JP2002522763A

JP2002522763A - 繊維色格付けシステム

Info

Publication number: JP2002522763A
Application number: JP2000564032A
Authority: JP
Inventors: ルオシエン，; グレン，イー・アイリツク，; ユエ−ツイルチユー，; ホセイン，エム・ゴーラシ，; ギヤリオン，マイケル，イー・; オーバーベイ，マーク，エー・
Original assignee: ツエルヴエーゲル・ルーヴア・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2002-07-23
Also published as: WO2000008448A1; CN1192227C; EP1101099A1; DE69907468T2; AU4795899A; CN1311855A; DE69907468D1; AU764447B2; TR200003897T2; EP1101099B1; US6040905A; BR9912536A

Abstract

(57)【要約】繊維試料（１２）を見るための試料窓（１４）を有する繊維格付け装置（２０）。光源（１８）は、繊維試料に向かいそれに反射される（３４）光（１６）を生じる。光電検出器（１０）は、反射光を受光するために配置されており、繊維試料の明度、赤色度および黄色度を検出する。処理手段（３０）は、繊維試料の明度および黄色度に少なくともある程度もとづき繊維試料に予備等級を割り当てる。処理手段はまた、繊維試料の赤色度に少なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる。光電検出器は、分光計（２８）、カメラ（３８）または３個のホトダイオード（３２，２６，３６）の集合のうちの１つ以上を有する。第１のホトダイオードは、繊維試料の明度に対応する約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメートルの波長を有する光を検出する。第２のホトダイオードは、繊維試料の黄色度に対応する約４３０ナノメートルないし約５３０ナノメートルの波長を有する光を検出する。第３のホトダイオードは、繊維試料の赤色度に対応する約５５０ナノメートルないし約６５０ナノメートルの波長を有する光を検出する。処理手段は、繊維試料の平均赤色度、明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分散、明度のコントラスト、イエロースポットの百分率および黄色度のコントラストを決定するために、光電検出器からの情報を分析する。予備等級からの最終等級への選択的適合は、これらのパラメータに少なくともある程度もとづく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は繊維の格付けに関する。詳細には、本発明は、光電式計測装置を用い
て繊維の視覚的特性を検出し、検出された視覚的特性を使用して繊維に等級を割
り当てることに関する。

【０００２】発明の背景綿などの繊維を等級づけるために使用される特性の１つは、繊維の色である。
従来、繊維の格付けは主に、繊維試料を視覚的に検査しそれに応じて等級を割り
当てる、人間のクラッサーの感覚および判断に頼っている。

【０００３】人間のクラッサーに代わり大量計測装置を代用させようという誘因がある。例
えば、計測装置は一般に、それが取って代わる手作業よりも、高速で、信頼性が
高く、反復可能であり、それほど高価ではない傾向にある。しかし、並行試験に
おいて、従来技術の格付け計測装置は、被験繊維試料に対して、人間のクラッサ
ーよりも高い等級を割り当てがちである。それ故、そのような計測装置は、最終
的またはより重要な格付け段階では人間のクラッサーに取って代わってはいない
。

【０００４】従って、必要とされるものは、繊維試料の視覚的特性を検出し、繊維試料に等
級を割り当てるシステムであり、ここにおいて、システムが割り当てる等級間の
相関は、現在の繊維格付け装置よりも、人間のクラッサーが割り当てる等級とよ
り良好な相関を有する。

【０００５】発明の概要上に述べた必要性、さらに他の必要性は、繊維試料を見るための試料窓を有す
る繊維格付け装置によって本発明において満たされる。光源は、繊維試料に向か
いそれに反射される光を与え、反射光を生じる。光電検出器は、反射光を受光し
、繊維試料の明度、赤色度および黄色度を検出するために配置されている。処理
手段は、繊維試料の明度および黄色度に少なくともある程度もとづき、繊維試料
に予備等級を割り当てる。処理手段はまた、繊維試料の赤色度に少なくともある
程度もとづき、予備等級を最終等級に選択的に適合させる。

【０００６】繊維試料の赤色度は、従来技術の計測装置が考慮しない繊維試料の特性である
。従って、繊維試料の赤色度に少なくともある程度もとづき予備等級を選択的に
適合することによって、本発明に従った格付け装置は、人間のクラッサーが割り
当てる等級とより良好に相関している等級を生じる。それ故、本発明に従った格
付け装置は人間のクラッサーに取って代わることができる。

【０００７】本発明の多様な好ましい実施態様において、光電検出器は、分光計、カメラま
たは３個のホトダイオードの集合のうちの１つ以上を含む。第１のホトダイオー
ドは、繊維試料の明度に対応する、約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメ
ートルの波長を有する光を検出する。第２のホトダイオードは、繊維試料の黄色
度に対応する、約４３０ナノメートルないし約５３０ナノメートルの波長を有す
る光を検出する。第３のホトダイオードは、繊維試料の赤色度に対応する、約５
５０ナノメートルないし約６５０ナノメートルの波長を有する光を検出する。本
書で説明するように、約５０５ナノメートル〜約６０５ナノメートル、４３０ナ
ノメートル〜約５３０ナノメートルおよび５５０ナノメートル〜約６５０ナノメ
ートルの３つの波長範囲は、それぞれ、緑色光、青色光および赤色光の範囲に概
ね対応している。しかし、用語「明度」、「黄色度」および「赤色度」はそれぞ
れ、本書ではそれら３つの波長範囲の一般的名称として使用し、波長範囲を検出
するセンサによって生成される信号のそれぞれが使用される一般的目的を指示す
る。

【０００８】処理手段は、繊維試料の平均赤色度、明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分
散、明度のコントラスト、パーセントイエロースポットおよび黄色度のコントラ
ストを決定するために、光電検出器からの情報を分析する。予備等級からの最終
等級への選択的な適合は、これらのパラメータのうちの少なくとも１個に少なく
ともある程度もとづく。

【０００９】本発明に従って繊維試料を格付けする方法において、繊維試料は試料窓を通じ
て見られる。光源は、繊維試料に向かいそれに反射され、反射光を生じる光を発
生させるために励起される。反射光の第１の強度は第１の波長範囲内で検出され
、第１の強度に少なくともある程度もとづき明度値が生成される。反射光の第２
の強度は第２の波長範囲内で検出され、第２の強度に少なくともある程度もとづ
き黄色度値が生成される。反射光の第３の強度は第３の波長範囲内で検出され、
第３の強度に少なくともある程度もとづき赤色度値が生成される。

【００１０】明度値および黄色度値は複合値を生成するために分析され、複合値に少なくと
もある程度もとづき、繊維試料に予備等級が割り当てられる。好ましい実施態様
において、赤色度値は赤色度値の平均および分散を決定するために分析され、明
度値は、明度値の分散およびコントラストを決定するために分析され、黄色度値
は黄色度値の分散およびコントラストならびにイエロースポットの百分率を決定
するために分析される。予備等級は、繊維試料の赤色度値の平均、明度値の分散
、赤色度値の分散、黄色度値の分散、明度値のコントラスト、黄色度値のコント
ラストおよびイエロースポットの百分率に少なくともある程度もとづき、最終等
級に選択的に適合される。

【００１１】図面の簡単な説明本発明のさらなる利益は、尺度通りではなく、類似参照番号は複数の図にわた
り類似要素を指示している、以下の図面に関して考慮した際の好ましい実施態様
の詳細な説明によって明白になるであろう。

【００１２】発明の詳細な説明図１を参照すれば、本発明を包含するクラッサー２０が例示されている。クラ
ッサー２０は、綿を分類するために特に有用である。クラッサー２０は、クラッ
サー２０が試験所に存在し得る設備の分離品であるオフラインモードまたは、ク
ラッサー２０が、綿繰り機または紡績工場に配置され得る加工設備と統合されて
いるオンラインモードのいずれかにおいて使用することができる。クラッサー２
０は、オンラインモードにおいて使用される場合、それが付属する設備の動作を
制御する制御システムの一部となり得る。

【００１３】繊維試料１２に等級を割り当てるためにクラッサー２０を使用するために、繊
維試料１２は試料窓１４の前に置かれる。試料窓１４は、好ましくは、以下でさ
らに完全に説明する通り光の一定の波長に対して相対的に透明である材料により
形成される。例えば、試料窓１４は、ガラス、石英、サファイアまたは適切な熱
可塑性樹脂により形成することができるが、好ましくは無色透明のパイレックス
（ＰＹＲＥＸ）により形成される。

【００１４】繊維試料１２が試料窓１４を通過する時、繊維試料１２は、光１６を生じるた
めに遮蔽電球１８を励起するなどして照明が当てられる。電球１８は、処理手段
３０から線４８で伝送される信号によって制御される。各種実施態様において、
電球１８は、常時照射するか、あるいはまた、特定の頻度でまたは、繊維試料１
２が試料窓１４の背後に存在する時に発光するようにしてよい。

【００１５】繊維試料１２は光１６を反射し、それにより反射光３４を生じる。反射光３４
は光電検出器１０により受光される。電球１８からの光１６はシールド１７で遮
蔽されているので、それにより検出器１０を直接照射することはなく、検出器１
０は、反射光３４の特性から少なくとも、繊維試料１２のＬ＊として指示される
明度、ａ＊として指示される赤色度およびｂ＊として指示される黄色度を検出す
る。この検出は、以下に説明する複数の異なる方法のいずれか１つ以上によって
行うことができよう。

【００１６】第１の好ましい実施態様では、光電検出器１０は３個の光電ダイオードの集合
である。光電ダイオード３２はフィルタ３３を介して反射光３４を受光し、第１
の波長範囲における、好ましくは約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメー
トルの反射光３４の強度を検出する。カリフォルニア州ＣａｍａｒｉｌｌｏのＡ
ｄｖａｎｃｅｄＰｈｏｔｏｎｉｘ，Ｉｎｃ．が製造する青色強調シリコンダイ
オード型番ＳＤ２９０−１２−２２−２４１がダイオード３２としての使用に適
しており、ニューハンプシャー州ＪａｆｆｒｅｙのＣｈｅｓｈｉｒｅＣｏｕｎ
ｔｙＯｐｔｉｃａｌが適切なフィルタ３３を製造している。光電ダイオード３
２は電圧信号を線４０で処理手段３０に送る。線４０の電圧信号は、第１の波長
範囲内の反射光３４の強度に比例している。第１の波長範囲内の反射光３４の強
度は、繊維試料１２の明度として指示される。従って、線４０で伝送される信号
は、明度信号と称し、それを処理手段３０は明度値に変換する。

【００１７】光電ダイオード３６はフィルタ３７を介して反射光３４を受光し、第２の波長
範囲における、好ましくは約５３０ナノメートルないし約４３０ナノメートルの
反射光３４の強度を検出する。カリフォルニア州ＣａｍａｒｉｌｌｏのＡｄｖａ
ｎｃｅｄＰｈｏｔｏｎｉｘ，Ｉｎｃ．が製造する青色強調シリコンダイオード
型番ＳＤ２９０−１２−２２−２４１がダイオード３６としての使用に適してお
り、ニューハンプシャー州ＪａｆｆｒｅｙのＣｈｅｓｈｉｒｅＣｏｕｎｔｙ
Ｏｐｔｉｃａｌが適切なフィルタ３７を製造している。光電ダイオード３６は電
圧信号を線４６で処理手段３０に送る。線４６の電圧信号は、第２の波長範囲内
の反射光３４の強度に比例している。第２の波長範囲内の反射光３４の強度は、
繊維試料１２の黄色度として指示される。従って、線４６で伝送される信号は、
黄色度信号と称し、それを処理手段３０は黄色度値に変換する。

【００１８】光電ダイオード２６はフィルタ２７を介して反射光３４を受光し、第３の波長
範囲における、好ましくは約５５０ナノメートルないし約６５０ナノメートルの
反射光３４の強度を検出する。カリフォルニア州ＣａｍａｒｉｌｌｏのＡｄｖａ
ｎｃｅｄＰｈｏｔｏｎｉｘ，Ｉｎｃ．が製造する青色強調シリコンダイオード
型番ＳＤ２９０−１２−２２−２４１がダイオード２６としての使用に適してお
り、ニューハンプシャー州ＪａｆｆｒｅｙのＣｈｅｓｈｉｒｅＣｏｕｎｔｙ
Ｏｐｔｉｃａｌが適切なフィルタ２７を製造している。光電ダイオード２６は電
圧信号を線２２で処理手段３０に送る。線２２の電圧信号は、第３の波長範囲内
の反射光３４の強度に比例している。第３の波長範囲内の反射光３４の強度は、
繊維試料１２の赤色度として指示される。従って、線２２で伝送される信号は、
赤色度信号と称し、それを処理手段３０は赤色度値に変換する。

【００１９】ダイオード３２、３６および２６は単一点検出器であるので、各ダイオードは
一度に繊維試料１２の１つの読みだけを得る。言い換えれば、ダイオード３２、
３６および２６は、繊維試料１２の異なる部分にわたる反射光３４の強度の変化
を検出または報告できない。従って、ダイオード３２、３６および２６は、繊維
試料１２の特性の全体または平均測定値を付与する。

【００２０】第２の好ましい実施態様では、光電検出器１０は電荷結合素子（ＣＣＤ）とい
ったカメラ３８である。カメラ３８は繊維試料１２の複数の同時的な読みを得る
。カメラ３８のＣＣＤアレイに反射光３４の焦点を合わせるためにレンズ３９を
使用することによって、アレイの個別センサのそれぞれは基本的に、繊維試料１
２の特定の部分から発する反射光３４のその部分を測定する。従って、繊維試料
１２全体の色の範囲に関する分布情報は、カメラ３８を使用した場合保存される
。言い換えれば、ダイオード３２、３６および２６の各々により行われるように
繊維試料１２の単一の平均測定値を得る代わりに、カメラ３８は、カメラ３８の
アレイにおけるピクセル数に等しい数の読みを得る。これは、ダイオード３２、
３６および２６によって得られる平均の読みが付与しないような、繊維試料１２
内の色の範囲に関する情報を提供する。

【００２１】好ましくは、カメラ３８は約５１２ピクセル×約４８０ピクセルのアレイサイ
ズを有する。カメラ３８は、上述の第１、第２および第３の波長範囲より広い波
長範囲にわたる反射光３４の強度を検出する。一般に、カメラ３８は、全国テレ
ビジョン方式委員会（ＮＴＳＣ）などによって波長が規格化されている、赤、緑
および青（ＲＧＢ）と相関する波長を検出するための素子を有する。カメラ３８
からのこれらのＲＧＢ信号は、上述の明度および黄色度値を生じるために処理手
段３０によって処理される。それらの操作については以下で十分に説明する。カ
メラ３８の出力は信号線４２で処理手段３０へ送信され、上述の明度、黄色度お
よび赤色度の各値を生じる。

【００２２】ジョージア州ＡｔｌａｎｔａのＰｏｌａｒｉｓＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓが製造
する型番ＭＢ−９５０Ｃといった８ビットカメラ３８を使用することもできるが
、１２ビットカメラ３８が好ましく、それにより、カメラ３８は、色階調に対す
る十分な感度を有し、繊維試料１２のより正確な格付けを可能にする。１２ビッ
トカメラは比較的高価であるので、カメラ３８は代替的に、ダイオード３２、３
６および２６による使用について上述の通り、フィルタ３３、３７および２７を
各々備えた３個の８ビット単色カメラの集合とすることもできる。この機器構成
において、色階調感度および色分布情報の両方が光電検出器１０によって付与さ
れる。

【００２３】第３の好ましい実施態様において、光電検出器１０は分光計２８であり、これ
は本質的に可視スペクトルの範囲全体におよぶ反射光３４の強度を検出し、上述
の３つの比較的広い波長範囲内というよりも、使用する個々の装置の仕様に従っ
て、各波長における反射光３４の強度に関する情報を提供する。フロリダ州Ｄｕ
ｎｅｄｉｎのＯｃｅａｎＯｐｔｉｃｓが製造する型番Ｓ−１０００は、この用
途に適する分光計である。分光計２８の出力は信号線５０で処理手段３０に送信
され、上述の明度、黄色度および赤色度の各値を生成する。

【００２４】反射光３４を検出する３つの方法は、それぞれ、相対的な利益と欠点とをもた
らす。ダイオード３２、３６および２６は比較的安価であるが、分布情報を伴わ
ずバルク測定値を付与する。分光計２８は、特定の波長で反射光３４の強度を正
確に検出するが、相対的に高価である。カメラ３８は分布情報を提供するが、よ
り高額な１２ビットカメラを使用しない限り、全部の用途に要求される色階調感
度を付与できないであろう。従って、どの検出方法を使用するかについての決定
は、その用途が負担できるコストや用途に要求される正確さの程度といった要因
にもとづくことが好ましい。

【００２５】最も好ましい実施態様において、光電検出器１０は、カメラ３８ならびに３個
のダイオード３２、３６および２６の集合を含む。この態様では、カメラ３８は
分布情報を提供し、ダイオード３２、３６および２６は第１、第２および第３の
波長範囲内の色深度情報を提供する。代替実施態様において、上述の各種光電検
出器１０の３個全部は、光電検出器１０に組み込まれる。

【００２６】光電検出器１０によって繊維試料１２から得られた測定値は、処理手段３０に
よって分析される。処理手段３０は、単純な専用マイクロプロセッサまたはコン
ピュータ全体としてよい。好ましくは、処理手段３０は、電源、線２２、４０、
４２、４６、４８および５０で信号を送受信するための入出力、アナログ−デジ
タルコンバータ、データおよび処理命令を記憶するためのメモリ、および、デー
タおよび命令を処理するためのマイクロプロセッサを含む。ユーザインタフェー
スやディスプレイといった他の品目も処理手段３０に含まれ得る。光電検出器の
出力を分析するため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
さに応じる。

【００２７】処理手段３０によって受信された電圧測定値は、人間のクラッサーが割り当て
る綿等級と同じ形式ではない。従って、クラッサー２０の処理手段３０は、光電
検出器１０によって生成された信号を操作し、人間のクラッサーによって与えら
れるものと同じ形式となる等級を生成する。これは、好ましくは、上述の明度信
号および黄色度信号を、従来技術の大量計測装置により生成される出力信号と相
関させることによって実行される。従来技術の計測装置の出力信号はすでに、人
間のクラッサーが割り当てる綿等級と関係づけられている。しかし、従来技術の
計測装置と人間のクラッサーとの相関関係は、約５０パーセントにすぎない傾向
にある。従って、本発明に従った大量計測装置によって供給される赤色度信号は
、より高度の相関を付与するために補助的に使用される。

【００２８】綿の明度は、反射率と称するＲｄとして周知の値に関して従来技術の計測装置
により測定される。通常、綿は約４８ないし約８２の間のＲｄ値を有する。Ｒｄ
値が大きくなればなるほど、綿はより明るくなる。光電検出器１０によって生成
された明度信号は、従来技術の計測装置により生成されたＲｄ値と概ね相関関係
にある。

【００２９】綿の黄色度は、色合いと称する＋ｂとして周知の値に関して従来技術の計測装
置により測定される。通常、綿は約５ないし約１７の間の＋ｂ値を有する。＋ｂ
値が大きくなればなるほど、綿はより黄色になる。光電検出器１０によって生成
された黄色度信号は一般に、従来技術の計測装置により生成された＋ｂと同様に
概ね相関関係にある。

【００３０】Ｒｄおよび＋ｂ値は、１１から８５までの範囲で変化する２桁の数として報告
される等級を決定するために操作され組み合わされる。等級の第１桁は明度、す
なわち綿のＲｄ値から決定される反射率を表す。この第１桁は１から８までの値
で変化する。第１の位置における１は明るい綿試料を表し、７は暗い綿試料を示
す。８の値は下位等級の綿を表す。等級の第２桁が黄色度、すなわち綿の＋ｂ値
から決定される色合いを表している。第２桁は１から５までの値で変化する。第
２の位置における１はより白い綿試料を表し、４は黄色度の高い綿試料を示す。
５の値は下位等級の綿を表す。第３桁は、最初の２桁によって指定されたクラス
を、綿のごみ含有量および品質に従ってさらに下位クラスに分けるために使用さ
れ得る。

【００３１】計測装置によって決定された２桁等級は、各種等級を米国農務省により規定さ
れた公式カラーチャートにプロットすることによって人間のクラッサーが割り当
てる等級に変換される。米国では、綿の色合い等級は、「ホワイト」、「ライト
スポテッド」、「スポテッド」、「チンジド」および「イエローステンド」の５
つの色合いの群のいずれかに当てはまる。このチャートは図２に示されている。
図２に示されたチャートは、歴史的データによって、計測装置が割り当てる等級
と人間のクラッサーが割り当てる等級とを相関させるために経験的に作成されて
いる。

【００３２】例えば、ある綿試料は、Ｒｄ７４および＋ｂ値１０に対応する読みを生じるか
もしれない。これらの値を図２にグラフで描かれたチャートの内部解釈と比較す
ることによって、従来技術の計測装置は、その綿繊維試料について等級３２を指
定し、ディスプレイなどにこの値を表示する。反射率の値３は、「ミドリング」
の綿と称される明るい等級の綿を表している。色合い値２は、その綿試料を「ラ
イトスポテッド」の綿としてさらに分類する。従って、綿試料は、従来技術の計
測装置によって「ライトスポテッド・ミドリング」の綿として格付けされる。

【００３３】前述のように、従来技術の計測装置が割り当てる等級と人間のクラッサーが割
り当てる等級の歴史的相関は、約５０パーセントにすぎない。すなわち、従来技
術の計測装置が、Ｒｄ値および＋ｂ値を決定し、それらの値を図２のチャートで
プロットし、重なっている等級グリッドにもとづきその綿試料の等級がいずれで
あるかを決定した後、従来技術の計測装置により決定された等級は、人間のクラ
ッサーが割り当てる等級とわずか５０パーセントしか一致しない。人間のクラッ
サーは常に正しいということが、当業における基本的前提である。

【００３４】本発明のクラッサー２０は、明度Ｌ＊を反射率Ｒｄに、黄色度ｂ＊を色合い＋
ｂに相関させることによって、従来技術の計測装置と同様にして予備等級を決定
する。しかし、クラッサー２０はその後、予備等級を最終等級に選択的に適合さ
せるために他の情報を使用する。この他の情報には特に、赤色度信号の平均、明
度信号の分散、赤色度信号の分散、黄色度信号の分散、明度信号のコントラスト
および黄色度信号のコントラストが含まれる。処理手段３０は、光電検出器１０
によって供給される信号からこれらの値の全部を決定するために使用される。

【００３５】処理手段３０が明度Ｌ＊、赤色度ａ＊および黄色度ｂ＊を計算する方法は、光
電装置１０の性質に応じて異なる。例えば計算は、明度、赤色度および黄色度の
各信号が、ダイオード３２、３６および２６によって、カメラ３８によって、ま
たは分光計２８によって供給されるかに応じて異なるであろう。明度、赤色度お
よび黄色度の値が生成される態様を、上述した代表的な形式の光電装置１０のそ
れぞれについて以下に説明する。

【００３６】ダイオード３２、３６および２６を使用する場合、明度、赤色度および黄色度
の値は、第１の波長範囲、第２の波長範囲および第３の波長範囲に選択された範
囲に依存する式にもとづき計算される。第１、第２および第３の範囲に選択され
る正確な範囲は、それらが既知であり、式が相応に調整される限り、ある程度重
要ではない。しかし、公知である範囲および式を使用することが好ましい。

【００３７】好ましくは、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎｏｆＩ
ｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎとしても周知の国際照明委員会（ＣＩＥ）によって規定
された色空間が使用される。上述の第１、第２および第３の波長範囲は、ＣＩＥ
により規定された色空間と一致するように選択されている。ＣＩＥ色空間のより
完全な説明は、ＢｉｌｌｍｅｙｅｒおよびＳａｌｔｚｍａｎ著“Ｐｒｉｎｃｉｐ
ｌｅｓｏｆＣｏｌｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆
Ｓｏｎｓ，１９８１）に記載されており、その開示全体は引用によりここに一体
となる。しかし、他の波長範囲および他の色空間を選択することも可能であるこ
とが理解されよう。

【００３８】第１、第２および第３の波長範囲内の反射光３４の強度は、ダイオード３２、
３６および２６によって測定され、図３に図示した２度視野ＣＩＥ１９３１標準
観測者チャートに示された値と相関している。第１のダイオード３２からの明度
信号は三刺激値Ｙを計算するために使用され、第３のダイオード２６からの赤色
度信号および第２のダイオード３６からの黄色度信号は三刺激値Ｘを計算するた
めに使用され、第２のダイオード３６からの黄色度信号は三刺激値Ｚを計算する
ために使用される。各場合において、個々のダイオードからの電圧は既知の試料
に対して校正され、その後、ダイオードの電圧出力は繊維試料１２の平均値とし
て処理される。

【００３９】赤色度信号は、第２のダイオード３６および第３のダイオード２６からの電圧
信号を加算することによって計算され、この時各電圧は加算に先立ち定数が乗じ
られる。これらの定数は、複数の等級づけられた繊維試料１２を測定し、人間の
クラッサーが割り当てた等級と合致するように計測装置を調整する校正手順にお
いて、各計測装置に関して経験的に決定される。

【００４０】三刺激値は、以下に示す式によって、明度Ｌ＊、赤色度ａ＊および黄色度ｂ＊
の各値を計算するために使用される。式中、Ｘｎ、ＹｎおよびＺｎは規格表から得られる理想白色の三刺激値である。

【００４１】分光計を使用する場合、三刺激値は、以下の式に従って、波長の検出範囲にわ
たる、最も好ましくは約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの、
反射光３４の強度を合計することによって決定される。式中、Ｓ（λ）＝相対スペクトルパワー、通常はＣＩＥの標準の光Ｒ（λ）＝指示波長で測定された反射率強度 λ＝波長ｘ（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）は図３のチャートから読み取られる。

【００４２】Ｓ（λ）の値は、図示していないが、その開示全体が引用によりここに一体と
なる、１９９７年１０月２９日出願の出願番号０８／９６２，９７３において記
載されたような第４のダイオードといったセンサによって検出され、このダイオ
ードは、反射光３４の強度を検出することなく電球１８により発せられた光１６
の強度を検出する。

【００４３】上述の通り各々が１個のフィルタを備える３個の単色ＣＣＤカメラ３８を使用
する場合、ダイオード３２、３６および２６について上述した計算は、３個のア
レイの各々の内部の同じ相対位置から得られる３ピクセルの各組について実行さ
れる。

【００４４】カメラ３８を使用する場合、ＲＧＢ値出力は最初にＸ、ＹおよびＺの三刺激値
に変換され、その後上記の式によってＬ＊、ａ＊およびｂ＊の各値に変換される
。ＲＧＢ値は以下の行列式を使って三刺激値に変換される。上記の式によって、光電検出器１０に使用された装置の形式を問わず、平均赤
色度値ａ＊、平均明度値Ｌ＊および平均黄色度値ｂ＊を計算できる。

【００４５】上述の通り、明度Ｌ＊および黄色度ｂ＊は、反射率Ｒｄおよび色合い＋ｂと線
形に相関している。従って、明度Ｌ＊および黄色度ｂ＊は、図２に示すような綿
カラーチャートによって繊維等級を決定するために使用できる。しかし、クラッ
サー２０は、大量計測装置から従来入手できなかった広範な情報も提供する。繊
維試料１２の測定された視覚的特性から抽出される付加的な情報は、クラッサー
２０および人間のクラッサーが割り当てる等級間の相関関係を改善するために使
用される。

【００４６】クラッサー２０により付与される付加的な情報は、処理手段３０を訓練するこ
とによって最終等級を選択的に決定するために使用される。処理手段３０を訓練
する１方法は、１００個の試料といった任意の数の繊維試料１２を測定し、個々
の繊維試料１２について予備等級を決定することである。その後、クラッサー２
０によって予備的に割り当てられた等級は、人間のクラッサーが同一の繊維試料
１２に割り当てた等級と比較される。クラッサー２０によって提供された付加的
な情報は、クラッサー２０が割り当てた最終等級と人間のクラッサーが割り当て
た等級との間に、所要の程度の相関が存在するまで、最終等級を決定するために
分析される。

【００４７】クラッサー２０の最終等級と人間のクラッサーの等級との間に最大可能な程度
より低い相関関係を持たせる理由が存在するかもしれないことが認められよう。
例えば、生成される最終等級が、人間のクラッサーが割り当てるより低い等級を
割り当てる側に誤りがちになるように、クラッサー２０を動作させることが望ま
しいこともあろう。この場合、クラッサー２０が割り当てる最終等級は人間のク
ラッサーが割り当てる等級よりも高くないという高度の確実性がある。

【００４８】あるいはまた、生成される最終等級が、人間のクラッサーが割り当てるよりも
高い等級を割り当てる側に誤りがちになるように、クラッサー２０を動作させる
ことが望ましいこともある。この場合、クラッサー２０が割り当てる最終等級は
人間のクラッサーが割り当てる等級よりも低くはならないという高度の確実性が
存在する。さらに、生成される最終等級が、人間のクラッサーが割り当てる等級
と平均して可能な限り厳密に一致するように、クラッサー２０を動作させること
が望ましいかもしれない。その場合、クラッサー２０が割り当てる最終等級は人
間のクラッサーが割り当てる実際の等級と可能な限り近いという高度の確実性が
存在するが、その実際の等級はクラッサー２０が割り当てる最終等級よりも高い
こともあれば低いこともある。

【００４９】具体的な例として、クラッサー２０で実施した試験において、（明度および黄
色度にもとづく）予備等級を（明度、黄色度および赤色度にもとづく）最終等級
に選択的に適合させる際に平均赤色度値ａ＊を使用することより、計測装置が割
り当てる等級と人間のクラッサーが割り当てる等級との間の相関は、約５０パー
セントから約９５パーセントへ改善した。平均赤色度値は好ましくは、平均赤色
度値があるしきい値よりも大きい場合にクラッサー２０が割り当てる等級を低減
するために使用される。このしきい値は使用する特定の計測装置および測定する
繊維試料に応じて変化し得るが、約２．１のしきい値が、「ホワイト」から「ラ
イトスポテッド」へ綿を格下げするために使用した場合に高度の相関関係を与え
た。従って、この実施態様において、平均赤色度値は、次の２つの条件が存在す
る時に、予備等級を最終等級に適合させるためにだけ使用することが好ましい。
すなわち、第一にその綿が予備的に「ホワイト」として格付けされ、第二に平均
赤色度値が２．１より大きい場合である。

【００５０】ここで述べた判定基準は、予備等級の如何を問わず、予備等級を最終等級に選
択的に適合させるために使用できるが、好ましい実施態様において、選択的適合
はより高い、すなわち白色の等級の繊維に関して最も有意義である。例えば、「
ホワイト」から「ライトスポテッド」へ予備等級を格下げする、または、「ライ
トスポテッド」から「スポテッド」へ予備等級を格下げする場合である。

【００５１】別の具体的例として、明度、赤色度および黄色度の一部または全部の分散も、
予備等級を最終等級へ適合させるために使用できる。分散は、上述の通り、カメ
ラが繊維試料１２において複数の同時測定値を得ることができるので、カメラ３
８から付与された情報にもとづき数学的に決定される。従って、繊維試料１２に
関する分布情報は、数学的分散を計算するために使用される。

【００５２】明度、赤色度および黄色度の３つの値のそれぞれの分散は、カメラ３８のＣＣ
Ｄアレイ内の個々のピクセルエレメントまたはピクセルブロックのどちらかの間
における差にもとづき計算される。好ましい実施態様において、ＣＣＤアレイは
、４ピクセル、９ピクセル、１６ピクセル等といった複数のピクセルの方形ブロ
ックに分割され、全部のピクセルブロックは同一サイズを有する。ピクセルブロ
ックのサイズは、ＣＣＤアレイのサイズ、撮像する繊維試料１２の領域の大きさ
、検出する繊維試料１２内の異物の大きさ、同時データ点の所望の数を含め、複
数の異なる判定基準の１つ以上にもとづいて選択される。平均値は各ブロックに
ついて計算され、分散は、各ブロックの平均値を用いて計算される。

【００５３】クラッサー２０で実施した試験において、ｂ＊の分散が１．１より大きい場合
に予備等級を最終等級へ選択的に格下げすることにより、クラッサー２０が割り
当てる等級と人間のクラッサーが割り当てる等級との間の相関は、約５０パーセ
ントから約７６パーセントに改善した。

【００５４】予備等級を最終等級に選択的に適合させるために使用できるクラッサー２０に
より付与される情報における別のパラメータは、繊維試料１２の明度、黄色度ま
たは赤色度のコントラストである。コントラストは、ＣＣＤアレイから報告され
る３つの値のそれぞれの最高値および最低値を求めることによって決定される。
その場合、最低値を最高値から減算し、コントラストを得る。値の範囲の幅を指
示する他の数学的手法も使用できよう。最も好ましい実施態様では、赤色度値が
一般に極めて狭い範囲内に見られることから、赤色度ａ＊のコントラストは使用
しない。

【００５５】クラッサー２０で実施した試験において、ｂ＊のコントラストがここで略述し
た通り決定されたあるしきい値より大きい場合に、予備等級を最終等級へ選択的
に格下げすることにより、クラッサー２０が割り当てる等級と人間のクラッサー
が割り当てる等級との間の相関は、約５０パーセントから約５９パーセントに改
善した。

【００５６】別の実施態様では、予備等級を最終等級に選択的に適合させるために、ここで
略述した通り決定されたあるしきい値より大きい黄色度値ｂ＊を示す繊維試料１
２の領域の総数が使用される。ここではこれは、イエロースポットのパーセント
とも称する。この実施態様では、ＣＣＤアレイからの個々の黄色度値がしきい値
と比較される。黄色度値がしきい値より大きい場合、カウンタが増分される。そ
の後、カウンタにおいて表にされた合計数は、ＣＣＤアレイ内のエレメントの総
数で割られる。この比率が、実施した試験では約０．０５に等しい第２のしきい
値より大きければ、繊維試料１２の予備等級は最終等級に格下げされる。

【００５７】最終等級を選択的に決定するために処理手段３０によって使用される上述の各
種パラメータの正確なしきい値は、複数の異なる因子に従って変化するはずであ
る。例えば、それらの因子には、電球１８が生じる光１６の特性、試料窓１４に
使用される材料および厚さ、電球１８と試料窓１４との間の距離、試料窓１４と
光電検出器１０との間の距離、上述の通り光電検出器１０内に使用されるエレメ
ントの形式および感度、および、繊維試料１２の品質および密度が含まれよう。

【００５８】処理手段３０の校正に影響し得る因子の数のために、人間のクラッサーが割り
当てた既知の等級１２を有する繊維試料１２を、校正が変動していないことを保
証するためにクラッサー２０で定期的に試験することが好ましい。さらに、処理
手段３０の校正に影響を及ぼす上記または他の変数のいずれか１個以上は変化す
るので、処理手段３０は好ましくは、上述の通り、多数の試料を人間のクラッサ
ーが割り当てた等級と相関させることによって再訓練される。このようにして、
予備等級を最終等級に選択的に適合させるために使用される異なるパラメータに
関する各種しきい値は、クラッサー２０が一連の繊維試料について人間のクラッ
サーが割り当てるものと同じ等級を生じるまで調整される。

【００５９】このようにして、本発明に従ったクラッサー２０は、従来技術の大量計測装置
によって得られない綿試料１２に関する情報を提供する。クラッサー２０は、繊
維試料１２に割り当てられた予備等級を最終等級に選択的に適合させるために、
繊維試料１２からの付加的な情報を使用する。クラッサー２０が割り当てる最終
等級は、従来技術の大量計測装置が割り当てる等級よりも、人間のクラッサーが
割り当てる等級とのより高度の相関を有する。

【００６０】本発明の特定の実施態様を以上詳細に説明したが、本発明は、添付請求項の精
神の範囲内において部分の再構成および代替を包含することが理解されるであろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】繊維格付け装置の機能ブロック図である。

【図２】綿のカラーチャートを示す。

【図３】２度視野ＣＩＥ１９３１標準観測者チャートを示す。

【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８月７日（２０００．８．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者オーバーベイ，マーク，エー・アメリカ合衆国テネシー−37922・ノツクスヴイル・ウエルス・フアーゴ・ドライブ244 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA04 DA12 DA22 DA31 DA34 DA36 DA52 2G051 AA44 AB20 BA01 BA04 BA08 CA03 CA04 CA07 CB01 CB05 EA17 EB01 EC03 2G059 AA05 BB15 EE02 EE13 HH02 HH06 KK01 KK04 MM01 MM03 MM05 PP10 3B154 AB01 BA53 BC42 BF21 CA13 CA23 CA27 DA13 【要約の続き】する。処理手段は、繊維試料の平均赤色度、明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分散、明度のコントラスト、イエロースポットの百分率および黄色度のコントラストを決定するために、光電検出器からの情報を分析する。予備等級からの最終等級への選択的適合は、これらのパラメータに少なくともある程度もとづく。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維格付け装置であって、繊維試料を見るための繊維窓と、繊維試料に向かいそれに反射される光を与え、反射光を生じる光源と、反射光を受光し、繊維試料の明度、赤色度および黄色度を検出するために配置
された光電検出器と、繊維試料の明度および黄色度に少なくともある程度もとづき、繊維試料に予備
等級を割り当て、さらに、繊維試料の赤色度に少なくともある程度もとづき、予
備等級を最終等級に選択的に適合させる処理手段とを含むことを特徴とする繊維
格付け装置。
【請求項２】請求項１記載の装置であって、光電検出器が、繊維試料の明度に対応する第１の波長範囲内の光の強度を検出する第１のホト
ダイオードと、繊維試料の黄色度に対応する第２の波長範囲内の光の強度を検出する第２のホ
トダイオードと、繊維試料の赤色度に対応する第３の波長範囲内の光の強度を検出する第３のホ
トダイオードとを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】請求項２記載の装置であって、第１の波長範囲が約５０５ナ
ノメートルないし約６０５ナノメートルの波長範囲をさらに含むことを特徴とす
る装置。
【請求項４】請求項２記載の装置であって、第２の波長範囲が約４３０ナ
ノメートルないし約５３０ナノメートルの波長範囲をさらに含むことを特徴とす
る装置。
【請求項５】請求項２記載の装置であって、第３の波長範囲が約５５０ナ
ノメートルないし約６５０ナノメートルの波長範囲をさらに含むことを特徴とす
る装置。
【請求項６】請求項１記載の装置であって、光電検出器が分光計を含むこ
とを特徴とする装置。
【請求項７】請求項１記載の装置であって、光電検出器がカメラを含むこ
とを特徴とする装置。
【請求項８】請求項１記載の装置であって、光電検出器が、繊維試料の明度に対応する、約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメート
ルの波長範囲内の光を検出する第１のホトダイオードと、繊維試料の黄色度に対応する、約４３０ナノメートルないし約５３０ナノメー
トルの波長範囲内の光を検出する第２のホトダイオードと、繊維試料の赤色度に対応する、約５５０ナノメートルないし約６５０ナノメー
トルの波長範囲内の光を検出する第３のホトダイオードと、カメラとを含むことを特徴とする装置。
【請求項９】請求項１記載の装置であって、光電検出器が、分光計と、カメラとを含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項１記載の装置であって、処理手段が、繊維試料の平
均赤色度、明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分散、明度のコントラスト、パ
ーセント黄色度および黄色度のコントラストより成る群から選択される少なくと
も１個のパラメータに少なくともある程度もとづき、予備等級を最終等級へ選択
的に適合させることを特徴とする装置。
【請求項１１】繊維格付け装置であって、繊維試料を見るための繊維窓と、繊維試料に向かいそれに反射される光を与え、反射光を生じる光源と、反射光を受光し、繊維試料の明度、赤色度および黄色度を検出するために配置
された光電検出器であり、前記光電検出器は、繊維試料の平均明度に対応する、約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメ
ートルの波長範囲内の光を検出する第１のホトダイオードと、繊維試料の平均黄色度に対応する、約４３０ナノメートルないし約５３０ナノ
メートルの波長範囲内の光を検出する第２のホトダイオードと、繊維試料の平均赤色度に対応する、約５５０ナノメートルないし約６５０ナノ
メートルの波長範囲内の光を検出する第３のホトダイオードと、繊維試料の明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分散、明度のコントラスト、
パーセント黄色度および黄色度のコントラストより成る群から選択される少なく
とも１個のパラメータを検出するカメラとを有するものである、前記光電検出器
と、繊維試料の平均明度および平均黄色度に少なくともある程度もとづき繊維試料
に予備等級を割り当て、さらに、繊維試料の平均赤色度に少なくともある程度も
とづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる処理手段とを含むことを特徴と
する繊維格付け装置。繊維試料の明度および黄色度に少なくともある程度もとづき、繊維試料に予備
等級を割り当て、さらに、繊維試料の赤色度に少なくともある程度もとづき、予
備等級を最終等級に選択的に適合させる処理手段とを含むことを特徴とする繊維
格付け装置。
【請求項１２】請求項１１記載の装置であって、処理手段が、繊維試料の
明度の分散、赤色度の分散、黄色度の分散、明度のコントラスト、パーセント黄
色度および黄色度のコントラストのうちの少なくとも１個に少なくともある程度
付加的にもとづき、予備等級を最終等級へ選択的に適合させることを特徴とする
装置。
【請求項１３】繊維試料の特性を決定する方法であって、試料窓を通じて繊維試料を見ることと、繊維試料に向かいそれに反射され、それにより反射光を生じる光を発生させる
ために光源を励起することと、第１の波長範囲内の反射光の第１の強度を検出することと、第１の強度に少なくともある程度もとづき明度値を生成することと、第２の波長範囲内の反射光の第２の強度を検出することと、第２の強度に少なくともある程度もとづき黄色度値を生成することと、第３の波長範囲内の反射光の第３の強度を検出することと、第３の強度に少なくともある程度もとづき赤色度値を生成することと、複合値を生成するために明度値および黄色度値を分析することと、複合値に少なくともある程度もとづき繊維試料に予備等級を割り当てることと
、繊維試料の赤色度値に少なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択
的に適合させることとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】請求項１３記載の方法であって、第１の波長範囲内の反射
光の第１の強度を検出する工程が、約５０５ナノメートルないし約６０５ナノメ
ートルの波長範囲内の反射光の第１の強度を検出することをさらに含むことを特
徴とする方法。
【請求項１５】請求項１４記載の方法であって、第２の波長範囲内の反射
光の第２の強度を検出する工程が、約４３０ナノメートルないし約５３０ナノメ
ートルの波長範囲内の反射光の第２の強度を検出することをさらに含むことを特
徴とする方法。
【請求項１６】請求項１３記載の方法であって、第３の波長範囲内の反射
光の第３の強度を検出する工程が、約５５０ナノメートルないし約６５０ナノメ
ートルの波長範囲内の反射光の第３の強度を検出することをさらに含むことを特
徴とする方法。
【請求項１７】請求項１３記載の方法であって、繊維試料の赤色度値に少
なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる工程が、繊維試料の赤色度値の平均を決定するために赤色度値を分析することと、繊維試料の赤色度値の平均に少なくともある程度もとづき予備等級を最終等級
に選択的に適合させることとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】請求項１３記載の方法であって、繊維試料の赤色度値に少
なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる工程が、繊維試料の明度値の分散を決定するために明度値を分析することと、繊維試料の赤色度値の分散を決定するために赤色度値を分析することと、繊維試料の黄色度値の分散を決定するために黄色度値を分析することと、繊維試料の明度値の分散、繊維試料の赤色度値の分散および繊維試料の黄色度
値の分散に少なくともある程度もとづき、予備等級を最終等級に選択的に適合さ
せることとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】請求項１３記載の方法であって、繊維試料の赤色度値に少
なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる工程が、繊維試料の明度値のコントラストを決定するために明度値を分析することと、繊維試料の黄色度値のコントラストを決定するために黄色度値を分析すること
と、繊維試料の明度値のコントラストおよび繊維試料の黄色度値のコントラストに
少なくともある程度もとづき、予備等級を最終等級に選択的に適合させることと
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】請求項１３記載の方法であって、繊維試料の赤色度値に少
なくともある程度もとづき予備等級を最終等級に選択的に適合させる工程が、繊維試料の赤色度値の平均を決定するために赤色度値を分析することと、繊維試料の明度値の分散を決定するために明度値を分析することと、繊維試料の赤色度値の分散を決定するために赤色度値を分析することと、繊維試料の黄色度値の分散を決定するために黄色度値を分析することと、繊維試料の明度値のコントラストを決定するために明度値を分析することと、繊維試料の黄色度値のコントラストを決定するために黄色度値を分析すること
と、繊維試料のイエロースポットの百分率を決定するために黄色度値を分析するこ
とと、繊維試料の赤色度値の平均、明度値の分散、赤色度値の分散、黄色度値の分散
、明度値のコントラスト、黄色度値のコントラストおよびイエロースポットの百
分率に少なくともある程度もとづき、予備等級を最終等級に選択的に適合させる
こととをさらに含むことを特徴とする方法。