Verfahren und Vorrichtung zur Garnprüfung
Bei elektronischen Garnreinigern, wie sie in der Textilindustrie verwendet werden, wird das Garn an lässlich eines Umspulvorganges durch ein Messfeld geführt, welches ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Verlauf die Stärkeschwankungen des durchlaufenden Garnes wiedergibt.
Bekannt ist sowohl der photoelektrische Gamreiniger, dessen Messfeld sich zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger (photo- elektrischer Wandler) befindet, wobei der jeweilige Garnquerschnitt den auf den Empfänger gelangenden Lichtstrom beeinflusst, als auch der kapazitive Reini- ger, dessen Messfeld von einem Kondensator gebildet wird, dessen Kapazität von der sich örtlich ändernden Masse des durch das Messfeld laufenden Garnes ab hängig ist. Das vom Messfeld kontinuierlich abgebene elektrische Signal wird nach Verstärkung einer Aus werteschaltung zugeleitet, welche z.
B. das Signal mit einem vorzugsweise einstellbaren Pegel vergleicht, der einem gerade noch zulässigen Wert der Garnstärke ent- spricht. Ein Überschreiten des Pegels durch das Signal, gegebenenfalls in Verbindung mit andern Kriterien, bedeutet den Durchlauf eines Garnfehlers und löst am Garnreiniger einen entsprechenden Schaltvorgang aus, z. B. Erlegung eines Messermagneten zum Durchtrennen des Garns bei der fehlerhaften Stelle, Fortschaltung eines Zählwerks, Unterbrechung des Spulvorgan- ges usw.
Bei allen technisch anwendbaren Arten von Garn rein, iger-Messfeldern besteht die Schwierigkeit, dass die Grosse des elektrischen Signals nicht von der Garnstärke allein, sondern auch von andern, unerwünschten Einflüssen abhängt. Beim photoelektrischen Gamreini- ger sind dies z. B. Alterung des photoelektrischen Wandlers und der Lichtquelle (Glühlampe), Schwankungen des Speisestromes für die Lampe, Verstaubung des Messfeldes usw. Es sind deshalb geeignete Regelanordnungen vorgeschlagen worden, um den Einfluss solcher langsamer Veränderungen zu eliminieren und eine gleichbleibende Empfindlichkeit des Messfeldes zu gewährleisten.
Dabei wird die Zeitkonstante des Regelkreises gegenüber den spontanen, kurzzeitigen Stärkeschwankungen des Garnes genügend gross gehalten, damit daese auf den Regelvorgang ohne Einfluss bIei- ben (siehe z. B. Schweizer Patent Nr. 408 212). Eine solche Regelanordnung ist jedoch nicht in der Lage, zwischen den unerwünschten Messfeldeinflüssen und langsamen Schwankungen des Messgutes selbst zu un terscheiden, d. h. die letzteren beeinflussen den Regelvorgang ebenfalls und treten deshalb im Ausgangssi- gnal des Messfeldes nicht in Erscheinung.
Ähnlich verhält es sich grundsätzlich bei allen kon tinuierlichen Messmethoden : Sie können wohl die laufenden spontanen Anderungen der Garnstärke quanti- tativ erfassen, nicht aber deren Absolutwert. Dies ist der Grund, weshalb mit bisher bekannten elektroni- schen Garnreinigern die Erfassung gewisser Arten von Garnfehlern Schweierigkeiten bereitet, insbesondere von relativ geringenStärkeabweichungen, die sich über grössere Längen erstrecken.
Bei einer kapazitiven Messeinrichtung zur laufen- den Überwachung des Titers von Textilgarnen ist eine diskontinuierliche Messmethode bekannt, indem zwischen dam Messorgan und dem Prüfgut eine periodische Relativbewegung aufrechterhalten wird, um das Prüfgut zwischen Bereichen unterschiedlicher Empfind- lichkeit im Messorgan hin und her zu schieben.
Das entstehende Wechselsignal wird gleichgenichtet, und es wind ein dem Titer entsprechender Went gebildet. Die Feststellung einzelner, spontaner Verdickungen ist hierbei nicht vorgesehen, diese stellen, statistisch ausgedrückt, sogenannte seltene Ereignisse dar und haben praktisch keinen Einfluss auf den Titer. Eine Titer Oberwachung in der genannten Weise wäre analog auch bei Verwendung ein, es photoelektrischen Messor- gans durchführbar.
Hingegen bereitet die praktische Durchführung des erwähnten Verfahrens erhebliche Schwierigkeiten. Will man das Messgut mit einem oszillierenden Führungsor- gan in Schwingung versetzen, so bedeutet dies, eine starke Beeinträchtigung des Garndurchlaufs und kann unzulässige mechanische Beanspruchungen des Garnes verursachen ; auch ein befriedigender Schwingungsantrieb für das Messorgan wäre mit beträchtlichen Komplikationen verbunden.
Für die Zwecke der elektronischen Garnreinigung ist jenes Verfahren völlig ungeeignet, da es bei der Reinigung gerade auf das lückenlose Ansprechen auf die seltenen Ereignissen der relativ kurzen Garnfehler ankommt und nicht wie beim Titer auf den Mittelwert der Garnstärke über Längen von mchreren hundert oder tausend Metern.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die erwähnten Mängel bekannter elektronischer Garnreiniger zu beseitigen und die Gamreinigung auf Grund einer Absolutmessung der Garnstärke zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Stellen mit fehlerhaftem Querschnitt an einem durchlaufenden Garn mittels eines photoelektrischen Garnreinigers.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Messfeld des Garnreinigers eine Hell-oder eine Dunkelzone ausgeblendet wird, dass diese Zone quer zum Lichtstrahl und zum Garn periodisch hin und her bewegt wird, so dass der auf den Lichteinpfänger des Garnreinigers gelangende Lichtstrom abwechselnd vom Querschnitt des jeweils im Messfeld befindlichen Garnabschnittes abhängig und von diesem unabhängig ist, und dass die Impulshöhe des vom Lichtempfänger abgegebenen elektrischen Impulssignals als Mass für den Gamquerschnitt ausgewertet wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen photoelektri- schen Gamreiniger zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass im Messfeld ein Blendenorgan beweglich angeordnet ist, welches eine Hell-oder Dunkelzone definiert und welches mit Antriebsmitteln in Wirkverbindung steht, die dem Blendenorgan eine Schwingungsbewegung quer zur Gamrichtung erteilen, und dass die dem Messfeld nachgeschaltete Signalauswerteschaltung mindestens einen Impulshöhen-Diskriminator enthält.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschie- dener Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungs- form eines photoelektrischen Garnreinigers,
Fig. 2 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbei- spiel, wobei der Lichtempfänger der besseren Übersicht halber nur angedeutet ist.
Fig. 3 und 4 zeigen einen beispielsweisen Verlauf eines vom photoelektrischen Wandler abgegebenen Impulssignales bzw. eines vom letzteren abgeleiteten Impulssignals,
Fig. 5 ist das Blockschaltbild einer Auswerteschaltung, und
Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren Aus werteschaltung im Zusammenhang mit einer Anlage, an die eine Mehrzahl von Garnreinigern angeschlossen ist.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte photoelektri- sche Garnreiniger weist einen Lichtsender mit der Lampe 4 und einem Linsensystem 6 auf. Das lotztere kann beispielsweise aus einer Zylinderlinse bestehen und ein Feld paralleler Lichtstrahlen erzeugen. Gegen über dem Lichtsender befindet sich ein Lichtempfänger 8 in Form eines geeigneten, vorzugsweise fläcbenhaften photoelektrischen Wandlers, z. B. einer photoelektri- schen Halbleiteranordnung (Photoelement, Photodiode, Phototransistor, Photowiderstand). Die dem auf den Wandler 8 auftreffenden Lichtstrom entsprechende elektrische Ausgangsgrösse wird in einem Vorverstär- ker 9 verstärkt.
Dieser liefert die Ausgangsspannung u1, die in weiter unten beschriebener Weise zur Verarbeitung in der Auswerteschaltung des Garnreinigers bestimmt ist. Durch das zwischen Lichtsender und Lichtempfänger befindliche Messfeld wird das zu reini gende Garn 2 in Längsrichtung hindurchgeführt. Eine solche Anordnung entspricht dem Prinzip bisher be kannter photoelektrischer Gamreiniger, bei denen der jeweils im Messfeld befindliche Abschnitt des durchlau- fenden Garnes 2 kontinuierlich den auf den Lichtemp- fänger 8 auftreffenden Lichtstrom entsprechend seinem Querschnitt beeinflusst und der Lichtempfänger eine den Querschnittsschwankungen des Garnes kontinuier lich folgende Signalspannung abgibt.
Um nun eine diskontinuierliche Abtastung des Garnquerschnittes zu ermöglichen, ist im Messfeld ein Blendenorgan beweglich angeordnet. Dieses wird durch eine licbtundurchlässige Scheibe 10 gebildet, die einen in Richtung des Garnes 2 verlaufenden Lichtdurch trittsschlitz 12 aufweist. Dieser Schlitz 12 definiert im Messfeld eine Hellzone 20 von rechteckigem Querschnitt ; es ist dabei nicht von Belang, ob die Blende 10 sich zwischen Lichtsender und Lichtempfän- ger vor oder hinter dem durchlaufenden Garn 2 befin- det. Die Blendenscheibe 10 ist an einer mit ihrem oberen Ende eingespannten Feder 14 aufgehängt.
Um die Blende 10 und damit die Hellzone 20 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung quer zu den Lichtstrahlen und zum Gam periodisch hin und her zu bewegen, ist sie mit geeigneten Antriebsmitteln verbunden, bei- spielsweise mit einem Eisenkern 16, der unter dem Einfluss einer mit Wechselstrom gespeisten Solenoid- spule 18 steht.
Die Schwingungsamplitude der Blende 10 ist dabei so gross, dass die ausgeblendete Hellzone 20 während der einen Halbperiode der Bewegung voll- ständig über und während der nachfolgenden Halbperiode vollständig unter das Garn 2 zu liegen kommt, wobei der den Wandler 8 erreichende Lichtstrom also vom Garnquerschnitt unabhängig ist. In den dazwi schenliegenden Bewegungsinteirvallen kreuzt die Hellzone 20 das Garn 2, so dass eine Abschattung entspre- chend dem jeweils im Messfeld befindlichen Garnabschnitt auftritt.
Bezüglich der Abtastfrequenz des Garnes durch die Hellzone ist zu beachten, dass bei der dargestellten Antriebsart die Blende 10 eine vollständige Schwin- gungsperiode während jeder Halbperiode des die Spule 18 speisenden Wechselstromes ausführt, und dass während jeder Schwingungsperiode der Blende die Zone 20 das Garn 2 zweimal kreuzt ; es beträgt somit die Abtastfrequenz das Vierfache der Frequenz des Speise wechselstromes. Die Anordnung könnte jedoch auch so getroffen sein, dass die Mittellage der Blende 10 in der Höhe gegenüber der Durchlaufstelle des Garnes 2 versetzt ist und die Hellzone 20 das Garn im Bereich der (oberen oder unteren) Bewegungsumkehr der Blende 10 kreuzt.
In diesem Fall erfolgt nur eine Abtastung pro Schwingungsperiode der Blende 10, und das er wähnte Frequenzverhältnis beträgt dann 2 : 1.
Ein anderes Beispiel eines photoelektrischen Garnreinigers zeigt die Fig. 2. Der Lichtsender ist durch den Körper 22 mit der Lichtaustrittsfläche 24 gebildet. Der gegenüberliegende Lichtempfänger 25 ist der besseren Übersicht halber lediglich in seiner Lage strichpunk- tiert angedeutet. Das Garn 2 wird durch das zwischen den Flächen 24 und 25 befindliche Messfeld hindurchgeführt.
Im Gegensatz zum Beispiel nach Fig. 1 wird hier zwecks periodischer Abtastung des Garnquerschnitts nicht eine Hellzone, sondern eine Dunkelzone im Messfeld ausgeblendet. Als Blendenorgan ist hierfür ein vorzugsweise aus Stahldrabt hergestellter Bügel vorgesehen, dessen Schenkel 26 bei 30 eingespannt sind und dessen Quersteg 28 vor der Lichtaustrittsflä- che 24 parallel zum Garn 2 liegt. Der Steg 28 bestimmt die Breite einer Dunkel-oder Schattenzone und kann erforderlichenfalls entsprechend verbreitert, z. B. flachgepresst sein. Der Bügel 26, 28 lässt sich aus der gezeichneten Mittellage nach oben und unten federnd auslenken.
Um ihm eine periodische Schwingungsbewegung, vorzugsweise mit seine Eigenfrequenz, zu erteilen, ist eine feststehende, elektromagnetische An triebseinmchtung mit Polstücken 32 und einer Erregerwicklung 34 vorgesehen, welche mit Wechselstrom gespeist wird. Die beiden den Polstücken 32 gegenüber- liegenden Schenkel 26 wirken dabei als Anker, so dass der Bügel eine Schwingungsbewegung mit der doppelten Frequenz der Erreger-Wechselspannung ausführt.
Mit dem Steg 28 bewegt sich auf die von ihm ausge blendete Dunkelzone periodisch quer zu der Richtung der Lichtstrahlen und d, es Garnes 2 auf und ab. Für die Abtastfrequenz gelten dabei die anhand der Fig. 1 angestellten Überlegungen sinngemäss. Solange sich der im Messfeld befindliche Garnabschnitt jeweils in der Schattenzone befindet, ist sein Querschnitt ohne e Einfluss auf den den Lichtempfänger erreichenden Lichtstrom. In den Zeitintervallen jedoch, in denen die Dunkelzone oberhalb oder unterhalb des Garnes liegt, bewirkt das Garn eine zusätzliche Abschattung, deren Grosse sich nach dem jeweiligen Garnquerschnitt richtet.
Die Anordnung nach Fig. 2 eignet sich sowohl für solche Lichtsender, welche über die Austrittsfläche 24 analog zur Fig. 1 ein Bündel von gerichteten, paralle- len Lichtstrahlen aussendet, als auch für solche Lichtsender, deren Lichtaustrittsfläche 24 als diffuser Strahler wirkt, um das Garn 2 unter einem möglichst stumpfen Winkel zu beleuchten. Ein photoelektrischer Gamreiniger der letztgenannten Art ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1363 785 beschrie- ben.
Ausser den anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Blendenanor, dnungen sind natürlich in anderen Fällen und je nach Aufbau des photoelektrischen Garnreini- gers auch andere Formen von Blendenorganen denkbar, so z. B. eine Lochblende oder eine im Messfeld rotierende Blendenscheibe mit einem oder mehreren Schlitzen, die jeweils vorübergehend auf der Höhe des Garnes in gleicher Richtung wie dieses zu liegen kommen. Auch die Antriebsmittel für das Blendenorgan können naturlich abweichend von den Beispielen nach Fig. 1 oder 2 ausgeführt sein.
Bei der Wahl der Abtastfrequenz kann davon ausgegangen werden, dass jeweils spätestens nach Durchlauf einer Garnlänge, die gleich der Länge des Messfel- des ist, eine neue Abtastung erfolgen soll. Dies ergibt eine lückenlosem Abtastung des Garnquerschnittes.
(Gamfehler, die wesentlich kürzer sind als das Messfeld, erfahren eine durch das Messprinzip bedingte Abschwächung im Signal, und die Messfeldlänge wird diesbezüglich den textiltechnischen Anforderungen angepasst.) Nimmt man z. B. eine Messfeldlänge von 1 cm und eine Abtastfrequenz von 2 kHz an (Schwingungsfrequenz des Bügels 26, 28 nach Fig. 2 = 1 kHz), so ist die oben erwähnte Forderung noch bei einer maximale Durchlaufgeschwindigkeit (Spulgeschwin- digkeit) des Garnes von 20 m/sec erfüllt.
Selbstver- ständlich sollen diese Angaben und Uberlegungen nur einen Hinweis auf die praktischen Grössenordnungen geben. Es ist jedoch leicht einzusehen, dass sich bei geeigneter Dimensionierung ein Schwingungsantrieb unter Ausnützung der Eigenresonanz des Blendenorgans und des Antriebssystems realisieren lässt.
Infolge der Wirkung des im Messfeld des Garnrei nigers oszillierenden Blendenorgans gibt der Lichtempfänger bzw. photoelektrische Wandler ein elektrisches Impulssignal ab. Ein beispielsweiser Verlauf dieses Signals ist in Fig. 3 als Ausgangsspannung ut des Vorverstärkers 9 in Funktion der Zeit t dargestellt und dem in dieser Zeit durchlaufenden, entsprechenden Garnstück 2 gegenübergestellt. Jede Abtastperiode T setzt sich aus zwei Intervallen a und b zusammen, wobei während des Intervalls a der Momentanwert der Spannung vom Garnquerschnitt unabhängig ist, während im Intervall b das Garn entsprechend seinem Querschnitt eine zusätzliche Abschattung hervorruft, wodurch die Spannung sprunghaft absinkt.
Die Höhe h der so entstehende Impulse 41 entspricht dabei dem Absolutwert des Querschnitts des gerade im Messfeld befindlichen Gamabschnittes und der Verlauf des Querschnittes über die Garnlänge ergibt sich als Hüll- kurve 40 zu den Abtastimpulsen 41. Diese Hüllkurve ist also ein Abbild des Garndurchmessers bzw. Garnquerschnittes und gibt insbesondere Garnverdickungen 44, 46, 48 oder auch Dünnstellen wieder. Es ist jedoch nicht die Hüllkurve 40, die der weiteren Signalauswertung zugrunde liegt, sondern einzig die Höhe h der einzelnen Impulse 41.
Die Höhe k in Fig. 3, d. h. die Signalgrösse in den vom Garnquerschnitt unabhängigen Intervallen a, wird in an sich bekannter Weise durch einen Regelvorgang stabilisiert, welcher nur auf langsame Veränderungen anspricht, nicht jedoch auf die sprunghaften Änderun- gen zwischen den Intervallen a und b. Damit wird eine Konstante, von der Alterung der Lampe oder des Wandlers 8 sowie von Verstaubung usw. unabhängige Empfindlichkeit gewährleistet, und die Impulshöhe h der Signalspannung ut entspricht dauernd dem Abso lutwert des Garnquerschnittes. Die erwähnte Regelung kann z.
B. durch schaltungstechnische Massnahmen im Vorverstärker 9 allein oder durch Einwirkung auf den Speisestrom der Messfeld-Lampe erfolgen.
Nach Verstärkung der Wechselkomponente der Signalspannung Ut erhält man das Impulssignal u2 nach Fig. 4, bei welchem die Impulshöhe h'zur Impulshöhe h des Signals Ut proportional ist. Die Fig. 5 zeigt das Blockschema einer Auswerteschaltung zur Weiterverarbeitung dieses Impulssignals u. ;. Die Schaltung enthält der Reihe nach einen Impulshöhen-Diskriminator 50, einen Impulszäher 52, eine Schaltstufe (Monovibrator) 54 und das Ausführungsorgan 56 des Reinigers (Erregerwicklung für Trennmesser, Zähler usw.).
Der Impulshöhendiskriminator 50 weist einen einstellbaren Schwellwert p (siehe auch Fig. 4) auf und lässt nur diejenigen Eingangsimpulse u2 passieren, deren Impulshöhe h'den Schwellwert p übersteigt.
Bei manchen Anwendungsfällen ist es erwünscht, den Garnreiniger nur dann ansprechen zu lassen, wenn ein Garnfehler nicht nur hinsichtlich der Stärkenabwei- chung ein bestimmtes (einstellbares) Mass überschrei- tet, sondern auch eine gewisse Minimallänge erreicht.
Bei dem hier beschriebenen Messverfahren lässt sich eine Bewertung der Garnfehler nach ihrer Länge auf eine Impulszählung zurückführen, da bei gegebener Abtastfrequenz f und Durchlaufgeschwindigkeit v jeder Impuls einer bestimmten Garnlänge 1-v/f entspricht. Zu diesem Zweck ist der Impulszähler 52 vorgesehen, der die vom Impulshöhen-Diskriminator 50 durchgelassenen Impulse zählt und nur dann ein Aus gangssignal erzeugt, wenn ein vorgewählter Zählwert n überschritten wird.
Es eignet sich hierfür eine an sich bekannte elektronische, digital oder analog arbeitende Zählstufe, deren Zählwert n einstellbar ist und die mit einer gewissen Zeitkonstante eine selbsttätige Rückstel- lung des Zählstandes erfährt.
Unter der beispielsweisen Annahme, die Ansprechschwelle p des Impulshöhen-Diskriminators 50 sei auf den aus Fig. 4 ersichtlichen Wert und der Zählwert des Impulszählers 52 auf n=4 eingestellt, so ergibt sich bei Durchlauf des den Fig. 3 und 4 zugrunde ge legten Garnabschnittes folgende Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 5 : Die Signalimpulse bei Durchlauf einer relativ geringfügigen Verdickung 44 erreichen den Schwellwert p nicht, der Diskriminator 50 gibt kein Ausgangssignal, und der Impulszähler bleibt im Ausgangszustand. Der Durchlauf einer stärkeren Verdickung 46 hat zwei Impulse zur Folge, welche die Schwelle p übersteigen und in die Zählschaltuag 52 gelangen.
Der vorgewählte Zählwert n = 4 wird jedoch damit nicht erreicht, was bedeutet, dass die Garnverdickung nicht die für das Ansprechen des Reinigers erforderlicfhe minimallänge aufweist und demnach unberücksichtigt bleibt. Erst eine längere Dickatelle 48, welche sechs aufeinanderfolgende, die Schwelle p über- steigende Impulse zur Folge hat, bringt die Zählschaltung 52 auf den eingestellten Zählwert und veranlasst sie zur Abgabe eines Ausgangssignals, welches über die Schaltstufe 54 das Ausführungsorgan 56 erregt und damit den Reiniger zum Ansprechen bringt.
Die Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer Anlage, bei der eine Mehrzahl von Reinigern mit zugehörigen Auswerteschaltungen an ein gemeinsames Speise-und Einstellgerät 70 angeschlossen sind ; es ist nur eine einzige Auswerteschaltung 58 dargestellt, während der Anschluss weiterer, gleichartiger Schaltungen über Verbindungsleitungen 72, 74 angedeutet ist.
Die Aus werteschaltungen 58 der Anlage unterscheiden sich vom Beispiel nach Fig. 5 darin, dass das Impulssignal u2 (vorzugsweise über einen weiter unten zu erläuternden Kontakt 59) zwei parallelen Kanälen zugeleitet wird, von denen jeder einen Impulshöhen-Diskriminator 60 bzw. 61 und einen Impulszähler 62 bzw. 63 enthält ; beide Kanäle steuern über eine Schaltstufe 64 das Ausführungsorgan 66, das an eine für alle Auswerteschal- tungen gemeinsame Speiseleitung 74 angeschlossen ist.
Die Schwellwerte pl, p2 für die Diskriminatoren 60, 61 und die Zählwerte ut, u2 für die Zählschaltungen 62, 63 sind an entsprechende Einstellmittel in einem Einstellkreis 80 des Gerätes 70 einstellbar, und zwar gemeinsam für alle angeschlossenen Auswerteschaltun- gen über die Leitungen 72. Durch die unterschiedliche Einstellung der beiden Kanäle jeder Ansprechschwelle p, aber grösserer Zählwert n als im andern Kanal 60, 62-ist es möglich, den Reiniger auf verschiedene Klassen von Garnfehlern getrennt ansprechen zu lassen. Wenn es sich um die Erfassung sehr langer Garnfehler, wie z.
B. Doppel-und Mehrfachfäden handelt, so kann im betreffenden Kanal 61, 63 der Zählwert n des Impulszählers fest eingestellt sein. Im übrigen ist es auch denkbar, einen Impulshöhen-Diskriminator so auszubilden, dass er Ausgangsimpulse dann abgibt, wenn die Signalimpulse einen gegebenen Ansprechpegel unterschreiten, wodurch der Reiniger auf fehlerhafte Dünnstellen im Gam anspricht.
Der Kontakt 59 ist in nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise selbsttätig vom Garnlauf an der betreffenden Spulstelle abhängig, und zwar derart, dass er bei einem Unterbruch des Spulvorganges geschlos- sen wid und das Impulssignal der Auswerteschaltung zuleitet. Dadurch wird die genaue Entsprechung zwischen der Abtastfrequenz und der pro Abtastperiode T durchlaufenden Garnlänge sichergestellt, wie es für die beschriebene Beurilung der Fehlerlängen mittels Impulszählung erforderlich ist.
Ein besonderer Vorteil, den das beschriebene Verfahren dank der damit erreichten Absolutmessung bietet, liegt in der Möglichkeit der einfachen Eichung bzw. Festlegung einer der jeweiligen Garnsorte angepassten Ansprechgrenze p, insbesondere im erwähnten Kanal 61, 63, in welchem die zu erfassenden Stärke- abweichungen nur wenig über dem Sollwert liegen.
Eine geeignete vorzugsweise in den Stromkreis des Ausführungsorgans 56 bzw. 66 zu schaltende Eicheinrichtung ist in Fig. 6 in Form einer Taste 76 mit Lampe 78 dargestellt, die in diesem Fall im Einstellge- rät 70 in die gemeinsame Speiseleitung 74 geschaltet sind. Im normalen Betrieb ist die Taste 76 geschlossen und somit die zu ihr parallel geschaltete Lampe 78 überbrückt. Bei betätigter, d. h. göffneter Taste 76 bewirkt jeder Ansprechimpuls einer Schaltstufe 64 ein kurzes Aufflackern der Lampe 78, während infolge des Widerstandes der Lampe der Strom für eine Erregung des Ausführungsorgans 66 zu schwach ist.
Es lässt sich dann bei Beobachtung der Lampe eine geeig- nete Einstellung eines Ansprechpegels p in folgender Weise ermitteln : Es wird von einem relativ hohen Wert des Pegels ausgegangen, und dieser Wert wird bei Durchlauf einer Garnprobe nach und nach vermindert, bis er in den Bereich der der Garnstärke entsprechen- den Impulshöhen gelant, was am beginnenden Flakkern der Lampe 78 erkannt wird. Ausgehend von dem so festgestellten Wort kann der Ansprechspegel dann um einen bestimmten Betrag, der einer noch als zuläs- sig erachteten Dickenabweichung entspricht, wieder heraufgesetzt werden.
Es ist noch zu erwähnen, dass natürlich die nur einen Kanal aufweisende Auswerteschaltung nach Fig. 5, gegebenenfalls mit Verzögerungsschalter 59 und/oder Eicheinrichtung 76, 78 auch in einer Anlage mit einer Mehrzahl von Reinigern und gemeinsamem Speisegerät angewendet werden kann, und dass anderseits die Auswerteschaltung nach Fig. 6 mit dem zugeordneten Messfeld auch einzeln verwendbar ist.
Method and device for testing yarn
With electronic yarn clearers, as used in the textile industry, the yarn is guided through a measuring field during a rewinding process, which generates an electrical signal, the course of which reflects the fluctuations in the thickness of the yarn passing through.
Both the photoelectric yarn cleaner, whose measuring field is located between a light transmitter and a light receiver (photoelectric converter), whereby the respective yarn cross-section influences the luminous flux reaching the receiver, and the capacitive cleaner, whose measuring field is formed by a capacitor whose capacity depends on the locally changing mass of the yarn running through the measuring field. The electrical signal continuously emitted by the measuring field is fed to an evaluation circuit after amplification, which z.
B. compares the signal with a preferably adjustable level, which corresponds to a just permissible value of the yarn thickness. Exceeding the level by the signal, possibly in connection with other criteria, means the passage of a yarn fault and triggers a corresponding switching process on the yarn clearer, e.g. B. laying down a knife magnet to cut the yarn at the faulty point, switching a counter, interrupting the winding process, etc.
With all technically applicable types of yarn pure, iger measuring fields, there is the difficulty that the size of the electrical signal does not depend on the yarn thickness alone, but also on other, undesirable influences. In the photoelectric yarn cleaner, these are z. B. Aging of the photoelectric converter and the light source (incandescent lamp), fluctuations in the supply current for the lamp, dust build-up in the measuring field, etc. Therefore, suitable control arrangements have been proposed to eliminate the influence of such slow changes and to ensure constant sensitivity of the measuring field.
The time constant of the control loop is kept sufficiently large in relation to the spontaneous, short-term fluctuations in the thickness of the yarn so that it has no influence on the control process (see, for example, Swiss Patent No. 408 212). Such a control arrangement, however, is not able to differentiate between the undesired measuring field influences and slow fluctuations in the material to be measured. H. the latter also influence the control process and therefore do not appear in the output signal of the measuring field.
It is basically the same with all continuous measuring methods: You can record the continuous spontaneous changes in the yarn thickness quantitatively, but not their absolute value. This is the reason why the detection of certain types of yarn faults with the electronic yarn clearers known to date creates difficulties, in particular of relatively small deviations in thickness that extend over greater lengths.
In the case of a capacitive measuring device for continuously monitoring the titer of textile yarns, a discontinuous measuring method is known in which a periodic relative movement is maintained between the measuring element and the test material in order to move the test material back and forth between areas of different sensitivity in the measuring element.
The resulting alternating signal is rectified and a went corresponding to the titer is formed. The determination of individual, spontaneous thickenings is not provided here; in statistical terms, these represent so-called rare events and have practically no influence on the titer. A titer monitoring in the above-mentioned manner could also be carried out analogously if a photoelectric measuring element was used.
On the other hand, the practical implementation of the method mentioned presents considerable difficulties. If you want to set the material to be measured to vibrate with an oscillating guide element, this means that the yarn flow is severely impaired and can cause inadmissible mechanical stresses on the yarn; even a satisfactory vibration drive for the measuring element would be associated with considerable complications.
This method is completely unsuitable for the purposes of electronic yarn clearing, because the cleaning process depends on the complete response to the rare occurrences of the relatively short yarn defects and not, as with the titre, the mean value of the yarn thickness over lengths of several hundred or thousand meters.
The present invention aims to eliminate the mentioned deficiencies of known electronic yarn clearers and to enable yarn clearing on the basis of an absolute measurement of the yarn thickness. The invention relates to a method for detecting points with a defective cross-section on a yarn passing through by means of a photoelectric yarn clearer.
This method is characterized in that a light or dark zone is masked out in the measuring field of the yarn clearer, that this zone is periodically moved back and forth transversely to the light beam and to the yarn, so that the light flux reaching the light receiver of the yarn clearer alternates with the cross section of the each yarn section located in the measuring field is dependent on and independent of this, and that the pulse height of the electrical pulse signal emitted by the light receiver is evaluated as a measure of the yarn cross-section.
The invention also relates to a photoelectric yarn cleaner for carrying out the aforementioned method, which is characterized in that a diaphragm element is movably arranged in the measuring field, which defines a light or dark zone and which is in operative connection with drive means which vibrate the diaphragm element transversely for yarn direction, and that the signal evaluation circuit connected downstream of the measuring field contains at least one pulse height discriminator.
The invention is explained in more detail below using various exemplary embodiments in conjunction with the drawing.
Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a photoelectric yarn clearer,
FIG. 2 illustrates a second exemplary embodiment, the light receiver only being indicated for the sake of clarity.
3 and 4 show an exemplary course of a pulse signal emitted by the photoelectric converter or a pulse signal derived from the latter,
Fig. 5 is the block diagram of an evaluation circuit, and
Fig. 6 shows the block diagram of another off evaluation circuit in connection with a system to which a plurality of yarn clearers is connected.
The photoelectric yarn clearer shown schematically in FIG. 1 has a light transmitter with the lamp 4 and a lens system 6. The solder can for example consist of a cylindrical lens and generate a field of parallel light beams. Opposite the light transmitter there is a light receiver 8 in the form of a suitable, preferably flat photoelectric converter, e.g. B. a photoelectric semiconductor arrangement (photo element, photodiode, phototransistor, photoresistor). The electrical output variable corresponding to the luminous flux impinging on the converter 8 is amplified in a preamplifier 9.
This supplies the output voltage u1, which is intended for processing in the evaluation circuit of the yarn clearer in the manner described below. The yarn 2 to be cleaned is passed in the longitudinal direction through the measuring field located between the light transmitter and light receiver. Such an arrangement corresponds to the principle of previously known photoelectric yarn cleaners, in which the section of the running yarn 2 located in the measuring field continuously influences the light flux incident on the light receiver 8 according to its cross-section and the light receiver continuously influences the cross-sectional fluctuations of the yarn emits the following signal voltage.
In order to enable discontinuous scanning of the yarn cross-section, a diaphragm element is movably arranged in the measuring field. This is formed by a non-permeable disc 10 which has a light passage slot 12 running in the direction of the yarn 2. This slot 12 defines a bright zone 20 of rectangular cross-section in the measuring field; it is not important whether the screen 10 is located between the light transmitter and light receiver in front of or behind the yarn 2 passing through. The diaphragm disk 10 is suspended from a spring 14 clamped at its upper end.
In order to periodically move the diaphragm 10 and thus the bright zone 20 back and forth in the direction indicated by arrows across the light rays and to the yarn, it is connected to suitable drive means, for example to an iron core 16 which, under the influence of a Alternating current fed solenoid coil 18 is.
The oscillation amplitude of the diaphragm 10 is so great that the blanked out bright zone 20 comes to lie completely above the yarn 2 during the one half cycle and completely under the yarn 2 during the following half cycle, the luminous flux reaching the converter 8 being independent of the yarn cross section is. In the interval of movement in between, the light zone 20 crosses the yarn 2, so that shading occurs corresponding to the yarn section located in the respective measurement field.
With regard to the sampling frequency of the yarn through the light zone, it should be noted that with the type of drive shown, the diaphragm 10 executes a complete oscillation period during each half cycle of the alternating current feeding the coil 18, and that during each oscillation period of the diaphragm, the zone 20 the yarn 2 twice crosses; it is thus the sampling frequency four times the frequency of the feed alternating current. However, the arrangement could also be such that the central position of the cover 10 is offset in height with respect to the passage point of the yarn 2 and the light zone 20 crosses the yarn in the area of the (upper or lower) reversal of movement of the cover 10.
In this case, there is only one sampling per period of oscillation of the diaphragm 10, and the frequency ratio mentioned is then 2: 1.
Another example of a photoelectric yarn clearer is shown in FIG. 2. The light transmitter is formed by the body 22 with the light exit surface 24. For the sake of clarity, the opposite light receiver 25 is only indicated in its position by dashed and dotted lines. The yarn 2 is passed through the measuring field located between the surfaces 24 and 25.
In contrast to the example according to FIG. 1, here, for the purpose of periodic scanning of the yarn cross-section, not a light zone but a dark zone in the measuring field is masked out. A bracket, preferably made of steel wire, is provided as the diaphragm element, the legs 26 of which are clamped in at 30 and the transverse web 28 of which lies in front of the light exit surface 24 parallel to the yarn 2. The web 28 determines the width of a dark or shadow zone and, if necessary, can be widened accordingly, e.g. B. be pressed flat. The bracket 26, 28 can be resiliently deflected upwards and downwards from the center position shown.
In order to give him a periodic oscillatory movement, preferably with his natural frequency, a fixed, electromagnetic drive device is provided with pole pieces 32 and an excitation winding 34 which is fed with alternating current. The two legs 26 opposite the pole pieces 32 act as an anchor, so that the bracket executes an oscillating movement at twice the frequency of the alternating exciter voltage.
With the web 28 moves to the dark zone masked out by it periodically transversely to the direction of the light rays and d, it yarn 2 up and down. The considerations made with reference to FIG. 1 apply accordingly to the sampling frequency. As long as the section of yarn located in the measuring field is in the shadow zone, its cross-section has no effect on the luminous flux reaching the light receiver. However, in the time intervals in which the dark zone is above or below the yarn, the yarn causes additional shading, the size of which depends on the respective yarn cross-section.
The arrangement according to FIG. 2 is suitable both for those light transmitters which emit a bundle of directed, parallel light beams via the exit surface 24 analogously to FIG. 1, as well as for those light transmitters whose light exit surface 24 acts as a diffuse radiator around which To illuminate yarn 2 at the most obtuse angle possible. A photoelectric yarn cleaner of the last-mentioned type is described in French patent 1363 785, for example.
In addition to the diaphragm arrangement described with reference to FIGS. 1 and 2, other forms of diaphragm elements are of course also conceivable in other cases and depending on the structure of the photoelectric yarn clearer. B. a pinhole or a rotating diaphragm disc in the measuring field with one or more slots, which come to lie temporarily at the level of the yarn in the same direction as this. The drive means for the diaphragm element can of course also be designed differently from the examples according to FIG. 1 or 2.
When selecting the sampling frequency, it can be assumed that a new sampling should take place at the latest after a yarn length that is equal to the length of the measuring field has passed through. This results in complete scanning of the yarn cross-section.
(Yarn errors that are significantly shorter than the measuring field experience a weakening in the signal due to the measuring principle, and the measuring field length is adapted to the textile-technical requirements in this regard.) If, for example, a measuring field length of 1 cm and a scanning frequency of 2 kHz are assumed (oscillation frequency of the bracket 26, 28 according to FIG. 2 = 1 kHz), the above-mentioned requirement is still at a maximum throughput speed (winding speed) of the yarn of 20 m / sec met.
It goes without saying that these details and considerations are only intended to give an indication of the practical dimensions. However, it is easy to see that with suitable dimensioning, a vibration drive can be implemented using the natural resonance of the diaphragm member and the drive system.
As a result of the effect of the diaphragm organ oscillating in the measuring field of the Garnrei niger, the light receiver or photoelectric converter emits an electrical pulse signal. An example of the course of this signal is shown in FIG. 3 as the output voltage ut of the preamplifier 9 as a function of the time t and compared with the corresponding piece of yarn 2 passing through during this time. Each sampling period T is made up of two intervals a and b, with the instantaneous value of the tension being independent of the yarn cross-section during interval a, while in interval b the yarn causes additional shading according to its cross-section, whereby the tension drops suddenly.
The height h of the resulting pulses 41 corresponds to the absolute value of the cross section of the yarn section currently in the measuring field and the course of the cross section over the yarn length results as an envelope curve 40 for the scanning pulses 41. This envelope curve is therefore an image of the yarn diameter or Yarn cross-section and in particular shows thickened yarns 44, 46, 48 or thin areas. However, it is not the envelope curve 40 on which the further signal evaluation is based, but only the height h of the individual pulses 41.
The height k in Fig. 3, i.e. H. the signal size in the intervals a, which is independent of the yarn cross-section, is stabilized in a manner known per se by a control process which only responds to slow changes, but not to the sudden changes between the intervals a and b. This ensures a constant sensitivity independent of the aging of the lamp or of the transducer 8 and of dust etc., and the pulse height h of the signal voltage ut constantly corresponds to the absolute value of the yarn cross-section. The aforementioned scheme can, for.
B. by circuit measures in the preamplifier 9 alone or by acting on the feed current of the measuring field lamp.
After amplification of the alternating component of the signal voltage Ut, the pulse signal u2 according to FIG. 4 is obtained, in which the pulse height h 'is proportional to the pulse height h of the signal Ut. 5 shows the block diagram of an evaluation circuit for further processing of this pulse signal u. ;. The circuit contains in sequence a pulse height discriminator 50, a pulse counter 52, a switching stage (monovibrator) 54 and the execution element 56 of the cleaner (exciter winding for cutting knife, counter, etc.).
The pulse height discriminator 50 has an adjustable threshold value p (see also FIG. 4) and only allows those input pulses u2 to pass whose pulse height h ′ exceeds the threshold value p.
In some applications it is desirable to only let the yarn clearer respond if a yarn fault not only exceeds a certain (adjustable) dimension with regard to the thickness deviation, but also reaches a certain minimum length.
With the measuring method described here, an evaluation of the yarn defects according to their length can be traced back to a pulse count, since with a given sampling frequency f and throughput speed v each pulse corresponds to a certain yarn length 1-v / f. For this purpose, the pulse counter 52 is provided, which counts the pulses passed by the pulse height discriminator 50 and only generates an output signal when a preselected count value n is exceeded.
For this purpose, an electronic, digital or analog working counting stage, known per se, is suitable, the counting value n of which is adjustable and which experiences an automatic reset of the counting value with a certain time constant.
Assuming, for example, that the response threshold p of the pulse height discriminator 50 is set to the value shown in FIG. 4 and the count value of the pulse counter 52 is set to n = 4, the result when the yarn section on which FIGS. 3 and 4 is based is passed The following mode of operation of the circuit according to FIG. 5: The signal pulses when passing through a relatively slight thickening 44 do not reach the threshold value p, the discriminator 50 gives no output signal, and the pulse counter remains in its initial state. The passage of a stronger thickening 46 results in two pulses which exceed the threshold p and reach the counter circuit 52.
The preselected count n = 4 is, however, not reached, which means that the yarn thickening does not have the minimum length required for the cleaner to respond and is therefore not taken into account. Only a longer Dickatelle 48, which results in six consecutive pulses exceeding the threshold p, brings the counting circuit 52 to the set count value and causes it to emit an output signal which, via the switching stage 54, excites the execution element 56 and thus the cleaner to respond.
FIG. 6 shows the block diagram of a system in which a plurality of cleaners with associated evaluation circuits are connected to a common supply and setting device 70; only a single evaluation circuit 58 is shown, while the connection of further, similar circuits via connecting lines 72, 74 is indicated.
The evaluation circuits 58 of the system differ from the example according to FIG. 5 in that the pulse signal u2 (preferably via a contact 59 to be explained below) is fed to two parallel channels, each of which has a pulse height discriminator 60 or 61 and one Pulse counters 62 and 63, respectively; Both channels control via a switching stage 64 the execution element 66, which is connected to a feed line 74 common to all evaluation circuits.
The threshold values p1, p2 for the discriminators 60, 61 and the count values ut, u2 for the counting circuits 62, 63 can be set using appropriate setting means in a setting circuit 80 of the device 70, specifically for all connected evaluation circuits via the lines 72. Due to the different setting of the two channels of each response threshold p, but a larger count value n than in the other channel 60, 62, it is possible to have the cleaner respond separately to different classes of yarn defects. When it comes to the detection of very long yarn defects, such as
B. double and multiple threads are involved, the count value n of the pulse counter can be permanently set in the relevant channel 61, 63. In addition, it is also conceivable to design a pulse height discriminator in such a way that it emits output pulses when the signal pulses fall below a given response level, whereby the cleaner responds to defective thin spots in the yarn.
In a manner not shown, the contact 59 is preferably automatically dependent on the yarn run at the relevant winding station, in such a way that it is closed when the winding process is interrupted and sends the pulse signal to the evaluation circuit. This ensures the exact correspondence between the sampling frequency and the yarn length passing through per sampling period T, as is necessary for the described assessment of the error lengths by means of pulse counting.
A particular advantage that the described method offers thanks to the absolute measurement achieved with it is the possibility of simple calibration or determination of a response limit p adapted to the respective yarn type, in particular in the mentioned channel 61, 63 in which the thickness deviations to be detected only are slightly above the setpoint.
A suitable calibration device, which is preferably to be switched into the circuit of the execution element 56 or 66, is shown in FIG. 6 in the form of a button 76 with a lamp 78, which in this case is connected to the common feed line 74 in the setting device 70. In normal operation, the button 76 is closed and thus the lamp 78 connected in parallel with it is bridged. When actuated, d. H. With the button 76 open, each response pulse of a switching stage 64 causes the lamp 78 to flicker briefly, while the current for excitation of the execution element 66 is too weak due to the resistance of the lamp.
A suitable setting of a response level p can then be determined by observing the lamp in the following way: A relatively high level value is assumed and this value is gradually reduced as a yarn sample passes through until it is within the range the pulse heights corresponding to the yarn thickness is achieved, which is recognized by the flak core of the lamp 78 beginning. On the basis of the word determined in this way, the response level can then be increased again by a certain amount, which corresponds to a thickness deviation that is still considered to be permissible.
It should also be mentioned that, of course, the evaluation circuit according to FIG. 5, which has only one channel, optionally with delay switch 59 and / or calibration device 76, 78 can also be used in a system with a plurality of cleaners and a common supply device, and on the other hand the Evaluation circuit according to FIG. 6 with the assigned measuring field can also be used individually.