JP2015505960A - 織物生産物のオンライン特性評価のための多光源センサ並びに関連システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
システムは、それぞれが１又は複数の波長の光を発生するように構成された複数の固体光源（２０２ａ−２０２ｎ）を有する第１センサユニットを含み、ここで、異なる光源は、異なる波長の光を発生するように構成される。第１センサユニットはまた、前記光源からの光を混合し、混合された光をサンプリング対象の織物（１０８）へ供給するように構成された混合器（２０４、３０２ａ−３０２ｎ、３０４、４０２ａ−４０２ｍ）を含む。第１センサユニットは更に、前記光源による前記光の発生を制御するように構成された制御装置（２５８ａ）を含む。システムはまた、前記織物と相互作用した前記混合された光を測定するように構成された検出器（２０６）を備える第２センサユニットを含む。第２センサユニットはまた、前記検出器からの測定値を用いて前記織物の１又は複数の特性（例えば水分含有量及び繊維重量）を決定するように構成された第２の制御装置（２５８ｂ）を含むことができよう。【選択図】図６
Description
[0001] 本開示は、概して制御システムに関する。より具体的には、本開示は、織物生産物のオンライン特性評価のための多光源センサ並びに関連システム及び方法に関する。
[0002] シート又は他の織物は、様々な産業において様々な方法で用いられている。これらの材料は、紙、多層のボール紙、及び、長尺の織物の形に製造又は加工された他の生産物を含むことが可能である。特定の例として、長尺のシート紙は、製造されてリール状に収集されることが可能である。これらの織物は、しばしば高速で、例えば時速１００キロメートル以上に及ぶスピードで、製造又は加工される。
[0003] 織物が製造又は加工されている最中に、織物の１又は複数の特性を測定することが必要、又は望ましいことがよくある。例えば、製造中のシート紙の特性（例えば、水分量、塗装重量、坪量、色、又は厚さ）を測定して、シートがある仕様の範囲内に入っているか否かを確認することがしばしば望ましい。その後、シートの特性が所望の範囲内にあるようにするため、シート製造プロセスに対して補正が行われることが可能である。
[0004] 坪量又は繊維重量と共に、オンライン水分量測定は、製紙プロセス又は他の織物製造プロセスにおける品質管理のための最も重要な測定の１つであることが多い。オンライン水分量測定は、しばしば、正確、高速、且つ高解像度（例えば織物をまたぐ横方向において５ｍｍ以下）であることが必要である。また、オンライン水分量センサは、一般的に、最小のメンテナンスで稼動年数にわたって安定且つ信頼できる測定値を提供することが必要である。従来の水分量センサは、クォーツタングステンハロゲン（ＱＴＨ）電球などの広帯域光源を使用する。ＱＴＨ光源は、正確な測定値を得るのに必要な光強度を提供するが、一般に多くの制限にさらされる。
[0005] 本開示は、織物生産物のオンライン特性評価のための多光源センサ並びに関連システム及び方法に関する。
[0006] 第１の実施態様において、装置は、それぞれが１又は複数の波長の光を発生するように構成された複数の固体光源を含み、ここで、異なる光源は、異なる波長の光を発生するように構成される。装置はまた、前記光源からの光を混合し、混合された光をサンプリング対象の織物へ供給するように構成された混合器を含む。装置は更に、前記光源による前記光の発生を制御するように構成された制御装置を含む。
[0007] 第２の実施態様において、システムは、それぞれが１又は複数の波長の光を発生するように構成された複数の固体光源を有する第１センサユニットを含み、ここで、異なる光源は、異なる波長の光を発生するように構成される。第１センサユニットはまた、前記光源からの光を混合し、混合された光をサンプリング対象の織物へ供給するように構成された混合器を含む。第１センサユニットは更に、前記光源による前記光の発生を制御するように構成された制御装置を含む。システムはまた、前記織物と相互作用した前記混合された光を測定するように構成された検出器を備える第２センサユニットを含む。
[0008] 第３の実施態様において、方法は、複数の固体光源を用いて異なる波長の光を発生させるステップと、前記光源からの光を混合するステップと、混合された光をサンプリング対象の織物へ供給するステップと、を含む。方法はまた、前記光源による前記光の発生を制御するステップを含む。
[0009] 他の技術的特徴は、以下の図、説明、及びクレームから当業者には直ちに明らかとなるだろう。
[0010] 本開示のより完全な理解のため、ここで、添付図面と併せて用いられる以下の説明への言及がなされる。
[0015] 以下に論じられる図１乃至６、及び本特許文献において本発明の原理を説明するのに用いられる様々な実施態様は、例証としてのみのものであり、如何なる方法であっても本発明の範囲を限定するように解されるべきではない。当業者は、本発明の原理は適切に構成された如何なる種類の装置又はシステムにおいても実現されることができる、ということを理解するだろう。
[0016] 図１は、本開示による例示的な織物製造又は加工システム１００を示す。この例では、システム１００は、抄紙機１０２、制御装置１０４、及びネットワーク１０６を含んでいる。抄紙機１０２は、紙製品、即ちリール１１０のところに収集される紙織物１０８を生産するのに使用される、様々な構成要素を含んでいる。制御装置１０４は、抄紙機１０２の動作を監視及び制御し、これによって、抄紙機１０２により生産される紙織物１０８の品質を維持する又は向上させるのを促進することができる。
[0017] この例では、抄紙機１０２は、パルプ懸濁液を連続的に流動するワイヤースクリーン又はメッシュ１１３上に、抄紙機を横切る方向に均一に散布する、少なくとも１つのヘッドボックス１１２を含んでいる。ヘッドボックス１１２へ導入されるパルプ懸濁液は、例えば、０．２−３％の木質繊維、フィラー、及び／又は他の材料を含有してよく、懸濁液の残りは水である。ヘッドボックス１１２は、織物にわたって希釈水をパルプ懸濁液に散布する希釈アクチュエータのアレイを含んでよい。希釈水は、その結果得られる紙織物１０８が、織物１０８を横切る方向においてより均一な坪量を有するようにするのを促進するべく、使用されることができる。
[0018] 真空ボックスなどの排水エレメント１１４のアレイが、シート１０８の形成を開始するためにできるだけ多くの水を除去する。蒸気アクチュエータ１１６のアレイが、高温蒸気を発生させ、この高温蒸気が、紙織物１０８に浸透し蒸気の潜熱を紙織物１０８へと放出して、それによって、紙織物１０８の温度を織物の各部において上昇させる。この温度上昇は、残余の水が紙織物１０８から容易に除去されることを可能にする。再加湿シャワーアクチュエータ１１８のアレイが、微小水滴（空気噴霧されてもよい）を紙織物１０８の表面へと加える。再加湿シャワーアクチュエータ１１８のアレイは、紙織物１０８の水分プロファイルを制御し、紙織物１０８の過乾燥を低減若しくは防止し、又は、紙織物１０８内のドライストリークを補修するために、使用されることができる。
[0019] 次に紙織物１０８は、多くの場合、対向回転するロールからなるいくつかのニップを有したカレンダー（ｃａｌｅｎｄｅｒ）を通される。誘導加熱アクチュエータ１２０のアレイが、これらロールのうちの様々なロールのシェル表面を加熱する。各ロール表面が局所的に加熱されるにつれて、ロール径が局所的に拡大し、したがってニップ圧が増大し、そのことが今度は、紙織物１０８を局所的に圧縮する。誘導加熱アクチュエータ１２０のアレイは、したがって、紙織物１０８の厚さプロファイルを制御するために使用されることができる。カレンダーのニップは、紙織物の光沢プロファイル又は平滑性プロファイルを制御するために使用されることのできる他のアクチュエータアレイ、例えばエアシャワー若しくは蒸気シャワーのアレイを装備されてもよい。
[0020] ２つの更なるアクチュエータ１２２−１２４が図１に示されている。濃厚原料流量アクチュエータ１２２は、ヘッドボックス１１２のところで受け入れられる流入原料の濃度を制御する。蒸気流量アクチュエータ１２４は、乾燥シリンダから紙織物１０８へ移送される熱量を制御する。アクチュエータ１２２−１２４は、例えば、それぞれ原料及び蒸気の流量を制御するバルブを表すことができよう。これらのアクチュエータは、紙織物１０８の乾燥重量と水分を制御するために使用されることができる。
[0021] 紙織物１０８を更に加工するために、（紙織物の厚さ、平滑性、及び光沢を改善するための）スーパーカレンダー又は（紙織物の平滑性及び印刷適性を改善すべくそれぞれが紙の表面に塗装剤層を塗布する）１又は複数の塗装ステーションなどの、追加の構成要素が使用されることができよう。同様に、濃厚原料中の異種パルプ及びフィラー材料の比率を制御し、また原料に混合される（歩留り改良剤又は染料などの）様々な添加剤の量を制御するために、追加の流量アクチュエータが使用されてもよい。
[0022] 以上は、紙製品を生産するのに用いられることのできる抄紙機１０２の一種についての簡単な説明を記述している。この種の抄紙機１０２に関する更なる詳細は、当該技術分野においてよく知られており、本開示の理解のためには必要とされない。また、以上は、システム１００において用いられることのできる抄紙機１０２の１つの特定の種類を記述している。紙製品を生産するための他の若しくは追加のあらゆる構成要素を含んだ、他の機械又は装置が用いられることができよう。加えて、本開示は、紙製品を生産するためのシステムによる使用に限定されるものではなく、紙製品を加工するシステム、又は他の品目若しくは材料（例えば、多層のボール紙、厚紙、プラスチック、布地、金属箔若しくは金属製織物、又は、流動する織物として製造若しくは加工される他の若しくは追加の材料）を生産若しくは加工するシステムにより使用されることができよう。
[0023] 製紙プロセスを制御するために、紙織物１０８の１又は複数の特性が、連続的又は反復的に測定されることができる。織物の特性は、製造プロセス中の１又は多くの段階において測定されることが可能である。この情報は次に、例えば抄紙機１０２内の様々なアクチュエータを調整することによって、抄紙機１０２を調整するのに用いられることができる。このことは、織物特性の所望される目標値からの如何なる変動をも補償するのを促進することができ、これによって、織物１０８の品質を確保するのを促進することができる。
[0024] 図１に示されるように、抄紙機１０２は、１又は複数のセンサアレイ１２６−１２８を含んでおり、センサアレイのそれぞれは、１又は複数のセンサを含んでよい。各センサアレイ１２６−１２８は、紙織物１０８の１又は複数の特性を測定する能力を有している。例えば、各センサアレイ１２６−１２８は、紙織物１０８の水分量、坪量、厚さ、塗装重量、異方性、色、光沢、艶、ヘイズ値、繊維配向度、表面構造（例えば、表面構造のラフネス、トポグラフィ、若しくは配向分布）、又は、他の若しくは追加のあらゆる特性を測定するためのセンサを含むことができよう。
[0025] 各センサアレイ１２６−１２８は、紙織物１０８の１又は複数の特性を測定又は検出するのに適した任意の構造を含んでいる。センサアレイ１２６−１２８内のセンサは、据置型センサ又は走査型センサとすることができよう。据置型センサは、織物１０８を横切る方向における１又は少数の位置に配置され、又は、実質的に織物幅全体が測定されるように、織物１０８の幅全体にわたる多数の位置に配置されることができよう。走査型センサ群は、任意の数の可動センサを含むことができよう。
[0026] 制御装置１０４は、センサアレイ１２６−１２８から測定データを受け取り、そのデータを用いて抄紙機１０２を制御する。例えば、制御装置１０４は、測定データを用いて、抄紙機１０２のいずれかのアクチュエータ又は他の構成要素を調整することができる。制御装置１０４は、抄紙機１０２の少なくとも一部分の動作を制御するのに適した任意の構造、例えばコンピューティングデバイスを含んでいる。
[0027] ネットワーク１０６は、制御装置１０４及び（アクチュエータやセンサアレイなどの）抄紙機１０２の様々な構成要素に結合されている。ネットワーク１０６は、システム１００の構成要素間における通信を容易化する。ネットワーク１０６は、システム１００の構成要素間における通信を容易化するあらゆる適切なネットワーク、又はネットワークの複合体を表す。ネットワーク１０６は、例えば、有線若しくは無線のイーサネット（登録商標）ネットワーク、（ＨＡＲＴ若しくはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮフィールドバスネットワークなどの）電気信号ネットワーク、空圧制御信号ネットワーク、又は、他の若しくは追加のあらゆるネットワークを表すことができよう。
[0028] 上述されたように、織物製造システム若しくは織物加工システムにおける品質管理のために、正確な水分量測定がしばしば必要とされ、又は望まれる。従来の水分量センサは、クォーツタングステンハロゲン（ＱＴＨ）電球などの広帯域光源を使用する。しかしながら、ＱＴＨ光源は、一般に多くの制限にさらされる。例えば、ＱＴＨ光源は、高周波で直接変調されることができない場合が多い。このことは、同期検波法をサポートするためにしばしば機械式チョッパが用いられることを意味するが、一般に可動部は、メンテナンスの問題を引き起こす。また、ＱＴＨ光源は、限られた動作寿命を有することが多く、通常、センサの耐用期間中に何度も交換が必要となる。加えて、ＱＴＨ光源は、その寿命の末期に近付くと不安定性を示すことがある。
[0029] 本開示のとおり、多光源センサ（例えばアレイ１２６及び／又は１２８において用いられるセンサ）が、様々な波長の複数の固体光源を利用して、織物の特性を測定する。固体光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スーパールミネッセントＬＥＤ（ＳＬＥＤ）、及びレーザダイオードなどの光源を含むことが可能である。これらの固体光源は、非常に高い周波数で直接変調されることが可能であり、そのため機械式チョッパは何ら必要とされず、また測定スピードを（例えば数桁）増大させることが可能である。また、固体光源は一般的に安定であり、ほとんど又は全くメンテナンスを必要とせず、（おそらくはセンサの寿命に匹敵する）非常に長い動作寿命を有している。加えて、固体光源の中心波長は、例えば光源の動作温度を変化させることによって、非常に精密に調整されることが可能である。このことは、例えば、光源の放射を織物生産物の特徴的特性吸収に実質的に一致させ、この放射を織物生産物の生産温度に応じて調整するために、実施されることができよう。
[0030] センサは、任意の数の固体光源を含むことが可能である。例えば、水分量センサ及び繊維重量センサのいくつかの実施態様は、２個、３個、又は４個の固体光源を含むことができよう。紙製品に塗布された塗装重量の測定のためにより多くの光源が使用される場合など、他の用途に対しては、異なる数の光源が使用されてもよい。複数の固体光源からの光は、織物１０８へ導かれる前に寄せ集められ、混合されることが可能である。光ファイバ、ファイバ束、又は光ガイドなど、様々な種類の混合器が使用されることが可能である。織物１０８と相互作用した光を受け取って測定するのに必要な検出器は、１つだけである。固体光源は、任意の適切な方法で、例えば周波数分割多重又は時分割多重を用いることによって、（非常に高い周波数を含む）様々な周波数で変調されることが可能であり、その結果、光は、検出器又は他の受信器によって復調されることが可能である。
[0031] センサは、熱光源、ＭＥＭＳ光源、及び／又はＱＴＨ光源などの、付加的種類の光源を含むことも可能である。これらの光源は固体光源の優位性の全てを有しているわけではないが、例えば広帯域の照明が必要とされる場合など、いくつかの用途において固体光源を補完することができよう。
[0032] 水分量センサ及び繊維重量センサ、又は他の織物センサにおいて固体光源を用いることに関する更なる詳細は、以下において提供される。本明細書において、固体光源を備えたセンサがセンサアレイ１２６及び／又は１２８において用いられているように説明されているが、この種類のセンサは、他の又は追加の任意の位置において用いられることが可能であろう、ということに留意されたい。
[0033] 図１は織物製造又は加工システム１００の一例を示しているが、様々な変更が図１に対して行われてよい。例えば、紙製品又は他の生産物を生産するために、他のシステムが使用されることができよう。また、様々な構成要素を備えた１つの抄紙機１０２と１つの制御装置１０４を含むように示されているが、生産システム１００は、任意の数の抄紙機、又は任意の適切な構造を有した他の生産機械を含むことができ、また任意の数の制御装置を含むことができよう。加えて、図１は、固体光源を有したセンサが用いられることのできる一動作環境を示している。この機能性は、他の適切な任意のシステムにおいて用いられることができよう。
[0034] 図２Ａ及び２Ｂは、本開示による固体光源を有した例示的なセンサを示す。図２Ａに示されるように、センサ２００は、複数の固体光源２０２ａ−２０２ｎを含んでいる。それぞれの光源２０２ａ−２０２ｎは、１又は複数の周波数で光を発生させるのに適した任意の半導体構造を含んでいる。上述されたように、例えば、光源２０２ａ−２０２ｎは、ＬＥＤ、ＳＬＥＤ、又はレーザダイオードを表すことができよう。また、可視光、赤外光、又は紫外光などの任意の適切な光が、光源２０２ａ−２０２ｎによって発生可能であることに留意されたい。特別な実施態様では、光源２０２ａ−２０２ｎは、１．４４μｍ、１．４９μｍ、１．８４μｍ、１．９４μｍ、及び２．１３μｍといったような赤外周波数で光を発生させる。加えて、熱光源、ＭＥＭＳ光源、又はＱＴＨ光源が用いられることも可能である。
[0035] ２以上の光源２０２ａ−２０２ｎからの光が、混合器２０４において合成される。混合器２０４は、光ファイバ、ファイバ束、又は光ガイドなどの、複数の光源からの光を合成するのに適した任意の構造を表す。もし１つの光源２０２ａ−２０２ｎからの光が必要とされるならば、混合器２０４は、当該光源からの光を混合することなく通過させることができよう、ということに留意されたい。
[0036] 混合器２０４からの光は織物１０８へ供給され、織物１０８と相互作用した光が検出器２０６において受光される。検出器２０６は、織物１０８と相互作用した光の１又は複数の特性を測定する。例えば、検出器２０６は、受光した光の強度を複数の波長又は複数の波長帯域において測定することができよう。検出器２０６は、光検出器又は分光計などの、光を測定するのに適した任意の構造を含んでいる。
[0037] この例では、光源２０２ａ−２０２ｎは、制御装置２０８によって制御され、制御装置２０８はまた、検出器２０６からの測定値を分析して、織物１０８の水分含有量、繊維重量、又は他の特性値を決定する。制御装置２０８は、任意の適切なメカニズム、例えば光源の周波数分割多重又は時分割多重を用いて、光源２０２ａ−２０２ｎを制御することが可能である。光源の周波数分割多重は、光源を異なる周波数で変調することを意味し、光源の時分割多重は、異なる時間に異なる波長を有する光を発生させることを意味する。制御装置２０８はまた、任意の適切な計算を実施して、検出器２０６からの測定値に基づいて織物１０８の水分含有量、繊維重量、又は他の特性値を決定することが可能である。
[0038] 制御装置２０８は、光源を制御し、織物の１又は複数の特性を決定するのに適した、任意の構造を含んでいる。例えば、制御装置２０８は、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の処理装置を含むことができよう。ここでは１つの制御装置２０８が示されているが、制御装置２０８の機能性は、複数の装置にわたって分散させることが可能であろう、ということに留意されたい。特別な例として、ある制御ユニットが光源２０２ａ−２０２ｎを制御することができ、その一方で、別の制御ユニットが織物の１又は複数の特性を決定することができよう。
[0039] この例では、混合器２０４からの光は、織物１０８に到達する前に第１拡散窓２１０を通過する。この光は、織物１０８を通過し、その後第２拡散窓２１２を通過する。拡散窓２１０−２１２は、光を拡散させるのに適した任意の構造を表す。しかしながら、拡散窓２１０−２１２の一方又は両方が省略可能であろう、ということに留意されたい。また、反射器２１４−２１５は、光が検出器２０６に到達する前に織物１０８を複数回通過することを可能にしている。各反射器２１４−２１５は、実質的に光を反射するのに適した任意の構造を表す。反射器２１５はまた、光が織物１０８の方へ通り抜け、織物１０８の方から通り抜けてくることを可能にする、窓又は開口も含んでいる。
[0040] 上述されたように、固体光源２０２ａ−２０２ｎのうちの１又は複数は、例えば光源の動作温度を変化させることによって、非常に精密に調整されることが可能である。このことは、光源の放射を織物１０８の特徴的特性吸収に一致させ、この放射を織物の生産温度に応じて調整するために、実施されることができよう。この機能性をサポートするために、少なくとも１つの温度センサ２１６がセンサ２００内に提供されることが可能である。温度センサ２１６は、織物１０８又は周辺環境の温度を測定することが可能であり、測定された温度は、光源２０２ａ−２０２ｎを制御する際に用いるために制御装置２０８へ供給されることが可能である。温度センサ２１６は、織物又は特定環境の温度を測定するのに適した任意の構造を含んでいる。広く用いられているシート温度センサは赤外センサである。温度センサ２１６は、任意の適切な位置に置かれることができ、拡散窓に接合され、又は拡散窓の内部に埋め込まれる必要はない、ということに留意されたい。また、１又は複数の温度ユニット２１８が、光源２０２ａ−２０２ｎの温度を調整するために用いられることができよう。各温度ユニット２１８は、少なくとも１つの光源を加熱及び／又は冷却するのに適した任意の構造を表す。
[0041] 図２Ａでは、光源と受信器（検出器）が織物１０８の同じ側に位置していることに留意されたい。図２Ｂは、光源と受信器（検出器）が織物１０８の反対側に位置している例示的なセンサ２５０を示す。この例では、第１のユニットは、光源２０２ａ−２０２ｎ、光混合器２０４、及び（光源２０２ａ−２０２ｎを制御する）制御装置２５８ａを含んでいる。第２のユニットは、検出器２０６及び（織物１０８の１又は複数の特性を決定する）第２の制御装置２５８ｂを含んでいる。この例では、温度センサ２１６は、温度測定値を制御装置２５８ａ−２５８ｂのいずれか又は両方に供給することが可能である。また、この例では、検出器２０６は、光源２０４からちょうど反対側へ横切ったところに位置しているが、検出器２０６は、光源２０４からオフセットした位置に位置することができよう。図２Ｂの反射器２１４は、両方の位置に窓を含んでいるが、１つだけが存在していてもよい。
[0042] センサ２００、２５０は、光源２０２ａ−２０２ｎを使用して、任意の適切な波長又は任意の適切な波長帯域の光を発生させることが可能である。また、光源２０２ａ−２０２ｎにより発生した光は、センサ２００、２５０によって行われる特定の測定に必要とされる任意の適切な方法で、混合され、変調され、又は用いられることが可能である。
[0043] 図２Ａ及び２Ｂは固体光源を有したセンサの例を示しているが、様々な変更が図２Ａ及び２Ｂに対してなされてよい。例えば、各センサ２００、２５０のレイアウトと構成は、例証のためだけのものである。また、各センサ２００及び２５０は任意の数の各構成要素を含むことができ、様々な構成要素（例えば温度センサ２１６及び／又は温度ユニット２１８）が省略されることが可能である。
[0044] 図３乃至５は、本開示による固体光源を有したセンサの他の様々な構成を示す。図３では、光源２０２ａ−２０２ｎは、光を光ファイバ３０２ａ−３０２ｎに供給するように構成されており、光ファイバ３０２ａ−３０２ｎは、より大きな光ファイバ３０４に接続されている。光源２０２ａ−２０２ｎからの光は、光ファイバの内部で混合され、その後織物１０８へ搬送される。
[0045] 図４では、光源２０２ａ−２０２ｎは、集合的に混合器として作用する複数のダイクロイックビームスプリッタ４０２ａ−４０２ｍと共に動作するように構成されている。各ビームスプリッタ４０２ａ−４０２ｍは、１又は複数の前段の光源からの光が、更なる光源からの光と合成されることを可能にしている。各ビームスプリッタ４０２ａ−４０２ｍは、複数の光源からの光を合成するのに適した任意の二色性構造を含んでいる。
[0046] 図５では、光源２０２ａ−２０２ｎと混合器２０４が、光学系５０２と第１半球体５０４を通して光を織物１０８に供給する。光学系５０２は、第１半球体５０４へ導入される光を分散させることが可能であり、第１半球体５０４は、この光を織物１０８の特定部分に集光させるのを促進することが可能である。この光は、第２半球体５０６において受け入れられ、第２半球体５０６は、その光の少なくともいくらかを光学系５０８に供給することが可能である。光学系５０８は、取り込んだ光を混合器５１０に供給し、混合器５１０は、その光が検出器２０６による測定のために適切に混合されるようにする。
[0047] 図３乃至５は固体光源を有したセンサの他の様々な構成の例を示しているが、様々な変更が図３乃至５に対してなされてよい。例えば、センサは、図２Ａ乃至５に示された特徴の如何なる組み合わせをも取り入れることができよう。
[0048] 図６は、本開示による固体光源を有したセンサを用いて織物の特性を検知するための例示的な方法６００を示す。図６に示されるように、方法６００は、ステップ６０２において、複数の固体光源と少なくとも１つの検出器を備えたセンサを織物の近傍に配置することを含む。これは、例えば、システム１００のセンサアレイ１２６又は１２８の中に、織物１０８の近傍に可動型又は据置型のセンサ２００、２５０を取り付けることを含むことができよう。
[0049] ステップ６０４において、センサの光源を用いて異なる光が生成される。これは、例えば、センサが、異なる光源２０２ａ−２０２ｎを用いて異なる波長又は波長帯域の光を発生させることを含むことができよう。これはまた、センサ２００、２５０内の制御装置が、周波数分割多重又は時分割多重技術を用いて光源２０２ａ−２０２ｎを制御することを含むことができよう。ステップ６０６において、織物と相互作用した前記異なる光が測定され、ステップ６０８において、その測定値を用いて織物の１又は複数の特性が決定される。これは、例えば、制御装置が、織物１０８と相互作用した赤外光又は他の光の測定値を用いて織物１０８の水分含有量、繊維重量、又は他の特性を決定することを含むことができよう。
[0050] ステップ６１０において、光源のうちの１又は複数が必要に応じて調整される。これは、例えば、光源２０２ａ−２０２ｎのうちの１又は複数により放射された光の波長を調整することを含むことができよう。特別な例として、これは、織物１０８の温度測定値を受け取り、次いで、光源の放射を織物１０８の特徴的特性吸収に一致させるように光源の動作温度を変化させることを含むことが可能である。方法６００は、その後、ステップ６０４へ戻って光の生成を継続することができる。
[0051] 方法６００の間、光源は非常に高い周波数で直接変調されることが可能であり、織物１０８の素早い測定が行われることが可能である、ということに留意されたい。また、固体光源の使用によって、非常に長い動作寿命にわたりほとんど、又は全くメンテナンスを要しない安定な動作が可能となる。加えて、光源の中心波長は、より正確な結果を達成するように非常に精密に調整されることが可能である。
[0052] 図６は固体光源を有したセンサを用いて織物の特性を検知するための方法６００の一例を示しているが、様々な変更が図６に対して行われてよい。例えば、一連のステップとして示されているが、図６における様々なステップが、オーバーラップし、並列して実施され、異なる順序で実施され、又は任意の回数実施されることができよう。また、方法６００は、それぞれが任意の数の光源を有した任意の数のセンサの使用を伴うことができよう。
[0053] いくつかの実施態様では、上述された様々な機能は、コンピュータ可読プログラムコードから形成されコンピュータ可読媒体に具現されたコンピュータプログラムによって、実装され又はサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という文言は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む、あらゆる種類のコンピュータコードを含んでいる。「コンピュータ可読媒体」という文言は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、又は他の任意の種類のメモリなどの、コンピュータによってアクセスされる能力を有したあらゆる種類の媒体を含んでいる。
[0054] 本特許文献の全体にわたって用いられているある語句の定義を述べておくことは、有利であろう。「結合する」という用語及びその派生語は、２以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる通信を意味し、それらの要素が互いに物理的に接触しているか否かとは無関係である。「アプリケーション」及び「プログラム」という用語は、１又は複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令群、手順、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又は、適切な（ソースコード、オブジェクトコード、又は実行可能コードを含む）コンピュータコードによる実装に適合したこれらの一部分を意味する。「送信する」、「受信する」、及び「通信する」という用語とそれらの派生語は、直接的な通信と間接的な通信の両方を包含する。「含む」及び「備える」という用語とそれらの派生語は、限定を伴わない包含を意味する。「取得する」という用語及びその派生語は、データ又は他の有体若しくは無体アイテムの如何なる獲得をも意味し、外部ソースから獲得されたか内部的に（例えばアイテムの内部的生成を通じて）獲得されたかを問わない。「又は」という用語は、包括的であり、及び／又はを意味する。「〜と関連している」という文言とその派生語は、〜を含む、〜の中に含まれている、〜と相互接続する、〜を含有する、〜の中に含有されている、〜に又は〜と接続する、〜に又は〜と結合する、〜と通信可能である、〜と協同する、〜をインタリーブする、〜を並置する、〜に近接している、〜に又は〜と結び付いている、〜を有する、〜の性質を有する、等を意味してよい。「制御装置」という用語は、少なくとも１つの動作を制御するあらゆる装置、システム、又はそれらの一部分を意味する。制御装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらのうち少なくとも２つの何らかの組み合わせによって実装されることができる。如何なる特定の制御装置に関連する機能性も、集中化され、又は、ローカル若しくは遠隔を問わず分散化されることができる。
[0055] 本開示はある実施態様及び全体としてそれに関連した方法を説明したが、これらの実施態様及び方法の改変と変更は、当業者には明らかであるだろう。したがって、例示的な実施態様の上記説明は、本開示を定義付け、又は制約するものではない。以下のクレームによって画定される本開示の趣旨及び適用範囲から逸脱することなく、他の変更、置換、及び改変もまた可能である。
Claims (15)
- それぞれが１又は複数の波長の光を発生するように構成され、異なる光源が異なる波長の光を発生するように構成された、複数の固体光源（２０２ａ−２０２ｎ）と、
前記光源からの光を混合し、混合された光をサンプリング対象の織物（１０８）へ供給するように構成された混合器（２０４、３０２ａ−３０２ｎ、３０４、４０２ａ−４０２ｍ）と、
前記光源による前記光の発生を制御するように構成された制御装置（２０８、２５８ａ）と、
を備える装置。 - 前記制御装置は、前記光源のそれぞれが光を発生する前記１又は複数の波長を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
- 前記織物に関連する温度を測定するように構成された温度センサ（２１６）を更に備え、
前記制御装置は、前記センサからの温度測定値に基づいて、前記光源の少なくとも１つが光を発生する前記１又は複数の波長を調整するように構成される、請求項２に記載の装置。 - 前記制御装置は、前記光源の光が前記織物の特徴的吸収特性に実質的に一致するように前記光源の温度を変化させることによって、前記光源の１つが光を発生する前記１又は複数の波長を調整するように構成される、請求項３に記載の装置。
- 前記織物と相互作用した前記混合された光を測定するように構成された検出器（２０６）を更に備え、
前記制御装置又は第２の制御装置（２５８ｂ）が、前記検出器からの測定値を用いて前記織物の１又は複数の特性を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。 - 前記制御装置又は前記第２の制御装置は、前記織物の水分含有量と繊維重量を決定するように構成される、請求項５に記載の装置。
- それぞれが１又は複数の波長の光を発生するように構成され、異なる光源が異なる波長の光を発生するように構成された、複数の固体光源（２０２ａ−２０２ｎ）と、
前記光源からの光を混合し、混合された光をサンプリング対象の織物（１０８）へ供給するように構成された混合器（２０４、３０２ａ−３０２ｎ、３０４、４０２ａ−４０２ｍ）と、
前記光源による前記光の発生を制御するように構成された制御装置（２５８ａ）と、
を備える第１センサユニットと、
前記織物と相互作用した前記混合された光を測定するように構成された検出器（２０６）を備える第２センサユニットと、
を備えるシステム。 - 前記制御装置は、前記光源のそれぞれが光を発生する前記１又は複数の波長を制御するように構成される、請求項７に記載のシステム。
- 前記織物に関連する温度を測定するように構成された温度センサ（２１６）を更に備え、
前記制御装置は、前記センサからの温度測定値に基づいて、前記光源の少なくとも１つが光を発生する前記１又は複数の波長を調整するように構成される、請求項８に記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記光源の光が前記織物の特徴的吸収特性に実質的に一致するように前記光源の温度を変化させることによって、前記光源の１つが光を発生する前記１又は複数の波長を調整するように構成される、請求項９に記載のシステム。
- 前記第２センサユニットは、前記検出器からの測定値を用いて前記織物の１又は複数の特性を決定するように構成された第２の制御装置（２５８ｂ）を備える、請求項７に記載のシステム。
- 前記制御装置は、周波数分割多重又は時分割多重を用いて前記光源を作動させるように構成される、請求項７に記載のシステム。
- 複数の固体光源（２０２ａ−２０２ｎ）を用いて異なる波長の光を発生させるステップと、
前記光源からの光を混合するステップと、
混合された光をサンプリング対象の織物（１０８）へ供給するステップと、
前記光源による前記光の発生を制御するステップと、
を含む方法。 - 前記光の発生を制御する前記ステップは、前記光源のそれぞれが光を発生する前記１又は複数の波長を制御するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記織物に関連する温度の測定値を受け取るステップを更に含み、
前記光源のそれぞれが光を発生する前記１又は複数の波長を制御する前記ステップは、前記測定値に基づいて、前記光源の少なくとも１つが光を発生する前記１又は複数の波長を調整するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
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