KR20210068053A - 직물 품질을 제어하기 위한 기계 및 방법 - Google Patents

Abstract

직물 생산 중에 직물 결함을 제어하기 위한 기계 및 방법 그리고 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물을 갖는 원형 편직 기계를 보강하는 방법으로서, 시스템은 편직 직물의 디지털 이미지를 포착하기 위한 디지털 카메라, 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서, 상기 디지털 카메라를 고정하기 위한 카메라 지지 구조물, 상기 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위한 정면 조명을 포함하고; 상기 카메라 지지 구조물 및 후면 지지 구조물은 회전 구조물에 고정된다.

Description

직물 품질을 제어하기 위한 기계 및 방법

본 발명은 위사 편직을 위해 사용되는 원형 편직 기계에서 직물의 결함을 제어하기 위한 감지 시스템 및 방법, 더 구체적으로는 편성물에서 이상을 감지하기 위해 생산 작업에서 사용되는 장치에 관한 것이다.

공업 직물 생산에는 보통 원형(또는 위사(weft)) 편직 기계가 사용된다. 이런 기계를 사용하여 다양한 직물 구조뿐만 아니라 원사, 그리고 물리적 성질의 조합을 만드는 것이 가능하다.

이러한 기계는 1년에 365일, 매일 24시간 동안 생산할 준비가 되어있고, 보통 기계를 중단시키지 않고 생산 중 기계 유지를 담당하는 직원들에 의해 모니터된다. 기계를 중단시키는 데에는 롤의 완성, 문의 개방, 주문 완료 등과 같은 다양한 이유가 있다. 기계를 중단시키는 주요 원인 중 하나는 기계 곳곳에 있는 수백 개의 센서가 있기 때문이다. 이 센서들은 끊어진 실, 부러지거나 결함이 있는 바늘, 끊어진 엘라스테인 실 등과 같은 생산 결점의 원인이 될 수 있는 것들을 방지한다.

각 센서는 표준 조건의 달성하지 못 할 경우 기계를 중단시켜야 한다. 그 후 담당자는 어느 센서가 기계를 중단시켰는지 확인하고(예를 들어 발광 시스템 사용), 관련된 문제를 해결하고, 그리고 생산을 다시 가동시키는 책임을 맡는다.

이 생산 과정 중에는 여러 한계가 있는데, 주로 품질 보장 및 결함 감지에 관한 것이다. 이 산업의 주된 문제 중 하나는 직물이 생산된 후에 생산 결함을 발견하는 것이다. 바로 직물에 있는 결함을 감지하는 몇 개의 센서가 있고, 그리고 이 센서들은 오직 몇 개의 결함 유형(구멍 또는 기름 얼룩)만을 감지할 수 있다.

결함이 생산되기 시작하면 사람의 개입이 이뤄지기 전까지 롤의 전체 길이에 걸쳐 반복된다. 이는 오직 사람이 개입했을 때 중단될 수 있다. 일반적으로 결함은 정기적으로 주기적으로 기계를 확인하는 담당자에 의해 발견되거나, 또는 생산 후 직물 검사 기계에서 확인된다.

직물 결함에는 다음과 같은 여러 유형이 있다:

- 바늘 결함(완전, 바늘이 실을 당기지 않음);

- 기름에 의한 오염 결함(흔히 기름 유출에 의한 기름 얼룩);

- 바늘 결함(불완전, 바늘이 실을 올바르게 당기지 않음);

- 바늘 및 싱커(sinker) 결함(균일성 문제로서 싱커와 니들의 잘못된 조합에 의해 야기되는 불균일성);

- 지속적 엘라스테인 결함(흔히 라이크라 결함 또는 스판덱스 결함으로 불림), 이는 생산 중 사람에 의해 발견되는 일이 거의 없으며, 편직 다음의 몇 단계 후에 발견됨;

- 대시(dashed) 엘라스테인 결함(지속적 엘라스테인 결함과 동일한 구조적 결함이지만 대시가 있으며 더 드물고 잘 보이지 않는다), 이는 생산 중 사람에 의해 발견되는 일이 거의 없으며, 편직 다음의 몇 단계 후에 발견됨;

- 다른 섬유에 의한 오염(다른 출처의 섬유가 생산 중 무분별하게 들어가 다른 소재가 섞인 부분이 생김);

- 다른 색상의 의한 오염(다른 출처의 섬유가 생산 중 무분별하게 들어가 색상이 다른 부분이 생김);

- 원치 않는 잔털(hairiness);

- 원사의 불균일한 너비;

- 웨일(wale)(열) 또는 코스(course)(줄) 사이의 불균일한 간격;

- 생산 직물 상의 불균일성.

요즘에는 일반적으로 상기 결함 중 첫 두 개만이 상업 센서(Memminger(TM) 장치 또는 그의 대안)에 의해 자동으로 감지된다. 나머지 결함은 생산 중에 담당자에 의해 발견되거나(눈에 보일 경우 편직 기계에서 직접 발견) 또는 생산 후에 발견된다(검사 기계에서 발견).

유감스럽게도 롤이 이미 완전히 생산된 뒤이기 때문에 검사 기계에서 결함을 발견하는 것으로는 결함이 있는 생산을 피할 수 없다. 그러나 아직까지는 이가 결함을 방지하는 가장 효율적인 방법이다.

원형(위사) 편직 기계는 고정된 구조와 회전되는 구조, 이 두 개의 주요 구조로 이루어진다. 고정된 부분은 결함이 있는 천 생산을 방지하는(감지 아님) 끊어진 연사 또는 끊어진 엘라스테인(라이크라)을 감지하는 수백 개의 센서를 가질 수 있다(100% 효율적이지 않음). 상당한 효율(100%는 아님)로 바늘 결함을 방지하는(감지 아님) 레이저 반사 또는 유도 감지(inductive sensing) 바늘 카운터로 부러진 바늘(또는 결함이 있는 바늘)을 감지하는 보편적인 시스템 또한 있을 수 있다.

회전되는 부분에는 생산된 원단이 배치되고 그리고 롤을 옮길 준비가 될 때까지 그 곳에 보관된다. 작업자가 근처에서 모니터하고 있을 경우(100% 효율적이지 않음), 회전 부분에서는 작업자가 하향하는(descending) 원단을 보는 것이 가능하다.

원단이 생산된 후에는 오직 한 장치만이 생산 결함을 감지(방지가 아닌 감지)하는 것으로 발견되었다. 이는 직물 표면 상의 (적외선) 광 반사를 기초로 하고, 구멍 또는 어두운 기름 얼룩에 의한 반사 실패를 감지하고 그리고 기계를 중단시킨다(Memminger-Iro(TM)에 의해 특허등록된 시스템으로서, 발명의 명칭은 KNIT SCAN이며 특허등록번호 US5283623A).

이 시스템은 감지된 결함을 구별할 수 없고, 결함에 대한 정보(또는 감지된 수)를 등록하지 않고 그리고 여러 개의 다른 결함을 감지한 준비가 되어 있지 않다(상기의 결함 중 처음 두 개를 제외한 다른 결함은 감지하지 않는다).

현재의 시스템은 보통 감지 기계 또는 염색 기계 내로 통합될 준비가 되어 있지 않다.

현재의 시스템은 다음의 결함을 감지할 준비가 되어 있지 않다:

- 지속적 라이크라 결함;

- 대시 라이크라 결함;

- 오염(특히 색상 포인트(color point), 상이한 소재, 투명한 기름 얼룩, 그 외 원치 않는 오염을 제외하지 않음);

- 웨일 사이의 불균일한 간격;

- 코스 사이의 불균일한 간격;

- 질감, 모양, 형태(topography) 상의 불균일성.

또한 현재의 시스템은 감지 직후에 경보를 발하거나 생산을 중단시키는 것에 제한된다. 그에 더하여 상기의 결함 중 처음 두 개는 생산 중에 사람의 눈으로 감지할 수 없고, 보통 생산 후에 발견된다.

대부분의 선행기술의 감지 과정에서는 사람의 개입이 필수적이다. 보통 검사 기계에서 작동자가 물리적으로 생산을 확인하는 것이 필수적이다.

이러한 사실들은 본원이 언급하는 기술적 문제점을 예시로서 설명하기 위해 기재되었다.

본 발명의 목적은 상기에 언급된 결함 모두 감지하고, 감지 후 적절하게 실행되고(기계를 중단시키고 그리고/또는 경보를 발신), 그리고 품질 보증 및 통계 그리고 실시간 모니터링을 위해 그의 발생을 등록하는 것이다. 본원에 개시된 시스템은 바람직하게는 감지(방지 아님)를 위해 사용되지만, 미래에 발생할 수 있는 결함을 추론하기 위해 획득한 데이터를 사용하여 결함을 방지하는 데에 사용될 수 있다. 기계를 중단시키는 것 또한 지속적으로 결함이 있는 생산을 방지할 수 있다. 이 시스템은 편직 기계 뿐만 아니라 검사 기계와 같은 다른 생산 단계 내로 직접적으로 통합될 수 있다.

본원은 원형 편직 기계의 작동을 제어하기 위한 장치(하드웨어) 및 방법(작동)에 더하여 소프트웨어(분석용)를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 이는 특정 조건(그의 위치, 조명, 광학 시스템)에서 2D 신호 획득(이미지, 영상 등)을 포함하여 그러한 데이터를 포착하고 그리고 직물에서 불균일성/결함을 감지하는 것이 가능하다. 이 장치는 바람직하게는 편직 기계 내에 배치되어 결함이 있는 생산을 방지하고 그리고 실시간으로 자동으로 모니터한다(기계 중단, 경보 발신, 다른 작동기가 통합될 수 있다). 전체 시스템은 바람직하게는 기계의 회전 부분에 설치되어 외부에 대해 장치 자체가 회전하게 된다.

본 발명의 주요 이점 중 하나는 현재의 기술로는 감지하는 것이 불가능한 편직 천에서 자동으로 결함을 감지하는 것을 가능하게 한다는 것이다. 일부의 특정한 결함(예를 들어 대시 라이크라 결함)은 사람이 눈으로는 거의 볼 수 없다. 본원은 사람의 개입 없이 모든 결함(대시 라이크라 포함)을 감지한다. 다른 이점은 다음과 같다.

- 원형 편직 기계, 검사 기계, 염색 기계 등에 설치하기 쉽다(플러그 앤 플레이). 본원의 시스템이 어디에 설치되는지에 따라 각 부품을 지지하는 구조가 달라진다.

- 무선으로 연결될 준비가 되어있다. 이는 원격으로 제어하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라 실시간 생산 모니터링을 제공할 수 있게 한다.

- 획득한 데이터를 전부 저장하고 그리고 패턴 또는 생산 비능률을 찾는 데에 사용한다. 저장된 데이터는 통계를 위해 사용되거나, 구매자에게 검사된 생산에 대한 보장 및 품질 보증서를 제공하는 데에 사용될 수도 있다.

본원은 상기에 언급된 모든 결함에 더하여 현재의 시스템에 의해 이미 감지되고 있는 다른 결함들 모두 감지할 수 있다. 그에 더하여 현재의 시스템은 상이한 결함들을 구분할 수 없고, 단순히 생산을 중단시킬 뿐이다. 본원의 시스템은 기계를 중단시키고(또는 경보를 발신) 그리고 감지된 결함의 종류, 감지된 시간, 조건, 반복가능한 결함에 대한 정보를 저장하고 그리고 향후의 분석 또는 통계를 위해 포착된 모든 이미지 또한 저장한다.

본원은 수많은 위치 및 조건에서 통합될 준비가 되어 있다. 설치된 후에는 시간이 지나도 검사 조건이 변함없이 유지되는 것이 중요하다. 본원에 개시된 시스템 및 방법은 패턴을 배우고 그리고 기계 학습 방법을 사용하여 그 패턴에 문제가 생겼을 때 경보를 발신하도록 설계되었다.

그럼에도 불구하고 본원의 시스템은 질감 및/또는 변동(및/또는 시차) 분석으로 생산 품질에 대해 추론하는 것이 가능하다. 이는 직물 소재가 보이는 변화 및 불균일성의 백분율을 등록할 수 있게 한다. 직물 소재는 완벽하게 균일하지 않기 때문에 품질 파라미터를 조절하는 것이 중요하다. 현재는 사람이 생산 품질 및 균일성 파라미터에 대한 추론을 책임 맡고 있다. 이 방법은 여러 인적 오류 및 실제 양적 데이터 및 로그 데이터(logged data)로 변환되지 않는 견해에 민감하다.

본원의 시스템은 실시간 그리고 원격 모니터링의 가능성을 제공한다. 이는 특히 직원이 생산을 확인하기 어려운 해가 되는(hostile) 산업 환경에서 유용하다. 이는 또한 사람에 의한 품질 제어가 원격으로 동시에 여러 기계에서 이뤄질 수 있기 때문에 유용하다.

본원에는 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물, 및 직물 결함을 제어하기 위한 시스템을 포함하는 원형 편직 기계가 개시되었고, 상기 원형 편직 기계는 원형 편직 웹을 직물으로 편평하게 만들기 위한 롤러, 및 편평해진 직물을 롤로 만들기 위한 회전 구조물의 하부에 배치된 실린더를 포함하고; 상기 시스템은 편직 직물의 디지털 이미지를 포착하기 위한 디지털 카메라, 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서, 상기 디지털 카메라를 고정하기 위한 카메라 지지 구조물을 포함하고, 상기 카메라 지지 구조물은 상기 회전 구조물에 고정된다.

한 구체예에서 상기 카메라 지지 구조물은 디지털 카메라가 편평한 직물의 디지털 이미지를 포착할 수 있도록 배치된다.

한 구체예에서 상기 디지털 카메라는 일차원 카메라 또는 2D 카메라이다.

한 구체예에서 상기 카메라 지지 구조물은 카메라 측에서으로부터 편직 직물을 밝게 비추기 위한 정면 조명을 포함한다.

한 구체에에서 상기 원형 편직 기계는 추가 지지 구조물을 포함하고 그리고 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 추가 지지 구조물에 배치되고 그리고 회전 구조물에 고정된 후면 조명을 포함하고, 상기 후면 조명은 편직 직물을 밝게 비추기 위한 광원을 포함하고, 특히 상기 광원은 연속적이다.

한 구체예에서 상기 원형 편직 기계는 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 카메라 지지 구조물에 배치된 정면 조명, 추가 지지 구조물, 및 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 추가 지지 구조물에 배치된 후면 조명을 포함하고, 상기 카메라 지지 구조물 및 추가 지지 구조물은 회전 구조물에 고정된다.

한 구체에에서 상기 카메라는 편직 직물로부터 포착된 이미지의 해상도를 향상시키기 위한 광학 장치를 수용하도록 준비된다.

한 구체예에서 상기 광학 장치는 신호 획득을 위해 준비된 하나 이상의 광학 렌즈를 포함한다.

본원은 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물, 직물 결함을 제어하기 위한 시스템을 갖는 보강된(retrofitted) 원형 편직 기계를 얻는 방법 또한 개시하고 있고, 상기 방법은 기술된 어느 구체예에 따른 원형 편직 기계를 얻기 위해 상기의 어느 청구항에 기술된 시스템을 상기 원형 편직 기계에 장착하는 것을 포함한다.

한 구체예에서 원형 편직 기계의 직물 결함을 제어하기 위한 방법은 편직 직물의 디지털 이미지를 포착하는 단계, 편직 직물의 결함을 감지하기 위해 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서를 사용하는 단계를 포함한다.

한 구체예에서 편직 직물의 디지털 이미지의 포착은 롤러 및 실린더 사이에서 디지털 카메라에 의해 실행된다.

한 구체예에서 편직 직물의 디지털 이미지의 포착은 카메라 및 편직 직물 사이의 회전 동기화(rotational synchronisation)에서 실행된다.

한 구체예에서 상기 방법은 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 정면 조명을 사용하는 단계, 및 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 후면 조명을 사용하는 단계를 포함한다.

본원은 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물을 갖는 원형 편직 기계에서 직물 결함을 제어하기 위한 시스템 또한 개시하고, 상기 시스템은:

- 편직 직물의 디지털 이미지를 포착하기 위한 디지털 카메라,

- 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서,

- 상기 디지털 카메라를 고정하기 위한 정면 지지 구조물,

- 후면 지지 구조물,

- 상기 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 정면 지지 구조물에 배치된 정면 조명, 및

- 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 후면 지지 구조물에 배치된 후면 조명을 포함하고;

상기 정면 지지 구조물 및 후면 지지 구조물은 회전 구조물에 고정된다.

직물은 웹 직물으로, 상기 원형 편직 기계에서 롤러, 스플리터(splitter), 커터(cutter) 또는 편기(knitter)와 같은 물리적 구성요소 및 구조물 사이에서 웨빙(webs)된다.

한 구체예에서 원형 편직 기계에서 직물 결함을 제어하기 위한 시스템은 원형 편직 웹을 편평하게 만들기 위한 롤러, 및 편평해진 직물을 롤로 만들기 위한 회전 구조물의 하부에 배치된 실린더를 포함하고, 정면 지지 구조물 및 후면 지지 구조물은 디지털 카메라가 편평한 편직 직물의 디지털 이미지를 포착할 수 있도록 배치된다.

한 구체예에서 원형 편직 기계에서 직물 결함을 제어하기 위한 시스템은 원형 편직 웹을 편평하게 만들기 위한 롤러, 및 편평해진 직물을 롤로 만들기 위한 회전 구조물의 하부에 배치된 실린더를 포함하고, 정면 지지 구조물 및 후면 지지 구조물은 회전 구조물의 상부에 위치하고 그리고 디지털 카메라가 편직 직물이 편평해지기 전에 편직 직물의 디지털 이미지를 포착할 수 있도록 배치된다.

한 구체예에서 상기 데이터 프로세서는 실시간으로 직물 결함을 감지하기 위해 포착된 디지털 이미지를 처리하고 그리고 더 이상의 결함을 방지하기 위해 원형 편직 기계의 작동을 중단시키기 위해 준비된다.

한 구체예에서 상기 전명 조명은 디지털 카메라를 위해 웹을 밝게 비추기 위한 접촉각(tangential angle) 발광체를 포함한다.

한 구체예에서 상기 정면 조명은 디지털 카메라를 위해 웹을 밝게 비추기 위한 접촉각 발광체에 평행하게 배치된 제2 발광원을 포함한다.

한 구체예에서 상기 후면 조명은 직물에 빛을 반사시키기 위해 배치된 단일(singular) 또는 연속적 광원을 포함한다.

한 구체예에서 상기 디지털 카메라는 편직 직물로부터 포착된 이미지의 해상도를 향상시키기 위한 광학 장치를 수용할 수 있도록 준비된다.

한 구체예에서 상기 광학 장치는 2d 또는 1d 신호 획득을 위해 조절되도록 준비된 광학 렌즈를 포함한다.

한 구체예에서 상기 광학 렌즈는 1밀리미터 이하의 이미지 해상도를 얻기 위해 사전에 결정된 간격에 대해 선택된다.

한 구체예에서 정면 조명 및 후면 조명 광원은 적외선, 가시광선, 자외선, 또는 이들의 조합과 같은 상이한 파장을 갖는 광원을 포함하고, 특히 정면 조명 및 후면 조명으로부터 선택된 한 광원은 적외선 광원이다.

본원은 상기의 어느 구체예에 따른 시스템을 포함하는 원형 편직 기계 또한 개시한다.

본원은 직물 결함을 제어하기 위한 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물을 갖는 보강된 원형 편직 기계를 얻는 방법 또한 개시하고 있고, 상기 방법은 상기의 어느 문단에 따른 시스템을 상기 원형 편직 기계에 장착하는 것을 포함한다.

한 구체예에서 상부에 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물, 원형 편직 직물을 편평하게 만들기 위한 롤러, 및 편평해진 직물을 롤로 만들기 위한 회전 구조물의 하부에 배치된 실린더를 갖는 원형 편직 기계에서 직물 결함을 제어하기 위한 방법으로서, 시스템은 디지털 카메라, 데이터 프로세서, 상기 디지털 카메라를 고정하기 위한 정면 지지 구조물, 후면 지지 구조물, 상기 정면 지지 구조물에 배치된 정면 조명, 및 상기 후면 지지 구조물에 배치된 후면 조명을 포함하고; 상기 정면 지지 구조물 및 후면 지지 구조물은 길게 연장되고 그리고 상기 실린더에 평행하게 회전 구조물에 고정되고; 상기 방법은:

- 편평한 편직 직물의 디지털 이미지를 상기 롤러 및 실린더 사이에서 디지털 카메라로 포착하는 단계,

- 직물 결함을 감지하기 위해 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서를 사용하는 단계,

- 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편평한 편직 웹을 밝게 비추기 위해 정면 조명을 사용하는 단계, 및

- 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편평한 편직 직물을 밝게 비추기 위해 후면 조명을 사용하는 단계를 포함한다.

한 구체예에서 상기 방법은 직물 결함을 감지하기 위해 실시간으로 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서를 사용하고, 그리고 결합이 있는 생산을 방지하는데 적합하게 결함이 감지되었을 경우 원형 편직 기계의 작동을 중단시킨다.

하기의 도면은 본원을 예시를 사용하여 설명하기 위한 바람직한 구체예를 제공하며, 본원의 범위를 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.
도 1은 기계의 회전 부분의 측면 구조물에 고정된 본원에 따른 시스템을 갖는 원형(또는 위사) 편직 기계의 구체예의 약도이다.
도 2는 본원의 시스템의 전체도와 데이터 흐름의 구체예의 약도이다.
도 3은 정면 및 후면 조명 시스템을 갖는 대표적인 구체예의 주요 구성요소의 약도이다.
도 4는 회전축이 표시된 대표적인 구체예의 주요 구성요소의 약도이다.
도 5는 대표적인 구체예의 주요 구성요소의 사시도의 약도이다.
도 6은 대표적인 구체예의 주요 구성요소의 다른 사시도의 약도이다.
도 7은 한 구체예의 회전 구조물(롤로 만들어지고 있는 튜브형 천)의 주요 구성요소의 약도이다.
도 8은 한 구체예에 따른 촬영을 위한 대안적인 구역을 갖는 회전 구조물(롤로 만들어지고 있는 튜브형 천)의 주요 구성요소의 약도이다.
도 9는 한 구체예에 따른 촬영을 위한 대안적인 구역을 갖는 회전 구조물(롤로 만들어지고 있는 튜브형 천)의 주요 구성요소의 약도이다.
도 10은 촬영하기 어려운 영역의 이미지를 얻기 위해 거울과 같은 반사 시스템을 사용하는 한 구체예에 따른 촬영을 위한 대안적인 구역을 갖는 회전 구조물(롤로 만들어지고 있는 튜브형 천)의 주요 구성요소의 약도이다.

본원의 한 구체예에 따른 시스템은 일반적으로 다음으로 이루어진다.

카메라(또는 직물 표면으로부터 2D 또는 1D 신호(이 경우에는 이미지)를 획득하기 위한 대안적인 장치): 이는 데이터 획듣 시스템으로서, 바람직하게는 움직이는 직물과 같은 산업 환경에서 이미지를 획득할 수 있어야 하고(결함 유형에 따라 적외선 및/또는 자외선 및/또는 가시광선에 대한 민감도를 갖는 카메라 센서를 사용하는 것이 편리하다), 적합한 크기여야 하며 개시된 구조물에 장착하기에 편리해야 한다.

광학 시스템: 위치에 더하여 카메라와 천 사이의 거리에 따라서는 이미지 해상도를 향상시키기 위한 최선의 광학 시스템을 갖는 것이 바람직하다. 제1 접근법에서 이 시스템은 바람직하게는 더 나은 2d 또는 1d 신호 획득을 위해 조정하는 것이 가능한 렌즈로 이루어진다.

광원: 조명 시스템은 우선적이지만 선택적일 수도 있다. 주변 조건 및 충분한 배경 조명 여부에 따라서 후면 조명 또는 정면 조명 없이 개시된 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 이는 정면 구조물 및 후면 구조물 또한 제거하는 것이 가능함을 의미하기도 한다. 따라서 대안적으로, 개시된 시스템은 정면 조명만(접촉각이든 아니든), 후면 조명만, 또는 전부 없이 사용될 수 있다. 조명은 단일 또는 연속적일 수 있고, 직물의 한쪽 또는 양쪽에 배치될 수 있고, 조명은 보통 입사각 또는 저각도(low-angle) 광이다. 각 위치는 다른 성질 및 결함을 강조시킬 뿐만 아니라, 직물의 구조 및 질감 또한 부각시킨다. 강도는 이미지 해상도 및 질을 최대화하기 위해 구성에 맞춰 조정되는 것이 바람직하다. 색상, 질감, 및 물질 성질에 대한 다른 정보를 얻기 위해 상이한 파장(예를 들어 적외선, 가시광선, 및 그 외 광 파장) 또한 사용된다.

처리 장치: 획득한 데이터를 수신하고, 처리하고(2d 또는 1d 신호 분석을 위해 개시된 소프트웨어 사용) 그리고 결과에 따라 행동하는 하드웨어 장치. 이는 외부와 통신할 수 있다.

구성요소를 고정하기 위한 구조물: 획득 부품 및 광원은 거리, 각도, 및 시야에 있어서 구체적인 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그러한 조건을 보장하기 위해 본원의 시스템은 다른 장치를 지지하는 구조물과 함께 제공된다.

컴퓨터 서버(선택적): 개시된 시스템은 바람직하게는 외부와 통신할 수 있고, 그리고 서버와 같은 외부 요소를 사용하는 것으로 통합될 수 있는 추가적인 특성이 여러 개 있다. 한 바람직한 특성은 전화 또는 컴퓨터로 실시간으로 모니터하는 것으로, 앱이 이미지와 품질 보고와 함께 실시간으로 기계의 생산을 보여줄 수 있다. 이 시스템은 물리적으로 감지 장치 밖에 있을 수도 있고 안에 있을 수도 있다.

본원의 목적은 결함이 있는 제품이 있는지 확인하는 것이지만, 보고 및 통계를 위해 모든 결함을 구별하고 그리고 정보를 저장하는 것이 가능한 것이 바람직하다.

이 시스템에 영향을 미칠 수 있는 변수는 다음과 같다:

획득 시스템(acquisition system): 카메라 또는 그의 대안을 사용하는 2d 신호 획득. 해가 되는 환경에서 사진을 찍기 위해서는(앞서 기술된 특성) 단시간 노출(고속 셔터)을 제시하는 것이 바람직하다;

카메라 위치(위치, 거리 및 각도): 상기 획득 시스템은 바람직하게는 직물 구조 및 성질에 대한 저 많고 완전한 정보를 얻기 위해 신중하게 배치되어야 한다. 이는 바늘 바로 옆에 천을 검사하는 고정된 부분(기계의 상부)에 배치될 수 있다. 이는 기계의 하부(움직이든 아니든)에도 설치될 수 있다. 카메라가 고정될 경우(회전하지 않을 경우)에는 기계의 동작에 맞춰 동시에 이미지를 포착할 준비가 되어있어야 한다. 움직이는 부분에 배치될 경우, 카메라는 도 4가 제안하는 것과 같이 설치된다. 이 구성에서는 바람직하게 모든 구조물이 회전 부분에 연결되며, 그에 따라 마찬가지로 회전한다. 카메라는 여러 각도 및 거리에 배치되어야 하고, 오직 기계 구조에 의해 제한된다;

조명(위치 및 각도): 조명 시스템 또한 도 4에 도시되었다. 이는 단일 또는 연속적 광원으로 이루어질 수 있다. 상이한 각도 및 거리가 사용될 수 있고, 본원의 시스템에서는 그를 수동으로 조절할 수 있다. 바람직하게는 정면 저각도 조명이 사용된다. 기계 유형에 따라 다른 조명 시스템이 사용될 수 있다. 카메라와 같은 쪽에 있는 광원(정면 조명)은 일부 결함(주로 형태 결함)을 감지하는 데에 사용된다. 카메라의 반대편에 있는 광원(후면 조명)은 다른 결함 및 성질(주로 구조적 결함)을 감지하는 데에 사용되고 그리고 여러 거리 및 각도로 배치될 수 있다. 본원은 두 가지 접근법 모두 고려하고 있다(동시에든 아니든). 광 파장에 있어서 본원의 시스템은 가시 스펙트럼에 더하여 근적외선 광을 다룰 준비가 되어있다. 대안적인 파장(예를 들어 자외선 또는 적외선) 또한 사용될 수 있고, 이는 색이 있는 천에서 문제를 감지하는 데에 유용하다;

광학 시스템: 카메라-직물 거리, 그리고 직물 유형(주로 원사의 밀도)에 따라, 광학 시스템은 카메라가 정보를 누락하지 않고 완전한 2d 신호를 얻을 수 있도록 사용하는 것이 바람직하다. 본원은 바람직하게는 구체적인 거리를 위해 선택되고, 그리고 바람직하게는 1밀리미터 이하의 이미지 해상도를 보장하는 광학 렌즈를 고려하고 있고, 예를 들어 라이크라(TM) 소재에서 결함은 0.5mm일 수 있다;

임계화(thresholding)를 위한 변수: 저지천, 양면편포(interlock), RIB, 아메리칸 플리스 등과 같은 여러 유형의 천이 생산될 수 있다. 이는 각각 개시된 시스템에서 고려되어야 하는 상이한 구조를 갖는다. 결함을 감지하기 위해서는 검사 소프트웨어가 신호를 처리하고 그리고 모든 이미지 파라미터가 허용 가능한지 확인하는 것이 바람직하다. 임계치 변수는 바람직하게는 상이한 유형의 직물에 대해 상이할 것이다. 이 변수들은 바람직하게는 기계 학습 또는 단순한 변동 계산 및 설정의 조정에 의해 시스템이 직접 제어한다. 직물 소재는 그의 구조, 잔털 및 섬유 때문에 완벽하게 균일하지 않다. 그렇기 때문에 균일성 분석은 동적으로 변할 수 있거나(dynamically changing) 그렇지 않은 균일성 오차 범위를 고려하는 것이 바람직하다;

결함의 유형: 결함의 유형에 따라 다른 알고리즘이 그를 감지할 것이다. 본원은 바람직하게는 생산 품질을 효율적으로 확인하기 위해 특정 순서를 따른다. 가우스 필터, 로컬 바이너리 패턴(LBP) 알고리즘, 기계 학습 기법 등을 계산하는 것으로 2D 신호 상의 패턴 및 불균일성을 식별하는 것이 가능하다. 이는 각 결함이 특정 유형의 패턴 또는 불균일성과 관련이 있다는 것을 따르고, 그에 따라 각 결함을 개별적으로 등록하는 것이 가능하다.

본원의 하드웨어는 바람직하게는 다음을 책임진다:

- 신호 획득;

- 조명 조건에 대한 제어된 환경;

- 구성요소 사이의 데이터 통신(카메라, 처리 장치, 서버 등);

- 물리적 보호 및 기계적 지지;

- 기계를 중단시키거나 경보 시스템을 활성화시키거나, 둘 다 하는 것으로 기계를 작동시키는 것.

소프트웨어에 있어서 이는 바람직하게는 다음을 책임진다:

- 획득한 데이터(이미지, 광원, 기계 상태) 처리 및 분석;

- 구성요소 사이의 통신 제어;

- 통계 및 보고를 위한 데이터 분석.

본원에 개시된 시스템 및 방법을 사용하는 대안적인 방법도 있다:

직물의 전체 너비의 이미지 획득을 위해 복수의 카메라 사용. 이는 편직 기계의 회전 부분에 배치된 구조물에 복수의 카메라가 지지되는 것으로 실행될 수 있다. 이 접근법의 한 예시는 도 1, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다;

2d 신호를 형성하기 위해 직물 이동과 동기화된 선형 카메라(1d 신호)를 사용. 이 대안법은 본원이 시사하는 바와 같이 2d 신호(이미지 또는 연속 이미지)로 이어질 것이다;

실린더, 문, 기계의 하부에 있는 고정된 구조물 등과 같은 여러 위치에 통합시키는 것 또한 가능하다. 모든 대안은 결함 감지 및 편직 천의 실시간 자동 품질 제어를 위한 이미지 획득을 사용한다는 공통점을 갖는다;

이 시스템을 다른 원형 편직 기계(다른 브랜드 또는 모델), 검사 기계 또는 염색 기계와 같은 다른 기계에 통합시키는 것 또한 가능하다.

모든 위치는 편직 천의 실시간 자동 품질 제어를 위해 2d 신호 획득 및 처리를 사용한다는 공통점을 갖는다.

구성요소 사이의 통신을 위해 대안적인 방법이 사용될 수 있다. 카메라로부터 획득된 데이터를 처리장치로(무선 또는 유선). 획득 부품으로부터 외부로의 통신 또한 다른 무선 통신 시스템을 사용하여 실행될 수 있다.

광원은 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 정면 구조물에 배치된 정면 조명, 및 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 후면 구조물에 배치된 후면 조명과 사용될 수 있고, 상기 정면 구조물 및 후면 구조물은 회전 구조물에 고정된다.

대안적인 조명 시스템도 사용될 수 있다. 조명 각도, 광원의 수, 천과의 거리를 바꾸는 것으로 상이한 이미지 성질로 이어질 수 있다. 그러나 개시된 시스템은 상이한 조명과 올바르게 작동하고, 여러 조명 조건을 위한 변수를 조정할 수 있도록 준비되었다. 획득 모듈은 적외선, 자외선 또는 특정한 가시광선(정면 조명 및 후면 조명)과 같은 대안적인 파장을 사용할 수 있다.

만약 편직 기계의 회전 부분이 앞서 기술된 구조물을 배치할 수 없게 했다면, 신호 획득을 위해 추가 구조물 및 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 카메라 위치 지정(positioning)을 위한 공간이 없을 경우에는 개시된 시스템에 유연성을 주기 위해 거울과 같은 반사 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 이는 직물이 카메라를 직각으로 배치할 수 없게 하는 경우에 특히 유용하다. 한 예시가 도 10에 도시되어 있다.

용어 "포함한다"는 본원에서 사용될 때마다 기재된 특성, 정수, 단계, 구성 요소의 존재를 나타내는 의도지만, 하나 이상의 다른 특성, 정수, 단계, 구성요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 가능하지 않게 만들지는 않는다. 본원은 기술된 구체예를 어느 방식으로 제한하는 것으로 이해되어서는 안 되고 그리고 당업계의 통상의 기술자라면 많은 변형 가능성을 내다볼 수 있을 것이다. 상기에 기술된 구체예는 결합 가능하다. 첨부된 청구항은 본원의 특정한 구체예를 더 제시한다.

Claims (18)

1. 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물 및 직물 결함을 제어하기 위한 시스템을 포함하는 원형 편직 기계로서, 상기 원형 편직 기계는
   원형 편직 웹(circular knitted web)을 직물으로 편평하게 만들기 위한 롤러, 및
   편평해진 직물을 롤로 만들기(rolling-in) 위한 회전 구조물의 하부에 배치된 실린더를 포함하고;
   상기 시스템은
   편직 직물의 디지털 이미지를 포착하기 위한 디지털 카메라,
   포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서, 및
   상기 디지털 카메라를 고정하기 위한 카메라 지지 구조물을 포함하고,
   상기 카메라 지지 구조물은 상기 회전 구조물에 고정되는 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 카메라 지지 구조물이 상기 디지털 카메라가 편평한 직물의 디지털 이미지를 포착할 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터 프로세서가 실시간으로 직물 결함을 감지하기 위해 포착된 디지털 이미지를 처리하고, 특히 더 이상의 결함을 방지하기 위해 원형 편직 기계의 작동을 중단시키기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 카메라가 일차원 카메라 또는 2D 카메라인 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라 지지 구조물이 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위한 정면 조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 지지 구조물 및 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 추가 지지 구조물에 배치되고 그리고 회전 구조물에 고정된 후면 조명을 포함하고, 상기 후면 조명은 편직 직물을 밝게 비추기 위한 광원을 포함하고, 특히 상기 광원은 연속적인 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원형 편직 기계가 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 카메라 지지 구조물에 배치된 정면 조명, 추가 지지 구조물 및 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 상기 추가 지지 구조물에 배치된 후면 조명을 포함하고, 상기 카메라 지지 구조물 및 추가 지지 구조물은 회전 구조물에 고정된 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 카메라가 편직 직물로부터 포착된 이미지의 해상도를 향상시키기 위한 광학 장치를 수용하도록 준비된 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 광학 장치가 신호 획득을 위해 준비된 하나 이상의 광학 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 광학 렌즈가 1밀리미터 이하의 이미지 해상도를 얻기 위해 사전에 결정된 간격에 대해 선택된 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 정면 조명 및 후면 조명 광원은 적외선, 가시광선, 자외선, 또는 이들의 조합과 같은 상이한 파장을 갖는 광원을 포함하고, 특히 정면 조명 및 후면 조명으로부터 선택된 한 광원은 적외선 광원인 것을 특징으로 하는 원형 편직 기계.
    
12. 고정된 지지 구조물, 회전 지지 구조물, 직물 결함을 제어하기 위한 시스템을 갖는 보강된(retrofitted) 원형 편직 기계를 제작하는 방법으로, 상기 방법이 제1항 내지 제11항 중 어느 항에 따른 원형 편직 기계를 얻기 위해 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기술된 시스템을 상기 원형 편직 기계에 장착하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 항에 따른 원형 편직 기계의 직물 결함을 제어하는 방법으로서:
    편직 직물의 디지털 이미지를 포착하는 단계,
    편직 직물의 결함을 감지하기 위해 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
14. 제13항에 있어서, 상기 카메라 지지 구조물이 디지털 카메라가 편평한 직물의 디지털 이미지를 포착할 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
    
15. 제13항 내지 제14항 중 어느 항에 있어서, 상기 편직 직물의 디지털 이미지의 포착이 롤러 및 실린더 사이에서 디지털 카메라에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서, 상기 편직 직물의 디지털 이미지의 포착은 카메라 및 편직 직물 사이의 회전 동기화(rotational synchronisation)에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 항에 있어서, 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 정면 조명을 사용하는 단계, 그리고 디지털 카메라로 포착하기 위해 카메라의 반대 측에서 편직 직물을 밝게 비추기 위해 후면 조명을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
18. 제13항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서, 직물 결함을 감지하기 위해 실시간으로 포착된 디지털 이미지를 처리하기 위한 데이터 프로세서를 사용하고, 특히 결함이 감지되었을 경우 원형 편직 기계의 작동을 중단시키는 것을 특징으로 하는 방법.

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