JP3613769B2 - 連続して繊維物質の薄いウエブを二次元的に監視する装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は繊維物質の薄いウエブ中の存在物を工程中で実時間で測定し制御する方法と装置に関する。提示した実施例においては，かかる存在物は綿と他の繊維物質中の個々の繊維，ネツプ，不純物粒子を含む。この薄いウエブは工程から得た物質サンプルから意図的に形成したものでも良いし，あるいはある種の工程処機械中に元々存在するものであつても良い。側定はイメージ分析により行い，スペクトル範囲を広げた電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラに基づくものが好ましい。
【０００２】
本発明の分野を更に説明すると，連続的に運転されている繊維生産工程機械から工程中のサンプルを取得するための手段が提供される。これによりイメージ分析は空間的（ｓｐａｔｉａｌ），スペクトル的（ｓｐｅｃｔｒａｌ），時間的（ｔｅｍｐｏｒａｌ），パターン認識又はフイルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）（ＳＳＴＦ）を可能とする。このＳＳＴＦで薄いウエブ中の個々の存在物の同定が可能となる。
【０００３】
【従来の技術】
ネツプとか不純物の粒子が繊維物質中に存在することは，これらへの厳しさが増しているだけに問題である。例えば綿花の生産と収穫の技術は繰綿や繊維工場の初めの段階でより積極的なクリーニング操作を必要としている。このような操作は異物や不純物を取り除くけれども，多くの場合不純物はもつと細かい粒子に砕かれ，その中には繊維の塊の中に残つてしまうものもある。こうなると後の工程で除去するのはもつと困難となる。もつと悪いことにはこのように益々積極的に行われるようになるクリーニングによつてネツプ形成のレベルが増大してしまう。従つてそれらを最適に制御するために，繰綿や工場においてこれらの好ましくない存在物のレベルを連続的に監視することが益々重要となつてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多くの生産環境においては，工程を流れるものを１００％監視することは全く不可能であり，測定には工程中にある物質のサンプルを取得しなければならない。繊維工程機械中でサンプリングに利用できる繊維の状態は房状かスライバ状である。代表するサンプルを獲得することが必要であり，これをイメージ分析測定用に薄いウエブ状に準備しなければならない。最近開発されたイメージ分析技術を賢明に適用して工程のスループツトを１００％監視できるような顕著な例外がある。その良い例は後に実施例において述べるように，カード機の薄いウエブを監視することである。以前の方法や装置では圧倒的に高価なものとなるか，あるいは実用にならないイメージ解析の適用となつてしまう。本発明はこれらの困難を克服するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によりカードウエブの品質を制御するためのオンライン監視が提供される。好ましくない存在物は１００％の薄いカードウエブ中から発見され（Ｆｏｕｎｄ），後工程中での，あるいは結局はこれから生産される繊維製品の販売価格上へのインパクトの厳しさに関して識別され（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ），ウエブからかかる存在物を取り除く（ｅｘｃｌｕｄｅ）ために優先性を持つた制御が行われる。このようなウエブのクリーニング処置を頭文字を組み合わせた″ＦＩＸ”で識別する。
【０００６】
本発明による特殊な面によれば，繊維物質のウエブを監視するための装置が提供される。ウエブは繊維処理工程機械で処理している間でも監視できるし，又は繊維処理工程機械から離れて形成することもできる。ウエブには繊維，不純物と言つた複数の存在物が含まれている。イメージングユニツトはウエブから電磁放射を受け，これに応答してイメージ信号を生じる。このイメージ信号は存在物を含むウエブのイメージに対応するもので，ウエブはイメージングユニツトに相対運動を行つている。イメージングユニツトはウエブの相対的運動の方向に直角の方向にウエブをよぎつている少なくとも１つの筋を繰り返し走査する。コンピユータはイメージングユニツトからイメージ信号を受け，これに対応したデイジタルデータを生じる。コンピユータはこのデイジタルデータを分析し，そのデータ分祈を基にウエブ中の興味のある存在物を見つけ出す。更にコンピユータは発見した興味ある存在物のパラメータを求め，ウエブ中の興味ある存在物のパラメータを示す出力信号を生じる。
【０００７】
本発明の他の面によれば，イメージングユニツトとコンピユータは更に受け取つた電磁放射からウエブの同じ場所について複数の光学的イメージを生じるための，スペクトル格子やプリズムと言つた弁別装置を含み，これら光学的イメージは互いに他のイメージからそのスペクトル内容において区別されている。コンピユータは複数の光学的イメージに対応して複数のデイジタルデータを生じ，このデイジタルデータを分析して，興味ある存在物のイメージを見出す。またコンピユータは複数のデイジタルデータ表現の分析をもとに，興味ある存在物で生じた電磁放射のスペクトル内容を求める。
【０００８】
本発明の他の面によれば，更にイメージングユニツトにはウエブの同じ部分の時間的に離れた複数のイメージを生じるための装置が含まれる。実施例にはウエブからの電磁放射を受け，その一部をブロツクし，またその空間的に離れた少なくとも第１，第２の部分を伝送するためのマスクが配置されている。イメージング光学系は電磁放射の空間的に離れた第１，第２のイメージの焦点を検出器のアレイ上に結び，その検出器は電磁放射の空間的に離れた第１，第２の部分に対応するイメージ信号を生じる。
【０００９】
また本発明の他の面によれば，イメージングユニツトはウエブの同じ部分について時間的に分離された少なくとも第１，第２のイメージを生じる。第１の時間的に分離されたイメージはウエブが第１照明条件で照らされている間に生じ，第２の時間的に分離されたイメージはウエブが第１照明条件とは異なつた第２照明条件で照らされている間に生じる。１つの実施例では，第１の照明条件はウエブの前面からの照明であり，第２の照明条件はウエブの裏面からの照明である。コンピユータは存在物の見かけ上の大きさ，見かけ上の形状，見かけ上の色などに従つて存在物の分類も行う。
【００１０】
【実施例】
本発明は以下の提案された実施例の詳細な説明と添付の図面によつてよく理解されるであろう。
【００１１】
図１はダクト１１中を矢印１３の方向に空気搬送されている繊維房１０を示す。ダクトの一方の側には穴あきの壁１２が，これをシールする硬いカバープレート１４と組み合わせて付けてある。カバープレート１４はダクト１１の内外の圧力差を克服する。図１にその収納位置で示したサンプラプレート１８は流体式モータと制御システムのような駆動機構１７に取り付けられ，ライン２５からの制御信号の指令で軸１９の周りに流れの中に回転し，プレートに当たる繊維房１０を捕獲する。反時計方向に流れの中を回転する間にプレートに当たつた適当な量の房１０が集められ，量後はプレート１８の回転運動によつて図２に示す閉じた位置まで動く。プレート１８が図２に示す閉じた位置に来たあと，制御ライン２５を通つて制御信号が加わると，シーリングプレート１４は適当な機械的機構２３，例えば流体ピストンとシリンダ及び制御システムによつて，その位置から外され，穴あき壁１２が露出される。
【００１２】
図２はサンプリングプレート１８が穴あきプレート１２の上に来て，サンプリング位置に達した所を示している。穴あきプレート１２上の繊維サンプル２０とサンプリングプレート１８の組み合わされたシーリング動作で，ダクト１１内外の圧力差には対抗できるので，シーリングプレート１４は引つ込められている。
【００１３】
この動作の桔果，繊維サンプル２０は穴２７を通してニードルサンプラ３２でサンプリングできるよう提供される。このニードルサンプラは同時に提出するＳｈｏｆｎｅｒ他の特許出願″試験のために繊維及び他の存在物を個々に分離するためのニードル式装置″に記述されている。図２の下右側には点線で引込まれた，即ち開いた位置にある把持／フイードローラ３４′を持つニードルサンプラ３２′か示されている。ニードルサンプラ３２′（点線）は丁度その右から左への運動を開始する所である。ニードル列３３′は幅が紙面に垂直に約２から４インチが好ましいが，ニードル列３３′は穴あきプレート１２に極めて近接して動き，存在物２０を代表するサンプルを穴２７を通してサンプラ３２に充分積載されるまで取得してから左へ動く。この位置でニードルサンプラ３２の把持／フイードローラ３４は図２の下，左側に実線で示すように閉じ，サンプル積載のステツプは完了する。この図においては，ローラ３４は中心軸の周りに回転するか，及び／又は回転及び／又は移動制御信号に応答して直線的に動くようにした通常の把持フイードローラを表すよう意図したものである。
【００１４】
サンプラ３２は適当な機構で水平方向に移動し，下に向かつて回転する。サンプラ３２は流体モータ３７から伸びるアーム３５に固定的に取り付けられていることが好ましい。キヤリツジ３９は直線チエインドライブとレール３６上に搭載されていて，キヤリツジ３９はレイル３６上の水平運動によつてモータ３７を運ぶ。ライン３９の信号のコントロール下にあるモータとモータコントロールシステム３８はチエインドライブとレイル３６に運動力を与え，サンプラ３２は実線で示したサンプラ３２と破線で示したサンプラ３２′の間の位置に動く。更にライン４３からのコントロールでモータ３７はサンプラを弧線４５で示す方向に選択的に回転する。
【００１５】
ニードルサンプラ３２は穴あきプレート１２に隣接したサンプリング位置から，図３に示すように回転し移動している。密閉用のプレート１４は図１に示した閉止位置に戻り，サンプリングプレート１８は時計方向に回転して収納位置に戻る。サンプリングプレート１８に着いて残つている繊維は圧搾空気で吹き飛はされ，ダクト１６中の搬送空気に戻される。図３には，更にニードルサンプラが回転し，プレゼンテーシヨンシリンダ４０と正しく合う位置に来ていることが示されている。シリンダ４０は好ましくはその表面の目打ち４４にピン４２を設けてあり，繊維をくしけずり，配列して，繊維とその上に沈積した存在物の薄いウエブの提示装置として役目をする（ここには薄いウエブは示されていない）。繊維はサンプラ３２の把持／フイードローラ３４の回転によつてシリンダ４０の回転と協動して，ピン３３から一様に解放され，繊維と他の存在物は一様にシリンダ４０上に沈積する。空間４３とサクシヨン４５は目打ち４４を通して空気流を与えサンプラ３２からシリンダ４０上へと存在物が沈積するのを助ける。この転送ステツプの第１の目的は繊維サンプルの１００％をネツプや不純物と言つた全ての存在物も含めて，本質的に何等の変更も加えずに移すことにある。第２の目的はイメージ分析システム５０に提供するのに好ましい薄いウエブの形にサンプルを形成することである。ニードル式サンプラ３２，別のニードルサンプリング手段，別の測定手段については同時に提出する特許出願″試験のために繊維及び他の存在物を個々に分離するためのニードル式装置″に記述されていて，参照としてここにも組み込まれている。各ニードルサンプラ３２から約１ｇのサンプルがプレゼンテーシヨンシリンダ４０に転送するのが好ましい。この量はニードルサンプラ３２の幅４インチに関係している。
【００１６】
プレゼンテーシヨンシリンダ４０はイメージ分析手段５０による検査のため存在物の薄いウエブを提示する。図３の実施例においては，シリンダ４０上の細かいピン４２と目打ち４４が一様な取外しと沈積を確実に行うため，またニードル３３からサンプルを外す時にくしけずりと分離作用を確実にするために用いられている。イメージ分析手段５０は好ましい形で沈積されている薄いウエブを調べる。サンプル中の繊維存在物の一様性と配列についての考察を以下に詳述する。
【００１７】
本発明のイメージ分析や制御のやり方を説明する前に，サンプリングサイクルの完了について説明する。手段５０によるイメージ分析測定が完了すると，ブラシ５２は矢印５３で示されるように右に動き，はり毛５４がピン４２とかみ合う。ブラシ５２とシリンダ４１は各々矢印５５と５７で示した方向に回転し，この際繊維，ネツプ，不純物，その他の存在物はブラシ５２のくしけずり作用と穴４４から加えられる圧搾空気５６によつてシリンダ４０から取り除かれる。同軸排出器５８が導菅５９に吸引を与えるために用いられていて，この吸引でブラシ５２とシリンダ４０の領域から空気搬送ダクト１１に空気流を戻す。この動作が終わるとスライドバルブ６０が閉じる。これでシステムは次の測定シーケンスに対する準備ができたことになる。上記の説明で，機械的な運動と制御は普通の手段で行われ，全操作は普通のマイクロプロセツサベースのコントローラか，図９のコンピユータシステム１４４のようなコンピユータで制御されるのが望ましいが，各ステツプはもし望むなら手動ででも制御できる。
【００１８】
図４は本質的には同じイメージ分析測定手段５０を用いた他の実施例を示す。薄いウエブ６２が形成され，イメージ分析測定手段５０に提示される。この場合サンプルは前と同様にニードルサンプラ３２で獲得され，プレゼンテーシヨンシリンダ４０に広げられるが，ここでは次に薄いウエブ６２がプレゼンテーシヨンシリンダ４０の周長よりも少し長いガラス板６４上にブラシでかき取られる。板６４は矢印６５で示すように左右の直線運動をするように搭載されていて，駆動ローラ６７で駆動される。このようにして密度，配列，その他の準備，提示特性，シリンダ４０によるサンプル上への効果などは前と同じように保持されるが，ここでは好ましい観察環境６６が設けられている。この環境では前方照明６８と後方照明７０が同時に又は別々に好ましい照明が得られるように使用される。背景のコントラストと他の要素はモータ駆動のキヤリア７２で与えられる。キヤリア７２は黒い背景を与えるものが好ましいが，後方照明のモードとして，白あるいは他の色，鏡面又は何も無しとすることもできる。広範囲の背景と前方照明で強調されたコントラスト又は分解性又は一般に存在物認識能力を選ぶことができる。
【００１９】
測定が完了すると，薄いウエブサンプル６２はガイドローラ７６の下にガラス板６４と共に動き，除去空気源７７からのきれいな圧搾空気で取外され，同軸排出器８０で駆動されるエアースイープ７８で運び出される。試験されたサンプルはこのようにして図３に示した工程に戻される。クリーナホイール７５は残留物を除き，板６４を次の試験のために準備する。
【００２０】
図５は繊維個別化装置１０２を示し，この装置は個々に分離した繊維と存在物を導管を通して感知ステーシヨン８２に供給し，感知ステーシヨン８２は存在物や繊維を観察ステーシヨン８８に供給する。サンプルは装置１０２で個々ばらばらに分離される。分離された存在物１０３は電気−光学的感知ステーシヨン８２（Ｍ３）を通つた後，回転する穴空きドラム８４上に沈積される。この沈積はサクシヨン８６で搬送空気を集めることによつて助けられる。ステーシヨン８８では図３及び４で示したと同様なやり方でイメージ分析システム５０が示されている。この実施例では，サンプルは空間９１に導入され，収集空間９２に放出されてサクシヨン９３で排出される環境制御気体９０によつて調質される。またサンプルは同様にして空間９６とサクシヨン９７によつて集められる環境制御気体９４によつても調質することができる。
【００２１】
シリンダ８４の表面速度はサンプル１００の繊維個別化装置１０２への供給割合との組み合わせで調節し，基本的に個々に分離された存在物が検査のため電気−光学的センサ８２とイメージ分析システム５０の両方に提供されるようにできることは明らかである。プレゼンテーシヨンシリンダ８４の速度が遅いと複数の存在物が沈積してステーシヨン８８のイメージ分析システム５０で検査されるようになる。１９９１年９月１９日出願の特許出願第０７／７６２６１３号明細書で紹介された時刻印字概念を，電気−光学的拡散光センサ８２からの信号と，ステーシヨン８８のイメージ分析システム５０の間に適用することが好ましい。即ちサンプル１００がステーシヨン８２とステーシヨン８８で感知される時刻の間には一定の時間遅れがある。このように，ステーシヨン８２と８８の測定は時間的に関連がある。
【００２２】
図６は本発明のオンライン工程監視の最も重要な実施例を示すもので、ここではイメージ分析手段５０はカード機１１２のドツフアシリンダ１１０上の薄いウエブを検査する。あるいはイメージ分析手段５０はウエブがドツフア又はクラツシユローラ１２２を出た後で，トランペツト１２５を通つてスライバ１２６になる前でウエブ１２０を検査する。存在物はその配置や密度に関しては本質的にはドツフアシリンダ１１０上とウエブ１２０中では同じであることはすぐ理解されよう。また“自由空間”中でウエブを検査する方が好ましく，そこでは前方，後方照明はずつとやり易く最高のコントラストと分解性のためにも好ましい。しかしある場合には図６に示すような空間１２４でウエブで測定することが不可能である。更に他の場合には，ドツフアシリンダ１１０の歯で移送されるときに薄いウエブを調べても，イメージ分析システム５０の弁別能力にとつては充分である。
【００２３】
以上図３，４，５及び６にイメージ分析手段による検査のために，繊維サンプルから薄いウエブを形成する手段を述べた。サンプルは運転している工程から自動的に収集されてもよいし，試験室の品質管理装置のための試験サンプルの一部であつてもよいし，あるいはまたカード機や同様の機械中で既に薄いウエブとして見出せるものであつてもよい。すべて本発明で提案するイメージ分析手段５０で有利にも検査することができる。次にイメージ分析の主題に移り，空間的，スペクトル的，時間的パターン認識又はフイルタリング，即ちＳＳＴＦの概念を説明する。
【００２４】
図７，８に光学的イメージングシステム１２９の概観を示す。システムには第１及び第２の光学的イメージングユニツト１３０と１３２が含まれ，これらにはＣＣＤカメラが含まれている。各イメージングユニツト１３０と１３２は綿のようなノンウオーブンウエブであることが好ましいウエブ１３４の少なくとも０．５ｍ幅の部分を観察できるように配置される。イメージングユニツト１３０と１３２は約０．０１ｍの重複１３５でウエブの約半分ずつを観察するのが望ましい。２つのイメージングユニツト１３０と１３２の目的はウエブ１００％を光学的に見ることにあるが，データレートは半分に減じられる。即ち各光学的ユニツト１３０又は１３２からのデータを別々に分析するときは１つのユニツトでウエブ全体を観測し，１つのカメラが２つのユニツトと同じ解像度を得ている場合とくらべて，データレートは約半分となる。
【００２５】
動いているウエブ１３４は広帯域放射源１３６と１３８で照明される。この放射源は赤外を含む可視光，非可視光を与える。光源１３６はウエブ１３４の前面を照射し，光源１３８は反対の後ろ又は下側を照射する。このような照射配置でウエブ１３４に当たる照明のタイプはウエブ１３４を後ろから透過する光の量，又は前面から反射される光の量，あるいは両者に関する情報を与えるよう変化させることができる。
【００２６】
イメージングユニツト１３０と１３２及び照射源１３６と１３８はデータ収集−コントロールユニツト１４０と１４２を介してイメージ処理−貯蔵コンピユータシステム１４４に接続される。光学的イメージングユニツト１３０と１３２はイメージ信号を生じ，この信号は処理のためにユニツト１４０と１４２を通つてシステム１４４に伝送される。コンピユータシステム１４４はユニツト１４０と１４２を通して照射源１３６と１３８に制御信号を出し，ウエブ１３４上への照明の強度と時間を制御する。またシステム１４４には情報リンク１４６を含んでいて，後に述べる外部システムに情報と制御を与える。
【００２７】
各光学的イメージングユニツト１３０と１３２の動作の詳細は図９，１０及び１１を参照することによつてよく理解できよう。図９には１つのイメージングユニツト１３０の動作を示しながら，光学的イメージングシステム１２９の詳細が示されており，ユニツト１３２は同様に動作すると理解されたい。図７，８及び９を参照して光学的ユニツト１３０はウエブ１３４の右側から，図７，８及び９で１ないし４の添字を付した４つの筋１５０を同時に観測するよう配置されている。提案した実施例では，筋１５０のそれぞれは幅０．５ｍｍで，ウエブ１３４を直角に横切る方向に長さ約０．５１０ｍの距離に伸びている。２つのイメージングユニツト１３０と１３２がウエブ全体を見るのに用いられているので，筋１５０は実際はウエブを横切つて連続して延びていると考えてよい。１〜４の記号を付けた４つの筋１５０は互いに４．０ｍｍだけウエブ１３４の動く方向と平行の方向で離れている。４つの筋１５０の縁から縁までの間隔は３．５ｍｍである。
【００２８】
光学的イメージングシステム１２９は１対のレンズ１５２と１５４及び空間マスク１５６を含んでいる。レンズ１５２と１５４の目的はウエブ１３４の像をミラー１６０の前面から反射した後，ＣＣＤカメラと格子組立上に結ぶためである。空間マスク１５６の機能はＣＣＤと格子組立の視野を４本の筋１５０に限定することである。ウエブ１３４は矢印１６０の方向に動いているので，ＣＣＤと格子組立がウエブを異なつた時間で４回にわたつて観測するのが好ましい。即ちウエブ１３４のすべては４本の筋１５０のおのおのを通過するであろう。従つてウエブ１３４の最初に筋１５０の第１の筋で観測された部分は次に１５０の第２の筋で２回目に観測され，３回目に１５０の第３の筋で観測され，４回目には１５０の第４の筋で観測されることになる。後でより詳細に示すように，このような重複を行つているのは正確度を増し，及び／又は得られる情報量を増すためである。
【００２９】
ＣＣＤと格子組立からの信号はデータ収集−コントロールユニツト１４０の一部である読取り電子回路１６２に送られる。読取り電子回路１６２はその出力をイメージプロセツサ１６４に与え，その出力は表示−貯蔵ユニツト１６６に与えられる。１６４と１６６は共にイメージ処理と貯蔵を行うコンピユータシステム１４４の一部である。
【００３０】
ウエブ１３４の速度はロータリエンコーダ１６８のような速度検出器で常に監視されていて，この検出器は速度情報を電子回路１６２を介してコンピユータシステム１４４に与える。この速度情報は重要で，これによりシステムが４本の筋１５０で与えられる重複性の利点を活用し，組立構成機構１４８で検出された望ましくない不純物のような項目のウエブ中の位置をたどり，下流で取り出すことができるようになるのである。
【００３１】
図１１にはマスク１５６の詳細が示されている。マスク１５６にはスリツト１７０，１７２，１７３，１７４があり，これはＣＣＤと格子組立の視角を４本の筋１５０に限定するためのものである。このようにスリツト１７０，１７２，１７３，１７４は筋１５０の大きさと形をコントロールする。幅０．５ｍｍの筋とすることが好ましいので，幅（ｄｘ）は対象面上の希望するイメージ幅０．５と第１の光学的要素１５２の拡大率との積で求められる。マスクの幅ｄｙ／ｙ２はレンズ１５２の拡大率と監視したい監視幅（約０．５１２ｍ）との積で求められる。かくしてウエブから１ｍｍ離れて配置された焦点距離６０ｍｍの光学的要素１５２に対しては，次のように計算できる。
Ｍ ＝６３．８・１０−３
ｄｘ＝３２μｍ
ｄｙ＝３２ｍｍ
【００３２】
マスク１５６は精密カツト金属フイルムかガラス基体にクロムでけい線処理したもので作ることができる。
【００３３】
次に図１０を参照すると，ＣＣＤアレイと格子組立が示されている。格子組立へ入る光は、コンピユータシステム１４４で制御される電子シヤツタ１７５を通る。光は最初に分散格子１５９に当たる。シヤツタ１７５を通過した光はＣＣＤアレイ１８４に入る。分散格子１５９は入射光を８つのスペクトルチヤンネルに分散し，格子はウエブの運動方向に対応した方向に分散が生ずるように配向されている。かくして分散はスリツト１７０，１７２，１７３，１７４（図１１）に対して垂直の方向に，また４つの筋１５０（図１０）に対して垂直の方向に起こる。分散格子は８つのスペクトル成分がウエブ上４ｍｍ（ウエブ上の４筋）に対応するＣＣＤの領域に広がるように設計され，大きさを与えられている。このようにして、１５０の各筋のそれぞれを１つのアレイ１８４の上に形成する代わりに，筋１５０の各筋のそれぞれに８本の相隣り合うイメージをアレイ１８４上に結像させる。１５０の４つの筋の大きさと筋の間の間隔を各筋の８個の像がＣＣＤアレイ１８４の上にオーバラツプしないで結ばれるように選ぶことが望ましい。分散格子は光をスペクトルチヤンネルに分解するので，アレイ１８４上に形成される各筋の像は筋１５０のそれぞれ異なつた色情報を提供する。このデザインによつて，入射する光の強度だけを測るＣＣＤアレイを用いて，可視波長における色情報を観測するのに簡単でコンパクトなデザインができ上る。
【００３４】
可視領域の外の放射を求めたいときは，透過分散格子１５９を反射格子と置き換えるべきである。この場合，ＣＣＤと格子組立はケース中に電子シヤツタ１７５とアレイ１８４を含んでいる。しかしこの場合反射格子は電子シヤツタ１７５と窓の外側に配置されているので，近赤外放射のような不可視光は反射され，電子シヤツタ１７５を通つてアレイ１８４上に至る。反射格子の機能は不可視光を図１１に示す格子１５９と同様なやり方でスペクトルチヤンネルに分割することである。もちろんＣＣＤアレイ１８４は不可視光に鋭敏なタイプのものを使わなければならない。例えば非赤外放射に対してはＣＣＤアレイは珪化白金アレイ又はテルル化水銀カドミユームアレイなどがある。これらを適用した場合は特に可視領域アレイよりも分解能が落ちる。
【００３５】
上記の説明において，特に図９に関して，光学的イメージングユニツト１３０をデータ取集−コントロールユニツト１４０と一緒に説明した。光学的イメージングユニツト１３２と１４２は本質的にユニツト１３０と１４０と等価なものであり，従つて図９では１３０と１３２両イメージングユニツトと，１４０と１４２両データ収集−コントロールユニツトを記述し，表していると理解すべきである。
【００３６】
図９に示すシステム１２９の動作は図１３ないし１５に示した電子的デイジタルプロセツシングを参照してよく理解できるだろう。ＣＣＤアレイ１８４は１０２４×３２イメージピクセル１９０から構成されていて，この場合，３２ピクセル単位がアレイ１８４上のウエブ１３４の像の動きと平行に配置されていて，また１０２４ピクセル列１９０はアレイ１８４上に現れるウエブ１３４の像に直角に配向している。アレイ１８４はＡ／Ｄコンバータ１９２で１度に４ピクセルを読み込まれるのが好ましい。ここで各ピクセル１９０で感知された電圧はデイジタル数に変換され，これはＤＥＭＵＸ１９４からデイジタルメモリ１９６に出力さされる。このメモリは平均化−全強度アキユムレータ１９８で読み取られ，アキユムレータの出力はイメージバツフア２００に加えられる。アキユムレータ１９８の機能はアレイ１８４からの１０２４ピクセル出力の４列を平均し，イメージの各列を作りイメージバツフア２００に入れることである。この平均処理は再び図９を参照してウエブ１３４の０．５ｍｍの１切片が筋１５０をよぎつて通過することを考えるとよく理解できる。
【００３７】
先ずこの仮定の切片が最初に第１筋１５０に現れることを考える。電子シヤツタ１７５がＣＣＤ１８４を感光させ，ウエブのこの仮定の切片が第１回目として観測される。次いでこの切片は第１の筋位置から第２の筋位置に動く。イメージプロセツサ１４４はエンコーダ１６８からの速度信号を受け，ウエブが０．５ｍｍ動く度にシヤツタ１７５を開く。このようにしてシヤツタ１７５が９回目に開いたとき仮定の切片は第２の筋１５０の位置に来て，この切片はＣＣＤアレイ１８４で２度目として観測される。同様にして，シヤツタ１７５の１７回目の開きで切片は第３の筋に来て，シヤツタ１７５の２５回目の開きで切片は第４の筋に来て，切片はそれぞれ第３回目，第４回目として観測される。以上の説明から，ウエブの各切片は上述の過程を経て４回測定されることが認識されよう。このようにして，第１，第９，第１７及び第２５回目の０．５ｍｍ切片の観測を平均して，各切片に対する平均測定が得られる。
【００４０】
図１３にメモリ１９６のコントロールについて示した。メモリ１９６は４つのブツク，ブツク１からブツク４に分割され，それぞれ記号２０２，２０４，２０６，２０８で識別されている。データの収集は次のように説明される。ロータリエンコーダ１６８（図１０）から正しい位置の表示を受けると，シヤツタ１７５（図１０）は約０．０００１ｓｅｃ．開き，ＣＣＤアレイ１８４を露出する。イメージ収集の過程が開始され，ＣＣＤアレイ１８４の第１の１０２４ピクセル行を１度に４ピクセルずつ読み，これをブツク１の頁１の列１の１番右の１０２４位置にストアする。ＣＣＤアレイ１８４の次の１０２４ピクセル行を読み，これは最初の行とおなじ空間的情報を与えるものであるが，異なつたスペクトル波長にあるものなので，ブツク１の頁２の列１にストアする。各ブツクは８つの頁を持ち，ＣＣＤアレイ１８４の最初の８行はブツク１の８つの頁の最初の行に読み込まれる。ＣＣＤアレイ１８４の次の８行はブツク１の８つの頁の２番目の行に読み込まれる。ＣＣＤアレイ１８４の次の８行（１６〜２４）はブツク１の１〜８頁の３行目に読み込まれ，ＣＣＤアレイ１８４の最後の８行はブツク１の１〜８頁の４行目に読み込まれる。
【００４１】
ＣＣＤはすべて読み取られたのち，クリアされ，プロセツサ１４４はウエブ１３４が０．５ｍｍ前に動いたことをエンコーダ１６８が示すまで特つ。その点がくるとシヤツタ１７５は再び開き，第２の露出が行われる。第２の露出結果は上記のようにしてブツク１の１〜８頁の５〜８行にストアされる。同様にして続く露出の結果はブツク１に１〜８頁の２９〜３２行にストアされるまでストアされる。９番目の露出で図１４に記号２０４で示すようにブツク２が始まる。ブツク２には露出９〜１６が含まれることになる。同様にブツク３とブツク４はそれぞれ露出１７〜２４と２５〜３２とに対して作られる。上の論議で明らかなように，ブツク１は最も古い露出結果が含まれ，ブツク４には最も新しい露出結果が含まれている。
【００４２】
更にブツク１の８つの頁の行１はブツク２の各頁の行２，ブツク３の各頁の行３，ブツク４の各頁の行４と同じウエブ切片像に対応することが判る。このようにして，イメージバツフア２００中の最初の頁の行１を作るため，アキユムレータ１９８は（ブツク１，頁１，行１）＋（ブツク２，頁１，行２）＋（ブツク３，頁１，行３）＋（ブツク４，頁１，行４）を平均する。アキユムレータ１９８はイメージメモリバツフアの頁２〜８の行１を上に述べたと同じようにしてブツク１〜４の頁２〜８から作る。
【００４３】
イメージバツフア２００中の頁１の行２を作るため，アキユムレータ１９８は露出２，１０，１８，２６から得たデータを用いる。イメージバツフア２００中の頁１の行２は，（ブツク１，頁１，行５）＋（ブツク２，頁１，行６）＋（ブツク３，頁１，行７）＋（ブツク４，頁１，行８）を平均して得られる。同様にして続いて行われる露出はイメージバツフア２００の８頁の最初の８行を作るのに用いられる。他の例として，イメージバツフア２００の行８を作るため，アキユムレータ１９８は（ブツク１，行２９）＋（ブツク２，行３０）＋（ブツク３，行３１）＋（ブツク４，行３２）を加える。イメージバツフア２００の８行が計算されたら，ブツク２，３，４はそれぞれブツク１，２，３に再指定される。そして新しいブツク４がＣＣＤ１８４の次の８露出を用いて作り出され，イメージバツフア２００の各８頁の次の８行が最初の８行と同様に計算される。この過程はイメージバツフア２００が渦巻状のイメージバツフアであるように何時までも続き，常に全８頁に１６行のイメージ情報を含んでいる。上の既述からイメージバツフアは常にウエブ１３４の各１６行からなる″頁″と呼ばれる８個の像，即ちイメージを含んでいることがわかる。イメージバツフア２００中の８つのイメージ（頁）はそれぞれ周波数（色）について異なつている。即ち各像は特定のスペクトル領域を表している。もしウエブがその特定のスペクトル領域で１つの像を生ずると，かかる像はイメージバツフア２００のその特定のスペクトル領域を含む頁に現れる。
【００４４】
イメージバツフア２００の出力は更に，図１５に示す別の実施例の説明で詳細に示すように解析される。ここではアキユムレータ１９８は２つのアキユムレータ１９８ａと１９８ｂに分割され，イメージバツフア２００は２つのイメージバツフア２００ａと２００ｂに分割されている。図１５はこれらのエレメントを象徴的に示したものであり，アキユムレータやイメージバツフアを実際物理的に分割するものではなく，このように分割して示せば理解し易いためである。
【００４５】
図１５に示した実施例はシステム１２９に内蔵された重複性の利点を他の方法で示したものである。ウエブ１３４の各切片はＣＣＤ１８４で４回観測され，あるいは像にされることを想起されたい。上の実施例では４つの重複した像は１つの像を作るのに平均された。しかし図１５に示した実施例においては重複性は別の方法で使われる。この実施例を利用するには，ウエブ１３４の照明は各１６の露出毎に変更する。例えば最初の１６露出の間は光源１３８が点灯してウエブ１３４をウエブの裏側から照射し，ウエブを透過する光だけを検出器１８４で受ける。次の１６露出（１７〜３２露出）の時は，光源は消し，光源１４０を点灯し，ウエブからの反射光だけをアレイ１８４で受ける。その後光源１３８と１４０は交互に１６露出毎に点滅し，ウエブ１３４は同時には一方の側だけから照らされるようにする。アキユムレータ１９８ａはイメージバツフア２００ａの中に上述のような方法でブツクの形で像を作る。この場合上と異なるのは，アキユムレータ１９８ａは光源１３８が点灯するときの最初の１６露出と続く奇数番目のセツトの１６露出からのデータだけを受けることである。アキユムレータ１９８ｂは光源１３８が消灯し，光源１４０が点灯するときの偶数番目のセツトの１６露出からのデータだけに基づいてイメージバツフア２００ｂの中にイメージブツクを作る。このようにしてイメージバツフア２００ａは透過光イメージを，イメージバツフア２００ｂは反射光イメージを含むことになる。これら両イメージは実際は前に述べたような方法で別々の８頁に含まれる８イメージである。
【００４６】
アキユムレータ１９８ａと１９８ｂを操作する他の方法は照明を各８露出毎に変え，光源１３８が露出１〜８の間と露出１７〜２４の間だけ点灯し，光源１４０は露出９〜１６の間と露出２５〜３２の間たけ点灯するようにする。この場合，アキユムレータ１９８ａは８露出の奇数番目のセツトだけからの情報をイメージバツフア２００ａに対して生じ，１９８ｂは８露出の偶数番目のセツトだけからのデータをイメージバツフア２００ｂに対して生ずる。
【００４７】
図９に示したシステムは４重の重複が得られるが，もし望むならば全ての真の重複をやめ，ウエブ１３４が筋１５０を通過するとき４つの異なつた光条件下でウエブを観測するようにもできる。例えばマツトが４つの異なつた光条件下で露出され，筋１５０の１つの下をマツトの切片が通過する毎に異なつたタイプの照明が与えられるようにする。例えばマツト１３４は最初の８露出では赤色で照明され，２番目の８露出では緑色で照明され，３番目の８露出では黄色で照明され，４番目の８露出では青色で照明されるようにできる。５番目の８露出で光条件は再び前と同じ順序でサイクルを８露出毎に繰り返す。このようにしてマツト１３４の各切片は筋１５０を通過するときに４つの異なつた光条件にさらされ，マツト１３４の異なつた部分が異なつた位置で色々な光条件にさらされる。例えばマツトの１つの部分は筋１で赤にさらされ，マツトの他の部分は筋２で赤にさらされる。しかしマツトの全ての切片は異なつた位置で４つの光の全てにさらされるだろう。この実施例では１９８ａと１９８ｂのような４つのアキユムレータを用い，各アキユムレータはある光条件がマツト１３４を照射しているときだけデータを受け入れるようにプログラムされるのが好ましい。そのような場合，各アキユムレータは８露出の４つめ毎のセツトからのデータに応答する。
【００４８】
上の例では，図９の光学システムは筋１５０の数を変えて希望する量の重複を持つように作られることを示す。この重複はマツト１３４が筋１５０の各々の下を通過するとき同じように露出し，結果を平均することにより，信号対雑音比を減ずるのに用いることができる。あるいはマツトを異なつた波長又は方向又は光のタイプと言つた異なつた光条件にさらし，その際ウエブ１３４についてより多くの情報を集めるのにこの重複性を用いることもできる。
【００４９】
図１０の構成を変更して，反射格子を挿入して反射光をＣＣＤアレイ１８４に入れるようにすることができる。このシステムは光源１３８と１４０で与えられる照明が近赤外放射であるときに用いられる。
【００５０】
再び図１３及び１５を参照し，アレイ１８４は１０２４ピクセルの行を含んでおり，各ピクセルはウエブ１３４の０．５ｍｍ×０．５ｍｍの領域を観測することを想起されたい。ウエブ１３４の全幅は１ｍであるので，２つの光学的イメージングユニツト１３０と１３２は何処でも０から２４ピクセル重なるようにセツトされる。提案した実施例においては，ユニツト１３０と１３２は２０ピクセル又は０．０１ｍ重なるようにセツトされ，各カメラもウエブがその外側の縁で４ピクセル又は２ｍｍの距離だけ重なるような視角を持つようにされる。光学的イメージングユニツト１３０と１３２の重なる領域はユニツト１３０と１３２が重なる領域でウエブ１３４の同じ部分を精密に見ているように調節するために用いられる。このような重なりによつてウエブ１３４を完全に観測し，ユニツト１３０と１３２の調節が一層容易となる。またユニツト１３０と１３２の代わりに希望する解像度を下げるか，もつと高い解像度のＣＣＤアレイ１８４を用いるかして，１つの光学的イメージングユニツトにすることもできることが理解されよう。
【００５１】
次に図１５に表示−貯蔵システム１６６のブロツク図を示す。これらの図では２つのイメージバツフア２１０と２１２が示されており，これらの各バツフアは図１２のバツフア２００と等価なものである。従つてバツフア２１０と２１２はそれぞれ８つのメモリ位置に８つのイメージを含んでおり，それぞれは頁と見なされる。各頁は１６×１０２４アレイのデータである。イメージバツフア２１０と２１２はそれぞれプロセツシングバツフア２１４と２１６に読み込まれる。バツフア２１４と２１６のデータを操作するため２つのデイジタル信号プロセツサ（ＤＳＰ）２１８と２２０が設けられ，２つのＤＳＰ２１８と２２０は中央プロセツサ２２２でコントロールされている。プロセツサ２２２はターミナル２２４とコミユニケーシヨンリンク１４６につながれている。
【００５２】
プロセツシングバツフア２１４と２１６中にストアされた生データはウエブ１３４の複数の特徴物を示すものである。ＤＳＰ２１８と２２０及び中央プロセツサ２２２はイメージに含まれるスペクトル及び空間的情報を用い興味ある存在物の位置を見つけ分類し，又は識別するのに用いるようプログラムされている。例えば提示された実施例では，システム１６６は繊維ウエブ１３４中の不純物とネツプの位置を見つけるようプログラムされている。図２１ではプログラムの最初のステツプ２３０はプロセツシングバツフア２１４と２１６の各ピクセルにその強度値に基づいて１又は０の２進値を割り当てるためのものである。今の目的には値１（ｏｎ）を持つピクセルは特徴物を示し，値０（ｏｆｆ）を持つピクセルには背景を示すと定義する。透過光のモードで受けたイメージ情報に対しては興味の対象物は光を減ずるので，プログラムは背景値の３０％以下のピクセルには値１を割り当てる。反射光のモードで受けたイメージ情報に対しては背景値の３０％以上のピクセルに興味があり，それらには値１を割り当て，他のピクセルには値０を割り当てる。この２進値の割り当てはバツフア２１４と２１６の８頁中のすべてのイメージについて行われる。上述の２進値の割り当てで透過又は反射光の何れかで生じたイメージを操作するのに，同一特徴物の識別技術と大きさを求めるアルゴリズムが用いられる。
【００５３】
流れ図の２進値イメージへの変換に続くステツプ２３２で示されるように，イメージバツフアは上のピクセル列を特徴物のオーバラツプについてチエツクすることでスクリーンされる。これはピクセルの上の列の回りの各ピクセルをチエツクすることで行うことができる。隣接する５ピクセルすべてが値１であると，特徴物がオーバラツプしたものと考えられる。次いでその特徴物で占められた列の数が求められ，その数はコントロール回路に与えられ，その列の数だけリフレツシユタイムを進めさせる。このようにしてイメージバツフアのリフレツシユ時間がコントロールされ；ヴロセツシングバツフア２１４と２１６に与えられる次の特徴物の縁が重ならないようにする。代わりの実施例では，重なりを避けるためにイメージバツフアのリフレツシユタイムをコントロールするよりも，プロセツサはバツフア２１４と２１６の最後の列（後縁）にある興味ある特徴物を同定する。境界上で同定されたこれらの特徴物は別のメモリにストアされる。次いでプロセツシングバツフア２１４と２１６がリフレツシユされると，バツフア２１４と２１６の２つの頁の間の境界を重ねているセーブされた特徴物の残りの部分を見つけるために，バツフア２１４と２１６の各々の第１列（前縁）が分析される。このようにしてＤＳＰ２１８と２２０は境界を重ねた２つの特徴物から１つの特徴物（粒子イメージ）を再構築する。
【００５４】
オーバラツプが同定され補償されると特徴物はステツプ２３４で同定される。特徴物は値１の２つ又はそれ以上の隣接するピクセルとして定義される。隣接性は水平，垂直又は斜め何れの方向でもよい。これらの特徴物の境界は追跡技術，バイパスフイルタ，微分計算などで求められる。いつたん特徴物が位置付けされその境界が求められると，その特徴物は形状について確認される。例えば形状は特徴物の境界をよく知られたマージングとスプリツテイング技術を用いて堆計することによつて求められる。綿繊維中のほとんどの不純物は簡単な幾何学的形状をしていると期待され，また主として特徴物の縦横比に興味があるのでこの技術はうまく働く。特徴物の形状を求める他の方法は粒子境界の一次元表示を定義することである。この方法によれは，特徴物の図心から境界までの距離を図心角（極角）の関数として記録する。図２３に円形の特徴物が例示されていて，動径を図心の回りに回して得られたこの特徴物の表示が示されている。示した表示を矩形の図心のまわりに動径を回転させて得られた表示と比較する。この方法は特に高い径対称性を持つ粒子を認識するのに適している。このアプローチの他の利点は特徴物が一次元で表わされ，メモリスペースと処理時間が節約されることである。
【００５５】
ステツプ２３６に示すように，特徴物の位置が求まり，その大きさと形状に関する情報が得られたら，その特徴物は先ず異常なスペクトルの性質について分類される。綿の色は見たところ白から薄い黄色までの範囲にあり，黄又は白以外に強い反応を持つ物質は異物より成り，取り除くべき物と見なされる。例えば糖分を含んでいるネツプは近赤外スペクトル領域で強いスペクトル反応を示す。このように近赤外スペクトルに強い反応を示すような特徴物は不純物として捉え，後述するようにして除去する。フローチヤートのステツプ２３８は特徴物のスペクトル特性に基づいて不純物を直ちに同定することを示している。
【００５６】
次にステツプ２３９に示すように，特徴物は１度に１つずつ反射光バツフアから選ばれる。その特徴物がどんな方向であれ４ｍｍ以上の直径を持つていれば，この特別な適用においては未知の不純物粒子と見なされる。何故なら興味ある粒子，例えば不純物，ネツプ，種子表皮破片などはほとんど４ｍｍよりは小さいからである。次に同じ特徴物の透過光で照射された時の大きさと，１つの比が計算される。即ち透過光で観測された粒子の大きさを反射光で観測された粒子の大きさで割る。綿，特に薄いウエブではかなり半透明であるので，綿自体は基分的には透過光ではなく反射光で観測される。これとは異なり不純物，草，樹皮等のような不透明な異物は本質的に全ての光をブロツクするので透過照明の下で高いコントラストを示す。反対にネツプとして知られる繊維の硬いもつれや塊は反射光下で最もよく見ることができる。種子表面断片は半透明な繊維塊と核となる種子表面とでできており，透過，反射照明での反応を比較することによつて求められる。フローチヤートのステツプ２４４に示すように，前述の比が０．１以下であると，その特徴物はステツプ２４５で径対称であるかどうかについて評価される。図２３で示したように径対称であるとステツプ２４７で示すようにネツプと同定される。そうでなければこの特徴物はステツプ２５０で示すように繊維塊又は房と同定される。ステツプ２４６で示されるように，比が０．１と０．８の間にあると，これはステツプ２５２のように直ちに種子表皮断片と同定される。最後に比が０．８以上だと（ステツプ２４８），プログラムはステツプ２５４に示すように縦横方向比を分析する。もし縦横方向比が，例えば２以下と小さいと，ステツプ２５６に示すように粒子は葉カスであると同定される。もし方向比が４以上と言うように大きいと，ステツプ２５８に示すようにその不純物は樹皮又は草と同定される。図９に示したウエブ１３４のような綿のウエブ中の粒子を同定し分類することはその綿が観測されている点の上流，下流を問わず，綿の処理に関して何等かの決定を行うのに有用である。例えば極めて不純物の多い綿が観察されたら操作者は綿のクリーナの処置から手を付け，あるいは上流の機械のクリーニング効率を上げるであろう。もし特別なタイプの不純物が観測されたら，上流に何か特別なタイプの問題があることを示唆するだろう。もし妙な色の条件が観測されたら，染色されたぼろきれの一部が上流で綿の中に入り込んどことを示し，これは多量の量終製品を損なうことになりかねない。
【００５７】
同様に綿のウエブ中の粒子を同定し分類することは，下流での処理に有用な情報を提供する。例えば近赤外領域で強いイメージを示すねばねばしたネツプは処理工程機械を著しく妨害し，最終製品の品質を落としてしまう。このように，糖分を含んたネツプの除去は下流での処理に高い優先度を与えられる。ある適用においては小さな葉カス等は何の問題も生じないが，樹皮断片は問題がある。そのような場合は下流の処理には検出された草の除去が強調され，恐らく葉カスは無視されるだろう。
【００５８】
以上綿又は他の繊維のウエブ中の不純物を見つけ同定する装置と方法について述べたが，次に好ましくない存在物をウエブから除去することについて述べる。上述した装置と方法によつて存在物は見出されて，除去の価値に優先的な分類にしたがって同定される。図２３は薄いウエブ３４４から好ましくない存在物を除去しクリアするための圧搾空気を使つた提案の除去器３００の断面図を示し，図２４は図２３の１９−１９線による断面図を示す。図２７は図２５の除去領域３５０の拡大図である。図２３，２５にみられるように，薄いウエブ３２０はプレート３３０と３３２の間を通って搬送されていて，プレートには矩形の隙間３３５を持つ入力ノズル３３４の列を持っている。間隙は約３ｍｍのオーダで図２５には幅３３８で示されている。図２６の断面を見たところで矩形間隙３３５の長さは１ｃｍのオーダであることが示されており，間隙の間隔３４０も１ｃｍのオーダである。ウエブ３２０は幅が約１ｍ又は４０インチで，ノズル列３３４はウエブ３２０を横切つて垂直に延びている。図２５い示されたテーパを持つた単一の減速ノズル３３６は同じく約３ｍｍのオーダ，長さは１ｍで，ノズル列３３４の下に位置していて，３３４からの吹き出し空気を受けている。
【００５９】
図９，２５，２６を参照してノズル列３３４は図８に示された筋１５０の下流に既知の距離をおいて位置されている。ウエブの速度はロータリエンコーダ１６８で常にコンピユータシステム１４４に報告されているので，コンピユータ１４４は特定のウエブ切片が，例えば筋１５０の最初の帯からノズル列３３４まで通過するのに要する時間を計算する。好ましくない存在物がシステム１４４で検出されると，その位置（空間座標）が薄いウエブ１３５（図２５では３２０）に関連して求められ，システム１４４は好ましくない存在物がノズル列に達するのに必要な時間を計算する。イメージユニツト１３０と１３２中のＣＣＤアレイ１８４はウエブ１３４（３２０）を，横切る０．５ｍｍの筋を，０．５ｍｍ矩形を見る各ピクセルで観測していることを想起されたい。従つてアレイを横切つて好ましくない存在物のイメージまでのピクセルを数えることによつて，存在物の横方向の位置が求められる。存在物の横の位置に基づいてコンピユータシステム１４４は存在物がノズル３３４に達したとき，その内どのノズルが存在物の上に来るかを求める。存在物が除去領域３５０に達した時に，多くの取出器供給パイプ３５５の内の１つに，迅速作動ソレノイドバルブ３５４の内の１つによつて圧搾空気の一吹きを加える。コンピユータシステム１４４は制御線３５３を通して制御信号を加え，１つ又はそれ以上のバルブ３５４を働かせ供給パイプ３５５を通して圧搾空気を吹き出す。清浄な圧搾空気がパイプ３５２が各供給パイプ３５５に供給され，各供給パイプ３５５はノズル３３４の内の１つのマウス３３７に位置している。供給パイプ３５５を出た圧搾空気はノズルマウス３３７を取り巻いて好ましくは圧搾空気３３９のように僅かに圧力の掛かつた部屋を形成する部屋３６０から一定量の空気流を送り出す。供給パイプ３５５と部屋３６０からの組み合わされた空気流は空気の一吹きとなつて，存在物３５６を薄いウエブ３２０から減速ノズル３３６を通してウエイストパイプ３５８の中へ吹き払う。減速ノズル３３６は除去領域３５０に非常に僅かな正の初期圧を生ずるような大きさとし，薄いウエブ３２０の存在物の回りの成分を除去領域３５０から押し離し，一方同時に好ましくない存在物３５６を屑収集パイプ３５８中に吹き出す。圧搾空気が供給パイプ３５５から遮断されたとき，初期正圧の後で減速ノズル３３６中の空気の動きの惰性で生ずる負圧が短期間生じ，これにより除去領域（１ｃｍ×３ｍｍの矩形）を取り巻く成分が内部へ動く。この負圧の期間はウエブ３２０の存在物を除去した後の穴を一部分は閉じるが，ウエブ３２０を屑収集パイプ３５８の中へ引き込まないような時間としてある。
【００６０】
好ましくない存在物をシステムの外へ送り出すため空気は屑収集パイプ３５８を通つて常に動いている。屑収集パイプ３５８と入力室３６０は除去ノズル３３４と３３６の独立した動作を妨害しないような大きさとしてあり，これら除去ノズルは代表的なカードのウエブ（幅）に対しては約１００個が配置されている。更に，供給空気パイプ３６０は充分大きく，何処かの除去ノズル３３４で生ずる短いパルスの相互作用は１つ以上の除去ノズル３３４が同時に働いたときでも，実質的に他には影響しないようになつている。供給パイプ３６０に入つて来る空気はフイルタを通つており，さもなければ除去の目的に適応するよう調質されている。
【００６１】
図２７は圧搾空気を用いた第２のタイプの除去器４００を示したもので，図６のドツフアシーリング１１０のようなクロスシリンダから存在物を除去するのに適したものである。図６と図２７で″Ｘ″印をつけた位置４０２は除去器４００を取り付けるのに適した位置でイメージ分析システム５０とクラツシユローラ１２２の間である。図２７を参照してイメージ分析システム５０はドツフアシリンダ１１０上の除去すべき存在物を発見し，同定する。前記パターン認識，決定，タイミングは図９のコンピユータシステム１４４で取り扱われ，線１４６上の制御信号は除去器のコントラーラ４０４で迅速作動ソレノイドバルブ４０６を励起する。この動作で清浄な圧搾空気が部屋４０８に，そして吹き付け用の空気穴４１０に供給される。同時に（あるいはもし望むなら別個の，他のバルブと異なつたタイミングで），ソレノイドバルブ４０６は清浄な圧搾空気を同軸の除去器４２０に供給する。吹払い用の空気流４１２と排出器を駆動する空気流４１６が同時にスタートすると仮定すると，圧力をかける吹出し用の空気流４１２と吸引を行う排出用の空気流４１６の組み合わされた動作で，高速で動く小さな量の″押しそして引く″又は″パルス状″の空気をドツフアワイヤ４２２を横切つて存在物４１８とこれに付いた僅かつ繊維４１９をワイヤ４２２から持ち上げて，収集パイプ４２４に引き込む方向に与えることになるのは明らかである。空気流４１４は空気流４１２の流入と空気流４１６に伴う吸引で駆動される。まとめると，除去器４００の働きは短期間（ミリセカンド）の急激に動く（マツハ１に近い）体積パルス（１／３立方センチ）を供給し，これで存在物をシリンダのワイヤから挿き出し，ウエブから取り除くものと考えられよう。除去穴の幅と長さは図２３〜２６の除去器３００のように，３ｍｍ×１０ｍｍで，ドツフアシリンダ１１０上のウエブの１ｍ幅をよぎつて１００個が配置されている。
【００６２】
この実施例においては，圧搾空気排出ノズルが示されているが，機能的に等価のものであれば他の排出手段も使うことができる。そのような手段は機械的パンチング，カツテイング，又はフツキング又は同様な手段がある。動いている綿ウエブ中の不純物のような興味の対称とする特徴物を発見し，同定するためのシステム１４８を用いることを提案しているが，除去器と関連させて他のタイプの検出システムも用いることができると理解されたい。同様に除去器や繊維処理器もここに述べた検出システムと共に使うことができる。ここに述べた各種の実施例は本発明を示すための例として意図されたものであり，本発明は多くの再配置，改変，一部の除外などが特許請求の範囲に定義した本発明の範囲を逸脱することなく行えることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気的にダクト中を搬送されている繊維房と，ダクトの壁に設けたサンプラを示す断面図である。
【図２】ダクトから繊維サンプルを取り出す動作中のサンプラを示す図１と同様な図である。
【図３】更にサンプラの動作と，サンプラがシリンダに繊維を引き渡しているところを示す図である。
【図４】サンプラが繊維サンプルをシリンダに渡し，シリンダはサンプルをガラス板に渡すところを示す図である。
【図５】繊維は分繊器で処理され，個々の繊維モニタを通つて搬送され，更に監視のために円筒スクリーン上に沈積される他の実施例を示す図である。
【図６】本発明をドツフアシリンダと上のウエブ及び／又は繊維機械のドツフイングローラを離れるときのウエブと関連して実装した様子を示す断面図である。
【図７】ニードルサンプラで採取された繊維スライバを含む導菅の断面図である。
【図８】図７のニードルサンプラから繊維サンプルを取外す処理ステーシヨンを示す図である。
【図９】２つのＣＣＤカメラとウエブの前後の照明を含む光学的イメージングシステムを示す図である。
【図１０】図９の光学的イメージングシステムの詳細図である。
【図１１】図９の光学的イメージングシステムに用いられるマスクを示す図である。
【図１２】ＣＣＤカメラがメモリとメモリバツフアに読み込む様子を示す図である。
【図１３】ＣＣＤからのイメージがストアされる４つのメモリブツクを示す図である。
【図１４】ＣＣＤの読み取りとイメージをメホリにストアする別のシステムを示す図である。
【図１５】光学的イメージングシステムで生じたイメージを処理するために用いられる処理システムのブロツクダイアグラムである。
【図１６】イメージバツフア中の２つのイメージを示す図である。
【図１７】存在物の幾何学的形状を示す図である。
【図１８】図１７に示した存在物の特徴的信号を示し，ここに信号は動径を幾何学的形状の図心の廻りに回転して発生させ，動径の角位置に対して半径の長さをグラフとしてある図である。
【図１９】存在物の幾何学的形状を示す図である。
【図２０】図１９に示した存在物の特徴的信号を示し，ここに信号は動径を幾何学的形状の図心の廻りに回転して発生させ，動径の角位置に対して半径の長さをグラフとしてある図である。
【図２１】繊維ウエブ中の異なつた存在物を区別するために本発明の光学的システムを用いる１つの方法を示した，コンピユータプログラムの動作を示す流れ図である。
【図２２】繊維ウエブ中の異なつた存在物を区別するために本発明の光学的システムを用いる別の方法を示した，コンピユータプログラムの動作を示す流れ図である。
【図２３】本発明により除去装置の断面図である。
【図２４】図２３の除去装置の１９−１９線の断面図である。
【図２５】図２３に対応する排出器の拡大図である。
【図２６】図２４に対応する排出器の拡大図である。
【図２７】本発明による排出器をドツフアシリンダのようなクロスシリンダに実装した断面図である。
【符号の説明】
１０ 繊維房
１２ 壁
１３ 矢印
１４ カバープレート
１６ ダクト
１７ 駆動機構
１８ サンプラプレート
１９ 軸
２３ 機械的機構
２５ 制御ライン
【産業上の利用分野】
本発明は繊維物質の薄いウエブ中の存在物を工程中で実時間で測定し制御する方法と装置に関する。提示した実施例においては，かかる存在物は綿と他の繊維物質中の個々の繊維，ネツプ，不純物粒子を含む。この薄いウエブは工程から得た物質サンプルから意図的に形成したものでも良いし，あるいはある種の工程処機械中に元々存在するものであつても良い。側定はイメージ分析により行い，スペクトル範囲を広げた電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラに基づくものが好ましい。
【０００２】
本発明の分野を更に説明すると，連続的に運転されている繊維生産工程機械から工程中のサンプルを取得するための手段が提供される。これによりイメージ分析は空間的（ｓｐａｔｉａｌ），スペクトル的（ｓｐｅｃｔｒａｌ），時間的（ｔｅｍｐｏｒａｌ），パターン認識又はフイルタリング（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）（ＳＳＴＦ）を可能とする。このＳＳＴＦで薄いウエブ中の個々の存在物の同定が可能となる。
【０００３】
【従来の技術】
ネツプとか不純物の粒子が繊維物質中に存在することは，これらへの厳しさが増しているだけに問題である。例えば綿花の生産と収穫の技術は繰綿や繊維工場の初めの段階でより積極的なクリーニング操作を必要としている。このような操作は異物や不純物を取り除くけれども，多くの場合不純物はもつと細かい粒子に砕かれ，その中には繊維の塊の中に残つてしまうものもある。こうなると後の工程で除去するのはもつと困難となる。もつと悪いことにはこのように益々積極的に行われるようになるクリーニングによつてネツプ形成のレベルが増大してしまう。従つてそれらを最適に制御するために，繰綿や工場においてこれらの好ましくない存在物のレベルを連続的に監視することが益々重要となつてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多くの生産環境においては，工程を流れるものを１００％監視することは全く不可能であり，測定には工程中にある物質のサンプルを取得しなければならない。繊維工程機械中でサンプリングに利用できる繊維の状態は房状かスライバ状である。代表するサンプルを獲得することが必要であり，これをイメージ分析測定用に薄いウエブ状に準備しなければならない。最近開発されたイメージ分析技術を賢明に適用して工程のスループツトを１００％監視できるような顕著な例外がある。その良い例は後に実施例において述べるように，カード機の薄いウエブを監視することである。以前の方法や装置では圧倒的に高価なものとなるか，あるいは実用にならないイメージ解析の適用となつてしまう。本発明はこれらの困難を克服するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によりカードウエブの品質を制御するためのオンライン監視が提供される。好ましくない存在物は１００％の薄いカードウエブ中から発見され（Ｆｏｕｎｄ），後工程中での，あるいは結局はこれから生産される繊維製品の販売価格上へのインパクトの厳しさに関して識別され（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ），ウエブからかかる存在物を取り除く（ｅｘｃｌｕｄｅ）ために優先性を持つた制御が行われる。このようなウエブのクリーニング処置を頭文字を組み合わせた″ＦＩＸ”で識別する。
【０００６】
本発明による特殊な面によれば，繊維物質のウエブを監視するための装置が提供される。ウエブは繊維処理工程機械で処理している間でも監視できるし，又は繊維処理工程機械から離れて形成することもできる。ウエブには繊維，不純物と言つた複数の存在物が含まれている。イメージングユニツトはウエブから電磁放射を受け，これに応答してイメージ信号を生じる。このイメージ信号は存在物を含むウエブのイメージに対応するもので，ウエブはイメージングユニツトに相対運動を行つている。イメージングユニツトはウエブの相対的運動の方向に直角の方向にウエブをよぎつている少なくとも１つの筋を繰り返し走査する。コンピユータはイメージングユニツトからイメージ信号を受け，これに対応したデイジタルデータを生じる。コンピユータはこのデイジタルデータを分析し，そのデータ分祈を基にウエブ中の興味のある存在物を見つけ出す。更にコンピユータは発見した興味ある存在物のパラメータを求め，ウエブ中の興味ある存在物のパラメータを示す出力信号を生じる。
【０００７】
本発明の他の面によれば，イメージングユニツトとコンピユータは更に受け取つた電磁放射からウエブの同じ場所について複数の光学的イメージを生じるための，スペクトル格子やプリズムと言つた弁別装置を含み，これら光学的イメージは互いに他のイメージからそのスペクトル内容において区別されている。コンピユータは複数の光学的イメージに対応して複数のデイジタルデータを生じ，このデイジタルデータを分析して，興味ある存在物のイメージを見出す。またコンピユータは複数のデイジタルデータ表現の分析をもとに，興味ある存在物で生じた電磁放射のスペクトル内容を求める。
【０００８】
本発明の他の面によれば，更にイメージングユニツトにはウエブの同じ部分の時間的に離れた複数のイメージを生じるための装置が含まれる。実施例にはウエブからの電磁放射を受け，その一部をブロツクし，またその空間的に離れた少なくとも第１，第２の部分を伝送するためのマスクが配置されている。イメージング光学系は電磁放射の空間的に離れた第１，第２のイメージの焦点を検出器のアレイ上に結び，その検出器は電磁放射の空間的に離れた第１，第２の部分に対応するイメージ信号を生じる。
【０００９】
また本発明の他の面によれば，イメージングユニツトはウエブの同じ部分について時間的に分離された少なくとも第１，第２のイメージを生じる。第１の時間的に分離されたイメージはウエブが第１照明条件で照らされている間に生じ，第２の時間的に分離されたイメージはウエブが第１照明条件とは異なつた第２照明条件で照らされている間に生じる。１つの実施例では，第１の照明条件はウエブの前面からの照明であり，第２の照明条件はウエブの裏面からの照明である。コンピユータは存在物の見かけ上の大きさ，見かけ上の形状，見かけ上の色などに従つて存在物の分類も行う。
【００１０】
【実施例】
本発明は以下の提案された実施例の詳細な説明と添付の図面によつてよく理解されるであろう。
【００１１】
図１はダクト１１中を矢印１３の方向に空気搬送されている繊維房１０を示す。ダクトの一方の側には穴あきの壁１２が，これをシールする硬いカバープレート１４と組み合わせて付けてある。カバープレート１４はダクト１１の内外の圧力差を克服する。図１にその収納位置で示したサンプラプレート１８は流体式モータと制御システムのような駆動機構１７に取り付けられ，ライン２５からの制御信号の指令で軸１９の周りに流れの中に回転し，プレートに当たる繊維房１０を捕獲する。反時計方向に流れの中を回転する間にプレートに当たつた適当な量の房１０が集められ，量後はプレート１８の回転運動によつて図２に示す閉じた位置まで動く。プレート１８が図２に示す閉じた位置に来たあと，制御ライン２５を通つて制御信号が加わると，シーリングプレート１４は適当な機械的機構２３，例えば流体ピストンとシリンダ及び制御システムによつて，その位置から外され，穴あき壁１２が露出される。
【００１２】
図２はサンプリングプレート１８が穴あきプレート１２の上に来て，サンプリング位置に達した所を示している。穴あきプレート１２上の繊維サンプル２０とサンプリングプレート１８の組み合わされたシーリング動作で，ダクト１１内外の圧力差には対抗できるので，シーリングプレート１４は引つ込められている。
【００１３】
この動作の桔果，繊維サンプル２０は穴２７を通してニードルサンプラ３２でサンプリングできるよう提供される。このニードルサンプラは同時に提出するＳｈｏｆｎｅｒ他の特許出願″試験のために繊維及び他の存在物を個々に分離するためのニードル式装置″に記述されている。図２の下右側には点線で引込まれた，即ち開いた位置にある把持／フイードローラ３４′を持つニードルサンプラ３２′か示されている。ニードルサンプラ３２′（点線）は丁度その右から左への運動を開始する所である。ニードル列３３′は幅が紙面に垂直に約２から４インチが好ましいが，ニードル列３３′は穴あきプレート１２に極めて近接して動き，存在物２０を代表するサンプルを穴２７を通してサンプラ３２に充分積載されるまで取得してから左へ動く。この位置でニードルサンプラ３２の把持／フイードローラ３４は図２の下，左側に実線で示すように閉じ，サンプル積載のステツプは完了する。この図においては，ローラ３４は中心軸の周りに回転するか，及び／又は回転及び／又は移動制御信号に応答して直線的に動くようにした通常の把持フイードローラを表すよう意図したものである。
【００１４】
サンプラ３２は適当な機構で水平方向に移動し，下に向かつて回転する。サンプラ３２は流体モータ３７から伸びるアーム３５に固定的に取り付けられていることが好ましい。キヤリツジ３９は直線チエインドライブとレール３６上に搭載されていて，キヤリツジ３９はレイル３６上の水平運動によつてモータ３７を運ぶ。ライン３９の信号のコントロール下にあるモータとモータコントロールシステム３８はチエインドライブとレイル３６に運動力を与え，サンプラ３２は実線で示したサンプラ３２と破線で示したサンプラ３２′の間の位置に動く。更にライン４３からのコントロールでモータ３７はサンプラを弧線４５で示す方向に選択的に回転する。
【００１５】
ニードルサンプラ３２は穴あきプレート１２に隣接したサンプリング位置から，図３に示すように回転し移動している。密閉用のプレート１４は図１に示した閉止位置に戻り，サンプリングプレート１８は時計方向に回転して収納位置に戻る。サンプリングプレート１８に着いて残つている繊維は圧搾空気で吹き飛はされ，ダクト１６中の搬送空気に戻される。図３には，更にニードルサンプラが回転し，プレゼンテーシヨンシリンダ４０と正しく合う位置に来ていることが示されている。シリンダ４０は好ましくはその表面の目打ち４４にピン４２を設けてあり，繊維をくしけずり，配列して，繊維とその上に沈積した存在物の薄いウエブの提示装置として役目をする（ここには薄いウエブは示されていない）。繊維はサンプラ３２の把持／フイードローラ３４の回転によつてシリンダ４０の回転と協動して，ピン３３から一様に解放され，繊維と他の存在物は一様にシリンダ４０上に沈積する。空間４３とサクシヨン４５は目打ち４４を通して空気流を与えサンプラ３２からシリンダ４０上へと存在物が沈積するのを助ける。この転送ステツプの第１の目的は繊維サンプルの１００％をネツプや不純物と言つた全ての存在物も含めて，本質的に何等の変更も加えずに移すことにある。第２の目的はイメージ分析システム５０に提供するのに好ましい薄いウエブの形にサンプルを形成することである。ニードル式サンプラ３２，別のニードルサンプリング手段，別の測定手段については同時に提出する特許出願″試験のために繊維及び他の存在物を個々に分離するためのニードル式装置″に記述されていて，参照としてここにも組み込まれている。各ニードルサンプラ３２から約１ｇのサンプルがプレゼンテーシヨンシリンダ４０に転送するのが好ましい。この量はニードルサンプラ３２の幅４インチに関係している。
【００１６】
プレゼンテーシヨンシリンダ４０はイメージ分析手段５０による検査のため存在物の薄いウエブを提示する。図３の実施例においては，シリンダ４０上の細かいピン４２と目打ち４４が一様な取外しと沈積を確実に行うため，またニードル３３からサンプルを外す時にくしけずりと分離作用を確実にするために用いられている。イメージ分析手段５０は好ましい形で沈積されている薄いウエブを調べる。サンプル中の繊維存在物の一様性と配列についての考察を以下に詳述する。
【００１７】
本発明のイメージ分析や制御のやり方を説明する前に，サンプリングサイクルの完了について説明する。手段５０によるイメージ分析測定が完了すると，ブラシ５２は矢印５３で示されるように右に動き，はり毛５４がピン４２とかみ合う。ブラシ５２とシリンダ４１は各々矢印５５と５７で示した方向に回転し，この際繊維，ネツプ，不純物，その他の存在物はブラシ５２のくしけずり作用と穴４４から加えられる圧搾空気５６によつてシリンダ４０から取り除かれる。同軸排出器５８が導菅５９に吸引を与えるために用いられていて，この吸引でブラシ５２とシリンダ４０の領域から空気搬送ダクト１１に空気流を戻す。この動作が終わるとスライドバルブ６０が閉じる。これでシステムは次の測定シーケンスに対する準備ができたことになる。上記の説明で，機械的な運動と制御は普通の手段で行われ，全操作は普通のマイクロプロセツサベースのコントローラか，図９のコンピユータシステム１４４のようなコンピユータで制御されるのが望ましいが，各ステツプはもし望むなら手動ででも制御できる。
【００１８】
図４は本質的には同じイメージ分析測定手段５０を用いた他の実施例を示す。薄いウエブ６２が形成され，イメージ分析測定手段５０に提示される。この場合サンプルは前と同様にニードルサンプラ３２で獲得され，プレゼンテーシヨンシリンダ４０に広げられるが，ここでは次に薄いウエブ６２がプレゼンテーシヨンシリンダ４０の周長よりも少し長いガラス板６４上にブラシでかき取られる。板６４は矢印６５で示すように左右の直線運動をするように搭載されていて，駆動ローラ６７で駆動される。このようにして密度，配列，その他の準備，提示特性，シリンダ４０によるサンプル上への効果などは前と同じように保持されるが，ここでは好ましい観察環境６６が設けられている。この環境では前方照明６８と後方照明７０が同時に又は別々に好ましい照明が得られるように使用される。背景のコントラストと他の要素はモータ駆動のキヤリア７２で与えられる。キヤリア７２は黒い背景を与えるものが好ましいが，後方照明のモードとして，白あるいは他の色，鏡面又は何も無しとすることもできる。広範囲の背景と前方照明で強調されたコントラスト又は分解性又は一般に存在物認識能力を選ぶことができる。
【００１９】
測定が完了すると，薄いウエブサンプル６２はガイドローラ７６の下にガラス板６４と共に動き，除去空気源７７からのきれいな圧搾空気で取外され，同軸排出器８０で駆動されるエアースイープ７８で運び出される。試験されたサンプルはこのようにして図３に示した工程に戻される。クリーナホイール７５は残留物を除き，板６４を次の試験のために準備する。
【００２０】
図５は繊維個別化装置１０２を示し，この装置は個々に分離した繊維と存在物を導管を通して感知ステーシヨン８２に供給し，感知ステーシヨン８２は存在物や繊維を観察ステーシヨン８８に供給する。サンプルは装置１０２で個々ばらばらに分離される。分離された存在物１０３は電気−光学的感知ステーシヨン８２（Ｍ３）を通つた後，回転する穴空きドラム８４上に沈積される。この沈積はサクシヨン８６で搬送空気を集めることによつて助けられる。ステーシヨン８８では図３及び４で示したと同様なやり方でイメージ分析システム５０が示されている。この実施例では，サンプルは空間９１に導入され，収集空間９２に放出されてサクシヨン９３で排出される環境制御気体９０によつて調質される。またサンプルは同様にして空間９６とサクシヨン９７によつて集められる環境制御気体９４によつても調質することができる。
【００２１】
シリンダ８４の表面速度はサンプル１００の繊維個別化装置１０２への供給割合との組み合わせで調節し，基本的に個々に分離された存在物が検査のため電気−光学的センサ８２とイメージ分析システム５０の両方に提供されるようにできることは明らかである。プレゼンテーシヨンシリンダ８４の速度が遅いと複数の存在物が沈積してステーシヨン８８のイメージ分析システム５０で検査されるようになる。１９９１年９月１９日出願の特許出願第０７／７６２６１３号明細書で紹介された時刻印字概念を，電気−光学的拡散光センサ８２からの信号と，ステーシヨン８８のイメージ分析システム５０の間に適用することが好ましい。即ちサンプル１００がステーシヨン８２とステーシヨン８８で感知される時刻の間には一定の時間遅れがある。このように，ステーシヨン８２と８８の測定は時間的に関連がある。
【００２２】
図６は本発明のオンライン工程監視の最も重要な実施例を示すもので、ここではイメージ分析手段５０はカード機１１２のドツフアシリンダ１１０上の薄いウエブを検査する。あるいはイメージ分析手段５０はウエブがドツフア又はクラツシユローラ１２２を出た後で，トランペツト１２５を通つてスライバ１２６になる前でウエブ１２０を検査する。存在物はその配置や密度に関しては本質的にはドツフアシリンダ１１０上とウエブ１２０中では同じであることはすぐ理解されよう。また“自由空間”中でウエブを検査する方が好ましく，そこでは前方，後方照明はずつとやり易く最高のコントラストと分解性のためにも好ましい。しかしある場合には図６に示すような空間１２４でウエブで測定することが不可能である。更に他の場合には，ドツフアシリンダ１１０の歯で移送されるときに薄いウエブを調べても，イメージ分析システム５０の弁別能力にとつては充分である。
【００２３】
以上図３，４，５及び６にイメージ分析手段による検査のために，繊維サンプルから薄いウエブを形成する手段を述べた。サンプルは運転している工程から自動的に収集されてもよいし，試験室の品質管理装置のための試験サンプルの一部であつてもよいし，あるいはまたカード機や同様の機械中で既に薄いウエブとして見出せるものであつてもよい。すべて本発明で提案するイメージ分析手段５０で有利にも検査することができる。次にイメージ分析の主題に移り，空間的，スペクトル的，時間的パターン認識又はフイルタリング，即ちＳＳＴＦの概念を説明する。
【００２４】
図７，８に光学的イメージングシステム１２９の概観を示す。システムには第１及び第２の光学的イメージングユニツト１３０と１３２が含まれ，これらにはＣＣＤカメラが含まれている。各イメージングユニツト１３０と１３２は綿のようなノンウオーブンウエブであることが好ましいウエブ１３４の少なくとも０．５ｍ幅の部分を観察できるように配置される。イメージングユニツト１３０と１３２は約０．０１ｍの重複１３５でウエブの約半分ずつを観察するのが望ましい。２つのイメージングユニツト１３０と１３２の目的はウエブ１００％を光学的に見ることにあるが，データレートは半分に減じられる。即ち各光学的ユニツト１３０又は１３２からのデータを別々に分析するときは１つのユニツトでウエブ全体を観測し，１つのカメラが２つのユニツトと同じ解像度を得ている場合とくらべて，データレートは約半分となる。
【００２５】
動いているウエブ１３４は広帯域放射源１３６と１３８で照明される。この放射源は赤外を含む可視光，非可視光を与える。光源１３６はウエブ１３４の前面を照射し，光源１３８は反対の後ろ又は下側を照射する。このような照射配置でウエブ１３４に当たる照明のタイプはウエブ１３４を後ろから透過する光の量，又は前面から反射される光の量，あるいは両者に関する情報を与えるよう変化させることができる。
【００２６】
イメージングユニツト１３０と１３２及び照射源１３６と１３８はデータ収集−コントロールユニツト１４０と１４２を介してイメージ処理−貯蔵コンピユータシステム１４４に接続される。光学的イメージングユニツト１３０と１３２はイメージ信号を生じ，この信号は処理のためにユニツト１４０と１４２を通つてシステム１４４に伝送される。コンピユータシステム１４４はユニツト１４０と１４２を通して照射源１３６と１３８に制御信号を出し，ウエブ１３４上への照明の強度と時間を制御する。またシステム１４４には情報リンク１４６を含んでいて，後に述べる外部システムに情報と制御を与える。
【００２７】
各光学的イメージングユニツト１３０と１３２の動作の詳細は図９，１０及び１１を参照することによつてよく理解できよう。図９には１つのイメージングユニツト１３０の動作を示しながら，光学的イメージングシステム１２９の詳細が示されており，ユニツト１３２は同様に動作すると理解されたい。図７，８及び９を参照して光学的ユニツト１３０はウエブ１３４の右側から，図７，８及び９で１ないし４の添字を付した４つの筋１５０を同時に観測するよう配置されている。提案した実施例では，筋１５０のそれぞれは幅０．５ｍｍで，ウエブ１３４を直角に横切る方向に長さ約０．５１０ｍの距離に伸びている。２つのイメージングユニツト１３０と１３２がウエブ全体を見るのに用いられているので，筋１５０は実際はウエブを横切つて連続して延びていると考えてよい。１〜４の記号を付けた４つの筋１５０は互いに４．０ｍｍだけウエブ１３４の動く方向と平行の方向で離れている。４つの筋１５０の縁から縁までの間隔は３．５ｍｍである。
【００２８】
光学的イメージングシステム１２９は１対のレンズ１５２と１５４及び空間マスク１５６を含んでいる。レンズ１５２と１５４の目的はウエブ１３４の像をミラー１６０の前面から反射した後，ＣＣＤカメラと格子組立上に結ぶためである。空間マスク１５６の機能はＣＣＤと格子組立の視野を４本の筋１５０に限定することである。ウエブ１３４は矢印１６０の方向に動いているので，ＣＣＤと格子組立がウエブを異なつた時間で４回にわたつて観測するのが好ましい。即ちウエブ１３４のすべては４本の筋１５０のおのおのを通過するであろう。従つてウエブ１３４の最初に筋１５０の第１の筋で観測された部分は次に１５０の第２の筋で２回目に観測され，３回目に１５０の第３の筋で観測され，４回目には１５０の第４の筋で観測されることになる。後でより詳細に示すように，このような重複を行つているのは正確度を増し，及び／又は得られる情報量を増すためである。
【００２９】
ＣＣＤと格子組立からの信号はデータ収集−コントロールユニツト１４０の一部である読取り電子回路１６２に送られる。読取り電子回路１６２はその出力をイメージプロセツサ１６４に与え，その出力は表示−貯蔵ユニツト１６６に与えられる。１６４と１６６は共にイメージ処理と貯蔵を行うコンピユータシステム１４４の一部である。
【００３０】
ウエブ１３４の速度はロータリエンコーダ１６８のような速度検出器で常に監視されていて，この検出器は速度情報を電子回路１６２を介してコンピユータシステム１４４に与える。この速度情報は重要で，これによりシステムが４本の筋１５０で与えられる重複性の利点を活用し，組立構成機構１４８で検出された望ましくない不純物のような項目のウエブ中の位置をたどり，下流で取り出すことができるようになるのである。
【００３１】
図１１にはマスク１５６の詳細が示されている。マスク１５６にはスリツト１７０，１７２，１７３，１７４があり，これはＣＣＤと格子組立の視角を４本の筋１５０に限定するためのものである。このようにスリツト１７０，１７２，１７３，１７４は筋１５０の大きさと形をコントロールする。幅０．５ｍｍの筋とすることが好ましいので，幅（ｄｘ）は対象面上の希望するイメージ幅０．５と第１の光学的要素１５２の拡大率との積で求められる。マスクの幅ｄｙ／ｙ２はレンズ１５２の拡大率と監視したい監視幅（約０．５１２ｍ）との積で求められる。かくしてウエブから１ｍｍ離れて配置された焦点距離６０ｍｍの光学的要素１５２に対しては，次のように計算できる。
Ｍ ＝６３．８・１０−３
ｄｘ＝３２μｍ
ｄｙ＝３２ｍｍ
【００３２】
マスク１５６は精密カツト金属フイルムかガラス基体にクロムでけい線処理したもので作ることができる。
【００３３】
次に図１０を参照すると，ＣＣＤアレイと格子組立が示されている。格子組立へ入る光は、コンピユータシステム１４４で制御される電子シヤツタ１７５を通る。光は最初に分散格子１５９に当たる。シヤツタ１７５を通過した光はＣＣＤアレイ１８４に入る。分散格子１５９は入射光を８つのスペクトルチヤンネルに分散し，格子はウエブの運動方向に対応した方向に分散が生ずるように配向されている。かくして分散はスリツト１７０，１７２，１７３，１７４（図１１）に対して垂直の方向に，また４つの筋１５０（図１０）に対して垂直の方向に起こる。分散格子は８つのスペクトル成分がウエブ上４ｍｍ（ウエブ上の４筋）に対応するＣＣＤの領域に広がるように設計され，大きさを与えられている。このようにして、１５０の各筋のそれぞれを１つのアレイ１８４の上に形成する代わりに，筋１５０の各筋のそれぞれに８本の相隣り合うイメージをアレイ１８４上に結像させる。１５０の４つの筋の大きさと筋の間の間隔を各筋の８個の像がＣＣＤアレイ１８４の上にオーバラツプしないで結ばれるように選ぶことが望ましい。分散格子は光をスペクトルチヤンネルに分解するので，アレイ１８４上に形成される各筋の像は筋１５０のそれぞれ異なつた色情報を提供する。このデザインによつて，入射する光の強度だけを測るＣＣＤアレイを用いて，可視波長における色情報を観測するのに簡単でコンパクトなデザインができ上る。
【００３４】
可視領域の外の放射を求めたいときは，透過分散格子１５９を反射格子と置き換えるべきである。この場合，ＣＣＤと格子組立はケース中に電子シヤツタ１７５とアレイ１８４を含んでいる。しかしこの場合反射格子は電子シヤツタ１７５と窓の外側に配置されているので，近赤外放射のような不可視光は反射され，電子シヤツタ１７５を通つてアレイ１８４上に至る。反射格子の機能は不可視光を図１１に示す格子１５９と同様なやり方でスペクトルチヤンネルに分割することである。もちろんＣＣＤアレイ１８４は不可視光に鋭敏なタイプのものを使わなければならない。例えば非赤外放射に対してはＣＣＤアレイは珪化白金アレイ又はテルル化水銀カドミユームアレイなどがある。これらを適用した場合は特に可視領域アレイよりも分解能が落ちる。
【００３５】
上記の説明において，特に図９に関して，光学的イメージングユニツト１３０をデータ取集−コントロールユニツト１４０と一緒に説明した。光学的イメージングユニツト１３２と１４２は本質的にユニツト１３０と１４０と等価なものであり，従つて図９では１３０と１３２両イメージングユニツトと，１４０と１４２両データ収集−コントロールユニツトを記述し，表していると理解すべきである。
【００３６】
図９に示すシステム１２９の動作は図１３ないし１５に示した電子的デイジタルプロセツシングを参照してよく理解できるだろう。ＣＣＤアレイ１８４は１０２４×３２イメージピクセル１９０から構成されていて，この場合，３２ピクセル単位がアレイ１８４上のウエブ１３４の像の動きと平行に配置されていて，また１０２４ピクセル列１９０はアレイ１８４上に現れるウエブ１３４の像に直角に配向している。アレイ１８４はＡ／Ｄコンバータ１９２で１度に４ピクセルを読み込まれるのが好ましい。ここで各ピクセル１９０で感知された電圧はデイジタル数に変換され，これはＤＥＭＵＸ１９４からデイジタルメモリ１９６に出力さされる。このメモリは平均化−全強度アキユムレータ１９８で読み取られ，アキユムレータの出力はイメージバツフア２００に加えられる。アキユムレータ１９８の機能はアレイ１８４からの１０２４ピクセル出力の４列を平均し，イメージの各列を作りイメージバツフア２００に入れることである。この平均処理は再び図９を参照してウエブ１３４の０．５ｍｍの１切片が筋１５０をよぎつて通過することを考えるとよく理解できる。
【００３７】
先ずこの仮定の切片が最初に第１筋１５０に現れることを考える。電子シヤツタ１７５がＣＣＤ１８４を感光させ，ウエブのこの仮定の切片が第１回目として観測される。次いでこの切片は第１の筋位置から第２の筋位置に動く。イメージプロセツサ１４４はエンコーダ１６８からの速度信号を受け，ウエブが０．５ｍｍ動く度にシヤツタ１７５を開く。このようにしてシヤツタ１７５が９回目に開いたとき仮定の切片は第２の筋１５０の位置に来て，この切片はＣＣＤアレイ１８４で２度目として観測される。同様にして，シヤツタ１７５の１７回目の開きで切片は第３の筋に来て，シヤツタ１７５の２５回目の開きで切片は第４の筋に来て，切片はそれぞれ第３回目，第４回目として観測される。以上の説明から，ウエブの各切片は上述の過程を経て４回測定されることが認識されよう。このようにして，第１，第９，第１７及び第２５回目の０．５ｍｍ切片の観測を平均して，各切片に対する平均測定が得られる。
【００４０】
図１３にメモリ１９６のコントロールについて示した。メモリ１９６は４つのブツク，ブツク１からブツク４に分割され，それぞれ記号２０２，２０４，２０６，２０８で識別されている。データの収集は次のように説明される。ロータリエンコーダ１６８（図１０）から正しい位置の表示を受けると，シヤツタ１７５（図１０）は約０．０００１ｓｅｃ．開き，ＣＣＤアレイ１８４を露出する。イメージ収集の過程が開始され，ＣＣＤアレイ１８４の第１の１０２４ピクセル行を１度に４ピクセルずつ読み，これをブツク１の頁１の列１の１番右の１０２４位置にストアする。ＣＣＤアレイ１８４の次の１０２４ピクセル行を読み，これは最初の行とおなじ空間的情報を与えるものであるが，異なつたスペクトル波長にあるものなので，ブツク１の頁２の列１にストアする。各ブツクは８つの頁を持ち，ＣＣＤアレイ１８４の最初の８行はブツク１の８つの頁の最初の行に読み込まれる。ＣＣＤアレイ１８４の次の８行はブツク１の８つの頁の２番目の行に読み込まれる。ＣＣＤアレイ１８４の次の８行（１６〜２４）はブツク１の１〜８頁の３行目に読み込まれ，ＣＣＤアレイ１８４の最後の８行はブツク１の１〜８頁の４行目に読み込まれる。
【００４１】
ＣＣＤはすべて読み取られたのち，クリアされ，プロセツサ１４４はウエブ１３４が０．５ｍｍ前に動いたことをエンコーダ１６８が示すまで特つ。その点がくるとシヤツタ１７５は再び開き，第２の露出が行われる。第２の露出結果は上記のようにしてブツク１の１〜８頁の５〜８行にストアされる。同様にして続く露出の結果はブツク１に１〜８頁の２９〜３２行にストアされるまでストアされる。９番目の露出で図１４に記号２０４で示すようにブツク２が始まる。ブツク２には露出９〜１６が含まれることになる。同様にブツク３とブツク４はそれぞれ露出１７〜２４と２５〜３２とに対して作られる。上の論議で明らかなように，ブツク１は最も古い露出結果が含まれ，ブツク４には最も新しい露出結果が含まれている。
【００４２】
更にブツク１の８つの頁の行１はブツク２の各頁の行２，ブツク３の各頁の行３，ブツク４の各頁の行４と同じウエブ切片像に対応することが判る。このようにして，イメージバツフア２００中の最初の頁の行１を作るため，アキユムレータ１９８は（ブツク１，頁１，行１）＋（ブツク２，頁１，行２）＋（ブツク３，頁１，行３）＋（ブツク４，頁１，行４）を平均する。アキユムレータ１９８はイメージメモリバツフアの頁２〜８の行１を上に述べたと同じようにしてブツク１〜４の頁２〜８から作る。
【００４３】
イメージバツフア２００中の頁１の行２を作るため，アキユムレータ１９８は露出２，１０，１８，２６から得たデータを用いる。イメージバツフア２００中の頁１の行２は，（ブツク１，頁１，行５）＋（ブツク２，頁１，行６）＋（ブツク３，頁１，行７）＋（ブツク４，頁１，行８）を平均して得られる。同様にして続いて行われる露出はイメージバツフア２００の８頁の最初の８行を作るのに用いられる。他の例として，イメージバツフア２００の行８を作るため，アキユムレータ１９８は（ブツク１，行２９）＋（ブツク２，行３０）＋（ブツク３，行３１）＋（ブツク４，行３２）を加える。イメージバツフア２００の８行が計算されたら，ブツク２，３，４はそれぞれブツク１，２，３に再指定される。そして新しいブツク４がＣＣＤ１８４の次の８露出を用いて作り出され，イメージバツフア２００の各８頁の次の８行が最初の８行と同様に計算される。この過程はイメージバツフア２００が渦巻状のイメージバツフアであるように何時までも続き，常に全８頁に１６行のイメージ情報を含んでいる。上の既述からイメージバツフアは常にウエブ１３４の各１６行からなる″頁″と呼ばれる８個の像，即ちイメージを含んでいることがわかる。イメージバツフア２００中の８つのイメージ（頁）はそれぞれ周波数（色）について異なつている。即ち各像は特定のスペクトル領域を表している。もしウエブがその特定のスペクトル領域で１つの像を生ずると，かかる像はイメージバツフア２００のその特定のスペクトル領域を含む頁に現れる。
【００４４】
イメージバツフア２００の出力は更に，図１５に示す別の実施例の説明で詳細に示すように解析される。ここではアキユムレータ１９８は２つのアキユムレータ１９８ａと１９８ｂに分割され，イメージバツフア２００は２つのイメージバツフア２００ａと２００ｂに分割されている。図１５はこれらのエレメントを象徴的に示したものであり，アキユムレータやイメージバツフアを実際物理的に分割するものではなく，このように分割して示せば理解し易いためである。
【００４５】
図１５に示した実施例はシステム１２９に内蔵された重複性の利点を他の方法で示したものである。ウエブ１３４の各切片はＣＣＤ１８４で４回観測され，あるいは像にされることを想起されたい。上の実施例では４つの重複した像は１つの像を作るのに平均された。しかし図１５に示した実施例においては重複性は別の方法で使われる。この実施例を利用するには，ウエブ１３４の照明は各１６の露出毎に変更する。例えば最初の１６露出の間は光源１３８が点灯してウエブ１３４をウエブの裏側から照射し，ウエブを透過する光だけを検出器１８４で受ける。次の１６露出（１７〜３２露出）の時は，光源は消し，光源１４０を点灯し，ウエブからの反射光だけをアレイ１８４で受ける。その後光源１３８と１４０は交互に１６露出毎に点滅し，ウエブ１３４は同時には一方の側だけから照らされるようにする。アキユムレータ１９８ａはイメージバツフア２００ａの中に上述のような方法でブツクの形で像を作る。この場合上と異なるのは，アキユムレータ１９８ａは光源１３８が点灯するときの最初の１６露出と続く奇数番目のセツトの１６露出からのデータだけを受けることである。アキユムレータ１９８ｂは光源１３８が消灯し，光源１４０が点灯するときの偶数番目のセツトの１６露出からのデータだけに基づいてイメージバツフア２００ｂの中にイメージブツクを作る。このようにしてイメージバツフア２００ａは透過光イメージを，イメージバツフア２００ｂは反射光イメージを含むことになる。これら両イメージは実際は前に述べたような方法で別々の８頁に含まれる８イメージである。
【００４６】
アキユムレータ１９８ａと１９８ｂを操作する他の方法は照明を各８露出毎に変え，光源１３８が露出１〜８の間と露出１７〜２４の間だけ点灯し，光源１４０は露出９〜１６の間と露出２５〜３２の間たけ点灯するようにする。この場合，アキユムレータ１９８ａは８露出の奇数番目のセツトだけからの情報をイメージバツフア２００ａに対して生じ，１９８ｂは８露出の偶数番目のセツトだけからのデータをイメージバツフア２００ｂに対して生ずる。
【００４７】
図９に示したシステムは４重の重複が得られるが，もし望むならば全ての真の重複をやめ，ウエブ１３４が筋１５０を通過するとき４つの異なつた光条件下でウエブを観測するようにもできる。例えばマツトが４つの異なつた光条件下で露出され，筋１５０の１つの下をマツトの切片が通過する毎に異なつたタイプの照明が与えられるようにする。例えばマツト１３４は最初の８露出では赤色で照明され，２番目の８露出では緑色で照明され，３番目の８露出では黄色で照明され，４番目の８露出では青色で照明されるようにできる。５番目の８露出で光条件は再び前と同じ順序でサイクルを８露出毎に繰り返す。このようにしてマツト１３４の各切片は筋１５０を通過するときに４つの異なつた光条件にさらされ，マツト１３４の異なつた部分が異なつた位置で色々な光条件にさらされる。例えばマツトの１つの部分は筋１で赤にさらされ，マツトの他の部分は筋２で赤にさらされる。しかしマツトの全ての切片は異なつた位置で４つの光の全てにさらされるだろう。この実施例では１９８ａと１９８ｂのような４つのアキユムレータを用い，各アキユムレータはある光条件がマツト１３４を照射しているときだけデータを受け入れるようにプログラムされるのが好ましい。そのような場合，各アキユムレータは８露出の４つめ毎のセツトからのデータに応答する。
【００４８】
上の例では，図９の光学システムは筋１５０の数を変えて希望する量の重複を持つように作られることを示す。この重複はマツト１３４が筋１５０の各々の下を通過するとき同じように露出し，結果を平均することにより，信号対雑音比を減ずるのに用いることができる。あるいはマツトを異なつた波長又は方向又は光のタイプと言つた異なつた光条件にさらし，その際ウエブ１３４についてより多くの情報を集めるのにこの重複性を用いることもできる。
【００４９】
図１０の構成を変更して，反射格子を挿入して反射光をＣＣＤアレイ１８４に入れるようにすることができる。このシステムは光源１３８と１４０で与えられる照明が近赤外放射であるときに用いられる。
【００５０】
再び図１３及び１５を参照し，アレイ１８４は１０２４ピクセルの行を含んでおり，各ピクセルはウエブ１３４の０．５ｍｍ×０．５ｍｍの領域を観測することを想起されたい。ウエブ１３４の全幅は１ｍであるので，２つの光学的イメージングユニツト１３０と１３２は何処でも０から２４ピクセル重なるようにセツトされる。提案した実施例においては，ユニツト１３０と１３２は２０ピクセル又は０．０１ｍ重なるようにセツトされ，各カメラもウエブがその外側の縁で４ピクセル又は２ｍｍの距離だけ重なるような視角を持つようにされる。光学的イメージングユニツト１３０と１３２の重なる領域はユニツト１３０と１３２が重なる領域でウエブ１３４の同じ部分を精密に見ているように調節するために用いられる。このような重なりによつてウエブ１３４を完全に観測し，ユニツト１３０と１３２の調節が一層容易となる。またユニツト１３０と１３２の代わりに希望する解像度を下げるか，もつと高い解像度のＣＣＤアレイ１８４を用いるかして，１つの光学的イメージングユニツトにすることもできることが理解されよう。
【００５１】
次に図１５に表示−貯蔵システム１６６のブロツク図を示す。これらの図では２つのイメージバツフア２１０と２１２が示されており，これらの各バツフアは図１２のバツフア２００と等価なものである。従つてバツフア２１０と２１２はそれぞれ８つのメモリ位置に８つのイメージを含んでおり，それぞれは頁と見なされる。各頁は１６×１０２４アレイのデータである。イメージバツフア２１０と２１２はそれぞれプロセツシングバツフア２１４と２１６に読み込まれる。バツフア２１４と２１６のデータを操作するため２つのデイジタル信号プロセツサ（ＤＳＰ）２１８と２２０が設けられ，２つのＤＳＰ２１８と２２０は中央プロセツサ２２２でコントロールされている。プロセツサ２２２はターミナル２２４とコミユニケーシヨンリンク１４６につながれている。
【００５２】
プロセツシングバツフア２１４と２１６中にストアされた生データはウエブ１３４の複数の特徴物を示すものである。ＤＳＰ２１８と２２０及び中央プロセツサ２２２はイメージに含まれるスペクトル及び空間的情報を用い興味ある存在物の位置を見つけ分類し，又は識別するのに用いるようプログラムされている。例えば提示された実施例では，システム１６６は繊維ウエブ１３４中の不純物とネツプの位置を見つけるようプログラムされている。図２１ではプログラムの最初のステツプ２３０はプロセツシングバツフア２１４と２１６の各ピクセルにその強度値に基づいて１又は０の２進値を割り当てるためのものである。今の目的には値１（ｏｎ）を持つピクセルは特徴物を示し，値０（ｏｆｆ）を持つピクセルには背景を示すと定義する。透過光のモードで受けたイメージ情報に対しては興味の対象物は光を減ずるので，プログラムは背景値の３０％以下のピクセルには値１を割り当てる。反射光のモードで受けたイメージ情報に対しては背景値の３０％以上のピクセルに興味があり，それらには値１を割り当て，他のピクセルには値０を割り当てる。この２進値の割り当てはバツフア２１４と２１６の８頁中のすべてのイメージについて行われる。上述の２進値の割り当てで透過又は反射光の何れかで生じたイメージを操作するのに，同一特徴物の識別技術と大きさを求めるアルゴリズムが用いられる。
【００５３】
流れ図の２進値イメージへの変換に続くステツプ２３２で示されるように，イメージバツフアは上のピクセル列を特徴物のオーバラツプについてチエツクすることでスクリーンされる。これはピクセルの上の列の回りの各ピクセルをチエツクすることで行うことができる。隣接する５ピクセルすべてが値１であると，特徴物がオーバラツプしたものと考えられる。次いでその特徴物で占められた列の数が求められ，その数はコントロール回路に与えられ，その列の数だけリフレツシユタイムを進めさせる。このようにしてイメージバツフアのリフレツシユ時間がコントロールされ；ヴロセツシングバツフア２１４と２１６に与えられる次の特徴物の縁が重ならないようにする。代わりの実施例では，重なりを避けるためにイメージバツフアのリフレツシユタイムをコントロールするよりも，プロセツサはバツフア２１４と２１６の最後の列（後縁）にある興味ある特徴物を同定する。境界上で同定されたこれらの特徴物は別のメモリにストアされる。次いでプロセツシングバツフア２１４と２１６がリフレツシユされると，バツフア２１４と２１６の２つの頁の間の境界を重ねているセーブされた特徴物の残りの部分を見つけるために，バツフア２１４と２１６の各々の第１列（前縁）が分析される。このようにしてＤＳＰ２１８と２２０は境界を重ねた２つの特徴物から１つの特徴物（粒子イメージ）を再構築する。
【００５４】
オーバラツプが同定され補償されると特徴物はステツプ２３４で同定される。特徴物は値１の２つ又はそれ以上の隣接するピクセルとして定義される。隣接性は水平，垂直又は斜め何れの方向でもよい。これらの特徴物の境界は追跡技術，バイパスフイルタ，微分計算などで求められる。いつたん特徴物が位置付けされその境界が求められると，その特徴物は形状について確認される。例えば形状は特徴物の境界をよく知られたマージングとスプリツテイング技術を用いて堆計することによつて求められる。綿繊維中のほとんどの不純物は簡単な幾何学的形状をしていると期待され，また主として特徴物の縦横比に興味があるのでこの技術はうまく働く。特徴物の形状を求める他の方法は粒子境界の一次元表示を定義することである。この方法によれは，特徴物の図心から境界までの距離を図心角（極角）の関数として記録する。図２３に円形の特徴物が例示されていて，動径を図心の回りに回して得られたこの特徴物の表示が示されている。示した表示を矩形の図心のまわりに動径を回転させて得られた表示と比較する。この方法は特に高い径対称性を持つ粒子を認識するのに適している。このアプローチの他の利点は特徴物が一次元で表わされ，メモリスペースと処理時間が節約されることである。
【００５５】
ステツプ２３６に示すように，特徴物の位置が求まり，その大きさと形状に関する情報が得られたら，その特徴物は先ず異常なスペクトルの性質について分類される。綿の色は見たところ白から薄い黄色までの範囲にあり，黄又は白以外に強い反応を持つ物質は異物より成り，取り除くべき物と見なされる。例えば糖分を含んでいるネツプは近赤外スペクトル領域で強いスペクトル反応を示す。このように近赤外スペクトルに強い反応を示すような特徴物は不純物として捉え，後述するようにして除去する。フローチヤートのステツプ２３８は特徴物のスペクトル特性に基づいて不純物を直ちに同定することを示している。
【００５６】
次にステツプ２３９に示すように，特徴物は１度に１つずつ反射光バツフアから選ばれる。その特徴物がどんな方向であれ４ｍｍ以上の直径を持つていれば，この特別な適用においては未知の不純物粒子と見なされる。何故なら興味ある粒子，例えば不純物，ネツプ，種子表皮破片などはほとんど４ｍｍよりは小さいからである。次に同じ特徴物の透過光で照射された時の大きさと，１つの比が計算される。即ち透過光で観測された粒子の大きさを反射光で観測された粒子の大きさで割る。綿，特に薄いウエブではかなり半透明であるので，綿自体は基分的には透過光ではなく反射光で観測される。これとは異なり不純物，草，樹皮等のような不透明な異物は本質的に全ての光をブロツクするので透過照明の下で高いコントラストを示す。反対にネツプとして知られる繊維の硬いもつれや塊は反射光下で最もよく見ることができる。種子表面断片は半透明な繊維塊と核となる種子表面とでできており，透過，反射照明での反応を比較することによつて求められる。フローチヤートのステツプ２４４に示すように，前述の比が０．１以下であると，その特徴物はステツプ２４５で径対称であるかどうかについて評価される。図２３で示したように径対称であるとステツプ２４７で示すようにネツプと同定される。そうでなければこの特徴物はステツプ２５０で示すように繊維塊又は房と同定される。ステツプ２４６で示されるように，比が０．１と０．８の間にあると，これはステツプ２５２のように直ちに種子表皮断片と同定される。最後に比が０．８以上だと（ステツプ２４８），プログラムはステツプ２５４に示すように縦横方向比を分析する。もし縦横方向比が，例えば２以下と小さいと，ステツプ２５６に示すように粒子は葉カスであると同定される。もし方向比が４以上と言うように大きいと，ステツプ２５８に示すようにその不純物は樹皮又は草と同定される。図９に示したウエブ１３４のような綿のウエブ中の粒子を同定し分類することはその綿が観測されている点の上流，下流を問わず，綿の処理に関して何等かの決定を行うのに有用である。例えば極めて不純物の多い綿が観察されたら操作者は綿のクリーナの処置から手を付け，あるいは上流の機械のクリーニング効率を上げるであろう。もし特別なタイプの不純物が観測されたら，上流に何か特別なタイプの問題があることを示唆するだろう。もし妙な色の条件が観測されたら，染色されたぼろきれの一部が上流で綿の中に入り込んどことを示し，これは多量の量終製品を損なうことになりかねない。
【００５７】
同様に綿のウエブ中の粒子を同定し分類することは，下流での処理に有用な情報を提供する。例えば近赤外領域で強いイメージを示すねばねばしたネツプは処理工程機械を著しく妨害し，最終製品の品質を落としてしまう。このように，糖分を含んたネツプの除去は下流での処理に高い優先度を与えられる。ある適用においては小さな葉カス等は何の問題も生じないが，樹皮断片は問題がある。そのような場合は下流の処理には検出された草の除去が強調され，恐らく葉カスは無視されるだろう。
【００５８】
以上綿又は他の繊維のウエブ中の不純物を見つけ同定する装置と方法について述べたが，次に好ましくない存在物をウエブから除去することについて述べる。上述した装置と方法によつて存在物は見出されて，除去の価値に優先的な分類にしたがって同定される。図２３は薄いウエブ３４４から好ましくない存在物を除去しクリアするための圧搾空気を使つた提案の除去器３００の断面図を示し，図２４は図２３の１９−１９線による断面図を示す。図２７は図２５の除去領域３５０の拡大図である。図２３，２５にみられるように，薄いウエブ３２０はプレート３３０と３３２の間を通って搬送されていて，プレートには矩形の隙間３３５を持つ入力ノズル３３４の列を持っている。間隙は約３ｍｍのオーダで図２５には幅３３８で示されている。図２６の断面を見たところで矩形間隙３３５の長さは１ｃｍのオーダであることが示されており，間隙の間隔３４０も１ｃｍのオーダである。ウエブ３２０は幅が約１ｍ又は４０インチで，ノズル列３３４はウエブ３２０を横切つて垂直に延びている。図２５い示されたテーパを持つた単一の減速ノズル３３６は同じく約３ｍｍのオーダ，長さは１ｍで，ノズル列３３４の下に位置していて，３３４からの吹き出し空気を受けている。
【００５９】
図９，２５，２６を参照してノズル列３３４は図８に示された筋１５０の下流に既知の距離をおいて位置されている。ウエブの速度はロータリエンコーダ１６８で常にコンピユータシステム１４４に報告されているので，コンピユータ１４４は特定のウエブ切片が，例えば筋１５０の最初の帯からノズル列３３４まで通過するのに要する時間を計算する。好ましくない存在物がシステム１４４で検出されると，その位置（空間座標）が薄いウエブ１３５（図２５では３２０）に関連して求められ，システム１４４は好ましくない存在物がノズル列に達するのに必要な時間を計算する。イメージユニツト１３０と１３２中のＣＣＤアレイ１８４はウエブ１３４（３２０）を，横切る０．５ｍｍの筋を，０．５ｍｍ矩形を見る各ピクセルで観測していることを想起されたい。従つてアレイを横切つて好ましくない存在物のイメージまでのピクセルを数えることによつて，存在物の横方向の位置が求められる。存在物の横の位置に基づいてコンピユータシステム１４４は存在物がノズル３３４に達したとき，その内どのノズルが存在物の上に来るかを求める。存在物が除去領域３５０に達した時に，多くの取出器供給パイプ３５５の内の１つに，迅速作動ソレノイドバルブ３５４の内の１つによつて圧搾空気の一吹きを加える。コンピユータシステム１４４は制御線３５３を通して制御信号を加え，１つ又はそれ以上のバルブ３５４を働かせ供給パイプ３５５を通して圧搾空気を吹き出す。清浄な圧搾空気がパイプ３５２が各供給パイプ３５５に供給され，各供給パイプ３５５はノズル３３４の内の１つのマウス３３７に位置している。供給パイプ３５５を出た圧搾空気はノズルマウス３３７を取り巻いて好ましくは圧搾空気３３９のように僅かに圧力の掛かつた部屋を形成する部屋３６０から一定量の空気流を送り出す。供給パイプ３５５と部屋３６０からの組み合わされた空気流は空気の一吹きとなつて，存在物３５６を薄いウエブ３２０から減速ノズル３３６を通してウエイストパイプ３５８の中へ吹き払う。減速ノズル３３６は除去領域３５０に非常に僅かな正の初期圧を生ずるような大きさとし，薄いウエブ３２０の存在物の回りの成分を除去領域３５０から押し離し，一方同時に好ましくない存在物３５６を屑収集パイプ３５８中に吹き出す。圧搾空気が供給パイプ３５５から遮断されたとき，初期正圧の後で減速ノズル３３６中の空気の動きの惰性で生ずる負圧が短期間生じ，これにより除去領域（１ｃｍ×３ｍｍの矩形）を取り巻く成分が内部へ動く。この負圧の期間はウエブ３２０の存在物を除去した後の穴を一部分は閉じるが，ウエブ３２０を屑収集パイプ３５８の中へ引き込まないような時間としてある。
【００６０】
好ましくない存在物をシステムの外へ送り出すため空気は屑収集パイプ３５８を通つて常に動いている。屑収集パイプ３５８と入力室３６０は除去ノズル３３４と３３６の独立した動作を妨害しないような大きさとしてあり，これら除去ノズルは代表的なカードのウエブ（幅）に対しては約１００個が配置されている。更に，供給空気パイプ３６０は充分大きく，何処かの除去ノズル３３４で生ずる短いパルスの相互作用は１つ以上の除去ノズル３３４が同時に働いたときでも，実質的に他には影響しないようになつている。供給パイプ３６０に入つて来る空気はフイルタを通つており，さもなければ除去の目的に適応するよう調質されている。
【００６１】
図２７は圧搾空気を用いた第２のタイプの除去器４００を示したもので，図６のドツフアシーリング１１０のようなクロスシリンダから存在物を除去するのに適したものである。図６と図２７で″Ｘ″印をつけた位置４０２は除去器４００を取り付けるのに適した位置でイメージ分析システム５０とクラツシユローラ１２２の間である。図２７を参照してイメージ分析システム５０はドツフアシリンダ１１０上の除去すべき存在物を発見し，同定する。前記パターン認識，決定，タイミングは図９のコンピユータシステム１４４で取り扱われ，線１４６上の制御信号は除去器のコントラーラ４０４で迅速作動ソレノイドバルブ４０６を励起する。この動作で清浄な圧搾空気が部屋４０８に，そして吹き付け用の空気穴４１０に供給される。同時に（あるいはもし望むなら別個の，他のバルブと異なつたタイミングで），ソレノイドバルブ４０６は清浄な圧搾空気を同軸の除去器４２０に供給する。吹払い用の空気流４１２と排出器を駆動する空気流４１６が同時にスタートすると仮定すると，圧力をかける吹出し用の空気流４１２と吸引を行う排出用の空気流４１６の組み合わされた動作で，高速で動く小さな量の″押しそして引く″又は″パルス状″の空気をドツフアワイヤ４２２を横切つて存在物４１８とこれに付いた僅かつ繊維４１９をワイヤ４２２から持ち上げて，収集パイプ４２４に引き込む方向に与えることになるのは明らかである。空気流４１４は空気流４１２の流入と空気流４１６に伴う吸引で駆動される。まとめると，除去器４００の働きは短期間（ミリセカンド）の急激に動く（マツハ１に近い）体積パルス（１／３立方センチ）を供給し，これで存在物をシリンダのワイヤから挿き出し，ウエブから取り除くものと考えられよう。除去穴の幅と長さは図２３〜２６の除去器３００のように，３ｍｍ×１０ｍｍで，ドツフアシリンダ１１０上のウエブの１ｍ幅をよぎつて１００個が配置されている。
【００６２】
この実施例においては，圧搾空気排出ノズルが示されているが，機能的に等価のものであれば他の排出手段も使うことができる。そのような手段は機械的パンチング，カツテイング，又はフツキング又は同様な手段がある。動いている綿ウエブ中の不純物のような興味の対称とする特徴物を発見し，同定するためのシステム１４８を用いることを提案しているが，除去器と関連させて他のタイプの検出システムも用いることができると理解されたい。同様に除去器や繊維処理器もここに述べた検出システムと共に使うことができる。ここに述べた各種の実施例は本発明を示すための例として意図されたものであり，本発明は多くの再配置，改変，一部の除外などが特許請求の範囲に定義した本発明の範囲を逸脱することなく行えることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気的にダクト中を搬送されている繊維房と，ダクトの壁に設けたサンプラを示す断面図である。
【図２】ダクトから繊維サンプルを取り出す動作中のサンプラを示す図１と同様な図である。
【図３】更にサンプラの動作と，サンプラがシリンダに繊維を引き渡しているところを示す図である。
【図４】サンプラが繊維サンプルをシリンダに渡し，シリンダはサンプルをガラス板に渡すところを示す図である。
【図５】繊維は分繊器で処理され，個々の繊維モニタを通つて搬送され，更に監視のために円筒スクリーン上に沈積される他の実施例を示す図である。
【図６】本発明をドツフアシリンダと上のウエブ及び／又は繊維機械のドツフイングローラを離れるときのウエブと関連して実装した様子を示す断面図である。
【図７】ニードルサンプラで採取された繊維スライバを含む導菅の断面図である。
【図８】図７のニードルサンプラから繊維サンプルを取外す処理ステーシヨンを示す図である。
【図９】２つのＣＣＤカメラとウエブの前後の照明を含む光学的イメージングシステムを示す図である。
【図１０】図９の光学的イメージングシステムの詳細図である。
【図１１】図９の光学的イメージングシステムに用いられるマスクを示す図である。
【図１２】ＣＣＤカメラがメモリとメモリバツフアに読み込む様子を示す図である。
【図１３】ＣＣＤからのイメージがストアされる４つのメモリブツクを示す図である。
【図１４】ＣＣＤの読み取りとイメージをメホリにストアする別のシステムを示す図である。
【図１５】光学的イメージングシステムで生じたイメージを処理するために用いられる処理システムのブロツクダイアグラムである。
【図１６】イメージバツフア中の２つのイメージを示す図である。
【図１７】存在物の幾何学的形状を示す図である。
【図１８】図１７に示した存在物の特徴的信号を示し，ここに信号は動径を幾何学的形状の図心の廻りに回転して発生させ，動径の角位置に対して半径の長さをグラフとしてある図である。
【図１９】存在物の幾何学的形状を示す図である。
【図２０】図１９に示した存在物の特徴的信号を示し，ここに信号は動径を幾何学的形状の図心の廻りに回転して発生させ，動径の角位置に対して半径の長さをグラフとしてある図である。
【図２１】繊維ウエブ中の異なつた存在物を区別するために本発明の光学的システムを用いる１つの方法を示した，コンピユータプログラムの動作を示す流れ図である。
【図２２】繊維ウエブ中の異なつた存在物を区別するために本発明の光学的システムを用いる別の方法を示した，コンピユータプログラムの動作を示す流れ図である。
【図２３】本発明により除去装置の断面図である。
【図２４】図２３の除去装置の１９−１９線の断面図である。
【図２５】図２３に対応する排出器の拡大図である。
【図２６】図２４に対応する排出器の拡大図である。
【図２７】本発明による排出器をドツフアシリンダのようなクロスシリンダに実装した断面図である。
【符号の説明】
１０ 繊維房
１２ 壁
１３ 矢印
１４ カバープレート
１６ ダクト
１７ 駆動機構
１８ サンプラプレート
１９ 軸
２３ 機械的機構
２５ 制御ライン
Claims (15)
- 多数の存在物を含むウエブから電磁放射を受け，これに応答してイメージ信号を生ずるイメージングユニツトであつて，上記イメージ信号が上記存在物を含んで上記ウエブの像に対応し，上記ウエブが上記イメージングユニットに相対的に運動し，上記ウエブの相対運動の方向に垂直の方向にウエブを横切る少なくとも１つの筋を繰り返し走査するようにした上記イメージングユニツト及び
上記イメージングユニツトから上記イメージング信号を受け，受け取つたイメージ信号に対応するデイジタルデータを生じ、デイジタルデータを分析し，この分析に基づいて上記ウエブ中の興味ある存在物を見出し，見出した興味ある存在物のパラメータを求め，そのパラメータを示す出力信号を生ずる処理手段を含み，
上記イメージングユニツトが更に、
ウエブから電磁放射を受け，電磁放射の一部をブロツクし，電磁放射の少なくとも第１及び第２の空間的に分離された部分を伝達するためのマスク
電磁放射の空間的に分離された部分を方向付け焦点を結ばせるためのイメージング光学系
電磁放射の空間的に分離された部分を少なくとも第１及び第２の空間的スペクトル的に分離するスペクトル分離手段
検出器のアレイ
第１及び第２の空間的に分離された部分の像を上記検出器のアレイ上にウエブの異なつた部分の像として結像させるための上記イメージ光学系及び
第１及び第２の空間的に分離された部分に対応したイメージ信号を生じるための上記検出器のアレイ
を含んでいる，繊維物質のウエブを監視するための装置。 - 上記イメージングユニツトが更に，
ウエブからの電磁放射を受けるために配置され形成された少なくとも第１と第２のスリツトを持ち，電磁放射の一部をブロツクし，上記スリツトを通して電磁放射の少なくとも第１と第２の空間的に離れた筋を伝達し，ウエブ上の筋に対応する上記放射の筋はウエブの相対的運動の方向に垂直に配置されるごとくしたマスク
電磁放射の空間的に離れた筋を方向付け結像させるためのイメージング光学系電磁放射の空間的に離れた各筋を少なくとも第１と第２の空間的にまたスペクトル的に分離された筋に分け，上記第１と第２の空間的にまたスペクトル的に分離された各筋が異なつた内容を持つ複数の隣接したスペクトル列より成るごとくしたスペクトル分離手段
検出器のアレイ
第１と第２の空間的，スペクトル的に分離された筋のイメージを上記検出器のアレイ上にウエブの異なつた筋のイメージとして結像させるための上記イメージング光学系
第１と第２の空間的，スペクトル的に分離された筋に対応するイメージ信号を生じるための上記検出器のアレイ及び
イメージ信号を受け，これに基づいてデイジタルデータを生じ，各空間的，スペクトル的に分離された筋に対応するデータを異なつたメモリ場所の同じ位置に保存し，異なつたスペクトル列に対応するデータを異なつたメモリ場所に保存するための上記処理手段
を含んでいる，請求項１に記載の装置。 - 上記イメージングユニツトが更に，
ウエブからの電磁放射を受けるために配置され形成された少なくとも第１と第２のスリツトを持ち，電磁放射の一部をブロツクし，上記スリツトを通して電磁放射の少なくとも第１と第２の空間的に離れた筋を伝達し，ウエブ上の筋に対応する上記放射の筋はウエブの相対運動の方向に垂直に配置されるごとくしたマスク
電磁放射の空間的に離れた筋を方向付け結像させるためのイメージング光学系
電磁放射の空間的に離れた筋を少なくとも第１と第２の空間的にまたスペクトル的に分離された筋に分け，上記第１と第２の空間的にまたスペクトル的に分離された各筋が異なつた内容を持つ複数の隣接したスペクトル列より成るごとくしたスペクトル分離手段
検出器のアレイ
第１と第２の空間的，スペクトル的に分離された筋のイメージを上記検出器のアレイ上にウエブの異なつた筋のイメージとして結像させるための上記イメージング光学系
第１と第２の空間的，スペクトル的に分離された筋に対応するイメージ信号を生じるための上記検出器のアレイ及び
イメージ信号を受け，これに基づいてメモリ中にデータブツクの形でデイジタルデータを生じ，各ブツクが複数の頁を持ち各頁は複数のデータ列を持つごとくした上記処理装置で，各空間的，スペクトル的に分離された筋に対応するデータを異なつた頁の同じ列に保存し，異なつたスペクトル列に対応するデータを異なつた頁に保存するごとくした上記処理手段
を含んでいる，請求項１に記載の装置。 - 上記イメージングユニツトが更に，
ウエブからの電磁放射を受けるために配置され形成された少なくとも第１と第２のスリツトを持ち，電磁放射の一部をブロツクし，上記スリツトを通して電磁放射の少なくとも第１と第２の空間的に離れた筋を伝達し，ウエブ上の筋に対応する上記放射の筋はウエブの相対運動の方向に垂直に配置されるごとくしたマスク電磁放射の空間的に離れた筋を方向付け結像させるためのイメージング光学系検出器のアレイ
第１と第２の空間的に分離された筋の像をウエブの異なつた筋の像として上記検出器アレイ上に結ばせるための上記イメージング光学系
第１と第２の空間的に分離された筋に対応するイメージ信号を生じるための上記検出器アレイ及び
イメージ信号を受け，これに基づいてデイジタルデータを生じ，第１及び第２の空間的に分離された筋に対応するイメージ信号に基づいてウエブの同じ像のそれぞれ第１及び第２のデイジタル表現を生じるために，空間的に分離された各筋に対応するデータを異なつたメモリ場所の同じ位置に保存するための上記処理手段を含んでいる，請求項１に記載の装置。 - 上記処理手段が，更に平均デイジタル表現を生じるために，同じ像の第１と第２のデイジタル表現を平均するための手段を含んでいる，請求項４に記載の装置。
- 上記処理手段が，更にウエブの存在物の特性を示す比較出力を生じるために，第１と第２のデイジタル表現を比較するための手段を含んでいる，請求項４に記載の装置。
- 上記イメージングユニツトと処理手段が，更に，
ウエブに第２及び第２の照明条件を与え，ウエブの各部分に対しその部分が第１の筋の位置に来たとき，その同じ部分が第２の筋の位置に来たときとは異なつた照明条件を生じ，各ウエブ部分が少なくとも２つの異なつた照明条件で観測されるようにするための照明源
上記第１及び第２のデイジタル表現を照明条件に対応するメモリ場所に保存し，上記第１及び第２のデイジタル表現がそれぞれ第１及び第２照明条件下で同じウエブの像に対応するようにするための上記処理手段
を含んでいる，請求項４に記載の装置。 - 更に上記第１及び第２のデイジタル表現を比較し，この比較に基づいて興味ある存在物を分類するための上記処理手段を含んでいる，請求項７に記載の装置。
- 更に，
ウエブの片側を照明しウエブからの反射光をイメージングユニツトに向かわせ第１照明条件を生じてこれを反射照明条件とし，ウエブの他の側を照明してウエブから光を透過させて第２照明条件を生じてこれを透過照明条件とするための上記照明手段
上記第１及び第２のデイジタル表現を比較し，この比較に基づいて興味ある存在物を見出し分類するための上記処理手段
を含んでいる，請求項７に記載の装置。 - 更に，
ウエブの片側を照明しウエブからの反射光をイメージングユニツトに向かわせ第１照明条件を生じてこれを反射照明条件とし，ウエブの他の側を照明してウエブから光を透過させて第２照明条件を生じてこれを透過照明条件とするための上記照明手段
上記第１及び第２のデイジタル表現を比較し，この比較に基づいて興味ある存在物を見出し分類し，第１及び第２のデイジタル表現に基づいて興味ある存在物のそれぞれ第１及び第２の見かけ大きさを求め，第１の見かけ大きさが第２の見かけ大きさよりも予め定めた量より大きいときは興味ある存在物が繊維より成ることを求めるための上記処理手段
を含んでいる，請求項７に記載の装置。 - 更に第１の見かけ大きさが予め定めた範囲内にあるかどうかを求め，第１見かけ大きさが予め定めた範囲内にあり，また第１見かけ大きさが第２見かけ大きさより予め定めた量より大きいときは興味ある存在物がネツプであると同定するための上記処理手段
を含んでいる，請求項１０に記載の装置。 - 更にデイジタルデータの分析に基づいて興味ある存在物の見かけ形状を求め，見かけ形状の少なくとも一部を基に興味ある存在物のタイプを同定するための上記処理手段を含んでいる，請求項１に記載の装置。
- 更にデイジタルデータの分析に基づいて興味ある存在物の見かけ大きさを求め，見かけ大きさの少なくとも一部を基に興味ある存在物のタイプを分類するための上記処理手段を含んでいる，請求項１に記載の装置。
- 更にデイジタルデータの分析に基づいて興味ある存在物の見かけの色を求め，見かけの色の少なくとも一部を基に興味ある存在物のタイプを分類するための上記処理手段を含んでいる，請求項１に記載の装置。
- 更にデイジタルデータの分析に基づいて興味ある存在物の位置を求め，存在物の位置に関する情報を含む出力信号を生じるための上記処理手段を含んでいる，請求項１に記載の装置。
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