JPH0365655A - 糸の速度を定める方法 - 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】 械において糸の速度を定める方法に係る。糸は前方拡散
光又はけい先決によって観測した時不規則性を呈する組
成又は構造のものとする。

用語“糸（ｔｈｒｅａｄ）”は、単繊維、単繊維群、又
は自然及び人口の繊維、たとえば織物用又はケーブル用
繊維のすべてを意味する。

現在、糸を使用する機械、異なる製造品目（ストッキン
グ、生地など）の織機、又は原料から糸を製造する機械
において、正確な速度測定の必要性が残されている。

事実、所定の品質に関して寸法をより規則正しく定める
機械を製造できる制御装置は一般に有用である。多くの
場合、糸は回転部品なく機械の支持体を早急に走るので
、機械動作を妨げることなく、できれば糸自体に触れる
ことなく速度測定を得ることが必要である。

光学法による速度測定はこの目的に適しており、事実、
文献に述べられている各種方法は対象物の反射光波の周
波数変位に本質的に基づいて（ドツプラー効果）移動対
象物の速度の正確な数値を与えることができるものであ
る。

意外にも、織機で使用される材料の糸が自然の原料（綿
、リネンなと）であるか又は人造（ナイロン）であるか
によって前方拡散光又はけい先決によりａ測される時、
糸の光学特性に１０〜１００μｍ程度の寸法の各種不規
則性が見られることがわかった。

これは糸が２つの点間の定められた距離を移動するのに
必要とされる時間、つまり糸の速度が計算され得ること
を意味している。たとえば、けい先決で観測されるこれ
ら不規則性のイメージは第１図に示される（波長＝５５
０μｍ２励起＝４５０〜４９０ｎｏ．、　ＥＸ＝　０．
３３６ｎｏｎ，　Ｙ＝　１．４０６ｍｍ）。

本発明で使用した方法は前述の光学方法よりも一般的に
簡単かつより正確であり、以下の段階を特徴としている
。

０、２　〜２０ｃｍ好ましくは０．５〜３ｃｍ離れた２
点にて糸への照射を行う。２点の各々について１００μ
ｍより大きくない高さ焦点及びその高さの幅よりいくら
か大きい、好ましくは１〜５ｆｆｔ２Ｉの幅焦点を定め
て、糸の全区域を照射する。

糸の不規則性とは関係なく、２点の各々についての信号
を発生させるため２点の各々からの光を伝達させて検出
する。

２つの信号を増幅する。

糸が２点間の距離を移動するのにかかった時間を定め、
そして２つの増幅された強さ信号間の相関関数（ｆｃ）
によって速度を定める。

光源はレーザー（たとえばＨｅ−Ｎｅレーザー又はダイ
オードレーザ−）又は高圧ランプ（たとえば水銀蒸気ラ
ンプ）とすることができる。

糸の２点の各々からの光は、けい光又は前方拡散のいず
れかによって発せられる地点から来る。

前方拡散光の場合、レーザー源を有するの力！賢明であ
る。

時間間隔ｔｌ−ｔｌで拘束した２つの増幅信号間の相関
関数（ｆｃ）は とすることができ、ここに、ｆ、及びｈの増幅信号は時
間ｔを変数とした２つの関数であり、関数（ｆｃ）は糸
が２つの点（焦点）の間の距離を移動するのにかかった
時間τ。に相当するτの値について最大となる。

本発明の更なる主題は上記方法を使って前方拡散光によ
り又はけい光の光により観測した時、不規則性を呈する
ような糸の速度を定める装置である。この装置は基本的
に １又は２つの光源と、 ２つの光検出器と、 ２つの増幅チャンネルと、 ディジタル又はアナルグ相関器と を備えている。

以下好適な装置を例示した第２図の図を参照して本発明
を詳述する。

糸Ａは、レーザー源Ｂの２つのイメージがその光学系（
鏡Ｃ及びレンズＬを使用）によってその糸目体に作られ
るという事実によって定められる値の距離に離間された
２つの点にて観測される。

焦点合せレンズは円柱状のものでなければならない。

この観測は前方拡散光を使用し、２つの不透明ストッパ
Ｓに伝達された光及びフォトダイオードＤに伝達させる
中間の大きさの開口レンズ上にたとえば約３０°の角度
範囲内に拡散された光を収集することによって行うこと
ができる。

さもなければ、レーザーに対して９０°で大きな開口レ
ンズを使うようにしたけい光の光を使用し、けい光性に
よって発せられた光をローパスフィルタを介して光電子
増倍管に伝達することで観測することができる。

又、光路にはいくつかの絞りを、更には周囲の光による
何らかの影響を減らすための色フィルタを組み込むとよ
い。

２つのフォトダイオードで観測された光は、このタイプ
の照射によって観測できる糸構造の不規則性により強さ
の変化する信号を発生させることになる。

この方法で発生された電気信号は交流結合を介して（Ｑ
にて）連続成分を減じた後、換言すればベース及び糸の
連続構造による非変化分を減じることによってＮにて増
幅される。

２つの信号は次いで相関器Ｒに送られる。

相関器は２つの入力信号間の相関関数（ｆｃ）の測定を
行う。

相関器は２つの信号間の相関度を測定し、この場合では
糸が２つのレーザー焦点の間の距離を移動するのにかか
る時間τ。に相当するτの値の最大値さなる。

この測定はプロセッサＰに組み込まれた比較的複雑なア
ルゴリズムで成り立っている相関器によって実施するこ
とができ、このため結果の精度は高いものになる。しか
し、かなり低いサンプリング数によるむしろ簡略化され
たディジタル相関器も又、使用することができ、今まで
どうりに比較的良好な精度を得ている。

例示のため、糸速度測定装置の各部品の配置を以下に述
べる。

実施例１，２．３ せ　　　　レン 実施例１（第３ａ図の正面図、第３ｂ図の平面図参照） 光源は約１ｍＷ出力のＨｅ−ＮｅレーザーＢ（λ＝６３
２ｎｍの光を発する）である。１対の円柱レンズ（Ｌ、
。

Ｌ、：集光、Ｌ、：発散）とこれに続くビームスプリッ
タＧ及び鏡又は反射プリズムＣは水平線の形に２つの焦
点Ｆｌ　ｈを得るのに必要である。前方拡散光を集める
大口径レンズ（Ｌ、及びＬ６：集光）は２０ｍｍの焦点
距離及び０．５０の開口を有している。フォトダイオー
ドＦは標準的なシリコン素子（この値λではこれらフォ
トダイオードは一般に、０．４５Ａ／Ｗの応答を有する
）である。

第３図は又、レーザービーム−が吸収されるストッパＳ
及び帯域通過フィルタ（λ。はレーザーのλと一致する
）を示している。

実施例２（第３図参照） 光源は単一異質接合をもつダイオードレーザーＢである
。すべての使用可能モデルの中から９０ｍＷテレフンケ
ンタイプのものが選ばれた。これはこのタイプの素子に
通常見られるものに比べて比較的小さな開口（＜　Ｏ，
Ｓ°）で放射する。ＧａＡｌＡｓダイオードの波長は６
７０〜ｇ７０ｎｍである。レンズ系は実施例１のそれと
同じである。

大きな開口で放射する素子が選択されるとすれば、円柱
結合レンズが使用されるが前の実施例とは異なるものに
なる。

実施例３（第４ａ図の正面図及び第４ｂ図の平面図参照
） 光源Ｂは１００１の高圧水銀蒸気ランプ（Ｏｓｒａｎ＋
　ＨＢＯ１００Ｗ／２）である。

焦点合せレンズは第４図に示したように集光レンズ装置
を組み込んでいる。ビームスプリッタＧ及び全反射プリ
ズムＣは前の実施例のものよりいくらか大きい。ローパ
スフィルタＴ及び中心波長をλ＝３６６ｍｍ（又はλ＝
　４３５ｎ＋ｎ＋）にされた帯域通過フィルタＵが挿置
され、一方、２つの測定スポット間の距離は約３０であ
る。観測光学系は前の光学系に関して９０°に配置され
ており、各チャンネルについて検出器Ｆｔ、　Ｆｔ上の
光を集める２つの球面レンズを含んでいる。これらの構
成要素は光電子増倍管Ｖを威している。

第４図において、ストッパはＳで示してあり、凹面鏡は
２で表している。

実施例４，５，６：相関器 実施例４ Ｌ±２Ｌ土皿農羞 この場合における速度測定エレクトロニクスは検出器に
よって与えられたアナログ信号から作られるディジタル
信号を処理することによって達成される。交流結合を介
して増幅器に入る信号の変動部分が増幅され、適当な比
較器によって２つのレベルにディジタル化される。その
比較器のしきい値はディジタル・アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）を介して制御系により調整される。

この装置において、信号を記憶する２つのディジタルメ
モリはメモリのアドレスに作用する制御論理によって可
変にプログラムされた遅延回路と比較される。

相関関数は実に長いシーケンスについて、たとえば連続
する１０００個のクロック値に関し１０００個の連続サ
ンプリングについて２つのディジタル信号の積を加算す
る算術ユニットによって計算される。

その後、合計値は中央処理装置ＣＰＵへ転送される。

この演算は異なる遅延値についてくり返されねばならな
いのでｆｃが最大である間その値は計算される。たとえ
ば時間λ。を２．Ｏｍｓとすべきとき、関数の計算はλ
値が１．２〜２．２ｍｓである間実行することができる
。

システムクロックはＩ　ＭＨｚ付近の周波数で容易に動
作することができる。

第５図はディジタル相関器の図を与えるもので、符合１
はフォトダイオードＤｉ用のフォトダイオード増幅器、
２は比較器、３はディジタル・アナログ変換器、４はシ
フトレジスタ、５はフォトダイオードＤ、用のフォトデ
ィジタル・アナログ変換器、６はフォトダイオード増幅
器、７は比較器、８はシフトレジスタ、９はプログラム
用読取専用メモリ、１０はデータ用ランダムアクセスメ
モリ、１１は中央処理装置（ＣＰＵ）、１２は主クロッ
ク、１３は電源、１４はデータバス、１５はアドレスバ
ス、１６は制御バスをそれぞれ示している。

実施例５ ＬＩ２り盈皿濶１ 前の実施例で述べたディジタル相関器の変形例は中央処
理装置に直接相関関数の全計算を実施させることによっ
て得ることができる。

プログラムにおいて、ディジタル信号は前の実施例と同
様にシステムによって制御されるディジタル・アナログ
変換器を介して比較器のしきい値を調整することにより
発生される。メモリ及びシフトレジスタは使用したマイ
クロプロセッサのタイプに依存され容易にＩ　ＭＨｚに
達するマシンクロックに従い、中央処理装置によって直
接プログラムされる。

第６図はディジタル相関器の回路図を例示するもので、
図中、符合２１はフォトダイオードＤ１用のフォトダイ
オード増幅器、２２は比較器、２３はディジタル・アナ
ログ変換器、２４はシフトレジスタ、２５はデータメモ
リ、２６はフォトダイオードＤ！用のフォトダイオード
増幅器、２７は比較器、２８はディジタル・アナログ変
換器、２９はシフトレジスタ、３０はデータメモリ、３
１はアドレスメモリカウンタ、３２は算術論理ユニット
、３３は遅延回路、３４は論理制御器、３５は中央処理
装置、３６は制御クロック、３７はプログラムメモリ、
３８は読取りデータ、３９は書込みデータ、４０はクロ
ックアドレス、４１はデータバスである。

実施例６ Ｌ±旦ｌ租盟蓋 この実施例では、検出器からの信号は各サンプリング点
に関して８〜１２ビツトデイジタル情報の形で中央処理
装置に転送される。これはマルチプレクサによって２つ
のチャンネルに接続されたアナログ・ディジタル変換器
（ＡＤＣ）を介するアナログ信号によって直接得られる
。

変換器は被測定速度が非常に高速の場合には特に高速の
ものにしなければならないことは明らかである。

相関関数は高精度で計算され、計算を実行するのに要す
る時間は前の実施例よりも一般に長くなる。

計算は２つの信号間の遅延の各位について、２つの信号
の積の２００〜５００の値を加算し、総計がメモリに転
送されるマイクロプロセッサによって実行される。この
計算は、前の実施例の場合と同様、ｆｃの最大を示すよ
う、推定速度に相当するτの値についてくり返される。

第７図はアナログ相関器の回路図を与えるもので、図中
、符合５１はＡチャンネル用のフォトダイオード増幅器
、５２はＢチャンネル用のフォトダイオード増幅器、５
３は２チヤンネルアナログマルチプレクサ、５４はアナ
ログ・ディジタル変換器、５５はプログラムメモリ、５
６はデータメモリ、５７は中央処理装置、５８は主クロ
ック、５９は制御バス、６０はデータバス、６１はアド
レスバスである。

【図面の簡単な説明】

第１図は糸の不規則性のイメージを表した図、第２図は
本発明による方法を実施する装置の構成を示す図、第３
ａ図及び第３ｂ図は光学系の一実施例を示す構成図、第
４ａ図及び第４ｂ図は光学系の別の実施例を示す構成図
、第５図及び第６図はディジタル相関器の例を示す構成
図、第７図はアナログ相関器の例を示す構成図である。 Ａ・・・糸、Ｂ・・・レーザー源、Ｃ・・・鏡、Ｄ・・
・フォトダイオード、Ｌ・・・レンズ、Ｐ・・・プロセ
ッサ、Ｒ・・・相関器、Ｓ・・・ストッパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　前方拡散光又はけい光によって発せられた光によっ
   て観測する時に不規則性を呈するような糸の速度を定め
   る方法において、 ０．２〜２０ｃｍ離間された２点にて糸を照射してその
   ２点の各々について１００μｍより大きくない高さ焦点
   とその高さでの幅よりいくらか大きな幅焦点とを定めて
   いって、糸の全区域を照射し、 ２点の各々からの光を伝達及び検出し、その２点の各々
   にて糸の不規則性いかんで定まる信号を発生し、 ２つの信号を増幅し、 糸が２点間の距離を移動するのにかかった時間、したが
   ってその速度を、２つの増幅された信号間の相関関数（
   ｆｃ）によって定める ことからなる、糸の速度を定める方法。 ２　請求項１記載の方法において、糸の２つの照射点は
   ０．５〜３ｃｍ離間されている、糸の速度を定める方法
   。 ３　請求項１記載の方法において、照射源はレーザーで
   ある、糸の速度を定める方法。 ４　請求項３記載の方法において、光源はＨｅ−Ｎｅレ
   ーザーである、糸の速度を定める方法。 ５　請求項３記載の方法において、レーザー光源はダイ
   オードレーザーである、糸の速度を定める方法。 ６　請求項１記載の方法において、照射源は水銀蒸気高
   圧ランプである、糸の速度を定める方法。 ７　請求項１記載の方法において、２点の各々からの光
   はけい光によって前記点から発せられる、糸の速度を定
   める方法。 ８　請求項１記載の方法において、２点の各々からの光
   は前記点から前方拡散される、糸の速度を定める方法。 ９　請求項１記載の方法において、２点の各々にて焦点
   幅は１〜５ｍｍの間にある、糸の速度を定める方法。 １０　請求項１記載の方法において、時間間隔ｔ＿１−
   ｔ＿２に制限された２つの増幅信号間の相関関数（ｆｃ
   ）は ▲数式、化学式、表等があります▼ であり、ここにｆ＿１及びｆ＿２の増幅信号は、時間ｔ
   を変数とした関数であって、糸が２点間の距離を移動す
   るのにかかる時間τ＿０に相当するτの値に関して最大
   となるものである、糸の速度を定める方法。 １１　請求項１記載の方法によって前方拡散光又はけい
   光によって発せられた光によって観測する時に不規則性
   を呈するような糸の速度を定める装置において、基本的
   に、 １又は２つの照射源と、 ２つの光検出器と、 ２つの増幅チャンネルと、 ディジタル又はアナログ相関器と を包含してなる、糸の速度を定める装置。