JPS63219635A - 糸またはロープの特性の測定および／または監視方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、糸またはロープの特性の測定および／または
監視方法、並びにこの方法を実施するための装置に関す
る。

従来の技術 今日の慣用術語によれば、１糸”という概念は紡糸機に
おいて紡糸繊維のより合わせによって製造される単純表
紡糸であシ、２つまたはそれ以上の単−系から製造され
る撚糸でもある。

ロープは、複数の糸からよるかまたは編むことができる
複数のりツツ線をよるかまたは編んだものである。金属
性のロープ（ワイヤロープ）という特殊な場合、基本構
成要素は紡糸繊維ではなく、線材である。

糸およびロープの製造および処理の際に、種種異なった
特性が出来るだけ連続的に測定または監視されなければ
ならない。これには殊に次の特性がある： １、直径（厚み）およびその変動； ２非丸み度（円形からの偏差）およびその変動；３、突
き出ている個別績ｍまたは線材の頻度および大きさ； ４、単位長さ轟たルのよシの平均数並びにその変動： ５、単位長さ当たりのよシ数の変化から導出される伸び
。

糸ではこれらノ譬うメータはこれら糸によって製造され
る繊維製品の品質を表すことになるばかシでなく、後の
いくつかの処理工程に対しても関係してくる。即ち例え
ば染色具合は単位長さ当たシのよシ数に依存している。

この１４ラメータが変動すると、殊に人造の糸では色の
ニュアンスの変動が識別され、目障りになってくる。

ロープの場合、上記のパラメータを監視することで信頼
性が高められかつ老化過程を早期に検出することができ
る。このことは例えば鉱山における人員を運ぶ搬送装置
では殊に重要である。数多くの工業技術上の糸およびロ
ープにおいて伸び具合が連続的に測定されなければなら
ない。突き出ている繊維または線材の頻度および大きさ
を検出することで、強度を損なうことになる繊維または
線材の破断に関しての予測データが与えられる。

たとえ大抵は制限された条件下であったとしても、上記
パラメータの１つをその都度測定するかまたは監視する
ことができる種々の方法および装置が公知である０例え
ば、検査すべき糸がコンデンサの電極間にあシかつ従っ
て誘電体の一部を形成している、糸の厚みおよび厚み変
動を監視する容量的な方法が公知である。この容量的な
方法は無接触および無破壊動作し、かつそれは移動する
糸の監視にも適している。

発明が解決しようとする問題点 しかしこの種の方法は伸び具合、突び出ている糸または
非丸み状態を測定することはできない。更にそれは、湿
度および厚みの変化のような障害となる影響を受は易く
、かつ金属性の材料では動作しない。更にロープの場合
にあるような比較的大きな直径のものの測定はたとえ実
現できても困難を伴う。

今日まで、単位長さ当たりのよυ数を測定するための問
題点は殆ど満足に解決されていない。

このために、試料の糸を緊張させて、個別繊維または撚
糸が平行になるまで引っ張る純然たる機械的な装置があ
る。点状の光学測定ヘッドを用いて試料の糸における単
位長さ当たりのよｐ数を測定する公知の装置も試料とし
ての短い糸を評価する実験室用測定装置でしかなく、糸
の製造時または処理工程の際に走行中の糸に連続的に使
用するか、または作動中のローｆｔ−監視できるプロセ
スデータ検出装置ではない。更に金属性のロープの２，
３の特性を監視するための電磁的な方法があるが、重要
なパラメータすべては検出できないし、非金属性の糸ま
たはロープには勿論適していない。

走行する糸またはロープのよりを測定するために今日ま
で使用されてきた方法の別の欠点は、走行する糸または
ロープから時間信号を導出しなければならず、その結果
速度がこの方法に係わってぐるという点である。しかし
速度の正確な測定は例えばころのような従来の機械的な
手段を用いてはスリップが生じて不可能である。

従ってこれら公知の方法によっては、単位長さ当たシの
よシ数および伸び具合を正確に、速度に無関係に測定す
ることもできない。この欠点を回避するために、測定対
象にマーキングを取り付けることも公知である。例えば
立て坑巻き上げＣ！−デに、外側からつきとめることが
できるようにワイヤロープに一緒に組み込まれる計数用
線材が所々に備え付けられる。しかしこのようなマーキ
ングの取シ付けは極めて特殊な場合に限られている。

本発明の課題は、製造時、加工処理の際および／′！！
たけ使用中に、停止したまたは移動している糸またはロ
ープの上述の特性を無接触、非破壊的に、しかもマーキ
ングを用いずに大きな精度で連続的に測定ないし監視す
ることができる方法を提供することである。

問題点を解決するための手段、発明の作用および発明の
効果 本発明によればこの課題は、画像センサを用いて糸また
はロープの部分の２次元の画像を記録しかつ電気的な画
像信号に変換し、がり画像信号を画素毎にデジタル化し
かつ画像メモリの各画素に割り当てられた記憶場所に記
憶し、かつ計算ユニットによって、検出すべき特性の値
を記憶されたデジタル画像信号から求めることによって
解決される。

本発明の方法によれば、糸またはロープの種種の重要な
データを唯一の測定装置を用いて測定することが可能に
なる。これらデータは糸またはロープのデジタルに記憶
された２次元の画像から取り出されるので、この画像が
停止している糸またはロープから記録されたものである
のかまたは任意の大きさの速度で移動する糸またはロー
プから記録されたものであるのかは何ら重要なことでは
ない。画像の記録は、糸またはロープにいづれの仕方に
せよ何ら触れることなく無接触に行われる。２次元の画
像の記憶された画像信号の、計算ユニットによる評価は
非常に短い時間で行われるので、短い時間間隔で順次走
査検出される２次元の画像の連続評価が可能である。こ
れによシ糸またはロープの特性の実際に連続する測定お
よび監視が可能である。

更に連続する画像から得られる測定値の連続比較によシ
、監視される特性の変化または変動を検出することがで
きる。有利には適当にプログラミングされたコンピュー
タである計算ユニットによる記憶されたデジタル画像信
号の評価のため、本発明の方法は種々異なった糸または
ロープに非常にフレキシブルに整合可能である。

更にこの方法は、照射法、照射のために使用されるビー
ムおよびビームを短気的な画像イど号に変換するために
使用される画像センサの選択によシ種々異なった作動条
件に最適に整合することができる。

本発明のその他の特徴および利点は実施例を説明する中
で明らかにしていく。

実施例 次に本発８Ａｔ−図示の実施例につき図面を用いて詳細
に説明する。

第１図に図示の、糸またはローフ’ｌＯの種々異なつ７
を特性を測定および／または監視するための装置は、糸
またはローｆｌＯの部分の画像を走査検出しかつアナロ
グ電気信号に変換する画像センサ１２を含んでいる。画
像信号はとのセンサの出力側から送出される。画像セン
サ１２は、走査検出すべき画像を規格化されたテレビジ
ョン２スタにおいて走査軸毎に走査するテレビジョンカ
メラとすることができ、その場合出力信号は通例のビデ
オ信号である。しかしテレビジョンカメラに代わって、
規格外のマトリクスセンサ、例えばＣＯＤ半導体マトリ
クスカメラを使用することもできる。いずれの場合にし
ろ画像センサ１２は、画像領域にある、糸またはローフ
１０の部分の２次元の画＠を電気的な画像信号に変換す
ることができる。

画像センサ１２から送出されたアナログ画像信号はアナ
ログ信号処理回路１４における必要なアナログ処理後、
ＡＤ変換器１６に供給されて、そこでデジタル化される
。アナログ画像信号かテレビジョンビデオ信号であれば
、ＡＤ変換器１６はアナ京グ画像信号から周期的な標本
値を抽出し、かつそれぞれの標本値をデジタル信号に変
換する。それぞれの標本値はテレビジョン画像の走査嶽
における画素（ノクイクセル）に相応し、かつその振幅
は画素の輝度値（グレー’ｆｆＪＬ）に相応する。ＡＤ
変換器１６において、標本化された振幅値は量子化され
かつ例えは、輝度値を２進数の形において表示する２進
コード群に変換される。２進数の桁数、即ちコード群の
ビット数は、所望の量子化精度に依存している。

画像センサ１２がマトリクスカメ２であれば、アナログ
画像信号は既に、それぞれがマトリクスの画素に対応し
ている離散アナログ信号値から成っているのである。そ
の場合ＤＡ変換器は各アナログ信号ｍ　１ｋＥｌ接、当
該のｉｂ累の輝度値を弐すデジタル信号に変換する。

いずれの場合ともＡＤ変換器１６のデジタル出力信号は
高速の画像信号メモリ１８に入力される。このメそり１
８は画像センサ１２によって走査検出された２次元の画
像のそれぞれの画素に対して、当該の画素の完全なデジ
タル信号を記憶することができる記憶場所を有している
。

ｍ像信号メモリ１８の読み出し出力側には例、ｔＪｆマ
イクロコンピュータである計算ユニット２０に接続され
ている。計算ユニット２０は画像信号メモリ１８に記憶
されたデジタル画像信号を呼び出すことができかつそこ
から測定すべきまたは監視すべき、糸またはロープ１０
の特性の値を以下に説明する方法で求めることができる
。求められた値は指示装置２２において指示するかまた
は例えば計算ユニット２０に接続されたプリンタを用い
て、それ自体は公知の別の方法で出力することができる
。更に計算ユニット２０に、走査検出されかつ画像信号
メモリ１８にて記憶された画＠全操作員による試験のた
めに表示することができるモニタ２４を接続することが
できる。

画像信号メモリ１８に記憶された２次元の画像が計算ユ
ニット２０によって完全に評価されたとき、画像センサ
１２によって次に検出されｆｃｉ［ｉｔｌ＠をデジタル
形において画像信号メモリ１８に入力しかつ評価するこ
とができる。このようにして糸またはロープ１ｏの連続
する監視が可能である。このことは、第１図において矢
印マによって示されるように、糸またロープがその長手
方向において画像センサ１２を移動通過していくときに
、特に有利である。

送シ速度が高い場合でも鮮鋭な画像を得るために、糸ｔ
２はｐ−プ１０の検出すべき部分を強力なビーム源２６
によって非常に短く照射すると効果的である。制御回路
２８はこの照射とｂｍ七ンサ１２による走査検出との同
期をとる。

連続測定または監視のために繰シ返される画像走査検出
において、ストロゴスコープの形式の短期間の照射を周
期的に行うことができる。走査検出は可視光線によって
行うことができ、その際ビーム源２６はストロボとする
ことかできるｅ糸の色に無関係な、ストラクチャの画像
？得るために、赤外Ｍ領域における照射が効果的である
。織物工業において通例使用される色素は、それがとり
わけスペクトルの可視領域において反射するように選定
されている。近赤外線領域において色素は透明である。

従って、赤外廠照射によって非常に異なって色付けされ
た、例えば白糸からカラー糸を経て真っ黒な糸に至るま
でのストラクチャを同形式の画像において得ることがで
きる。

照射のために、赤外線領域より可視スペクトルのずっと
外側にある波長を使用することもできる。例えば金属性
のロープのグレー値画像を得るために、レントゲン線を
使用することができる。まｆ？：、、電磁ビームとは異
なったビーム、例えば超音波を使用することもできる。

いずれにせよ使用の形式のビームおよび波長に適した一
隊センサを使用しなければならないことは勿論である。

レントゲン線を可視表示するために例えばビデオカメラ
を画像変換器に接続して使用することができる。しかし
レントゲン線から直接ビデオ信号を発生する半導体カメ
ラもある。

超音波画像の可視光示は医学の分野において公知である
。

走査検出は順光において行うことができ、その場合画像
センサ１２は糸またはロープによって反射される光を受
光することになるか、または第１図に図示のように、逆
光によって行うことができ、その場合には走査検出され
る画像は糸またはロープを透過するビームによって発生
される。いずれの形式の照射を使用するかは、検査すべ
き糸またはロープの性質並びに使用ビームによって決ま
ってくる。

第１図に図示の装置の特別な利点は、計算ユニット２０
が画像メモリ１８に記憶された、唯一の２次元画像のデ
ジタル画隊信号から同時に、糸またはロープの複数の異
なった特性を検出することができるという点にある、即
ち殊に：１、直径（厚み）； ２、糸では“より数″または１よシ係数”とも称される
、単位長さくｍまたはＩｎｃｈ　）当几りのよυ数、一
方ロープでは通例逆数値、即ちよシの長さが”ピッチ″
または１ターン長さ”として示される。

３、″毛羽だち”、即ち弐面から突び出ている繊維また
は線材の数または量。

その場合移動する糸またはローズの複数の順次走査検出
される画像から得られる測定値の比較によって、これら
特性の変化または変動を検査することができる。

第１図の装置によって走査検出される画像を示す第２図
に基いて、どのようにしてこれら種徨の特性を測定しま
たは監視することができるかを説明することができる。

画面は、走査検出された糸またはローフ’ｌＯの部分３
０の画像およびその両側にはパックグランド３５の画像
ヲ含んでいる。表示は、壬つの個別系３１，３２゜３３
．３４からよられた撚糸または壬つのりフッ縁からよら
れたロープに札応する。パックグランドには、糸または
ｑ−プの表面から突び出ている個別叡維または線材が際
立っている。

直径りの測定は特別問題がない。計算ユニットは糸また
はロープの長手軸線に対して垂直方向に延びている複数
の横断ＩｖｊＩ３７に沿って糸またはローズの画像に属
する画素の数を計数するかまたは計算ユニットは糸また
はローズの画像に属する画素の総数と走査検出された画
面の画素の総数との比を求めることができる。両方の場
合とも１画像センサ１２の既知の結１尺度を考慮して平
均直径りが容易に計算される。糸またはローズの画像に
属する画素は、パックグランドの画素との比較において
異なった輝度値から明らかである。

これに対してよシを、単位長さ当之りのよシ数（より数
、よシ係数）またはよシの軸線方向の長さくピッチ、タ
ーン長さ）として求めることは比較的困難である。第１
図の装置によれば、記憶されたデジタル画像信号値から
よりを求める種々の可能性が実現され、その除光または
胃−プの周期的なストラクチャを評価スるのが有利な方
法である。この方法は、いずれの糸またはロープともそ
の構成要素のよシのため周期的ナストラクチャを有して
いるという事実に基いている。このことは撚糸またはロ
ープにおいて特に顕著である。第２図かられかるように
、２つの周期を区別することができる：１ ）軸線方向において測定される、２つの連続する個別系
またはリンツ線の中心距離によって決まってくる基本周
期Ｐ、；ｂ ）同じ個別系ないし同じリンツ麿の２つの連続するよシ
の距離によって決まってくるよシ周期Ｐ２゜従ってよｐ
周期Ｐ２は、ピッチまたはターン長さに等しく、その逆
数値はより数に等しい。

２つの周期Ｐ、およびＰ２の間に、一義的な関係がある
：よシ周期Ｐ２は基本周期Ｐ、とよシ合わされ九個別系
またはリンツ線の数との積に相応する。従って、得よう
とする測定値を獲得するだめに、これら２つの周期の１
つを求めれば十分である。

計算ユニット２０は、軸線方向において得ようとする周
期を、画像メそす１８において記憶されたデジタル画像
信号から過当な計算方法を使用して求める。

糸またはロープの軸線方向における得ようとする周期を
測定するための有利な方法は、長手方向において延びた
少なくとも１つの画素列から派生する記憶されたデジタ
ルＩＴＩＩ像信号の１次元の相似関数を形成することで
ある。％に適し７’ｃ１次元の相似関数は自己相関関数
である。自己相関関数（ＡＫＦ）は周知のように、ある
関数の、可変絶対値だけシフトされた、相互シフトの関
数としての同じ関数との相関である。この場合の記憶さ
れた画像信号において、関数は評価される画素列の連続
する画素の輝度値によって決められている。連続する画
素は、画像において、画像センサの結像尺度によってそ
の都度法めらる、糸またはｐ−プにおける区間ΔＸに相
応する均一な相互距離Δｘ２おいて生じる＠全体の画像
列はＭ個の画素を有する。画素列の第１画素を画素Ｎｒ
　−１と表しかつ座標がｚ　ｗ　Ｑを有するとき。

画素Ｎｒ・（ｔ＋１）は座標１・Δｘｆ、有し、かつ画
素Ｎｒ　、　Ｍは座標（Ｍ−１）・ΔＸを有する。

自己相関関数ＲＸＸへ）は１画素列の画素の輝度値と、
同じ、ｋだけシフトされた同じ画素列の画素の輝度値と
の対組の積の和によって定義されている： ただしに＝０．１２．・・・、（Ｑ−１）この場合次の
通シである： Ｉ（１・Δｘ）二座標１・ΔＸを有する画素の輝度値（
グレー１μ） Ｌ：　　　　シフト演算子にの値に対して処理された画
素対の数； Ｑ：　　　　自己相関関数の計算された基準値の数。

シフト演算子にのそれぞれの値に対して式（１）に従っ
て自己相関関数の基準値、即ち全部でＱ個の基準値が得
られる。従って例えば１つの画素列に対して第３図に図
示の自己相関関数が得られる。自己相関関数は連続的で
はなく、点状に形成されており、その際各点は基準値に
相応する。ｋの所定の値に対して基準値は極大値を有す
る。その理由は、比較されるストラクチャの基準周期Ｐ
、のため相応の相互シフ）ｋ・ΔＸにおいて最大の一致
が生じるからでめる。統計学上の精度を高めるために、
複数の選択された画素列または糸またはロープの結像さ
れる部分に属するすべての画素列の自己相関関数を加算
することができる。

画像センサ１２がテレビジョンカメラであるとき、この
テレビジョンカメラを次のように配向すると効果的であ
る。即ち、糸またはロープの画像の軸線がテレビジョン
走査ラスクの走査線に対して平行でめるようにである。

というのはそうすれば評価すべき画素列が走査線に相応
するからでおる、これによシ画像メモリー８に記憶され
た画像信号のアドレス指定が容易になるからでめるが、
それは必ずしも必要でない。

２次元の画像の記憶された画像信号の評価の特別な利点
はまさに、画像信号がその発生の時間順序に無関係に呼
び出しかつ処理することができるという点にある。

第３図の自己相関関数の２つの連続する極大値間の距離
Ｓ、は、第２図に図示の糸またはロープの基本周期Ｐ、
に相応し、かつ養つの連続する極大値間の距離Ｓ２はよ
シの周期Ｐ２、即ち直接ピッチまたはターン長さに相応
し、その逆数がより数、即ち単位長ざ洛たシのよシの数
を表す。

距離Ｓ、は所定数ｎ、の画素間隔ΔＸに相応し、かつ距
離Ｓ　は所定の数ｎ２の画像間隔ΔＩに相応する。結像
尺度によって決められる、画素間隔ΔＸと糸またはロー
プ上の相応の距離ΔＸとの間の関係のため、ピッチまた
はターン長さは直接ｎ２・ΔＸで得られる。

自己相関関数に代わって、得ようとする周期Ｐ、ないし
Ｐ２を求めるために別の相似関数を使用することもでき
る。自己相関関数の計算のために、記憶された輝度値の
積が形成されなければならないので、著しい時間コスト
およびハードウェアコストが必要でらる。比較的簡単に
計算できる相０！関数は相互にシフトされる輝腿値の絶
対値差の和でめる： ただしｋ”　Ｏ＊　ｌ　ｅ　２　ｍ・・・、（Ｑ−１）
その際それぞれのアルファベット記号が意味するとζろ
は式（１３の場合と同じである。

相似関数Ｄｘｘ（ｋ）Ｆｉ原理的には自己相関関数Ｒｘ
ｘ（ｋ）と同じことを表すが、比較的僅かなコストで求
めることができる。第４図は、糸またはロニプの２次元
の画像に対する相似関数Ｄ！ｘ（ｋ）の典型的な経過を
示す、基本周期Ｐ、ないしピッチまたはターン長さく相
応するよシ周期Ｐ２は、周期的な極小値から極めて精り
に求められる。

というのは極小値は極大値より一層シャーグに顕れるか
らである。

糸またはロープのストックチャの得ようとする周期は、
相似関数によって求める代わりに、デジタル画像のスペ
クトル変換の極大値からも求められる。これはフーリエ
変換またはそれに類似した直交変換、ウオルシュ（Ｗａ
ｌｓｈ）変換またはアダマール変換を使用することによ
って行うことができる。数多くのこれら変換に対する高
速アルゴリズムは周知でらるので（例えば高速７−リエ
変換アルコ９リズム）、その使用によって殊にマイクロ
コンピュータによる計算の際に時間短縮が実現される。

基本周期Ｐ１はこの場合、第５図においてフーリエ変換
Ｆ（Ｉｘ）に対して図示されているように、スペクトル
の優勢な極大値から得られる。自己相関関数および７−
リエ変換は変換対を成すので、表示の形態は異なってい
るが双方とも同じ情報を含んでいる。

より数またはピッチを周期的なストックチャから既述の
方法の１つに従って求めるに際し、被検体は必ずしも非
常に顕著なストラクチャ金有する撚糸またはロープであ
る必要はない。よシ合わせ（紡ぐ）によって結合されて
いる複数の紡糸から成る所謂単一系または紡糸状の糸も
、よシ合わされた紡糸の積み重ね長さがよシのピッチ（
巻回長）よシ大きいとき、周期的なストラクチャを有し
ている。その場合周期的なストックチャは、同じ紡糸が
ピッチの間隔においてその都度複数回画像に現われるよ
うにすることで生じる。既述の方法は、このような周期
性に対して、それがさほど顕著でない場合にも、非常に
敏感でおる。この場合、基本周期Ｐ、はよシの周期Ｐ２
に合致するので、第３図の自己相関関数の２つの連続す
る極大値ないし第４図の相似関数の２つの極小値間の距
離は直接ピッチに相応する。

最後罠、結像部の縁にも現れている（第２図）顕著な周
期ストラクチャを有する撚糸またはロープにおいて、周
期を次のようＫしてグレー値のシルエットの評価によっ
て求めることもできる。即ち簡単に極大値またはもつと
良好には−層シャープに顕われる、シルエットの極小値
をパックグランドの輝度値と比較することによって検出
しかつ２つの極大値または極小値間の距離を直接測定す
るのである。この方法は、単純な紡糸状の糸には適用不
能ではある。

しかし個別の紡糸から製造された糸、殊に個別繊維が１
期的なよりがもはや識別不能である程度に乱れ渦巻いて
いる、乱流の空気流にてロータで紡ぎ出された糸もある
。第６図は、第１図の装置によって走置検出された、著
しく乱れて配向された繊維から成るこの種の糸の画像を
示す。この種の糸では、本来の方向におけるよシは部分
的にもはや成り立っていない。１単位長さ当たシのよ＃
）′″という概念はこの場合まだ測定可能な統計学的な
パラメータに拡大されなければならない。

第１図の装置を用いて画像メモリ１８に記憶されたデジ
タル画像信号から求めることができるまだ測定可能な統
計学的なパラメータは、糸の軸線に対する、個別繊維°
の平均繊維角度ψである。乱流の空気流中にてロータで
紡ぎ出された糸のような、著しく乱れて配向された繊維
を有する糸では平均繊維角度ψにより、１単位長さ当た
りのより”という概念を物理的に有用に一般化しかつ品
質判定のために用いることができる測定データが得られ
る。

糸の直径りを既述の方法で求めた後、第７図に図示の１
より周期”を糸１０の平均繊維角度ψを次の式に従って
計算することができる：Ｐ２＝２・Ｄ／１ｇψ　　　　
　　　（３）得ようとする繊維角度ψは、側方からの順
光が最も識別しやすい、糸の表面ストラクチャからしか
求めることができない。この表面ストラクチャは表面の
不規則性、突び出ている繊維、反射等のために識別しに
くいので、画像メモリ１８にデジタル記憶された、糸表
面の画像が、これら障害が除去または少なくとも低減さ
れるように処理されかつ画像処理の公知の方法に従って
縁が強調されるように処理される。その場合この上うＫ
して処理された画像が、環維角度を求めるための基礎と
して用いられる。

デジタル画像信号の形において記憶された画像の処理の
際に、予測される繊維角度は所定の領域にしか発生しな
いという事実が利用される。

それ故に既述の障害を、障害のある方向がろ波除去によ
シ生じないようにすることで著しく低減することができ
る。

フィルタリングは有利には、３方向における微分ないし
差分によって行われる。即ち糸の軸線に対して平行でろ
るＸ方向、糸の軸線に直交するｙ方向、対角線の方向Ｃ
ｘ−ｙ方向）の３方向である。１方向における微分ない
し差分により、この方向に延びている縁がろ波によシ取
フ除かれ、−万態の縁、と力わけこの方向に対して垂直
に延びている縁が際立つように作用する。フィルタリン
グ後、所望の方向が圧倒的に優勢になる。

微分ないし差分は同時にノ１イパスフィルタリングとし
ての作用し、その結果微妙なストラクチャおよび縁が顕
れ、−万人面積のストラクチャおよび照射の変動は抑圧
されるかまたは少なくとも減衰される。

１方向における微分ないし差分け、デジタル記憶された
画像ｆｔ１画素（ｌパイクセル）だけ微分ないし差分方
向においてシフトしかつシフトされた画像のそれぞれの
画素の輝度値をシフトされない画像の対応する画素の輝
度値から減算することによって行われる。その場合それ
ぞれの減算の結果が、微分ないし差分されかつフィルタ
リングされ次画像の画素の輝度値でるる。

それぞれ続く微分ないし差分の際、先行する微分ないし
差分によって得られた微分ないし差分された画像から出
発する・ 画素のデジタル記憶された輝度値が、Ｉ（ｘ、ｙ）上音
する座標Ｘおよびｙによって表されるとき。

微分ないし差分されかつフィルタリングされた画像は次
のステップにおいて得られる：１、　Ｘ方向における微
分ないし差分：Ｉ　Ｃｘ、ｙ）＝ＣＩＣｘ、ｙ）−ＩＣ
ｘ＋１．ｙＤ＋ｋ（４）この場合１１（ｘ、ｙ）は、Ｘ
方向において微分ないし差分された画像における座標Ｘ
およびｙを有する画素の輝度値である。

２．７方向における微分ないし差分： ｌ２（ｘ、ｙ）＝Ｃ１１（ｘ、ｙ）−１，（ｚ、ｙ＋１
））＋ｋ　　　　　　（５）この場合Ｉ２　（ｘ、ｙ）
は、Ｘ方向およびｙ方向において微分ないし差分され次
面ｇＲＫおける座標Ｉおよびｙを有する画素の輝度値で
ある。

３、ｘ−ｙ方向における微分ないし差分ｌ５（ｘ、ｙ）
＝［：ｌ２（ｘ、ｙ）−１２（ｘ−１，ｙ＋１））＋ｋ
　　　（６）この場合１ｓ（ｘ、ｙ）は、３つすべての
方向において微分ないし差分され次画像における座標Ｘ
およびｙｋ有する画素の輝度値である。

もステップにお＾て加算される一定の値Ｋによフ、正の
微分ないし差分画像のみが生じかつ従って引続いて極性
のない処理が実現されるように考慮される。微分ないし
差分画像の値領域を拡大するために、式（４）ないしく
６）を係数と掛は合わせて強調することができる。

その場合第３のステップの後得られ九デジタル信号が、
繊維角度ψを求めるための基礎として用いられる。この
ために種々の方法が適している＠繊維角度を求めるため
の方法のいくつかには、２進化され次画像、即ちそれぞ
れの画素の輝度値が２進値０（黒）またＦｉ２進値上値
１）を有する唯一のピットによって表示されている画像
であることが前提条件としである。このことが必要であ
るとき、既述の方法に従って得られた微分ないし差分さ
れかつフィルタリングされた画像が、俗画素のデジタル
輝度値を入力された２進化しきい値と比較することによ
って２進化される。即ち輝度値が２進化しきい値上上回
ると、画素に２進値１が割り当てられ、他の場合には２
進値０が割り当てられる。

繊維角度ψを求める几めに、殊に次の３つの方法が適し
ていることが認められているニー相関； −ハフ（■ｏｕｇｈ）変換； 一ベクトル回転。

これら３つの方法ｔ−以下（Ｃ詳細に説明したい。

相関 相関に対しては、既述の方法によシ得られたフィルタリ
ングされた画像、即ち２進化されていない状態の画像が
使用される。その際２つの画像列が相互にシフトされか
つシフト演算子のそれぞれの値に対して一致に対する尺
度が計算される。このようにして得られる相関関数から
極大値が求められる。極大値が発生するシフト演算子の
値から、および２つの相関された画像列の距離において
得ようとする繊維角度ψを計算することができる。

２つの画像列の距離が小さければ小さい程、相関は一層
確実であるが、計算される角度の精度は一層低くなる。

それ故に、スゲライン補間・によって取り出すことがで
きる、得られた相関関数の中間値が必要である。

＋ｉの場合３つの画像動静の距ｍを有する２つの画像列
が相関される。まず第１の画像列の輝度値の平均値Ｉｍ
が形成さｎる。それから測定ウィンドウ内で２つの画像
列がその都度１画素だけシフトされ、かつ例えばＯおよ
び１５の画素間のシフト演算子にのそれぞれの値に対し
て次の相関関数Ｒｘｙ（ｋ）の基準値が計算される：こ
の場合りは、画像列の測定ウィンドウ内にある画素数で
ある。

１６の相関基準値からまず極大値が求められる。この極
大値と次に小さな値との間の区間において、フグライン
関数による補間によって中間値が形成され、かつこのス
プライン補間を用いてこの区間における実際の極大値が
求められ、このようにして繊維角度ψが満足できる精度
で得られる。この場合相関された画像列間の距離Δｙと
、極大値が発生するシフトｋｍ、ｘとから。

ｆａ維角度ψが次の式に従って計算される：ψ＝ａｒａ
ｔｇ（Δｙ／ｋｒＱＩＬ、）　　　　　（８）ハフ変換 ハフ変換は、同一直線上の画素を発見する方法である。

数学的な基礎によシ次のヘッセの標準形において直線表
示が形成される： ｒｅ　Ｘ　−ＣＯ３α＋ｙ−自α　　　（９）ここにお
いてｒは、座標原点の、座標原点を通る法線上で測定さ
れる直線からの距離であシ、かつαはＸ軸とこの法線と
の間の角度である。

このことは第８図Ｉ／ｃおいて直線Ｇ、に対して図示さ
れており、その際この直線と原点を通過する法線との交
点は人によって示されている。点Ａの座標ＸＡｅ　ＦＡ
が既知であれば、直１ｆｌＪＧ、に属する、ヘッセの標
準形の定数ｒ、およびα、を上記の式（９）から容易に
計算することができる。値対ｒ１　ｅα、は第９図にお
いて図示されているｒ−α　′特性図における点に相応
する。このｒ−α特性図における各点はヘッセの標準形
において一義的に規定される、第８図のｚ−ｙ座標系に
おける直線に相応する。簡単な３角関数によって、点Ａ
を通る別の直線Ｇに対して対応する値対ｒ。

αを計算しかつｒ−α特性図に書き込むことができる。

このために例えば角度αがその都度５＠づつ変えられか
つ原点からの距離ｒがそれぞれ計算される。このように
して計算された点は、点Ａを通る直線群を表す曲線ＫＡ
上にある。例として第８図には所属の／ｌラメータｒ２
　ｓα２ないし１５　ｅα３を有するこの直線群の別の
直線Ｇ２゜Ｇ３が図示されておル、かつ第９図には曲線
ＫＡ上に対応する点が示されている。

繊維角度ψを求めるために、フィルタリングされかつ２
進化された画像の選択された画像部分において白の画素
が調査される：これらの点それぞれに対して、所属の座
標値ｘ、ｙが既知である。それ故に既述の方法に従って
これら画素を通る直線群の値対ｒ、αを求めることがで
き、かつこれら値対の全部をｒ−α特性図における曲線
として表示することができる。例として第８図に画素人
に対して付加的に２つの別の画素ＢおよびＣが図示され
、かつ第９図には対応する曲線に、　、　Ｋｃが図示さ
れている。

第９図のｒ−α特性図において２つの曲線が交差すると
き、この交点は第８図の座標系における２つの対応する
画素を通る直線に相応する。

多数のこの種の曲線が同じ点においてまたは少なくとも
狭い領埴において交差するとき、所属のすべての画素は
同じ直線上にある。従って第９図のｒ−α特性図におけ
る共通の交点Ｓは、第８図の座標系において３つの画素
Ａ、ＢおよびＣを通過する値対ｒ、　ｓα８を有する直
＠Ｇ。

に相応する。

この種の共通の直線Ｇ、が多数の白の画素に対して検出
されるとき、これら画素が同一の繊維に属する１率が非
常に高い。座標系のＸ方向は糸の軸線の方向に相応する
ので、直線ＧＩｌとＸ軸との間の角度は得ようとする繊
維角度ψである。゛この繊維角度は第９図の特性図から
直接推定することができる。というのはそれが正３角形
における角度α８に対する補角であるからである：ψ＝
９０ζα８　　　　、αＱ これによシ尤もらしい繊維角度が求められる。

同じ過程は、異なった画像部分における別の画　　。

素列に対して繰シ返される。

ベクトル回転 ベクトル回転によシ繊維角度を求める丸めの前提条件は
この場合も、２進化された画像である。その原理は、ベ
クトルを０＠と９０”との間において１０のステップづ
つ回転しかつそれぞれこのベクトル上にある白の画素を
計数する点にある。このベクトル上にある画素の総計が
それぞれの角度に対して、その表わすものに対・する尺
度となる。それぞれの測定に対してこの過程は複数回繰
シ返される。引き続いて存在する画素の数のヒストグラ
ムがそれぞれの角度に対して出力される。画像全体にわ
たシ複数の測定が実施される。その際測定の回数はＸ方
向において白の画素がどの程度の密に存在しているかに
依存している。最終的に測定のヒストグラムの総計が出
力される。この関数の最大値が得ようとする平均ａ維角
度である。

上述のいずれの場合も、出来るだけ多数の繊准角度を求
めた後ヒストグラム、即ち求められた繊維角度の頻度分
布が形成される。このヒストグラムに対して適当な公知
の統計学的な平滑化および補間方法が行われかつ全体と
して、紡糸された個別繊維の平均よりおよびその一様性
を表わすデータが得られることになる。判定のためにヒ
ストグラムの全体の経過が必要でなければ、この表示は
、平均値、頻度の値、１ｍ角度のばらつき等のようなヒ
ストグラムの着干のノセラメータに縮小することができ
る。この処理ステップはデジタル画像評価と同時に画像
計算機によって実施することができる。

例として第１０図には、求められるＲ＆角度９の関数と
して頻度ｆ（ψ）のヒストグラムか図示されている。最
大頻度によって求められた角度゛ψ。は主要繊維方向に
相♂する。

著しく渦巻いた個別繊維では、糸表面においてこのよう
な優勢といえる繊維方向が存在しない局所的な箇所がお
る。このような場合は、第１１図に図示されているよう
な、典型的な最大値がない一様に分布され次ヒストグラ
ムが生じる。ヒストグラムの最大値の監視によって測定
のために適当でないこのような糸の箇所を自動的に排除
するようにすることができる。

第２図には、計算ユニツ）２０によ＃）′″毛羽ち”を
どのように求めることができるかも図示されている。糸
またはローフ＃１ｏの像の外側に、糸またはローフ１０
の軸線に平行に延びている仮想の帯状試験区間３８が設
定さｎている。

この試験区間に生じる、突び出ている繊維または線材の
画素がパックグランドの輝度値とは異なつ九輝度値に基
いて検出されかつ計数さｎる。

それぞれの試験区間は例えば１つの画素列または複数の
ｍ接する画素列に対応すると考えられる。複数の平行な
試験区間における検出によって、ただ単に頻度につｂて
のみならず、突び出ている繊維または線材の長さに関す
るデータも取り出すことができる。

最後ＦＣ第１２図に、複数の画像センサを設けることで
どのようにして糸またはローフの空間的なシルエットを
検出しかつこれによシ３次元の幾何学形態、殊に丸さに
関するデータを得ることができるかが示されている。糸
またはローフ’ｌＯ／ｌｉ第１２図では断面にて図示さ
れており、かつ１２ｏ０の相互に角度をずらして糸また
はロープの回りに環状に３つの画像センサ４１゜４２．
４３が配設されている。画像センサはそれぞれ第１図に
おいて画像センサ１２について説明したように構成され
ておりかつ既述の形式の信号処理回路に接続されている
。３つの画像センサ４１，４２，４３を用いて、糸また
はロープの３つの２次元の画像が得られ、かつデジタル
化された画像信号が記憶される。糸またはロープの３つ
の直径り、　、　Ｄ２およびり、がこれら３つの空間位
置において測定されるとき、これ　゛ら３つの直径の差
異から非丸み状態についての尺度を取り出すことができ
る： 非丸み度＝ｆ（ＩＤ、−Ｄ２１　−　１０２−Ｄ３１　
−　１０３−Ｄ、ｌ）こｎまで説明してきた装置の別の
変形および実施例はガ論可能である。殊にグレー値画像
に代わってカラー画像を記録し、記憶しかつ評価するこ
ともできる。このために必要なテクノロジーは当業者に
は殊にカラーテレピゾヨンからよく知らｎている。画像
の純然たる輝度値に代わって、それぞれの画素の３つの
色分解版の強度値がデジタル化されかつ記憶される。そ
れからカラー信号の適当な評価、場合によっては意図的
な偽カラー画像によっても、上述の測定値を一層明確に
検出することができるか、または糸またはロープの別の
特性に関する付加的々情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、糸またはロープの特性を測定および／または
監視するための装置の概略図であシ、第２図は８１図の
装置の画像センサによシ検出された、糸またはローフの
部分の画像を示す図であシ、第３図は第１図の装置によ
って実施可能な方法の１実施例において得られる自己相
関関数の特性線図であシ、第４図は第１図の装置によっ
て実施可能な方法の別の実施例において得られる別の相
似関数の特性線図であシ１第５図は第１図の装置によっ
て実施可能な方法の別の実施例において得られるスペク
トル変換の特性線図であシ、第６図は第１図の装置の画
像センサによって検出される、周期的なストラクチャを
有しない非常に乱れた配向の繊維から成る糸の部分の画
像を示す図であシ、第７図は第６図に図示のような糸に
おいて平均繊維角度から、単位長さ当たシのよシを求め
る方法を説明するための特性線図であシ、第８図はハフ
変換により平均繊維角度を求める方法を説明するための
特性線図であシ、第９図はハフ変換から平均繊維角度を
求めるための方法を説明するための別の特性線図であり
、第１０図は顕著な最大値を有する求められた繊維角度
のヒストグラムを示す図であシ、第１１図は顕著な最大
値を有しない評価に不適当なヒストグラムを示す図であ
シ、第１２図は糸またはロープの丸みの歪みを求めるた
めに３つの画像センサを有する測定装置の配置構成を示
す図である。 １０．３０，３１，３２，３３．３４・・・糸ま次はロ
ープ、１２，４１．４２．４３・・・画像センサ、１８
・・・画像メモリ、２０・・・計算ユニット。 ２２・・・指示装置、２６・・・ビーム源、２８・・・
制御回路、３５・・・パックグランド、３６・・・繊維
または線材、３８・・・帯状試験区間 図面の；Ｔ’：Ｉ；’（内容に変更なし）ＦＩＧ、１　
　　’ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ　、８ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０ ＦＩＧ、１２ 手続補正書（方式） ％式％ １・事件の表示　例６２年特許願第３０７７９３号２発
明の名称 糸またはロープの特性の測定および／または監視方法お
よび装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 〆声 氏名　　ローベルト拳マーセン ４、代　理　人 昭和６３年　２月２３日　　（発送日）６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像センサを用いて糸またはロープの部分の２次元
   の画像を走査検出しかつ電気的な画像信号に変換し、か
   つ上記画像信号を画素毎にデジタル化しかつ画像信号メ
   モリの各画素に割り当てられた記憶場所に記載し、かつ
   計算ユニットによって検出すべき特性の値を上記記憶さ
   れたデジタル画像信号から求めることを特徴とする糸ま
   たはロープの特性の測定および／または監視方法。 ２　記憶されたデジタル画像信号から、糸またはロープ
   の直径を求める特許請求の範囲第１項に記載の糸または
   ロープの特性の測定および／または監視方法。 ３、記憶されたデジタル画像信号から、突び出ている繊
   維または線材の統計学的な値を求める特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の糸またはロープの特性の測定
   および／または監視方法。 ４、記憶されたデジタル画像信号から、糸またはロープ
   のよりを求める特許請求の範囲第１項から第３項までの
   いずれか１項に記載の糸またはロープの特性の測定およ
   び／または監視方法。 ５、記憶されたデジタル画像信号から、糸またはロープ
   のストラクチャの周期を糸またはロープの長手方向に平
   行である評価方向において求める特許請求の範囲第４項
   に記載の糸またはロープの特性の測定および／または監
   視方法。 ６、ストラクチャの周期を求めるために、評価方向にお
   いて延在する少なくとも１つの画素列に基く記憶された
   デジタル画像信号の１次元の相似関数を形成する特許請
   求の範囲第５項に記載の糸またはロープの特性の測定お
   よび／または監視方法。 ７、１次元の相似関数は自己相関関数である特許請求の
   範囲第６項に記載の糸またはロープの特性の測定および
   ／または監視方法。 ８、１次元の相似関数は、同じ画素列の相互にシフトさ
   れた画素のデジタル画像信号の絶対値差の和である特許
   請求の範囲第６項に記載の糸またはロープの特性の測定
   および／または監視方法。 ９、ストラクチャの周期を、記憶されたデジタル画像信
   号によつて形成される２次元の画像のスペクトル変換に
   よつて導き出す特許請求の範囲第５項に記載の糸または
   ロープの特性の測定および／または監視方法。 １０、記憶されたデジタル画像信号から、個別繊維の平
   均繊維角度を求める特許請求の範囲第４項に記載の糸ま
   たはロープの特性の測定および／または監視方法。 １１、平均繊維角度を求めるために、評価方向に対して
   平行に延在する相互に間隔をおいた２つの画素列に基く
   記憶されたデジタル画像信号の相互相関関数を形成する
   特許請求の範囲第１０項に記載の糸またはロープの特性
   の測定および／または監視方法。 １２、平均繊維角度をハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換によつて
   求める特許請求の範囲第１０項に記載の糸またはロープ
   の特性の測定および／または監視方法。 １３、平均繊維角度をベクトル回転によつて求める特許
   請求の範囲第１０項に記載の糸またはロープの特性の測
   定および／または監視方法。 １４、平均繊維角度を求めるために、記憶されたデジタ
   ル画像信号を２進化する特許請求の範囲第１２項または
   第１３項に記載の糸またはロープの特性の測定および／
   または監視方法。 １５、デジタル記憶された画像を、平均繊維角度を求め
   る前に縁強調および障害が抑圧されるように準備処理す
   る特許請求の範囲第１１項から第１４項までのいずれか
   １項に記載の糸またはロープの特性の測定および／また
   は監視方法。 １７、糸またはロープの非丸み度を求めるために、異な
   つた角度から走査検出された２次元の複数の画像の記憶
   されたデジタル画像信号から、糸またはロープの直径を
   求めかつ相互に比較する特許請求の範囲第１項から第１
   ６項までのいずれか１項に記載の糸またはロープの特性
   の測定および／または監視方法。 １８、糸またはロープの特性の変動を求めるために、糸
   またはロープの異なつた部分の複数の２次元の画像の記
   憶された画像信号から得られる値を相互に比較する特許
   請求の範囲第１項から第１７項までのいずれか１項に記
   載の糸またはロープの特性の測定および／または監視方
   法。 １９、糸またはロープの異なつた部分の２次元の画像を
   同じ画像センサを用いて、その長手方向において移動す
   る糸またはロープにおいて順次検出する特許請求の範囲
   第１８項に記載の糸またはロープの特性の測定および／
   または監視方法。 ２０、糸またはロープの結像すべき部分にビームを照射
   し、該ビームに画像センサが応答する特許請求の範囲第
   １項から第１９項までのいずれか１項に記載の糸または
   ロープの特性の測定および／または監視方法。 ２１、照射を赤外線によつて行う特許請求の範囲第２０
   項記載の糸またはロープの特性の測定および／または監
   視方法。 ２２、照射をレントゲン線によつて行う特許請求の範囲
   第２０項に記載の糸またはロープの特性の測定および／
   または監視方法。 ２３、照射をマイクロ波によつて行う特許請求の範囲第
   ２０項に記載の糸またはロープの特性の測定および／ま
   たは監視方法。 ２４、照射を超音波によつて行う特許請求の範囲第２０
   項に記載の糸またはロープの特性の測定および／または
   監視方法。 ２５、照射を核ビームによつて行う特許請求の範囲第２
   ０項に記載の糸またはロープの特性の測定および／また
   は監視方法。 ２６、画像センサは糸またはロープの表面に反射するビ
   ームを受光する特許請求の範囲第２０項から第２５項ま
   でのいずれか１項に記載の糸またはロープの特性の測定
   および／または監視方法。 ２７、画像センサは糸またはロープを透過したビームを
   受光する特許請求の範囲第２０項から第２５項までのい
   ずれか１項に記載の糸またはロープの特性の測定および
   ／または監視方法。 ２８、移動する糸またはロープにおいて鮮鋭な画像を得
   るために、照射を短時間行う特許請求の範囲第２０項か
   ら第２５項までのいずれか１項に記載の糸またはロープ
   の特性の測定および／または監視方法。 ２９、画像センサを用いて糸またはロープの部分の２次
   元の画像を走査検出しかつ電気的な画像信号に変換し、
   かつ上記画像信号を画素毎にデジタル化しかつ画像信号
   メモリの各画素に割り当てられた記憶場所に記憶し、か
   つ計算ユニットによつて検出すべき特性の値を上記記憶
   されたデジタル画像信号から求める糸またはロープの特
   性の測定および／または監視装置において、糸またはロ
   ープの部分の画像を走査検出しかつアナログ電気信号に
   変換する画像センサと、該画像センサに後置接続されて
   いる、アナログ画像信号をデジタル化するためのＡＤ変
   換器と、該ＡＤ変換器から送出されたデジタル画像信号
   を記憶するための画像信号メモリと、該記憶されたデジ
   タル画像信号から検出すべき特性の値を求めるための計
   算ユニットとを具備していることを特徴とする糸または
   ロープの特性の測定および／または監視装置。 ３０、画像センサとしてテレビジョンカメラが使用され
   る特許請求の範囲第２９項に記載の糸またはロープの特
   性の測定および／または監視装置。 ３１、テレビジョンカメラは、走査線の走査方向が糸ま
   たはロープの長手方向に対して平行に延在するように、
   向けられている特許請求の範囲第３０項に記載の糸また
   はロープの特性の測定および／または監視装置。 ３２、画像センサはマトリクスセンサである特許請求の
   範囲第２９項に記載の糸またはロープの特性の測定およ
   び／または監視装置。 ３３、画像センサはＣＣＤ半導体マトリクスカメラであ
   る特許請求の範囲第３２項に記載の糸またはロープの特
   性の測定および／または監視装置。 ３４、画像センサによって走査検出すべき、糸またはロ
   ープの部分を照射するためのビーム源を備えた特許請求
   の範囲第２９項から第３３項までのいずれか１項に記載
   の糸またはロープの特性の測定および／または監視装置
   。 ３５、非常に短い照射時間の間ビーム源を起動する制御
   回路を備えた特許請求の範囲第３４項記載の糸またはロ
   ープの特性の測定および／または監視装置。 ３６、ビーム源は、可視光線を放射する特許請求の範囲
   第３４項または第３５項に記載の糸またはロープの特性
   の測定および／または監視装置。 ３７、ビーム源は、赤外線源である特許請求の範囲第３
   ４項または第３５項に記載の糸また はロープの特性の測定および／または監視装置。 ３８、ビーム源は、レントゲン線源である特許請求の範
   囲第３４項または第３５項に記載の糸またはロープの特
   性の測定および／または監視装置。 ３９、ビーム源は、超音波源である特許請求の範囲第３
   ４項または第３５項に記載の糸またはロープの特性の測
   定および／または監視装置。 ４０、ビーム源は、糸またはロープの、画像センサの方
   を向いた側に配設されており、かつ上記画像センサは糸
   またはロープの表面にて反射される、ビーム源のビーム
   を受光するように配置構成されている特許請求の範囲第
   ３４項から第３９項までのいずれか１項に記載の糸また
   はロープの特性の測定および／または監視装置。 ４１、ビーム源は、糸またはロープの、画像センサとは
   反対の側に配設されており、かつ上記画像センサは、ビ
   ーム源から到来するビームを直接受光するように配置構
   成されている特許請求の範囲第３４項から第３９項まで
   のいずれか１項に記載の糸またはロープの特性の測定お
   よび／または監視装置。