JP2016094300A - 起立状態で配置された紡績コップ巻管における残留糸を認識する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紡績コップ巻管における残留糸の認識度を改善する。
【解決手段】紡績コップ巻管４に光を照射する光源１２と、紡績コップ巻管４のデジタル画像を作成する撮像装置１３と、残留糸を認識するためにデジタル画像を評価する評価装置１４とを有する、紡績コップ巻管４における残留糸を認識する装置１１であって、光源１２は、束ねられた光を放射し、光源１２の光軸１６は、紡績コップ巻管４の軸線１５との間に、２°〜８°の角度αを成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、紡績コップ巻管に光を照射する光源と、紡績コップ巻管のデジタル画像を作成する撮像装置と、残留糸を認識するためにデジタル画像を評価する評価装置とを有する、紡績コップ巻管における残留糸を認識する装置に関する。本発明はさらに、紡績コップ及び紡績コップ巻管用の搬送システムであって、紡績コップ及び紡績コップ巻管を起立状態で搬送する搬送エレメントを備えた搬送システムと、搬出された紡績コップ巻管における残留糸を認識する相応の装置とを備えた、巻取り機に関する。

リング紡績機において、比較的僅かな糸量を有する紡績コップが製造される。これらの紡績コップは、巻取り機において、大きな体積を有する綾巻きパッケージに巻き返される。巻取り機は、紡績コップ及び紡績コップ巻管用の搬送システムを有することができる。搬送システムは、紡績コップを自動化して、巻取り機の個々の巻取りユニットに供給する。紡績コップの搬送は、起立状態でつまり鉛直に立てられて、巻取りユニットにおける繰出しポジションに相応して行われる。紡績コップは搬送エレメントに配置されている。このような搬送エレメントは、例えば、紡績コップもしくは紡績コップ巻管用の起立心棒を備えた搬送皿として形成されていてよい。搬送皿は、紡績機の内部におけるコンベヤベルトを用いて搬送することができる。空の紡績コップ巻管は、糸体の繰出し後に同様に自動化されて搬送システムから再び搬出される。空の紡績コップ巻管は、リング紡績機において新たな紡績コップを製造するために使用することができる。しかしながら、紡績コップが巻取りユニットにおいて完全には繰り出されず、残留糸が紡績コップ巻管に残ったままになることがある。従って、搬出された紡績コップ巻管は残留糸に関して検査される。紡績コップ巻管の処理は、検知された残留糸に関連して行われる。残留糸がなお使用可能である場合には、紡績コップ巻管はコップ準備装置に引き渡され、新たに巻取りユニットに供給される。残留糸が使用不能な場合には、紡績コップ巻管は、リング紡績機において再び使用される前に、巻管クリーニング装置に供給される。さもないと残留糸は、紡績プロセス中及びコップ形成中に問題を生ぜしめることになる。

特許文献１には、紡績コップ巻管における残留糸を認識する装置が開示されている。この公知の構成では、残留糸は、デジタル画像処理によって検知されるようになっている。このとき、画像処理及びエッジフィルタ処理のための公知の方法が使用される。紡績コップ巻管の照明は、光源を用いて拡散光によって行う。つまりこの公知の構成では意識的に、すべての方向に放射する光が使用される。

しかしながら、このような装置によっては、特に、後続の紡績プロセスにおいて問題を生ぜしめる僅かな残留糸を常に確実に認識することができない、ということが判明している。

独国特許出願公開第１９８３６０７１号明細書

ゆえに本発明の課題は、紡績コップ巻管における残留糸の認識度を改善することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１記載の特徴的な構成を備えた装置によって、かつ請求項１５記載の特徴的な構成を備えた巻取り機によって解決される。本発明の好適な態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、紡績コップ巻管を照明する光源は、束ねられた光を放射し、光源の光軸は、紡績コップ巻管の軸線との間に、２°〜８°の角度を成している。

拡散光を照射した場合には、紡績コップ巻管と残留糸とに同様な光が衝突する。紡績コップ巻管の面積が残留糸に比べて著しく大きいことに基づき、紡績コップ巻管からは、残留糸からの光に比べて相応に多くの光が反射される。これによって紡績コップ巻管のデジタル画像では、残留糸を紡績コップ巻管に対してほとんど区別することができない。従って本発明によれば、束ねられた光（gebuendeltes Licht）を使用することが提案されている。すなわち光は、特定の方向範囲に制限されている。光源の光軸を紡績コップ巻管の軸線に対して所定の角度で配置することによって、紡績コップ巻管におけるよりも多くの光を残留糸において反射させることができる。これにより残留糸は、デジタル画像において紡績コップ巻管よりも明瞭に浮き出る。角度をさらに大きくすることは、逆効果である。つまりこれによって再び巻管においてより多くの光が反射されることになる。より小さな角度では、構造化された巻管において、構造体によって残留糸が陰になるか、又は光源からさらに離れた残留糸が光源の近くに位置する残留糸の陰になってしまう。これによって残留糸はまったく又は部分的に認識されなくなる。

巻取り機における公知の搬送装置に相応して、紡績コップ巻管は、残留糸を認識する装置において好ましくは起立状態で位置決めされる。この場合光源は、好ましくは紡績コップ巻管の上に配置されている。このように構成されていると、一方では紡績コップ巻管全体における残留糸を認識することができ、かつ他方では、光源と紡績コップ巻管との間における接触の危険が排除される。光源が比較的低い位置に配置されていると、光源の光軸と紡績コップ巻管の軸線との間における小さな角度に基づいて、光源と紡績コップ巻管との衝突が直ぐに生じてしまう。

ほぼ平行な光を有する光源によって、光全体は、紡績コップ巻管の軸線に対して最適な角度を有することができる。このような光源は例えば、１つのレンズを備えたＬＥＤとして形成することができるコリメータを有している。しかしながら、実際の光源が決して正確に平行な光を生ぜしめることができないことは、明らかである。

従って好適な態様によれば、光源は、７°以下の照射角度を有している。７°までの照射角度においては、光線の十分な平行性が与えられている。

別の好適な態様によれば、光源は、複数の部分光源を有している。例えば光源は、各１つの固有のレンズを備えた３つのＬＥＤから成っていてよい。複数の部分光源によって、光源の照射面積を増すことができ、ひいては、照射角度を増大させること、ひいては平行性を劣化させることなしに、紡績コップ巻管の照明を改善することができる。

好ましくは、撮像装置の光軸は、紡績コップ巻管の軸線との間に、３０°〜５０°の角度を成している。この角度範囲において、残留糸に衝突する光線の最大部分が反射される。

紡績コップ巻管の軸線と光源の光軸と撮像装置の光軸とは、好ましくは一平面に位置している。

撮像装置は、少なくとも１つの対物レンズと撮像センサとを有している。撮像装置は例えばカメラとして形成することができる。

評価装置は、好ましくは、紡績コップ巻管の外輪郭の内側に評価窓を固定する手段を有していて、該評価窓は、残留糸に関して評価されるようになっている。評価窓の固定は、残留糸の検出を簡単にする。評価時には、残留糸が常に周囲糸として形成されているということを、追加的に考慮することができる。残留糸の他の配置形態は、紡績コップの巻成構成部（Wickelschema）に基づいて発生しないか、又は少なくとも、さらなる処理のためには問題とならない。紡績コップ巻管の外輪郭は、公知のエッジフィルタ処理によって明確にすることができる。

評価窓を固定する手段は、好ましくは、該評価窓の固定時に紡績コップ巻管における該評価窓の方向付けが行われるように形成されている。これによって、評価窓と紡績コップ巻管との間のずれ角度が、前もって回避される。

また、基準・評価窓が固定され、評価窓を固定する手段が、評価窓と紡績コップ巻管との間におけるずれ角度を検出して調整するために形成されている態様も可能である。このようなずれ角度は、特に搬送方向において紡績コップを装置に導入する通常の搬送システムとの関連において、容易に生じることがある。これによって、基準・評価窓の領域が紡績コップの外輪郭の外に位置することがあり、ひいては紡績コップ巻管に向かっての基準・評価窓の回動なしには評価エラーを生ぜしめることがある。

好ましくは背景が設けられていて、該背景の前で紡績コップ巻管のデジタル画像が検出可能である。このとき背景が模様を有していると、紡績コップ巻管の外輪郭の検出が容易になる。さらに模様が、特にチェス盤模様として形成されていると、紡績コップ巻管の方向付けを、ひいては鉛直に配置された評価窓に対するずれ角度を検出することが容易になる。模様はさらに、撮像装置の方向付け及び初期設定を容易にすることができる。

可能な別の態様によれば、背景は照明されている。このようにすると、背景と紡績コップ巻管との間のコントラストがさらに改善される。照明は、好ましくは紡績コップとは反対の側から行われる。このようにすると、不要な散乱光が紡績コップ巻管に当たらなくなる。

本発明はさらに、紡績コップ及び紡績コップ巻管用の搬送システムと、搬出された紡績コップ巻管における残留糸を認識する装置とを備え、該装置は、紡績コップ巻管の搬送路に沿って配置されていて、紡績コップ巻管に光を照射する光源と、通過する紡績コップ巻管のデジタル画像を作成する撮像装置と、残留糸を認識するためにデジタル画像を評価する評価装置と、を有する、巻取り機に関する。本発明によれば、光源は、束ねられた光を放射し、光源の光軸は、紡績コップ巻管の軸線との間に、２°〜８°の角度を成している。

好ましくは、搬送システムは、自体公知のように、紡績コップ及び紡績コップ巻管を起立状態で搬送する搬送エレメントを有している。起立状態での搬送時に、好ましくは、装置に位置する紡績コップ巻管の軸線と光源の光軸とを含む平面が、紡績コップ巻管の搬送方向に対して垂直に配置されている。このように構成されていると、紡績コップ巻管を最適に装置内に搬送し、かつ通過時にデジタル画像を生ぜしめることができる。

搬送システムは、紡績コップ巻管の起立状態での搬送時に、装置の領域に、好ましくは、搬送エレメントにおいて起立した紡績コップ巻管を、搬送方向に対して垂直な方向において安定させる手段を有している。このような手段は、紡績コップ巻管の方向付けの揺動を阻止し、紡績コップ巻管の軸線と光源の光軸との間における角度を正確に維持することができる。安定化させる手段は、例えば巻管先端の範囲におけるガイドとして形成されていてよい。

もちろん、搬送方向における紡績コップ巻管の安定化は、搬送運動が保証されねばならないので、実現することが困難である。従って紡績コップ巻管の方向付けの、この方向への揺動は、上において述べたように、好ましくは評価時に調整される。

次に図面に示した実施の形態を用いて本発明を詳説する。

本発明に係る巻取り機を示す図である。 残留糸を認識する本発明に係る装置を示す図である。 本発明に係る装置のための光源を示す図である。 チェス盤模様を有する背景の前における紡績コップ巻管を示す図である。

図１には、本発明に係る巻取り機１が示されている。端部フレーム５，６の間には、多数の巻取りユニット２が配置されている。巻取りユニット２において、繰出し部１０に位置する紡績コップ９は、大きな体積の綾巻きパッケージ１１に巻き返される。図示の巻取り機１は、紡績コップ９及び紡績コップ巻管４のための搬送システム３を有している。紡績コップ９及び紡績コップ巻管４は、搬送皿８に起立状態で配置されている。満管の紡績コップ９を備えた搬送皿８は、繰出しのために巻取り機１の背側から巻取りユニット２に搬送される。紡績コップ９はそのとき既に、繰出しのために必要な起立したポジションにある。巻取り機１の前側には、巻管戻し区間７が配置されている。この巻管戻し区間７を介して、繰出し後に巻取りユニット２から搬出される空の紡績コップ巻管４は、いまなお起立状態で、端部フレーム５に向かって搬送される。紡績コップ９が完全には繰り出されず、残留糸が紡績コップ巻管４に残っていることがある。このようなことは例えば、糸切れ後に紡績コップ９における糸端部を見つけることができず、完全には繰り出されていない紡績コップ９が巻取りユニット２から搬出された場合に発生する。端部フレーム５の領域には、残留糸を認識する装置１１が配置されている。紡績コップ巻管４のさらなる処理は、認識された残留糸に関連して行われる。残留糸を有しない完全に繰り出された紡績コップ巻管４は、さらなる処理なしに、リング紡績機において新たな紡績コップ９を製造するのに使用することができる。なお使用可能な残留糸を有する紡績コップ巻管４は、図示されていないコップ準備装置に供給される。このコップ準備装置は、糸端部を見つけ出し、巻取りユニット２におけるさらなる処理のために、残留巻成体を備えた紡績コップ巻管４を準備する。残留糸が使用不能な場合には、紡績コップ巻管４のクリーニングが必要である。

図１には、残留糸を認識する装置１１のハウジングだけが示されている。図２には装置１１の原理的な構造が示されている。既に述べたように、紡績コップ巻管４は搬送システム３を用いて搬送皿８に起立させられた状態で装置１１にもたらされる。搬送方向は、図２に示した図平面に対して垂直に延びており、この図平面には、光源１２及びカメラ１３も配置されている。巻管先端の領域に、紡績コップ巻管４の搬送方向に対して垂直な方向において紡績コップ巻管４を安定化させる装置（図示せず）が設けられていてよい。この装置は、紡績コップ巻管４の揺動を回避するようになっている。紡績コップ巻管４の軸線は、参照符号１５で示されている。光源１２は光軸１６を有している。光源１２は、紡績コップ巻管４の上に配置されている。光源１２は赤外線を放射することができる。これによって、評価時において、周囲における光の影響を排除することができる。さらに赤外線では、巻取り機１の操作員に対する不都合な影響も発生しない。赤外線を使用することによって、さらに任意の巻管色における任意の糸色を認識することができる。

光源１２の光軸１６と紡績コップ巻管４の軸線１５とは、角度αを成している。図示の実施の形態では、この角度αは３.３°である。対物レンズと撮像センサとを備えたカメラ１３が、紡績コップ巻管４のデジタル画像を作成する。カメラの光軸１７、又はより正確にはカメラの対物レンズの光軸は、紡績コップ巻管４の軸線１５との間に角度βを成している。図示の実施の形態では、この角度βは４０°である。光源１２及びカメラ１３は、紡績コップ巻管４の搬送方向に対して垂直な一平面に位置している。

紡績コップ巻管４の画像は、背景１８の前において作成される。好ましくは背景１８は照明され、これによって紡績コップ巻管４はより良好に背景１８から浮き出る。照明は、光源１９を用いて、背景１８の、紡績コップ巻管４とは反対の側から行われる。後ろからの背景１８の照明によって、残留糸の検出を邪魔する光が紡績コップ巻管４にぶつかることが回避される。

残留糸を検出するためには、紡績コップ巻管４の通過時に作成されるただ１つの画像を作成するだけで十分である。好ましくは、光源１２は、画像の作成の瞬間にだけ活性化される。可能な残留糸に関するデジタル画像の評価は、評価装置１４を用いて行われる。図２に示した形態とは異なり、評価装置１４とカメラ１３とは１つのユニットを形成してもよい。

図３には、光源１２の可能な構造が示されている。図示の実施の形態では、光源１２は、可能な限り大きな照射面を得るために、３つの部分光源１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを有している。光軸１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを備えた部分光源１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、系全体の光軸１６を確定する中心軸線の回りに同心的に配置されている。図３の下側部分には、光源１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの光線２０が示されている。部分光源１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの照射角、ひいては光源１２の照射角は、角度γである。図示の実施の形態では、角度γは７°である。これによって光の十分な平行性が与えられている。

紡績コップ巻管４における残留糸の検出は、評価窓２２を用いて行うことができる。評価窓２２は、好ましくは方形であり、紡績コップ巻管４の外輪郭の内側に位置するように寸法設定されている。紡績コップ巻管４の搬送方向において、搬送システムに応じて、紡績コップ巻管４はその鉛直な方向付けを中心にして揺動することがある。これによって紡績コップ巻管４は、鉛直な評価窓２２の外側に移動することがある。図４では、チェス盤模様２１を備えた背景１８の前における紡績コップ巻管４が示されている。チェス盤模様２１は、鉛直方向もしくは水平方向に方向付けられている。このチェス盤模様２１によって、紡績コップ巻管４が鉛直方向ポジションから変位していることを、明瞭に認識することができる。まず評価窓２２がチェス盤模様２１において方向付けられる。つまりチェス盤模様２１は、評価窓２２と紡績コップ巻管４との間におけるずれ角度δを容易に検出することを可能にする。検出後にずれ角度δは、容易に調整することができるので、評価窓２２は再び紡績コップ巻管４の外輪郭内に位置することになる。

択一的に、紡績コップ巻管４の外輪郭を求め、評価窓２２を前もってこの外輪郭において方向付けることも可能である。このようにして、紡績コップ巻管４の揺動を容易に調整することができる。

１ 巻取り機、 ２ 巻取りユニット、 ３ 搬送システム、 ４ 紡績コップ巻管、 ５，６ 端部フレーム、 ７ 巻管戻し区間、 ８ 搬送皿、 ９ 紡績コップ、 １０ 繰出し部、 １１ 綾巻きパッケージ、残留糸を認識する装置、 １２ 光源、 １２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 部分光源、 １３ カメラ、 １４ 評価装置、 １５ 紡績コップの軸線、 １６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 光軸、 １８ 背景、 １９ 光源、 ２０ 光線、 ２１ チェス盤模様、 ２２ 評価窓

Claims (19)

1. 紡績コップ巻管（４）に光を照射する光源（１２）と、
   前記紡績コップ巻管（４）のデジタル画像を作成する撮像装置（１３）と、
   残留糸を認識するために前記デジタル画像を評価する評価装置（１４）と、
   を有する、紡績コップ巻管（４）における残留糸を認識する装置（１１）であって、
   前記光源（１２）は、束ねられた光を放射し、前記光源（１２）の光軸（１６）は、前記紡績コップ巻管（４）の軸線（１５）との間に、２°〜８°の角度（α）を成していることを特徴とする、紡績コップ巻管（４）における残留糸を認識する装置（１１）。
2. 前記光源（１２）は、起立状態で当該装置において位置決めされた前記紡績コップ巻管（４）の上に配置されている、請求項１記載の装置（１１）。
3. 前記光源（１２）は、ほぼ平行な光を放射する、請求項１又は２記載の装置（１１）。
4. 前記光源（１２）は、７°以下の照射角度（γ）を有している、請求項３記載の装置（１１）。
5. 前記光源（１２）は、複数の部分光源（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１１）。
6. 前記撮像装置（１３）の光軸（１７）は、前記紡績コップ巻管（４）の前記軸線（１５）との間に、３０°〜５０°の角度（β）を成している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１１）。
7. 前記紡績コップ巻管（４）の前記軸線（１５）と前記光源（１２）の前記光軸（１６）と前記撮像装置（１３）の前記光軸（１７）とは、一平面に位置している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１１）。
8. 前記撮像装置（１３）は、対物レンズと撮像センサとを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１１）。
9. 前記評価装置（１４）は、前記紡績コップ巻管（４）の外輪郭の内側に評価窓（２２）を固定する手段を有していて、該評価窓（２２）は、残留糸に関して評価されるようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置（１１）。
10. 前記評価窓（２２）を固定する前記手段は、該評価窓（２２）の固定時に前記紡績コップ巻管（４）における該評価窓（２２）の方向付けが行われるように形成されている、請求項９記載の装置（１１）。
11. 前記評価窓（２２）を固定する前記手段は、前記評価窓（２２）と前記紡績コップ巻管（４）との間におけるずれ角度（δ）を検出して調整するために形成されている、請求項９記載の装置（１１）。
12. 背景（１８）が設けられていて、該背景（１８）の前で前記紡績コップ巻管（４）の前記デジタル画像が検出可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置（１１）。
13. 前記背景（１８）は模様（２１）を有している、請求項１２記載の装置（１１）。
14. 前記模様（２１）はチェス盤模様を有している、請求項１３記載の装置（１１）。
15. 前記背景（１８）は照明されている、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の装置（１１）。
16. 紡績コップ（９）及び紡績コップ巻管（４）用の搬送システム（３）と、搬出された紡績コップ巻管（４）における残留糸を認識する装置（１１）とを備え、
    該装置（１１）は、前記紡績コップ巻管（４）の搬送路に沿って配置されていて、
    前記紡績コップ巻管（４）に光を照射する光源（１２）と、
    通過する前記紡績コップ巻管（４）のデジタル画像を作成する撮像装置（１３）と、
    残留糸を認識するために前記デジタル画像を評価する評価装置（１４）と、
    を有する、巻取り機（１）であって、
    前記光源（１２）は、束ねられた光を放射し、前記光源（１２）の光軸（１６）は、前記紡績コップ巻管（４）の軸線（１５）との間に、２°〜８°の角度（α）を成していることを特徴とする、巻取り機（１）。
17. 前記搬送システム（３）は、前記紡績コップ（９）及び前記紡績コップ巻管（４）を起立状態で搬送する搬送エレメント（８）を有している、請求項１６記載の巻取り機（１）。
18. 前記装置（１１）に起立状態で位置する前記紡績コップ巻管（４）の軸線（１５）と前記光源（１２）の前記光軸（１６）とを含む平面が、前記紡績コップ巻管（４）の搬送方向に対して垂直に配置されている、請求項１７記載の巻取り機（１）。
19. 前記搬送システム（３）は、前記装置（１１）の領域に、前記搬送エレメント（８）において起立した前記紡績コップ巻管（４）を、前記搬送方向に対して垂直な方向において安定させる手段を有している、請求項１７又は１８記載の巻取り機（１）。

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