JP5405044B2 - 周波数に応じた糸又は糸前駆体における欠陥箇所の検出 - Google Patents

Description

本発明は糸又は糸前駆体における欠陥箇所を検出する方法、並びに、前記方法を実施するために構成された装置に関する。

ここで使用する語「糸前駆体」は製糸の過程で生ずる繊維組織、例えば、カーディング処理後の繊維ウェブ又は本来の紡糸工程の前の繊維束を意味する。

糸を製造及び使用する際には、連続的な品質管理を実施しなければならない。そのために糸もしくは糸前駆体の品質を測定できる種々の方法が知られている。これらの方法では、細い箇所、太い箇所、瘤、異質繊維、変色などの光学的に認識可能な欠点を検出できるように、例えば、糸の光学的透過率又は反射率が測定される。ほかには、例えば、容量測定方法も採用されている。

米国特許第４４３６４７２号明細書には、発振器によって変調周波数を発生させ、発振器の再生回路中に光源及び検出器を設け、特定周波数を有する測定光を変調させる方法を開示している。ノイズの軽減を可能にする極めて周波数に固有の測定を保証する。

国際公開第９９/３０１０８号パンフレットは同じ理由から増幅器を光源の変調周波数と同期させる方法を記述している。この方法もノイズの少ない特定周波数における測定を可能にする。

本発明の課題は、ノイズ信号に影響を受けない程度が従来よりも高い方法及び装置を提供することにある。

前記課題は本明細書の独立請求項に記載の方法もしくは装置によって解決される。即ち、検出器におけるノイズ・レベルを複数の周波数で測定する周波数選択ステップを実施する。次いで、周波数選択ステップにおいて検出されたノイズ値に応じて測定周波数を選択する。これにより、ノイズ・レベルの低い１つの周波数（又は場合によっては複数の周波数）を使用することができる。

本発明のその他の好ましい実施態様は本明細書の従属請求項に記載の通りであり、その詳細を添付の図面を参照しながら以下に説明する。

本明細書の以下の説明及び特許請求項では下記のような定義を採用する。

「欠陥箇所」とは、例えば、太い箇所、細い箇所、瘤、異質繊維及びその他の異質材料、変色などのような糸の欠陥を示唆する検出可能なあらゆる特性を意味する。

「ノイズ」とは検出器によって測定される不定のエラー信号を意味する。これは、例えば、機械的振動又は電気的妨害信号によって起こることがあり、光学センサーの場合には周囲光によっても起こり得る。

図１には一例として、光源１１と光センサー１２との間を糸１０が通過する光学的糸センサーを示す。前記装置は当業者に公知の装置である。前記装置は、例えば、糸の幅もしくは太さに応じて変化するセンサー１２からの信号によって、糸の太い箇所又は細い箇所を検出する機能を果す。但し、本発明は他の測定原理と併用することができる。既に述べたように、例えば、反射率測定又は容量測定、並びに複数の測定原理の組み合わせも利用できる。これらの装置にそれぞれ対応する方法は当業者に公知である。光学的測定は可視、赤外及び/又は紫外スペクトル領域における１つ又は２つ以上の波長で行なうことができる。

この実施態様では、センサー１２からの信号が増幅器１３において増幅され、次いで（ディジタル信号に変換後）マイクロプロセッサ１４へ伝送される。

図１から明らかなように、マイクロプロセッサ１４によって与えられる周波数で動作する発振器１５によって、光源１１の方向を制御する。光源１１を流れる電流を変調する発振器１５の周波数を以下の説明において測定周波数と呼称する。

前記実施態様では、実際の測定の前に、マイクロプロセッサ１４が周波数選択ステップを実施するように構成されている。前記周波数選択ステップは、糸１０なしで、又は糸を静止させて、又は参照物体を対象に行なわれる。参照物体を利用する場合、例えば、欠陥のない糸を参照物体として使用することができる。いずれの場合にも、ノイズに妨げられずに動作する限り、センサー１２は定常な信号を発信しなければならない。しかし、既に述べたように、センサー１２は常に或る程度の、ノイズと呼称される不要波成分を含んでいる。周波数選択ステップの目的は、ノイズの少ない周波数領域において実際の測定を行うことができるように、このノイズの性質を予め正しく識別するよう学習することにある。

このため、本発明の第１実施態様では、周波数選択ステップにおいてマイクロプロセッサ１４が検出器からの信号の経時的推移を測定し、これを周波数成分に区分する。具体的には、例えば、異なる時点で測定されたセンサー１２からの信号値を、高速フーリエ変換又はコサイン変換することによって行なうことができる。こうして、図２に定性的な例として示すような周波数スペクトルが得られる。このグラフにおいて、ｙ-軸はそれぞれの周波数における信号振幅ｎを示す。

次いで、マイクロプロセッサ１４はスペクトルを分析し、ノイズが特に少ない領域を検出する。図示例の場合、周波数ｆ０がそのような領域である。

この時点で本来の測定が開始されることになる。そのため、マイクロプロセッサ１４が発振器１５を測定周波数ｆ０で動作させ、走行する糸に対して測定が行われる。センサー１２からの測定信号がマイクロプロセッサ１４において再び周波数成分に区分され、周波数ｆ０における測定振幅だけが測定の対象となる。

本発明の第２実施態様を図３に示す。第１実施態様では周波数分析がマイクロプロセッサ１４によって行なわれたが、第２実施態様ではこの分析のために、例えば、いわゆるロック-イン増幅器のような周波数選択フィルター１６を設ける。マイクロプロセッサ１４によって周波数選択フィルターの通過周波数が選択される。その他の点に関して、第２実施態様は第１実施態様と同じ構成を採用している。

第２実施態様において、先ずは周波数選択ステップが実施され、前記ステップでは、増幅器１３の出力信号がゼロの状態に、システムが設定される。ここで想定される一連の周波数におけるフィルター１６の出力信号をマイクロプロセッサ１４が測定する。このため、フィルター１６及び発振器１５をそれぞれ想定される条件に合わせて調整する。次いで、マイクロプロセッサ１４はノイズが最小であった周波数を測定周波数として選択する。マイクロプロセッサ１４は、前記測定周波数に合わせてフィルター１６及び発振器１５の周波数を設定し、この時点で正規の測定を行なうことができる。

フィルター１６としては、できるだけ狭い帯域通過フィルターを使用することが好ましい。図３に示す実施態様におけるロック-イン増幅器はフィルターの一例に過ぎない。これに代わる実施態様を図４に示す。ここではフィルター１６をいわゆる中間周波フィルター（ＺＦ−フィルター）として実施しており、この場合、ミキサー１７において入力信号に（マイクロプロセッサ１４によって設定された）パイロット周波数ｆ１が乗算された後、（所定）周波数ｆ２の信号だけを通過させる帯域の狭い中間周波フィルター１８へ供給する。このように構成することで、マイクロプロセッサ１４は周波数ｆ１−ｆ２において信号を測定することができ、この周波数はｆ１を変化させることによって変化させることができる。

その他の点に関して、図４に示す実施態様は図３に示した実施態様と同じであり、周波数選択ステップも同様に実施される。

以上に述べた実施態様では、測定周波数で変調される光信号によって、糸もしくは糸前駆体を走査するというものであった。換言すると、糸に電磁界を印加し、この電磁界に対する糸の反応を測定するというものであった。但し、既に述べたように、糸の容量を測定することも可能である。この場合には、糸を誘導して電気的コンデンサを通過させることによって糸に電界を印加する。この場合にも、コンデンサにおける電界を調整する測定周波数において測定を行うことが好ましい。測定周波数を求めるには、この実施態様においても、上述の周波数選択ステップを実施することによってノイズが最も少ない周波数を求めることができる。

光学的測定又は容量測定に代わる測定方法として、例えば、他の電磁的又は非接触測定方法を利用することも可能である。

周波数選択ステップにおいて、光学的フィールドもしくは電界の周波数をほぼ連続的に所要の周波数に同調させ、対応の詳細なノイズスペクトルを測定することができる。但し、周波数選択ステップにおいて少数の周波数測定することで、状況によっては回路技術上のコストを軽減することも可能である。

周波数選択ステップにおいて、複数の周波数に順次同調させることができるフィルター１６を含む検出器を設けることが好ましい。次いで、正規の測定において同じフィルター１６を、周波数選択ステップにおいて得られた測定周波数に合わせて設定する。図１に示した実施態様ではフィルターを純粋にソフトウェアで解決する方法が選択されたのに対して、図３及び４に示した実施態様ではフィルター１６をハードウェアで実施した。

検出器がそれぞれ異なる周波数もしくは周波数領域に感応する複数の異なるセンサーを含む構成も考えられる。周波数選択ステップにおいて、どのセンサーが最小ノイズの信号を示すかが判断される。次いで、このセンサーが正規の測定に使用される。

「正規の」測定において、複数の測定周波数で測定し、それぞれの測定周波数で測定された信号の加重和を求める方法も考えられる。加重値（Gewichtung）は周波数選択ステップにおいて、例えば、それぞれのノイズ振幅に反比例する値として選択することによってそれぞれの周波数において検出されたノイズ・レベルを反映する。

以上に述べた実施態様において、検出器は糸もしくは糸前駆体の透過率又は反射率を測定する光センサー１２を含む。但し、既に述べたように、容量測定を行なうことも可能である。また、例えば、それぞれが異なる色を感知する複数のセンサーの組み合わせ又は複数の光学センサーと容量センサーの組み合わせを使用することも可能である。

図示の装置もしくは以上に説明した方法はヤーン・クリーナに特に好適であるが、糸の製造及び加工の他の工程にも適用できる。

図１は本発明の第１実施態様を示すブロックダイヤグラムである。 図２は周波数選択ステップにおいて検出される周波数スペクトルを示すグラフである。 図３は本発明の第２実施態様を示すブロックダイヤグラムである。 図４は本発明の第３実施態様を示すブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１０・・・糸；１１・・・光源；１２・・・光センサー；１３・・・増幅器；
１４・・・マイクロプロセッサ；１５・・・発振器；１６・・・フィルター；
１７・・・ミキサー；１８・・・中間周波フィルター。

Claims (5)

1. 検出器（１２，１３，１６）によって糸もしくは糸前駆体の欠陥箇所を検出する方法であって、前記方法において、
   糸もしくは糸前駆体のパラメータの少なくとも１つを測定し、
   前記検出器（１２，１３，１６）が、糸もしくは糸前駆体の透過率又は反射率を測定する光センサーを有し、光源（１１）からの光を糸もしくは糸前駆体に当て、そして、光源を流れる電流を測定周波数によって変調し、
   周波数選択ステップにおいて、糸もしくは糸前駆体なしで、又は糸もしくは糸前駆体を静止させて、又は参照物体によって測定を実施し、
   種々の周波数の電流を光源に送り、各周波数ごとに糸もしくは糸前駆体の透過率又は反射率を測定し、そして、
   周波数選択ステップにおいて決定されるノイズ値に応じて前記測定周波数を選択する、前記方法。
2. 周波数選択ステップにおいて、最も少ないノイズを有する周波数に測定周波数を設定する、請求項１に記載の方法。
3. 周波数選択ステップにおいて、検出器（１２，１３，１６）からの信号の経時的推移を測定し、周波数成分における前記信号を分析する、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
   
4. 周波数選択ステップにおいて、複数の周波数に順次同調させ、次いで測定周波数に同調させる、調節可能なフィルターを検出器（１２，１３，１６）が備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法を実施するために構成される、糸もしくは糸前駆体の欠陥箇所検出装置。

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