるいは塊の状態の繊維でサンプルウ
ィンドウ１４を摺動して通過させることもできる。あるいは、繊維のサンプル１
２を空気の流れ１０の中に連行された状態で監視装置２０のサンプルウィンドウ
１４を通過させることもできる。また、繊維のサンプル１２は、空気の流れ１０
から採取し、線２１によって処理手段３０に接続されているパドル２２のような
装置によってサンプルウィンドウ１４の上に載置することもできる。寸法が約３
．５インチ×３．５インチ（８．８９ｃｍ×８．８９ｃｍ）のサンプルウィンド
ウ１４を使用するのが好ましいが、より大きいウィンドウ１４でも可能である。
サンプルウィンドウ１４は、後に詳しく説明するような、ある光の波長に対して
比較的透過性のある材料からなるのが好ましい。例えば、サンプルウィンドウ１
４は、ガラス、石英、サファイア、あるいは適した熱可塑性樹脂などから形成さ
れていてもよく、好ましくは透明なパイレックスで形成されているのが好ましい
。

【００２０】 繊維のサンプル１２を監視装置２０に搬送する方法とは関係なく、繊維のサン
プル１２がサンプルウィンドウ１４を通過するとき、電球１８は閃光を発して光
のパルス１６を生成する。図１では、わかりやすいように電球１８を一つだけ示
している。しかし、好ましい実施形態では、電球１８は、二つ使用しており、サ
ンプルウィンドウ１４の両側に電球１８を、サンプルウィンドウ１４に対して４
５°の角度で設置している。この配置により、繊維のサンプル１２により均一に
照射できる。

【００２１】 下に説明するように、好ましい実施形態では、その性質と特徴、およびそこか
ら発せられる光が望ましいことから、キセノンランプ１８を使用している。好ま
しいキセノンランプは、ニューヨーク、ピークスキリーのショウカイ・ファー・
イースト社製造の型番ＳＦＴ−４０４４Ｔである。好ましい電球１８は、最大出
力が３００ボルトで４５ジュールである。このガス電球は、発火したときの抵抗
が約０．１オームである。閃光は、約１マイクロ秒のパルス持続時間の約４キロ
ボルトから約１０キロボルトの電圧パルスで発せられる。ランプの電圧は、約１
５０から約３００ボルトまで調整することができ、好ましい電圧は約１７５ボル
トである。

【００２２】 キセノンランプは、可視スペクトルの少なくとも一部を含む白光を発する傾向
にあり、色温度は、約６０００ケルビン絶対温度を超える。適用方法によっては
、この光量では明るすぎる場合もある。その場合は、電球１８が発する光の輝度
を、電球１８と直列に抵抗器を設置することによって、あるいは、さらに好まし
くは、電球１８の電圧を変化させることによって下げることができる。また、抵
抗器は、電球１８が生成する光のパルス１６の継続時間を上げる傾向にある。

【００２３】 好ましい実施形態では、キセノンランプ１８は信号線４８を介して処理手段３
０から電圧を受取ることにより、約５秒から６秒ごとに閃光を発する。しかし、
好ましい実施形態では、電球１８は、それよりもかなり速い速度で閃光を発する
ことができる。監視装置２０の最大フラッシュおよびサンプリング速度は電球１
８を発光させるのに使用する駆動装置によって大まかに決定される。本発明は、
キセノンランプ１８の使用に限るものではない。確実に閃光を発し、十分な光の
スペクトルを生成することができる光源を監視装置２０に使用して繊維のサンプ
ル１２の特性を測定することができる。前述の様に白光は可視スペクトル全体に
わたる波長を含んでいるため、白光を生成する光源が好ましい。よって、繊維の
サンプル１２の可視特性は、検出可能な白光のある波長を反射する傾向にある。

【００２４】 キセノンランプ１８によって生成される光のパルス１６は、光導体２６によっ
て第１の感光性ダイオード２８まで伝わる。好ましい第１の感光性ダイオード２
８は、カリフォルニア州カマリロのアドバンスド・フォトニクス社製造、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１の青強調シリコンダイオードである。また、光の
パルス１６は、サンプルウィンドウ１４を通過し、繊維のサンプル１２で反射す
る。これにより、反射光のパルス３４が生成される。光導体２６の機能は、第１
の感光性ダイオード２８が受取った光の輝度を、繊維サンプル１２が反射光のパ
ルス１６の角度に左右されないようにすることである。光導体２６は、電球１８
からの光を直接第１の感光性ダイオード２８に伝える。よって、第１の感光性ダ
イオード２８が光導体２６から直接受取った光のパルスの輝度はそこに反射して
戻ってくる光のパルス３４の輝度より大きい傾向にある。従って、第１の感光性
ダイオード２８の出力は、反射された光のパルス３４の輝度による影響は受けな
い。第１の感光性ダイオード２８をキセノンランプ１８とともに光導体２６に設
置しないと、光のパルス３４の輝度によって大きく影響されるであろう。例えば
、繊維のサンプル１２が非常に白く反射しやすい綿であり、第１の感光性ダイオ
ード２８が光導体２６に設置されていないとする。白い繊維のサンプル１２は、
暗い色の繊維サンプル１２より反射が強い傾向にある。反射する光３４が強いの
で、第１の感光性ダイオード２８が受取る光の輝度は、白い繊維のサンプル１２
の方が、繊維のサンプル１２が暗く、反射が強くない場合に比べて大きくなる傾
向にある。よって、光導体２６は、反射光のパルス３４を第１の感光性ダイオー
ド２８の出力に大きく影響しないように阻止する傾向にある。

【００２５】 好ましい実施形態では、光導体２６は、第１の感光性ダイオード２８とキセノ
ンランプ１８を含むＬＥＸＡＮブロックである。しかし、光導体２６は、ガラス
、石英、サファイアまたは他の適当な熱可塑性樹脂のような他の光伝導性材料で
形成することができる。光導体２８の機能は、第１の感光性ダイオード２８が受
取った光が、繊維のサンプル１２が反射光の量３４に大きく影響されないように
することである。しかし、ＬＥＸＡＮブロック２６を使用しないでこの機能を実
行する方法はいろいろある。例えば、第１の感光性ダイオード２８を監視装置２
０の構造体によってほとんどの反射光のパルス３４から物理的に遮蔽されるよう
な位置に設置することもできる。

【００２６】 第１の感光性ダイオード２８は、受取った光の輝度を表す電圧を信号線５０上
に生成する。この電圧は、処理手段３０が受取り、電圧が希望のレベルにあると
きに同期信号を生成する。好ましい実施形態では、光のパルス１６の輝度は、可
変最大値までは迅速に上がり、下がる時には比較的ゆっくりである。この光の輝
度では、第１の感光性ダイオード２８に接続された第１の光増幅器によって生成
される電圧は約０ボルトから約８ボルトの間である。

【００２７】 第１の感光性ダイオード２８が受取る光のパルス１６の輝度がその輝度のピー
クを通り過ぎ、好ましくは新しい電球１８がはじめに生成する一般的な最大輝度
の約８０％の値まで降下すると、処理手段３０は、同期信号を生成する。好まし
い実施形態では、電圧比較器および電圧基準値を使っていつ８０％の輝度の値に
なったかを判定する。第１の感光性ダイオード２８に接続した第１の光増幅器が
生成する電圧が約７ボルトになると、同期信号が生成される。

【００２８】 電球１８が閃光を発するたびに、それによって生成される光１６の最大輝度が
低下する。電球の寿命は、発せられた最大輝度が指定したレベル、好ましくは新
しい電球の一般的最大レベルの８０％に低下するまでの時間によって測定する。
８０％の輝度が好ましいのは、これが通常電球の寿命を測定する際に使われる値
であるからである。よって、監視装置２０のバルブ１８の有効寿命は、電球１８
の製造業者が提示する電球寿命を参照することによって知ることができる。

【００２９】 しかし、電球の寿命を延長したい場合は、同期信号をより低い値、例えば、新
しい電球の本来の輝度の５０％で生成することができる。また、光のパルス１６
をより明るくしたい場合は、同期信号をより高い値、例えば本来の輝度の９０％
で生成することもできる。しかし、明るい輝度で作動させると、電球１８の有効
寿命が短くなる。同期信号は、後に詳しく説明するように、光１６が、監視装置
３０が十分に反射光３４を受光して正しく機能できるだけの輝度であるときに生
成されるのが好ましい。生成された光のパルス１６がその最高輝度に達したとき
に処理手段３０が同期信号を生成すると問題が起きる可能性がある。時間の経過
により閃光を発する電球１８が劣化すると、発せられる最大輝度も下がる。よっ
て、監視装置２０を再び較正する必要がでてくる。

【００３０】 同期信号は、光のパルス１６の負の区間で生成されるので、読取り値はより一
定の輝度で読み取られる。光のパルスの負の区間とは、光のパルス１６の立ち下
がり区間のことである。これは、光１６の輝度が最大値を超えて下がり始めたと
ころである。もし、同期信号が光のパルス１６の輝度が上がったときに生成され
るのであれば、光のパルス１６の輝度は同期信号が生成された直後に下がり始め
るか、あるいは上がり続ける。これにより、同期信号が生成された厳密な瞬間に
おける反射光のパルス３４の輝度に影響を与える望ましくない変動要素が生じる
。さらに、好ましい実施形態では、光のパルス１６は、約１マイクロ秒から約３
マイクロ秒までの間に比較的迅速に最大値まで上がり、約１５マイクロ秒から約
５０マイクロ秒までの間に比較的ゆっくり下がる。これは、光のパルス１６の輝
度が光のパルス１６の負の区間の方が変化が緩慢であるということを意味する。
よって、光のパルス１６の輝度は、読取り値を負の区間で取れば、第１の感光性
ダイオード２８が読み取るのに必要な時間の間は変化が少ないことになる。監視
装置２０は、反射光のパルス３４の輝度が、主に繊維のサンプル１２の特性に依
存している場合に、よく機能する傾向にある。

【００３１】 第２の感光性ダイオード３２は、反射光のパルス３４を受け取り、ろ波されて
約５００ナノメートルから６００ナノメートルの間、さらに好ましくは、約５０
５ナノメートルから約６０５ナノメートルの間の波長を有する反射光３４の部分
の輝度を検出する。好ましい第２の感光性ダイオード３２はカリフォルニア州カ
マリロのアドバンスド・フォトニクス製造の青強調シリコンダイオード、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１である。第２の感光性ダイオード３２は、線４０
を介して電圧信号を処理手段３０に送る。線４０の電圧信号は、上記の波長にお
ける反射光のパルス３４の輝度に比例する。処理手段３０は、線４０の電圧信号
の値を、同期信号が生成された瞬間に取る。よって、処理手段３０は、光のパル
ス１６の輝度がわかったまさにその瞬間に、反射光のパルス３４の所定の波長の
部分の輝度を判定することができることになる。よって、第２の感光性ダイオー
ド３２が受取った反射光のパルス３４の輝度は、光のパルス１６の本来の輝度で
はなく、それらの波長における繊維のサンプル１２の反射特性に関係する傾向に
ある。この値は、一般的に反射信号と呼ばれ、繊維のサンプル１２の反射性を表
す。綿の反射性は、綿の繊維の明るさもしくは暗さによって変わる。この測定は
、綿業界では、綿のグレイネスと呼ばれることもある。

【００３２】 第３の感光性ダイオード３６は、反射光のパルス３４を受取り、ろ波されて約
５３０ナノメートルから約４３０ナノメートルまでの間の波長を有する光の輝度
を検出する。好ましい第３の感光性ダイオード３６は、カリフォルニア州カマリ
ロのアドバンスド・フォトニックス者製造の青強調シリコンダイオード、型番Ｓ
Ｄ２９０−１２−２２−２４１である。第３の感光性ダイオード３６は、線４６
を介して電圧信号を処理手段３０に送る。線４６の電圧信号は、上記の波長の反
射光のパルス３４の輝度に比例する。処理手段３０は、同期信号が生成された瞬
間に線４６上の電圧信号の値を取る。よって、処理手段３０は、光のパルス１６
の輝度がわかったまさにその瞬間に、所定の波長を有する反射光のパルス３４の
輝度を判定することができることになる。よって、第３の感光性ダイオード３６
が受取る反射光パルス３４の輝度は、光のパルス１６の本来の輝度ではなく、そ
れらの波長における繊維のサンプル１２の反射特性に関係する傾向にある。この
値は、一般的に色信号と呼ばれ、繊維のサンプル１２のイエローネスの量を表す
。

【００３３】 次に説明するように、グレイネスとイエローネスの様々な組合せを米国農務省
が提供する公式カラーチャート上に値を記入することによって色値に変換するこ
とができる。米国では、綿の色の等級は、ホワイト、ライトスポテッド、スポテ
ッド、チンジド、イエローステンドの５つの色群のうちの一つに当てはまる。綿
は、初めて開いたときは、通常は明るい白色である。よって、異常な色は、一般
的に質の低下を意味する。監視している繊維のタイプにより、そして、測定する
繊維の特別な特徴により、異なる光の波長に対して感受性の高いフォトダイオー
ドを使用することができるということは明白である。希望の帯域幅を有する既製
の感光性ダイオードを入手できない場合は、フィルタを使って感光性ダイオード
に到達する反射光３４の波長を限定することができる。さらに、与えられた帯域
幅は、おおよそのものであり、既述のように、監視装置２０は、これらの波長を
測定する装置に厳密に限られているわけではない。

【００３４】 反射光のパルス３４は、第２の感光性ダイオード３２と第３の感光性ダイオー
ド３６が受取るだけでなく、電荷結合素子などのようなカメラ３８も受取る。好
ましいカメラ３８は、マーシェル製造の型番Ｖ−１２０８である。電荷素子カメ
ラ３８は、感光画素の配列を使用して繊維のサンプル１２の画像を生成する。画
像は、希望の値より低い輝度の反射光のパルス３４を受取る画素を暗い画素とし
て指定し、希望のレベルより高い輝度の反射光のパルス３４を受取る画素を明る
いが祖として指定することによって生成される明るい画素と暗い画素の配列から
なる。ある画素を明るい画素と認証する、電荷結合素子カメラ３８が受取る光の
輝度は、上下に調整できるのが好ましい。よって、例えば、ごみや葉などのよう
な比較的反射性の低い繊維のサンプル１２の部分が画像に暗い画素を生成し、白
い綿の繊維のような比較的反射性の強い繊維のサンプル１２の部分が明るい画素
を生成する。

【００３５】 好ましい実施形態のカメラ３８は白黒カメラであるが、カメラ３８は、カラー
カメラでもよく、あるいは、繊維のサンプル１２のカラー画像が収集できるよう
にフィルタを取り付けた一連の白黒カメラでもよい。例えば、三つのシングルチ
ップ電荷結合素子の配列に、それぞれ別のフィルタを取り付けてそれぞれが異な
る波長の範囲内で反射光を検出できるように構成することもできる。これは、電
荷結合素子配列の一つに赤のフィルタを付け、第２の電荷結合素子配列に青のフ
ィルタを付け、第３の電荷結合素子配列に緑のフィルタを付けることによって達
成することができる。赤のフィルタは、約６００ナノメートルから約７００ナノ
メートルの間の波長、緑のフィルタは、約５００から約６００ナノメートル、そ
して青いフィルタは、約４００から約５００ナノメートルの波長に調整するのが
好ましい。また、０．３の中性フィルタを赤いフィルタと共に使用し、０．５の
中性フィルタを緑のフィルタと使用するのが好ましい。

【００３６】 さらに別の実施形態では、それぞれが独自のフィルタを有する三つの電荷結合
素子配列を設ける代わりに、単一の電荷結合素子配列を使って三つのフィルタを
一度に配列の上に載置することによって、三つの異なる画像を得ることもできる
。そして、三つの画像を一つの複合画像に形成することも、処理手段３０によっ
て別々に分析することもできる。さらに、プリズムを使用して反射光を波長成分
に分解し、異なる波長を電荷結合配列の異なる部分に集束させることもできる。
このようにして、多くの異なる波長の反射光の相対的輝度を検出し、その後、分
析することができる。

【００３７】 カメラ３８がカラーカメラの場合、第２の感光性ダイオード３２および第３の
感光性ダイオードから受取る色情報は、カメラ３８により受取ることができるの
で、ダイオード３２および３６は必要ない。ダイオード３２および３６の代りに
、カメラ３８から色情報を受取ることによって、サンプル１２からより多くの読
取り値を取ることができる。言い換えれば、ダイオード３２および３６それぞれ
によって一回測定する、即ち二つの単一の点を測定する代りに、それぞれの繊維
サンプル１２から、カメラ３８の配列の中の画素数と同じ数の読取り値を取るこ
とができる。よって、繊維サンプル１２における色の配分を素早く得て判定する
ことができる。この情報は、ダイオード３２および３６によって得られる平均化
された読取り値よりも、繊維のサンプル１２内の色の範囲をより詳しく観察する
ことができる。よって、カメラ３８は、上記のような反射性と色信号を提供する
ことができる。

【００３８】 電荷結合素子カメラ３８の出力は、信号線４２を介して処理手段３０に送られ
る。監視する繊維が綿である場合、この出力は繊維のサンプル１２の中の葉やご
みの含有量を表す。ジンニング業界では、葉は廃物とみなされ、それを取除くた
めには追加の費用がかかる。よって、綿の購入者と販売者にとって重要なのは、
綿の繊維の中の葉の含有量を判定することができることである。結合電荷素子カ
メラ３８の一つの機能は、繊維のサンプル１２の画像を取り込んで処理手段３０
が画像によって示されたごみの含有量を判定できるようにすることである。

【００３９】 カメラ３８で生成された画像の中で検出された欠陥の色、あいまい性、形状お
よび寸法を検査することによって、処理手段３０は繊維サンプル１２の中の不純
物や欠陥のタイプを判断するのが好ましい。例えば、ネップが白く現れている、
あるいはある波長においてより強い反射性を示している場合もあり、一方、樹皮
片が暗い色または茶色に現れており、ある波長では反射性が低い場合もある。さ
らに、葉の一片が緑色に現れており、その色に伴う反射特性を有している場合も
ある。よって、カメラ３８が受取る色情報、または言い換えればスペクトル情報
を処理手段３０が使って繊維のサンプル１２の中の異なるタイプのゴミを分類す
ることができる。

【００４０】 同様に、画像の中の欠陥のあいまい性、または暗い画素のパターンが、検出さ
れた不純物のタイプを表す傾向にある。あいまい性とは、パターンの断面の端か
ら端までの暗さの変化率をいう。言い換えれば、不純物によっては、鋭利な縁部
を有し、そこを通過する光の量が急激に変化するものもある。葉の片がこのタイ
プの不純物のよい例である。葉の縁の部分においては、画像のグレイレベルが劇
的に変わる。葉の縁のすぐ外側では、グレイレベルがある基本的なレベルであり
、葉の縁のすぐ内側ではグレイレベルが劇的に暗くなる。

【００４１】 他のタイプの不純物は、伝達される光の量の変化がより緩慢となる傾向にある
。例えば、ネップは、一般的に上記の葉のような輪郭を持たない。ネップは、比
較的密度の高い芯の周りに比較的密度が低い周囲が取り巻いているような傾向が
ある。よって、伝達される光の量は、ネップの縁部のすぐ外側とネップの縁部の
すぐ内側とでは、葉の縁の部分の変化に比べるとあまり大きな変化はない。しか
し、葉の輪郭とは異なり、伝達される光の量はネップの輪郭にわたり、ネップの
縁部からネップの中央まで変化しつづける。一般的にネップの中央は、ネップの
中では最も暗い領域であり、伝達される光の量は、ネップの中心から離れるに従
って徐々に増えていく。

【００４２】 処理手段３０が検出されたパターンの形状を使用して、パターンや不純物の分
類に役立たせるのが好ましい。もつれたネップ、タネをくるむネップ、葉、枯れ
枝、および他の不純物は、すべて独特な形状を有する傾向にある。処理手段は、
検出した不純物に対する形状輪郭を判定し、判定した形状を使って不純物を分類
するのに役立てる。形状は、単純な幾何学的形状を用いて不純物の輪郭を模倣す
る方法で判定することができる。あるいは、不純物の形状を判定するもう一つの
方法として、モーメントや重心で不純物の形状や輪郭径路を表す方法がある。こ
の方法は、形状が不規則でなく、円に近い形状の不純物を分類するときには都合
がよい。好ましい実施形態では、一つ以上のパターン認識方法を使って、不純物
の分類に役立てている。

【００４３】 例えば、枯れ枝は、比較的高いアスペクト比を有している傾向にある。言い換
えれば、枯れ枝のある寸法、例えば長さなどは、枯れ枝の例えば幅などのような
もう一つの寸法よりずっと大きい傾向にある。逆に、ネップは、比較的アスペク
ト比が低い傾向にあり、すなわち、ネップの測定値は、すべての方向でほぼ等し
くなる傾向にある。処理手段３０は、検出したパターンを分析し例えば二つの異
なる軸に沿ってパターンを表すのに使用する画素数を数えることによって、アス
ペクト比を判定する。不規則な形状、あるいは、言い換えればおおむね円形また
はおおむね長方形でない形状は、葉の断片があることを表す場合がある。よって
、処理手段３０が検出したパターンの形状を使用して不純物の分類に役立てるの
が好ましい。

【００４４】 寸法は、綿の繊維のスライバの中にある不純物を分類するのにも使用すること
ができる。例えば、特定の綿繰り機では、供給の流れの中におけるごみがネップ
より大きいことがわかったとする。よって、処理手段３０は、所定の寸法を超え
る検出したパターンを、不純物がごみであって、ネップではないことを示すもの
として使用するようにプログラム化することができる。よって、寸法を使って不
純物を分類するのに役立てるのが好ましい。

【００４５】 処理手段３０は、色、あいまい性、形状、および寸法のデータを異なる方法で
使用することができる。それぞれの判定基準に割り当てたレベルや値を等式に代
入して不純物を分類することもできる。あるいは、処理手段３０でレベルを比較
して、どのようなタイプの不純物が現れているかを分級器に判定させることもで
きる。分級器には、周知のタイプの不純物からの色、あいまい性、形状および寸
法データが入っている。処理手段３０が計算した色、あいまい性、形状、および
寸法データが周知の不純物に対するデータと近い場合には、暗い画素のパターン
はそのタイプの不純物として分類される。この情報は、繊維の処理設備を制御し
て不純物を減らしたり、除去したりするために、フィードフォワードやフィード
バックができる。例えば、処理手段３０が、過分な量のゴミがリントの中に残っ
ていることを示している場合に、追加の清浄機を使用して、さらに綿繰り機の中
の綿供給流を浄化することもできる。

【００４６】 本発明は、電荷結合素子カメラ３８を有する装置に制限するものではないこと
は明白である。電荷結合素子カメラ３８は、綿のサンプル１２の画像を得るのに
使用する好ましい実施形態の感光性装置である。選択するカメラ１８の解像度は
、検出したい粒子の寸法によって異なる。同じ寸法のサンプルを表す際により多
くの画素数を使用すると、より小さいごみの粒子を検出することができる。繊維
のサンプル１２を表す際により少ない画素数を使用すると、比較的大きい粒子し
か検出できない。好ましい配列サイズは、約５１２画素×約４８０画素である。
よって、本発明の精神にもとることなく、様々な異なるタイプの感光性検出装置
を使って、反射光のパルス３４を受取ることができる。処理手段３０は、同期信
号が生成された瞬間に線４２の画像データを取りこむ。よって、線４０上の反射
信号、線４６上の色信号、および線４２上の画像データすべてが同じ瞬間に取り
込まれる。

【００４７】 第２の感光性ダイオード３２、第３の感光性ダイオード３６、および電荷結合
素子カメラ３８がサンプルウィンドウ１４全体を通して反射した光を受取るのが
好ましい。好ましい実施形態では、サンプルウィンドウ１４全体からの反射光の
パルス３４を感光性検出装置に集束するプリズム２５を使用している。しかし、
本発明を構成できる他の方法もあることを認識する必要がある。例えば、第２の
感光性ダイオード３２と第３の感光性ダイオード３６をそれぞれのサンプルウィ
ンドウ１４の下に位置させることもできる。プリズム２５を使用する利点は、感
光性装置すべてが同じ繊維のサンプル１２からの反射光に基づいて読取り値を取
るという点である。しかし、繊維の質が均一である場合は、この機能はさほど重
要ではない。

【００４８】 必要とされる精度のレベルにより、考慮しなければならない場合もあるずれま
たは較正変更の二つの原因は、監視装置２０の中の温度の変化とサンプルウィン
ドウ１４のガラスの上の汚染の可能性である。温度変化は、感光性ダイオードの
ような電子構成要素の感度に影響する可能性がある。よって繊維のサンプル１２
の特性が変わらなくても、温度の変動により、監視装置２０が取る測定値が変動
する場合がある。既に説明したように、これは望ましいことではない。よってヒ
ータを使って温度を一定の値に保ち、監視装置２０の電気部品を暖めることがで
きる。好ましいヒータは、アドバンスド・サーマル・プロダクツ社製造の、型番
Ｐ５５０４Ａ０５０Ｚ１５０Ａである。好ましい実施形態では、ヒータは、約５
０℃に設定してある。これにより、筐体自体の中の通常の熱構築に大気温度が加
わる。

【００４９】 同様に、汚れがサンプルウィンドウ１４についている場合は、監視装置２０は
それをすべての繊維サンプル１２の中に存在するごみ片であると解釈する。ガラ
スの汚染を防ぐには、サンプルウィンドウ１４にワイパーを取り付けてウィンド
ウ１４に付着した繊維すべてを取り去ることができる。同様に、サンプルウィン
ドウ１４を、監視装置２０を操作中に、過分な繊維がサンプルウィンドウ１４に
載らないような位置に設けることもできる。あるいは、サンプルウィンドウ１４
を手動で検査して定期的に洗浄することもできる。幾分異なる方法としては、処
理手段３０を、画素の配列において同じパターンが発生したらサンプルウィンド
ウ１４にごみ片が付着していると認識してそれをそれに従って補正するようにプ
ログラム化することもできる。例えば、ウィンドウの空フレーム、または基準フ
レームをカメラ３８で生成し、この空フレームをすべての後続のサンプルフレー
ムから電子的に差引く。あるいは、空フレームを各サンプルフレームの直前に生
成することもできる。

【００５０】 繊維サンプル１２の測定を前述の感光性検出装置によって行ったら、処理手段
３０によって分析する。処理手段３０は、単純なマイクロプロセッサまたはコン
ピュータ全体でもよい。好ましくは、処理手段３０に線２１，２４，４０，４２
，４６，４８，および５０を介して信号を受信または送信するための入力端子／
出力端子と、アナログ−ディジタル変換器、データを保存して命令を処理するた
めのメモリ、データと命令を処理するためのマイクロプロセッサを備えているの
が好ましい。ユーザインターフェースや表示装置のような他の品目を処理手段３
０に備えてもよい。後にさらに詳しく説明するように、前述の感光性検出器の出
力を分析するのに使用する処理手段３０の高性能化は、実行する機能の複雑性に
よる。

【００５１】 処理手段３０が線４０および４６を介して受取った色信号と反射信号は、処理
手段３０が分析して複合値を生成する。この複合値は、監視中の繊維サンプル１
２の色等級を表す。また、処理手段３０は、明るい画素と暗い画素の配列の中に
含まれる暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値を出す。この値は、
監視中の繊維のサンプル１２の葉やごみの含有量を表す。さらに、処理手段３０
は、明るい画素と暗い画素の配列の中の暗い画素のパターンを認識して分類する
ことができる。パターンによっては、繊維サンプル１２の中の葉や他の異質の物
質を表す傾向にある。使用している処理手段３０の性能と使用者のニーズや関心
事によって、光検出装置の出力信号を様々な方法で処理し、繊維のサンプル１２
に関する有益な情報を得ることができる。

【００５２】 処理手段３０が受取る電圧測定値は、人間の分類担当者が取る測定値とはまだ
同じ形式ではない。しかし、処理手段３０は、測定値を同じ形式、あるいは他の
希望の形式に調整する機能を有するのが好ましい。前に簡単に説明したように、
人間の分類担当者は、彼らの感覚に頼って綿を等級分けする。よって、人間の分
類担当者によって割り振られた等級は主観的であり、分類担当者によって異なり
、場合によっては、同じ分類担当者でもその時その時によって変わる場合もある
。これにより、綿の等級分けに望ましくないばらつきが生じる。しかし、本発明
の監視装置は、これらの測定を反復可能な方法で行うことができるため、人間に
よる等級分けに代わる機能を有する。

【００５３】 綿は一般的に１１−１から８５−５までの範囲の３桁コードを使って等級分け
する。第１の桁は、綿の反射性を表す。この第１の桁は、１から８までの値であ
る。数が小さくなればなるほど、綿の反射性が高くなる。８は二級品の綿を表す
。第２の桁は、１から５までであり、綿の色を表す。第２の桁が１であると、そ
れは、より白い綿のサンプルであることを表し、逆に４は、より黄色がかった綿
のサンプルであることを表す。値が５であると、それは二級品の綿であることを
表す。第３の桁は、初めの二桁で表したクラスをごみの含有量と綿の質によって
小さいクラスに分けたものである。クラスの中で最高の綿は１で表され、最も低
いものを４で表している。５の値は、二級品の綿であることを表している。

【００５４】 監視装置２０では、第２の感光性ダイオード３２の出力は、電圧として処理手
段３０が受取る。しかし、綿の反射性は、一般的にＲｄで知られる値で測定され
る。通常、綿は、約４８から約８２までのＲｄ値を有する。Ｒｄ値が高ければ高
いほど、より白に近く、反射性が高い綿である。第３の感光性ダイオード３６の
出力も処理手段３０が電圧として受取る。しかし、綿の色は、一般的に＋ｂ値で
測定される。通常、綿は約５．０から約１７．０の間の＋ｂ値を有している。＋
ｂ値が高ければ高いほど、綿が黄色がかっている。従って、第２と第３の感光性
ダイオード３２および３６から受取った電圧測定値は、処理手段３０によってＲ
ｄおよび＋ｂ値に変換される。

【００５５】 処理手段３０は、感光性ダイオードの出力電圧を処理するだけでなく、処理手
段３０は、電荷結合素子カメラ３８の出力も処理する。例えば、処理手段３０は
、明暗色の画素配列を分析して、配列の中の暗い画素のパーセンテージを表す値
を計算する。このパーセンテージ値は、綿の繊維のごみまたは葉の含有量を表す
のに使用する。

【００５６】 監視装置は、上記のような伝統的な綿の分類を使って読取り値を出すように較
正される。周知の分類を表す色付きタイルの較正サンプルをサンプルウィンドウ
１４の前に設置する。感光性装置３２、３６、および３８の出力は、監視装置２
０の出力が較正サンプルに対する周知の値となるまで処理される。監視装置２０
の較正は、サンプルウィンドウ１４に較正サンプルを置いて、監視装置２０が提
供する読取り値が周知のサンプルと同じであることを確認することによって、い
つでも希望のときにチェックすることができる。これで監視装置２０は、綿のサ
ンプルを読み取る準備ができたことになる。

【００５７】 例えば、ある綿のサンプルが、Ｒｄが７４で＋ｂ値が１０．０の電圧レベルを
生じ、明るい画素と暗い画素の配列の．２０パーセントが暗い画素であったとす
る。これらの値を図３にグラフで表した国内版のチャートと比較することによっ
て、処理手段３０は、その綿の繊維サンプルに対して３２−１に等級付けし、そ
の値を例えば表示装置などに表示する。基準値の３は、ミドリング綿と呼ばれる
明るさの等級であるということを表している。色値の２は、さらに、綿のサンプ
ルをライトスポテッド綿に分類している。よって、繊維のサンプルは、ライトス
ポテッド・ミドリング綿として分類される。パーセンテージ値の．２０は、繊維
サンプルのごみ含有量を分類するのに使用する。希望があれば、これを人間の分
類担当者が、それぞれの葉の等級において一般的に含まれるごみのパーセンテー
ジを表した表と比較することによって歴史的に使用してきた７つの葉の等級のう
ちの一つに変換してもよい。第３桁目の１は、最高の等級のライトスポテッド・
ミドリング綿であり、ごみの含有量が非常に低いということを表している。

【００５８】 図２を参照すると、典型的なジンニング作業では、監視装置２０を使って、繊
維のサンプル１２の測定した特性における変化に呼応して繊維処理設備を調整す
ることができる。例えば、綿繰り機５２では、監視装置２０を供給装置４０の後
に位置させることもできる。綿がまず、綿繰り機の中に供給されると、監視装置
２０をおよそ５から６秒ごとに起動して綿の繊維の初期の品質を判定する。監視
装置２０の起動時間は、繊維のサンプル１２の特性における予測される変化率に
よって処理することができる。これらの初期の品質の読取り値を使って綿繰り機
５２の機能を操作することができる。綿が比較的清浄であれば、綿繰り機５２の
ある部分において処理中の綿が使う時間を短くカットすることができる。綿が比
較的汚い場合は、処理に使う時間を増やすこともできる。

【００５９】 監視装置２０の初めの読み取り後、綿の繊維を乾燥機４２と種除去装置４４に
送る。そこから、綿がジンスタンド４６に進む。ジンスタンド４６を離れると、
綿繊維を監視装置２０でもう一度監視して、種除去装置４４とジンスタンド４６
が正しく機能しているかどうかを判定する。そうでない場合には、種除去装置４
４とジンスタンド４６を変更して、その性能を改善するか、綿を綿繰り機スタン
ド４６と種除去装置４４に戻して工程を繰り返してもよい。最終的に綿はリント
清浄機４８に進み、ベールプレス５０によってベールにされる前にもう一つの監
視装置２０を通過する。この最終読取り値を使って、装置全体が正しく機能して
いるかどうかを判定することもできる。装置に調整が必要な場合は、受取った測
定値を処理設備にフィードバックし、システムの機能をそれに従って変更するこ
とができる。さらに、最終測定の結果を綿のベール上にスタンプを押してその品
質を表示する。

【００６０】 本発明に関し、上記のような特定の実施形態について説明してきたが、本発明
は、添付の請求の範囲にもとることなく、配置を換えたり、部品を置き換えたり
出来ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 監視装置の実施形態の機能線図である。

【図２】 綿繰り機の中で考えられる監視装置の位置を表した、綿繰り機の機能図である
。

【図３】 米国農務省農業市場サービス綿部門の米国アプランド綿用の公式綿カラーチャ
ートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チユー， ユエ−ツイル アメリカ合衆国 テネシー−37922・ノツ クスヴイル・ハーパープレイス1228 (72)発明者 ゴーラシ， ホセイン，エム・ アメリカ合衆国 テネシー−37922・ノツ クスヴイル・オーガスタ・ナシヨナル・ウ エイ628 (72)発明者 ギヤリオン， マイケル，イー・ アメリカ合衆国 テネシー−37919・ノツ クスヴイル・ビレツジ・ドライブ7735 (72)発明者 ウイリアムズ， ゴードン，エフ・ アメリカ合衆国 テネシー−37828・ノリ ス・ヒツコリー・トレイル36 Ｆターム(参考） 2G051 AA44 AB01 AC21 BA08 BA20 BC02 CA03 CA04 CA07 CB01 CC20 CD01 DA06 EA16 EA17 EA24 EB01 EB02 EC01 ED04 ED07

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維のサンプルを観るためのサンプルウィンドウと； 繊維のサンプルに向かって発せられ、そこで反射する光のパルスを送るための
   閃光を発する光源と； 繊維のサンプルの測定特性に関する反射光のパルスを受取るような位置に設置
   された第１の感光性検出器とを備えた、 繊維の質を監視するための装置。
2. 【請求項２】 さらに、閃光のパルスが希望の輝度に達した時に同期信号を
   生成するための、第２の感光性検出器を含むことを特徴とする、請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】 第１の感光性検出器が同期信号によって閃光を発する光源と
   同期化されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 同期信号が閃光を発する光源によって生成された光のパルス
   の負の区間で生成されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. 【請求項５】 閃光を発する光源がキセノンランプを含むことを特徴とする
   、請求項１に記載の装置。
6. 【請求項６】 第１の感光性検出器が約５００ナノメートルから約６００ナ
   ノメートルまでの波長を有する光を検出するためのフォトダイオードを備えてい
   ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 第１の感光性検出器が約４３０ナノメートルから約５３０ナ
   ノメートルまでの波長を有する光を検出するためのフォトダイオードを備えてい
   ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 第１の感光性検出器が二つのフォトダイオードとカメラを備
   えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】 第１の感光性検出器が繊維のサンプルの特性を表す値の配列
   を生成するための画素配列を有する電荷結合素子カメラを備えていることを特徴
   とする、請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 さらに、生成した値の配列の中の値のパターンを認識し、
    分類するための処理手段を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の装置
    。
11. 【請求項１１】 生成した値の配列の中の分類した値のパターンに呼応して
    繊維処理設備を制御するための処理手段を備えていることを特徴とする、請求項
    １０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 さらに、第１の感光性検出器によって測定した繊維のサン
    プルの特性を検出するための処理手段を備えていることを特徴とする、請求項１
    に記載の装置。
13. 【請求項１３】 繊維のサンプルを観るためのサンプルウィンドウと； 繊維のサンプルに向けて発せられ、そこで反射する光のパルスを送るための閃
    光を発するキセノンランプと； 光のパルスが希望の輝度に達したときに光のパルスの負の区間で同期信号を生
    成するための第１のフォトダイオードと； 約５００ナノメートルから約６００ナノメートルまでの波長を有する光を検出
    し、同期信号と同期に反射信号を生成するための反射光のパルスを受取るように
    位置した第２のフォトダイオードと； 約４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルの間の波長を有する光を検出
    するための反射光のパルスを受取るように位置する第３のフォトダイオードと； 反射光のパルスを受取るような位置に設置され、希望の値より低い輝度の反射
    光のパルスを受取る画素を暗い画素として指定し、希望のレベルより高い輝度の
    反射光のパルスを受取る画素を明るい画素として指定することによって、明るい
    画素と暗い画素の配列を生成するための画素配列を有する電荷結合素子カメラと 第２および第３のフォトダイオードが受取った反射光のパルスを集束するため
    のプリズムと； 光のパルスをキセノンランプから第１のフォトダイオードに導くための、第１
    のフォトダイオードと閃光を発するキセノンランプを包囲した透明ブロックと； 色信号と反射信号を分析して複合値を生成し； 明るい画素と暗い画素の配列の中の暗い画素のパーセンテージを表すパーセン
    テージ値を生成し； 明るい画素と暗い画素の配列の中の暗い画素のパターンを認識して分類し； 分類したパターンに呼応して繊維処理設備を制御するための 処理手段を備えた； 繊維の品質監視装置。
14. 【請求項１４】 さらに、連続する空気連行繊維から繊維のサンプルを採取
    し、繊維のサンプルをサンプルウィンドウの上に載置するためのパドルを含む、
    請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】 繊維のサンプルが、さらに、サンプルウィンドウを通過し
    て摺動する打ち延ばし繊維を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
16. 【請求項１６】 繊維のサンプルがさらに、サンプルウィンドウを流れて通
    過する連続する空気連行繊維を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の装置
    。
17. 【請求項１７】 綿のサンプルを観るためのサンプルウィンドウと； 綿のサンプルにむけて発せられ、そこで反射する光のパルスを送るための閃光
    を発する光源と； 綿のサンプルの中のごみを検出し、分類するための反射光パルスを受取る位置
    に設置された電荷結合素子カメラと； 綿のサンプル内で検出され、分類されたごみに呼応して綿繰り機を制御するた
    めの処理手段とを備えた、 綿繰り機を制御するための監視装置。
18. 【請求項１８】 綿のサンプルを観るためのサンプルウィンドウと； 綿のサンプルに向けて発せられ、そこで反射する光のパルスを送るための閃光
    を発するキセノンランプと； 光のパルスが希望の輝度に達すると、光のパルスの負の区間で同期信号を生成
    するための第１のフォトダイオードと； 約５００ナノメートルから約６００ナノメートルまでの波長を有する光を検出
    し、同期信号と同期に反射信号を生成するための反射光のパルスを受取るように
    位置した第２のフォトダイオードと； 約４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルの間の波長を有する光を検出
    するための反射光のパルスを受取るように位置する第３のフォトダイオードと； 反射光のパルスを受取るような位置に設置され、希望の値より低い輝度の反射
    光のパルスを受取る画素を暗い画素として指定し、希望のレベルより高い輝度の
    反射光のパルスを受取る画素を明るい画素として指定することによって、明るい
    画素と暗い画素の配列を生成するための画素配列を有する電荷結合素子カメラと 第２および第３のフォトダイオードが受取った反射光のパルスを集束するため
    のプリズムと； 光のパルスをキセノンランプから第１のフォトダイオードに導くための、第１
    のフォトダイオードと閃光を発するキセノンランプを包囲した透明ブロックと； 色信号と反射信号を分析して複合値を生成し； 明暗色の画素配列の中の暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値を
    生成し； 明るい画素と暗い画素の配列の中の暗い画素のパターンを認識して分析し； 分類したパターンに呼応して綿繰り機を制御するための 処理手段を備えた； 綿繰り機を制御するための監視装置。
19. 【請求項１９】 綿を受取るための入力口と； 綿を清浄するための清浄機と； 清浄した綿を送るための出力口と； 入力口、清浄機、および出力口の間で綿を搬送するための導管と； 少なくとも一本の導管の中に配設された、移動する綿のサンプルを観るための
    サンプルウィンドウと； 綿のサンプルに向けて発せられ、そこで反射する光のパルスを送るための閃光
    を発する光源と； 反射光のパルスを受取る位置に設置され、綿のサンプルの中の不純物を検出し
    、色信号を生成し、反射信号を生成するための画素配列を有する電荷結合素子カ
    メラと； 色信号と反射信号を分析して複合値を生成し； 不純物のパターンを認識して分類し、 分類したパターンに呼応して、入力口、清浄機、および出力口の少なくとも
    一つを制御するための 処理手段とを備えた、 綿繰り機サブシステム。
20. 【請求項２０】 サンプルウィンドウから繊維のサンプルを観る工程と； 繊維のサンプルに向けて発せられ、そこで反射する光のパルスを生成するため
    の光源から閃光を発する工程と； 繊維のサンプルの特性を表す、ある波長の反射光のパルスの輝度を検出する工
    程とを含む、 繊維のサンプルの特性を検出するための方法。
21. 【請求項２１】 さらに、光のパルスが希望の輝度に達したときに同期信号
    を生成する工程を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 輝度を検出する工程が、さらに、反射した光のパルスの検
    出を同期信号に同期化させる工程を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の
    方法。
23. 【請求項２３】 同期信号を生成する工程が、さらに、閃光を発する光源に
    よって生成された光のパルスの負の区間で同期信号を生成する工程を含むことを
    特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 輝度を検出する工程が、さらに約５００ナノメートルから
    約６００ナノメートルの間の波長を有する反射光のパルスの輝度を検出する工程
    を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
25. 【請求項２５】 輝度を検出するための工程が、約４３０ナノメートルから
    約５３０ナノメートルの間の波長を有する反射光のパルスの輝度を検出する工程
    を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
26. 【請求項２６】 さらに、繊維のサンプルの特性を表す値の配列を生成する
    工程を備えた、請求項２０に記載の方法。
27. 【請求項２７】 さらに、生成した値の配列における値のパターンを認識し
    て分類する工程を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
28. 【請求項２８】 さらに、生成した値の配列における分類したパターンに呼
    応して繊維のサンプルのその後の処理を制御する工程を備えた、請求項２７に記
    載の方法。
29. 【請求項２９】 さらに、繊維のサンプルの特性を決定する波長を有する光
    のパルスの検出した輝度を分析する工程を含むことを特徴とする、請求項２０に
    記載の方法。
30. 【請求項３０】 サンプルウィンドウから繊維のサンプルを観る工程と； 繊維のサンプルに向けて発せられ、そこで反射する光パルスを生成するキセノ
    ンランプから閃光を発する工程と； 光のパルスが希望の輝度に達したときに光のパルスの負の区間で同期信号を生
    成する工程と； 反射光のパルスを集束する工程と； 約５００ナノメートルから約６００ナノメートルの間の波長を有する反射光の
    パルスの第１の輝度を検出する工程と； 同期信号と同期に第１の輝度に基づいて反射信号を生成する工程と； 約４３０ナノメートルから約５３０ナノメートルの間の波長を有する反射光の
    パルスの第２の輝度を検出する工程と； 同期信号と同期に第２の輝度に基づいた色信号を生成する工程と； 画素で反射光のパルスを受取り、希望の値より低い輝度の反射光のパルスを受
    取る画素をそれぞれ暗い画素として指定し、希望の値より大きい輝度の反射光の
    パルスを受取る画素をそれぞれ明るい画素として指定することによって明るい画
    素と暗い画素の配列を生成する工程と； 色信号と反射信号を分析して複合値を生成する工程と； 明暗色の画素の配列の中の暗い画素のパーセンテージを表すパーセンテージ値
    を生成する工程と； 明暗色の画素の配列の中の暗い画素のパターンを認識して分類する工程と； 分類したパターンに呼応して制御処理設備を制御する工程とを含む、 繊維のサンプルの特性を判定する方法。
31. 【請求項３１】 繊維のサンプルを観る工程が、さらに、連続する空気連行
    繊維から繊維のサンプルを採取し、サンプルウィンドウの上に繊維のサンプルを
    載置する工程を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
32. 【請求項３２】 繊維のサンプルを観る工程が、さらに、繊維の打ち延ばし
    形状の繊維のサンプルを、サンプルウィンドウを通過して摺動させる工程を含む
    ことを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
33. 【請求項３３】 繊維のサンプルを観る工程が、さらに、連続する空気連行
    繊維形状の繊維のサンプルを、サンプルウィンドウを通過させる工程を含むこと
    を特徴とする、請求項３０に記載の方法。