CH677538A5

CH677538A5 -

Info

Publication number: CH677538A5
Application number: CH4601/88A
Authority: CH
Inventors: Frank Ade; Jakob Koella
Original assignee: Loepfe Ag Geb
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1991-05-31
Also published as: DE3941008A1; IT8912609A1; IT8912609A0; IT1236139B; JPH0364572A

Description

1 CH 1 CH

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Oberflächenfehlern, insbesondere von Spannfäden an mindestens einer Stirnseite einer Garnspule mit einer Anordnung zum Beleuchten mindestens eines Bereichs der Stirnseite, einer Einrichtung zur Aufnahme mindestens eines Bildes des beleuchteten Bereichs und einer Bildauswerteeinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erkennen von Spannfäden mit einer solchen Einrichtung. The invention relates to a device for detecting surface defects, in particular tension threads on at least one end face of a yarn package with an arrangement for illuminating at least one area of the end face, a device for recording at least one image of the illuminated area and an image evaluation device. The invention further relates to a method for recognizing tension threads with such a device.

Es ist z.B. aus der Publikation DE-A 3 630 668 bekannt, bewickelte Fadenspulen mittels optischer Prüfverfahren auf Fehler zu untersuchen. Dabei werden die Spulenendflächen zur Erkennung von Spannfäden unter einem steilen Winkel beleuchtet. Die beleuchteten Stellen werden mittels einer herkömmlichen Aufnahmeoptik auf Bildsensoren abgebildet, Das aufgenommene Bild wird digitalisiert und ausgewertet. Es hat sich indessen gezeigt, dass die herkömmliche Art der Bildauswertung das zuverlässige Erkennen von Spannfäden nur mit erheblichem Rechenaufwand und entsprechend langer Rechenzeit gestattet. Diese Zeit dauert für eine effiziente Kontrolle einer laufenden Produktion zu lange. It is e.g. from publication DE-A 3 630 668 to examine wound thread spools for defects by means of optical test methods. The end faces of the bobbin are illuminated at a steep angle for the detection of tension threads. The illuminated areas are imaged on image sensors using conventional optics. The captured image is digitized and evaluated. However, it has been shown that the conventional type of image evaluation only allows the reliable detection of tension threads with considerable computing effort and a correspondingly long computing time. This time is too long for an efficient control of a running production.

Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass Oberflächenfehler, insbesondere Spannfäden an einer Stirnseite einer Garnspule rasch, d.h. dem Produktionstakt entsprechend, und mit erheblich reduziertem Rechenaufwand erkannt werden können, um eine automatische Qualitätskontrolle der laufenden Spulenproduktion zu ermöglichen. It is therefore the task of designing a device and a method of the type mentioned at the outset in such a way that surface defects, in particular tension threads on an end face of a yarn spool, quickly, i.e. according to the production cycle, and can be recognized with significantly reduced computing effort, in order to enable automatic quality control of the ongoing spool production.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features of claims 1 and 9.

Durch die erfindungsgemässe Verwendung einer Zylinderlinse wird die Möglichkeit geschaffen, Spannfäden um einiges rascher zu erkennen, da ein grosser Teil der Verarbeitung optisch erfolgt und nur einige einfache Rechenoperationen bei der Bildauswertung nötig sind. Insbesondere kann mit der Zylinderlinse eine Integration entlang von Linien auf optischem Weg erreicht werden, was den entsprechenden, aufwendigen Rechenvorgang erspart. The use of a cylindrical lens according to the invention creates the possibility of recognizing tension threads a lot more quickly, since a large part of the processing takes place optically and only a few simple arithmetic operations are necessary for image evaluation. In particular, an integration along lines can be achieved optically with the cylindrical lens, which saves the corresponding, complex calculation process.

Nachfolgend wird der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung im Sinne von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen: The structure and the mode of operation of the invention are explained in more detail below in terms of exemplary embodiments with reference to the drawings. In it show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Optik in perspektivischer Darstellung, 1 is a schematic representation of the structure of the optics in a perspective view,

Fig. 2 die Funktionsweise der Kombination einer Zylinderlinse und einer rotationssymmetrischen Optik in der Aufsicht, 2 the mode of operation of the combination of a cylindrical lens and a rotationally symmetrical optics in the top view,

Fig. 3 die Anordnung gemäss Fig. 2 in einer seitlichen Ansicht, 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a side view,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Aufbaus gemäss Fig. 1, 4 is a side view of the structure according to FIG. 1,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Stirnseite einer Spule mit angedeuteter Optik, 5 is a plan view of the end face of a coil with indicated optics,

Fig. 15 eine Aufsicht gemäss Fig. 5 mit einer Beleuchtungsvariante sowie der Darstellung eines Spannfadens, 15 shows a top view according to FIG. 5 with a lighting variant and the representation of a tension thread,

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Fig. 7 die schematische Darstellung eines gekrümmten Spiegels für die Beleuchtung der Stirnseite der Spule, 7 shows the schematic representation of a curved mirror for illuminating the end face of the coil,

Fig. 8 vier Aufnahmen mit Helligkeitsprofilen vor 5 der Bildverarbeitung, 8 four shots with brightness profiles before 5 of the image processing,

Fig. 9 Aufnahmen und Helligkeitsprofile von aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzten Bildern, 9 shots and brightness profiles of images composed of several shots,

Fig. 10 ein Blockdiagramm des Aufbaus der Steuer- und Verarbeitungslogik. 10 is a block diagram of the construction of the control and processing logic.

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Einer der gefährlichsten Fehler, die beim Bewickeln von Garnspulen entstehen können, besteht im Auftreten sog. Spannfäden. Spannfäden sind Fäden, die sich beim Bewickeln von Sputen ein 15 Stück über deren Stirnseite erstrecken und dort in der Art einer Kreissehne in Erscheinung treten. Beim Abwickeln einer solchen fehlerhaften Spule besteht die Gefahr, dass der Faden an der Stelle des Spannfadens reisst. Diese Gefahr ist um so 20 grösser, je grösser der auftretende Sehnentangen-tenwinkel ist, d.h. der Winkel v zwischen dem Spannfaden und der Tangente an den kreisförmigen Fadenverlauf bei seiner Eintrittsstelle (vgl. Fig. 6). Dieser Winkel y wächst mit zunehmender Spannfa-25 denlänge und abnehmender, radialer Distanz r zum Spuienzentrum gemäss der Beziehung tan £/2r. Spannfäden gleicher Gefährlichkeit bilden deshalb einen Kreissektor mit jeweils gleichem Öffnungswinkel. One of the most dangerous mistakes that can occur when winding spools of thread is the occurrence of so-called tension threads. Tension threads are threads that extend a 15 pieces over the end face when winding up turkeys and appear there in the manner of a circular chord. When such a defective bobbin is unwound, there is a risk that the thread will tear at the point of the tension thread. This risk is greater by 20, the greater the tendon angle that occurs, i.e. the angle v between the tension thread and the tangent to the circular thread course at its entry point (cf. FIG. 6). This angle y increases with increasing span length and decreasing radial distance r to the center of the spu in accordance with the relationship tan £ / 2r. Threads of equal danger therefore form a circular sector with the same opening angle in each case.

30 Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Ermitteln eines Spannfadens ein Sektor 3 an der Stirnseite 5 einer Spule 1 beleuchtet. Der Lichteinfall 4 erfolgt radial zur Spulenachse und streifend auf die zu prüfende Stirn-35 seite 5, wie sich insbesondere aus den Fig. 1 und 4 entnehmen lässt. According to the exemplary embodiment of the invention shown, a sector 3 on the end face 5 of a bobbin 1 is illuminated in order to determine a tension thread. The incidence of light 4 takes place radially to the coil axis and grazes the end face 35 to be tested, as can be seen in particular from FIGS. 1 and 4.

Ein Spannfaden 2 im beleuchteten Sektor 3 erscheint in der Aufsicht als helle Sehne vor der kreisförmigen Fadenstruktur der Stirnfläche (vgl. 40 Fig. 1). Erfolgt nun über den beleuchteten Sektor 3 eine Integration des Helligkeifsverlaufs senkrecht zum Spulenradius R, und zwar bei einer Spulenposition, bei welcher der Spannfaden diese Richtung einnimmt, so addieren sich die Helligkeitswerte 45 längs des Spannfadens zu einem relativ hohen Wert, während sich in seiner Nachbarschaft helle und dunklere Stellen längs des Integrationswegs abwechseln und damit ein kleinerer Wert resultiert. Der Spannfaden erscheint damit in einem radialen 50 Helligkeitsprofil nach der erwähnten Integration als Spitze. A tension thread 2 in the illuminated sector 3 appears in the top view as a light chord in front of the circular thread structure of the end face (cf. 40 Fig. 1). If the brightness curve is now integrated via the illuminated sector 3 perpendicular to the bobbin radius R, specifically at a bobbin position in which the tension thread takes this direction, the brightness values 45 add up along the tension thread to a relatively high value, while in its vicinity Alternate light and dark spots along the integration path, resulting in a smaller value. The tension thread thus appears as a tip in a radial brightness profile after the integration mentioned.

Diese Integration erfolgt nun bei der Erfindung auf optischem Weg. Dazu ist oberhalb des beleuchteten Sektors 3 vor einer Aufnahmeoptik 7 eine Zy-55 linderlinse 6 angeordnet. This integration now takes place optically in the invention. For this purpose, a Zy-55 lens 6 is arranged above the illuminated sector 3 in front of a recording lens 7.

Die integrierende Wirkung der Zylinderlinse in einer Richtung wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Sie beruht auf dem Umstand, dass sich die Brennweiten der Zylinderlinse 6 in zwei Hauptrich-60 tungen unterscheiden. Entlang ihrer Längsrichtung wirkt die Zylinderlinse 6 wie eine ebene Platte, d.h. hat keinen wesentlichen Einfluss auf den Strahlengang (Fig. 2). In ihrer Querrichtung wirkt sie wie eine Linse einer bestimmten Brennweite (Fig. 3). 65 Wird ein Gegenstand g mittels einer Optik 7 in ei2 The integrating effect of the cylindrical lens in one direction is explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. It is based on the fact that the focal lengths of the cylindrical lens 6 differ in two main directions. Along its longitudinal direction, the cylindrical lens 6 acts like a flat plate, i.e. has no significant influence on the beam path (Fig. 2). In its transverse direction it acts like a lens of a certain focal length (Fig. 3). 65 If an object g by means of optics 7 in ei2

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ner Bildebene b scharf abgebildet, so hat die Zylinderlinse entlang ihrer Längsrichtung (gemäss Fig. 2) keinen Einfluss auf den Strahlengang. In der Querrichtung dagegen werden die auf die Zylinderlinse treffenden Lichtstrahlen gebrochen, so dass in der Bildebene b eine Verschmierung eintritt. Da sich nun die Information vieler Gegenstandspunkte überlappen, ergibt sich in der Querrichtung eine Integrationswirkung. Es entstehen dadurch Bilder des beleuchteten Sektors 3, wie sie in den Figuren 8 a bis d (jeweils oben) gezeigt sind, bei denen die Fadenstruktur des aufgenommenen Bereichs der Stirnseite als Streifenmuster erscheint. Dabei ist zu beachten, dass alle horizontalen Zeilen eines solchen Bildes ungefähr dieselbe Information enthalten, d.h. den in Spannfadenrichtung integrierten Helligkeitsverlauf längs eines Spulenradius. Zur Charakterisierung einer Aufnahme reicht es deshalb aus, jeweils eine Zeile eines solchen Bildes weiter auszuwerten. Aus diesem Grund kann die Aufnahmeoptik 7 auch lediglich einen Zeiiensensor besitzen, mittels welchem eine Zeile jedes Bildes aufgenommen wird. Bei Verwendung von zweidimensionalen Sensoren wird aus jedem Bild eine Zeile als Repräsentant entnommen. If the image plane b is sharply imaged, the cylindrical lens has no influence on the beam path along its longitudinal direction (according to FIG. 2). In the transverse direction, however, the light rays striking the cylindrical lens are refracted, so that smearing occurs in the image plane b. Since the information of many object points overlap, there is an integration effect in the transverse direction. This results in images of the illuminated sector 3, as shown in FIGS. 8 a to d (in each case above), in which the thread structure of the recorded area of the end face appears as a stripe pattern. It should be noted that all horizontal lines of such an image contain approximately the same information, i.e. the brightness curve integrated in the direction of the thread along a coil radius. To characterize a recording, it is therefore sufficient to further evaluate one line of such an image at a time. For this reason, the recording optics 7 can also have only one line sensor, by means of which a line of each image is recorded. When using two-dimensional sensors, one line is taken from each image as a representative.

im unteren Teil jeder der Fig. 8 a bis d ist der entsprechende Helligkeitsverlauf über eine solche Zeile graphisch dargestellt. In den Fig. 8 a und 8 b sind an den mit Pfeilen markierten Stellen Spannfäden durch deutliche Helligkeitsspitzen erkennbar, während in den Fig. 8 b und 8 c Sektoren dargestellt sind, die keine Spannfäden aufweisen. Die darin erkennbaren Spitzen ergeben sich wegen Unregelmässigkeit in der Beleuchtung und in der Spulenoberfläche. in the lower part of each of FIGS. 8 a to d the corresponding brightness curve is graphically represented over such a line. In FIGS. 8 a and 8 b, tension threads can be recognized at the points marked with arrows by clear brightness peaks, while in FIGS. 8 b and 8 c sectors are shown which have no tension threads. The peaks that can be seen in it result from irregularity in the lighting and in the coil surface.

Zur Erzielung dieser Bilder wird die Aufnahmeoptik 7 beim dargestellten Ausführungsbeispiel so eingestellt, dass der beleuchtete Sektor 3 der Stirnseite 5 der Spule scharf abgebildet wird. Vor dieser Aufnahmeoptik 7 wird in Radialrichtung der Spule die Zylinderlinse 6 im Strahlengang angeordnet, in radialer Richtung wird die scharfe Abbildung dadurch nicht beeinflusst, während senkrecht dazu die beschriebene Integrationswirkung auftritt. In order to achieve these images, the recording optics 7 in the exemplary embodiment shown are set such that the illuminated sector 3 of the end face 5 of the coil is sharply imaged. The cylindrical lens 6 is arranged in the beam path in front of this recording optics 7 in the radial direction of the coil, the sharp image is not influenced in the radial direction, while the described integration effect occurs perpendicular to it.

Die so aufgenommenen Bilder (vgl. Fig. 8 a bis d) erlauben indessen noch nicht eine zweifelsfreie Identifizierung gefährlicher Spannfäden, da durch die unregelmässige Spulenstirnfläche auch andere Helligkeitsspitzen auftreten. Zudem ist der Einfluss der Beleuchtung dadurch zu erkennen, dass die Helligkeit nach aussen, d.h. mit zunehmendem Radius ansteigt. Diese Zunahme kann grösser sein als die meisten Helligkeitsspitzen. The images recorded in this way (cf. FIGS. 8 a to d), however, do not yet allow unambiguous identification of dangerous tension threads, since other irregularity peaks also occur due to the irregular end face of the coil. In addition, the influence of the lighting can be seen in that the brightness is outward, i.e. increases with increasing radius. This increase can be greater than most brightness peaks.

Zur Eliminierung dieser langsamen Schwankung wird der Helligkeitsverlauf bei der Bildverarbeitung in radialer Richtung einer Hochpassfilterung unterworfen. Diese erfolgt durch Berechnung des gleitenden Mittelwerts des Helligkeitsverlaufs. Zur weiteren Auswertung wird dann anstelle der Helligkeit eines Punktes die Differenz seiner Helligkeit zum gleitenden Mittelwert betrachtet. So wird bei dieser Hochpassfilterung die Helligkeit jedes Bildpunktes Xi transformiert in einen Wert: To eliminate this slow fluctuation, the brightness curve is subjected to high-pass filtering in the radial direction during image processing. This is done by calculating the moving average of the brightness curve. For further evaluation, the difference between its brightness and the moving average is then considered instead of the brightness of a point. With this high-pass filtering, the brightness of each pixel Xi is transformed into a value:

y. _ x £_ z: *. y. _ x £ _ z: *.

Xi - 2ti+i fr-N * Xi - 2ti + i fr-N *

Die Grösse 2N+1 stellt die Länge der Strecke (in Anzahl Bildpunkten) dar, über die die Helligkeitswerte gemittelt werden. The size 2N + 1 represents the length of the route (in number of pixels) over which the brightness values are averaged.

Die Bildung des gleitenden Mittelwerts kann weiter verbessert werden durch die Gewichtung der aufsummierten Bildpunkte mittels einer Gaussfunk-tion anstelle einer blossen Rechtecksfunktion gemäss der angegebenen Formel. The formation of the moving average can be further improved by weighting the added pixels using a Gauss function instead of a mere rectangular function according to the formula given.

Diese Hochpassfilterung lässt die kurzen Helligkeitsspitzen deutlich aus den langsamen Schwankungen hervortreten. This high-pass filtering allows the short brightness peaks to emerge clearly from the slow fluctuations.

Die Beleuchtung des aufzunehmenden Bereichs oder Sektors an der Stirnseite 5 der Spule "1 erfolgt zur Erzielung eines hohen Kontrastes. Durch streifenden Lichteinfall werden hauptsächlich die oben liegenden Spannfäden beleuchtet, so dass sie sich als helle Linien von der Stirnseite abheben. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird deshalb das Licht aus einer Lichtquelle 10 mittels Spiegein 11,11'so geführt, dass es streifend oder tangential auf die Stirnseite 5 auftrifft. Ist diese gekrümmt, so wird die optimale Spiegelform durch einen entsprechend gekrümmten Spiegel 11" gebildet, der mit Parallellicht beleuchtet wird, wie in Fig. 7 dargestellt. The area or sector to be recorded on the end face 5 of the coil "1 is obtained in order to achieve a high contrast. The incidence of streaking light mainly illuminates the tension threads lying on top, so that they stand out as bright lines from the end face. As in FIG. 4 is shown, the light from a light source 10 is therefore guided by means of mirrors 11, 11 'in such a way that it strikes or touches the end face 5. If this is curved, the optimal mirror shape is formed by a correspondingly curved mirror 11 ″, which with Parallel light is illuminated, as shown in Fig. 7.

Die optimale Spiegelform kann indessen durch zwei flache Spiegel 11,11' gemäss Fig. 4 angenähert und das Parallellicht durch einen stark gebündelten Scheinwerfer ersetzt werden. Diese Annäherung rechtfertigt sich dadurch, dass die Spulen in der Regel keine klar definierten Konturen besitzen. The optimal mirror shape can, however, be approximated by two flat mirrors 11, 11 'according to FIG. 4 and the parallel light can be replaced by a highly focused headlight. This approach is justified by the fact that the coils generally have no clearly defined contours.

Zur weiteren Erhöhung des Kontrasts kann die Beleuchtung bzw. die Aufnahme so vorgenommen werden, dass ein mittlerer Bereich 8 des aufgenommenen Sektors 3 ausgespart bleibt (vgl. Fig. 6). In diesem mittleren Bereich verlaufen Spannfäden nahezu parallel zur ordentlichen Fadenstruktur, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Berücksichtigung dieses Bereichs trägt demnach wenig zum angestrebten Kontrast bei und erhöht den Rauschpegel. Die Ausblendung dieses mittleren Bereichs 8 kann so erfolgen, dass er nicht beleuchtet wird oder aber auch dadurch, dass im Strahlengang der Aufnahmeoptik 7 eine entsprechende Maske vorgesehen ist. To further increase the contrast, the illumination or the recording can be carried out in such a way that a central region 8 of the recorded sector 3 is left out (cf. FIG. 6). In this central area, tension threads run almost parallel to the ordinary thread structure, as can be seen from FIG. 6. Taking this area into account therefore makes little contribution to the desired contrast and increases the noise level. This central region 8 can be masked out in such a way that it is not illuminated or else in that a corresponding mask is provided in the beam path of the optical system 7.

Nachdem bis zu diesem Punkt der Beschreibung jeweils von der bildlichen Erfassung nur eines einzelnen Sektors der Stirnseite einer Spule ausgegangen wurde, muss in der Praxis die gesamte Stirnseite auf unzulässige Spannfäden geprüft werden. Dazu werden nun schrittweise mehrere Bilder bei verschiedenen Winkelstellungen cp der Spule bis zur Erfassung der gesamten Stirnfläche aufgenommen. Die Spule wird dabei für jede Aufnahme um jeweils z.B. A <p = 2° oder weniger um ihre Achse gedreht. Da der Spannfaden ein gerader Faden ist, der senkrecht zum Spulenradius verläuft, ist er bei der Aufnahme durch die Zylinderlinse 6 nur in wenigen dieser Winkelstellungen sichtbar. Diese Eigenschaft macht man sich nun dadurch zu Nutze, dass je eine Zeile jeder Aufnahme zu einem neuen Bild zu5 After up to this point in the description, the image acquisition of only a single sector of the end face of a coil was assumed, in practice the entire end face must be checked for impermissible tension threads. For this purpose, several images are now taken step by step at different angular positions cp of the coil until the entire end face is recorded. The bobbin is moved by e.g. A <p = 2 ° or less rotated about its axis. Since the tension thread is a straight thread that runs perpendicular to the bobbin radius, it is only visible in a few of these angular positions when taken up by the cylindrical lens 6. This property is now used by adding one line of each picture to a new image5

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sammengesetzt wird. Wie in den Fig. 9 a und c ersichtlich ist, repräsentiert jede Zeiie dieses Bildes eine bestimmte Winkelstellung (p0. Längs der Zeilen stellen die Pixel den radialen Helligkeitsverlauf dar, wie er bei der betreffenden Winkelstellung in der beschriebenen Art aufgenommen wurde. Die Fig. 9 a und c zeigen einen Ausschnitt von 100° der Spule, d.h. 50 Zeilen mit einer Winkelverschiebung von jeweils A <p = 2°. Die Pixel in einer Spalte r0 eines solchen Bildes entsprechen dem Helligkeitsver-tauf längs eines Kreises des entsprechenden Radius r0 auf der Stirnseite der Spule. is put together. As can be seen in FIGS. 9 a and c, each line of this image represents a specific angular position (p0. Along the lines, the pixels represent the radial brightness curve as it was recorded in the manner described for the relevant angular position. 9 a and c show a section of 100 ° of the coil, ie 50 lines with an angular displacement of A <p = 2 ° in each case. The pixels in a column r0 of such an image correspond to the brightness distribution along a circle of the corresponding radius r0 the face of the coil.

Auch in der Spaltenrichtung q> des Bildes kann nun der Kontrast mittels der beschriebenen Transformation mit dem gleitenden Mittelwert erhöht werden. The contrast can now also be increased in the column direction q> of the image by means of the described transformation with the moving average.

Die Fig. 9 c zeigt das zusammengesetzte Bild gemäss Fig. 9 a nach dieser Transformation über 11 Spulenstellungen. Die jeweils darunter in den Fig. 9 b und d dargestellten Helligkeitsverläufe längs einer bestimmten Zeile, nämlich bei derjenigen Winkelstellung, bei weicher ein Spannfaden sich im beleuchteten Sektor befand, zeigen die Verstärkung des Kontrasts durch diese Transformation. FIG. 9 c shows the composite image according to FIG. 9 a after this transformation over 11 coil positions. The brightness curves along each of them, shown in FIGS. 9 b and d, along a certain line, namely at the angular position at which a tension thread was in the illuminated sector, show the enhancement of the contrast by this transformation.

Die Transformation oder Hochpassfilterung in der Richtung <p des zusammengesetzten Bildes besitzt den weiteren Vorteil, dass kleinere Störungen in der Spulenoberfläche, wie Rillen oder Wülste, die nicht als Spulenfehler betrachtet werden, von Spannfäden unterschieden werden können. Solche Rillen dehnen sich über einen grösseren Winkelbereich der Spule aus als Spannfäden und treten damit über mehrere Winkelstellungen als Helligkeitsspitze auf. Sie werden deshalb durch die Hochpassfilterung in der Richtung <p des zusammengesetzten Bildes abgeschwächt, falls das Einzugsgebiet für die gleitende Mittelwertbildung relativ klein gewählt wird. The transformation or high-pass filtering in the direction <p of the composite image has the further advantage that minor disturbances in the coil surface, such as grooves or ridges, which are not considered to be coil defects, can be distinguished from tension threads. Such grooves extend over a larger angular range of the coil than tension threads and thus occur as a brightness peak over several angular positions. They are therefore weakened by the high-pass filtering in the direction <p of the composite image if the catchment area for the moving averaging is chosen to be relatively small.

Die Ermittlung von Spannfäden bei einer Spule 1 geschieht nach den vorstehenden Ausführungen wie folgt: Die zu untersuchende Spule wird auf einem Drehtisch 12 positioniert. Die hierzu vorgesehene Automatik ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird hier nicht näher beschrieben. Der Drehtisch 12 wird mittels eines Motors 13 und Motorsteuerung 17, die mit einem Rechner 15 verbunden ist, schrittweise oder kontinuierlich gedreht (vgl. Fig. 10), wobei mittels einer Video- oder Zeilenkamera 14 mit einem Zeilensensor die Bildzeilen in der beschriebenen Art aufgenommen werden. Die Bildzeilen werden über ein Zeilensensor-Interface 14 und einen Rechner-Bus 16 in den Rechner 15 eingegeben und dort gespeichert, im Rechner 15 findet dann die Hochpassfilterung in beiden Dimensionen <p und R des zusammengesetzten Bildes statt. Treten im transformierten Bild Heiligkeitsspitzen auf, die einen bestimmten Schwellenwert übersteigen, so ist ein gefährlicher Spannfaden erkannt. Dies löst auf dem Rechnerbus ein Signal aus zur Steuerung einer Sortiereinrichtung, mittels welcher die fehlerhafte Spule separiert wird. Ferner kann eine entsprechende Anzeige erfolgen. The determination of the tension threads in a bobbin 1 is carried out according to the above statements as follows: The bobbin to be examined is positioned on a turntable 12. The automatic provided for this purpose is not the subject of the invention and is not described in more detail here. The turntable 12 is rotated step by step or continuously by means of a motor 13 and motor control 17, which is connected to a computer 15 (cf. FIG. 10), the image lines being recorded in the manner described using a video or line camera 14 with a line sensor will. The image lines are entered and stored in the computer 15 via a line sensor interface 14 and a computer bus 16, and the high-pass filtering then takes place in the computer 15 in both dimensions <p and R of the composite image. If peaks of holiness occur in the transformed image that exceed a certain threshold value, a dangerous tension thread is recognized. This triggers a signal on the computer bus to control a sorting device, by means of which the defective coil is separated. A corresponding display can also take place.

Das erläuterte Vorgehen führt zu einem wesentlich verminderten Rechenaufwand. Geht man von einer Ausdehnung des zusammengesetzten Bildes $, R von 256x256 Bildpunkten aus, so ergibt sich für die Unterdrückung der Helligkeitsschwankungen und für die Ermittlung der charakteristischen Helligkeitsspitzen mit einem Mikroprozessor 8086 (Intel) eine Rechenzeit von ca. 6 bis 7 Sekunden. The procedure explained leads to a significantly reduced computing effort. If one assumes an expansion of the composite image $, R of 256x256 pixels, this results in a computing time of approx. 6 to 7 seconds for the suppression of the brightness fluctuations and for the determination of the characteristic brightness peaks with an 8086 (Intel) microprocessor.

Die Vorrichtung kann, wie in Fig. 10 ersichtlich ist, mit einer Vorrichtung zur optischen Spulenidentifikation kombiniert werden, womit die geprüften Spulen identifiziert werden können. Hierzu kann in an sich bekannter Weise eine Kamera 17 und ein Standard-Bildspeicher 18 vorgesehen sein, mittels welchen ein Identifikationsmerkmal erkannt und zugeordnet wird. As can be seen in FIG. 10, the device can be combined with a device for optical coil identification, with which the tested coils can be identified. For this purpose, a camera 17 and a standard image memory 18 can be provided in a manner known per se, by means of which an identification feature is recognized and assigned.

Der optische Bereich der erläuterten Anordnung kann so ausgebildet werden, dass mittels einer Aufnahme nicht nur ein Sektor 3 der Spulenstirnseite, sondern zugleich zwei einander diametral gegenüberliegende Sektoren aufgenommen werden. Hierzu erfolgt die streifende Beleuchtung diametral von zwei Seiten, und es werden entsprechend zwei Zylinderlinsen vorgesehen. Mitteis eines Zeilensensors wird hernach ein Bild über den .ganzen Spulendurchmesser aufgenommen, wobei natürlich die Bildpunkte im Zentrum bei der Auswertung nicht berücksichtigt werden. The optical area of the arrangement explained can be designed in such a way that not only a sector 3 of the end face of the coil, but at the same time two sectors diametrically opposite one another are recorded by means of a recording. For this purpose, the grazing illumination is carried out diametrically from two sides, and two cylindrical lenses are provided accordingly. An image of the entire coil diameter is then recorded using a line sensor, the image points in the center of course not being taken into account in the evaluation.

Mit dieser Anordnung muss die Spule auf dem Drehtisch 12 nur um 180° gedreht werden, um deren ganze Stirnseite zu erfassen. With this arrangement, the coil on the turntable 12 only has to be rotated through 180 ° in order to grasp its entire end face.

Auch die anhand der Fig. 6 beispielhaft erläuterte Ausblendung des mittleren Sektorbereichs kann durch die Verwendung zweier Zylinderlinsen erzielt werden, wobei für jeden Teilsektor eine Zylinderlinse vorgesehen ist. Die beiden parallel zueinander angeordneten Zylinderlinsen bilden dann je einen Teilsektor auf der Aufnahmevorrichtung ab. The blanking of the central sector area, which is explained by way of example with reference to FIG. 6, can also be achieved by using two cylindrical lenses, one cylindrical lens being provided for each sub-sector. The two cylindrical lenses arranged parallel to each other then each form a sub-sector on the receiving device.

Wesentlich erscheint, wie bereits eingangs erwähnt, dass durch die geeignete Verwendung einer oder mehrerer Zylinderlinsen im Strahlengang die Rechenzeit der Bildauswertung erheblich reduziert werden kann, so dass die Prüfung von Garnspulen auf Fehler an ihren Stirnflächen mit vertretbarem Rechenaufwand im Produktionstakt vorgenommen und dass fehlerhafte Garnspulen auf Grund dieser Prüfung automatisch aus der Produktion ausgeschieden werden können. As already mentioned at the beginning, it appears to be essential that the computing time of the image evaluation can be considerably reduced by the appropriate use of one or more cylindrical lenses in the beam path, so that the testing of yarn packages for defects on their end faces is carried out with reasonable computing effort in the production cycle and that defective yarn packages are detected Because of this test, it can be automatically eliminated from production.

Claims

1. Device for detecting surface defects, in particular tension threads on at least one end face of a yarn spool (1), with an arrangement (10, 11) for illuminating at least one area of the end face, an optical device (6, 7, 14) for receiving at least one Image of the illuminated area and an image evaluation device, characterized in that the lighting arrangement (1Q, 11) is designed to generate a grazing incidence of light that extends essentially radially to the coil axis on the end face (5) of the coil (1) and that the optical device ( 6, 7, 14) has at least one cylindrical lens (6) and a receiving device (7, 14), the cylindrical lens in the beam path between the illuminated area (3) and an image plane

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(b) the receiving device (7, 14) is arranged such that there is an optical integration of the image perpendicular to a coil radius (R).

2. Device according to claim 1, characterized in that the recorded image essentially corresponds to a sector (3) of the end face (5) of the coil.

3. Device according to claim 2, characterized in that a central, sectoral part (8) of the sector (3) is covered or hidden during the recording.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical lens (6) is arranged in the beam path between the illuminated area (3) and the receiving device (7, 14) such that the image axis determined by the direction of illumination essentially in the Longitudinal axis of the cylindrical lens runs.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the recording device (7, 14) a radial brightness curve of the recorded, optically integrated image that can be represented as an image line can be stored in the image evaluation device (15) for each image.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an arrangement (12, 13) for stepwise optical scanning of the entire end face of the coil is provided, the recorded images from step to step by an angle (A <p) around Coil axis are shifted and a radial brightness curve of the recorded, optically integrated image, which can be represented as an image line, can be stored in the image evaluation device for each step.

7. The device according to claim 6, characterized in that the step angle (Acp) has a value of max. 4 °.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the image evaluation device (15) has a computer for determining a disturbance in the recorded image caused by a tension thread, and an output device (16) for generating a signal dependent on the result or a corresponding one Display.

9. A method for detecting tension threads with a device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the radial brightness curve shown in an image line is subjected to high-pass filtering in order to attenuate long-wave, local brightness fluctuations.

10. The method according to claim 9, characterized in that the high-pass filtering is carried out by forming the moving average of the brightness curve and subtracting it from the original image.

11. The method according to claim 10, characterized in that the incoming pixels are taken into account according to a weighting function, preferably a Gaussian function, to form the moving average.

12. The method according to any one of claims 9 and

10, wherein the entire end face of the coil is optically scanned step by step by shifting the recorded images from step to step by an angle around the coil axis and for each step a radial brightness curve that can be represented as an image line is stored, characterized in that this consists of the Image line composite image is subjected to a high pass filtering along its angular axis.

5

10th

15

20th

25th

30th

35

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