(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸（３）にある異物を検出する装置であって、糸（３）を走査する検出器（２２）、及び糸（３）を照明しかつ長さ方向に動かされるただ１つの糸（３）を照明するように構成されかつ配置される照明素子（１）を有するものにおいて、照明素子（１）が、不透明な材料から成り、光の多重反射を促進する被覆を備えかつ糸（３）へ向けられる半球状の内面（２６）を持ち、この半球状内面が、糸（３）を含む面の一方の側にあって複数の光源用の開口（１６，１７）を持つ空所（２７）を区画し、この空所が糸（３）を含む面で見て糸（３）に沿って広がりかつ糸に対して直角に広がっており、開口（１６，１７）の軸線（１８，１９）が、半球状内面（２６）の中心（２０）においてこの半球状内面（２６）の対称軸線（６）と交差し、糸（３）がこの中心（２０）を通って動かされ、検出器（２２）が半球状内面（２６）の対称軸線（６）に設けられ、少なくともこの中心（２０）の範囲にある糸（３）の部分が、検出器（２２）へ写像されることを特徴とする、糸にある異物の検出装置。
【請求項２】
照明素子が半球状内面（２６）の中心（２０）に対して対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
糸が対称軸線（６）に対して直角に検出器により案内されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
照明素子（１）が、半球状内面（２６）の中心（２０）を通る面（２）で切断される半球の形を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
糸が面（２）に対して平行に延び、かつ半球状内面（２６）の中心（２０）にあり、照明素子が複数の光源用の開口（７，８，９，１０）を持ち、これらの開口の軸線（１８，１９）が半球状内面（２６）の中心（２０）を通っていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
光源の少なくとも１つが青い光を送出することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
照明素子が対称軸線（６）を持ち、この対称軸線内に検出器用の開口（１５）が設けられ、光源用の開口がこの対称軸線の周りに均一に分布されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
照明素子に間隔をおいて対向して、糸の背景として作用するカバー（２５）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、糸を走査する検出器、及び糸を照明しかつ長さ方向に動かされるただ１つの糸を照明するように構成される照明素子を有する、糸にある異物を検出する装置に関する。
【０００２】
このような装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４１３１６６４号明細書から公知であり、糸が２つのローラへ巻付けられて、同じ糸の互いに並ぶ部分を持つ層が生じるようにしている。この層の一方の側に光源が設けられ、他方の側にカメラが設けられて、計算機に接続され、この計算機が画像処理プログラムを記憶している。カメラは、層の画像を生じ、その中で殻部分のような異物を性質に応じて検出しかつ計数することができる。ローラの回転により、糸の隣接する部分がカメラの視野内へ動かされるまで、層を移動することができる。こうして糸試料の全長を次第に検出及び検査することができる。
【０００３】
前記の装置の欠点は、この装置が限られた速度で不連続にしか動作できないことである。これは、画像の発生のため糸を静止させることによる。前記の装置は更に多くの場所を必要とし、糸の他の検査のために設けられる既存の公知の糸検査器に統合することができる。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９２８２７９号明細書及び米国特許第５，３４５，５１５号明細書から、異物を検出できる別の装置が公知である。しかしこの装置はこれを糸において行うのではなく、糸製造における前段を形成する複合繊維例えばフリース又はスライバにおいて行う、そのためスライバ又はフリースはその幅を広げられ、かつ平らに押付けられるので、外から見るためすべての異物を露出する薄い層のみが残る。これらの装置も緩慢に動作し、検査される材料の変化を必要とする。従って破壊のない検査は不可能である。
【０００５】
本発明は、請求項に特徴づけられているように、糸を連続的に良好な分解度及び高い速度で破壊なしに検査できる、最初にあげた種類の装置を提供するという課題を解決する。
【０００６】
この課題を解決するため、本発明によれば、照明素子が、不透明な材料から成り、光の多重反射を促進する被覆を備えかつ糸へ向けられる半球状の内面を持ち、この半球状内面が、糸を含む面の一方の側にあって複数の光源用の開口を持つ空所を区画し、この空所が糸を含む面で見て糸に沿って広がりかつ糸に対して直角に広がっており、開口の軸線が、半球状内面の中心においてこの半球状内面の対称軸線と交差し、糸がこの中心を通って動かされ、検出器が半球状内面の対称軸線に設けられ、少なくともこの中心の範囲にある糸の部分が、検出器へ写像される。
【０００７】
本発明により得られる利点は、特に、非常に場所を節約して本発明による装置を構成でき、既存の設備の一部として糸の検査のため使用できることである。装置はもはや異物を二次元検出領域で検出せず、糸をその長さに沿ってのみ走査するので、糸の比較観察が一次元即ち長さで行われる。こうして検査は、横にある他の糸部分による影響を免れて行われる。従って異物も含まれている糸部分から形状又は色によってのみ目立つ万一の異物を持つ糸の中立な検出が行われる。強力な照明により、糸を高い速度で動かすことができるにもかかわらず、利用可能な信号が検出可能である。
【０００８】
添付の図を参照して例により本発明が以下に説明される。
【０００９】
図１は、終端面２及び光源のための複数の開口を設けられる半球５を持つ照明素子１を示している。
【００１０】
図２は球対称に構成される照明素子１を示し、ここでは平らなその終端面２に対して間隔をおいて平行に糸３が案内され、その長さ方向に公知のように動かされる。半球５の基礎円４が認められ、この半球の対称軸線６は図の面に対して直角に延びている。半球５は球扇形１１に複数の開口７，８，９，１０を持ち、これらの開口に発光ダイオード、光フアイバ等の形の光源が挿入されている。半球５は、同じ分布の開口を持つ球扇形１２及びこれとは異なる互いに同じ分布の開口を持つ球扇形１３，１４を備えている。特に開口１０についてわかるように、開口が糸３によりなるべく覆われないように、これらの開口が配置されている。その処置により、対称軸線６において糸３により不利な影を落とすのが避けられる。対称軸線内には、検出器用の開口１５又は検出器へ写像する光学系がある。なるべく半球５は、糸３の方へ向かって、白い色の被覆を持ち、この被覆が光の多重反射を促進し、従って糸の強い拡散照明を生じる。
【００１１】
図３は対称軸線６、検出器又は検出器へ写像する光学系用の開口１５、及び中心２０で対称軸線６と交差する軸線１８，１９を持つ光源用開口１６，１７を持つ照明素子１を断面で示している。図示されている別の開口の軸線も中心２０で交差するように考慮されている。照明素子１は不透明な材料から成っている。これは一方では糸に対して直角に延び、他方では糸に沿って延びている。これは特に空所２７についていえる。ここに示す半球の代わりに、照明素子１は、それとは異なるように形成される内面２６を持つことができる。しかしこの内面２６は常に糸３へ向けられ、糸３のそばにあって光源用の開口等を持つ空所２７を区画している。この面２６は例えば長円形又は円筒の形状も持つことができる。しかし重要なことは、すべてが大体において中心２０へ向けられる光源の配置である。
【００１２】
図４は、照明素子１、糸３及び対称軸線６を持つ装置全体を示している。この対称軸線６に沿って、レンズ２１及び検出器２２も設けられ、検出器２２は母線又は導線２３を介して計算機に接続されている。検出器として、なるべく線状に設けられるセンサ素子をもつ区域又はＣＣＤカメラが設けられている。レンズ２１は糸３の画像を例えば１：４の比で縮小するので、例えば０．０６ｍｍ×０．０１５ｍｍの寸法の比較的小さいセンサ素子で処理することができる。この設計では、約０．５ｍｍの直径の殻部分が検出素子の短辺を完全に覆う。計算機２４は、検出器の信号を濾波して所定の閾値とを記憶するのを可能にするプログラムを持っている。照明素子１に対向して、更に糸に対する背景としてカバー２５が設けられ、その照明装置１へ向く側は、選択可能ななるべく白い色を持つことができる。開口７，８，９，１０等における汚れを防止するため、半球５を覆いガラスで閉鎖することができる。特別な構成では、カバー２５も半球状に形成し、選択的に光源用開口を設けることができる。例えば明るい色の糸にある暗い色の異物を検出しようとすれば、背景従ってカバー２５も明るい色である。これは、照明素子１とカバー２５との間の所望の多重反射を助長する。
【００１３】
本発明による装置の作用は次の通りである。
糸３は例えば毎分４００ｍの速度で装置の中心２０を通過せしめられ、開口７，８，９，１０及び他の球扇形１２，１３，１４の適当な開口にある光源により、入射光で非常に強く照明され、この入射光の一部は対称軸線６において反射され、検出器２２により検出されることができる。中心２０に近い範囲には、特に明るくかつ均一に照明される中心範囲が生じる。この範囲は、検出器２２の前にある絞りによるか又は検出素子の寸法により、その範囲を限定されるが、例えば糸３に沿って、糸３に対して直角であるより広く延びるように向けられることができる。それにより非常に小さい分解度が得られる。例えばＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザ等のような公知の素子によって送出されるような青い光がなるべく使用される。これは、糸において植物性異物に対して良好なコントラストが生じるという利点を持っている。なぜならば、これらの異物はしばしば褐色、黄色又は赤色に色づいているからである。糸３に存在して糸の直径を越える大きさ又は糸の色とは相違する色によりきわ立って異なる異物は、反射される光の強さを変化し、これが検出器２２により検出される。中心２０の範囲における糸の強力な照明及び検出器２２にあるセンサ素子の選ばれた寸法により、高い分解度が得られ、それにより糸に高い速度を規定することが可能になる。４７０ｎｍの波長で、４：１の尺度の写像及び（レンズ例）で０．０８の数値的開きで、受信器において１．８ｍＷ／ｃｍ２の出力密度が得られる。検出器２２が発生するような信号の評価自体は公知であり、例えば米国特許第５，４９９，７９４号明細書に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による装置の部分を透視図で示す。
【図２】  本発明による装置の部分を断面図で示す。
【図３】  本発明による装置の部分を平面図で示す。
【図４】  装置全体の概略図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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