(57)【要約】  作動機械（Ｍ）に供給される繊維製又は金属製の糸（Ｆ）の特性を検出する方法であって、光学センサ装置に影を作る前記糸に当る光信号を発生し、前記光学センサ装置は、前記糸（Ｆ）自体により前記光学センサ装置に作られる影の関数として、前記光学センサ装置により発信される電気信号に基づいて、前記糸の特性をモニターする手段（８）に接続され、前記特性は、糸の直径等の前記糸の特性又は糸の速度等の糸の移動中における糸の供給に関する特性である。前記センサ装置（２）により検出される信号は、アナログモードで検出される信号と、デジタルモードで検出される信号であり、前記デジタルモードで検出される信号は、前記アナログモードで検出される信号をリアルタイムで較正することによって、前記モニター手段（８）により用いられる電気信号を発生して、前記糸の特性をモニターする。  この方法により作動するシステムと、前記センサ装置を構成するセンサについても、特許保護を求める。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動機械（Ｍ）に供給される糸（Ｆ）の特性を検出しモニターする方法であって、前記モニターすべき特性を光学的に検出する方法であり、アナログ式手段を用いる前記特性に対する第1検出と、デジタル式手段を用いる前記特性に対する第２検出とを行い、前記デジタル式手段による検出を用いて、前記アナログ式手段による検出を較正することにより前記特性の値を正確に特定し、アナログ式手段による前記特性に対する第1検出と、デジタル式手段による前記特性に対する第２検出とは、別々に行われて、モニター部（８）に送られる対応するデータを生成する方法において、
前記モニター部（８）の第１段階では、前記デジタル式手段を用いて検出されたデータに基づいて前記特性の値を決定し、前記モニター部の第２段階では、前記第１段階で決定された前記特性の値を関数として、前記アナログ式手段により検出されたデータを修正し、修正は、前記アナログ式手段による検出の較正と、モニターされた特性の確定値の決定とからなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記モニター部（８）は、前記モニターされた特性の前記正確な値を、前記モニターされた特性に関する所定値又はモニタリングパラメータと比較することにより、前記正確な値が、前記所定値に一致するか否かをチェックし、一致していない場合には、前記モニター部（８）は、警告信号を発し及び／又は前記機械への糸の供給に作用して、前記所定の特性と異なる特性を持つ糸が、処理されることを防止することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
アナログ式手段を用いて検出された特性に関するデータの修正では、時間の経過とともに変化する関数（Ｃ（ｔ）を考慮し、前記関数の値は、１００乃至１５０Ｈｚ、好ましくは、２００Ｈｚを越える、できれば３００Ｈｚを越える周期でサンプリングされることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記較正は、リアルタイムで行われることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の検出は、互いに直角な２個の空間軸線（Ｘ、Ｙ）の各々上で行われ、前記糸（Ｆ）は、前記２個の軸線の一方にのみ平行に移動し、前記２個の空間軸線上での検出は、互いに比較され又は組み合わされることにより、前記糸（Ｆ）の物理的特性を決定することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項６】
検出されモニターされた前記糸の特性は、前記糸（Ｆ）の物理的特性、又は繊維機械への前記糸（Ｆ）の供給に関連する特性のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項７】
前記物理的特性は、前記糸の直径（Ｆ）、糸の細さの程度、糸（Ｆ）自体の局所的表面変化の有無、糸における結び目の有無、糸の毛羽節の有無、糸の幾何学的形状、糸に生じた撚り数の少なくとも1個であることを特徴とする、請求項６に記載された方法。
【請求項８】
前記繊維機械（Ｍ）への前記糸（Ｆ）の供給に関連する前記特性は、糸の供給速度であることを特徴とする、請求項６に記載された方法。
【請求項９】
前記糸（Ｆ）の光照射は、連続した少なくとも２段階で行われ、前記連続した段階の一つは、非光照射又は暗状態あることを特徴とする、請求項５に記載された方法。
【請求項１０】
前記糸（Ｆ）の光照射は、連続した３段階で行われることにより、前記第１及び第２検出が、前記軸線（Ｘ、Ｙ）のいずれか一方で行われ、前記３段階の一つは、前記暗状態であることを特徴とする、請求項５及び９に記載された方法。
【請求項１１】
作動機械（Ｍ）に供給される糸（Ｆ）の特性を検出しモニターするシステムであって、請求項１に記載した方法を実施することができるシステムであり、
前記モニターすべき特性用の光学式検出手段（２）であって、照射手段（１２）と共に作動する検出手段を備え、前記光学式検出手段（２）は、アナログモードで作動する検出部（３）と、デジタルモードで作動する検出部（４）とを備え、前記両検出部（３、４）の各々は、前記モニターすべき特性に関するデータに対応する、それぞれの電気信号を発生し、前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータは、前記デジタルモードで作動する検出部（４）により検出された特性に関するデータにより較正され、前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とに機能的に接続されたモニター部（８）が、設けられ、前記モニター部（８）は、前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とにより検出されたモニターすべき特性に関するデータを受信することができ、前記モニター部（８）は、前記両検出部（３、４）から受信するデータの関数として前記モニターすべき特性を算定するシステムにおいて、
前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータは、時間の経過とともに変化する部分を含み、前記デジタルモードで作動する検出部により検出されたデータに基づいて、前記モニター部（８）により算定されたモニターすべき特性の値により決定され、前記値の決定により、前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータを較正することによって、前記モニターすべき特性を確定することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とは、同一のセンサ（２）内にあるか、又は別々のセンサ（２）内にあることを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１３】
前記モニター部（８）は、前記モニターすべき特性に関する、複数個の所定値をストアする記憶部（９）に接続され、前記モニター部（８）は、前記モニターされた特性の確定値を前記所定値と比較することにより、前記モニターされた特性の確定値と前記所定値との間に齟齬がある場合、警告を発し及び／又は前記作動機械への糸の供給を停止することを特徴とする、請求項１１に記載したシステム。
【請求項１４】
前記照射手段は、単一光源であることを特徴とする、請求項１１に記載したシステム。
【請求項１５】
前記アナログモードで作動する検出部（３）と、前記デジタルモードで作動する検出部（４）と、モニター部（８）と、前記記憶部（９）と、前記両検出部（３、４）用の照射手段（１２）とは、同一の本体（５）の部品であり、前記両検出部には、前記糸（Ｆ）が前記照射手段（１２）により照射されるときに、前記両検出部は、前記糸により投影される影が同時に当たることを特徴とする、請求項１１に記載したシステム。
【請求項１６】
一対のアナログモードで作動する複数個の検出部（３）とデジタルモードで作動する複数個の検出部（４）とが、互いに空間的に直角である２個の軸線（Ｘ、Ｙ）の各々上に設けられ、前記対をなす検出部は、それぞれ用の照射装置（１２）とともに作動し、前記作動機械に供給される糸（Ｆ）は、前記ナログ式で作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）との間を移動することを特徴とする、請求項１１に記載したシステム。
【請求項１７】
２個のナログ式検出部（３Ａ、３Ｂ）と、１個のデジタルモードで作動する検出部（４）とが、前記空間的軸線（Ｘ、Ｙ）の一方（Ｘ）上に設けられ、これら検出部は、互いに近接した距離にあることを特徴とする、請求項１６に記載したシステム。
【請求項１８】
前記モニターすべき特性は、糸の直径、細さの程度、表面変形、幾何学的形状、捻じれの数、絡み若しくは毛羽節、結び目、又は前記糸（Ｆ）の供給に関連する特性のいずれかであることを特徴とする、請求項１１に記載したシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提事項部に記載した作動機械に供給される繊維製又は金属製の糸の特性を検出する方法に関する。こうした糸の特性を検出し、前記方法に従って作動するシステムと、こうしたシステムで用いられるセンサであって、対応する独立請求項に記載したものも、本発明の目的である。
【背景技術】
【０００２】
公知のように、糸を作動機械に供給する場合、通常、寸法的な又は糸の供給（供給速度）に関連する糸の特性を、適切なセンサ装置でモニターする。こうすることにより、所定のスペックに従った特性及び品質を持つ最終製品が、作動機械から取り出されることになる。
【０００３】
本明細書において、用語「糸」とは、繊維製の糸又はヤーンと、金属製の糸の双方を意味する。また、用語「作動機械」とは、繊維機械（織機、整経機、編み機、巻線機、インターレース巻線機等の機械）と、スプールへの巻取り等の金属製の糸に作用する機械とを意味する。
【０００４】
本明細書では、用語「最終製品」とは、繊維製品と、繊維製であると金属製であるとを問わず、モニターすべき糸を含む製品（例えば、ボビン）の双方を意味する。
【０００５】
用語「糸の特性」は、糸の寸法特性（例えば、直径、細さの程度、局所的な厚薄）、局所的な表面変形（繊維表面から突出する繊維又は毛）、繊維の直線性における変化（例えば、繊維自体が巻かれてループを形成）、又は、作動機械への供給速度等の糸の移動に関連する特性のいずれかを意味する。
【０００６】
糸を作動機械へ供給しながら、糸の上記のような特性をモニターする、種々の方法及び装置が、知られている。本明細書は、光学的システムを利用してこうした特性を算定する、上述したタイプの手段及び装置に関する。
【０００７】
供給中に糸の特性をチェックできる光学的センサを利用する装置が、知られている。この種のセンサは、糸が、ＬＥＤ等の照射手段から出される光に当てられた後に、こうしたセンサの検出部上で糸により作り出される影の大きさを推定する物理的作動原理に基づいて、作動する。こうした推定に基づいて、例えば、糸の直径、又は糸の表面不規則性又は結び目の存在を算定することは可能である。
【０００８】
大まかにいうと、アナログ式に作動するセンサ又はデジタル式に作動するセンサである、択一的な２種類のタイプのセンサが、現在のところある（すなわち、一般に、これらは、アナログ式検出又はデジタル式検出でそれぞれ作動する）。
【０００９】
アナログ式センサは、通常、ＬＥＤにより作り出された光が当たる糸の影が形成されるフォトダイオードを備える。光の照射が、平面的で均一であると仮定すると、センサにより測定される光の量は、糸の影の厚さ又は幅「ｄ」とフォトダイオードの幅「Ｗ」との間の比に比例する。図１には、典型的なフォトダイオードＳを示してあり、フォトダイオード上に、糸Ｆの影Ｏが形成される。寸法ｄ及びＷ、並びにフォトダイオードの長さ又は高さＨを、同図に示してある。
【００１０】
これらの値に基づき、糸の直径ｄは、下記の簡単な比例式で求まる。
【００１１】
（Ｈ−ｄ）／Ｈ＝ＰＭＩＳ／ＰＯ
ここで、ＰＯは、糸が存在しない場合に測定される光量であり、ＰＭＩＳは、糸が存在する場合の光量である。これにより、下記式が導き出される。
【００１２】
ｄ＝Ｈ（１−ＰＭＩＳ／ＰＯ）
しかしながら、アナログ式センサは、高い精度で算出することができず、測定結果が、多くの要因に影響されてしまう。たとえば,糸の照射に関しては、照射を十分にコリメートして（すなわち、発散も収束もさせずに）、糸とフォトダイオード間の距離に関して、フォトダイオード上に作り出される糸の影の大きさの変動がないようにする必要がある。
【００１３】
例えば、単一の光源をかなり離れた距離に置く必要があるが、フォトダイオードとＬＥＤとを備えた検出装置を、極めて小型な寸法にし、光源と検出装置との間の距離を短くしなければならない多くの適用例では、達成できない。こうしたことは、ＬＥＤとフォトダイオードとの間に特殊な（シリンドリカル）レンズを置いて、少なくとも１個のコリメートされた照射ビームを、糸に対して直角な方向に作り出しながら、平行方向に発散することにより解決する。
【００１４】
前述したデータをモニター装置（フォトダイオードに接続されるもの）が使用するフォトダイオードにより検出されたデータ用の補償アルゴリズムを利用することも可能であるが、データ処理が必要となるため、モニター装置が複雑化し、結局、ＬＥＤとフォトダイオードとを備えたけ糸の特性を検出する装置とモニター装置の全てが複雑化する。
【００１５】
直径を推定する方法は、簡単で迅速であるが、時間の経過とともに生じ得る光源の変化、空間及び周囲光の均一性の欠如、糸が持ち得る透明性、フォトダイオードの非均一的な応答性、糸の毛並み又は糸表面の非規則性に関連する誤差による種々の正確性に関する問題がある。
【００１６】
デジタル式センサを利用して作動し、アナログ式センサを利用する装置の問題点の多くを解消する装置も知られている。
【００１７】
よく知られているように、デジタル式を採用することにより、こうした問題点の多くを解消することは可能である。アナログ式センサを、センサアレイ（通常ＣＭＯＳ又はＣＣＤ技術を用いて製造されるもの）に取り換えると、糸の直径をアルゴリズムを用いて精度高く推定して、作り出された影のエッジの位置を算定できる。測定の正確性は、センサ自体の幾何学形状により保証され、数マイクロメータの単位の解像度（ピクセル寸法）が得られる。
【００１８】
この点、糸の特性をセンサアレイで測定する、上述したタイプの種々の解決手段が、知られている。
【００１９】
英国特許公報第２０６４１０６号には、１００個ほど光学センサを備えたＣＣＤ装置であって、糸状の画像を解析して糸の直径を算定できるようにしたＣＣＤ装置が、開示されている。糸により作り出される影は、それぞれが光学センサであるＣＣＤの長さ方向に沿った複数個の箇所でスキャンされ、影の露光状態について順次チェックされる。ＣＣＤは、スキャン周期毎の一連のパルスを作り出す。こうして、糸の直径は、多数のシリアルパルスに連続して変換される。
【００２０】
米国特許第４５１１２５３号にも、リニアアレイになった光学センサと、光学センサからもたらされるシリアル信号を評価する回路とが開示されている。
【００２１】
さらに、国際公開第９９３６７４６号には、ＣＣＤセンサと、糸の厚さを算定する方法とが、開示されている。
【００２２】
国際公開第２０１１１４７３８５号では、ＣＣＤセンサを用いる測定手段について言及する上記特許文献とは異なり、ＮＭＯＳ（ライブモス）、ＪＦＥＴ、ＬＢＣＳＡＳＴ、及びｓＣＭＯＳセンサの使用が好ましく、その理由として、こうした省エネ型のものは、これらを小型機器に組み込むことができ、クーリングシステムを必要としないという利点を指摘している。
【００２３】
欧州特許第１３１９９２６号には、例えば、糸の直径等の糸の少なくとも１個の特性を測定するようにした手段が開示されている。ここでも、使用されている光学センサは、ＣＭＯＳセンサである。
【００２４】
欧州特許第２８２７１２７号には、２本の平列になった光学素子を備える光学センサが開示されている。第１列目の光学素子は、方形形状でその長辺側が、糸の投影の移動方向に沿うように方向付けられる。第２列目の光学素子も、方形形状であるが、その長辺側が、糸の投影の移動方向とは直角になるように方向付けられる。この場合、全ての光学素子も、ＣＭＯＳ技術を用いて構成される。
【００２５】
日本国特許公開昭６０−１１４７０４号は、糸でなくケーブル等について詳しく言及しており、たとえ、ケーブルと光学センサ間の距離が変動しても、影の幅は一定であるという観点から、光学センサにより検出した影の幅に基づいてケーブルの直径を測定する方法を記載している。
【００２６】
この先行技術文献では、その種のタイプのセンサの主な問題点は、測定速度にあるとする。アナログ式センサに比べると、アレイになったセンサから取得しなければならない信号の数は、センサの画素数に等しい。画素数が増加するにつれて、アナログ式センサを用いて取得する場合に比べて、糸の特性の測定が、遅くなる。このことは、計算速度が極めて早い、モニターすべき特性を測定する（最終）手段（デジタル式センサにより発生される信号に基づいて動作する手段）に、デジタル式センサを接続することにより解消されるが、構成される装置又はシステムの費用が高いものになる。したがって、例えば、毎秒数万回も糸の直径を測定することになる、信号を発生するデジタル式センサを、低価格のデジタル式電子機器又はマイクロコントローラと組み合わせて使用すると、許容できる価格で検出システムを製造できないので、これらの組合せは難しい。
【００２７】
英国特許公開第２１５９６２１号は、静止状態にあると移動状態にあるとを問わず、種々の製品の直径をモニターする方法及び装置に関する。この特許文献では、スキャンすべき製品は、レーザビームで照射され、照射により生じた光をフォトセルで集めることが記載されている。スキャンすべき製品は、同時に、別の箇所で別のレーザビームにも照射され、製品を越えて来る光を別のフォトセルで集める。最初のフォトセルが、この特許文献では、デジタル式であるとされるパルス信号を生じさせる一方、２番目のフォトセルが、アナログ信号を発生し、これらの信号は、（別々の）電子回路により別々に処理されて、移動中の製品について２種類の測定結果をもたらす。
【００２８】
２種類の信号は、足し合わされ、その結果が、直径の正確なアナログ値となる。  
【００２９】
したがって、この先行技術文献は、アナログデータとデジタルデータとを検出して、アナログデータをデジタルデータで較正することを記載している。しかしながら、この検出は、２個の異なる箇所にある２個の別々の光源を用いて、製品についての検出を行うので、英国特許公開第２１５９６２１号に記載された公知の装置は、極めて複雑で嵩張るものになる。
【００３０】
さらに、この特許文献では、法線面照度を用いて、製品直径のアナログ式測定を行っているため、法線面照度は、測定直径値に誤差を生じる虞がある変動に晒されるため測定自体に問題がある。
【００３１】
国際公開第００／６２０１３号は、透明ファイバーの直径を測定し、その表面欠陥をモニターする方法及び装置に関する。この先行技術文献は、干渉縞の数を検出することによって、光ファイバーの上記した特性の測定に関するものであり、検出器上で測定される、製品により生じた幾何学的影を測定するもではない。この測定は、干渉法に基づいて行われ、測定されるのは、光ファイバー（透明ファイバー）の直径であるので、公知の発明は、必然的にレーザにより発生されることになるコヒーレントな光を使用する必要がある。したがって、動作モード（干渉法に基づくもの）の点で、及びこうした測定を行うのに用いられ製品のモニタリングを行う手段の点で、この公知の解決手段は、極めて複雑なものとなり（透明ファイバー内の内部欠陥、すなわち「エア・ラインズ（ａｉｒ−ｌｉｎｅｓ）」を検出するためでもある）、著しく高価なものとなる。
【００３２】
したがって、繊維製又は金属製の糸を扱う繊維機械又は作動機械で糸の直径を検出するのに、複雑性（したがって、嵩張る）とコストの点で、この公知の解決手段を用いることはできない。
【００３３】
米国特許第６２１９１３５号は、移動中の繊維状材料の少なくとも１種のパラメータ（例えば、直径）を光学的に検出する装置に関する。この装置は、2個の検出部又は別々のセンサを備えた光学センサと、アナログモードで動作する第1群の複数個のセンサと、デジタルモードで動作する第２群の複数個のセンサとを有する。糸又は繊維状材料は、光学センサと光源との間を移動するが、光源は、直接光、又は糸を照射する前に反射される光線を発することができる光源でもよい。
【００３４】
それぞれのセンサにより検出されたデータは、糸又は繊維状材料の直径に比例する信号を発生する算定回路によって処理される。測定の正確性は、光学センサの長さ当りに使用するセンサの数により、又は、複数個のセンサにより発せられる信号が、変調される（アナログモードで処理される）か、若しくは２値モードで記録される（デジタル信号が得られる）だけかにより左右される。
【００３５】
この特許文献には、アナログ信号をデジタル信号と比較することにより、糸の毛羽立ちに関する値を得ることもできると記載されている。
【００３６】
しかしながら、この先行技術文献には、アナログモードで検出されたデータと、デジタルモードで検出されたデータとが、測定される繊維状材料の特定（例えば、直径）を算定するのに、互いに影響し合うのかどうか、また、どのように影響し合うのかについては、言及されていない。
【００３７】
この先行技術文献は、製品をスキャニングする回数についても触れていない。
【００３８】
欧州特許第２４２３１４４号は、糸の移動を検出する装置であって、互いに距離を置いて不均一に設けられたセンサを用いて、上記の直径を検出する装置に関する。２個のセンサで測定された値を、近似性で比較して、検出されたデータ間の近似性の程度を定め、次いで、近似性の程度を、互いに比較する。
【００３９】
前記比較により近似性の程度を定められたセンサにより検出された信号間の遅れ検出し、これに基づいて、糸の移動に関する情報を算定する方法がある。
【００４０】
この解決手段は、光学センサを用いて糸が移動する速度を算定する。
【００４１】
中国特許第６７１０４１号は、フィルタリング後にデジタル化されるアナログ信号を発生する電気光学センサを用いる、糸の幾何学的特性用の電気光学センサ装置を記載している。
【００４２】
モアレ縞を検出する装置が、影響されている。
【００４３】
この先行技術文献は、アナログ信号をデジタル信号に変換することは記載しているが、アナログ信号をデジタル信号で較正することについては、記載していない。
【００４４】
本発明の目的は、作動機械に送られる繊維製又は金属製の糸の特性を、迅速かつ正確に算定でき、低コストで実現できる方法、この方法を実施するシステム、及びこのシステムに用いられるセンサを提供することにある。
【００４５】
特に、本発明の目的は、例えば、糸の直径、細さの程度、毛羽立ち、幾何学的形状、捻じれの数等の、1個以上の寸法的特性を検出できる、上述した方法、システム及び上述したセンサを提供することにある。
【００４６】
本発明のもう一つの目的は、糸が供給される速度を検出できる、上述した方法、システム及び上述したセンサを提供することにある。
【００４７】
本発明のもう一つの目的は、小型化することにより同時に何百本もの糸を取り扱う繊維機械で使用し易くする、上述した方法、システム及び上述したセンサを提供することにある。
【００４８】
本発明のもう一つの目的は、赤外線を用いる必要がなく、周囲光を用いて直接に糸の特性を算定できる、上述した方法、システム及び上述したセンサを提供することにある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００４９】
これらの目的、及び当業者に明らかとなるその他の目的は、対応する独立請求項に記載した方法、システム及びセンサにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明をより理解できるように、単に非限定的な例示として、下記の図を添付する。
【図１】糸Ｆの寸法特性を検出中である公知のアナログセンサの概略図を示すものである。
【図２】本発明に係るシステムの概略図を示すものである。
【図３】図２に示したシステムの第１変形態様を示すものである。
【図４】図２に示したシステムの第２変形態様を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
上述した添付図面、特に図２を参照すると、同図には、作動機械Ｍに供給される糸Ｆの特性を検出するシステム１が示されている。この糸は、光学センサ２と協働し、光学センサは、図示の例では、同一の容器本体５に設けられ、容器本体５内で互いに短い距離を置いて位置する、アナログ式検出部３とデジタル式検出部４を備える。こうすることにより、検出システム１（検出ユニット又は検出装置）を極めて小型化して、編み機等のように、何百本もの糸を処理する繊維機械で、それぞれの糸をモニターする、他の複数個の同様なシステムと一緒に使用できるようになる。
【００５２】
システム１の小型化は、糸Ｆに当って両検出部３及び４に影を作り出すことが可能で、両検出部に、それぞれにおける影の寸法に応じた電気信号を発せさせることが可能な光を発生できる１個の光源すなわちＬＥＤ（図２には示していない）が、容器本体５内に存在することによってももたらされる。特に、アナログ式検出部３は、フォトダイオードとする一方、デジタル式検出部４は、ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサ等の半導体センサとしてよい。デジタル式検出部４は、ベクトルセンサを用いて、投影される糸の影を空間的にデジタル化する。
【００５３】
デジタル式検出部４の半導体センサは、複数個の光検出器からなる行列を構成して、上述した空間的デジタル化が達成される。
【００５４】
こうした半導体センサを用いることにより、後述するように、糸が供給される速度に拘わらず、糸の「瞬間写真」を数マイクロ秒で得ることができる。
【００５５】
繊維機械（又は、金属製糸用巻取り機等の作動機械）に向かって移動中に、糸の直径を正確に測定することも可能となる。
【００５６】
こうした正確な測定は、例えば、国際公開公報第００／６２０１３号に記載された事項を用いて達成することはできない。この先行技術文献によれば、糸の特性は、既に記載したように、干渉法により測定されるが、糸が、移動中であり、したがって振動しているので、糸の直径を測定するようにするため干渉縞を測定しても、控えめに言っても、不正確である。
【００５７】
デジタル式検出部４上に糸により作り出される影から、国際公開公報第００／６２０１３号で行われているように信号処理をすることなく、直ちに糸の直径を測定できる。
【００５８】
検出部３及び４（すなわち、アナログ式検出部３とデジタル式検出部４を簡略化して記載）は、マイクロプロセッサ型のモニターすなわちモニター部８（これも、容器本体５内に設けられる）に接続され、モニター部は、これら検出部３及び４により発せられる電気信号又はデータに基づいて、糸Ｆの被測定特性（例えば、直径）の値を計算する。モニター部８は、検出部３及び４の双方から発せられる信号を受信して分析する。
【００５９】
このモニター部８は、記憶部９に接続され、記憶部には、被測定特性に関する所定の許容値が、記憶されており、記憶された許容値を用いて、モニター部８は、検出されたデータ、すなわち実データを、許容値と比較して、実データが、所定の許容値にどのように対応しているかを算定する。実測値と記憶された許容値間に、齟齬があれば、モニター部８は、公知のように、例えば、視認可能な及び／又は聞き取り可能な警告を発し、糸Ｆを作動装置Ｍ等の公知の装置に供給する装置に信号を送って、所望の特性とは異なる特性を持つ糸Ｆが、作動機械Ｍにそのまま使用されることがないようにする。
【００６０】
本発明によるシステム１により、光学センサ２のデジタル式検出部４により行われる測定（電気信号の形を取る）は、アナログ式検出部３で行われる測定（これも、電気信号の形を取る）をリアルタイムで較正することが行われる。ここで、用語「較正」とは、光学センサ２のアナログ式検出部３で周期的な測定をして、この測定値を光学センサのデジタル式検出部４により測定された直径値と比較することを意味する。
【００６１】
これら検出部３及び４から発せられる較正された電気信号は、モニター部８で、上記した算定を行うのに用いられる。
【００６２】
アナログ式センサで起こりうる誤差も考慮して、短期間の場合、このセンサすなわちアナログ式検出部３で行われる直径測定は、アナログ式検出部３により測定されるパワーを線形方程式で表現することもできる。
【００６３】
ｄ＝Ｈ（１−Ｃ（ｔ）・ＰＭＩＳ）
【００６４】
【数１】
2020516905.tif 000003
【００６５】
ここで、上記数１に示すものは、アナログ式検出部３（フォトダイオード）により測定されるパワーの値であり、この値は、時間が経過するにつれて変化し、Ｈは、アナログ式検出部３の既知の寸法であり、一方、Ｃは、時間の関数であり種々の要因に左右される変数（以下、「較正変数」という）、すなわち、照射光強度、存在する埃、糸の透明性、電子機器のゲイン変化（温度により変化するバックグランド値のこと）である。時間の経過に対する変数Ｃ（ｔ）の値は、１００乃至１５０Ｈｚ、好ましくは、２００Ｈｚ、できれば３００Ｈｚを越える所定の周期で数値を求める。上記のサンプリング周波数でＣ（ｔ）を周期的に算定することにより、上記のようなＣ（ｔ）の値に悪影響を及ぼす可能性がある要因、極めて低い周期で変化する要因に影響されなくて済む。それどころか、上記の周期では、極めて速く変化してしまう唯一の成分が、糸自体の横位置となるので、Ｃ（ｔ）の値を正確な時間で違うことなく適時に算定することに用いる上記の周期を利用することにより、糸の寸法値を特定できる。現実の状況では、糸は、振動しながら、直線的に又は横方向にすら移動することが実際に分かっている。しかし、振動周波数は、数十ヘルツ以下であることが分かったので、サンプリングを１００乃至５０Ｈｚよりも早い周期で行えば、こうした移動は、測定に影響を与えないことが分かった。したがって、こうした振動は、測定時にＣ（ｔ）の値に影響を持たない。
【００６６】
言い換えると、ボビン（糸がここから繰り出される）からの作業機械（繊維機械又は金属製糸を処理する機械）で移動中の糸に影響を与える振動は、最大１０Ｈｚ程度であることが分かった。信号検出用に、少なくとも１００Ｈｚ、好ましくは、３００Ｈｚよりも早いサンプリング周波数を用いれば、光学センサ２のアナログ式検出部３により検出される糸の像は、あたかも、糸が全く静止していて、糸の特性、とりわけその直径を測定できるように、糸を確実に示すことになる。
【００６７】
後述するように、デジタル式検出部４により検出される信号も、同じ周期でサンプリングされることにより、デジタル式検出部４の場合でも糸が静止しているかのように糸の特性を検出できることに留意されたい。
【００６８】
モニター部８は、光学センサ２のデジタル式検出部４により検出されるデータ（デジタル式検出部４上に作り出される影に関連する）に基づいて、特定の瞬間毎に（上記の順次の不連続なタイミング周期で）、糸の直径ｄ１の値を測定する。一旦、こうした測定がなされると、上記のような数式を適用する。アナログ式センサ３の寸法Ｈとその測定強度ＰＭＩＳとは、分かるので、下記式のように較正Ｃの可変変数を計算できる。
【００６９】
Ｃ（ｔ）＝（１−ｄ１／Ｈ）／ＰＭＩＳ 
測定時毎のＣ（ｔ）の値を得たら、この値を上記式に代入して、アナログ式センサを用いて「ｄ」を計算し、アナログ式センサにより検出された信号の較正を行う。
【００７０】
つまり、較正パラメータ、すなわち変数Ｃが、例えば、少なくとも１００Ｈｚ（又はそれ以上）の周期で、光学センサ２のデジタル式検出部４によりなされた直径ｄ１の測定によって計算されると、上記した悪影響は、（上記の理由で）補償できる。こうした測定頻度は、ＣＭＯＳセンサ及び低価格電子機器で容易に達成できる。
【００７１】
したがって、本発明による方法は、光学センサ２のアナログ式検出部３が、測定対象である糸の特性（例えば、直径）を独立して公知のように検出し、アナログ式検出部自体の検出信号を生成して、検出信号をモニター部８に送る。光学センサ２のアナログ式検出部３による測定は、迅速であるが、公知なように、正確ではない。
【００７２】
並行して、光学センサ２のデジタル式検出部４も、独立して公知のようにして、上記特性（d1）を検出し検出信号を生成して、検出信号をモニター部８に送る。モニター部は、上記した方法で、アナログ式検出部３からの信号を、デジタル式検出部４により生成された信号で較正して、アナログ式検出部からの信号よりも正確な信号が、低いサンプリング速度で発生されるので、極めて小型で（かつ、市販されている）低価格のマイクロプロセッサ８（又は、マイクロコントローラ）を利用できる。
【００７３】
「較正された信号」に基づいて、モニター部８が作動することにより、較正された信号を記憶部にストアされていたデータと比較し、記憶部にストアされていたデータと異なっていると、上記のように警告を発し作動する。
【００７４】
図３には、既に説明した図における部品に対応する部品は、同じ参照符号を用いて示してあるが、この図では、２本の測定軸線（図３におけるＸ及びＹ軸線）を必要とする、糸Ｆの細さの程度を測定するシステムを図示している。この場合、２個のセンサ２を用いる構成を取り、ＬＥＤ１０により発せされる光線が、互いに直角である。光をコリメートする半円筒レンズ１２と、上記した回路２０を備えるモニター部８とも、同図に示してある。ＬＥＤも、このモニター部８に接続される。
【００７５】
これら２個のセンサ、ＬＥＤ及びモニター部８は、全て、同一の容器本体５に設けられる。
【００７６】
細さの程度を測定するシステムは、２本の測定軸線を必要とし、これは、二方向におけるアプローチを重ねることにより達成できる。周囲光の乱れを防止するため、システムは、パルス作動化され、フォトダイオードとＣＭＯＳセンサにより選択検出を行う。測定時間を最小化するため、３個の連続した発光状態を、すなわち、第１軸線での発光、第２軸線での発光、及び暗状態を作り出すとよい。このようにして、暗状態に対する測定差により、光学フィルタに頼る必要なく周囲光における乱れを除去することができるので、可視光下でも作動できる。
【００７７】
図３に示したシステムの使用法の一例は、次の通りである。３３ｋＨｚのサンプリング周期で測定する場合、背景輝度を測定するための２個のパルス（軸線当り１個）と１０μ秒の暗状態とからなる、総時間３０μ秒間にそれぞれ１０μ秒の持続時間を持つ光パルスを生成することができる。５１２画素を持つ２個のＣＭＯＳセンサを、それぞれのＣＭＯＳセンサ毎に約０．５ミリ秒のサンプリング時間で、１ＭＨｚのサンプリングで、順々に照射すると、両方のセンサで１ミリ秒となる。並列照射では、０．５ミリ秒で充分である。この時間に、データをデジタル処理して直径を測定算出する時間を追加する必要があり、低価格マイクロコントローラでは、約２ミリ秒に制限される。
【００７８】
要するに、約３００Ｈｚで行う２個のフォトダイオードによる測定は、較正され、較正された測定データは、３３ｋＨｚのサンプリング周期でのデータフローとなり、結び目や欠陥を検知するのに十分である。
【００７９】
言い換えると、上記いずれの場合（図２及び図３の場合）でも、測定頻度は、アナログ式センサにより保証され、正確性は、デジタル式センサによりもたらされる。
【００８０】
図４では、既に説明した図面における部品に対応する部品は、同じ参照符号で示してあり、Ｘ軸線方向（すなわち、Ｙ軸線方向に直角な方向）における糸Ｆに供給速度を測定するのにも用いることができるシステム１を図示している。
【００８１】
こうした実施形態に関しては、糸の物理的特性（例えば、糸の直径又は細さの程度）に関する異常は、％及び長さ等の所定のモニタリングパラメータに基づいて通常モニターされる。
【００８２】
例えば、結び目の有無は、糸の１ｍｍの長さ当りの細さの程度が５０％増加することにより検出される。
【００８３】
すなわち、糸の特性をチェックするモニタリングユニット（例えば、モニター部８）は、糸が供給される速度の知見にも基づいている、適切なアルゴリズムに従って動作することにより、検出された糸の異常が、モニターされる糸長１ｍｍとなるには、どの位続く必要があるのかをリアルタイムで計算することできる必要がある。
【００８４】
さらに、本発明が適用されるシステムでは、糸が繊維機械に供給されているときに、糸の速度を、確実に、リアルタイムで、できるだけ正確に測定できることが、最も重要である。
【００８５】
糸の速度をリアルタイムで算定できることの利点の一つは、繊維機械への糸の供給速度をモニターするようにプログラム化するのに必要なパラメータ群に、速度を含めなくて済むことである。また、本発明が適用されるシステムでは、モニタリング閾値を繊維機械の速度とは無関係にでき、加速中若しくは減速中、又はオペレータが処理速度を変更する場合においてさえ、糸の細さの程度及び／又は直径の異常を検出するのに必要な長さの測定を確保できる。
【００８６】
速度信号を同期信号として利用することにより、モニタリング可能又は不可能に、例えば、３００ｍ分でモニターできるようにしてもよい。
【００８７】
このようにして、速度を検出できることにより、システムをすっかり独立化して、繊維機械に向けての及び繊維機械からの同期信号を必要としないで済む。
【００８８】
本発明の変形態様によれば、速度は、Ｘ軸線上に設けられＸ軸線に沿って動作する、光学センサ２内の一対のアナログ式検出部３Ａ及び３Ｂにより生成される信号を比較することにより測定される。これらアナログ式検出部間の距離を測り、糸の特定の特性（例えば、毛状針金、直径又はその他の特性の変化）用の検出時間における遅れを測定すると、糸を供給する速度を、時間と距離と速度とを組み合わせた公知の数式を用いて、測定できる。こうした測定でもっとも確実な公知の技法は、糸に表面欠陥がほとんどない状態での検出時間の遅れに対応するピーク値を示す、２個のアナログ信号間の相関関数を算出することである。
【００８９】
とにかく、光学センサ２の2個のアナログ式検出部３Ａ及び３Ｂから出力されるアナログデータだけを利用して、モニターすべき糸の特性を検出する（どのようなことかは、図２及び図３に関して記載してある）。
【００９０】
本発明の種々の実施形態を、説明した。しかしながら、この他の実施形態も可能であり、例えば、２個の別々のセンサ（必ず同じ支持体に設けられる）を用い、各センサは、それぞれ用のＬＥＤと検出部とを備え、一方のセンサは、アナログモードで動作し（フォトダイオード）、他方のセンサは、デジタルモードで動作する（ＣＭＯＳ又はＣＣＤ）ようにする。しかしながら、この場合、モニター部８が、モニターされた特性が、許容可能か（所定のパラメータ内にあるか）否か判断する前に、（検出部の性格に関して）「デジタル式センサ」からの信号を、「アナログ式センサ」からの発せられる信号を較正するのに用いる。
【００９１】
これらの変形態様は、上記の技術的課題を解決する方法に従って動作するシステムに用いることができるセンサを利用することができるので、これらの変形態様も、特許請求の範囲に記載した構成上の特徴を持つ。
【図１】
2020516905.tif 000004
【図２】
2020516905.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020516905.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月20日(2019.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動機械（Ｍ）に供給される糸（Ｆ）の特性を検出しモニターする方法であって、前記モニターすべき特性を光学的に検出する方法であり、前記光学的な検出は、前記糸を照射することにより行われ、アナログ式手段（３）を用いる前記特性に対する第1検出と、デジタル式手段（４）を用いる前記特性に対する第２検出とを行い、前記デジタル式手段による前記第２検出は、前記モニターすべき特性のデジタル値を定めることができ、前記デジタル値を用いて、前記アナログ式手段による第１検出により得られる前記モニターすべき特性のアナログ値を較正することにより前記特性の値を正確に特定し、アナログ式の前記特性に対する第1検出と、デジタル式の前記特性に対する第２検出とは、独立して別々に行われて、モニター部（８）に送られる対応するデータを生成する方法において、
前記モニター部（８）の第１段階では、前記デジタル式手段（４）を用いて検出されたデータに基づいて前記特性のデジタル値を決定し、時間の経過とともに変化する較正変数（Ｃ（ｔ））を前記定めたデジタル値に基づいて計算し、前記モニター部（８）の第２段階では、前記第２の検出で決定された特性のデジタル値を関数である前記較正変数に基づいて前記アナログ式手段（３）により検出されたデータを修正し、修正は、リアルタイムで行って、アナログ式検出を較正することにより前記モニターされた特性の確定値を決定できることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記モニター部（８）は、前記モニターされた特性の前記確定値を、前記モニターされた特性に関する所定値又はモニタリングパラメータと比較することにより、前記正確な値が、前記所定値に一致するか否かをチェックし、一致していない場合には、前記モニター部（８）は、警告信号を発し及び／又は前記作動機械への糸の供給に作用して、前記所定の特性と異なる特性を持つ糸が、処理されることを防止することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記較正変数は、１００乃至１５０Ｈｚ、好ましくは、２００Ｈｚを越える、できれば３００Ｈｚを越える周期でサンプリングされることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の検出は、互いに直角な２個の空間軸線（Ｘ、Ｙ）の各々上にある光線で、前記デジタル式手段（４）と前記アナログ式手段とを照射することで行われ、前記２個の空間軸線上での光線による検出は、互いに比較され又は組み合わされることにより、前記糸（Ｆ）の物理的特性を決定することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項５】
検出されモニターされた前記糸の特性は、前記糸（Ｆ）の物理的特性、又は繊維機械への前記糸（Ｆ）の供給に関連する特性のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項６】
前記物理的特性は、前記糸の直径（ｄ）、糸の細さ（純度）、糸（Ｆ）自体の局所的表面変化の有無、糸における結び目の有無、糸の毛羽節の有無、糸の幾何学的形状、糸に生じた撚り数の少なくとも１個であることを特徴とする、請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記作動機械（Ｍ）への前記糸（Ｆ）の供給に関連する前記特性は、糸の供給速度であることを特徴とする、請求項５に記載された方法。
【請求項８】
前記糸（Ｆ）の光照射は、連続した少なくとも２段階で行われ、前記連続した段階の一つは、非光照射又は暗状態あることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項９】
前記糸（Ｆ）の光照射は、連続した３段階で行われることにより、前記第１及び第２検出が、前記軸線（Ｘ、Ｙ）のいずれか一方で行われ、前記３段階の一つは、前記暗状態であることを特徴とする、請求項８に記載された方法。
【請求項１０】
作動機械（Ｍ）に供給される糸（Ｆ）の特性を検出しモニターするシステムであって、請求項１に記載した方法を実施することができるシステムであり、
前記モニターすべき特性用の光学式検出手段（２）であって、照射手段（１２）と共に作動する検出手段を備え、前記光学式検出手段（２）は、アナログモードで作動する検出部（３）と、デジタルモードで作動する検出部（４）とを備え、前記両検出部（３、４）の各々は、前記モニターすべき特性に関するデータに対応する、それぞれの電気信号を発生し、前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータは、前記デジタルモードで作動する検出部（４）により検出された特性に関するデータにより較正され、モニター部（８）が、前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とに機能的に接続され、前記モニター部（８）は、前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とにより独立して検出されたモニターすべき特性に関するデータを受信し処理することができ、前記モニター部（８）は、前記両検出部（３、４）から受信するデータの関数として前記モニターすべき特性を算定するシステムにおいて、
前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータは、時間の経過とともに変化する較正変数により較正され、前記較正変数は、前記デジタルモードで作動する検出部により検出され、前記モニター部（８）により算定されたモニターすべき特性の値により決定され、前記較正変数の決定により、前記アナログモードで作動する検出部（３）により検出された特性に関するデータを較正し、前記モニターすべき特性の前記確定値を決定することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記アナログモードで作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）とは、同一のセンサ（２）内にあるか、又は別々のセンサ（２）内にあることを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１２】
前記モニター部（８）は、前記モニターすべき特性に関する、複数個の所定値をストアする記憶部（９）に接続され、前記モニター部（８）は、前記モニターされた特性の確定値を前記所定値と比較することにより、前記モニターされた特性の確定値と前記所定値との間に齟齬がある場合、警告を発し及び／又は前記作動機械への糸の供給を停止することを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１３】
前記照射手段は、単一光源であることを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１４】
前記アナログモードで作動する検出部（３）と、前記デジタルモードで作動する検出部（４）と、モニター部（８）と、前記記憶部（９）と、前記両検出部（３、４）用の照射手段（１２）とは、同一の本体（５）の部品であり、前記両検出部には、前記糸（Ｆ）が前記照射手段（１２）により照射されるときに、前記両検出部は、前記糸により投影される影が同時に当たることを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１５】
一対のアナログモードで作動する複数個の検出部（３）と一対のデジタルモードで作動する複数個の検出部（４）とが、互いに空間的に直角である２個の軸線（Ｘ、Ｙ）の各々上に設けられ、前記対をなす検出部は、それぞれ用の照射装置（１２）とともに作動し、前記作動機械に供給される糸（Ｆ）は、前記アナログ式で作動する検出部（３）と前記デジタルモードで作動する検出部（４）との間を移動することを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【請求項１６】
２個のアナログ式で作動する検出部（３Ａ、３Ｂ）と、１個のデジタルモードで作動する検出部（４）とが、前記空間的軸線（Ｘ、Ｙ）の一方（Ｘ）上に設けられ、これら検出部は、互いに近接した距離にあることを特徴とする、請求項１５に記載したシステム。
【請求項１７】
前記モニターすべき特性は、糸の直径、細さ（純度）、表面変形、幾何学的形状、捻じれの数、絡み若しくは毛羽節、結び目、又は前記糸（Ｆ）の供給に関連する特性のいずれかであることを特徴とする、請求項１０に記載したシステム。
【国際調査報告】
2020516905.tif 000008
2020516905.tif 000009
2020516905.tif 000010