JP4662749B2 - 紡績準備において繊維フロック中のプラスチック材料の異物を検出するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、異物検出器と繊維フロックが相互に対して相対的に移動可能であり、異物検出器が、電磁波または光線のためのトランスミッタ及びレシーバからなり、繊維フロックから異物を区別するための評価装置を備え、紡績準備において紡編織繊維のベールから取り出される（開繊される）例えばコットンの繊維フロックの中からポリプロピレンバンド、布、フィルム等のプラスチック材料の異物を検出するための装置に関する。

公知の装置（ＤＥ ３６ ４４ ５３５ Ａ１）においては、繊維フロックは移動するコンベアベルトの上に緩く積み重ねられて配置される。電磁波または光線のためのトランスミッタは、繊維フロックが積み重ねられたコンベアベルトの上方に配置される。レシーバはベルトの上部領域と下部領域との間に配置される。コンベアベルトの材料は電磁波または光線に対して透過性の材料である。次に、緩い積み重ねのフロックが照射される。異物はポリプロピレンバンドであることが多い。装置は、異物の形（形状）、色、サイズまたは輝度を判定できるようになっている。異物の認識された外形的に異なる特徴は、比較プロセスによって繊維フロックの適正繊維から異物を区別するために使用される。

ＤＥ ３６ ４４ ５３５ Ａ１

本発明の目的はポリプロピレンバンド、布、フィルム等のプラスチック材料の異物を検出するための装置をさらに改良することである。

この目的は請求項１に示される特徴によって達成される。
すなわち１番目の発明においては、異物検出器と繊維フロックが相互に対して相対的に移動可能であり、異物検出器が電磁波または光線のためのトランスミッタ及びレシーバからなり、繊維フロックから異物を区別するための評価装置を備え、紡績準備において繊維のベールから取り出される（開繊される）例えばコットンの繊維フロックの中からポリプロピレンバンド、布、フィルム等のプラスチック材料の異物を検出するための装置において、少なくとも１台の検出装置（２１、４６）（カメラ）と協働する偏光源（４１、４２）が繊維材料（１９、３３）（繊維フロック、繊維フロックウェブ）に作用し、前記繊維材料（１９、３３）がプラスチック材料の明るい及び／又は透明な薄板状異物（３５）を通過する偏光によって照射され、検出装置（４５、４６）が繊維状プラスチック部分（合成繊維）から薄板状異物（３５）を区別できることを特徴とする装置が提供される。

本発明に従った手段は、偏光に応答する明るいまたは透明のプラスチック異物の信頼できる検出を可能にする。特に、適正繊維（紡編織繊維）とわずかな光学的コントラストしか持たない異物を検出する点が有利である。プラスチック材料は、多くの場合梱包フィルムまたは梱包布物の形で存在する。本発明に従えば、比較的大きな部材だけでなく異種繊維も認識され、検出される。

請求項２から５０までは本発明の有利な開発を含んでいる。
すなわち２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記プラスチック材料の異物が偏光の偏光ベクトルを回転させる。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記偏光が直線偏光である。
４番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記偏光が円偏光である。
５番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記偏光が楕円偏光である。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記偏光源及び前記検出装置が前記繊維フロックの異なる側に配列される（透過光配列）。
７番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記偏光源及び前記検出装置が前記繊維フロックの同じ側に配列される（入射光配列）。
８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明において、検出のために減偏光が行われる。
９番目の発明によれば、１番目から８番目のいずれかの発明において、検出のために反射抑制が行われる。
１０番目の発明によれば、１番目から９番目のいずれかの発明において、プラスチック材料の前記異物が、光を前記検出装置の検光子によって可視的にするように異方性（複屈折など）によって前記偏光を変化させる。
１１番目の発明によれば、１番目から１０番目のいずれかの発明において、前記繊維材料がガラスのまたはこれと同様のチャネル内に配列される。
１２番目の発明によれば、１番目から１１番目のいずれかの発明において、前記繊維材料が空気圧によってチャネル内を移送される。
１３番目の発明によれば、１番目から１２番目のいずれかの発明において、前記繊維材料がコンベアベルト上に配列される。
１４番目の発明によれば、１番目から１３番目のいずれかの発明において、前記繊維材料がローラ、例えばデタッチングローラに配列される。
１５番目の発明によれば、１４番目の発明において、前記ローラが高速で回転する。
１６番目の発明によれば、１番目から１５番目のいずれかの発明において、バックグラウンドが拡散性である。
１７番目の発明によれば、１番目から１５番目のいずれかの発明において、バックグラウンドが反射性である。
１８番目の発明によれば、１番目から１５番目のいずれかの発明において、バックグラウンドが鏡面状である。
１９番目の発明によれば、１番目から１５番目のいずれかの発明において、バックグラウンドが発光性である。
２０番目の発明によれば、１番目から１９番目のいずれかの発明において、前記検出装置がラインスキャンカメラである。
２１番目の発明によれば、１番目から１９番目のいずれかの発明において、前記検出装置がマトリクスカメラである。
２２番目の発明によれば、１番目から１９番目のいずれかの発明において、前記検出装置が光センサである。
２３番目の発明によれば、１番目から２２番目のいずれかの発明において、検出がカラーで行われる。
２４番目の発明によれば、１番目から２２番目のいずれかの発明において、検出が白黒で行われる。
２５番目の発明によれば、１番目から２４番目のいずれかの発明において、偏光子が光源と繊維材料との間に配列される。
２６番目の発明によれば、２５番目の発明において、偏光を発する光源が存在する。
２７番目の発明によれば、２６番目の発明において、偏光子が光源にまたは光源内に組み入れられる。
２８番目の発明によれば、１番目から２７番目のいずれかの発明において、検光子が繊維材料と検出装置との間に配列される。
２９番目の発明によれば、２８番目の発明において、検光子としても作用する検出器が存在する。
３０番目の発明によれば、２９番目の発明において、検光子が検出器にまたは検出器内に組み入れられる。
３１番目の発明によれば、１番目から３０番目のいずれかの発明において、光反射素子がレイパスに配列される。
３２番目の発明によれば、１番目から３１番目のいずれかの発明において、光屈折素子がレイパスに配列される。
３３番目の発明によれば、３１番目または３２番目の発明において、素子として鏡が使用される。
３４番目の発明によれば、３１番目または３２番目の発明において、素子としてプリズムが使用される。
３５番目の発明によれば、３１番目または３２番目の発明において、素子としてレンズが使用される。
３６番目の発明によれば、１番目から３５番目のいずれかの発明において、異物を除去するための除去装置が評価装置の下流に配列される。
３７番目の発明によれば、３６番目の発明において、評価装置及び除去装置が制御装置または切替装置によって相互に電気接続される。
３８番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、ベールオープナの下流に配列される。
３９番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、クリーナに配列される。
４０番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、クリーナの下流に配列される。
４１番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、カードに配列される。
４２番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、カードの下流に配列される。
４３番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、異種繊維分離機内に配列される。
４４番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、異種繊維分離機の下流に配列される。
４５番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、異物分離機内に配列される。
４６番目の発明によれば、１番目から３７番目のいずれかの発明において、異物分離機の下流に配列される。
４７番目の発明によれば、１番目から４６番目のいずれかの発明において、検出のために異物の複屈折効果など異方性が使用される。
４８番目の発明によれば、１番目から４７番目のいずれかの発明において、検出のために異物の選択的吸収性向（二色性）が使用される。
４９番目の発明によれば、１番目から４８番目のいずれかの発明において、検出のために異物の光学活性性向（回転分散）が使用される。
５０番目の発明によれば、１番目から４９番目のいずれかの発明において、検出装置がその分解能に基づいて繊維状異物からシート状異物を区別できる。

本発明は、下記の図面に示される実施態様例を参照して以下に詳細に説明されている。

図１は、供給ローラ１、供給台２、リッカイン３ａ、３ｂ、３ｃ、シリンダ４、ドッファ５、ストリッピングローラ６、絞りローラ７、８、ウェブ案内素子９、ウェブファンネル１０、引き取りローラ１１、１２、案内ローラ１３ａ、１３ｂ及びカードフラットバー１４を有する回転カードトップ１３、ケンス１５及びケンスコイラ１６を備えるカード。例えばツリュツラー Ｃａｒｄ ＴＣ ０３を示している。ローラの回転方向は曲線矢印で示されている。文字Ｍはシリンダ４の中点（軸）を示す。４ａは、シリンダ４の針布を示し、４ｂは回転方向を示す。文字Ｃは、カージングポジションのときの回転カードトップ１３を示し、文字Ｄはカードフラットバー１４の返送方向を示す。ストリッピングローラ６の下には静止支持案内部材１７が配置される。上部絞りローラはストリッピングローラ６に近接して配置される。シリンダ及びローラの回転方向は、それぞれの曲線矢印によって表される。支持案内部材１７は、本発明に従った装置１８を受け入れるのに役立つ。文字Ａは作業方向を示す。

図２において、参照番号２１は取り出される繊維ウェブ１９がストリッピングローラ６から絞りローラ７、８まで通過する領域を示す。支持案内部材１７は、基本的に四角の断面を有する。上面は多少凹状に湾曲する。上面の曲線の曲率半径はストリッピングローラ６の曲率半径より大きい。

矢印Aは、繊維ウェブ１９の流れの方向を示す。支持案内部材１７はハウジングの形をとり、透明の窓２０が滑り接触領域に配備される。繊維ウェブ１９は、最初はドッファ５の針布に配置され、ドッファ５とストリッピングローラ６との間のローラニップにおいてストリッピングローラ６の針布６ａの周りを案内され、垂直な直径の領域を少し過ぎてからストリッピングローラ６から離れ、窓２０の領域においてA方向に案内され、最終領域後その端部部分が完全に自由に流れて、最終的に絞りローラ７、８の間のローラニップに入り、その間を通過する。支持案内部材１７の上面はストリッピングローラ６の針布６ａに対面する。その一方の端部領域で、支持案内部材１７はドッファ５とストリッピングローラ６との間のローラニップと結合される。他方の端部領域はストリッピングローラ６と絞りローラ７、８との間の領域に配置され、その端縁は絞りローラ７、８の間のローラニップに向かう方向に整合される。支持案内部材１７は、内部キャビティ１７ａを有する例えばアルミニウムの押し出し成形部材である。例えばダイオードマトリクスカメラなどの固定カメラ２１ａから２１ｌ、例えばいくつかの発光ダイオードからなる照明装置２２、及び反射鏡２３が、支持案内部材（ハウジング）１７の内部キャビティ１７ａの中に配置される。反射鏡２３は、カメラ２１ａから２１ｌの対物レンズと照明装置２２との間にある角度で配置され、ガラスの窓２０の内部はきれいに維持される。カメラ２１ａから２１ｌ（図２にはカメラ２１ａだけが示されている）は、共通の支持体２４に配置され、支持体２４は支持案内部材１７に固定される。参照番号２５は導線を示す。参照番号２６は電子評価ユニットを示し、ディスプレイ装置２７及び（または）分離装置２８（図４及び５を参照のこと）がこれに接続される。参照番号５２は、カードの機械制御装置である（図２参照）。

図３によると、本発明に従った装置１８は、クリーナ３０、例えばツリュツラー ＣＬＥＡＮＯＭＡＴ ＶＣＴ ３に設けられる。この装置１８は、作業方向Ｂに沿って見て多数ローラクリーナの最終ローラ３１ｃによって取り出されパイプライン３２を通じて排出される繊維タフト材料３３例えばコットンに関連して配置される。この装置１８は、機械制御システムに接続され、コットン繊維材料の中の望ましくないポリプロピレン異物を検出できるようになっている。

図４に示される通り、本発明に従った装置１８及び空気圧異物分離装置３４は、ローラ３１ｂの回転方向３１’に沿って見てクリーナ３０の中間ローラ３１ｂに関連して配置される。３５は排除されたポリプロピレンの異物、たとえばポリプロピレンのバンドを示す。

図５を参照すると、本発明に従った装置１８は、異物認識分離装置３７、例えばツリュツラー ＳＥＣＵＲＯＭＡＴ ＳＣＦＯの高速ローラ３６に関連して配置される。ローラ３６の回転方向に沿って見て、異物認識分離装置３７の下流には空気圧異物分離装置３４が配置される。異物分離装置３４は、異物認識分離装置３７の幅全体に複数の送風ノズル３８を備える。本発明に従った装置１８及び異物分離装置３４が接続される機械制御装置（図２を参照のこと、５２）は、常に異物が検出された作業領域の１つのノズル３８ａから３８ｎ、または２つの隣接するノズル３８ａから３８ｎのみに応答して機能する。その結果、１回の分離工程で多少（１−２ｇ程度）のコットン繊維タフトしか取り除かれない。

これによって、繊維材料を不当に損失することなく、システムの選択的な、感度の良い調整によってさらに小さい部分を分離することができる。異物及び繊維材料は、のこ歯またはニードル針布を有するローラ３６に配置される。

図６は、ガラスチャネル４０において透過光配列の作用の一例を示している。光源４１から放射される光は、偏光子４２によって直線偏光、円偏光または楕円偏光に変換される。偏光は光学配列を介して透明チャネル４０を通って移送される検査対象の材料に照射される。コットン４３及びコットン４３のその他の天然成分については、光の変化がないが、プラスチックの異物４４は光の偏光面の変化を生じさせる。この変化は、検光子４５によって可視的にすることができる。他の適正な繊維材料に比べてコントラストの差異及び色ずれが生じる。コントラストの差異及び色ずれは、１台またはそれ以上の検出器４６（図６においてはカメラ）によって感知され、関連する評価ユニット４７によって処理され、検出されたプラスチック部分４４の自動分離（図には示されていない）を行うことができる。

図７は、図６と同じ原理を示しているが、入射光配列である。照明手段４１と検出器４６（図７においてはカメラ）の両方が材料の同じ側に位置する点が主要な相違である。材料は、この場合にも窓によって測定配列から分離される。バックグラウンド４８が、材料を移送する役割も果たすコンベアベルトまたはローラによって、あるいは、ランプを設けた固定表面または鏡面状の反射特性を持つ拡散及び光輝の表面によって、設けられることができる。使用されるバックグラウンドに応じて、評価は異なるように行われなければならず、重要なファクタは、コットン材料４３とプラスチックアイテム４４との間に常に光の強度または色の査定可能な変化があることである。使用される評価方法に応じて、バックグラウンド４８と材料との間のコントラストが存在し/望ましかったり、そうでなかったりする。

別の実施態様が図８に示されている。この場合には、偏光子４２と検光子４５が結合されて１つのコンポーネント５１となっている。この場合にも反射構成をもつ、拡散または光輝の表面がバックグラウンドとして考慮される。

別の実施態様は、図９に示される通り、材料の流れの同じスポットに直接向けられる２台のカメラ/検出器を使用する。一方のカメラ４６は検光子４５を備え、検光子４５は、検光子４５が反射を抑制するように配列される。他方のカメラ４９は検光子を必要とせず、最大光反射がプラスチックフィルムによって生じるように空間的に配列される。カメラ４６と４９は両方とも、両方が正確に同じ画像セクションを写すように相互に整合される。ただし、カメラが整合していなくても、評価ユニットにおける校正によってこれを得ることができる。評価において、空間的に同一のシーンの両方の画像（一方は光の反射を含み、他方は含まない）は、事前の可能な信号処理の後に比較によって査定される。例えば、このための１つの選択肢は、例えば差分処理または指数処理によって２つの画像信号を第三の画像に処理することである。

２台のカメラを使用する利点は、光の反射を含む画像と光の反射を含まない画像との間のわずかな差異を容易に明らかにすることができるので、信頼できる検出が可能であることである。

機械的構成を単純化するために、両方のカメラ/検出器を共通のハウジング５０に納めることが可能であり、任意に被写体を共通とすることができる。その内部構造は、例えばビームスプリッタ、プリズムなどを使用することによってまたは２台のセンサを相互に正確に整合させることによって両方の画像信号が正確に同じポイントから受けられるようにまたは評価ユニット４７における空間的計算または校正が容易にできるように設計される。

材料がコンベアベルトまたはニードルローラによって運ばれる場合、個々の繊維または繊維束の相対的な空間的配列は変化せず、すなわち移送は単に直線的であり、図１０に示される通り、２台のカメラ４６及び４９は、異なるポイントでも表面を走査することができる。その後、図９に関して説明した方法で評価が行われる。

図６から１０までにおいて示される配列には、基本的に直線偏光または円偏光を使用することができる。ただし、図６から８までに示される配列の場合、円偏光はプラスチックアイテム４４の回転ポジションの影響を受けないようにできるので、円偏光を使用すると有利である。

図１は本発明に従った装置を含むカードを示す略図である。 図２は検査対象の繊維ウェブと共に図１のカードにおける本発明に従った装置を示す図である。 図３は取り出される繊維材料とともにクリーナにおける本発明に従った装置を示す図である。 図４はクリーナの高速ローラに関連する空気圧異物分離装置を有する本発明に従った装置を示す図である。 図５は高速ローラを有する異物認識及び分離装置における本発明に従った装置を示す図である。 図６は透過光配列を有する本発明に従った装置を示す図である。 図７は入射光配列を有する本発明に従った装置を示す図である。 図８は偏光子と検光子が結合されて１つのコンポーネントとなる配列を示す図である。 図９は２台のカメラを有する第１の配列を示す図である。 図１０は２台のカメラを有する別の配列を示す図である。

符号の説明

５ ドッファ
６ ストリッピングローラ
７ 絞りローラ
８ 絞りローラ
１７ 支持案内部材
１８ 発明装置
１９ 繊ウェブ
２０ 窓
２１ａ〜２１ｌ カメラ
２２ 照明装置
２６ 評価ユニット
２７ ディスプレイ装置
２８ 分離装置
３０ クリーナ
３３ タフト材料
３４ 空気圧異物分離装置
３７ 異物認識分離装置
４１ 光源
４２ 偏光子
４３ コットン
４４ 異物
４５ 検光子
４６ 検出器
４７ 評価ユニット
４８ バックグラウンド
５２ 機械制御装置

Claims (22)

1. 繊維材料のフロックにおけるプラスチック材料の異物を検出するための検出装置において、
   偏光源と、
   前記繊維材料のフロックのそれぞれが前記偏光源により照射されるように前記繊維材料のフロックを移動させる移送部と、を具備し、該移送部はガラスのチャネルであり、
   さらに、
   前記繊維材料のフロックからの偏光の反射を抑制する検光子を具備し、該検光子は、前記繊維材料のフロックにおける前記異物により光の偏光面の視覚化的変化を前記繊維材料に対して生じさせており、該視覚的変化はコントラストの差異および色ずれのうちの少なくとも一方を含んでおり、
   さらに、
   前記検光子によって視覚的に生じたコントラストの差異および色ずれのうちの少なくとも一方を含む前記繊維材料のフロックの画像を捕獲するよう配置された第一の検出器と、該第一の検出器により捕獲される前記繊維材料のフロックと同じスポットにおける前記繊維材料のフロックの画像を捕獲するよう配置された第二の検出器とを具備し、前記偏光源ならびに前記第一および第二の検出器は前記繊維材料の互いに異なる側に配置されており、
   さらに、
   前記画像を処理して、除去すべき前記異物を区別するよう配置された評価ユニットを具備し、前記検光子は前記移送部と前記第一の検出器との間にのみ配置されている、検出装置。
2. 前記第一および第二の検出器は、偏光の偏光ベクトルを回転させる前記プラスチック材料の異物を検出するよう配置されている、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記偏光源は直線偏光を照射する請求項１に記載の検出装置。
4. 前記偏光源は円偏光を照射する請求項１に記載の検出装置。
5. 前記偏光源は楕円偏光を照射する請求項１に記載の検出装置。
6. 検出のために前記異物について減偏光が行われる請求項１に記載の検出装置。
7. 前記移送部は、前記繊維材料が配置されるコンベアベルトを含む請求項１に記載の検出装置。
8. 前記移送部は、ローラを含む請求項１に記載の検出装置。
9. 前記第一および第二の検出器はカメラである請求項１に記載の検出装置。
10. 前記偏光源は、光源と、該光源および前記繊維材料の間に配置された偏光子とを含む請求項１に記載の検出装置。
11. 前記偏光源は、偏光を発する光源を含む請求項１に記載の検出装置。
12. 前記偏光源は、光源と、該光源にまたは該光源内に組み入れられる偏光子とを含む請求項１に記載の検出装置。
13. 前記検光子は、前記第一の検出器にまたは前記第一の検出器内に組み入れられる請求項１に記載の検出装置。
14. 検出のために前記異物の異方性が使用される請求項１に記載の検出装置。
15. 検出のために前記異物の複屈折効果が使用される請求項１に記載の検出装置。
16. 検出のために前記異物の選択的吸収性向が使用される請求項１に記載の検出装置。
17. 検出のために異物の光学活性性向が使用される請求項１に記載の検出装置。
18. 前記異物を除去するための除去装置が評価ユニットの下流に配列される請求項１に記載の検出装置。
19. 前記第一および第二の検出器および前記除去装置が制御装置または切替装置によって相互に電気接続される請求項１８に記載の検出装置。
20. ベールオープナの下流、クリーナの内部またはクリーナの下流、カードの内部またはカードの下流、異種繊維分離機の内部または異種繊維分離機の下流、もしくは異物分離機の内部または異物分離器の下流に配置される請求項１に記載の検出装置。
21. 前記選択的吸収性向が二色性である請求項１６に記載の検出装置。
22. 前記光学活性性向が回転分散である請求項１７に記載の検出装置。

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