(57)【要約】【課題】ストランドにかかっている張力を、非接触で測定する。【解決手段】目標ストランド（１１）、例えばヤーンの跳梁を測定するための装置および方法であって、例えばＣＤシニアアレイタイプの光学的検出ヘッド（１４）により、任意のタイプの細長い要素の張力を、簡単かつ効果的に非接触に測定するための方法を提供する。【選択図】図１
2007508538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線のレベルを表示するための出力信号を、それぞれが発生するようになっている複数の放射線検出素子を設けるステップと、
ストランドが振動するときに、前記複数の検出素子に入射する放射線を検出するステップと、
所定の特性を示す出力を発生する１つ以上の検出素子を繰り返し識別するステップと、
前記検出素子のうちのどれが識別されたかに応答して、前記ストランドにおける張力を決定するステップとを備えてなる、目標とするストランドに作用している張力を測定するための非接触式張力測定方法。
【請求項２】
前記ストランドの一部を照明するための放射線源を設けるステップと、
前記ストランドから反射された放射線を検出するステップとを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ストランドの一部を照明するための放射線源を設けるステップと、
前記ストランドによって弱められていない放射線を検出するステップとを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記検出素子を繰り返し識別する前記ステップが、
前記複数の検出素子のすべてにおける入射放射線のレベルを検出するステップと、
前記複数の検出素子のうちのすべてのうちで、どの検出素子が最高レベルの入射放射線を受けたかを識別するステップと、
前記検出素子のうちのすべてにおける入射放射線のレベルを検出するステップと、
所定時間にわたり前記最高レベルの入射放射線を受けた検出素子を識別するステップを繰り返すステップとを備える、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記検出素子を繰り返し識別する前記ステップは、
前記複数の検出素子のすべてにおける入射放射線のレベルを検出するステップと、
前記複数の検出素子のうちのすべてのうちで、どの検出素子が最低レベルの入射放射線を受けたかを識別するステップと、
前記検出素子のうちのすべてにおける入射放射線のレベルを検出するステップ、および所定時間にわたり前記最低レベルの入射放射線を受けた検出素子を識別するステップを繰り返すステップとを備える、請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記時間にわたり、識別された検出素子の位置を表示する出力を発生するステップと、
前記識別された素子の位置の変化に関連する周波数を測定するステップを更に備える、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
次の式
【数１】
2007508538.tif 000004
（ここで、Ｔは、ストランドの張力、ρは、ストランドの線密度、ｌは、ストランドの２つのポイントの間の距離、ｆは、振動の自然周波数、ｎは、ストランドの振動モードに対応する整数の値である）に従って前記張力を計算するステップと更に備える、請求項６記載の方法。
【請求項８】
１対のガイド支持体を介し、離間した２つの位置において、前記ストランドを支持するステップを更に備える、請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記ストランドの主軸に平行な方向であって、かつストランドの走行方向にほぼ直角に配置されたガイド支持体を横断するように、前記ストランドを走行させることにより、前記ストランドの振動を生じさせるステップを更に備える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
静止位置から離間するように前記ストランドの一部を変位させ、前記ストランドが静止位置に復帰できるようにすることにより、前記ストランドの振動を生じさせるステップを更に含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記張力の測定ステップ前に、前記複数の検出素子に対して所望する位置に、前記ストランドを位置決めするステップを更に備える、請求項２または３に記載の方法。
【請求項１２】
前記ストランドに対する種々の位置に前記複数の検出素子を位置決めするステップと、
反射された放射線または透過した放射線の強度が所定レベルに達したときを検出するステップと、
強度が前記所定のレベルに達したときの前記複数の検出素子に対する位置を選択するステップと、
前記複数の検出素子を前記選択された位置に位置決めするステップとにより、
２つ以上の放射線源を設け、前記所望する位置に前記ストランドを位置決めするステップを更に備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
入射放射線のそれぞれのレベルに応答した出力信号を各々が発生するようになっている複数の放射線検出素子と、
所定の特性を示すそれぞれの出力を発生する１つ以上の前記検出素子を識別するための手段と、
前記検出素子のうちのどれが識別されたかに応答し、前記ストランドにおける張力を決定するための手段とを備えてなる、ストランドにかかっている張力を測定するための装置。
【請求項１４】
前記ストランドのうちの１つを照明するための放射線源を更に備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記放射線検出素子に放射線を合焦させるためのレンズを更に備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記識別手段は、
前記複数の検出素子からの出力と予め記憶され、繰り返し更新された値とを連続的に比較すると共に、検出素子が前記所定の特性を示すそれぞれの出力を発生したことを表示するイネーブル信号を発生するようになっている比較器を備える、請求項１３〜１５のうちのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記繰り返し更新する値を記憶するようになっているデータ記憶装置を更に備える、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
デジタルカウント信号を出力するようになっているカウンタを更に備え、前記カウント信号の各値が、前記検出素子のうちのそれぞれの１つを示すようになっている、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記カウント信号および前記イネーブル信号を受信し、前記イネーブル信号に応答し、カウント値を出力するようになっているラッチを更に備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記張力を測定するための手段は、
前記１つ以上の識別された検出素子を表示する信号を受信し、この信号から、前記ストランドの振動の周波数を決定するための周波数分析器を備える、請求項１３〜１９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２１】
前記ストランドは、張力のかかったヤーンを含む、請求項１３〜２０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２２】
前記ストランドは、繊維ヤーンを含む、請求項１３〜２０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２３】
前記ストランドは、走行するストランドを含む、請求項１３〜２０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２４】
前記複数の放射線検出素子は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）またはフォトダイオードタイプのリニアアレイを含む、請求項１３〜２３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２５】
前記放射線源は、１つ以上の発光ダイオードを含む、請求項１３〜２４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２６】
添付図面を参照して、明細書に実質的に説明するような方法。
【請求項２７】
添付図面を参照して、明細書に実質的に説明するように構成され、配置されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細長い要素にかかっている張力を測定するための装置および方法に関し、より詳細には、本発明は、ヤーンまたはワイヤーにかかっている張力を測定するための非接触式方法を提供するものであるが、この方法だけに限定されるものではない。測定対象となる目標ストランドを形成するヤーンまたはワイヤーは、静止していてもよいし、移動していてもよい。
【背景技術】
【０００２】
織機によって製造されるか、または織機に供給されるヤーンの張力の測定は、関連する品質を保証し、プロセス制御機能を実行する上で重要である。
【０００３】
以下の説明では「ヤーン」なる用語を使用するが、本発明は、多くの種々の目標とするストランド、例えば比較的強力なコード、編組、ケーブルまたはラインだけでなく、より脆弱なロービングまたはスライバーにも適用できるものである。従って、本発明は、任意の細長い要素における張力を測定するための手段を提供できるもので、ストランドなる用語は、広義に解釈すべきである。
【０００４】
１本のヤーンは、物理的に多数の連続的なフィラメントからなっていてもよいし、比較的短いファイバーから紡糸してもよい。このようなヤーンには、ねじりが与えられ、長手方向に沿って、断面が若干不均一となることがある。
【０００５】
紡糸ヤーンは、所定量のヘアリネスも有する。ヤーンは、最終製品が必要とする色になるように染色されることが多い。繊維機械において、ヤーンは、毎秒数ｍｍから、毎秒何１０ｍの範囲までの速度で移動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、２つのヤーンガイドの間の適当なスパンにわたって、ヤーンの直接測定が実行される。周知の３点測定原理を使用する接触タイプの直接測定器具は、公知であり、これら器具は業界によって最も一般に使用されている。
【０００７】
このタイプの測定は、ヤーンにかかっている張力を直接表示するという点で簡単である。しかしながら、この測定には、多くの欠点がある。そのうちの最大の欠点は、測定器具の先端によって生じる、ヤーンに対する摩擦抗力によって生じる測定誤差が大きいということである。そのため、かなり（５％〜１５％）の測定誤差が生じ得る。更に、目標ストランドの張力は、プローブの先端が進入することによって、影響を受ける。
【０００８】
別の欠点は、ストランドとの物理的接触によって目標物が摩耗したり、目標物を破損させ得るということである。この公知の技術の別の問題は、ヤーンを孔に通すという機械的な操作が必要であるということである。更に、移動中のスレッドラインの張力を測定する際にも、問題が生じることがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題の少なくとも一部を緩和することである。
【００１０】
本発明の実施例の問題は、目標とするストランドにおける張力を測定するための非接触方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の実施例の別の目的は、走行中のスレッド、または静止しているスレッドにおける張力を測定するのに、極めて便利に利用できる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の特徴によれば、
入射する放射線のレベルを表示するための出力信号を、それぞれが発生するようになっている複数の放射線検出素子を設けるステップと、
ストランドが振動するときに、前記複数の検出素子に入射する放射線を検出するステップと、所定の特性を示す出力を発生する１つ以上の検出素子を繰り返し識別するステップと、
前記検出素子のうちのどれが識別されたかに応答して、前記ストランドにおける張力を決定するステップとを備えてなる、目標とするストランドに作用している張力を測定するための非接触式張力測定方法が提供される。
【００１３】
本発明の第２の特徴によれば、
入射放射線のそれぞれのレベルに応答した出力信号を各々が発生するようになっている複数の放射線検出素子と、
所定の特性を示すそれぞれの出力を発生する１つ以上の前記検出素子を識別するための手段と、
前記検出素子のうちのどれが識別されたかに応答し、前記ストランドにおける張力を決定するための手段とを備えた、ストランドにかかっている張力を測定するための装置が提供される。
【００１４】
本発明の実施例によれば、ストランドの張力を測定するのに、ストランドに対する物理的接触が不要であるという利点が得られる。その結果、張力測定を行うためにストランドを機械的に取り扱う必要がなくなり、従って、ストランドを摩耗させたり破損させたりする可能性がある物理的接触状態が解消される。非接触式技術であることは、公知の技術に比して、測定誤差がかなり低減できることも意味する。
【００１５】
本発明の実施例によれば、強力な照明を必要とすることなく、ストランドの細い光学的プロフィルにもかかわらず、ストランドにおける張力を測定できるとう利点が得られる。例えばヤーンの場合、ねじれ、またはヘアリネスによるストランドのばらつきは、張力測定の精度に影響しない。
【００１６】
以下、添付図面を参照し、単なる例をあげて、本発明の実施例について説明する。図中、同様の符号は、同様の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、繊維ヤーンを使用する環境内におけるロケーション１０を示す。例えばこのロケーション１０は、製品を組み立てるために、図１における矢印Ａの方向に高速で走行するヤーンが使用される繊維機械の一部でよい。繊維ヤーンの特定の例を参照するが、本発明の実施例は、細長い要素にかかっている張力を測定すべき場合にも適用することができる。目標ストランドを形成するかかる細長い要素は、コード、編組、ケーブル、モノフィラメントファイバーまたはロービングでよい。
【００１８】
本発明の用途は、これらリスト内のアイテムだけに限定されない。ケーブルのような静止した要素に対しては、逆反射性接着テープ、または高視覚性ペイントの小さいストリップのような反射補助体を要素に取り付け、検出を補助することができる。
【００１９】
移動ストランド１１は、離間する２つのストランド支持体１２および１３の上を移動する。これら支持体は、所望するパスに沿って移動中にヤーンを支持し、ガイドするのを助ける。またこれらは、距離ｌを正確に定める。
【００２０】
後に理解できるように、かかる２つのガイドの上を通過する繊維ヤーンは、その張力により決定される周波数の横方向の振動を受けやすい。更に、繊維機械は、作動中に所定量の振動を発生させ、これらにより繊維機械中のヤーンのオープン走行路において、自然の振動が誘導される傾向がある。
【００２１】
更に、ガイドの摩擦によって補助されるヤーンの運動も、かかる振動を誘導させる傾向がある。かかる自然振動の周波数は、後述するように、ヤーンにおける張力に対し、明確な関係を有する。長い間、この関係は知られてきたが、張力を検出することに関連した問題は、今日までこの原理に基づく信頼性のある汎用非接触式ヤーン張力測定器具の実現を阻害してきた。
【００２２】
目標ストランドの張力を測定するための装置は、振動に起因するヤーンの横方向の運動を検出するための光学的検出ヘッド１４と、関連する電子回路と、データを収集し、分析し、張力の表示をディスプレイするための電子処理ユニットとを含んでいる。図２は、このシステムを略図で示すものである。
【００２３】
センサヘッド１４は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）のリニアアレイタイプの光学的センサ２０を使用している。このヘッドは、所定のピッチで、所定のアレイに配置された６４個の放射線検出素子を備えている。
【００２４】
検出素子の任意のタイプのアレイも、使用することができる。レンズ２２により、ＣＣＤアレイに可視光の形態をした放射線（図１ではライン２１によって示されている）が合焦される。所定の状況／環境、例えば固定された装置では、赤外線を有利に使用できる。
【００２５】
図２に示す放射線２１は、ヤーン１１から反射される光源（図示せず）によって発生される光である。後述するように、本発明の実施例では、透過光も使用できる。
【００２６】
ＣＣＤアレイ２０は、出力信号を発生し、この信号は、検出回路２３へ送られる。検出回路から出力された信号２４が検出され、目標ストランドの横方向の位置に対応する出力信号２５が発生される。この信号を、固定されたレートで繰り返しサンプリングし、取得したデータに関して周波数分析を実行し、目標ヤーンの振動の自然周波数を識別するのに信号プロセッサ２６が使用される。
【００２７】
２つのヤーンガイドの間の距離、およびヤーンの平均線密度を予め決定でき、公知となっているので、次の式を使って、ヤーンの張力を計算できる。
【００２８】
【数１】
2007508538.tif 000003
【００２９】
ここで、ｆは、振動の自然周波数、ｌは、ストランド支持体の間の距離、ρは、ヤーンの線密度、Ｔは、ヤーンの張力、ｎは、ストランドの引導モードに対応する整数の値である。ストランドの基本自然周波数は、ｎ＝１となるように通常生じる。
【００３０】
この式は周知であり、張力の大きさに応じて、より高い高調波振動が生じるときもある。張力の不正確な測定を防止するために、当業者が理解できるように、基本周波数（すなわち第１高調波）を選択するように装置をセットアップできる。
【００３１】
図３は、センサヘッド１４をより詳細に示している。センサヘッドは、放射線検出要素２０のアレイとレンズ２２とを支持するハウジングを備えている。測定対象となるヤーンは、１つ以上の高強度発光ダイオード（ＬＥＤ）３０により、照明され、使用中、走行しているスレッドラインの画像がレンズに基づく合焦装置により、ＣＣＤアレイに形成されるよう、ヤーンの近くの所望する位置にセンサヘッドが置かれる。合焦を正確にすることは測定に役立つが、不可欠なことではない。自動合焦装置を内蔵することも可能である。
【００３２】
２つ以上の照明用ＬＥＤを使用する場合、センサヘッドおよびレンズに対して、ヤーンの正確な位置で光ビームが交差するようにＬＥＤを設置できる。ビームが交差するときに、照明光が異なるカラーとなるよう、ＬＥＤを２つ以上のカラーにすることができる。検出回路から駆動される２つ以上の表示ランプを使用することは、位置決めを短時間で行う上で有効となる。
【００３３】
この種の構造は、ハンドヘルド装置を使用するときに特に有効である。このようなハンドヘルド装置では、１つの簡単なハンドヘルド本体内に、センサヘッドと分析回路が支持される。
【００３４】
特定の照明源を必要とすることなく、本発明の実施例を使用できることが理解できると思う。周辺光で十分である。
【００３５】
図４ａおよび図４ｂは、ＣＣＤアレイからの一般的な形態の出力を示す。図示されている波形またはフレームは、リニアアレイから得られる１つの完全なシーケンシャルな出力である。各フレームは、放射線がリニアアレイに入射したときのスナップショットを示す。
【００３６】
１つのビン（フレーム区間）４０からの出力が、ＣＣＤアレイ内の検出要素のそれぞれ１つからの出力に対応するよう、各検出要素の出力に、それぞれのビンが割り当てられている。この波形は、出力シーケンスの内部リセット動作に対応して、出力シーケンスに続き電圧レベルが最初のわずかに低下することを特徴とする。
【００３７】
この信号は、多数の小さいピークを有するが、このピークは、ストランドのヘアリネスのような多くの外部要素から生じたものである。しかし、検出要素からデータを収集したときのあるポイントにおけるヤーンの位置に対応する主要なピーク４１が存在する。ヤーンが振動すると、センサに対するヤーンの横方向位置が変化し、この変化は、波形の連続フレームにおけるピークの位置の変化として観察される。
【００３８】
この変化は、ヤーンの横方向の運動に比例しているので、ＣＣＤ出力信号から、ヤーンの振動を検出できる。検出は、ピークの位置、すなわち、アレイ内のどの要素であるかに基づいて行われており、信号の実際の振幅には基づいていないので、ヤーンの反射率、ヘアリネスまたは凹凸の変化に起因する照明レベルの変動、すなわち反射光の変化により、測定が影響を受けることはない。このことは、ピークを識別できるように信号出力が十分高くなるよう、照明のレベルが最小レベルよりも上に留まっていることが前提となる。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、ＣＣＤアレイに、ヤーンの画像が十分に合焦されるときに、ピーク４１は高く、かつシャープとなる。しかし、合焦があまりシャープでないときは、波形は、図４（ｂ）に示すのと同じようになる。しかし、ピークの中心の位置は、ヤーンの位置を依然として示している。これによって、焦点を最良にする位置に関し、ヤーンに対するセンサヘッドの位置決めに関してある程度の許容差が認められる。
【００４０】
代表的な実施例では、合焦光学系の前方の正しい位置の両側において、（例えば７０ｍｍの焦点長さにおいて）５ｍｍの変動が許容される。図４に示す出力信号は、例えば、１ＫＨｚのレートで繰り返すことができる。１秒の測定時間の間に約１０００のフレームを取得できるので、これによって、センサのハンドヘルド使用が可能となっている。
【００４１】
遭遇する通常の張力レベル、およびヤーンカウント、並びにスパンレンジにおいて、繊維ヤーンは、通常５００Ｈｚより低い周波数で振動することが分かっている。このことは、ヤーンの振動をサンプリングするための速度は、最低１ＫＨｚであることを示唆している。
【００４２】
ＣＣＤアレイからの出力信号の振幅は、基本的には、露光時間、すなわち出力サイクルあたりの時間によって決まる。１ＫＨｚのサンプリングレートを許容できることが分かっているが、より速いサンプリングレートも使用できる。実質的に５０Ｈｚよりも低い周波数で振動するストランドに対しては、より低いサンプリングレートも使用できる。
【００４３】
図５は、ヤーンの振動情報を与える信号を発生するのに使用される回路のブロックダイヤグラムである。以下に説明する方法は、対応するＣＣＤ要素の番号を、８ビットワードに変換することにより、フレームのスタート点からピーク信号が生じた位置までの距離を測定するものである。正確には、ピークが生じる場所は、フレームの終了時にしか判らない（最大値を含むのは、どのビンであるかを知るまで、すべてのビンの出力をチェックしなければならない）ので、例えば６５個の検出要素のデバイスとすることができるＣＣＤの出力サイクルの最終クロックパルスの間に複数のステージにより出力ワードがラッチされる。
【００４４】
かかるケースでは、図４に示すように、１つのフレームの出力を発生するのに、６５のクロックサイクルが必要である。
【００４５】
図５に示すように、ケーブル５０を介して、回路にセンサヘッド１４が接続されている。ハンドヘルドセンサに対し、ハンドヘルドデバイスに回路を内蔵させることも可能である。これとは異なり、無線インターフェースを介し、センサヘッド内の検出要素からの出力値を回路に送信することも可能である。
【００４６】
ＣＣＤアレイを駆動するためのクロック信号を発生するために、水晶発振回路および分周回路５１が示されている。この分周回路は、発生したクロック信号を、当業者であれば理解できるように、所定のクロック信号に分周する。６４素子アレイに対して、ほぼ１０００Ｈｚの適当なフレーム出力が維持されるように、この周波数を、約６５ＫＨｚにしなければならない。
【００４７】
使用される実際の周波数は、クリチカルではないが、高強度放射線源を使用しなければ、極めて高い周波数に対する入射放射線の強度が問題となる。水晶発振子に関連する分周回路は、別のステージが必要とする別のタイミング信号を発生する。増幅兼レベルシフトステージ５２は、検出要素からの信号を、所望する電圧レベルまで増幅する。このステージで、ＤＣレベルの調節を行うことも可能である。
【００４８】
フレームのビンにより、シーケンシャルな出力ビンをピーク検出ホールドステージ回路５３が受信する。各ビンの値は、ピーク電圧値と比較される。最初のビンに対し、そのビンに対応する検出素子の値が、そのフレームに対するピーク値となる。
【００４９】
次に、第１検出素子に隣接する検出素子に対応する次のビンの値が、予め記録された値と比較される。新しいビンが、前のビンよりも高い値を有していれば、新しい高い値が記憶される。このようにして、ピーク４１に対応する電圧値が検出され、記憶され、比較器５４へ出力される。比較器５４は、フレームのこれまで識別されたピーク値と、増幅ステージ５２から出力されたビンごとのシリアル値とを比較する。
【００５０】
このようにして、そのフレームに対するビンの値がピーク値と等しくなると、比較器の出力端は、ライン５５にイネーブル信号を発生する。図４（ａ）の左側に示されているような、全体に増加する傾斜に対して、ほとんどどの新しいビンの表示値も新しいピーク値となるので、ライン５５上のイネーブル信号は、新しいピーク値を表示していることが極めて多い。
【００５１】
しかし、後に説明するように、１つのフレームに対して発生された最終イネーブル信号は真のピーク値を示し、従って、どの検出素子が、ピーク入射放射線レベルを検出したかを示す。この最終の大きなイネーブル信号は、フレーム中のヤーンの横方向位置に対応する、カウンタ５７の出力をラッチ５６の出力に変換する。この値は、フレームのリセット中にホールドされる。
【００５２】
ラッチ５６には、ビットラインＢ０〜Ｂ７を介して、カウンタ５７からの８ビットのデジタルカウントが連続的に供給される。任意の時間におけるストランドの位置のスナップショットを示す新しいフレームが検査されると、カウンタ５７がリセットされる。このように、出力信号の新しいフレームがスタートするごとに、カウンタステージはゼロにされる。従って、カウンタステージは、フレームが完了するまで、クロックパルスを連続的にカウントする。
【００５３】
このカウンタは、８ビットカウンタであるので、カウントを６４の検出素子の出力をカウントするのに、十分な値よりも多い０〜２５６のレンジ内とすることができる。このように、８ビットのカウンタにより２５６個の素子までのアレイに適合できる。
【００５４】
図５に示唆されるように、６４素子アレイに対し、カウンタ５７を検出アレイに加えられるクロック周波数の４倍の周波数で、クロック制御できることが好ましい。このように、６４素子アレイに対し、０００１０１００のカウント値は、アレイのスタートからの検出素子の番号５に対応する。アレイのピッチは公知であるので、この値は、位置を表示できる。ラッチ５６は、カウンタ５７が比較器５４からのイネーブル信号を受信するたびに、カウンタ５７が発生するカウントであるその入力信号をコピーする。
【００５５】
現在のフレーム中に、ストランドの位置に対応する信号内の最高ピークを通過した後に、ラッチは、そのフレームの終了までに新しい値のラッチを停止する。フレームの終了時に、ラッチ５６からビットラインＢ０〜Ｂ７に出力されるワードは、検出素子が特定フレームに対する放射線の最大入射を検出したことを示す。このデジタルワード信号は、デジタル−アナログコンバータ５８内で変換される。
【００５６】
ラッチからの出力は、効果的にそのフレームの時間インターバル中の振動しているヤーンの位置のデジタル表示値を０〜２５６のスケールで与える。フレームリセット信号の発生によって、ラッチ内にセーブされたこの表示値は、デジタル−アナログコンバータに転送されるので、フレームの終了時に、コンバータの出力は、対応する時間インターバル中のヤーンの横方向の位置に対応する。
【００５７】
デジタル−アナログコンバータにコピーする代わりに、８ビットのラッチにコピーしてもよい。この場合、８ビットラッチは、データプロセッサに直接デジタル読み取りされる同じ情報を与える。デジタル−アナログコンバータ５８からの出力は、増幅ステージ５９を介して増幅され、グリッチを除くようにフィルタに通される。この出力信号はヤーンの横方向運動のアナログ値である。
【００５８】
この出力は、図２における信号２５として表示されている。出力信号は、データプロセッサ２６、例えばラップトップコンピュータ、パソコンまたは適当なデータ収集ハードウェアが設けられたＤＳＰにより、１０００Ｈｚ（または他の所定の周波数）において、正確にサンプリングされ、ヤーンの自然周波数に対応する最高信号振幅を有する周波数を抽出するよう、高速フーリエ変換ルーチンを使って処理される。ヤーンの張力を計算するのに、所定のヤーンの線密度およびヤーンのスパン長さと共に、上記のように収集された周波数情報を使用できる。
【００５９】
当業者であれば理解できるように、使用される実際のデータ収集装置に従って、この計算結果を適切にディスプレイできる。
【００６０】
本発明の実施例では、デジタル−アナログコンバータ５８のステージを使用せず、デジタルカウントを直接データプロセッサに供給してもよい。この場合、発振器５１が、６４素子のＣＣＤのために正確な周波数、例えば６５ＫＨｚで作動し、１０００Ｈｚのサンプリングレート、更に可能な場合には同期化パルスを発生しなければならない。ＣＣＤアレイとして、テキサスインスツルメンツ社製のＴＳＬ２１４を使用するときには、６５ＫＨｚのレートが有効である。本発明の別の実施例として、他の形態の検出素子アレイも使用できる。
【００６１】
ヤーンの張力は、通常、連続的に変化するので、測定インターバルにわたって捕捉されたデータはこのような変化を示す。連続測定インターバルにわたる張力変化のプロフィルを誘導するのに、最高値以外の信号の振幅も考慮できる。
【００６２】
本発明の実施例は、特に、プロセス制御のための繊維ヤーンにおける張力の平均レベルを測定するのに適した測定器具を提供できる。本発明の方法によって得られる表示は、従来の方法によって得られた表示と対照的である。この非接触方法は、達成される接触摩擦表示によって影響されず、真の値により近似する。
【００６３】
本発明の実施例は、ハンドヘルドデバイスとして使用できるし、また１回または多数回のスレッドライン状況に関与する、機械に搭載されたヤーン張力モニタに適している。
【００６４】
本発明の実施例は、極めて細く、直接センサを取り付けるには、過度にデリケートであるストランドにおける張力を検出するための方法および装置を提供するものである。更に、ときに毎秒何１０ｍで移動する状態のヤーンの張力を、モニタできる。
【００６５】
本発明の実施例は、容量性検出または磁気検出を不可能にしている、性質が非金属製の目標ストランドにおける張力を測定するための方法および装置も提供される。
【００６６】
反射モードにおける例に基づき、本発明の実施例について説明したが、適当に位置する目標ストランドにより、弱められた光を検出するような透過モードも、使用できる。この場合には、最低レベルの放射線が入射する検出素子によって所定の特性が識別される。この特性は、ピーク値ではなく、最小値に対応する。更にこの特性は、光源と検出素子アレイとの間に、ほとんど直接ストランドが位置しているときの位置にも関係する。
【００６７】
本発明の実施例では、検出素子アレイから最大値または最小値を識別しなくてもよいことが理解できると思う。他の所定の特性を検出することもできる。リニア光学的検出器を使用することにより、水平軸における検出を行うことができる。このことは、例えばヘアリネスにより検出値が変化することに起因する垂直（振幅）軸線における変化により問題が生じていた従来技術の問題を解決できる。
【００６８】
本発明の透過的な実施例は、ヤーンのねじれ、反射率、横断面、およびヘアリネスの変化によって生じた反射光量の変動を受けにくい強力な照明を必要としない、目標ストランドにおける張力を測定するための方法および装置を提供するものである。蛍光灯の照明によって生じる１００Ｈｚのフリッカーも、あまり問題とはならない。
【００６９】
移動するストランドに関連して、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施例は、静止したストランドにも適用できることが理解できると思う。例えば、ストランドのある位置において、引っ張りまたは吹き付けを行うことにより、ストランドを振動させなければならない。このように、ストランドの自然静止位置が中断され、ストランドが静止位置に戻る間、検出ステップを使用できる。
【００７０】
以上、例示により、本発明の実施例について説明したが、本発明は、その要旨から逸脱することなく、上に特定して説明した実施例に対して種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】目標とするストランドを示す図である。
【図２】分析機器を示す図である。
【図３】検出ヘッドを示す図である。
【図４】所定の特性を示す出力を示す図である。
【図５】出力信号分析器を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０    ヤーンの位置
１１    ヤーン
１４    センサヘッド
２０    ＣＣＤのリニアアレイ
２１    放射線
２２    レンズ
２３    検出回路
２４    信号
２５    出力信号
２６    信号プロセッサ
３０    発光ダイオード
４０    ビン
４１    ピーク  
５１    発振器
５３    ピーク検出ホールドステージ回路
５４    比較器
５５    ライン
５６    ラッチ
５７    カウンタ
５８    デジタル−アナログコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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