JP3946128B2

JP3946128B2 - 紡出糸条の糸揺れ解析方法及びその装置

Info

Publication number: JP3946128B2
Application number: JP2002331926A
Authority: JP
Inventors: 宏昭楠園; 光正佐々木
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: JP2004162232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの合成繊維糸条を溶融紡糸する際に、冷却風などの影響を受けて紡出された糸条が糸揺れを起こす状況を解析するための方法とそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどに代表される熱可塑性合成繊維の溶融紡糸工程では、紡糸口金に穿設された吐出孔から溶融ポリマーが繊維状に吐出され、紡糸筒に設けられたハニカムなどを介して吹出される冷却風によって冷却固化される。次いで、冷却固化された糸条に対して油剤付与装置によって油剤が塗布され、交絡処理装置などによって単繊維群（フィラメント群）が互に絡み合わされ、必要に応じて加熱ローラやその他の加熱手段によって加熱延伸あるいは加熱処理をされた後、トラバース装置によって綾振りされて巻取機で巻取られる。
【０００３】
このような溶融紡糸工程において、紡出された単繊維の太さ（繊度）が部分的に変化すると、繊度斑となって製品品質に悪影響を与えたり、その後の加工工程において断糸したり、染斑が発生したりするといった大きな問題になる。
【０００４】
このような繊度斑が発生する要因としては、いろいろ考えることができるが、中でも、冷却風によって紡出糸条を冷却する際の冷却斑が大きな要因として挙げられ、この冷却斑は、冷却風の風速、風量、温度等によって左右される。また、冷却斑は、吹出し口や冷却風を整流するためのハニカム構造によっても左右され、これらの要因によって、単繊維間の繊度斑が生じるものと考えられている。
【０００５】
以上に述べたような背景から特開２００１−２０１３０号公報において、冷却風に係る各種の条件を変更しながら紡糸張力を測定し、その張力変動が小さくなるように、冷却風に係る条件を最適化することが提案されている。しかしながら、紡糸張力は、紡糸工程において使用される種々のローラやガイド、巻取機等の形状、さらに巻取速度や延伸倍率など、冷却風の影響以外の多くのファクターの影響を極めて敏感に受けるため、必ずしも紡糸張力を安定にすることが冷却風の適正化に繋がっていないのが現状である。
【０００６】
ところで、以上に述べた冷却風に係る諸要因の中で、目に見える現象として、特に紡出された単繊維群が冷却風の影響などによって糸揺れすることが挙げられ、この糸揺れが小さい程、冷却斑が生じ難いと通常は判断されている。
【０００７】
しかしながら、紡出された単繊維群の糸揺れを定量的に評価することは極めて困難である。したがって、このような試みは従来ほとんど行われてこなかった。ただ、糸揺れ自体を解析しようとするものではないが、関連する技術として特開平５−７１００７号公報に記載されている技術がある。
ここで、この従来技術を簡単に説明すると、この従来技術では、紡出された糸条を構成する単繊維群のそれぞれの位置を特定するために単繊維群の位置を測定することを試みている。つまり、この従来技術では、紡出された糸条の走行方向に対して直角方向から投光手段によって光を当て、走行糸条を挟んで必要な角度を持たせて投光手段に対面させて設けられた光検出装置によって検出された光信号から各単繊維の位置を計算して特定しようとするものである。
【０００８】
しかしながら、この場合、走行糸条の直角方向から光を当てていることから、単繊維数が増えると単繊維間に重なりが生じて、その各位置を正確に検出できなくなるという問題を有している。また、前記投光手段と前記光検出装置とが対面して設置されるために、このような装置配置を実現するためには各種の制約を受ける。例えば、冷却風の吹出し方向に沿ってこれらの装置を配置しようとすれば、吹出される冷却風そのものを乱してしまうという重大な問題を抱えている。さらに、この従来技術は、あくまでも糸条を構成する各単繊維の位置を求めるだけのものであって、既に述べたように、単繊維群の糸揺れそのものを定量評価するものではない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２０１３０号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平５−７１００７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上に述べた従来技術が有する諸問題を解決することにある。すなわち、紡糸口金より溶融紡糸された糸条を構成する各単繊維の糸揺れ状況の解析を可能とすることを目的とする。
【００１２】
また、溶融紡糸工程における紡糸筒内での単繊維群の糸揺れを時間経過とともに定量化して、冷却風の吹出し条件などが適正に設定されているかどうかを評価することができることを目的とする。
更には、溶融紡糸工程において、紡出された単繊維群の糸揺れ状況を常時監視することによって、その異常発生を検出して、繊度異常などの製品異常が発生した製品を市場に出荷することを防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下に述べる本発明の方法と装置により達成される。すなわち、請求項１に係る発明として、「紡糸口金より溶融紡糸された単繊維群よりなる糸条に対して前記糸条を横切るように薄膜状光を投光し、
投光された前記薄膜状光が前記各単繊維に反射した反射光を所定時間に渡って連続画像群として撮影し、
前記連続画像群のそれぞれに対して各単繊維の光点群を画像処理して抽出し、
前記連続画像群を互に重ね合わせて前記光点群を重畳合成した合成光点群を形成させ、
形成させた前記各合成光点の形状から糸条を構成する各単繊維の糸揺れ量を解析することを特徴とする紡出糸条の糸揺れ解析方法」が提供される。
【００１４】
その際、請求項２記載の発明のように、「前記画像から得られる画像データから輝度又は輝度差のピーク値を検出することによって、光点の存在位置を抽出することを特徴とする請求項５記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明のように、「前記連続画像群から抽出された前記光点群に対して、同一の単繊維に対応する光点群を各画像毎に特定し、特定した各光点に対して同一の単繊維に属する光点群については同一の単繊維番号を割り付けることを特徴とする請求項１記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明のように、「前記連続画像群のそれぞれを取り込むサンプリング時間間隔を予め設定した各単繊維の許容最大移動量内に収まるように設定し、
起点となる最初の画像から抽出された光点群のそれぞれが属する各単繊維番号を前記光点群のそれぞれに割り付け、
前記最初の画像の次に連続する画像において、前の画像で抽出された各光点の存在中心位置を中心とし前記許容最大移動量を半径とする円領域内を探索して対応する各光点を検出して同一の単繊維番号をそれぞれ割り付け、
以下同様の割り付けを全ての前記連続画像群に対して時系列的に逐次実施することを特徴とする請求項３記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明のように、「連続する２つの前記画像から抽出された同一の単繊維番号を割り振られた前記各光点を互に比較して、各光点の移動量として算出することを特徴とする請求項３記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、「前記移動量を時系列的に求めた時系列データを作成し、作成した時系列データに対し周波数解析を行うことを特徴とする請求項５記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００１９】
そして、請求項７に記載の発明のように、「溶融紡糸時に紡出糸条に吹付けられる冷却風の吹出し方向とこれに直角な方向の各成分に前記移動量を分離して、前記紡出糸条に吹付けられる冷却風による糸揺れ状況を解析することを特徴とする請求項５記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法」とすることが望ましい。
【００２０】
次に、紡出糸条の糸揺れ解析装置として、請求項８に記載の発明のように、「紡出された全単繊維群を横切るように薄膜状光を投光する投光手段と、
前記単繊維群に投光された前記薄膜状光の反射光を固定位置から連続的に撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された連続画像群を取り込んで画像処理し、前記連続画像群のそれぞれにおいて単繊維群から反射された前記反射光に由来する光点群を抽出する光点抽出手段を少なくとも有する画像処理装置と、
抽出された光点群から単繊維群の各移動量を糸揺れ量として計測する糸揺れ定量評価手段とを少なくとも具備し、
更に、前記糸揺れ定量評価手段が、一定時間に渡って撮影された前記連続画像群から抽出された光点群を互に重畳させた合成光点群によって形成された形状を定量評価するための手段である紡出糸条の糸揺れ解析装置」が提供される。
【００２１】
その際、請求項９記載の発明のように、「前記光点抽出手段が前記画像から得られる画像データから輝度又は輝度差のピーク値を検出するピーク値検出手段を具備することを特徴とする請求項８記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置」が望ましく提供される。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明のように、「前記光点抽出手段によって抽出された前記光点群に対して、同一の単繊維に対応する光点群を各画像毎に特定し、特定した各光点に対して同一の単繊維に属する光点群については同一の単繊維番号を割り付ける単繊維番号割付手段を有することを特徴とする請求項８記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置」が望ましく提供される。
【００２３】
また、請求項１１記載の発明のように、「予め設定された各単繊維の許容最大移動量内に収まるように撮影された連続画像に対して、起点となる最初の画像から抽出された光点群のそれぞれが属する各単繊維番号を前記光点群のそれぞれに割り付け、前の画像で抽出された各光点の存在中心位置を中心とし前記許容最大移動量を半径とする円領域内を探索して対応する各光点を時系列的に逐次検出し、全ての前記連続画像群に対して同一の単繊維番号をそれぞれ割り付ける時系列割付手段を具備することを特徴とする請求項１０記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置」が望ましく提供される。
【００２４】
また、請求項１２記載の発明のように、「前記糸揺れ定量評価手段が、連続する２つの画像から抽出された同一の単繊維番号を割り振られた各光点を比較して前記各光点の移動量を算出する手段である請求項１１記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置」が望ましく提供される。
【００２５】
そして、請求項１３記載の発明のように、「前記移動量を時系列的に求めた時系列データを作成し、作成した時系列データに対し周波数解析を行う周波数解析手段を有する請求項１２記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置」が望ましく提供される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、その詳細を説明する。
【００２７】
図１、本発明を適用する溶融紡糸工程の概略を模式的に説明するための構成図である。この図1において、溶融されたポリマーは、紡糸口金１１に組み込まれた紡糸口金に穿設された吐出孔から、通常、多数の単繊維から構成されるマルチフィラメント糸条Ｙ（以下、単に“糸条”あるいは“単繊維群”とも称する）として吐出され、冷却装置１２から図の矢印方向へ吹出された冷却風によって冷却される。
【００２８】
更に、このようにして冷却された糸条Ｙは、油剤付与装置１３によって油剤を付与され、交絡付与装置１４によって単繊維同士を絡ませてから、引き取りローラ１５によって引取られ、巻取機１６によって巻き取られる。なお、この図１では図示省略したが、加熱ローラ群からなる延伸装置が引取ローラ１５の設置位置に必要に応じて設けられることもある。なお、上記のように構成される装置において、本発明を適用する溶融紡糸装置としては、通常、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどからなる熱可塑性合成繊維の溶融紡糸に使用する公知の溶融紡糸装置を使用することができるので、その詳細説明はここでは省略する。
【００２９】
次に、図２は、前記図１に例示した溶融紡糸工程において、紡糸口金１１から紡出された単繊維群Ｙが冷却装置１２から吹出された冷却風によって冷却される際に糸揺れを起こす様子を観察するための装置構成を模式的に例示した装置構成図である。ここで、この図２において、参照符号１〜３、そしてＬは、投光手段、撮像手段、画像処理装置、及び薄膜状光をそれぞれ示す。なお、本例では、投光手段１は糸条Ｙに対して角度α（本例では、α＝４５°としている）を持たせて、紡出された単繊維群Ｙの前面下方に設置されている。
ただし、本例のように、投光手段１によって斜め上方に向かって単繊維群Ｙに対して薄膜状光Ｌを照射しても良く、勿論、単繊維群Ｙの斜め下方に向かって薄膜状光Ｌを照射しても良い。
【００３０】
その際、投光手段１から投光する薄膜状光Ｌとしては、投光する光が拡散することなく強い指向性を持って薄膜状で単繊維群Ｙに照射されることが必要であって、このような理由から指向性の強いレーザ光を薄膜状光として使用することが好ましい。このようにレーザ光を糸条Ｙに対して角度αを持たせて照射すると、図４に示すように単繊維群Ｙの位置分布が明瞭に分かるようになる。したがって、この単繊維分布の状態を撮像手段２によって一定時間（本例では、３分間）に渡って撮影し、単繊維の揺れ具合を連続画像群（本例では、３０画像／秒）として取り込む。
【００３１】
ただし、このような撮影を行う際には、投光手段１及び撮像手段２は振動等の外乱によって揺れることが無いよう固定する必要がある。また、当然のことながら、撮影する連続画像群のサンプリング間隔は、糸揺れに伴って移動した単繊維の移動量を定量的に評価するに値する時間間隔を採用することが好ましく、糸揺れが激しい場合や糸揺れ速度が大きい場合には、本例の３０画像／秒より多くの画像を取り込む必要があるため、そのサンプリング時間間隔を短くする必要があることは言うまでもない。
また、後述するが連続画像のサンプリング間隔に対して周波数解析するため、周波数解析する周波数帯に対して適切なサンプリング間隔を設定する必要がある。さらに、撮影に際しては、レーザ光が単繊維に当たる光点を識別しやすいように、撮影する場所の周囲を暗所とすることが好ましい。
【００３２】
本実施例では、前記投光手段１として市販の赤色レーザ光投光装置（エフエムレーザテック株式会社製、ＬＭＬ−Ａ１２−６３５−５型、出力光波長：６３５ｎｍ、光のタイプ：平行光（ライン光））を用い、照射部にスリットレンズを設置して、薄膜状のレーザ光としている。このとき、単繊維の直径が小さくなると識別力が低下するため、照射力のあるレーザ光を使うのが望ましい。
しかしながら、その他の光源であっても、単繊維の動きを識別できるものであれば、このようなレーザ光に特に限定する必要はない。また、撮像手段２としては、本実施例では市販のディジタルビデオカメラ（ソニー社製、ハンディカムＤＣＲ−ＰＣ７型）を使用した。しかしながら、これについても、画像を連続記録できるものであればよく、ＣＣＤカメラやアナログのビデオカメラを場合によっては使用することができる。
【００３３】
また、本実施例では、紡糸筒の前面ハニカムを取り外した状態を例示しているが、小型ＣＣＤカメラ及び小型レーザ投光器を用いれば、前面ハニカムに設置することも可能で、前面ハニカム装着状態でも測定は可能であることは言うまでもない。
【００３４】
以下、本発明の紡出糸条の糸揺れ解析方法に関し、その処理の流れについて、図３に例示したフローチャートに基いて説明する。
【００３５】
先ず、処理ステップＳ１において、前述のようにして撮像手段２によって一定時間内に連続的に撮影された画像群中の１画像を画像処理装置３内に取り込む。このようにして、画像処理装置３内に取り込まれた画像の一例を図４に示す。
なお、この図４において、参照符号２０で示したものが単繊維に照射された薄膜状の光（以下、“レーザ光”に限定して説明する）の反射光からなる光点群であって、最外周の同心円Ｃ１から最内周の同心円Ｃ３に渡る３つの多重同心円（Ｃ１〜Ｃ３）上に、それぞれ２４個、１６個、８個からなる大小の光点群として撮影されている。
ただし、このような大小の光点群２０として観察されるのは、レーザ光が斜め方向から照射されていることと、単繊維群の揺らぎを反映しているものと考えられる。なお、本発明では、単繊維群からの反射光が前記連続画像群上で検出された検出光領域（面積）をも“光点”と称しているのであって、大きさを持たず位置だけ示す幾何学で用いられるような“点”とは異なる概念であることを断っておく。
【００３６】
次に、このようにして得られた連続画像群を前述の画像処理装置３に取り込んで画像処理して各画像毎に単繊維群に反射された光点群を抽出してその存在領域を判別する処理を行う（ステップＳ２）。
このとき、この単繊維（光点）の抽出処理（Ｓ２）では、レーザ光が当たっている単繊維部分２０を背景部分２１と明瞭に区別できるように、撮影条件に合わせて、得られた各画像に対して、γ補正、輝度調整、及びコントラスト調整などを実施する。そして、照射する薄膜状光（本例では、波長６３５ｎｍの赤色レーザ光）の種類に対応させて画像処理を行って、撮影した画像から特徴抽出を実施して、単繊維（光点）の存在位置を識別する。
本発明の実施態様においては、前述のγ補正、輝度調整、及びコントラスト調整と共に、撮影した画像から得られる画像データ中のＲ輝度（赤色輝度）とＧ輝度（緑色輝度）との間の輝度差を算出するピーク値検出手段を有し、このピーク値検出手段によって検出された輝度差のピーク値を検出するピーク値検出手段を設けることによって、単繊維（光点）の存在位置を抽出する処理（ステップＳ３）を行う光点抽出手段を少なくとも具備している。
【００３７】
次に、糸揺れ定量評価手段によって単繊維の揺れを定量評価する処理に入るが、この処理では、前述のようにして一定時間内に撮影された多数の画像群（例えば、６００画像＝１０秒×６０画像／秒）を全て重ね合わせて、図５に例示したように、一枚の画像として合成し、合成した合成光点の形状を定量化することによって評価することが簡単である。
このような実施形態の一例を挙げるならば、合成した画像から各単繊維が含まれる合成光点３０の前後方向（冷却風の吹出し方向）の長さと左右方向（冷却風の吹出し方向に対して直角方向）の長さを求めれば、これによって各単繊維の糸揺れを定量評価することができる。この場合、合成光点３０の大きさによって、どの単繊維が大きく糸揺れしているかを識別することができ、揺れの大きい単繊維と小さい単繊維を判別できるようになる。
しかしながら、前記図５からも明らかな通り、光点群を単純に一枚の画像に合成した合成光点３０のそれぞれを見ると、参照符号Ａで示した領域部分のように、互に隣接する合成光点３０ａと３０ｂ同士が重なり合う場合が生じる。
もし、このような合成光点３０ａと３０ｂの重なりが生じた場合には、各単繊維の揺らぎの範囲を明確に識別することができないということになる。したがって、このような事態を回避するためにも、合成光点３０ａと合成光点３０ｂの重なり部分を互に分離する必要があり、このためには重複する領域を明瞭に識別することが要求される。
【００３８】
また、糸揺れに伴う単繊維群の挙動を解析するためには、時々刻々変化する各単繊維の動きを時間経過に合わせて定量的に解析することが重要である。たとえば、周期的に生じる各単繊維の糸揺れを解析することなどは、合成されたたった一枚の画像からは検出することができない。そこで、一定時間内に連続して撮影された画像群に含まれる情報を有効に利用するために、これらの情報を分析して、利用するための一連の画像処理（ステップＳ３〜Ｓ５）が求められる。
【００３９】
このような画像処理（ステップＳ３〜Ｓ５）においては、先ず、マルチフィラメント糸条を構成する各単繊維を互に区別するために、前述のようにして抽出された光点の存在する中心位置を検出する位置検出処理を行う（ステップＳ３）。
そして、前述のようにして連続画像群から抽出された光点群に対して、単繊維番号割付手段によって、同一の単繊維に対応する光点群を各画像毎に特定し、特定した各光点に対して同一の単繊維に属する光点群については同一の単繊維番号を割り付ける単繊維番号の割付処理を行う（ステップＳ４）。
更に、このようにして単繊維番号割付手段によって割り付けた各単繊維を代表する各光点に対して、時系列割付手段を使用して、一定時間内に取り込んだ全ての連続画像群のそれぞれについても、同一と認識された各単繊維を代表する各光点に対して、同一の単繊維番号を時系列的に割り付ける時系列割付処理を行う（ステップＳ５）。
なお、このように各単繊維に対して、時系列割付手段によってそれぞれに対応する単繊維番号を時系列的に割り付ける処理（ステップＳ５）を行うことができるのは、解析することが意味を持つように、連続する２つの画像間では、糸揺れに伴う各単繊維の移動量が強制的に小さくしているためである。
何故ならば、もし、連続する２つの画像間での単繊維の移動距離が、糸揺れ解析に影響を及ぼすような有為性を持つまで大きくなってしまうようでは、単繊維の動きが充分に捉えられているとは言えないからである。したがって、単繊維の動きが大きい場合は、当然のことながらサンプリング時間間隔を短くして、単繊維の動きを正確に捉えることが要求される。
このため、連続する２つの画像間では、当然のことながら単繊維の移動量が小さくなるように、許容最大移動量Ｒが設定される必要があり、逆に、サンプリング時間間隔はこの許容最大移動量Ｒによって決められなければならない。このような理由から、前述の合成画像では、合成光点の重なりが生じが、個々の画像を解析する際には、このような光点の重なりは生じず、個々の光点を分離して明瞭に認識できることとなる。
【００４０】
したがって、図６に示すように、互に連続する２つの画像間で各単繊維が移動する許容最大移動量Ｒが設定されているのであるから、起点となる最初の画像０１において、各単繊維の光点（図ではＦ１とＦ２）の存在中心を認識することさえできれば、全ての光点群に対して異なる単繊維番号を一対一にユニークに時系列的に割り付けることができる。
つまり、図６に示した光点Ｆ１を例に採って説明すると、画像０１で検出された単繊維番号の光点Ｆ１の動きを捉えるためには、検出された単繊維番号Ｆ１の光点の存在中心から半径Ｒの円領域を次の画像０２において探索すれば、必ずその単繊維番号Ｆ１を有する光点を検出することができることを意味する。同様にして、画像０２以降の画像０３、０４、０５、……においても、単繊維番号Ｆ１が割り付けられた光点の中心を時系列的に次々と検出することが可能となる。
【００４１】
以上に述べたようにして、全ての画像群において、全ての単繊維群を各単繊維番号に一対一に同定する時系列割付処理（ステップＳ５）が完了すると、糸揺れ定量評価手段による糸揺れ量の計測処理を行う。この計測処理では、時系列割付によって得られた結果から、各単繊維の糸揺れ量を測定して定量化する処理を行う（ステップＳ６）。
本実施例では、各単繊維の糸揺れ量は、互に連続する２つの画像を比較し、これら画像間における各単繊維の移動量を、１画素の大きさを基準として、画素の数を演算することによって求めた。ここで、念のために補足しておくと、先に述べた各光点の中心位置は、ピーク値検出手段によって算出されたピーク値によっても求めることができるが、光点を形成する画素群の座標より、その重心あるいは中心を求めることによっても行える。
【００４２】
このようにして各単繊維の前後方向（冷却風の吹出し方向）及び左右方向（冷却風の吹出し方向に対して直角方向）の移動量を時間経過と共に求める。なお、図７のグラフは、このようにして求めた代表的な単繊維の糸揺れ挙動を例示したものであって、参照符号４０は、単繊維の左右方向の揺れ、そして、参照符号４１は前後方向の揺れの変化としてそれぞれ表示したものである。実施例では、糸揺れ量を画素数で定量評価しているが、場合によっては、事前に１画素の大きさを定量化しておけば、長さの単位で糸揺れ量を明記できる。但し、撮影画像が平面では無いため、多少の誤差は含む。
【００４３】
このような単繊維の糸揺れ結果を解析すると、単繊維に糸揺れを惹起させる原因となったと推定され冷却風の時間的な影響、特に、突発的な冷却風の変化や周期的な冷却風の変化を捉えることが可能となる。例えば、図８に示したグラフに例示したように、前記の径時的な糸揺れの変化をＦＦＴ手段（高速フーリエ変換手段）などの周波数解析手段を使用して周波数解析することによって、糸条の糸揺れ周期を解析することができる。
この図８の例では、周波数が０．５８６Ｈｚにおいて左右方向の糸揺れが起こっていることが解析できる。なお、一般的に冷却風の変動は、糸条を構成する各単繊維の繊度に大きく影響することが分っている。したがって、単繊維の繊度の変化を調べると、周期的に繊度が変化していることが多く、この繊度の周期と、糸揺れの周期を比較することによって、冷却風の影響による繊度の影響を定量化することができ、このような冷却風が起こす変動要因を抑えことによって、糸条の繊度異常を抑えることができることにつながる。
なお、以上に述べた本発明の実施例において、糸揺れ画像を撮影しながら画増処理装置へ撮影した連続画像群を取り込みながら同時に画像処理と糸揺れ計測処理を行う構成としても良い。また、実施例では、横吹紡糸筒を例に説明したが、縦吹紡糸筒でも同様に適用できることは、その趣旨より明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明してきた通り、本発明は、紡糸口金より溶融紡糸された糸条に対し、投光手段によって斜め上方又は斜め下方から扇状に拡がる薄膜状のレーザ光を投光照射し、レーザ光が単繊維群に当たる光点を撮像手段により撮影し、該撮影画像群を画像処理することで糸条の単繊維の糸揺れ状況の解析を可能としたものである。
【００４５】
しかも、溶融紡糸工程において、紡糸筒内での単繊維群の糸揺れを時間経過とともに時系列的に定量化できるため、糸条を冷却するための冷却風の乱れを検出できるほか、単繊維群のそれぞれに対して、冷却風の吹出し条件などが適正に設定されているかどうかを確認することができる。
また、単繊維の糸揺れ状況を周波数解析することで、冷却風の変動の周期性を確認できるほか、単繊維群に繊度異常が発生した場合に、その周期性と糸揺れの周期性とを比較することで、糸条冷却風の乱れによってこのような繊度異常が発生したかどうかを確認することが可能となる。
【００４６】
更には、本発明の方法と装置を用いて常時糸揺れ状況を監視し、その異常発生を検出できるシステムとすれば、繊度異常が発生した製品を市場に出荷することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するための溶融紡糸工程を模式的に例示した工程説明図である。
【図２】本発明の糸揺れ解析装置の実施形態例を模式的に例示した説明図であって、（ａ）模式正面図、（ｂ）模式側面図である。
【図３】本発明の方法を実施するための概略処理手順を例示したフローチャートである。
【図４】撮影された連続画像群から選ばれた一つの画像例を例示した図である。
【図５】撮影された連続画像群を全て重ね合わせて合成した合成画像を例示した図である。
【図６】連続画像郡中の光点群に時系列的に単繊維番号を割り付ける方法を模式的に説明するための図である。
【図７】本発明における糸揺れ計測結果の一例を示したグラフである。
【図８】図７の糸揺れ計測結果を周波数解析した例を示したグラフである。
【符号の説明】
１投光手段
２撮像手段
３画像処理装置
１１紡糸口金
１２冷却風吹付装置
Ｌ薄膜状光
Ｙ糸条
α 糸条への薄膜状光投光角度

Claims

紡糸口金より溶融紡糸された単繊維群よりなる糸条に対して前記糸条を横切るように薄膜状光を投光し、
投光された前記薄膜状光が前記各単繊維に反射した反射光を所定時間に渡って連続画像群として撮影し、
前記連続画像群のそれぞれに対して各単繊維の光点群を画像処理して抽出し、
前記連続画像群を互に重ね合わせて前記光点群を重畳合成した合成光点群を形成させ、
形成させた前記各合成光点の形状から糸条を構成する各単繊維の糸揺れ量を解析することを特徴とする紡出糸条の糸揺れ解析方法。
前記画像から得られる画像データから輝度又は輝度差のピーク値を検出することによって、光点の存在位置を抽出することを特徴とする請求項１記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
前記連続画像群から抽出された前記光点群に対して、同一の単繊維に対応する光点群を各画像毎に特定し、特定した各光点に対して同一の単繊維に属する光点群については同一の単繊維番号を割り付けることを特徴とする請求項１記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
前記連続画像群のそれぞれを取り込むサンプリング時間間隔を予め設定した各単繊維の許容最大移動量内に収まるように設定し、
起点となる最初の画像から抽出された光点群のそれぞれが属する各単繊維番号を前記光点群のそれぞれに割り付け、
前記最初の画像の次に連続する画像において、前の画像で抽出された各光点の存在中心位置を中心とし前記許容最大移動量を半径とする円領域内を探索して対応する各光点を検出して同一の単繊維番号をそれぞれ割り付け、
以下同様の割り付けを全ての前記連続画像群に対して時系列的に逐次実施することを特徴とする請求項３記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
連続する２つの前記画像から抽出された同一の単繊維番号を割り振られた前記各光点を互に比較して、各光点の移動量として算出することを特徴とする請求項３記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
前記移動量を時系列的に求めた時系列データを作成し、作成した時系列データに対し周波数解析を行うことを特徴とする請求項５記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
溶融紡糸時に紡出糸条に吹付けられる冷却風の吹出し方向とこれに直角な方向の各成分に前記移動量を分離して、前記紡出糸条に吹付けられる冷却風による糸揺れ状況を解析することを特徴とする請求項５記載の紡出糸条の糸揺れ解析方法。
紡出された全単繊維群を横切るように薄膜状光を投光する投光手段と、
前記単繊維群に投光された前記薄膜状光の反射光を固定位置から連続的に撮影する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮影された連続画像群を取り込んで画像処理し、前記連続画像群のそれぞれにおいて単繊維群から反射された前記反射光に由来する光点群を抽出する光点抽出手段を少なくとも有する画像処理装置と、
抽出された光点群から単繊維群の各移動量を糸揺れ量として計測する糸揺れ定量評価手段とを少なくとも具備し、
更に、前記糸揺れ定量評価手段が、一定時間に渡って撮影された前記連続画像群から抽出された光点群を互に重畳させた合成光点群によって形成された形状を定量評価するための手段である紡出糸条の糸揺れ解析装置。
前記光点抽出手段が前記画像から得られる画像データから輝度又は輝度差のピーク値を検出するピーク値検出手段を具備することを特徴とする請求項８記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置。
前記光点抽出手段によって抽出された前記光点群に対して、同一の単繊維に対応する光点群を各画像毎に特定し、特定した各光点に対して同一の単繊維に属する光点群については同一の単繊維番号を割り付ける単繊維番号割付手段を有することを特徴とする請求項８記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置。
予め設定された各単繊維の許容最大移動量内に収まるように撮影された連続画像に対して、起点となる最初の画像から抽出された光点群のそれぞれが属する各単繊維番号を前記光点群のそれぞれに割り付け、前の画像で抽出された各光点の存在中心位置を中心とし前記許容最大移動量を半径とする円領域内を探索して対応する各光点を時系列的に逐次検出し、全ての前記連続画像群に対して同一の単繊維番号をそれぞれ割り付ける時系列割付手段を具備することを特徴とする請求項１０記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置。
前記糸揺れ定量評価手段が、連続する２つの画像から抽出された同一の単繊維番号を割り振られた各光点を比較して前記各光点の移動量を算出する手段である請求項１１記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置。
前記移動量を時系列的に求めた時系列データを作成し、作成した時系列データに対し周波数解析を行う周波数解析手段を有する請求項１２記載の紡出糸条の糸揺れ解析装置。