CH615756A5

CH615756A5 -

Info

Publication number: CH615756A5
Application number: CH224377A
Authority: CH
Inventors: Donald Carleton Mead; Harvey Lee Kasdan; Jordan Lewis Dorrity
Original assignee: Greenwood Mills Inc
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1980-02-15
Also published as: CA1071732A; DE2707538A1; JPS52116281A; DE2707538B2; GB1567497A; US4124300A; DE2707538C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen so Fehlerprüfung von Geweben, insbesondere zur Prüfung von Webstoffbahnen in Webereien.

Es ist üblich, zur Qualitätskontrolle in Webereien hergestellte Stoffbahnen zu prüfen. Für eine solche Prüfung sind derzeit zwei grundsätzliche Verfahren bekannt. Beim ersten 55 Verfahren wird das Gewebe durchstrahlt und die Intensität des an der Geweberückseite austretenden Lichtes gemessen. Änderungen der Intensität zeigen dabei Änderungen der Dichte des Gewebes an. Das zweite Verfahren beruht auf Reflexion, wobei das Gewebe mit Licht bestrahlt und das vom Gewebe reflek-6o tierte Licht analysiert wird.

Weiterhin ist es zur Untersuchung verschiedener Materialien bekannt, monochromatisches Licht zu verwenden und mit diesem ein Beugungsmuster zu erzeugen. Beispielsweise kann so ein einfaseriger Faden oder Draht hinsichtlich Grösse und 65 Form dadurch untersucht werden, dass die Fäden mit monochromatischem Licht bestrahlt werden und das sich ergebende Beugungsmuster untersucht wird, wie dies beispielsweise aus der US - PS 3 659 950 bekannt ist. Eine derartige Nutzbarma

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chung von Beugungserscheinungen zur schnellen Untersuchung textiler Stoffe wie insbesondere Gewebe ist jedoch bislang nicht bekannt.

Mit der Erfindung soll daher ein verbessertes Verfahren zur Fehlerprüfung von Geweben geschaffen werden, welches insbesondere für die Qualitätskontrolle in Webereien geeignet ist.

Im Rahmen der Erfindung ist gefunden worden, dass sich Beugungsmusteruntersuchungen zur Hochgeschwindigkeits-Fehlerprüfung von Geweben aus Webereien eignen, wozu das Gewebe mit einem monochromatischen Lichtstrahl eines vorgegebenen Querschnitts bestrahlt wird, der ausreichend gross ist, um eine grosse Anzahl von Kettfäden und Schussfäden des Gewebes zu umfassen, also gleichzeitig zu beaufschlagen.

Bereits in dieser Hinsicht weicht das erfindungsgemässe Verfahren von bekannten Untersuchungsverfahren ab, welche mit Lichtbeugung arbeiten.

Zusätzlich zu der grundsätzlichen Massnahme, eine grosse Anzahl von Kettfäden und Schussfäden gleichzeitig zu erfassen, kann das Beugungsmuster kontinuierlich untersucht werden. Dazu wird das mit dem monochromatischen Licht durchstrahlte Gewebe in einer vorgegebenen Ebene bewegt und das sich ergebende Muster in der Untersuchungsebene kontinuierlich untersucht.

Durch Weiterverarbeitung der ankommenden Information in verschiedenen Gebieten der Untersuchungsebene des Beugungsmusters lassen sich viele unterschiedliche Fehlerarten des Gewebes einfach erfassen und das Gewebe kann entsprechend den bei der Weiterverarbeitung der Information gewonnenen Ausgangsdaten klassifiziert werden.

Weitere Einzelheiten, und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte perspektivische Darstellung der Grundbauteile zur automatischen Fehlerprüfung gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines sich in der zeitlichen Folge ausbildenden Beugungsmusters auf der Untersuchungsebene des Detektors gemäss Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht eines der Nebenmaxima des Beugungsmusters gemäss Fig. 2,

Fig. 4 eine stark vergrösserte Ansicht eines untersuchten Gewebeabschnittes mit einer ersten Fehlerart und

Fig. 5 eine Fig. 4 entsprechende Ansicht einer zweiten Fehlerart.

In Fig. 1 ist ein typisches Gewebe 10 aus einer Weberei dargestellt, welches in einer vertikalen Ebene P gemäss dem eingezeigten Pfeil nach unten bewegt wird. Hierzu kann jedes geeignete Fördersystem für das Gewebe 10 verwendet werden, welches beispielsweise eine Speicherrolle 11 und eine Aufwik-kelrolle 12 für das Gewebe 10 aufweist.

Die wesentlichen Bauteile zur Durchführung des erfin-dungsgemäss'en Verfahrens bestehen in einer monochromatischen Lichtquelle wie einer Laserquelle 13 zur Bestrahlung des Gewebes mit einem Parallellichtbündel, welches durch eine Kollimationslinse 14 ausgerichtet wird. Die bestrahlte Fläche ist mit Af bezeichnet und weist einen so grossen Querschnitt auf, dass eine grosse Anzahl von Kettfäden und Schussfäden des Gewebes 10 gleichzeitig beaufschlagt wird.

Typische Gewebe weisen eine Fadendichte zwischen etwa 150 und 400 Fäden pro 10 cm (40 bis 100 Fäden pro engl. Zoll), und zwar Schussfäden oder Kettfäden, auf. Der Durchmesser des Lichtbündels aus der Kollimationslinse 14 andererseits kann zwischen etwa 2,5 und 5 cm liegen, so dass unter einer grossen Anzahl der erfassten Fäden im vorliegenden Zusammenhang typischerweise etwa 40 bis 100 oder mehr Kettfäden oder Schussfäden zu verstehen sind. Das Verfahren ist jedoch grundsätzlich auch für eine geringe Fadenzahl bis hinunter zu beispielsweise 25 Fäden anwendbar, jedoch übersteigt die Anzahl der Kettfäden oder Schussfäden auch für einen Lichtbündeldurchmesser von nur etwa 2,5 cm in der Regel diese Minimalzahl.

s Wie ohne weiteres aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird das monochromatische Lichtbündel auf eine Seite des Gewebes 10 vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Gewebeebene gerichtet. Das Lichtbündel wird nach seinem Austritt auf der anderen Seite des Gewebes 10 durch eine Sammellinse 15 auf einen io Detektor 16 fokussiert, wodurch ein Beugungsmuster in einer einzigen Untersuchungsebene 17 ausgebildet wird.

Damit die gesamte Fläche des Gewebes 10 geprüft werden kann, wird mit der Fläche Af über die gesamte Breite b des Gewebes abgetastet, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 1 15 veranschaulicht ist, während gleichzeitig das Gewebe 10 nach unten durchläuft. Auf diese Weise wird in der Untersuchungsebene 17 des Detektors 16 in zeitlicher Folge das Beugungsmuster für aufeinanderfolgende, vom monochromatischen Lichtbündel bestrahlte Flächenbereiche erzeugt.

2o In Fig. 2 ist das erzeugte Beugungsmuster schematisch veranschaulicht, wobei das zentrale Hauptmaximum, also das Maximum nullter Ordnung, mit C bezeichnet ist und auch die umliegenden seitlichen Nebenmaxima erster Ordnung veranschaulicht sind. Die wesentlichen Nebenmaxima in diesem Beu-25 gungsmuster sind die Achsen X - X und Y — Y, die senkrecht zur Richtung der Schussfäden bzw. der Kettfäden des Gewebes liegen.

Wenn somit die Kettfäden, die in Fig. 4 mit 18 bezeichnet sind, im Gewebe 10 gemäss Fig. 1 die senkrechten Fäden sind, 30 während die Schussfäden 19 die horizontalen Fäden sind, so rühren die mit Wl und W2 entlang der Achse X — X in Fig. 2 bezeichneten seitlichen Nebenmaxima von Kettfäden her, während die in Richtung der Achse X — X liegenden seitlichen Nebenmaxima Fl und F2 von den Schussfäden herrühren. Vor 35 allem diese seitlichen Nebenmaxima erster Ordnung entlang der Achsen X - X und Y - Y sind zusammen mit dem Hauptmaximum nullter Ordnung von wesentlicher Bedeutung zur Erzielung einer Information über die Gesamtqualität des Gewebes.

Die Maxima des Beugungsmusters bilden in der aus Fig. 2 4o ersichtlichen Weise räumliche Energieberge, wenn die Intensität die Höhendimension bildet. Zur Weiterverarbeitung des Beugungsmusters zur qualitativen Einstufung des Gewebes werden diese einzelnen Energieberge durch ein Zerrlinsensystem in Energieflächen umgewandelt. Jede dieser Energieflächen, die 45 gewissermassen ein eindimensionales Beugungsmuster in einer Linie der Untersuchungsfläche 17 darstellt, wird sodann durch eine eigene Fotodetektoranordnung weiterverarbeitet, welche die Lichtintensität in elektrische Energie umwandelt. Jedes der derart aufeinanderfolgenden elektronischen Signale wird so sodann einer Diskriminatorschaltung zugeführt, welche in «fehlerfrei» und «fehlerhaft» unterscheidet.

Somit werden verschiedene Bereiche des Beugungsmusters individuell weiterverarbeitet, wobei typische Bereiche für die Weiterverarbeitung in Fig. 2 durch die gestrichelten Kreislinien 55 bei RI, R2 und R3 veranschaulicht sind.

In Fig. 3 ist beispielhaft ein Schnitt durch den Energieberg oder das Nebenmaximum Wl erster Ordnung im Bereich R1 veranschaulicht, wobei sich die in starker Linie veranschaulichte Intensitätsverteilung ergibt, wenn das Gewebe fehlerfrei ist. Im 60 Falle eines Fehlers im Gewebe verändert sich die Höhe und die Form des Energieberges in der Regel derart, dass die Intensitätsspitze des Nebenmaximums verringert wird und das Nebenmaximum breiter, also weniger diskret wird. Ein typischer Fehler ist in Fig. 4 veranschaulicht, wo als Fehler 4=1 ein Doppelfa-65 den veranschaulicht ist, der aus zwei eng benachbarten Kettfäden besteht. Ein solcher Doppelfaden würde den mit durchgehenden Linien ausgezogenen Intensitätsverlauf gemäss Fig. 3 hinsichtlich Grösse und Form nach Art der gestrichelt in Fig. 3

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eingezeichneten Linie verändern, welche mit Wl ' bezeichnet ist. Dieser Webfehler wird als Doppelfadenfehler bezeichnet.

Eine zweite Fehlerart ist in Fig. 5 veranschaulicht und besteht in einer lokalen Aufdrillung der Garnfasern, was als Wulst bezeichnet wird. Ein solcher Fehler ist als Fehler =f=2 ■ veranschaulicht und kann auch durch Fremdstoffanlagerung an einem der Kettfäden auftreten.

Wie Fig. 3 mit der gestrichelten Kurve Wl " veranschaulicht, führt auch ein solcher Fehler zu einer merklichen Veränderung der fehlerfreien, ausgezogenen Kurve W1. i (

Wenn somit ganz einfach die Höhe und Form der jeweiligen Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen wird, so können die gewünschten Ausgangsdaten erhalten werden und es ergibt sich eine Qualitätseinstufung des jeweils geprüften Flächenbereichs des Gewebes. Ein sehr wesentlicher i s Vergleichsmassstab ergibt sich hierbei durch die Höhe und die Form des Hauptmaximums C. Das Hauptmaximum C enthält selbst wertvolle Informationen bezüglich grösserer Fehler, da seine Intensität sich mit Änderungen in der Gesamtdichte des Gewebes ändert. Durch die Verwendung des Hauptmaximums 21 als Vergleichsbasis für die Nebenmaxima wird jedoch die Untersuchung der Nebenmaxima im wesentlichen unabhängig von Änderungen in der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann die im Beugungsmuster enthaltene Information auch dahingehend ausge- 25 wertet werden, dass die Abstände zwischen den Flächenmittelpunkten bzw. Intensitätsspitzen der Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichsabständen verglichen werden, um den Abstand zwischen den Kettfäden und zwischen den Schussfäden des Gewebes zu bestimmen. Diese Abstände benachbarter Maxima 30 sind in Fig. 2 mit a und b bezeichnet und dienen zur Bestimmung der Schussfadendichte und der Kettfadendichte des Gewebes.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Vergleichsgrundlagen für die durchzuführenden Vergleiche als 35 Mittelwert vergangener Amplituden- und Formvergleiche der Nebenmaxima erhalten. Wenn beispielsweise in irgendeinem der Amplituden-Quantisierungspegel eine Anzahl von Abweichungen auftritt, die in positivem oder in negativem Sinn um mehr als eine Standardabweichung vom Mittelwert abweicht, so 40 erfolgt die Anzeige «fehlerhaft». Solche Histogramme werden in der bereits erläuterten Art vorzugsweise unter Heranziehung des Hauptmaximums gemacht, so dass die Fehlerentscheidungen unabhängig von der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes sind.

Weiterhin kann bevorzugt eine sich ständig anpassende 45 statistisch gebildete Vergleichsabfolge der Höhe und der Form der Nebenmaxima gespeichert werden, so dass der Vergleich für laufende Entscheidungen nur auf den letzten wenigen untersuchten Proben beruht, beispielsweise auf 32 Proben, die im Laufe des letzten untersuchten Meters analysiert worden sind. ; Somit werden nicht nur aufeinanderfolgend einzelne lokale Flächenbereiche des Gewebes, welche vom Lichtbündel durchdrungen werden, hinsichtlich ihrer Güte analysiert und eingestuft, sondern darüberhinaus kann die individuelle Güteeinstufung der lokalen Bereiche über einen grossen Flächenbereich ) des Gewebes aufsummiert werden und so eine Gesamtgüteeinstufung eines grossen Flächenbereiches des Gewebes erfolgen.

Die Vergleiche der Formen und Höhen der Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichswerten können durch einfache Beobachtung der sich ausbildenden Beugungsmuster auf einem ; Sichtschirm erfolgen, der vor dem Detektor 16 gemäss Fig. 1 angeordnet ist. In diesem Falle wird das Beugungsmuster visuell beobachtet und mit einem einem fehlerfreien Gewebe entsprechenden Muster verglichen. Von dem Beugungsmuster auf dem Sichtschirm können fotografische Aufnahmen gemacht und mit 1 früheren Aufnahmen verglichen werden.

Bevorzugt werden jedoch die Nebenmaxima erster Ordnung durch eine Linse gesammelt und in einer linearen Fotodiodenanordnung erfasst. Ein solcher Diodendetektor ist beispielsweise in der US-PS 3 937 580 erläutert, auf die insoweit ebenso wie auf die US-PS 3 689 772 ausdrücklich Bezug genommen wird, die eine andere Fotodetektoranordnung zeigt, welche zur Weiterverarbeitung des Beugungsmusters des erfindungsgemässen Verfahrens dienen könnte. Mit einem Fotodetektor der aus der US-PS 3 689 772 bekannten Art ist das erfindungsgemässe Verfahren in der Praxis bereits durchgeführt worden, wobei Bereiche ausgeblendet wurden, um eine lineare Anordnung zu erhalten, so dass die Nebenmaxima entweder entlang der Achse X—X oder der Achse Y - Y dadurch individuell untersucht werden konnten, dass nicht ausgeblendeten Bereiche der Anordnung parallel zur jeweils zu untersuchenden Achse in geeigneter Weise ausgerichtet wurden.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, schafft die Erfindung ein wesentlich verbessertes Verfahren zur schnellen Fehlerprüfung und Qualitätseinstufung von textilen Flächengebilden wie Geweben aus einer Weberei und das erfindungsgemässe Verfahren kann so ausgeführt werden, dass im Vergleich zu bekannten Verfahren unter Ausnutzung nur der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes oder der Reflexionscharakteristiken einer Gewebeseite erheblich mehr Information bezüglich der Qualität des Gewebes gewonnen wird.

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung von Kett-und Schussfäden enthaltendem Gewebe, um die Qualität des Gewebes zu bestimmen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bestrahlung des Gewebes (10) mit einem monochromatischen Lichtstrahl auf einer Querschnittsfläche (Af) welche eine Mehrzahl von Kett- und Schussfäden (18,19) einschliesst, um von dem Gewebe (10) ein Beugungsmuster zu erhalten, welches ein Hauptmaximum (C) und Nebenmaxima (Fl, F2, Wl, W2) aufweist, wobei die Nebenmaxima entlang von Achsen (X, Y) orientiert sind, die sich in Richtung der Kett- bzw. der Schussfäden (18,19) erstrecken.

b) Abtastung mindestens eines Teiles des Beugungsmusters einschliesslich einer bestimmten Anzahl Nebenmaxima durch eine entsprechende Anzahl zeilenförmig angeordneter Fotodetektoren (16) ohne Verwendung eines Referenz-Beugungsmu-sters, und c) individuelle Auswertung jedes abgetasteten Nebenmaximums durch Verarbeitung nur der Ausgangssignale derjenigen Fotodetektoren (16), welche dem jeweiligen abgetasteten Nebenmaximum entsprechen, um eine Anzeige von Daten über die Qualität des Gewebes (10) zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätshöhe und die Form der Nebenmaxima (Fl, F2, Wl, W2) mit Vergleichsdaten verglichen werden, um mindestens einen Teil der Ausgangsdaten zu bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Vergleichsdaten die Intensitätshöhe und die Form des Hauptmaximums (C) darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Information über grössere Fehler im Gewebe (10) di Intensitätshöhe und die Form des Hauptmaximums (C) mit bestimmten Standartwerten verglichen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der bestimmten Vergleichsdaten durch Mittelwertbildung vorangegangener Amplituden- und Formver-gleiche der Nebenmaxima gebildet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Zentren der Nebenmaxima (Fl, F2, Wl, W2) mit vorgegebenen Vergleichsdaten zur Bestimmung der Fadendichte in Kett- und Schussrichtung verglichen wird, um die Anzahl der Kettenfäden (18) und die Anzahl der Schussfäden (19) pro Zentimeter zu bestimmen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (10) in einer bestimmten Ebene (P) bewegt und nach Massgabe der erhaltenen Daten qualitativ eingestuft wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlicher Aufeinanderfolge lokale Flächenbereiche des Gewebes (10), durch welche der Lichtstrahl hindurch tritt, einzeln qualitativ eingestuft werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Einstufungen der lokalen Flächenbereiche über eine bestimmte grössere Fläche des Gewebes (10) aufaddiert und dieser Fläche auf der Basis dieser Addition eine Gesamtqualitätseinstufung zugeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Intensität wenigstens eines Nebenmaximums des Beugungsmusters ausgewertet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Versetzung wenigstens eines Nebenmaximums des Beugungsmusters ausgewertet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Intensitätshöhe zur Intensitätsverteilung wenigstens eines Nebenmaximums des Beugungsmusters ausgewertet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass wenigstens ein Nebenmaximum im Verhältnis zum Hauptmaximum ausgewertet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (10) wenigstens während der Verfahrens-s schritte a) und b) bewegt wird, und dass Schritt c) die Auswertung wenigstens eines Nebenmaximums im Verhältnis zum Hautpmaximum im wesentlichen unabhängig von Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes (10) infolge seiner Bewegung umfasst.

io 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Zentren der Nebenmaxima (Fl, F2, Wl, W2) mit vorgegebenen Vergleichsdaten zur Bestimmung der Fadendichte in Kett- und Schussrichtung verglichen wird, um die jeweilige Anzahl der Kett- und Schussfäden (18, i519) pro Masseinheit zu bestimmen.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (10) in einer bestimmten Ebene (P) bewegt wird, wobei während des Schrittes c) wenigstens eine Eigenschaft wenigstens eines momentanen Maximums mit einer vor-

2n bestimmten Abfolge jener Eigenschaft vorangegangener Maxima verglichen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsabfolge aus der Intensitätshöhe und Form von Maxima in aufeinanderfolgenden Beugungsmustern in der

25 Untersuchungsebene (P) während der Bewegung des Gewebes (10) gebildet wird, wobei diese jeweils auf eine vorbestimmte Anzahl von unmittelbar vorangegangenen Beugungsmustern begrenzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, 3o dass jedes der Nebenmaxima des entsprechenden Beugungsmusters zur kontinuierlichen Ergänzung der Vergleichsabfolge herangezogen wird, welche unabhängig von Änderungen der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes (10) während seiner Bewegung ist.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 35 dass während des Verfahrensschrittes b) je ein den Kettfäden

(18) zugeordnetes und ein den Schussfäden (19) zugeordnetes Nebenmaximum (Fl, F2, Wl, W2) abgetastet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschnittes b) das Hauptmaximum

•«> (C) durch einen Fotodetektor abgetastet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewerteten seitlichen Nebenmaxima des Beugungsmusters zwei den Kettfäden (18) zugeordneten Nebenmaxima erster Ordnung und zwei den Schussfäden (19) zugeordneten

45 Nebenmaxima erster Ordnung aufweisen.