JPH0571007A - 繊維束の位置を測定するための装置 - Google Patents

繊維束の位置を測定するための装置

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JPH0571007A
JPH0571007A JP3031592A JP3159291A JPH0571007A JP H0571007 A JPH0571007 A JP H0571007A JP 3031592 A JP3031592 A JP 3031592A JP 3159291 A JP3159291 A JP 3159291A JP H0571007 A JPH0571007 A JP H0571007A
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light
fiber bundle
light source
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fiber
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JP3031592A
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Matthias Hartrumpf
ハールトルンプ マキアス
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、紡糸口金を垂直に離れる繊維束の
位置を測定するための装置に関する。前記繊維束は、紡
糸口金を垂直に離れた後、冷却のために風を吹付けられ
てから引出される。 【構成】 光源１は、引出し方向すなわち、紡糸口金か
ら引出し手段への方向に対してほぼ直角である平面内
に、繊維束２の前に配置されており、繊維束２の背後に
は、照明手段に対して角度αで検出装置手段５が配置さ
れている。前記角度は光源１からの直接光が検出装置手
段５を照射しないようにするため、広い角度が選択され
ている。検出装置手段５から出される信号を基礎として
繊維束２の位置を計算するため、分析装置手段が備わっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導入請求項１に記載さ
れた繊維束の位置を測定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】繊維の位置は通常目視検査によって点検
されている。
【０００３】合成繊維を紡ぐ精紡機においては、熱い糸
繊維は束となって紡糸口金を離れ、ほぼ２から６メート
ルの距離に沿って、冷却手段が繊維に対して風を吹付け
る。その後、繊維は、引出し手段によって引出され、撚
られてリール上に巻取られる。糸は、数メートル／秒の
速度で移動する。紡糸条件は一定にしておかなければな
らないので、可能である場合には、垂直からの繊維束の
偏向幅が最も広い位置における繊維束の重心の位置と変
動を測定するため、あらゆる努力がなされている。
【０００４】現在までこの努力は、工程を監視するオペ
レータによってなされてきている。
【０００５】業界誌“Melliand Textilberichte ”No.7
/1987 の365 から463 ページまでに、布の中の瑕疵と欠
陥を検出するため、光学系を手段として織物布を測定す
るシステムが開示されている。ただし、そのシステム
は、織物のスポットを貫通するすべての光が測定の対象
である積算ボールに到達するのであるから、繊維の位置
または繊維束の位置それぞれを測定する目的のためには
不適当である。
【０００６】米国特許3,659,950 は、糸を測定する役を
果たすシステムを開示している。レーザが放射した光は
偏向鏡を介して通過して糸上に向けられ、光学経路中に
直接配置された検出装置アレー・システムによって受取
られた後、映像が分析される。このシステムもやはり、
繊維束の位置を測定する目的のためには不適当である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、繊維束の位置を測定し、これにより繊維束の位置を
自動的に検出できる装置を提供することである。
【０００８】 ［発明の構成］
【０００９】
【課題を解決するための手段】この問題は、請求項１に
記載された装置によって解決され、本発明の好適な改良
が、従属請求項中に明記されている。
【００１０】
【作用】本発明の装置は、先ず、繊維束の断面の映像を
センサ上に作り、個々の繊維の位置または繊維束の重心
の位置を測定することができるようにする。繊維のゲー
ジはほぼ１０μｍなのであるから、個々の繊維の口径食
はなく、したがって、個々の繊維の位置または繊維束の
重心の位置を実際に測定することができる。位置の垂直
軸または長さ方向軸からの偏向は、ブロワの力と紡糸口
金からの距離に応じて、数センチメートルから２０ｃｍ
に達する。
【００１１】照明手段に対してある角度で検出装置手段
を配置すると、光源からの直接光が検出装置手段を照射
することがないという長所がもたらされる。この角度
は、ほぼ１０から４５°までの値に相当する。この角度
配置が特に要求されるのは、個々の繊維から出される信
号強さが１μワット未満であり、一方、光源はほぼ１５
０ワットの出力を出すことができるので、比率がほぼ
１：１０8 から１：１０9 に達するからである。この理
由があるため、暗いグラウンド上で観察する必要があ
る。検出装置手段は、例えば、テレビ・カメラやフォト
ダイオードのマトリックスとすることができ、または、
ポジション・センサ・フォトダイオード（PSD）とさえ
することができる。いずれの場合においても、請求項２
に記載の収束レンズのような光学系をセンサの前に置く
ことができる。
【００１２】請求項３によれば、繊維において回折され
た光が測定される。請求項１２に従って、センサを照射
する光の強さを追加測定すると、繊維の数または繊維の
ゲージをそれぞれ測定することができる。
【００１３】照明手段と検出装置手段の間に角度が挟ま
れていると、また、照明の方向における位置を追加して
測定することができるようになる。その理由は、照明方
向における位置の変動を請求項６に記載の二次元センサ
上における映像の高さの変動の形態である映像を基礎と
して検出することができるからである。
【００１４】さらに、光源をパルス・モードで作動させ
ること、または、適当な光弁手段によって光を間欠的に
放射することが好適である。この配置が有利であるの
は、そのような場合、環境から放射された光を、本質的
に周知である方法で、電気回路内でフィルタリングして
取除くことができるからである。
【００１５】センサとしてCCD アレーが選択された場合
は、検出された個々の繊維の位置に基づいて繊維の束の
幅を計算することができる。PSD エレメントを使用する
場合は、個々の位置をさらに解決することはもはや不可
能である。そのような場合、繊維束の幅は、請求項７か
ら９に記載されたフィルタを手段として測定することが
でき、または、請求項１０に従って修正された照明シス
テムを手段とした同様な方法で測定することができる。
この測定の原理は、請求項１から５に記載された位置の
平均値の測定と、根二乗平均のような値の追加測定を基
礎としている。そのため、繊維束の幅の計算を基礎とし
て、風の吹付け方向における繊維束の変動を検出するこ
とができる。
【００１６】請求項６から８の記載に従い、ｘ′方向に
おける二次元アナログ・ポジション・センサ（PSD ）を
手段として繊維束の位置が測定されると、ｙ′方向にお
けるｆ（ｘ′）の平均値を測定することができる。この
測定された２つの平均値が繊維束の幅を導出することが
できるようにする。
【００１７】請求項９によれば、ｘ′2 の平均値とｘ′
の平均値から位置の変動が得られ、したがって、繊維束
の幅の計算の基礎として、映像の標準位置偏向が検出装
置上で決定される。
【００１８】請求項７から９に記載されたフィルタの代
わりに、請求項１１に記載の、複数の偏光フィルタから
なるフィルタをセンサの前に配置することができる。こ
の方法においては、繊維において回折された光の偏光の
程度も測定することができる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の装置の平面図を示し、図２は
本発明の装置の側面図を示す。図３は特に設計されたフ
ィルタを示す。
【００２０】参照番号１は繊維の束２を間欠的に照射す
る光源を示す。この繊維束は、高速で紡糸口金を離れ、
その後、図示されていない冷却手段が繊維束に風を吹付
けた後、繊維束は引出し手段によって引出される。引出
し手段によって引出された後、繊維束は紡糸装置に達
し、紡糸装置上で個々の繊維が紡がれる。引出し手段と
紡ぎ手段は共に図示されていない。光源の反対側には検
出装置手段５が配置されている。検出装置手段５は、繊
維束２の映像をセンサ４上に作るための光学系３からな
っている。光源とセンサとの間の距離はほぼ０．２から
２メートルに相当する。繊維束はこの距離のほぼ中心に
置かれることになる。検出装置手段５には測定された信
号を分析するための分析装置手段（やはり図示されてい
ない）が接続されている。
【００２１】照明の方向は風の吹付け手段と引出し手段
に対して直角であるように選択し、位置の測定は吹付け
方向に平行に行われる方法にシステムを配列することが
好適である。このことは、位置の測定のために使用され
るセンサの座標方向が吹付け方向に平行に延伸すること
を意味する。以下、この座標方向をｘ′という。
【００２２】光源１の強さは繊維の束が放射する信号の
強さより大幅に高く、信号比はほぼ１０8 ：１に相当す
るので、検出装置手段は、光源１の光学経路の外に配置
しなければならない。
【００２３】図２に好適な手段を示しているが、ここで
は検出装置手段５は水平線から角度αだけ偏向している
ため、光源１から来る光が検出装置手段を直接照射する
ことがない。適切に装備された照明システムを使用し、
二次元センサを応用した場合は、前記の説明において規
定された通り、照明方向における繊維束の偏向も測定す
ることができる。
【００２４】繊維束の幅は、記録された個々の繊維の位
置を分析することによって決定することができる。その
ような分析を行うための前提条件は、CCD ライン・タイ
プ・センサまたはCCD マトリックス・タイプ・センサの
ような、個々の繊維の位置を測定するセンサが使用され
ていることである。
【００２５】PSD エレメントを応用すると、個々の繊維
を分解することができなくなる。そのような場合は、例
えば放物線状開口を提供するフィルタを手段として、繊
維束の平均幅を測定することができる。
【００２６】先ず最初にPSD エレメントを手段として風
の吹付け方向における繊維束の平均位置を測定する原理
を説明する。平均位置測定のために使用されるPSD エレ
メントの座標方向は風の吹付け方向に平行して延伸して
おり、ｘ′として識別されている。
【００２７】PSD エレメントを打つ光のスポットまたは
ビームは、座標の方向当たり２個の出力電流を作ること
が一般に知られている。ｘ′座標についての前記電流
は、下記の関係式で定義される。
【００２８】Ｃｎ＝ｆ＊Ｉ＋（Ｌ−ｘ′）／２＊Ｌ Ｃｐ＝ｆ＊Ｉ＋（Ｌ＋ｘ′）／２＊Ｌ 上記の式において、Ｉは光スポットの強さであり、Ｃｎ
またはＣｐは、それぞれPSD エレメントの負または正の
側を定義し、２＊Ｌは、活性PSD 表面の長さを示し、
ｘ′は表面上の光スポットの位置を示している。Ｆは定
数である。ｘ′位置は、強さとは無関係に決定すること
ができる。
【００２９】 ｘ′＝ｋ＊（Ｃｐ−Ｃｎ）／（Ｃｐ＋Ｃｎ） 上記の式において、ｋも定数である。
【００３０】活性表面上を打つ光スポットが複数である
場合は、PSD エレメントが活性表面上の光スポットの光
学的重心を測定する間、対応する電流が重複される。
【００３１】 上記の式において、指数“i ”はi 番目の光スポットの
値を定める。
【００３２】この方法においては同じ繊維からなり、ほ
ぼ半径方向に対称である束の重心を、１個のPSD エレメ
ントを使用して定めることができる。
【００３３】異なった繊維からなり、異なった形状を示
す束の測定は、比較的小さな測定誤差付きでしか提供す
ることができない。前記測定誤差は、計算を均衡させる
ことによって極小化することができる。
【００３４】前記説明において示されている通り、PSD
エレメントは、図１と図２に図示されたシステムを手段
として光の伝搬方向における平均位置を決定するのに適
している。
【００３５】代替方法として、束の幅は、請求項７から
９に記載されたフィルタを手段として、または、同様な
アプローチにおいて、照明システムの修正を手段とし
て、測定することができる。
【００３６】そのような配列においては、照明システム
は、映像となった繊維の断面がPSDエレメントの高さを
超過するように修正される。その部分において、繊維は
僅かにカーブするだけであるため、映像はPSD エレメン
トのｙ′方向とほとんど平行である。そのような場合に
直線ｙ′＝ｘ′の周囲において範囲△内だけが透明であ
るフィルタを使用すると、繊維束のｘ′方向とｙ′方向
の両方向の平均位置が測定された。ｙ′＝ｘ′2 ＋△で
定められる透明範囲を有するフィルタを使用する場合
は、上述の通り、ｘ′方向（吹付け方向）の平均位置が
測定され、ｙ′方向の平均は下記の式で決定される。
【００３７】 上記の式において、ｙ′i は、i 番目の繊維の映像の
ｙ′位置であり、 ｙ′i ＝ｋ′＊ｘ′i 2 、すなわち、ｙ′＝ｋ′＊ｘ′
2 によって定められる。
【００３８】規格化はPSD エレメントを手段として自動
的に実行されるので、上記の前提条件を適用した場合、
上記のフィルタは、繊維位置の根二乗平均の追加測定に
適している。繊維束内の繊維の分布が既知である場合
は、その分布から繊維束の幅を導出することができる。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、簡素化された手段を使用
して、紡績工程の間の最適な位置または糸の偏向を決定
することができ、紡績工程の連続監視を容易にすること
ができる。
【００４０】本発明は、また、薄いワイヤ、例えば、銅
や金属製のワイヤから生産における監視の目的のために
応用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の平面図。
【図２】本発明の装置の側面図。
【図３】本発明の特に設計されたフィルタの図。
【符号の説明】
１ 光源 ２ 繊維束 ３ 光学系 ４ センサ ５ 検出装置手段

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 紡糸口金を垂直に離れた後、冷却のため
    に風が吹付けられ、後に引出される繊維束の位置を測定
    するための装置であって、 引出し方向（すなわち、紡糸口金から引出し手段への方
    向）に対してほぼ垂直である平面内の、前記繊維束２の
    前に光源１が配置されていること、 前記繊維束２の背後に、照明方向に対して角度αだけ傾
    斜した検出装置手段５が配置されていること、および、
    前記角度αは、前記光源１からの直接光が検出装置手段
    ５に達することがないように大きな角度が選択されてい
    ること、および、 前記検出装置手段５から出る信号に基づいて前記繊維束
    ２の位置を計算するための分析装置手段が備わっている
    こと、を特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、 前記検出装置手段５内において、１個または数個のセン
    サ４の前に光学系３が配置されていることを特徴とする
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項１および２に記載の装置であっ
    て、 前記繊維において回折された光が測定されることを特徴
    とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項１から３に記載の装置であって、 前記光源１がパルス光を放射すること、または、連続光
    源から来る光が光弁手段よって間欠的に放射されること
    を特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の装置であって、 前記光源１と前記検出手段５が、前記繊維束２と風の吹
    付け方向とに対してほぼ直角に配置されていることを特
    徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項１から５に記載の装置であって、 １個または数個の二方向センサが備わっていることを特
    徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から６に記載の装置であって、 前記検出装置手段５の前にフィルタ１個が配置されてい
    ることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置であって、 ｙ′＝ｆ（ｘ′）＋△（ｘ′）の範囲内においてのみ透
    明である二次元［座標軸ｘ′，ｙ′］フィルタ１個が備
    わっていることを特徴とする装置において、ｆ（ｘ′）
    はｘ′の単調関数であり、△は、位置ｘ′における透明
    範囲の開口の半分を示す。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の装置であって、 ｆ（ｘ′）＝ｘ′2 であることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から６に記載の装置であっ
    て、 前記光源１が、幅が風の吹付け方向にほぼ平行に変動す
    るに応じて高さが（引出し方向に平行に）単調的に変動
    する発光ビームからなることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７に記載の装置であって、 前記フィルタが複数の偏光フィルタからなっており、し
    たがって、前記繊維において回折された光の偏光の程度
    を追加検出することができることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１から１０に記載の装置であっ
    て、 さらに、繊維において回折された光の強度が測定される
    ため、繊維の数またはゲージを追加測定することができ
    ることを特徴とする装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２に記載の装置であっ
    て、 鏡を手段として光学経路が折曲されていることを特徴と
    する装置。
JP3031592A 1990-01-31 1991-01-31 繊維束の位置を測定するための装置 Pending JPH0571007A (ja)

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DE4002743A DE4002743A1 (de) 1990-01-31 1990-01-31 Vorrichtung zum messen der position eines filamentbuendels
DE4002743.0 1990-01-31

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ID=6399090

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US (1) US5315371A (ja)
EP (1) EP0439802B1 (ja)
JP (1) JPH0571007A (ja)
AT (1) ATE108894T1 (ja)
DE (2) DE4002743A1 (ja)
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EP0439802A2 (de) 1991-08-07
DE59006516D1 (de) 1994-08-25
EP0439802B1 (de) 1994-07-20
US5315371A (en) 1994-05-24
DE4002743A1 (de) 1991-08-08
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ATE108894T1 (de) 1994-08-15
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