JPS5942801B2 - 断面積の周期的変動の検出に関して糸信号を評価する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断面積の少なくとも近似的に周期的な変動の
検出に関して糸信号を評価する方法および装置に関する
。

現今、繊維半製品特に糸の半製品を製造するには、広範
囲でかつ迅速に応答する品質監視が要求される。

通常の紡糸方法においては、製漬工程からランダムサン
プルを抜取り、これらのサンプルを試１験室において検
査し、その後に統計学の法則により全納品の平均品質を
推定することができる一方、現在の製造設備では個々の
紡糸位置の各々を連続的に監視することが要求され、ラ
ンダムサンプルによる試５験ではもはや不十分である。
特にオープンエンド（０Ｅ）紡績機械における糸の製造
にあたつては、このような集中監視が必要である。その
際、糸品質について次の種類が定められている。１．個
々の大きな太糸部分 ２．太糸部分の連鎖 ３．増大したむら ４．断面積の周期的な変動 個々の太糸部分は現在通常の電子式ヤーンタリヤラ一に
より除去される。

太糸部分の連鎖は０Ｅ紡績機械における特殊な欠陥であ
る。その検出および除去に対しても既にたとえばスイス
国特許第５６８４０５号明細書による方法および装置が
公知となつている。むらおよび断面積の周期的変動に対
しては、従来大体において、上述のランダムサンプルを
比較的ゆつくり特６こ製造後若千の時間を経てから試験
することがでＡる実，験室用機器しか用いられなかつた
。

しかしむらもそこに含まれる周期的成分も糸の製造と同
時に一緒に監視できるようにすることが要望されている
。

このことは一方では高価な実１験室用測定器の使用を不
要とし、他方では最高度の測定稍度と理論に近い測定値
変換とを要せずに製造過程の傾向から既に製造品質を推
定することができるので、特註量を求めるのに簡単な方
法を用いることができる。このような実１験室用測定器
はたとえばスイス国特許第２４９０９６号明細書による
むら試験器゛｛ＪＳＴＥＲ−スイス国特許第２６２８２
７号明細書による積分装置゛ＵＳＴＥＲ゛およびスイス
国特許第３０００６８号明細書によるスペクトログラブ
ＵＳＴＥＲ゛により実現された。

したがつて本発明は、欠陥のある糸特に断面積の周期的
な変動を検出するための適当な評価方法を見出すことに
関する。

その出発点は糸断面積に比例した電気的信号を紡糸位置
ごとに得ることであり、この信号が上記の特囲に関して
分析され、この際この特姓が許容できない大きさで発生
すると、精紡工程に作用する制（財）信号が発生される
。

この課題設定から既に、各紡糸位置に対してこのような
監視チヤネルを設けなければならなくなり、その数は従
つて非常に多く、それに応じて設備は高価なものとなる
。第１の簡易化は、発生する糸信号を連続的にではなく
時間的に次々とその振幅に関して検出し、それにより評
価装置の主要な部分をただ１つの装置に集約し、起り得
る欠陥信号をその原因となつた紡糸位置へ対応せしめる
ことによつて達成される。このように複数の信号を１つ
のセンタで処理するために集めることは、元来公知のマ
ルチプレクサにより行なわれる。さらに全体の紡糸位置
を監視する要，求に応するものは、集積回路およびマイ
クロコンピユータとして構成要素を利用する最近の半導
体技術であり、これらの構成要素は最小の場所しかとら
ないにもかかわらず複雑な信号処理問題を克服すること
ができる。

糸信号中のむらの周期測定の問題に対して、際立つた周
期の長さが一般に紡糸装置の回転子周縁とほぼ等しいこ
とがまず重要である。

それにもつと短い周期も加わる。長さの関数としての糸
断面積が時間の関数としての電気的信号として表わされ
るので、この信号に含まれている周期的成分は糸の進行
速度に関係している。したがつて装置が検出可能な周期
長さに関して制約を受けていないならば有利である。そ
れにより、固定同調されたフィルタを使用する解決策は
無視される。可能ではあるが高価な解決策は、断面積の
周期的変動の存在を示すために、糸信号のフーリエスペ
クトルを計算することである。

この関数の計算は、公知のＣＯＯｌｅｙおよびＴｕｋｅ
ｙの゛高速プーリ工変換゛のアルゴリズムによつても時
間がかかり過ぎる。計算時間は数分に達し、したがつて
無視される。本発明は、この考察に基づき、検出器によ
り糸の断面積または直径から得られた糸信号を断面積の
少なくとも近似的に周期的な変動の検出に関して評価す
る方法に関し、糸信号ｘ（ｔ）がデイジタル信号として
マイクロコンピユータへ導かれ、このマイクロコンピユ
ータにおいて糸信号がまず遅延間隔（τ２−τ１）内に
ある時間間隔（τ）だけ遅延さねそのあとで最初の糸信
号ｘ（ｔ）および遅延された糸信号ｘ（ｔ−τ）からそ
れぞれ差の絶対値が形成され、この絶対値が時間間隔（
１）にわたり関数値（Ｑ（τ））に積分され、また遅延
間隔（τ２−τ１）内に生ずる関数値Ｑ（τ）の最大値
および最小値から断面積の少なくとも近似的に周期的な
変動の存在および（あるいは）全糸むらの大きさに対す
る判定基準が得られることを特徴とする。

また本発明は、断面積の少なくとも近似的に周期的な変
動の検出に関して糸信号を評価する方法を実施するため
の装置に関し、糸信号ｘ（ｔ）をデイジタル信号に変換
するＡ−Ｄ変換器と、もとの糸信号ｘ（ｔ）と時間間隔
（τ）だけ遅延された糸信号ｘ（ｔ−τ）との差の和Ｑ
（τ）を連続的に形成するマイクロコンピユータとを含
んでおり、またマイクロコンピュータが、分割回路と積
分回路のような別の手段を模擬し、この手段により、加
算された差Ｑ（τ）から特定の欠陥信号を作ることがで
き、この欠陥信号が設定可能な基準値により許容値かど
うか検査可能であり、また前記の基準値の少なくとも１
つの超過の際紡糸工程に影響を及７ぼす開閉手段が設け
られていることを特徴とする。本発明による方法および
それに対応する装置が、種々の紡糸位置の多数の糸信号
がマルチプレクサへ導かれ、このマルチプレクサ内で時
間的に続く部分信号に変換され、また開閉手段から発せ
られる制（財）信号がデマルチプレクサを介して当該の
紡糸位置へ個々に対応せしめられるように用いられるこ
とは有利である。

さらに種々のテツクス値（糸番手）による糸信号の異な
る振幅を統一レベルに合わせる調節増幅器を糸信号が通
過することは有利である。

マイクロコンピユータの技術により、数学的演算、欠陥
信号と基準値との間の比較過程も選択された判定基準に
基づく制倒信号の供給も全く同一の装置で行ない得るよ
うに、本発明による装置を有利に構成することが可能で
ある。

本発明による方法の原理ならびにその実施のための実施
例を以下図面により説明する。

課せられた課題を解決するための有利な適用条件は自己
相関関数（以下ＡＫＦと呼ぶ）により得られる。

信号ｘ（ｔ）に対してはＡＫＦは次のように定義されて
いる。第１図には純不規則関数のＡＫＦが、また第２図
には周期的成分（周期τｐ）重畳された不規則関数のＡ
ＫＦが示されている。

この関数をとびとびに計算するため、積分の代りに加算
を用いる。この目的で信号は、量子化された検知値ｘ（
ｋΔｔ）の形で表わされなければならない。

ずれτは等しい不連続な間隔で増加する。マイクロコン
ピユータによるこの関数の計算の結果はＮ＝１０００の
検知値およびｍ＝５０の時間間隔ステツブに対して約４
５秒であつた。

製造過程において糸信号を連続的に評価するには、この
所要時間は依然として長過ぎる。その原因はまず第１に
式２の乗算にある。この演算は各てに対してＮ回すなわ
ち全体としてＮＸｍ回（故に上の数値では５０，０００
回）行なわねばならない。この演算は通常のマィクロコ
ンピユータでは多くの時間を必要とする。したがつて乗
算をはるかに短い時間で行なうことのできる特殊なマイ
クロコンピユータを使用するか、あるいは単純化された
乗算原理を選ばなければならない０このことは、たとえ
ば乗算を２ｎ回するだけで実現される。２進数の場合に
は、このことは数をｎ−１桁だけずらすことを意味する
。

乗算にくらべて加算および減算は非常に早く（数μｓ以
内で）行なうことができる。

ＡＫＦから出発し、時間のかかる演算を避けるため、新
しい関数Ｑが定義された。

または この関数は、不規則信号に埋もれている周期的信号を検
知することができる。

第３図には関数Ｑ（τ）の発生が実例で示されている。
式３によるもとの関数ｘ（ｔ）とτだけずらされた関数
ｘ（ｔ−τ）との差の絶対値の積分は、斜線を施した面
積に相当する。τ〉Ｏに対して関数の値は、もはやτと
無関係な特定の値へ漸近する。第４図には、異なるむら
を有する２種類の糸について関数Ｑ（τ）がτの関数と
して示されている。

関数Ｑ（τ）の値は、もとの信号ｘ（ｔ）とτだけずら
された信号ｘ（ｔ−τ）との類似注に対する尺度である
。不規則信号においてτ〉Ｏに対するこの関数Ｑ（τ）
の値はτに依存しない。これに反して関数Ｑ（τ）は信
号ｘ（ｔ）のむらに依存する。すなわち曲線４１はむら
のある（Ｕ％またはＣ％の値が一層大きい）糸に相当し
、曲線４２はむらの少ない（Ｕ％またはＣＶ％が一層小
さい）糸に相当する。さて周期的償号が重畳している不
規則信号を考察すると、ずれτの種々の値に対する関数
Ｑ（τ）が再び形成される。τ〈τトの値に対しては、
τに依存しない特定の関数Ｑ（τ）の値が再び得られる
。しかしτ＝τ，あるいは一般にτ＝ｎ・τ，（ｎ＝１
，２，・・・）であれば、周期的成分が合致する（第６
図）。両曲線はいまや互いに若干類似しているが、それ
はこのτに対する関数Ｑ（τ）の小さな値に現われる。
したがつて第７図に示されているような関数Ｑ（τ）の
経過が得られる・。特に最初の谷７１の位置から周期的
成分の周期を定めることができる・値Ｑ１は糸むらに対
する尺度である。

関数Ｑ（τ）またはＲ（τ）の評価を自動的に行なえる
ように、次の比率が形成される。

τ２ すなわち周期が予想されるτ１ないしτ２の範囲で、関
数Ｑ（τ）が計算される。

次いでこの間隔におけるこの関数の最大値と最小値との
比率が形成される。この数値は糸信号中の起り得る周期
的成分の大きさに対する直接的な尺度である。この数値
は、比率であるから、糸信号の原振幅に実際上依存しな
い。試験の結果、ＭＺの値は次のようになることがわか
り、また確認された（ＭＺ＝゛モアレ数”）。正常な糸
に対しては：ＭＺ〈１．１２その後の処理に際していわ
ゆるモアレ効果が形成されそうな、周期的に不規則な糸
に対しては：ＭＺ〉１．１２むらの大きさ（Ｕ％または
ＣＶ％）が曲線Ｑ（τ）（第４図の４１，４２）の漸近
枝の高さに影響するという上述の事実は次の関係により
評価される。

これによつてむらの値の指示が得られる。装置構成上、
このことは関数Ｑ（τ？遅延間隔（τ２τ１ ）内で積
分すべきこと（またはその平均値を形成すべきこと）を
意味する。しかしこの値ＵＺは糸信号の振幅に依存して
いる。もし評価がこの関数に従つて行なわれるならば、
糸信号は調節増幅器８５による増幅率調節によつて所定
のレベルに合わせるべきである。さらにマイクロコンピ
ユータ８８の入力端における糸信号が糸の平均断面積（
平均糸番手、テツクス値）に無関係であるように配慮す
べきである。このことはたとえばテツクス値で校正され
た目盛９０を有する設定つまみを備えた増幅器の設定機
構により行なうことができ、この設定つまみが測定の開
始時に試，験糸のテツクス値に設定される。本発明によ
る装置の原理を第８図により一層詳細に説明する。

検出器８１，８２，８３・・・は個々の紡糸位置に設け
られており、元来公的のやり方で、糸の断面積または直
径に対応する糸信号ｘ（ｔ）を供給する。

これらの糸信号ｘ（ｔ）はマルチプレクサ８４に達し、
このマルチプレクサが糸信号を連続する個別値の列に分
解する。このことにより、認められるほどの測定精度の
低下が測定値の点状検知により生ずることなく、多数の
糸信号に対して後続の評価装置を簡単な構成ですますこ
とができる。マルチプレクサ８４の後には、到来する糸
信号ｘ（ｔ）の大きさに応じて増幅率を変える調節増幅
器８５が続くようにすることができる。この増幅器がテ
ツクス値で校正された設定機構を有し、この機構により
種々の糸番手に対して比較可能な入力信号を他の段に伝
達できることは有利である。特定の評価の観点を放棄す
れば、調節増幅器８５も省略できる。このように用意さ
れた糸信号ｘ（ｔ）は次に、場合によつてはいわゆる゛
サンプル−アンド−ホールド゛回路８６を介して、元来
公知のＡ−Ｄ変換器８７へ達し、このＡ−Ｄ変換器が、
後に接続されたマイクロコンピユータ８８における処理
に必要なデイジタル信号を、到来した糸信号ｘ（ｔ）か
ら形成する。さてマイクロコンピユータ８８は、デイジ
タル入力信号から上述の演算を行ない、特に関数Ｑ（τ
）を形成し、そのずれ間隔τ２−τ１内の最大値および
最小値を求め、これらの値から比率ＭＺを形成するよう
にプログラムされている。

次にこの比率ＭＺが第１の比較回路で基準値と比較され
る。この比率が基準値を超過すると、欠陥信号がマイク
ロコンピユータの出力端に与えられ、この信号は、マル
チプレクサ８４と同期するデマルチプレクサ８９を通過
した後、当該の紡糸位置に適当なやり方で影響を及ぼす
ことができる。このことはたとえば信号供給あるいは錘
の作動停止により行なうことができる。本発明による装
置は、もし関数Ｑ（τ）の平均値をそれぞれ遅延間隔τ
２−τ１にわたり形成する積外回路がマイクロコンピユ
ータ一８８に設けられるならば、少なくとも近似的にむ
らＵを定めるためにも使用することができる。

さてこの平均値は、元来公知の仕方で指示し、あるいは
別の基準値と比較することができる。いずれの場合もや
はり欠陥信号に基づいて、誤動作している紡糸位置を確
定する開閉または信号装置をトリガすることができる。
糸信号を中央で評価する際は、さらに監視される錘に対
して紡糸速度、応動限界値およびテツクス値（糸番手）
を群として異なる値にあらかじめ設定することができる
。

各錘に対して適用される値はマイクロコンピユータに記
憶され、当該の錘がマルチプレクサにより制御卸される
たびごとに読み出される。限界値の１つが超過されるた
びに、次の量を指示し、またはその後のタイプアウトの
ために記憶することができる。

−モアレ数ＭＺに対応する周期囲の強さ 一関数Ｑ（τ）の最初の谷の位置（第７図）から精密に
読み取り可能な周期の長さ一むら指数ＵＺに対応するむ
らの大きさ −錘の番号および時間 マイクロコンピユータは、太糸部分の連鎖の発生に関し
て糸信号を監視するように付加的にプログラムすること
もできる。

マイクロコンピユータの使用による他の利点は、大きな
追加費用をかけずに特定の監視間隔にわたる統計的評価
が可能な点にある。

このような統計的評価から、該当する機械を推定するこ
とができる。特定の監視間隔内に特に際立つてモアレ糸
を形成する傾向がある錘はその際に明白に区別すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不規則信号に対する自己相関関数のグラフ、第
２図は周期的成分を有する不規則信号に対する自己相関
関数のグラ人第３図は遅延されない糸信号および遅延さ
れた糸信号のグラフ、第４図は時間差τの関数としての
、導かれた量の２つのグラフ、第５図はもとの糸信号お
よび時間間隔τ１だけ遅延された糸信号を時間の関数と
して示すグラフ、第６図はもとの糸信号および時間間隔
τ，だけ遅延された糸信号を時間の関数として示すグラ
人第７図は関数Ｑ（τ）のグラフ、第８図は本発明によ
る回路装置のブロツク回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出器により糸の断面積または直径から得られた糸
   信号を断面積の少なくとも近似的に周期的な変動の検出
   に関して評価する方法において、糸信号（ｘ（ｔ））が
   ディジタル信号としてマイクロコンピユータ８８へ導か
   れ、このマイクロコンピュータにおいて糸信号がまず遅
   延間隔（τ＿２−τ＿１）内にある時間間隔（τ）だけ
   遅延され、そのあとで最初の糸信号（ｘ（ｔ））および
   遅延された糸信号（ｘ（ｔ−τ））からそれぞれ差の絶
   対値が形成され、この絶対値が時間間隔（Ｔ）にわたり
   関数値（Ｑ（τ））に積分され、また遅延間隔（τ＿２
   −τ＿１）内に生ずる関数値（Ｑ（τ））の最大値およ
   び最小値から断面積の少なくとも近似的に周期的な変動
   の存在および（あるいは）全糸むらの大きさに対する判
   定基準が得られることを特徴とする糸信号評価方法。 ２ 評価装置へ導かれる糸信号（ｘ（ｔ））が、マルチ
   プレクサ８４から導かれた多数の部分信号から構成され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３ 糸信号（ｘ（ｔ））が調節増幅器８５により、種種
   のテックス値を有する糸に対して一定の信号レベルに合
   わされることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ある
   いは第２項記載の方法。 ４ 糸信号（ｘ（ｔ））中に断面積の少なくとも近似的
   に周期的な変動の存在に関する判定基準として、関数値
   （Ｑ（τ））に対して遅延間隔（τ＿２−τ＿１）内に
   得られた最大値および最小値から比率（ＭＺ）が形成さ
   れ、この比率が、許容値を示す最初の基準値と比較され
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項あるいは第
   ２項記載の方法。 ５ 比率（ＭＺ）が最初の基準値を超過すると、欠陥信
   号が発生され、この欠陥信号が欠陥のある動作を指示す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項あるいは第
   ４項記載の方法。 ６ 糸信号のむらの大きさに関する判定基準として、関
   数値（Ｑ（τ））の平均値（ＵＺ）が遅延間隔（τ＿２
   −τ＿１）にわたつて形成され、この平均値が許容可能
   な限界むらを示す別の基準値と比較されることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項ないし第３項のうち１つに
   記載の方法。 ７ 糸信号のむらの大きさに関する判定基準として、最
   大値（Ｑ（τ）ｍａｘ）が遅延間隔（τ＿２−τ＿１）
   にわたつて形成され、この最大値が許容可能な限界むら
   を示す別の基準値と比較されることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のうち１つに記載の方法
   。 ８ 平均値（ＵＺ）または最大値（Ｑ（τ）ｍａｘ）が
   別の基準値を超過すると、欠陥信号が発生され、この欠
   陥信号によりむらの増大が示されることを特徴とする。 特許請求の範囲第１項ないし第３項、第６項および第７
   項のうち１つに記載の方法。９ 欠陥信号が、マルチプ
   レクサ８８と同期して進行するデマルチプレクサ８９を
   介して導かれ、このデマルチプレクサにおいて、欠陥信
   号をその原因となつた紡糸位置へ対応づけることができ
   るように確認されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項、第２項および第５項ないし第８項のうち１つに
   記載の方法。 １０ 欠陥信号が開閉手段に作用し、この開閉手段が、
   誤動作している紡糸位置を停止させる結果となり、かつ
   （あるいは）適当な指示装置を働かすことを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項、第５項、第８項および第９項
   のうち１つに記載の方法。 １１ 信号（ｘ（ｔ））から自己相関関数（Ｒ（τ））
   が形成され、また遅延間隔（τ＿２−τ＿１）内に生ず
   る（Ｒ（τ））の最大値および最小値から、糸の断面積
   の少なくとも近似的に周期的な変動の存在および（ある
   いは）全糸むらの大きさに関する判定基準が得られるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 検出器により糸の断面積または直径から得られた
   糸信号を断面積の少なくとも近似的に周期的な変動の検
   出に関して評価する装置において、糸信号（ｘ（ｔ））
   をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器８７と、もと
   の糸信号（ｘ（ｔ））と時間間隔（τ）だけ遅延された
   糸信号（ｘ（ｔ−τ））との差の和（Ｑ（τ））を連続
   的に形成するマイクロコンピュータ８８とを含んでおり
   、またマイクロコンピュータ８８が、分割回路と積分回
   路のような別の手段を模擬し、この手段により、加算さ
   れた差（Ｑ（τ））から特定の欠陥信号を作ることがで
   き、この欠陥信号が設定可能な基準値により許容値かど
   うか検査可能であり、また前記の基準値の少なくとも１
   つの超過の際紡糸工程に影響を及ぼす開閉手段が設けら
   れていることを特徴とする糸信号評価装置。 １３ マルチプレクサ８４と同期しているデマルチプレ
   クサ８９が欠陥信号を、それを発した検出器（８１、８
   ２、８３・・・）に対応せしめることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４ 調節増幅器８５が、種々のテックス値を有する糸
   の試験の際、マイクロコンピュータ８８に対して一定の
   入力レベルを保つことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １２項記載の装置。 １５ 欠陥信号として個々にあるいは組み合わせて次の
   特性値すなわち周期性の強さ、周期の長さおよびむらの
   大きさが指示され、かつ（あるいは）後で呼び出すため
   記憶可能であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   ２項記載の装置。 １６ 欠陥信号から得られかつ記憶された特性値が統計
   的評価に利用できることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１２項あるいは第１５項記載の装置。