JP2024012169A - 色彩パラメータを使用した繊維体製造の評価 - Google Patents

Abstract

【課題】糸の前駆物質又は糸のような長尺繊維体の品質を評価するために、方法、及び装置に関する。【解決手段】繊維体はセンサヘッド（４４）の付近を通過するように移動せしめられる。第１の複数の時点において、繊維体（５２）の物体パラメータが計測される。該パラメータには、色成分及び／又は他のパラメータ、例えば該繊維体の厚みが含まれうる。品質評価をより頑健にするために、パラメータ空間における偏差をスケーリングするため主成分分析が使用されてもよい。霜降糸を評価する場合にはパラメータの最小限の変化が必要とされる可能性がある、及び／又は、製造される糸に対して適用される染料の色彩が考慮される可能性がある。【選択図】図３

Description

本発明は、長尺繊維体、特に糸（ヤーン）の品質を評価する方法、及びそのような方法を実現する装置に関する。

典型的には、糸又はその他の種類の長尺繊維体、例えば糸の前駆物質などの、色成分及びその他の物体パラメータは、センサヘッドを使用して計測される。糸の品質を評価するために、該パラメータは所定範囲に入るようにモニタリングされる。この条件を満たさないという事象が検出された場合、そのサンプルは欠陥を有するものと判定される。

糸の欠陥部分は、例えば、ヤーンクリアラにおいて巻き返し工程の間に除去することができる。そのような糸の除去作業は全体的な糸の品質を改善する一方で、時間と材料の損失をもたらす。

［発明の開示］
よって、本発明の全般的な目的は、繊維体の品質のより優れた評価を可能にする、上記種類の方法及び装置を提供することである。

この目的は独立請求項に記載の方法及び装置によって達成される。

従って、本発明は、長尺繊維体、特に糸の、品質を評価する方法であって、少なくとも以下のステップを含む方法に関する。
－ 長尺繊維体を、少なくとも１つのセンサヘッドの付近を通過するように移動させるステップ：該繊維体は、例えば糸の前駆物質、糸、又は糸から製造された織物であってよい。
－ センサヘッドを使用して、繊維体の物体パラメータのサンプルセットＢ_ｍ＝（Ｂ_１ｍ・・・Ｂ_Ｋｍ）を測定するステップ。Ｋ＞１は異なる物体パラメータの数、例えば異なる色成分の数などである。サンプルは、オンライン計測、すなわち例えば製造されている糸の一続きの製造工程に沿った１以上の位置での計測によって、繰り返し測定される。物体パラメータには、繊維体の少なくとも１つの色成分を表す色彩パラメータが含まれる。有利には、色彩パラメータは、色空間における少なくとも２つの色成分、及び／又は色彩のうち少なくとも色相を表す。例えば、物体パラメータは、センサヘッドにより計測された物体色のＲＧＢ成分を含むことができる。ｍは、所与のＢ_ｍが関係している時間及び／又は物体位置を示す添字であり、ｍ＝１・・・Ｍ（Ｍ＞１、有利にはＭ＞１００）である。サンプルは実際に計測された値に相当してもよいが、典型的には実際に計測された値の関数である。例えば、計測された値は、範囲、線形性、及び／又は片寄り（offset）について補正されてもよい。
－ 長尺繊維体の一部分の品質を評価するためにサンプルＢｍを使用するステップ：このステップは、下記ステップＡ及びＢのうち少なくとも一方を含む：
Ａ）前記一部分における色彩パラメータの「変動性」を評価するステップ。変動性が所望の第１の変動性レベルよりも小さい場合、警報の発出、及び／又は前記一部分のうち少なくとも一部の除去が行われる。この文脈では、「変動性」とは色彩パラメータがどの程度大きく変化するかを表す値として理解されることになり、変動性は色彩パラメータの変化が増大するにつれてより大きくなる。例えば、https://en.wikipedia.org/wiki/Statistical_dispersionを参照のこと。変動性は色彩パラメータの「統計的ばらつき」とも呼ばれる。
Ｂ）前記一部分における色彩パラメータを二次的色彩に対して比較するステップ。
二次的色彩は、下記のうちの１つであってよい：
－ 長尺繊維体が染色される予定である場合、二次的色彩は染料の色彩を示す染め色であることが可能である：換言すれば、不具合スコアは、色彩パラメータ及びその後のステップで長尺繊維体を染色するための予定の色彩の、関数として計算される。
－ 長尺繊維体が基本の色彩と少なくとも１つの二次的色彩とを有する飾り糸である場合、「二次的色彩」と呼ばれるのは飾り糸の二次的色彩に相当することが可能である。

この文脈では、「飾り糸」とは、基本の糸色と、少なくとも１つの「二次的」糸色を有する意図的な異常部とを有する糸である。

後述のように、上記の手段Ａ及びＢはいずれも色彩パラメータを予め定めた最大範囲に対して単純に比較するという従来の計画から逸脱しており、これにより、繊維体の将来的な適用を考慮の上でより差別化された品質評価を達成している。

特に、ステップＡは、ある意味では従来の方法とは逆のことを行う。従来の方法では、変動性が高い場合に欠陥の注意喚起がなされる。ステップＡはむしろ、ある一定の最小限の変動性が繊維体に存在することを要求する。これは、製造工程から得られる糸が、いくつかの異なる色彩の繊維によって意図的に生産された糸でありその結果糸の長さに沿って色彩が変化する「霜降糸」、又は「飾り糸」であるように意図される場合に特に有用である。最小限の変動性が糸に存在することを確認することにより、そのような霜降糸の品質を評価することができる。変動性が小さくなりすぎた場合、欠陥に対する注意喚起、及び／又は、欠陥部分のうち少なくとも一部の、例えばヤーンクリアラにおける自動的除去を、行うことができる。これにより、従来の糸監視技法では不可能なことである、霜降りタイプの糸のモニタリング又は自動的除去が可能となる。

ステップＢに関しては、同ステップにより、例えば予定された糸染色に基づいて、色彩の偏差をその色相に応じて様々に比較検討することが可能となる。例えば、糸が青色に染色される予定である場合、青みを帯びた異常部は、異なる色相を有する異常部、例えば赤色又は緑色の異常部ほどは問題ではない場合がある。同様に、飾り糸における意図された色彩の偏差は無視することができる。よって、有利には、該方法は少なくとも以下のステップを含む：
－ 装置の制御ユニットに、二次的色彩を入力するステップ：例えば、二次的色彩は、手動で制御ユニットに入力されてもよいし、デジタルデータインタフェースを使用して他の演算装置又はソフトウェアユニットに入力されてもよい。デジタルデータインタフェースにより、例えば二次的色彩を自動的に指定することが可能となる。
－ 前記一部分の色彩パラメータを、入力された二次的色彩に対して比較するステップ：制御ユニットはその後、色彩パラメータを二次的色彩に対して自動的に比較することができる、すなわち制御ユニットは、計測された色彩パラメータ及び二次的色彩の関数として不具合スコアを計算することができる。
１つの実施形態では、色彩パラメータの二次的色彩に対する比較は以下のステップを含みうる：
－ 色彩パラメータと繊維体の「典型的色彩」との間の偏差を測定するステップ：この文脈では、「典型的色彩」は、例えば繊維体の平均的又は中間的な色彩であってよい。実際に計測された色彩パラメータと典型的色彩との間の偏差を算出することにより、使用した色空間における色彩の偏差の「方向」を、例えば「糸は黄色を帯びた白色でなければならないが、この計測値は青色の方へと逸脱する小部分が存在することを示す」のように判断することが可能である。
－ 偏差を二次的色彩と典型的色彩との間の差に対して比較するステップ。

計測された色彩パラメータと二次的色彩との直接的比較では、最初に偏差を計算して次にその偏差を前記の差と比較することによる間接的比較ほどは意義のある結果は得られないであろう。上記の例で、かつ直径が一定であると仮定すれば、白色の繊維が青色の繊維に置き換えられたように見える。いずれにせよ糸が青色に染色される予定なのであれば、そのような青色の繊維は、例えば赤色の繊維ほどは問題とならない。

本発明はさらに、本明細書中に記載されるような長尺繊維体の品質を評価する方法を含む、糸を製造するための方法に関する。長尺繊維体は、例えば糸そのもの、又は糸の前駆物質であってよい。
糸を製造するための方法は、特に、
－ 前記一部分の色彩パラメータを、長尺繊維体が染色される予定の染料の色彩を示す染め色に対して比較するステップ（この比較は、上述のようにその後の繊維体の染色を考慮に入れながら繊維体の品質を評価するために使用される）と、
－ 該染め色を有する染料を用いて糸を染色するステップと
を含むことができる。

この組み合わせにより、糸又は糸の前駆物質の品質を評価する時に染色を考慮に入れることが可能となる。

糸を製造するための方法はさらに、糸の一部分を前記一部分の品質評価結果に応じて除去するステップを含むことができる。換言すれば、品質評価結果は、糸の所与の一部分を除去すべきかどうかを試験するためにヤーンクリアラにおいて使用することができる。

既述のように、本発明はさらに糸製造装置に関する。この装置は、本発明の方法を実行するために適合及び構造化された、複数のセンサヘッド及び制御ユニットを具備している。

以降の本発明の詳細な説明を考慮すれば、本発明は一層よく理解され、かつ上記に述べた以外の目的が明白になるであろう。詳細な説明においては添付図面が参照される。

糸を製造するための装置の概略図。 センサヘッドにより計測される色成分の感度を正規化した例を示す図。 センサヘッドの実施形態の模式図。 計測値（Ａ）及びそこから導き出された物体パラメータ（Ｂ）の分布を示す図。 色彩の分散を糸の部位の関数として示すグラフ。 糸除去の基準を例証する図。 繊維体について計測された色彩パラメータの値の例を示す図。

＜定義＞
物体パラメータは、長尺の物体についての計測値から導き出された少なくとも２つのパラメータを含む。物体パラメータには例えば、色彩パラメータに由来する成分（以下を参照）及び／又は本明細書中で言及されるような非光学的パラメータが挙げられる。

色彩パラメータは、少なくとも１つ、特に数個の、色空間の色成分を含む。有利には、色彩パラメータは、色空間の少なくとも３個の色成分を含む。色空間は、センサヘッドにより検出された色彩について表現するために使用される。この場合、色空間は、有利には少なくとも可視スペクトル範囲、例えば波長３８０～７５０ｎｍにわたる。しかしながら、色空間はさらに紫外域、例えば少なくとも２５０ｎｍの低域へ、及び／又は近赤外域、例えば少なくとも１．８μｍの高域へと及んでもよい。有利には、色彩パラメータは、例えばＨＳＶ色空間における、繊維体の色彩のうち少なくとも色相を表現する。

例えば、色成分は、繊維体の光反射又は光透過を少なくとも２つの異なるスペクトル範囲において表現することができる。有利には、その間にあるスペクトルの少なくとも３つの異なるスペクトル範囲において繊維体の光反射又は光透過を示す少なくとも３つの色成分であって、特に、少なくとも３つの異なる色の各々が、少なくとも部分的に２５０ｎｍ～１．８μｍのスペクトル範囲に、特に少なくとも部分的に３８０～７５０ｎｍの可視スペクトル範囲に入る、色成分があるとよい。

色空間は、ＲＧＢ色空間、又は３以上の異なるスペクトル範囲の色を示す別の色空間であってもよいし、ＣＭＹ又はＨＳＶ色空間であって成分がこれらの色空間における座標のうち少なくとも１つ又は２つである、例えばＨ座標であるものであってもよい。

繊維体は、糸の前駆物質、特にブロールーム内のフロック流、又はカード処理及び練条によって得られるようなスライバ若しくは粗紡糸であってもよいし、紡糸工程で得られるような糸又はそのような糸から製造された織物であってもよい。いくつかの実施形態では、繊維体はさらに糸から製造された生成物であってもよい。しかし、有利には、少なくとも特許請求の範囲に記載のセンサヘッドにおいてサンプリング対象となる繊維体は、糸である。

糸製造装置は、ブロールーム、カード機、練条機、紡績機、巻取機、及びヤーンクリアラのうち１つを少なくとも具備することができる。有利には、該装置は少なくともヤーンクリアラを具備している。

＜概観＞
図１は、綿紡績工場のいくつかの要素を糸製造装置の例として概略的に示している。

当業者には周知のように、そのような紡績工場は、綿俵を開繊してフロックとし、次にフロックに予備除塵及び微細除塵を行うことができる、ブロールーム（混打綿室）１０を具備している。この工程では、１以上のフロック流が生成される。

該フロック流を、例えばブロールーム１０の微細除塵機１４の中のセンサヘッド１２の付近を通過するように移動させることができる。これらのセンサヘッド１２の機能については下記に述べる。

工場はさらにカード処理・練条部１６を具備し、ここでフロック中の繊維は分離され、真っすぐに整えられ、成形されてスライバ及び粗紡糸となる。スライバ又は粗紡糸を、ここで再びセンサヘッド１８の付近を通過させることができる。

次のステップでは、カード処理・整列（rowing）部１６からの生成物が紡糸部２０へと供給され、ここで該生成物は複数の紡糸ユニット２２において紡がれて糸となる。糸を、ここで再びセンサヘッド２４の付近を通過させることができる。

最後に、糸（例えばコップに巻かれたもの）は複数のヤーンクリアラ２８を有する巻取部２６に供給される。各ヤーンクリアラ２８において、糸は、例えばコップからボビンへと巻き取られる間、センサヘッド３０の付近を通過するように移動せしめられる。

装置はさらに、個々の構成要素の作動を制御する制御ユニット３１を具備する。図１では制御ユニットは単一の要素として示されているが、分散型であること、及び／又は装置の異なる部分に属する小部分を有することも可能である。

典型的には、制御ユニット３１は、少なくとも１つのＣＰＵ３２、メモリ３４、例えば様々なセンサヘッド由来及び装置の他のセンサ由来のセンサ信号を受け取るための入力インタフェース３６、装置のアクチュエータを制御するための出力インタフェース３８、ユーザ入力を受け取るための少なくとも１つの入力制御部４０、並びに操作者に情報を表示するための少なくとも１つの表示部４２を具備する。

制御ユニット３１は、プログラムコード及びメモリ３４に保存されたパラメータを使用して、様々な機能を実行することができる。特に、制御ユニットは、本明細書中に記載されるような方法を実行するようにプログラムされる。

＜センサヘッド＞
上述のように、装置は少なくとも１つ又は複数のセンサヘッド１２、１８、２４、３０を具備する。これらのセンサヘッドは各々、繊維体の物体パラメータのうち１以上のサンプルＢ_ｋｍを計測するようになされており、ここで添字ｋ＝１・・・Ｋはパラメータを示し、かつ添字ｍは、サンプルが得られた際の、時間及び／又は糸の部位を示している。

物体パラメータの数Ｋは有利には１よりも多い。単一のセンサヘッドがＫ個の物体パラメータ全部を計測するようになされてもよいし、異なるセンサヘッドが物体パラメータの異なるサブセットを計測するために提供されてもよい。

物体パラメータのサンプルは、ベクトルＢ_ｍ＝（Ｂ_１ｍ・・・Ｂ_Ｋｍ）として表すことができる。該サンプルは繰り返しかつオンラインで測定される、すなわちサンプルは繊維体が製造工程において装置で処理されている間に該繊維体について測定される。

有利には、物体パラメータは、繊維体の色彩パラメータＣ＝（Ｃ_１・・・Ｃ_Ｎ）の色成分Ｃ_１・・・Ｃ_Ｎ（Ｎは少なくとも２、特に少なくとも３である）を含む。そのような色成分Ｃ_ｎはそれぞれ、繊維体と所与のスペクトル範囲Ｗ_ｎの光との相互作用を表すことができる（すなわち相互作用によって決まる）が、このとき異なる色成分のスペクトル範囲は互いに異なっている。

１つの実施形態では、色空間は、上記に指定されるようなスペクトル範囲の様々なスペクトル成分を基にすることができる。

有利には、色成分Ｃ_ｎはそれぞれ、所与のスペクトル範囲における繊維体の光反射率について表す。しかしながら、別の実施形態では、色成分Ｃ_ｎはそれぞれ、所与のスペクトル範囲における繊維体の光透過について表してもよい。

スペクトル範囲は、重なり合わないこと、及び／又は可視スペクトルのかなりの部分にわたることが有利である。これは図２に例証されており、同図は、ｎ＝１・・・Ｎ（この場合はＮ＝３）の色成分Ｃ_ｎの感度を正規化して波長λの関数として示している。各々の色成分について、Ｗ_ｎは半値におけるスペクトル範囲すなわち半値幅、及びＭ_ｎは最大感度波長を表わす。

重なり合わないために、有利には、少なくとも２つ、特に少なくとも３つの色成分であって、そのスペクトル範囲Ｗｎの相互重複（２つのスペクトル範囲Ｗ_ｉ及びＷ_ｊの相互重複Ｏ_ｉｊは
Ｏ_ｉｊ＝２＊Ｗ_ｉｊ／（Ｗ_ｉ＋Ｗ_ｊ）
（式中のＷ_ｉｊはＷ_ｉ及びＷ_ｊが重複する範囲である）によって定義される）が０．２５未満である色成分が存在すべきである。

有利には、少なくとも１つのスペクトル範囲、特に少なくとも２つのスペクトル範囲は、良好な色選択性のために幅Ｗ_ｎが５０ｎｍ未満であるべきである。

可視スペクトルのかなりの部分に及ぶためには、有利には、最大感度Ｍ_ｎが互いに少なくとも５０ｎｍ離れている少なくとも２つ、特に少なくとも３つの色成分が存在すべきである。

有利には、少なくとも１つの最大感度Ｍ_ｎは、紫色、青色、又は緑色のスペクトル範囲、すなわち５５０ｎｍ未満にあり、かつ少なくとも１つの最大感度Ｍ_ｎは赤色のスペクトル範囲、すなわち６００ｎｍより上にある。特に、有利には、５００ｎｍ未満の青色又は紫色のスペクトル範囲に１つの最大感度、５００ｎｍ～６００ｎｍの緑色又は黄色／橙色のスペクトル範囲に少なくとも１つの最大感度、及び６００ｎｍより上の赤色のスペクトル範囲に少なくとも１つの最大感度がある。

図３は、１つのセンサヘッド４４について考えられる実施形態の模式図を示し、本実施形態において該センサヘッドは、繊維体の色成分及び非光学的パラメータを計測するようになされている。

図中の実施形態では、センサヘッドは３つの光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃ及び光検知器４８を具備している。光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、例えば図２のスペクトル範囲に対応する異なるスペクトル範囲の光を放射する。光センサ４８はこれらの全てのスペクトル範囲について感知できる。制御回路５０は、例えば光パルスを連続して放射するように光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃを作動させるために、かつそのような光パルス各々について光センサ４８で応答を検出するために、提供されている。

光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃからの光は検査対象の繊維体５２に当たり、繊維体と相互作用し、かつ、この相互作用の後に、光センサ４８によって検出される。この相互作用は有利には反射である、すなわち光センサ４８は繊維体５２から反射された光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃ由来の光を検出する。

計測された光パルスを個々の光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃに帰属させることにより、制御回路５０は色成分Ｃ_ｎをそれぞれのスペクトル範囲Ｗ_ｎについて計測することができる。

さらに別の実施形態（図示せず）では、異なるスペクトル範囲Ｗ_ｎにのみ感度を有する３つの別個の光検知器が、例えば広帯域の光源と組み合わせて使用されてもよい。

色成分に適したセンサヘッドの例は、例えば、欧州特許出願公開第３７４８３４３Ａ１号明細書に記載されている。

図３のセンサヘッドは、繊維体５２を含む計測空間（measurement volume）の静電容量を計測するようになされた静電容量センサ５４をさらに具備することができる。そのようなセンサは、例えば欧州特許出願公開第３７５１２８２Ａ１号明細書に記載されている。このセンサは繊維体の静電容量を測定するために使用される。

図３のセンサヘッドは、例えば欧州特許出願公開第３７４８３４２Ａ１号明細書に記載されるようなシャドウイング（shadowing）技法を使用して繊維体の直径を推定するために光源５６及び光検知器５８を使用する厚みセンサをさらに具備してもよい。

図３のセンサヘッドは、例えばスイス国特許出願公開第５３２５２６号明細書又は米国特許第６６５０９５９号明細書に記載されるような、繊維体の摩擦電気特性を計測するための摩擦電気センサ６０をさらに具備してもよい。

＜作動＞
作動時、繊維体５２はセンサヘッド４４の付近を通過せしめられ、センサヘッド４４は添字ｍで示す時間又は物体位置において計測値Ｘ_ｋｍを生成する。計測値Ｘ_ｋｍは、例えばフィルタリング、ダウンサンプリング、反転処理（inverting）、オフセット処理（offsetting）及び／又は平均化などの技法を使用する前処理に供されていてもよい。

サンプルセットＢ_ｍ＝（Ｂ_１ｍ・・・Ｂ_Ｋｍ）は、計測値から例えば
Ｂ_ｋｍ＝Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ） （１）
を使用して測定される。

関数Ｆ_ｋは、恒等関数すなわちＢ_ｋｍ＝Ｘ_ｋｍであってよいが、有利には、関数Ｆ_ｋは、下記条件のうち少なくとも１つを満たすように選択されるとよい：
Ａ）関数Ｆ_ｋは、後続のステップにおける数値的安定性のより高い処理のために、計測値Ｘ_ｋｍを等しい数値範囲へと射影するため計測値Ｘ_ｋｍをオフセット処理及び／又はスケーリングすること。
Ｂ）関数Ｆ_ｋは、同じく後続のステップをより実施し易くするために、計測値Ｘ_ｋｍを０に対して対称な範囲へと射影するようにオフセット処理すること。
Ｃ）関数Ｆ_ｋは非線形であってよい、すなわち物体パラメータのサンプルＢ_ｋｍは計測値Ｘ_ｋｍの非線形変換であること。特に、これにより、第１の物体パラメータセットＢ_ｋの統計的分布を中央点（例えば０）に関して対称に、かつ有利にはガウス分布にすることが可能となる。これは図４に例証されており、同図においてグラフ（ａ）は所与の計測値Ｘの非対称な確率分布を示し、グラフ（ｂ）は対称な確率分布を有する物体パラメータＢへのＸの非線形変換を示す。

条件Ｃ）はさらに、分布を主成分（以下を参照）に沿って対称にすることもできる。

条件Ｃ）は、例えば：
－ ステップ１）
Ｆｋ（Ｘ_ｋｍ）＝Ｘ_ｋｍ ^ａ （２）
（式中、ａは以降のステップにより測定される冪指数である）で表記するステップと、
－ ステップ２ａ）複数の計測値Ｘ_ｋｍについて、Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）の値を計算し、次いでＦ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）の分布の非対称性、特に歪度の統計的尺度を計算し、かつ非対称性が最も小さい指数ａの値を見出すステップ、又は
－ ステップ２ｂ）複数の計測値Ｘ_ｋｍについて、Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）の値を計算し、Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）について統計的な正規性検定を実施し、かつＦ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）の分布が正規分布に最も近い指数ａの値を見出すステップと
によって満たすことができる。

ステップ２ａ）及び／又は２ｂ）は、等式（２）に加えて、又は等式（２）の代わりに、他の種類の関数Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）、例えば
Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋｍ）＝ｌｏｇ（Ｘ_ｋｍ） （２’）
にも適用可能である。

別の実施形態では、セットＸ_ｋｍ（ｍ＝１～Ｍ＞＞１）について、いくつかの異なる分位数が計算され、かつスケール（Ｘ軸）が、そのセットのヒストグラムを正規分布にするために非線形的に射影されてもよい。

従って、より一般的には、本方法は、
－ センサヘッドを使用して、複数の計測値Ｘ_ｋｍを計測するステップと、
－ 計測値Ｘ_ｋｍから、非線形変換Ｆ_ｋによりサンプルＢ_ｍを計算するステップであって、非線形変換Ｆ_ｋはサンプルＢ_ｍの分布を対称にするように、特に前記分布を正規分布にするようになされているステップと
を含むことができる。

注意すべきなのは、等式（１）が、各々の計測値Ｘ_ｋｍが物体パラメータの対応するサンプルＢ_ｋｍへと射影されると仮定しているということである。しかしながら、計測値の前処理は、例えば、２以上の異なる計測値Ｘ_ｋ’ｍ、Ｘ_ｋ”ｍを組み合わせて単一のサンプルＢ_ｋｍとする、すなわち
Ｂ_ｋｍ＝Ｆ_ｋ（Ｘ_ｋ’ｍ，Ｘ_ｋ”ｍ） （１’）
であるステップをさらに含むこともできる。

このようにして測定されたサンプルセットはその後、以降の節に述べる複数の適用に使用することができる。

＜霜降糸＞
上述のように、霜降糸はいくつかの異なる色彩の繊維を意図的に組み合わせることにより生産された糸であり、糸の長さに沿って様々な変化のある色彩が形成されている。

霜降糸は、異なる繊維材料から成る混紡の霜降糸であってもよいし、同一であるが色彩の異なる繊維材料から成る非混紡の霜降糸であってもよい。本明細書の説明及び特許請求の範囲の観点では、用語「霜降糸」は、有利には「飾り糸」、特に「スラブヤーン」を包含するものと了解される。

そのような霜降糸は、典型的には物体パラメータ、特に色彩パラメータを有し、該パラメータはその物体の長さに沿って変動するはずである。

従って、糸の品質を評価するために、繊維体、特に加工糸の一部分における色彩パラメータの変動性を評価すること、かつ例えば、変動性が所望の第１の変動性レベルよりも小さい場合に警報の発出及び／又は前記一部分のうち少なくとも一部の除去を行うことが提案される。

上述のように、「変動性」は、色彩パラメータがどの程度大きく変化するかを表す値として理解されるべきであり、変動性は色彩パラメータの変化が増大するにつれて大きくなる。例えば、変動性は、色成分のうち１又は複数についての分散、標準偏差、又は百分位数範囲の単調増加関数、特に狭義単調増加関数である。

これは図５に例証されており、同図は、長さが例えば１０ｃｍの糸について測定された、色彩と平均色との間の偏差の統計的分散に相当する縦軸を有するグラフを示している。横軸は糸上の部位である。

この実施例では、色彩と平均色との間の変動性が、所与の色成分に関する１０ｃｍの計測区間についての分散として算出されている。

図のように、算出された分散は通常は最小限の分散ｖ１を上回っている。しかしながら、領域７０においては、分散が低下して最小限の分散ｖ１を下回っていることが分かる。

したがって、例えば、算出された分散と最小限の分散ｖ１との間の差を、霜降糸のための品質尺度として使用することができる。分散が最小限の分散ｖ１より大きい限りは、品質は十分である。しかしながら、分散が最小限の分散ｖ１を下回った場合は、繊維体の該当部分について、欠陥を有する可能性があるとして注意喚起を行うこと、及び／又は除去することが可能である。

別の実施例では、最小限の分散ｖ１は１つだけではなく、不具合の長さに応じて最小限の分散がいくつか使用されてもよい。換言すれば、分散が小さい短い糸部分に対しては不具合としての注意喚起を行わなくてもよい一方で、分散が同じ小ささの長い糸部分に対しては不具合としての注意喚起が行われる。

同様に、変動性の高い部分に対して欠陥を有するものとして注意喚起を行うために、分散の上限が同様に提供されてもよい。やはりこの上限も、所与の部分の長さに応じたものであってよい。

図６は、分散の様々な最小値及び（場合により）最大値を、不具合の長さに応じてどのようにして指定することができるかを例証している。領域Ａ２及びＡ３は不具合について注意喚起又は除去が行われるエリアである一方、領域Ａ１は許容可能な変化のエリアである。潜在的な欠陥部の長さが短い場合は、長い欠陥部よりも、分散の上下限を離して設定することができる。

有利には、繊維体、特に糸の、長さが１０ｃｍ～５００ｍ、特に２０ｃｍ～２５０ｍである一部分について分散が計算される。

よって、有利には、変動性は、１０ｃｍ～５００ｍ、特に２０ｃｍ～２５０ｍの長さの糸について導き出される。

別の実施形態では、変動性は、色彩パラメータ（又はその色成分のうち少なくとも１つ）の「分光分析」から時間又は物体位置の関数として得ることができる。特に、該方法は以下のステップを含むことができる：
－ 色彩パラメータを時間又は繊維体沿いの位置の関数として記録するステップ。
－ 色彩パラメータの周波数分布を示す少なくとも１つのスペクトル値を測定するステップ。この状況では、「周波数」は、色彩パラメータの周波数をヘルツで（例えば単位１／ｓで）、又は色彩パラメータの空間周波数を（例えば単位１／ｍで）示す。スペクトル値は、例えば、所与の周波数範囲にわたる１以上の色成分のスペクトルの積分、中央値、又は最大値であってよい。このスペクトルは、例えば、所与の周波数範囲にわたるパワースペクトル密度として表現されることも可能である（https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_densityを参照されたい）。
－ スペクトル値を使用して変動性を測定するステップ。換言すれば、変動性は、このスペクトル値の（及び場合によりさらなるパラメータの）数学関数として測定される。例えば、変動性はスペクトル値に等しくてもよいし、スペクトル値の単調関数として計算されてもよい。

上述のように、変動性が所望の第１の変動性レベルより小さい場合に警報が発出されると有利である。これに加えて、警報はさらに、変動性が第２の変動性レベルより大きい場合にも発出されてよい。これにより、糸の色彩に変化がありすぎるのでその糸には不具合があるかもしれないということも、示すことができる。

さらに別の実施形態では、色彩パラメータの変動性は、色空間における所定方向のみに沿って、例えば、色彩パラメータＣｐの各々の値をその方向に沿って伸びる線に投影し、例えばスカラー積
ｐ＝Ｃｐ・ｅ
（式中のｅは色空間における所定方向に沿った単位ベクトルである）を計算して投影値ｐを計算することにより、計算することが可能である。変動性はその後、投影値ｐの変動性として計算することができる。この場合も、変動性は、例えば、投影値ｐの分散、標準偏差、又は百分位数範囲の単調増加関数であってよい。

色空間における所定方向は、例えば、事前に定義された糸の色彩変化の方向であってよい。しかし有利には、所定方向は、繊維体の複数の計測された色彩パラメータＣｐを含むデータセットの主成分ｗ_ｎのうちの１つである。有利には、所定方向は最も大きい分散が観察される主成分ｗ_ｎである。主成分を計算する方法については、以下の「主成分分析」節において議論される。

＜染め色又は二次的色彩＞
上述のように、糸の品質の評価はさらに、二次的色彩、特に糸（又は他の繊維製品）がその製造工程の後でどのように染色される予定かを示す色彩を、考慮することができる。

例えば、既述のように、綿糸が青色に染色される予定である場合、青みを帯びた異質な繊維は、赤色のものよりも許容される度合いが大きくてよい。

よって、有利には、検査対象となっている繊維体の一部分の色彩パラメータが、染色に使用される色彩を示す染め色である二次的色彩Ｃｄに対して、比較される。この文脈では、「～に対して比較される」とは、色彩パラメータ及び染色用に予定された色彩の関数である不具合スコアを計算することとして理解されることになる。

１つの実施形態では、上記には繊維体の典型的な色彩Ｃｔを測定することが含まれ、これは例えば、繊維体の所与の長さに沿って計測された繊維体の平均的又は中間的な色彩であってよい。

次のステップにおいて、調査対象の部分から測定された色彩パラメータＣｐと典型的な色彩との間の偏差ΔＣが計算される、すなわち
ΔＣ＝Ｃｐ－Ｃｔ （３）
である（ΔＣ、Ｃｔ、及びＣｐはＲＧＢのような色空間におけるベクトルである）。

ここで、偏差ΔＣは、染め色Ｃｄと典型的な色彩Ｃｔとの間の差Ｃｄ－Ｃｔに対して比較される。これは、例えば、Ｃｄ－Ｃｔに沿った、及びＣｄ－Ｃｔに対して垂直な、偏差ΔＣの成分ΔＣ１及びΔＣ２を計算すること
ΔＣ１＝ΔＣ・（Ｃｄ－Ｃｔ）／｜｜Ｃｄ－Ｃｔ｜｜ （４）
ΔＣ２＝（｜｜ΔＣ｜｜^２－ΔＣ１^２）^１／２
（式中のドット・は２つのベクトルのスカラー積を示し、鉛直線｜｜…｜｜はベクトルの長さである適切なノルム、例えばユークリッドノルムを示している）により行うことが可能である。

次いで、不具合スコアＱ（ΔＣ１，ΔＣ２）が成分ΔＣ１及びΔＣ２の関数として計算されるが、この不具合スコアは繊維体の所与の一部分に欠陥がある尤度を示している。
不具合スコアは、ΔＣ２ほどはΔＣ１に左右されない、すなわち
｜∂Ｑ／∂ΔＣ１｜＜｜∂Ｑ／∂ΔＣ２｜ （５）
である。

不等式（５）は、少なくともΔＣ１／｜｜ΔＣ｜｜＜１、特に０．９＜ΔＣ１／｜｜ΔＣ｜｜＜１の値について、すなわち色彩パラメータの染め色側への片寄りがさほど大きくないかぎり、維持されるべきである。
１つの有利な実施形態では、
Ｑ（ΔＣ１，ΔＣ２）＝
ΔＣ２ （０＜ΔＣ１＜｜｜Ｃｄ－Ｃｔ｜｜について）
（（ΔＣ１－｜｜Ｃｄ－Ｃｔ｜｜）^２＋ΔＣ２^２）^１／２ （｜｜Ｃｄ－Ｃｔ｜｜＜ΔＣ１について）
（ΔＣ１^２＋ΔＣ２^２）^１／２ （その他について）
である。

よって、より一般的には、典型的な色彩Ｃｔに対する偏差ΔＣの比較は、以下のステップすなわち：
－ 染め色Ｃｄと典型的な色彩Ｃｔとの間の差Ｃｄ－Ｃｔに沿って、かつＣｄ－Ｃｔに垂直に、偏差ΔＣの成分ΔＣ１及びΔＣ２を計算するステップと、
－ 成分ΔＣ１及びΔＣ２から、ΔＣ２ほどはΔＣ１に左右されない不具合スコアＱ（ΔＣ１，ΔＣ２）を計算するステップと
を含むことができる。

別例として、調査対象の部分から測定された色彩パラメータＣｐと典型的な色彩との間の偏差ΔＣを使用する代わりに、不具合スコアはさらに、特に繊維体の典型的な色彩Ｃｔが白色に近い場合は、被験部分の色彩パラメータＣｐと染め色Ｃｄとの間の差、すなわちＣｐ－Ｃｄによってのみ決まってもよい。

注記：上述のように、二次的色彩はさらに、その物体が基本的色彩及び二次的色彩を有する飾り糸である場合の二次的色彩を表わすこともある。基本的色彩は糸の大部分に沿った色彩を示す一方、二次的色彩は糸の中の意図的な色彩異常を示す。

＜主成分分析＞
既述のように、糸を評価するために主成分分析が使用されてもよい。

この考え方の背景にある概念は図７に関して例証されており、同図は、稼働中に所与の繊維体について計測された色彩パラメータの成分を示している。この場合３つの色成分が計測されたが、１つは青色のスペクトル範囲、１つは緑色のスペクトル範囲、及び１つは赤色のスペクトル範囲であった。図７のドット、＋印、及びｘ印の１つ１つが、１つの時点で計測された色成分を表わす。

図から分かるように、値の大部分（ドットとして示されているもの）はドットで表示された「主要な」グループにとどまっているが、２つのはっきり異なる「外れ値」のグループもあり、その１つは＋印で、もう１つはｘ印で表示されている。

この場合、主要なグループは物体の期待される所望の色彩に近い色彩値に相当する一方、外れ値のグループは物体の中の特定の明らかな欠陥を示している。

しかし、図から分かるように、主要なグループは対称に分布していない。むしろ、主要なグループは細長く、色空間の白‐黒の方向（輝度）に沿って伸びている。これは、例えば輝度は様々であるが色相及び彩度に乏しい材料である綿に関しては、典型的な挙動である。この理由で、色相又は彩度の変化は、通常は輝度の変化ほどは許容し難い。

同様の問題は、羊毛、絹、又は合成繊維のような他の種類の材料についても生じうる。特に霜降糸は、異なる色彩を有する繊維の混合物であるので、特に糸を構成している繊維の２つの色彩の間の変化を示すことが多い。

よって、有利には、本方法は、サンプルセットＢ_ｍの主成分ｗ_ｎの測定、すなわちサンプル値の変化が生じる主な方向の測定を含む。

図７の例では、第１主成分は実質的に輝度方向に沿って（すなわちＲＧＢ＝（０，０，０）とＲＧＢ＝（１，１，１）との間を）広がる一方、他の２つの主成分はそれに対して垂直に広がっている。

「主成分」という用語の定義は、例えば、https://en.wikipedia.org/wiki/Principal_component_analysisに見出すことができる。従って、実際の座標空間における点の集合の主成分は、有利には一連のｐ個の単位ベクトルであり、このときｉ番目のベクトルは、データに最も良く適合すると同時に最初のｉ－１個のベクトルに対して直角である線の方向である。ここで、最も良く適合する線は、点からその線までの垂直距離の二乗の平均を最小限にするものとして定義される。

＜注記＞
本システムでは、糸の前駆物質又は糸のような長尺繊維体５２の品質が評価される。該繊維体は、センサヘッド２０，１８，２４，３０；４４の付近を通過するように移動せしめられる。第１の複数の時点において、繊維体５２の物体パラメータのサンプルが計測される。該パラメータは色成分を含むことができる。

霜降糸の品質を評価する場合にはパラメータの最小限の変化が求められる場合がある。

注意喚起又は除去の対象となる糸部分の数を低減するために、製造された糸に適用される染料の色彩を考慮することができる。

本発明の現時点で好ましい実施形態について提示及び説明がなされているが、本発明はそれらに限定されるものではなく添付の特許請求の範囲の範囲内において他の形で様々に具体化及び実行されうるということは、明確に理解されるべきである。

Claims (19)

1. 長尺繊維体の品質を評価するための方法であって、
   少なくとも１つのセンサヘッド（１２，１８，２４，３０；４４）の付近を通過するように長尺繊維体（５２）を移動させるステップと、
   センサヘッド（１２，１８，２４，３０；４４）を使用して、オンライン計測を繰り返し実行することにより繊維体（５２）の物体パラメータのサンプルセットＢ_ｍ＝（Ｂ_１ｍ・・・Ｂ_Ｋｍ）（Ｋ＞１）を測定するステップであって、前記物体パラメータは繊維体（５２）の少なくとも１つの色成分、特にいくつかの色成分を表す色彩パラメータ（Ｃｐ）を含み、ｍ＝１・・・Ｍ（Ｍ＞１）であるステップと、
   長尺繊維体の一部分の品質を、
   Ａ）前記一部分における色彩パラメータ（Ｃｐ）の変動性を評価し、かつ該変動性が所望の第１の変動性レベルよりも小さい場合に、警報の発出及び／又は前記一部分の少なくとも一部の除去を行うこと、及び／又は
   Ｂ）前記一部分における色彩パラメータ（Ｃｐ）を、長尺繊維体（５２）を染色する予定の染料の色彩を示すか又は長尺繊維体（５２）が飾り糸である場合の二次的色彩を示す、二次的色彩（Ｃｄ）に対して比較すること
   のうち少なくとも１つによって評価するために、サンプルＢ_ｍを使用するステップと
   を含む方法。
2. 色彩パラメータ（Ｃｐ）は、色空間における少なくとも１つの色成分、特にいくつかの色成分を表している、請求項１に記載の方法。
3. 前記一部分における色彩パラメータ（Ｃｐ）の変動性を評価するステップと、
   変動性が所望の第１の変動性レベルよりも小さい場合に、警報の発出、及び／又はその一部分のうち少なくとも一部の切り取りを行うステップと
   を含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 変動性は、色成分のうち１又は複数の分散、標準偏差、又は百分位数範囲の単調増加関数である、請求項１又は２に記載の方法。
5. 変動性は、繊維体の長さ１ｃｍ～１００ｃｍ、特に３ｃｍ～５０ｃｍについて導き出される、請求項４に記載の方法。
6. 時間及び／又は繊維体沿いの位置の関数として色彩パラメータ（Ｃｐ）を記録するステップと、
   色彩パラメータ（Ｃｐ）の周波数分布を示す少なくとも１つのスペクトル値を測定するステップと、
   スペクトル値を使用して変動性を測定するステップと
   を含む、請求項１又は２に記載の方法。
7. 制御ユニット（３１）に、二次的色彩（Ｃｄ）を入力するステップと、
   制御ユニット（３１）を使用して、前記一部分における色彩パラメータ（Ｃｐ）を、入力された二次的色彩（Ｃｄ）に対して比較するステップと
   を含む、請求項１又は２に記載の方法。
8. － 色彩パラメータ（Ｃｐ）と繊維体の典型的な色彩（Ｃｔ）との間の偏差（ΔＣ）を測定するステップと、
   － 偏差（ΔＣ）を、二次的色彩（Ｃｄ）と典型的な色彩（Ｃｔ）との間の差に対して比較するステップと
   を含む、請求項１又は２記載の方法。
9. 偏差（ΔＣ）を典型的な色彩（Ｃｔ）に対して比較するステップは、
   － 二次的色彩（Ｃｄ）と典型的な色彩（Ｃｔ）との間の差に沿って、かつ二次的色彩（Ｃｄ）と典型的な色彩（Ｃｔ）との間の差に垂直に、偏差（ΔＣ）の成分ΔＣ１及びΔＣ２を計算するステップと、
   － 成分ΔＣ１及びΔＣ２から、ΔＣ２ほどはΔＣ１に左右されない不具合スコアＱ（ΔＣ１，ΔＣ２）を計算するステップと
   を含む、請求項８に記載の方法。
10. 変動性が第２の変動性レベルよりも大きい場合に、警報の発出及び／又は前記一部分の少なくとも一部の除去を行うステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
11. 色空間における所定方向に沿って変動性を計算するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
12. 所定方向は、該繊維体についての複数の計測された色彩パラメータ（Ｃｐ）を含むデータセットの１つの主成分（ｗ_ｎ）である、請求項１１に記載の方法。
13. サンプルセットＢ_ｍの主成分ｗ_ｎを測定するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
14. センサヘッド（１２，１８，２４，３０；４４）を使用して、複数の計測値（Ｘ_ｋｍ）を計測するステップと、
    計測値（Ｘ_ｋｍ）から、非線形変換（Ｆ_ｋ）を使用してサンプルＢ_ｍを計算するステップであって、非線形変換（Ｆ_ｋ）はサンプルＢ_ｍの分布を対称にするように、特に前記分布を正規分布にするようになされているステップと
    を含む、請求項１又は２に記載の方法。
15. ユーザに対して警報を自動的に表示するために品質評価結果を使用するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
16. 請求項１又は２に記載の方法を含む、糸を製造するための方法。
17. 前記一部分における色彩パラメータ（Ｃｐ）を、長尺繊維体（５２）が染色される予定の染料の色彩を示す染め色（Ｃｄ）に対して比較するステップと、
    染め色（Ｃｄ）を有する染料を用いて糸を染色するステップと
    を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 糸の一部分を、前記一部分の品質評価結果に応じて除去するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
19. 少なくとも１つのセンサヘッド（１２，１８，２４，３０；４４）と、
    請求項１又は２に記載の方法を実行するように適合及び構造化された制御ユニット（３１）と
    を具備する糸製造装置。
    

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