JP2003501623A - 縦方向に動かされる繊維複合体にある異物の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、大体において木綿又は羊毛繊維から成り縦方向に動かされる繊維複合体（１）にある異物の検出方法及び装置に関する。繊維製品用繊維にあるポリプロピレンの改善されかつ簡単化された迅速な検出を可能にするため、繊維複合体が特定の波長範囲にある赤外光（２，３）で照射され、反射される光が濾波（１３）され、光の濾波される成分が測定（１１）され、基本値から著しく外れた値が異物を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、縦方向に動かされる繊維複合体にある異動を検出する方法及び装置
に関する。

【０００２】 このような方法及びこのような装置はスイス国特許第６７４３７９号明細書か
ら公知である。ここでは繊維材料例えば糸が多色又は白色の光を照射され、糸の
写像が、それぞれ１つの色に対してのみ感じる２つのセンサ上に形成される。セ
ンサの出力信号は電子差動回路へ導かれる。糸にある異繊維により生じる色変化
は、色が原綿から相違していると、差動回路の出力信号の自動的な変化を生じる
。

【０００３】 別の方法及び別の装置が欧州特許第０６５２４３２号明細書から公知である。
ここでは縦方向に動かされる繊維形成物が同様に多色光源により照射され、反射
される光が少なくとも２つの波長で同時に検出される。その際近い赤外線範囲に
ある波長も検出して、検査すべき糸の基本色と一致する色を持つ異物を検出する
。

【０００４】 この公知の方法及び装置の欠点は、可視光のスペクトル範囲において、例えば
ポリプロピレンのような異物の確実な区別が不可能なことである。しかし木綿梱
用包装材料としてのポリプロピレンは非常に普及しており、梱の覆いの除去は必
要な注意でもって必ずしも行われないので、ポリプロピレンから成る覆いの一部
が木綿の間へ混じり、木綿の処理過程において常に現われ、製品に悪影響を及ぼ
すことがあるということを考慮せねばならない。プラスチツク工業から、プラス
チツクのＣ−Ｈ結合の強い吸収に基く方法が公知である。木綿中のポリプロピレ
ンを３．４３μｍにおける光線の吸収によって証明することによって、木綿中の
ポリプロピレンの検出を行う分かり易い手掛かりは、あまり有益でない。なぜな
らば、ポリプロピレン及び木綿はいずれも暗い面として現われるからである。ポ
リプロピレンの申し分のない検出は、これらの事情で困難であり、その存在につ
いて誤った結論に至ることがある。

【０００５】 特許請求の範囲において特徴づけられているように、本発明は、これらの欠点
を回避し、糸、フリース又はくずとしてまとめられている繊維中のポリプロピレ
ンの改善された簡単かつ迅速な検出を繊維製品のために可能にする方法及び装置
を提供するという課題を解決する。

【０００６】 これは、木綿、羊毛等から成る繊維及び例えばポリプロピレンのような異物の
異なる強さの反射を適当に利用することによって達せられる。その際繊維複合体
及び異物を構成する本来の基本材料における光線の反射を拠り所としている。こ
れは例えば色のような付加物質の性質に基いて検出を行う公知の方法とは異なっ
ている。色は、例えば繊維複合体の繊維用基本材料としての例えばセルロースの
ような基本材料又はナイロンのような化学繊維とは異なる波長範囲で吸収又は反
射を行う。本発明は、特定の波長範囲における繊維及び異物による赤外線の反射
が、他の波長範囲におけるのとは甚だしく異なるという事実を利用している。し
かしこれは手掛かりに応じて良い結果又は悪い結果をもって成功する。本発明に
よれば、２つの異なる観点を一致させることが提案されるので、求める結果が現
われる。第１に、少なくとも１つの波長を持つ光線が使用され、この波長におい
て繊維の基本材料及び異物における反射ができるだけ異なる値で得られて、良好
は選択を可能にする。第２に、使用される光線の少なくとも１つの波長が有利に
選択されて、異物に対してここでは基本材料として、担体として又は一種の背景
とみなされる繊維が光線をできるだけ僅かしか又は全く反射しないようにする。
これは、このような光線を反射しないような背景の前に基本材料を示すのを可能
にする。この処置により、供試品に特定の波長の光線を当て、その際異物ここで
は特にポリプロピレンが明るい斑点として現われるようにする方法が得られる。
その際背景と供試品とをもはや区別することができない。このことは、光線が基
本材料に合わされて、基本材料が光線を吸収し、ポリプロピレンが光線を少なく
とも一部反射し、その際背景がセンサに対して繊維複合体の基本材料と同じに暗
く現われることを意味する。これは、例えば背景が光線を吸収器において吸収す
るか、反射するか、又は散乱させることによって、行うことができる。背景とし
て、光学素子例えば反射を合わされる誘電フイルムも使用することができる。

【０００７】 要するに、繊維複合体が赤外線を当てられ、反射される光線が限定された波長
範囲から測定され、基本値とは著しく相違する値が異物を示すようにする。限定
された波長範囲は、光線の濾波によるか、又は適当な光線源により直接に生じる
ことができる。限定された波長は、基本材料から例えば天然繊維ではセルロース
の吸収帯に合わされるようにする。約２．９５μｍの波長の周りの吸収帯が特に
有利である。なぜならば、この範囲ではセルロースは吸収するからである。この
範囲では、セルロースは″黒く″作用し、背景の適合は簡単に行うことができ、
このことは測定を繊維複合体の直径とは無関係にするために必要である。異物が
両方の波長において異なるように感じられるように、繊維の基本材料及び異物に
合わされる２つの波長も選ぶことができる。

【０００８】 従って本発明による装置は、適当な光線源、波長範囲を限定する手段及びセン
サを持っている。このような手段は、望ましくない波長を持つ光源の成分を分離
する例えばフイルタである。写像装置は存在していてもよいが、必ずしも存在す
る必要はない。センサにより出力される信号を評価する回路は、センサに接続さ
れている。

【０００９】 特別な構成では、反射される光が少なくとも２つの光線に分割され、かつ濾波
され、濾波された成分が各光線について測定され、測定値が互いに関係づけられ
るか又は計算されて、異物を示す。

【００１０】 本発明により得られる利点は、特に、それにより明白に意味すべき信号が生じ
て、このような異物が存在するか否かを確実に示すことである。本発明は異なる
波長において方法を適用して、２つの信号を発生し、両方の信号が同じ振幅を生
じるか又は同じ結論を抱かせる時、これらの信号が異物を表示する。２つの波長
における測定は、背景を供試品に合わせることなく、異物を検出のを可能にする
。２つの波長における適合が可能であると、これは有利である。例えばただ１つ
の波長の範囲において反射される光線の量の大きい差、及び他の波長の範囲にお
ける小さい差又は逆向きの差を計算し、同様に明白な表出が可能なように利用す
ることができる。別の利点は、装置を公知の市販の構成素子から構成できること
である。この場合色又は基本材料に対する付加物を検出しないので、植物性及び
天然繊維において、光線に反応すべき基本材料が同じである時、植物性異物及び
不純物において誤通報が生じることはない。この方法及び対応する装置により、
多様な繊維複合体即ち糸のほかに特にスライバ、フリース、くず等における異物
を検出することができる。

【００１１】 添付の図に関して本発明が例により以下に説明される。

【００１２】 図１は、ここでは糸として構成される繊維複合体１及び２つの光線源２，３を
示し、これらの光線源は背景４へ向かって繊維複合体に作用するが、直接ではな
く、繊維複合体１の直後で背景を照射する。区画５，６は、繊維複合体において
反射される光線１４を写像装置８へ入れる穴あき絞り７を一緒に形成している。
写像装置８は、光線１４をセンサ１１へ向けて集束する２つのレンズ９，１０を
含んでいる。レンズ９，１０は、中間空間１２において平行に延びる光線１５を
生じるので、そこに平行光線１５で動作するフイルタ１３を設けることができる
。フイルタ１３から更に導かれる光線はセンサ１１に当たり、このセンサは導線
１６を介して信号を出力することができ、この信号は当たる光線の強さに関係し
、例えばこの強さに比例する。導線１６を介して評価装置１７をセンサ１１に接
続することができ、評価装置は出力端１８を持っている。しかしフイルタを一体
化されるセンサ１１′を例えば穴あき絞り７の直後に設け、写像装置を設けない
ことも可能である。センサ１１，１１′を一体化されるフイルタなしに構成し、
フイルタを光線源の直後に設けることもできる。しかし狭帯域光線源例えばＬＥ
Ｄも使用することができる。

【００１３】 図２は、図１から既にわかっている素子をもう一度示し、従ってこれらの素子
は同じ符号を備えている。しかしここでは、センサ１１とレンズ９との間に光線
分割器１９が挿入されている。この光線分割器は、受けた光線を付加的にセンサ
２１へ転向するので、付加的な光線路２０が生じる。両方のセンサ１１及び２１
の前にそれぞれフイルタ２８及び２９が設けられている。センサ２１も同様に導
線２２を介して評価装置１７に接続されている。背景４は吸収器としても構成す
るか、又は吸収器４５を持つこともできる。

【００１４】 図３は、繊維材料の反射係数を、当てられる光線の波長の関数として示してい
る。従って水平な軸２３に沿って波長の値が記入され、垂直な軸２４に沿って反
射係数の値が記入されている。２５で木綿の反射係数の曲線が記入され、２６で
ポリプロピレンの反射係数の曲線が記入され、２７で羊毛の反射係数の曲線が記
入されている。

【００１５】 図４は、フイルタ１３，２８及び２９の設計にとって有利なようなフイルタ特
性曲線を示している。この曲線の幅従ってフイルタのスペクトル反射特性は、糸
のスペクトル反射特性曲線に合わされて、一方ではできるだけ多くの信号が通過
し、他方では適切な反射度を持つ波長のみが通されるようにすることができる。
最適化は、波長の関数としての反射の測定後、計算機で行うことができる。従っ
てここでは水平な軸に沿って波長の値が示され、垂直な軸線３５に沿って光線の
透過の値が示されている。

【００１６】 図５は、評価装置１７の出力端１８又はセンサの出力端にある導線１６，２２
に現われる値の例を示している。ここで時間軸の上方に、繊維複合体において反
射される光線のセンサで測定される光線強さの値が記入されている。純粋な繊維
物品に相当する範囲３７では、光線の反射は殆ど存在せず、これに反し範囲３８
では既に反射が存在するので、ここでは信号が増大し、光線に応答する異物を示
している。

【００１７】 図６は、繊維くずから成る流れの中に異物を検出できる構成の例を示している
。このため通路４８が存在し、この通路においてくず４７が流れ中を動かされる
。通路４６にある窓４８のそばに光線源４９，５０が設けられて、窓４８を通し
てくず４７を照射する。くず４７の所で反射される光線５１は写像装置５２へ導
かれ、そこからセンサ５３へも導かれる。光線源４９，５０として例えば赤外線
用の光線源が示され、これは、窓４８が赤外線を透過することを意味する。

【００１８】 本発明の作用は次の通りである。繊維複合体１は、図１による装置では、画像
面に対して直角にその縦方向に動かされる。その際繊維複合体１は、付加的に僅
かな程度だけ、画像面内にある方向へも動くことがある。繊維複合体１は片側か
ら光線源２，３により照射され、その際光線は繊維複合体１へ当たる。反射され
る光線は穴あき絞り７により側方を限定され、レンズ１０，９へ導かれ、フイル
タ１３も横断する。このフイルタ１３において望ましくない周波数を持つ光線の
成分が除去され、図４による特性曲線による周波数成分のみが通過し、集束され
てセンサ１１へ達する。光線がフイルタ１３を横断した時ににのみ、センサ１１
は導線１６に信号を生じ、これは、ちょうど繊維複合体１の所で反射される場合
だけである。フイルタ１３の主軸３３が約２．９５μｍに設定されていると、図
３の曲線２５により範囲３９において、ここでは木綿のような繊維複合体が実際
上すべての光線を吸収し、従って光線を放射せず、これにより基本値が生じる。
センサ１１から発生される測定値は、この場合少なくとも近似的に零である。背
景４が供試品に合わされるような状態にあると、背景は測定の際実際上信号を発
生せず、木綿又は純粋な繊維複合体は背景４から区別されない。これは、背景４
が黒く、即ち光線を吸収するか又は散乱させるか、又は同様に木綿又はちょうど
同じ繊維材料から成っていることによって、行うことができる。図３における曲
線２５の個所で、曲線２６が零から著しく外れており、従ってポリプロピレンの
ような異物が光線を反射することもわかる。それは、帯域フイルタ１３を横断し
てセンサ１１で検出されるこの光線である。図５においてこの場合が、曲線の範
囲３７，３８により示されている。図３の曲線２５及び２６が示すように、繊維
複合体１における異物及び繊維の反射係数の正の差が生じ、これは図５び範囲３
８に現われている。

【００１９】 図２による構成を使用すると、反射される光線が２つの異なるフイルタ２８，
２９において濾波され、センサ１１，２１において検出され、これは同時に起こ
り、従って繊維複合体の同じ個所に該当する。この装置により、例えばフイルタ
２８は約２．３μｍの波長にその主軸を合わされ、フイルタ２９は約１．５μｍ
の波長にその主軸を合わされることができる。このように図３により、個所４０
及び４１で動作が行われる。両方の個所４０および４１において、繊維複合体及
び異物の反射係数の間に著しい相違が認められる。しかし繊維複合体１も光線を
反射し、この光線がセンサ１１及び２１へ当たる。波長範囲に応じて繊維複合体
１が異物より多く反射する場合もあり得る。評価装置１７は、センサ１１及び２
１で検出される光線の値の信号を、最終値となるように連続的に計算する。繊維
材料のみが存在しかつ異物が存在しない場合、この計算から、図５に示すように
、例えば個所４０及び４１で両方の曲線２６及び２６′に従って測定された値の
間の差が生じる。これは、曲線４２による出力信号を生じることができ、この曲
線の部分４３は基本値を示す。１つ又は２つの波長において背景が基本材料に完
全に合わされない場合、信号は繊維複合体１の密度変化、直径変化又は位置変化
によって影響を受ける。センサ１１及び２１からの両方の信号の計算により、繊
維複合体１の密度変化、直径変化又は位置変化の影響を、真の異物信号から区別
することができる。この方法を、例えば２．９５及び２．３５，１．５及び１．
７，１．５及び１．２μｍのような波長において、又はこれらの値の別の組合わ
せで実行することができる。

【００２０】 センサが供試品例えば木綿又は羊毛の反射信号を受けて検出する２つの波長を
使用すると、両方の波長において背景の反射特性を木綿又は羊毛の反射特性に合
わせることができる。その場合直径とは無関係でいずれも単独でポリプロピレン
を示す２つの信号が得られる。両方の信号の評価は一層の安全性を与える。これ
に反し両方の波長において背景への最適な適合が行われないと、信号の評価によ
り直径を理論的に精確に補償することができる。しかし″コントラスト反転″（
まず木綿をポリプロピレンより明るくし、次に逆にする）により、ポリプロピレ
ンの存在する場合信号が種々の方向に出て行き、一方では糸の太さ変動の際信号
が同じ方向へ出て行けば、充分である。従って直径は完全かつ精確には補償され
ず、直径変動及び異物を区別するため、大体において信号の符号が使用される。

【００２１】 繊維複合体又は異物ができるだけ多くの光線を吸収する波長範囲、これに反し
異物又は繊維複合体ができるだけ僅かな光線しか吸収しない波長範囲で、繊維複
合体を検出するという原理が、これらの方法の基礎になっている。即ち１つの場
合繊維複合体が弱い信号のみを生じるが、異物は比較的強い信号を生じるか又は
その逆である。これは繊維複合体がその密度又は太さを変化する時、この繊維複
合体が背景からどのように強く際立って見えるかは重要ではない、という利点を
与える。

【００２２】 光線源として、例えば鉛ガラス覆いを持ついわゆる微小白熱電球を使用するこ
とができる。これは放射される光線が充分赤外線成分を含んでいることを保証す
る。

【００２３】 センサとして例えば光導電鉛塩センサが問題となる。しかしこれらのセンサは
、フリツカ雑音、フラツカ雑音又はフラツシユ雑音とも称される１／ｆ雑音を持
っている。この雑音の強さは周波数に反比例している。従って低周波数信号は除
去せねばならない。他の構成は、市販の赤外線カメラ例えば線アレイ又は２．９
５μｍに設定される帯域フイルタを前に設けられるＦＰＡ（焦点面アレイ）から
成ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の第１の構成の概略図を示す。

【図２】 本発明による装置の第２の構成の概略図を示す。

【図３】 繊維及び異物の反射特性の図を示す。

【図４】 装置に使用されるフイルタの特性曲線の概略図を示す。

【図５】 出力信号の推移を示す。

【図６】 本発明による装置の別の構成を示す。

【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１３年７月１２日（２００１．７．１２）

【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

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維複合体（１）が、赤外線を当てられ、反射される光線（
   １４）が、限定された波長範囲から測定され、基本値（４３）から著しく外れて
   いる値が異物を示すことを特徴とする、縦方向に動かされる繊維複合帯（１）に
   ある異物を検出する方法。
2. 【請求項２】 波長範囲を限定するため、濾波により波長帯が形成されて、
   繊維複合体の基本材料の吸収帯に合わされていることを特徴とする、請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】 反射される光線が少なくとも２つの光線（１４，２０）に分
   割されかつ濾波され、濾波される成分が各光線について測定され、異物を示すた
   め、測定値が互いに関係づけられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 各光線について、特定の波長を著しく上回るか又は下回る成
   分が除去されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 光線源（２，３）、波長範囲を限定する手段（１３）及びセ
   ンサ（１１）を有することを特徴とする、請求項１の方法を実施するための装置
   。
6. 【請求項６】 測定すべき繊維複合体の周りの範囲をセンサ（１１）上に写
   像する写像装置（８）を有することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 光線分割器（１９）、少なくとも１つの別の帯域フイルタ（
   ２９）、及び評価装置（１８）に接続される別のセンサ（２１）が設けられてい
   ることを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
8. 【請求項８】 繊維複合体のために背景（４）が設けられて、送出される光
   線を、異物を除かれる繊維複合体とほぼ同じ程度に吸収することを特徴とする、
   請求項５又は６に記載の装置。
9. 【請求項９】 背景（４）として、両方の波長において反射を合わされる光
   学素子が使用されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
10. 【請求項１０】 一方の光線が、繊維複合体の基本材料に合わされる波長に
    ついて調べられ、他方の光線が、異物の基本材料に合わされる波長について調べ
    られることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
11. 【請求項１１】 反射される光線の濾波が１つの波長範囲において行われる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 限定された波長範囲からの光線が繊維複合体（１）へ導か
    れることを特徴とする、請求項１に記載の装置。