CH639768A5

CH639768A5 - Photoelektrischer spulenfuehler zum detektieren des bewicklungszustands einer textilspule.

Info

Publication number: CH639768A5
Application number: CH244379A
Authority: CH
Inventors: Werner Eichenberger
Original assignee: Loepfe Ag Geb
Priority date: 1979-03-15
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1983-11-30
Also published as: DE3008139A1; JPS6214793B2; US4276910A; IN152731B; DE3008139C2; BE882221A; GB2051347B; GB2051347A; JPS55125473A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Spulenfühler, zum Detektieren des Bewicklungszustands einer Textilspule, mit einer Lichtquelle, einem ersten und einem zweiten Lichtsensor zur Aufnahme von der Lichtquelle ausgehenden und von der Spule spiegelnd bzw. diffus reflektierten Lichts, wobei die optischen Achsen der Lichtquelle und der Lichtsensoren in einer Abtastebene liegen. Die Erfindung betrifft auch einen photoelektrischen Spulenfühler zum Detektieren des Bewicklungszustands einer Textilspule, mit zwei wechselweise gepulsten Lichtquellen und einem Lichtsensor.

Ein photoelektrischer Spulenfühler dieser Art ist bereits aus der US-PS 3 693 671 bekannt. Bei diesem bilden die optischen Achsen der Lichtquelle und einer ersten Photozelle einen stumpfen Winkel; die zweite Photozelle ist mit ihrer optischen Achse nahe an der optischen Achse der Lichtquelle angeordnet. Mit einem Spulenfühler dieser Art kann der Bewicklungszustand von Spulen geprüft werden, die nicht in besonderer Weise präpariert sind, insbesondere nicht mit einem reflektierenden Balg versehen sind. Insbesondere dient ein solcher Spulenfühler zur Anzeige des Leerzustands von Schussspulen an automatischen Webmaschinen. Das Prinzip der Anzeige beruht darauf, dass ein normaler Garnwickel diffus reflektiert, während die Oberfläche einer leeren Spule eine überwiegend spiegelnde Reflexion aufweist. Günstig für die Anzeige sind lackierte Spulen, da diese eine gute spiegelnde Reflexion aufweisen.

Wird eine bewickelte, diffus reflektierende Spule abgetastet, dann sind die Photozellensignale und deren Differenz klein. Vorteilhaft gleicht man den an die Photozellen angeschlossenen elektronischen Empfangskreis so ab, dass die Differenz Null wird. Bei leerer Spule liefert dann die eine Photozelle, die vom spiegelnd reflektierten Licht getroffen wird, ein grosses Signal, während das Signal der anderen Photozelle, die nur diffus reflektiertes Licht erhält, klein bleibt. Dieser grosse Signalabstand dient zur Anzeige des Leerzustands der Spule.

Es gibt jedoch Fälle, in denen eine sichere Anzeige des Leerzustands der Spule nicht mehr gewährleistet ist. Insbesondere trifft dies zu für Spulen mit verhältnismässig matter Oberfläche, wobei die Anzeige besonders dann unsicher wird, wenn der Wickel aus glänzendem Material, wie Glasfasergarn, besteht. In diesem ungünstigen Falle ist das Reflexionsverhalten der bewickelten und der leeren Spule schon soweit angenähert, dass ein Unterschied schwer zu detektieren ist.

Ferner kann der beschriebene bekannte Spulenfühler für Spulen, deren Kern mit einem Umkehrreflektor versehen ist, nicht mehr verwendet werden. Dies beruht darauf, dass durch die Anordnung der zweiten Photozelle nahe an der Lichtquelle diese Photozelle durch vom Umkehrreflektor reflektiertes Licht erregt wird und somit ihre Aufgabe, nur das diffus reflektierte Licht zu erfassen, nicht mehr erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen photoelektrischen Spulenfühler zu schaffen, der auch in diesen kritischen Fällen eine sichere Anzeige des Bewicklungszustands einer Spule gewährleistet. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenfühler mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Diese Aufgabe wird auch gelöst durch einen Spulenfühler mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen.

Im folgenden wird der erfindungsgemässe Spulenfühler anhand der Zeichnungen durch verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Spulenfühlers mit einer Lichtquelle und zwei Lichtsensoren,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Spulenfühlers mit einer Lichtquelle und zwei Lichtsensoren, in veränderter Winkelanordnung,

Fig. 3 das Schaltbild des Empfangskreises der Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 eine Ausführungsform des Spulenfühlers mit zwei Lichtquellen und einem Sensor.

In Fig. 1 ist der Spulenfühler in schematischer Darstellung, mit geöffneter Vorderwand und von der Vorderseite der Webmaschine gesehen, dargestellt. Im Gehäuse 1 sind eine Lichtquelle 2, ein erster Lichtsensor 3, ein zweiter Lichtsensor 4, ein Sendekreis 8 und ein Empfangskreis 9 angeordnet. Lichtquelle 2 und Lichtsensoren 3,4 sind vorzugsweise als Halbleiterbauelemente ausgebildet. Mit 10 ist eine Schussspule bezeichnet, die einen Wickel 11 trägt. Die Lichtquelle 2 und die Lichtsensoren 3 und 4 sind so angeordnet, dass ihre optischen Achsen SI, S2 und S3 sich in einem Punkt auf der Oberfläche des Kerns der Spule 10 schneiden. Die durch die genannten optischen Achsen Sl, S2, S3 definierte Ebene soll als Abtastebene bezeichnet werden. Die optische Achse Sl der Lichtquelle 2 bildet mit der optischen Achse S2 des ersten Lichtsensors 3 einen stumpfen Winkel a, der hier etwa 120° beträgt, im allgemeinen aber von den baulichen Gegebenheiten der Webmaschine abhängt.

Die optische Achse Sl der Lichtquelle 2 und die optische Achse S3 des zweiten Lichtsensors 4 bilden einen spitzen Winkel ß. Dieser Winkel ß hat vorzugsweise eine Grösse von mehr als 30°. Dadurch wird vermieden, dass bei Vorhandensein eines Umkehrreflektors (z.B. eines bekannten Scotchlite) auf dem Kern der Spule 10 der zweite Lichtsensor 4 durch an dem Umkehrreflektor reflektiertes Licht getroffen wird. Vor der Lichtquelle 2 und dem zweiten Lichtsensor 4 ist je ein Polarisationsfilter 5 bzw. 6 angeordnet. Diese Filter sind so orientiert, dass die senkrecht zu der durch die optischen Achsen S1, S2 und S3 bestimmten Abtastebene schwingenden Komponen-

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ten des Lichts (d.h. die Vektoren der elektrischen Feldstärke) durchgelassen werden. Vor dem ersten Lichtsensor 3 befindet sich ein einfaches Fenster 7 ; es kann jedoch an dieser Stelle ebenfalls ein Polarisationsfilter der genannten Orientierung angebracht sein. Die Verbindungen zwischen dem ersten Lichtsensor 3 und dem zweiten Lichtsensor 4 einerseits und dem Empfangskreis 9 andererseits sind mit Kl bzw. K2 bezeichnet.

In Fig. 1 ist noch die Winkelhalbierende W des Winkels a eingezeichnet, auf die im Zusammenhang mit der folgenden Fig. 2 bezug genommen werden soll. In dieser Figur sind gleiche oder entsprechende Komponenten mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 gekennzeichnet.

Unterschiedlich gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung des zweiten Lichtsensors 4, und zwar fällt dessen optische Achse S3 hier mit der Winkelhalbierenden W zusammen. Ausserdem ist anstelle des Fensters 7 der Fig. 1 vor dem ersten Lichtsensor 3 ein Polarisationsfilter 12 vorgesehen. Ein solches Polarisationsfilter kann auch vor dem Lichtsensor 3 in Fig. 1 vorgesehen sein.

Der Bereich, in welchem der Winkel ß variieren kann, ist nach oben hin nicht streng festgelegt. Vorzugsweise ist der Winkel ß jedoch nicht grösser als die Hälfte des stumpfen Winkels a im Falle ß = a/2 gemäss Fig. 2 fällt bei symmetrischer Anordnung des zweiten Lichtsensors 4 in der Mitte zwischen der Lichtquelle 2 und dem ersten Lichtsensor 3 die optische Achse S3 des zweiten Lichtsensors 4 mit der Winkelhalbierenden W zusammen. Wie bereits gesagt, bringt eine weitere Vergrösserung des Winkels ß keine Vorteile.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des Empfangskreises 9 in schema-tischer Darstellung. Es ist dabei vorausgesetzt, dass die Lichtquelle 2 gepulstes Licht aussendet, wie dies an sich bekannt ist; die Pulsfrequenz kann beispielsweise 10 kHz betragen.

Der an den ersten Lichtsensor 3 angeschlossene Kanal Kl umfasst eine Serienschaltung eines Regelverstärkers 13 und eines Demodulators 15 ; der mit dem zweiten Lichtsensor 4 verbundene Kanal K2 besteht ebenfalls aus einem Regelverstärker 14 und einem Demodulator 16. Die Ausgänge der beiden Demodulatoren 15, 16 sind mit dem positiven bzw. negativen Eingang eines Komparators 17 verbunden. Der negative Eingang des Komparators 17 ist mit einer kleinen positiven Gleichspannung C + von beispielsweise 0,3 V vorgespannt, so dass der Komparator 17 nur auf deutlich positive Signale anspricht. Die beiden Anschlüsse A und B dienen zur Entnahme von Messspannungen, mit deren Hilfe der Empfangskreis 9 abgeglichen und geprüft werden kann, wie dies im Zusammenhang mit der folgenden Tabelle erläutert wird. Es wurde das Verhalten des in Fig. 1 dargestellten Spulenfühlers in dem problematischen Fall - matter Spulenkern mit Glasfaserwickel - untersucht. Es wurden Messungen ohne und mit Filter durchgeführt, deren Ergebnisse in der Tabelle zusammengestellt sind.

Vor jeder Messung wurden bei bewickelter Spule 10 mit Hilfe der Regelverstärker 13, 14 deren Ausgangsspannungen (Spitzenspannungen) bei A und B jeweils auf den gleichen Wert 4 Volt eingestellt; darauf wurden bei leerer Spule bei unveränderter Einstellung die Spannungen bei A und B gemessen.

Tabelle

Kanal KI.

Kanal K2,

Differenz

Punkt A

Punkt B

I. Spule mit Wickel, abgeglichen

4 V

0

II. Spule leer

1. ohne Filter

2,85 V

2,25 V

0,60 V

2. Filter vor Lichtquelle 2

4,25 V

2,00 V

2,25 V

3. Filter vor Lichtquelle 2 und

4,25 V

1,50 V

2,75 V

Sensor 4

Unter II sind die Messergebnisse bei Abtastung des leeren Spulenkerns angegeben. Bei 1. ist die Vergleichsmessung ohne Filter, bei 2. und 3. jeweils eine Messung mit einem bzw. zwei Polarisationsfiltern angegeben.

Die Messung 1 ohne Filter zeigt eine nur geringe Differenz von 0,60 Volt zwischen den Punkten A und B, die jedoch noch genügt, um den Komparator 17 ansprechen zu lassen.

Die Messung zu 2 mit einem Polarisationsfilter vor der Lichtquelle 2 zeigt eine Differenz von 2,25 V zwischen den beiden Kanälen Kl, K2. Die Messung zu 3 mit zwei Filtern ergibt eine noch grössere Differenz von 2,75 V. Wie der Vergleich der Messungen 2 und 3 mit Filter mit der Messung 1 ohne Filter zeigt, ist der Signalabstand durch die Filter um etwa das Vierfache vergrössert worden. Das bedeutet, dass die Sicherheit der Anzeige des Leerzustands der Spule entsprechend grösser geworden ist.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform eines Spulenfühlers arbeitet mit einer ersten und einer zweiten Lichtquelle 18 bzw. 20 und einem Lichtsensor 19. Je ein Polarisationsfilter 22 und 23 ist hier vor dem Lichtsensor 19 und der zweiten Lichtquelle 20 vorgesehen. Die Anordnung ist entsprechend wie in Fig. 2 symmetrisch, wobei die optische Achse S2 der ' zweiten Lichtquelle 20 wieder mit der Winkelhalbierenden W des stumpfen Winkels a zwischen der optischen Achse Sl der ersten Lichtquelle 18 und der optischen Achse S3 des Lichtsensors 19 zusammenfällt.

Schaltungen für den Betrieb des Sendekreises 24 und des Empfangskreises 25 sind aus dem CH-Patent Nr. 559364 und den entsprechenden Patenten in anderen Ländern, z.B. dem US-Patent 3 892492, bekannt.

Es sei darauf hingewiesen, dass bereits die Verwendung eines einzigen Filters eine erhebliche Verbesserung mit sich bringt, wie dies aus der Tabelle, Messung 2, hervorgeht. Dieses einzige Filter muss in jedem Falle so angeordnet sein, dass dadurch sowohl der spiegelnd reflektierte Lichtstrahl längs der Achse S2, Fig. 1 und 2 als auch das längs der Achse S3 diffus reflektierte Licht senkrecht zur Abtastebene polarisiert werden. Im Falle der Fig. 4 braucht zwar nicht das von den Lichtquellen 18 und 20 ausgehende Licht polarisiert zu sein; durch Verwendung eines Polarisationsfilters 22 vor dem einzigen Lichtsensor 19 wird jedoch nur das senkrecht zur Abtastebene polarisierte Licht für die Messung ausgefiltert und verwertet. Wie die Messung 3 der Tabelle zeigt, bringt auch die Anordnung eines zweiten Filters noch eine merkliche Verbesserung mit sich.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 kann die Lichtquelle 2 sowohl mit Gleichlicht als auch mit gepulstem Licht erregt werden, wie dies an sich bekannt ist. Es empfiehlt sich jedoch die Anwendung von gepulstem Licht, da hierdurch der Einfluss des aus der Umgebung eingestrahlten Fremdlichts unterdrückt wird. Bei der Anordnung der Fig. 4 müssen die Lichtquellen 18 und 20 in jedem Falle mit abwechselnd gepulstem Licht betrieben werden, da es sonst nicht möglich ist, die von den beiden Lichtquellen herrührenden Signale im Empfangskreis 25 zu trennen und miteinander zu vergleichen.

Die beschriebenen Spulenfühler sind allgemein bei Verwendung von Textilspulen beliebiger Art verwendbar, z.B. von solchen mit spiegelndem oder umkehrreflektierenden Belag. Besondere Vorteile bieten diese Spulenfühler jedoch beim Einsatz unpräparierter, insbesondere matter Spulen und solcher mit Scotchlite oder anderem umkehrreflektierenden Belag.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Photoelektrischer Spulenfühler zum Detektieren des Bewicklungszustands einer Textilspule, mit einer Lichtquelle, einem ersten und einem zweiten Lichtsensor zur Aufnahme von der Lichtquelle ausgehenden und von der Spule spiegelnd bzw. diffus reflektierten Lichts, wobei die optischen Achsen der Lichtquelle und der Lichtsensoren in einer Abtastebene liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen (Sl, S2) der Lichtquelle (2) und des ersten Lichtsensors (3) einen stumpfen Winkel a bilden und dass ein Polarisationsfilter vor der Lichtquelle (2) in solcher Anordnung vorgesehen ist, dass die senkrecht zu der Abtastebene (Sl, S2, S3) schwingenden Komponenten des Lichts durchgelassen werden.

2. Spulenfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtsensor (4) zwischen der Lichtquelle (2) und dem ersten Lichtsensor (3) so angeordnet ist, dass der Winkel ß zwischen der optischen Achse (Sl) der Lichtquelle (2) und der optischen Achse (S3) des zweiten Lichtsensors (4) gleich 30° oder grösser als 30° ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Spulenfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel ß zwischen der optischen Achse (Sl) der Lichtquelle (2) und der optischen Achse (S3) des zweiten Lichtsensors (4) nicht grösser ist als die Hälfte des stumpfen Winkels a.

4. Photoelektrischer Spulenfühler zum Detektieren des Bewicklungszustands einer Textilspule, mit zwei wechselweise gepulsten Lichtquellen und einem Lichtsensor zur Aufnahme von den Lichtquellen ausgehenden und von der Spule spiegelnd bzw. diffus reflektierten Lichts, wobei die optischen Achsen der Lichtquellen und des Lichtsensors in einer Abtastebene liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen (Sl, S2) der einen Lichtquelle (18) und des Lichtsensors (19) einen stumpfen Winkel a bilden und dass ein Polarisationsfilter vor dem Lichtsensor (19) in solcher Anordnung vorgesehen ist, dass die senkrecht zu der Abtastebene (S 1, S2, S3) schwingenden Komponenten des Lichts durchgelassen werden.