JPH02266247A - ウェブ検査方法および装置 - 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、材料ウェブ、特に紙や織物のウェブのような
移動するウェブを検査する方法および装置に関する。

ウェブはとりわけ染料の適用の均等性またはウェブ構造
の厚さまたは均質性を示す色１反射率１分光透過度等を
含む種々の理由から監視される。

この努力目標分野において経験された問題の中には、（
イ）周囲の光の強さが時間の経過とともにまたはたとえ
ばウェブに偶然に当る陰により変化するにつれて時間的
または空間的に読みに影響を与えかつ変化することがあ
る周囲光、（ロ）ウェブ上の光の分布の不均一性、たと
えば、ある従来技術の提案においてはウェブの端から端
までの発光の均一な分布を前提として蛍光灯が使用され
てきたが、現在では多くの用途において均一性が不充分
であること、（ハ）供給電圧の変動または光源の老化に
より時間の経過とともに光源からの発光量が変化するこ
とが考えられる。

（課題を解決するための手段） 本発明はこれらの問題のうちの最初に述べた問題を解決
するための方法および装置を提供するものであり、かつ
本発明の別の特徴によりその他の問題に対処することが
できる。

本発明は材料ウェブが周囲の照明を受けながら材料ウェ
ブを変調態様で照明し、それにより測定用照明を周囲の
照明から区別するようにした徹照法により材料ウェブを
検査する方法から成る。

この方法はウェブを通過した光の強さの減少を測定する
ことによりウェブの密度を監視するものである。測定前
に光をウェブに２回通すことがてき、ウェブ上の同一の
場所に光を２回通すことにより測定の感度を高めること
かできる。

点状に構成するかまたは延長した光源からの光は、たと
えば移動するミラーからの反射によりウェブ上にトラバ
ースさせる。このようなミラーは、移動するウェブの端
から端まで光をトラバースするように回転させまたは揺
動させることができかつ位置がたとえば軸エンコーダに
より監視される例えばステッパーモータまたは直流モー
タによりこのように回転させまたは揺動させることがで
きる。

ウェブを通過した光はウェブの後方の反射器により光源
に向って戻るように反射させることができる。このよう
な反射器は、例えば、徹照ガラスピーズを含む反射塗料
により構成することかできる逆反射スクリーンとするこ
とができる。

光源からの光は単一の検出器により測定することができ
る。

変調された照明の強さの変化はウェブにより影響をうけ
ない照明を検出することにより補正することができる。

ウェブを通過した光はウェブの後方の反射装置によりウ
ェブな通して戻るように反射させることができ、該反射
装置はウェブを通過しなかった変調された照明を検出器
まで反射させるようにウェブの端を越えて延びている。

この変調された照明は可視光または赤外光とすることが
でき且つレーザなオンおよびオフに切り換えることによ
りまたはパルスレーザを使用することによりまたはたと
えばビームスプリッタのような変調素子を使用すること
によりレーザ出力を変えることによりまたは信号対雑音
比を改良するために狭いスペクトル帯を有するフィルタ
を使用することにより変調を行なうことかできる場合に
はレーザとすることができる。この後者のフィルタ技術
は慣用の変調よりも広い定義を有する変調を意味してい
る。

また、本発明はウェブを黴照するための変調された照明
装置と、ウェブからの照明を検出しかつ変調された照明
を周囲の照明から区別するようになった検出装置とを備
えた、ウェブが周囲の照明を受ける条件下て徹照法によ
り材料ウェブを検査する装置を含む。

この装置は光ビームをビームスプリッタを介して回転子
または揺動するミラーに向って投射する前記の変調され
た照明装置としてレーザ装置を備えることができ、前記
ミラーが光ビームを移動するウェブの暢を横切ってトラ
バースするように配向し、該ウェブの後方には、ウェブ
を通過する光ビームを配向しかつ該光ビームを前記ミラ
ーに向って戻るように再び反射させる反射器が設けられ
ており、該ミラーは該光ビームをビームスプリッタに投
射し、該ビームスプリッタがこのように反射された光を
検出器に投射し、該検出器がレーザ装置に対して（たと
えば、同期化させることにより）変調された照明を周囲
の照明から区別することかできるようになっている。

（実施例） さて５本発明により材料ウェブを検査する装置および方
法の実施例を添付図面について以下に説明する。

添付図面は周囲の照明を受ける材料ウェブ１１を徹照法
により検査する方法および装置を例示している。

このような検査は、たとえば、織物または紙を製造する
作業に必要である。織物繊維調整プラントにおいては、
糸を製造するためのカードウェブや不織布を製造するた
めの交差摺曲されたカートウェブの面密度の規則性を監
視することが必要になることがある。このようなウェブ
は徹照法により監視することができ１面密度に関する情
報はウェブを照らした光が減衰される程度から得られる
。可視光が薄いウェブの面密度を良好に示し、−力先の
大部分、例えば、少なくとも８０％か繊維により遮断さ
れるような厚いウェブに対しては、繊維を通過する赤外
線が同様に良好に面密度を指示することができることが
判明した。

しかしながら、周囲の照明がこのような測定を妨害し、
そしてこの妨害のすべてを遮蔽により排除することは困
難である。

本発明によれば、ウェブ１１が光源１２により変調され
た態様で照射され、それにより光源１２からの測定用照
射を周囲の照射から区別している。

この方法はウェブ１１を通過した光の強さの減少を測定
することにより移動するウェブ１１の面密度を監視する
ようになっている。。測定用の光は、照射されたときに
、測定前にウェブ１１に２回通される。これは照射され
た構成においては極めて便利であるとともに、感度も高
めることになる。

外部の光源も使用することかできるけれども、光源１２
を点状の光源とすると便利である。光源１２からの光は
移動ミラー１３からの反射によりウェブ１１を横切る。

ウェブ１１の移動方向は矢印１４により示してあり、光
ビーム１５が矢印１４に平行な軸線のまわりに揺動する
ミラー１３′によりウェブ１１の端から端まで横切るよ
うになっている。多面を有するように構成することかで
きるミラー１３は均一に良好に回転することができ、そ
してこれは実際には簡単な機械的な構成になろう。

ミラー１３はステッパーモータ１６の軸上に装着された
軽量でしかも合成のミラーである。このようなモータは
一回転につき２６，０００ステツプを有することが望ま
しく、その２倍のステップを有していることかさらに望
ましく、かつ毎分的７，０００回転することかできる。

ステッパーモータ１６はミラー１３をある角度揺動させ
てそれによりビーム１５を移動するウェブ１１を横切り
かつウェブの両側で若干の小範囲にわたって揺動させる
ように制御される。制御の観点からステッパーモータが
便利であるが、もしも高いトラバース速度が必要であれ
ば、おそらくは軸エンコーダを備えた直流電動機または
検流計型の駆動装置を代わりに使用することができよう
。

光ビーム１５はウェブｌｌの後方の反射器１７により点
状光源１２に向って戻るように反射される０反射器１７
は入射光が入射した方向に戻るように反射されるように
ミクロビード（ｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ）を利用した逆反
射スクリーンである。したがって、揺動ミラー１３から
の光は、スクリーン１７に当る角度がどのような角度で
あっても入射した方向に真直に戻るように反射される。

スクリーン１７から揺動ミラー１３に当った光は光源１
２に向って戻るように反射されるか、揺動ミラー１３は
光がそのミラーから出て同じミラーに戻るまでに要する
短時間の間に認識される程度しか移動していない。事実
、多くの場合に、ステッパーモータ１６かミラー１３を
段階的に移動してそれにより光ビームを実施使用とする
測定のための短い時間間隔の間−時停止させることが望
ましい。

光［１２とミラー１３との間の通路にはビームスプリッ
タ１８が配置されている。このビームスプリッタ１８は
光＠１２からの光をミラー１３に到達させかつミラー１
３から戻った光をシリコンフォトダイオード検出器１９
に向って反射する。検出器１９に向って反射される光の
量を改良するために、偏光ビームスプリッタおよび％波
長板を使用することができる。

光源１２は狭い干渉性の光ビームを発生するヘリウムネ
オンレーザである。大部分のｍ雄型ウェブに対しては０
．５ｍＷの出力を発生するレーザか適当であるが、さら
に厚い織物に対してはより高い出力、たとえば、１．５
ｍＷを発生するレーザがより好適であろう。光の透過が
繊維の間よりもむしろ全体を通じて広くなされる厚いウ
ェブに対しては、可視光レーザの代わりに赤外線レーザ
を使用することができる。

あるレーザはパルスレーザ、すなわち、光を本質的に間
欠的に発生するレーザである。連続レーザか使用される
場合には、レーザなオンおよびオフに切り換えることに
よりまたはレーザの強さをある方法で変化させることに
よりまたはビームチョッパーにより変化させることによ
りレーザを変調することができる。パルス発生方法がど
のようであっても、パルス発生速度はウェブな横切るト
ラバース中の「−時停止」点において個々の測定がなさ
れている場合にパルシング、すなわち、変調がこのよう
な測定中に明白でなければならない、これはもちろんレ
ーザのオンおよびオフの切換えが電子的に最良に行なう
ことができることを意味する。

光ビームをウェブ１１に透過させることにより減衰させ
た後、変調されたビーム１５はフォトダイオード１９に
より感知され、かつフォトダイオードからの電気出力が
マイクロプロセッサまたはコンピュータ２１（第５図）
により分析される。この電気信号は規則正しいマーク／
スペースの変調のために、周囲の照明のみに相当する一
組の低い「スペース」レベルを含む、コンピュータにと
っては２つのレベルを分離してそれらの各々を平均し、
高レベルの平均値から低レベルの平均値を減算し、かつ
その結果を数値の形で出力することは簡単なことである
。その場合に、このような結果は周囲の照明レベルと無
関係でなければならない。

周囲の照明それ自体がたとえば蛍光灯からの光のような
振動成分を含んでいる場合には、さらに精巧な変調を行
なってもよい、この場合には、オン／オフの間隔パター
ンは光源１１に賦課しかつマイクロプロセッサまたはコ
ンピュータ２１において電子的に同期させることができ
、コンピュータ２１は事実上光源１１を制御する信号を
発生することができる。

また、マイクロプロセッサまたはコンピュータ２１は、
ステッパーモータ１６を入力キーボードおよびシステム
ソフトウェアによりトラバース幅、速度および頻度につ
いて容易に調節することができるようにステッパーモー
タ１６に駆動パルスを供給することかできる。このよう
な目的のために、必要であれば、モータ駆動エンコーダ
２２（第５図）が設けられる。

そのときにマイクロプロセッサまたはコンピュータ２１
はミラー１３が光ビーム１５をウェブ１工のどこに向っ
て投射しているかを「知る」ことができ、あるいはこの
情報をモータ軸エンコーダ２３から得るかまたは確かめ
ることかできる。

その後、光ビームの位置に関する情報はフォトダイオー
ド１９からの情報を組合されてウェブ１１の横方向の不
明瞭化の分布を与え、かっこのような不明瞭化の分布は
ＶＤＵ４１　（第５図）に木質的にウェブ１１の横方向
の面密度を表わす上側トレース４２ａとしてグラフで表
示することかできる。

この面密度に関する情報をたとえばウェブ製造または処
理機械の構成部分から得られたウェブの移動速度に関す
る情報と組合せることにより、ＶＤＵ４１上にウェブト
レース４２の長手方向の面密度の分布を表わす第２グラ
フ表示４２ｂを行なうことができる。

この情報のすべては、もちろん所望されれば異なる方法
でたとえば数値で表示することかでき、そしてプリンタ
４２でハード・コピーとして出力することができる。

光源１１からの光の強さは可変でありまたはその他の因
子、例えば、フォトダイオード１９の応答またはシステ
ムのその他の光学構成部分の性能は時間の経過とともに
変化することができる。このような変化を補正するため
にシステムが時々構成されるようになっており、かっこ
の補正は精度を最大限に保証するために光ビーム１５の
各々のトラバースの前後に行なうことができる０反射器
１７は、前述したように、光ビーム１５がウェブ１１を
介さないで反射器１７を「見る」ことができるようにウ
ェブ１１の両側を越えて延びている。これらのトラバー
スの末端位置において光の強さを測定することにより、
トラバースのための照明の基本的なレベルか設定され、
この基本的な照明のレベルに対してウェブにより生じた
観察を評価することができる。この較正は、もちろん、
反射器１７をウェブ１１を越えて延在させることを必要
としないで光源からさらに直接に細くされた光に関して
行なうことかできる。しかしながら、後者すなわち反射
Ｗ１７をウェブ１１を越えて延在させることにより、光
が実際の光の強さの測定および較正測定の両方のために
同一の雰囲気を通して多少とも同じ距離を移動するとい
う利点が得られる。

例示した装置により解決される問題は３つのビーム１５
の位置を示した第２図から最も明瞭に理解されよう。左
側のビーム１５はトラバースの末端における較正ビーム
である。右側のビーム１５は揺動ミラー１３の真下のウ
ェブの中心線に位置されている。真中のビーム１５は右
側のビームに対して所定角度をなすように示してあり、
かつ該ウェブ１１を通しての通路長Ｄ１（よ右側ビーム
の相当する通路長り。よりも大きし）、この関係は簡単
な三角法であるように思われる。し力）し、繊維の配向
のために光がある角度で選択的に透過するので、ウェブ
の性質が問題を複雑にするにつれてこの問題を注意して
取り扱わな番すれ（ｆならない。したがって、異なる型
式のウェブな経験するときに、この点についても較正を
行なう必要になろう。

この較正は瞬間的なビームの角度またＣよ位置に依存す
るフォトダイオード出力に対して適用することができる
修正機能を生ずる特定のウェブの型式に関する予備的な
測定の形態をとることカイできる。

ウェブ１１を通してのビームの通路長カイ角度に依存す
ることにより生ずる問題は、もちろんビームが常に同一
の角度で、好ましく（よ、垂直に通過することを保証す
ることにより回避することができる。これは第６図に例
示した装置により行なうことができる。第６図に示した
装置におし）ては、光源１２からの光ビーム１５カイミ
ラー１３により放物線ミラー５１まで上方に屈折され、
そしてビームはミラー５１によりミラー１３の位置と関
係なく垂直方向下方に放射される。ウェブ゛１１のうし
ろ側の反射器１７は簡単な鏡面反射器とすることができ
る。このような構成は実際問題として厄介であるかもし
れない、し力）しなカイら、放物線ミラー５１は真正の
放物線ミラーと同じ垂直方向の範囲を占有しないフレネ
ルミラーと置き換えることができまたはフレネルレンズ
をミラー１３とウェブ１１との間に介在させてヒ′−ム
を屈折させてウェブ１１を垂直に透過させること力１で
きる。

これらの装置は、実際問題として、主として述べた逆反
射スクリーン装置と比較して厄介であるように思われる
。

第３図は空気噴出ノズル３１かビスｌ−ン棒を備えてい
ないシリンダ３２により端力）ら端まで横移動される反
射器１７用のクリーニング装置を例示している。繊維プ
ラントにおいては、ｔａ維およびハエ（ｆｌｙ）がウェ
ブ１１から落下しがちであり、繊維およびハエはもしも
定期的に清掃されなければ、特に蓄積状態がミラーの端
末位置において異なり、その結果トラバースを繰返す（
ｔｒａｖｅｒｓｅｏｎ−ｔｒａｖｅｒｓｅ）較正手順が
信頼できなくなれば、システムの性能を損なうことにな
る。

第４図は反射器１７がウェブ１１の上方にあり、したが
ってハエがその上に蓄積する傾向がない別の構成を示す
。レーザ１２、ミラー１３およびそれらと組合された器
具は、ウェブと床との間の収納スペースが不十分である
場合には、必要であればウェブ１１の下方のビット内に
配置される。簡単なブロワ−３３を設けてこれらの装置
からハエを遠ざけることができ、またはファン３４によ
りビットをわずかに過圧に保ってファンの開口部を通し
て送出される正味の気流を外方に向けることができる。

ステッパーモータの回転を７．ＯＯＯｒｐｍとしかつト
ラバース角度を１２０８とする（これはミラー１３が各
々のビームのトラバースに対して６０＠の角度回動する
ことを意味する）ことにより、毎秒数百回トラバースす
るトラバース頻度か得られる。１ｍの幅のウェブに対し
ては、トラバース角度を６０＃　（ミラー１３の回動角
は３０＠）としかつモータ１６の一回転あたりのステッ
プ数を２６，０００とすると、ステップ間て約８５０の
一時休止点が得られる。実際問題としては、おそらくは
、大部分の目的のためにはＩＣ膿について一回の測定を
行なえば完全に十分であるが、５２，０００ステツプの
モータにより解像度をミリメータレベルまで容易に低下
することかできることは明らかである。

もしもウェブなたとえば０．０１秒て横移動し例えば１
００回の測定を行なうとすれば、各々の測定を０．１ミ
リ秒よりも若干短い時間でしなければならない。変調速
度はもちろんこれより早くなければならず、したかって
光源は少なくとも１０′ヘルツ程度の速度でパルス化さ
れた光を発生しなければならない。

もちろん光源１２としてレーザを使用する必要はない。

好適な光学素子を備えればストロボ放電電球を使用する
ことかでき、また、例えばビームチョッパーによる機械
的なスイッチを備えた石英ハロゲンフィラメント電球も
使用することができる。ビームチョッパーはもちろんレ
ーザとともに使用することができる。しかし、レーザが
光ビームの繊度および強さの点で有利であることは明ら
かである。

毎８″１ｍの速度で移動するウェブに対しては、ビーム
を０．０１秒毎にトラバースすることにより測定がウェ
ブに沿って１ｃｍの間隔で行なわれる。

測定用照明の強さを時間の経過とともに変化させること
による変調の代わりに、狭い帯域幅を有するフィルタに
より発生させることができる特殊なスベク１−ルサイン
を有する照明を使用して変調を行なうこともできる。光
源の特性（これらの特性が固有のものであるかまたは同
様なフィルタにより発生せしめられるかとは関係なく）
に適合するようにこのようなフィルタを検出器に適用す
ることにより、さもなければ干渉を生ずる周囲光の状態
においてすらも検出を容易にする信号対雑音比を改良す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はウェブ監視装置の線図的な斜視図、第２図は第
１図のウェブ領域の横断面図、第３図はハエクリーニン
グ装置を備えた第１図のミラーの図解的な平面図、第４
図はハエクリーニング装置を備えた別の構成を示した横
断面図、第５図は監視装置の制御装置を示す概略図、第
６図は別の構成の線区的な断面図である。 １１・・・ウェブ、１２・・・光源、１３・・・ミラー
１５・・・光ビーム、１６・・・ステップモータ、１７
・・・反射器、１８・・・ビームスプリッタ、１９・・
・フォトダイオード検出器、２１・・・コンピュータ特
許出願人　コスモポリタン　テキスタイルカンパニー　
リミテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）材料ウェブを変調態様で照射し、それにより測定
   用照明を周囲の照明から区別することを特徴とする、周
   囲の照明を受ける材料ウェブを徹照法により検査するウ
   ェブ検査方法。 （２）ウェブを通過した光の強さの減少を測定すること
   によりウェブの密度を監視する請求項１に記載のウェブ
   検査方法。 （３）測定前にウェブに光を２回通す請求項２に記載の
   ウェブ検査方法。 （４）点状光源からの光をウェブ上でトラバースさせる
   請求項１から３までのいずれ１項に記載のウェブ検査方
   法。 （５）延長した光源からの光をウェブ上でトラバースさ
   せる請求項１から３までのいずれか１項に記載のウェブ
   検査方法。 （６）光を移動するミラーからの反射によりトラバース
   させる請求項４または５のいずれか１項に記載のウェブ
   検査方法。 （７）ミラーをステッパーモータにより回転させまたは
   移動させる請求項４から７までのいずれか１項に記載の
   ウェブ検査方法。 （９）ウェブを通過する光をウェブの後方のミラーによ
   り光源に向って戻るように反射させる請求項４から８ま
   でのいずれか１項に記載のウェブ検査方法。 （１０）ウェブの後方のミラーが逆反射ミラーである請
   求項９に記載のウェブ検査方法。 （１１）光源からの光が単一の検出器により検出される
   請求項４から１０までのいずれか１項に記載のウェブ検
   査方法。 （１２）変調された照明の強さの可変性がウェブにより
   影響をうけない照明を検出することにより補正される請
   求項１から１１までのいずれか１項に記載のウェブ検査
   方法。 （１３）ウェブを通過した光が後方の反射器装置により
   ウェブを通して戻るように反射され、該反射器装置がウ
   ェブを通過しなかった検出器への変調された照明を反射
   するようにウェブを越えて伸びている請求項１２に記載
   のウェブ検出方法。 （１４）変調された照明が可視光である請求項１から１
   ３までのいずれか１項に記載のウェブ検査方法。 （１５）変調された照明が赤外光線である請求項１から
   １４までのいずれか１項に記載のウェブ検査方法。 （１６）照明がレーザである請求項１から１４までのい
   ずれか１項に記載のウェブ検査方法。 （１７）変調がレーザをオンおよびオフに切り換えるこ
   とにより行なわれる請求項１６に記載のウェブ検査方法
   。 （１８）レーザがパルスレーザである請求項１６に記載
   のウェブ検査方法。 （１９）信号対騒音比を向上させるために狭いスペクト
   ル幅を有するフィルタにより変調が行なわれる請求項１
   ６に記載のウェブ検査方法。 （２０）ウェブを徹照するための変調照明装置と、ウェ
   ブからの照明を検出しかつ変調された照明を周囲の照明
   から区別するようになった検出装置とを備えた、周囲の
   照明をうける材料ウェブを徹照法により検査するウェブ
   検査装置。 （２１）光ビームをビームスプリッターを介して回転し
   または揺動するミラーに向って投射する前記変調照明装
   置としてレーザ装置を備え、反射器が光ビームを移動す
   るウェブの幅を横切ってトラバースするように配向し、
   該ウェブの後方には、ウェブを通過する光ビームを配向
   しかつ該光ビームを前記ミラーに向って戻るように再び
   反射させる反射器が設けられており、該ミラーは該光ビ
   ームをビームスプリッターに投射し、該ビームスプリッ
   ターがこのように反射された光を検出器に投射し、該検
   出器がレーザ装置に対して変調された照明を周囲の照明
   から区別することができるようになった請求項２０に記
   載の徹照法により材料ウェブを検査するウェブ検査装置
   。