Die Erfindung betrifft das im Anspruch 1 definierte Verfahren und die in Anspruch 7 definierte Vorrichtung zum Ermitteln heller oder dunkler Abschnitte in einem Garn.
Beim Auspacken verpackter Rohbaumwolle bei einem herkömmlichen Spinnverfahren ist es möglich, dass blattförmiges Packmaterial als Fremdkörper der Rohbaumwolle beigemischt wird. Oder es ist möglich, dass gewirkte oder andere textile Gewebe, wie von den Arbeitern getragene Handschuhe oder mitgeführte Taschentücher, beim Überführen der Baumwolle zu einem Blasverfahren dieser beigemischt werden.
Der Rohbaumwolle beigemischte Fremdmaterialien werden während des \ffnens der Ballen, während des Mischens der Rohbaumwolle mittels gezahnter Schlagelemente im Blasverfahren und während des Kämmens der Rohbaumwolle in einer Garnitur während des Kardierens zerrissen und zu Fasern geschnitten. Die Fremdmaterialien werden dann als Verunreinigungen mit der Rohbaumwolle vermischt und in dieser dispergiert.
Ist das mit der Rohbaumwolle vermischte Fremdmaterial beispielsweise eine Kunststofffolie, wie beispielsweise eine orientierte Polypropylen-Folie, so werden kurze und lange, in der Orientierungsrichtung zerrissene Fasern mit der Rohbaumwolle vermischt und in dieser dispergiert. Ist das Fremdmaterial ein bestimmtes Garn, wie beispielsweise ein synthetisches Garn, so wird das unverzwirnte Garn mit der Rohbaumwolle vermischt und in dieser dispergiert.
Die Rohbaumwolle, welche eine Verunreinigung als Fremdmaterial enthält, wird dann gekämmt und gestreckt, in ein Faserband übergeführt und dann in einem typischen Spinnverfahren gesponnen.
Ein nach diesen Verfahren hergestelltes gesponnenes Garn, welches eine Beimengung in Form von Verunreinigungen enthält, stellt für Gewebe, welche mit diesem Garn gewoben werden, einen schweren Fehler dar. Im Gewebe enthalten Kette und Schuss Verunreinigungen. Wenn das Gewebe gefärbt wird, ergeben sich Ungleichheiten zwischen verunreinigungsfreien und verunreinigten Abschnitten. Das Gewebe weist ein fehlerhaftes, geflecktes Muster auf.
Wenn die Verunreinigungen Kunststofffasern, beispielsweise aus Polypropylen, sind, wird der betreffende Teil des Gewebes nicht gefärbt. Wenn die Verunreinigungen ein besonderes, von Rohbaumwolle verschiedenes Garn sind, ergeben sich zwischen verunreinigungsfreien und verunreinigten Abschnitten Unterschiede im Färbegrad.
Da die im Garn eingeschlossenen Verunreinigungen durch den Einschluss von Fremdmaterial in die Rohbaumwolle erzeugt werden, hat die Verunreinigung eine andere Farbe als die Rohbaumwolle. So ist beispielsweise eine Folie zum Verpacken der Rohbaumwolle oder ein Taschentuch eines Arbeiters im Zuge ihrer Herstellung getönt oder gefärbt worden. Auch ein weisses, ungefärbtes Taschentuch kann durch Schmutz gefärbt sein bevor es der Rohbaumwolle einverleibt wird. Selbst wenn das blosse Auge keinen Unterschied zwischen dem Garn und der darin vorhandenen Verunreinigung zu erkennen vermag, besteht infolge der Materialverschiedenheit wenigstens ein Unterschied bezüglich der Lichtreflexion zwischen der Garnoberfläche und der Oberfläche der Verunreinigung. Die Verunreinigungen werden daher als "helle oder dunkle Abschnitte" bezeichnet.
Bisher sind Versuche zum Ermitteln der hellen oder dunklen Abschnitte im Garn im Allgemeinen mit optischen Mitteln erfolgt. Es ist wohl bekannt, dass das Garn Dickenunregelmässigkeiten aufweist. Es ist für die optischen Mittel wesentlich, dass die hellen oder dunklen Abschnitte ohne Beeinflussung durch die Unregelmässigkeiten des Garns erkannt werden können. Die Lösung dieses Problems ist das Wichtigste bei der Ermittlung von hellen oder dunklen Abschnitten. Diesbezüglich benötigen die bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen zur Ermittlung von hellen oder dunklen Abschnitten eine spezielle und kostspielige Struktur und ein komplexes Verarbeitungsverfahren zur Verarbeitung des Ausgabesignals eines Sensors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung eines einfachen Verfahrens zum Ermitteln heller oder dunkler Abschnitte in einem laufenden Garn unabhängig von Dickenabweichungen dieses Garns sowie einer einfachen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 definierte Verfahren und die im Kennzeichen des Anspruchs 7 definierte Vorrichtung. Die Ansprüche 2 bis 6 umschreiben bevorzugte Ausführungsformen des im Anspruch 1 definierten Verfahrens.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, bei welcher ein Lichtstrahl auf einen Durchlass für das Garn gerichtet wird, um einen von der Garnoberfläche reflektierten Lichtstrahl und einen von einer reflektierenden Wand, welche als Hintergrund des Garns dient, gestreuten Lichtstrahl aufzufangen. Es wurde nun festgestellt, dass die Lichtvolumen des vom Garn reflektierten Lichtstrahls und des gestreuten Lichtstrahls nicht immer gleichförmig sind. Wenn die Lichtstrahlen an einer bestimmten Stelle im Durchlass empfangen werden, ist das Lichtvolumen des gestreuten Lichtes grösser als das Lichtvolumen des vom Garn reflektierten Lichtstrahls. Wenn die Lichtstrahlen an einer anderen Stelle im Durchlass empfangen werden, ist das Lichtvolumen des gestreuten Lichtes geringer als das Lichtvolumen des vom Garn reflektierten Lichtstrahls.
Das Verhältnis der Grössen der Lichtvolumina in dem vom Garn reflektierten Lichtstrahl und dem gestreuten Lichtstrahl können bestimmt werden durch Festlegen der Geometrie der Stellen der Lichtquelle, des Garns und der reflektierenden Wand. So ist beispielsweise eine Stelle der Garnoberfläche, welche ein grosses Lichtvolumen einschliesslich eines von der reflektierenden Wand reflektierten Lichtstrahls empfängt, hell und liefert ein grösseres Lichtvolumen als jene des gestreuten Lichtstrahls hinter dem Garn. Die andere Stelle auf der Garnoberfläche, welche ein geringes Lichtvolumen empfängt, ist relativ dunkel und liefert ein Lichtvolumen, welches niedriger ist als jenes des gestreuten Lichtstrahls hinter dem Garn.
Wenn zwei Sensoren zur Feststellung der Beleuchtungsstärke an den genannten zwei Stellen installiert sind, vergrössert der erste Sensor den Pegel seines Ausgabesignals, wenn ein dicker Abschnitt des Garns ankommt, während er den Pegel seines Ausgabesignals verringert, wenn ein dünner Abschnitt des Garns ankommt. Umgekehrt verringert der zweite Sensor den Pegel seines Ausgabesignals, wenn ein dicker Abschnitt des Garns ankommt, während er den Pegel seines Ausgabesignals vergrössert, wenn ein dünner Abschnitt des Garns ankommt. Diesbezüglich können die Pegel der Ausgabesignale der zwei Sensoren, welche von den Ungleichheiten des Garns abhängen, so geschaltet werden, dass sie in phasenumgekehrtem Verhältnis ("phasenumgekehrt") stehen.
Dementsprechend werden, wenn beispielsweise die Ausgabesignale der beiden Sensoren summiert werden, die beiden Signale einander auslöschen, sodass ein Signal "frei von Ungleichheiten" erhalten wird.
Im Gegensatz dazu verändern die hellen oder dunkeln Abschnitte, welche den im Garn enthaltenen Verunreinigungen entsprechen, die Lichtreflexion der Garnoberfläche wesentlich. Gelangt beispielsweise ein dunkler Abschnitt des Garns ins Lichtfeld, so verschwindet der vom Garn reflektierte Lichtstrahl ganz, oder das Lichtvolumen wird wesentlich reduziert. Die beiden Sensoren erniedrigen somit die Pegel ihrer Ausgabesignale. Umgekehrt nimmt die Stärke des vom Garn reflektierten Lichtstrahls zu, wenn ein heller Abschnitt des Garns ins Lichtfeld gelangt. Die beiden Sensoren erhöhen die Pegel ihrer Ausgabe-signale. Die Grössen der Ausgabesignale der beiden Sensoren können somit so geschaltet werden, dass sie in phasengleichem Verhältnis ("phasengleich") stehen. Auf diese Weise wird die An- oder Abwesenheit von hellen oder dunkeln Abschnitten im Garn ermittelt.
Nachstehend werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen darstellen:
Fig. 1(a) die Beziehung zwischen einem Garn und einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 1(b) die Beziehung zwischen einem vom Garn reflektierten Lichtstrahl und einem Sensor;
Fig. 1(c) zwei Gleichungen, welche die in Fig. 1(a) dargestellten Lichströme B1 und B2 beschreiben;
Fig. 2(a) ein Wellenform-Diagramm der Variationen des Garndurchmessers D(t);
Fig. 2(b) ein Wellenform-Diagramm der Variationen eines vom Garn reflektierten Lichtstrahls;
Fig. 2(c) ein Wellenform-Diagramm einer ersten Signalausgabe S1 (B1) eines ersten Sensors;
Fig. 2(d) ein Wellenform-Diagramm einer zweiten Signalausgabe S2 (B2) eines zweiten Sensors;
und
Fig. 2(e) ein Wellenform-Diagramm eines kom-binierten Ausgabesignals S1 + S2 (B1 + B2), welches auf dem ersten S1 (B1)- und dem zweiten S2 (B2)-Sig-nal basiert.
Fig. 1(a) zeigt einen wesentlichen Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Ein Garn 1 enthält wie oben erwähnt Verunreinigungen. Das zu prüfende Garn 1 kann ein Vorgarn sein, wie es in einem Vorgarnverfahren auf eine Vorgarnspule aufgewickelt wird, oder es kann ein gesponnenes Garn sein, wie es in einem Spinnverfahren, bei welchem das Vorgarn gezogen und gesponnen wird, auf eine Spule aufgewickelt wird. Die An- oder Abwesenheit von Verunreinigungen wird überwacht, wenn das Garn bei wenigstens einem der Vorgarn- oder Spinnprozesse aufgewickelt wird oder wenn das laufende Garn im Anschluss an diese Prozesse durch einen Wickler oder eine Spule aufgewickelt wird.
Die Vorrichtung weist ein Trägerglied 3 auf, das einen Durchlass 2 definiert, welcher einen Schlitz aufweist, der den Durchlauf des Garns 1 gestattet. Wie dargestellt wird
das Trägerglied 3 durch eine erste Wand 4 und eine zweite Wand 5, welche einander gegenüberliegen und sich im Wesentlichen parallel zu einander erstrecken, sowie eine dritte Wand 6 gebildet, welche die beiden Wände 4 und 5 schneidet und verbindet. Der Durchlass 2 ist ein Schlitz, welcher durch die Wände 4, 5 und 6 auf drei Seiten umgeben wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Es ist auch eine Lichtquelle 7 vorgesehen, welche einen Lichtstrahl in den das Garn 1 einschliessenden Durchlass 2 emittiert. Die Lichtquelle kann aus einer Licht erzeugenden Diode oder dergleichen bestehen. Wenn das Trägerglied 3 aus Kunststoff gefertigt ist, kann die ganz Vorrichtung kompakt ausgebildet werden, indem die Lichtquelle 7 in eine der Wände 4, 5 und 6 des Trägergliedes 3 eingebettet wird. Andererseits kann die Lichtquelle 7 ausserhalb des Trägergliedes 3 angeordnet sein. Statt einer einzigen Lichtquelle 7 kann auch eine Mehrzahl von Lichtquellen 7 vorgesehen sein.
Mindestens eine der gegen den Durchlass 2 gerichteten Wände 4, 5 und 6 bildet eine reflektierende Wand 8 zur Reflexion des von der Lichtquelle emittierten Lichtes. Vorzugsweise bilden alle Wände 4, 5 und 6 eine reflektierende Wand 8, indem das Trägerglied 3 aus einem opaken weissen Kunststoff gefertigt wird. Der Einfachheit halber dient in der Darstellung die Wand 5 als reflektierende Wand 8, und die an der ersten Wand 4 angeordnete Lichtquelle 7 bestrahlt die reflektierende Wand 8 mit einem Lichtstrahl.
Wenn die Lichtquelle 7 den Lichtstrahl in den Durchlass 2 hinein richtet, entstehen ein von der reflektierenden Wand 8 reflektierter Lichtstrahl (als "gestreuter reflektierter Lichtstrahl" bezeichnet) und ein von der Oberfläche des Garns 1 reflektierter Lichtstrahl (als "vom Garn reflektierter Lichtstrahl" bezeichnet). Es sind zwei Sensoren vorgesehen, nämlich ein erster Sensor S1 und ein zweiter Sensor S2, welche den gestreuten reflektierten Lichtstrahl und den vom Garn reflektierten Lichtstrahl zur selben Zeit empfangen und in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke Ausgabesignale erzeugen. Diese Sensoren können beispielsweise aus Phototransistoren bestehen. Wenn das Trägerglied 3 aus Kunststoff gefertigt ist, können die Sensoren an den gewünschten Stellen in die Wände 4, 5 und 6 eingebettet sein. So kann die Vorrichtung als Ganzes kompakt gemacht werden.
Der Einfachheit halber ist in der Darstellung der erste Sen sor S1 an der dritten Wand 6 und der zweite Sensor S2 an der ersten Wand 4 angeordnet.
In der Praxis wird das von der Lichtquelle 7 emittierte Licht nicht nur von der Oberfläche des Garns 1 und der Oberfläche der reflektierenden Wand 8, sondern auch von den Oberflächen der ersten Wand 4 und der dritten Wand 6 reflektiert. Der Lichtstrahl wird mehrfach reflektiert und daher im Innern des Durchlasses 2 gestreut. Als Resultat wird im Durchlass 2 ein Lichtfeld erzeugt, welches ungleiche Lichtvolumen aufweist, und durch welches das keinen einheitlichen Durchmesser Dt aufweisende Garn 1 durchläuft.
Wie in Fig. 1(b) dargestellt, stellen rho 0 den Reflexionsfaktor des Garns und rho 0 . PHI y( DIAMETER ) das Lichtvolumen in einer Richtung von DIAMETER dar. Wie in Fig. 1(a) dargestellt, stellen PHI 1 INCREMENT THETA ) die Lichtvolumen eines Lichtstroms B1, welcher unter einem Winkel THETA 1 auf den ersten Sensor S1 auftrifft, und PHI 2 INCREMENT THETA ) die Lichtvolumen eines Lichtstroms B2, welcher unter einem Winkel THETA 2 auf den zweiten Sensor S2 auftrifft, dar. Weiter stellen PHI 1 INCREMENT 0) bzw. PHI 2 INCREMENT 0) die Lichtvolumen dar, welche von hinter dem Garn (d.h. THETA =0) auf den ersten Sensor S1 bzw. den zweiten Sensor S2 einfallen.
Die Stellen oder die Ausrichtungen des ersten Sensors S1 und des zweiten Sensors (S2) liegen bezüglich des Zentrums des Garns unter einem Winkel von DIAMETER 1 bzw. DIAMETER 2. Die Lichtströme B1 bzw. B2, welche auf die Sensoren S1 bzw. S2 einfallen, sind in den Gleichungen 1 und 2 in Fig. 1(c) dargestellt.
Die von der Oberfläche des Garns reflektierten Lichtstrahlen, welche auf den ersten Sensor S1 und den zweiten Sensor S2 einfallen, sind in Gleichung 1 durch rho 0 . PHI y( DIAMETER 1) und in Gleichung 2 durch rho 0 . PHI y( DIAMETER 2) dargestellt. Die vom Garn reflektierten Lichtmengen, welche auf die Sensoren einfallen, nehmen zu, wenn der Garndurchmesser D(t) zunimmt, und nehmen ab, wenn der Garndurchmesser D(t) abnimmt. Anderseits sind die gestreuten reflektierten Lichtstrahlen, welche um das Garn herumlaufen und auf den ersten Sensor S1 und den zweiten Sensor S2 einfallen, in Gleichung 1 mit PHI 1 INCREMENT 0) und in Gleichung 2 mit PHI 2 INCREMENT 0) bezeichnet. Die Menge des gestreuten reflektierten Lichtes, welches auf die Sensoren einfällt, nimmt ab, wenn der Garndurchmesser D(t) zunimmt, und nimmt zu, wenn der Garndurchmesser D(t) abnimmt.
Die vom Garn reflektierten Lichtstrahlen (der Einfachheit halber mit PHI y1 und PHI y2 bezeichnet) und die reflektierten hinter dem Garn gestreuten Lichtstrahlen (die oben erwähnten PHI 1 INCREMENT 0) und PHI 2 INCREMENT 0) müssen den Bedingungen PHI 1 INCREMENT 0) NOTEQUAL PHI y1 und PHI 2(0) NOTEQUAL PHI y2 gehorchen. Jeder der Lichtströme B1 und B2 ist somit vom Garndurchmesser D(t) abhängig. Aus diesem Grunde sind in den Gleichungen 1 und 2 die Differenzen zwischen den gestreuten reflektierten Lichtstrahlen PHI 1 INCREMENT 0), PHI 2(0) und den vom Garn gestreuten Lichtstrahlen ( PHI y1, PHI y2), nämlich der Differenzwert PHI (y)- PHI (0) entweder positiv ( PHI (y) > PHI (0)) oder negativ ( PHI INCREMENT y), PHI (0)).
Wenn der Wert PHI INCREMENT y) - PHI INCREMENT 0) in beiden der auf den ersten Sensor S1 bzw. zweiten Sensor S2 einfallenden Lichtströme B1 und B2 positiv oder negativ ist, so ist das Verhältnis der Lichtströme B1 und B2 zum Garndurchmesser D(t) "phasengleich". Wenn beispielsweise der Lichtstrom B1 und der Lichtstrom B2 "positiv" sind, steigen die Pegel der Ausgabesignale der beiden Sensoren S1 und S2 bei einer Zunahme des Durchmessers D(t) miteinander an. Im Gegensatz dazu nehmen, wenn der Lichtstrom B1 und der Lichtstrom B2 "negativ" sind, die Pegel der Ausgabesignale der beiden Sensoren S1 und S2 bei einer Abnahme des Durchmessers D(t) des Garns miteinander ab.
Aus diesem Grunde ist es, selbst wenn die Ausgabesignale der Sensoren S1 und S2 geprüft werden, unmöglich zu bestimmen, ob die Änderung der Signale durch den Garndurchmesser D(t) oder durch im Garn enthaltene helle oder dunkle Abschnitte verursacht wird.
Im Gegensatz hierzu definiert die vorliegende Erfindung selektiv eine Stelle, wo der Lichtstrom B1, welcher einen positiven Wert ( PHI 1 INCREMENT 0) < PHI y1) von PHI (y) - PHI (0) bewirkt, erzeugt wird, und eine Stelle, wo der Lichtstrom B2, welcher einen negativen Wert ( PHI 2 INCREMENT 0) > PHI y2) von PHI (y) - PHI (0) bewirkt, erzeugt wird. Der erste Sensor S1 und der zweite Sensor S2 sind an Stellen angeordnet, wo sie die Lichtströme B1 bzw. B2 empfangen können. Das Verhältnis zwischen dem Lichtstrom B1 und dem Lichtstrom B2 zum Durchmesser D(t) des Garns ist "phasenumgekehrt". Dementsprechend nimmt bei einer Zunahme des Garndurchmessers D(t) der Lichtstrom B1 zu, und der Pegel des Ausgangssignals des Sensors S1 wird erhöht, während der Lichtstrom B2 abnimmt und der Pegel des Ausgangssignals des Sensors S2 vermindert wird.
Im Gegensatz dazu nimmt bei einer Abnahme des Garndurchmessers D(t) der Lichtstrom B1 ab und der Pegel des Ausgangssignals des Sensors S1 wird vermindert, während der Lichtstrom B2 zunimmt und der Pegel des Ausgangssignals des Sensors S2 erhöht wird.
Die Lichtströme B1 und B2 zur Erzeugung eines phasenumgekehrten Verhältnisses zum Garndurchmesser D(t) werden durch die Lage der Lichtquelle 7, der reflektierenden Wand 8 und der beiden Sensoren S1 und S2 gegenüber dem Garn bestimmt. In Fig. 1(a) sind die Lichtquelle 7 und die reflektierende Wand 8 so angeordnet, dass sie einander gegenüber liegen, wobei das Garn 1 dazwischen liegt. Dabei sind der erste Sensor S1 senkrecht zur Strahlungsrichtung der Lichtquelle 7 und der zweite Sensor S2 vor der reflektierenden Wand 8 angeordnet.
Der Lichtstrom B1 erzeugt eine positive Bedingung ( PHI 1 INCREMENT 0) < PHI y1), weil das vom Garn reflektierte Licht PHI y1 einen grossen Anteil von intern im Durchlass 2 reflektierten Lichtes enthält, während das gestreute reflektierte Licht PHI 1 INCREMENT 0) hinter dem Garn beim Durchgang durch die \ffnung des Durchlasses 2 abgeschwächt wird. Der Lichtstrom B2 erzeugt eine negative Bedingung ( PHI 2 INCREMENT 0) > PHI y2) weil der vom Garn reflektierte Lichtstrahl PHI y2 durch Licht gebildet wird, das von der Lichtquelle 7 direkt einfällt, während das gestreute reflektierte Licht PHI 2(0) einen grossen Anteil von durch die drei Wände 4, 5 und 6 wiederholt reflektiertem Licht enthält.
Es können auch andere Mittel eingesetzt werden, um die Lichtströme B1 und B2 in ein phasenumgekehrtes Verhältnis zum Garndurchmesser D(t) zu bringen. So kann beispielsweise die reflektierende Wand 8 gebogen sein, oder der Reflexionsfaktor der reflektierenden Oberfläche kann teilweise verschieden sein, oder es können Justierungsmittel eingesetzt werden, wenn die Blickwinkel der Sensoren S1 und S2 ausgerichtet werden. In jedem Fall ist es möglich, die Lichvolumen der gestreuten reflektierten Lichtstrahlen PHI 1 INCREMENT 0) bzw. PHI 2(0) zu den Lichtströmen B1 und B2 zu addieren.
Die hellen oder dunklen Abschnitte werden durch Verarbeitung der Ausgangssignale der beiden Sensoren S1 und S2 ermittelt.
Fig. 2(a) zeigt eine Ungleichheit des Garndurchmessers D(t) in einem Wellenform-Diagramm. Die Ungleichheit wird durch einen dicken und einen dünnen Abschnitt gebildet. Fig. 2(b) zeigt in Wellenform eine Variation des von der Garnoberfläche reflektierten Lichtes. In Abhängigkeit vom Oberflächenbereich des Garns erscheinen der dicke und der dünne Abschnitt. Wenn eine gefärbte Verunreinigung im Garn auftritt, so vermindert ein dunkler Abschnitt die Menge des von der Garnoberfläche reflektierten Lichtes wesentlich.
Wenn das Garn keine Verunreinigung (beispielsweise dunklen Abschnitt in Fig. 2(b)) aufweist, ist das Ausgabesignal des ersten Sensors S1 (das erste Signal) als Antwort auf die Beleuchtungsstärke des Lichtstroms B1 direkt proportional zur Ungleichheit des Garns, wie sie in Wellenform in Fig. 2(c) als gestrichelte Linie dargestellt ist. Das erste Signal umfasst einen hohen Pegel, welcher dem dicken Abschnitt entspricht, und einen niedrigen Pegel, welcher dem dünnen Abschnitt entspricht, wie die in den Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt ist. Das Ausgabesignal des zweiten Sensors S2 (das zweite Signal) als Antwort auf die Beleuchtungsstärke des Lichtstroms B2 ist umgekehrt proportional zur Ungleichheit des Garns, wie sie in Wellenform in Fig. 2(d) als gestrichelte Linie dargestellt ist.
Das zweite Signal umfasst einen niedrigen Pegel, welcher dem dicken Abschnitt entspricht, und einen hohen Pegel, welcher dem dünnen Abschnitt entspricht, wie die in den Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt ist. Die Variationen in den Wellenformen des ersten und des zweiten Signals hängen vom Garndurchmesser D(t) ab und sind phasenumgekehrt. Solange die beiden Signale phasenumgekehrt sind, steht fest, dass das Garn weder helle noch dunkle Abschnitte aufweist. Werden beispielsweise, wie dies in Fig. 2(e) dargestellt ist, das erste und das zweite Signal summiert, löschen die Wellenformen der beiden Signale einander aus. Das resultierende Signal ist unabhängig vom Garndurchmesser D(t). Wenn die Wellenformen des ersten und des zweiten Signals, anders als bei der Darstellung, nicht genau symmetrisch bezüglich einer Linie sind, muss die kleinere möglicherweise verstärkt werden.
Wenn das Garn eine Verunreinigung enthält (beispielsweise den dunklen Abschnitt in Fig. 2(b)), sinkt der Pegel des vom Garn reflektierten Lichtstrahls im dunklen Abschnitt wesentlich ab. Sowohl der erste Sensor S1 als auch der zweite Sensor S2 vermindern die Pegel ihrer Ausgabesignale, wie dies in den Fig. 2(c) und 2(d) dargestellt ist. Wenn die im Garn enthaltene Verunreinigung einen hohen Reflexionsfaktor aufweist, erzeugt sie einen hellen Abschnitt, was zu einer Pegelerhöhung des ersten und des zweiten Signals führt. In Abhängigkeit von den hellen oder dunklen Abschnitten sind die Variationen der Wellenformen des ersten und des zweiten Signals phasengleich. Im Moment, wo die Variationen der Wellenformen der beiden Signale von phasenumgekehrt zu phasengleich kippen, kann auf das Vorhandensein heller oder dunkler Abschnitte geschlossen werden.
Wie bereits diskutiert, wird dann wenn das erste und zweite Signal, wie in Fig. 2(e) dargestellt, summiert werden, als Summe der Abschnitte mit niedrigem Pegel des ersten und des zweiten Signals ein ausgeprägter Abschnitt ermittelt, wie dies ebenfalls in Fig. 2(e) dargestellt ist. Auf diese Weise werden die hellen oder dunklen Abschnitte unabhängig vom Garndurchmesser D(t) ermittelt.
Unabhängig vom Garndurchmesser D(t) können die hellen oder dunklen Abschnitte statt durch Summierung des ersten und zweiten Signals auch dadurch ermittelt werden, dass überprüft wird, ob die Wellenformen der beiden Signale phasenumgekehrt verbleiben. Beispielsweise werden Referenz-Pegelgewinne (reference gain levels) einer positiven Seite (Hochpegelseite) und einer negativen Seite (Niedrigpegelseite) für das erste bzw. das zweite Signal eingesetzt. Dies geschieht mittels einer UND-Schaltung, welche feststellt, dass die Signale vom Garndurchmesser D(t) abhängen, wenn der Pegel des anderen Signals höher ist als der Referenz-Pegelgewinn der negativen (positiven) Seite, selbst wenn der Pegel eines der Signale höher ist als der Referenz-Pegelgewinn der positiven (negativen) Seite.
Die UND-Schaltung stellt fest, dass helle oder dunkle Abschnitte vorhanden sind, wenn der Pegel der beiden Signale höher ist als der Referenz-Pegelgewinn derselben Seite, sei es der positiven oder der negativen Seite.
Eine Vielzahl von Anordnungen, welche bekannte elektrische Schaltungen aufweisen, können als Mittel eingesetzt werden, um festzustellen, dass weder helle noch dunkle Abschnitte vorhanden sind, wenn die Variationen der Pegel des ersten und des zweiten Signals phasenumgekehrt sind, und festzustellen, dass helle oder dunkle Abschnitte vorhanden sind, wenn die Variationen der Pegel des ersten und des zweiten Sig-nals phasengleich sind. Wenn das erfasste Signal, wie oben diskutiert, durch Summierung des ersten und des zweiten Signals erhalten wurde, kann es durch einen Verstärker in eine Pegelvergleichs-Schaltung eingegeben werden. Die Pegelvergleichs-Schaltung entdeckt Pegelspitzen in der Wellenform, welche über einen voreingestellten Pegelge winn hinausgehen.
Die Pegelvergleichs-Schaltung wird normalerweise in eine bekannte Putzvorrichtung zur Überwachung der Ungleichheiten des laufenden Garns, welche mit kapazitiven Sensoren arbeitet, integriert. Die vorliegende Erfindung kann somit leicht dadurch realisiert werden, dass in der Bahn des Garns der Durchlass 2 des Trägergliedes 3 mit einer Lichtquelle 7 und den beiden Sensoren S1 und S2 ausgestattet werden, und dass das erste und das zweite Signal der Sensoren S1 und S2 einer Pegelvergleichs-Schaltung in einer bestehenden Putzvorrichtung zugeführt werden. Wenn eine Verunreinigung festgestellt wird, so gibt die Pegelvergleichs-Schaltung ein Warnsignal aus und aktiviert dadurch einen Abschneidesignal-Generator.
Die Abschneidesignale steuern über eine entsprechende Schaltung eine Abschneidevorrichtung, welche das Garn automatisch abschneidet, sodass der die Verunreinigung enthaltende Abschnitt des Garns entfernt wird.
Erfindungsgemäss werden somit helle oder dunkle Abschnitte unabhängig von Durchmesservariationen des Garns mittels einfacher und billiger Anordnungen und einfacher Signalverarbeitung festgestellt.
The invention relates to the method defined in claim 1 and the device defined in claim 7 for determining light or dark sections in a yarn.
When unpacking packaged raw cotton using a conventional spinning process, it is possible for sheet-like packing material to be mixed into the raw cotton as a foreign body. Or it is possible that knitted or other textile fabrics, such as gloves worn by the workers or handkerchiefs carried along, are mixed into the cotton during a blowing process.
Foreign materials added to the raw cotton are torn during carding and cut into fibers during the opening of the bales, during the mixing of the raw cotton by means of toothed impact elements in the blowing process and during the combing of the raw cotton. The foreign materials are then mixed as impurities with the raw cotton and dispersed in this.
If the foreign material mixed with the raw cotton is, for example, a plastic film, such as an oriented polypropylene film, short and long fibers torn in the orientation direction are mixed with the raw cotton and dispersed therein. If the foreign material is a specific yarn, such as a synthetic yarn, the untwisted yarn is mixed with the raw cotton and dispersed therein.
The raw cotton, which contains an impurity as a foreign material, is then combed and stretched, transferred to a sliver and then spun in a typical spinning process.
A spun yarn produced according to these processes, which contains an admixture in the form of impurities, represents a serious defect for fabrics which are woven with this yarn. Warp and weft contain impurities in the fabric. When the fabric is dyed, there are inequalities between contaminant-free and contaminated sections. The fabric has a flawed, spotted pattern.
If the impurities are plastic fibers, for example made of polypropylene, the part of the fabric in question is not dyed. If the impurities are a special yarn that is different from raw cotton, there are differences in the degree of dyeing between impurity-free and contaminated sections.
Since the impurities contained in the yarn are generated by the inclusion of foreign material in the raw cotton, the contamination has a different color than the raw cotton. For example, a film for packaging the raw cotton or a handkerchief of a worker has been tinted or colored in the course of its manufacture. Even a white, undyed handkerchief can be stained by dirt before it is incorporated into the raw cotton. Even if the naked eye is unable to tell the difference between the yarn and the impurity therein, there is at least a difference in light reflection between the yarn surface and the surface of the impurity due to the material difference. The contaminants are therefore referred to as "light or dark sections".
So far, attempts to determine the light or dark sections in the yarn have generally been made using optical means. It is well known that the yarn has irregular thicknesses. It is essential for the optical means that the light or dark sections can be recognized without being influenced by the irregularities of the yarn. Solving this problem is the most important thing when identifying light or dark sections. In this regard, the previously proposed devices for determining light or dark sections require a special and expensive structure and a complex processing method for processing the output signal of a sensor.
The object of the present invention is to create a simple method for determining light or dark sections in a running yarn regardless of the thickness deviations of this yarn and a simple device for performing this method.
This object is achieved by the method defined in the characterizing part of claim 1 and the device defined in the characterizing part of claim 7. Claims 2 to 6 describe preferred embodiments of the method defined in claim 1.
The invention is based on a device in which a light beam is directed onto a passage for the yarn in order to collect a light beam reflected from the surface of the yarn and a light beam scattered by a reflecting wall which serves as the background of the yarn. It has now been found that the light volumes of the light beam reflected from the yarn and the scattered light beam are not always uniform. If the light beams are received at a certain point in the passage, the light volume of the scattered light is greater than the light volume of the light beam reflected by the yarn. If the light beams are received at another point in the passage, the light volume of the scattered light is less than the light volume of the light beam reflected by the yarn.
The ratio of the sizes of the light volumes in the light beam reflected from the yarn and the scattered light beam can be determined by specifying the geometry of the locations of the light source, the yarn and the reflecting wall. For example, a point on the surface of the yarn that receives a large volume of light including a light beam reflected from the reflecting wall is bright and provides a larger volume of light than that of the scattered light beam behind the yarn. The other point on the yarn surface that receives a small volume of light is relatively dark and provides a volume of light that is lower than that of the scattered light beam behind the yarn.
If two sensors for determining the illuminance are installed in the two locations mentioned, the first sensor increases the level of its output signal when a thick section of the yarn arrives, and decreases the level of its output signal when a thin section of the yarn arrives. Conversely, the second sensor lowers the level of its output signal when a thick section of the yarn arrives, while it increases the level of its output signal when a thin section of the yarn arrives. In this regard, the levels of the output signals of the two sensors, which depend on the inequalities of the yarn, can be switched so that they are in a phase inverse relationship ("phase inverse").
Accordingly, when, for example, the output signals of the two sensors are summed, the two signals cancel each other, so that a signal "free from inequalities" is obtained.
In contrast, the light or dark sections, which correspond to the impurities contained in the yarn, significantly change the light reflection of the yarn surface. If, for example, a dark section of the yarn gets into the light field, the light beam reflected by the yarn disappears completely, or the light volume is significantly reduced. The two sensors thus lower the level of their output signals. Conversely, the strength of the light beam reflected by the yarn increases when a light section of the yarn enters the light field. The two sensors increase the level of their output signals. The sizes of the output signals of the two sensors can thus be switched so that they are in phase relationship ("in phase"). In this way, the presence or absence of light or dark sections in the yarn is determined.
For example, embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, in which:
1 (a) shows the relationship between a yarn and an apparatus for performing the method of the present invention;
1 (b) shows the relationship between a light beam reflected from the yarn and a sensor;
Fig. 1 (c) two equations describing the luminous flux B1 and B2 shown in Fig. 1 (a);
Fig. 2 (a) is a waveform diagram of the variations in the yarn diameter D (t);
Fig. 2 (b) is a waveform diagram of the variations of a light beam reflected from the yarn;
2 (c) is a waveform diagram of a first signal output S1 (B1) of a first sensor;
2 (d) is a waveform diagram of a second signal output S2 (B2) of a second sensor;
and
2 (e) is a waveform diagram of a combined output signal S1 + S2 (B1 + B2), which is based on the first S1 (B1) and the second S2 (B2) signal.
1 (a) shows an essential part of a device according to the invention. A yarn 1 contains impurities as mentioned above. The yarn 1 to be tested may be a roving as wound on a roving bobbin in a roving process, or it may be a spun yarn as wound on a bobbin in a spinning process in which the roving is drawn and spun. The presence or absence of contaminants is monitored if the yarn is wound up in at least one of the roving or spinning processes or if the running yarn is wound up by a winder or a bobbin following these processes.
The device has a support member 3 which defines a passage 2 which has a slot which allows the yarn 1 to pass through. As shown
the support member 3 is formed by a first wall 4 and a second wall 5, which lie opposite one another and extend essentially parallel to one another, and a third wall 6, which intersects and connects the two walls 4 and 5. The passage 2 is a slot which is surrounded by the walls 4, 5 and 6 on three sides. However, the present invention is not limited to this configuration.
A light source 7 is also provided, which emits a light beam into the passage 2 enclosing the yarn 1. The light source can consist of a light-generating diode or the like. If the carrier member 3 is made of plastic, the whole device can be made compact by embedding the light source 7 in one of the walls 4, 5 and 6 of the carrier member 3. On the other hand, the light source 7 can be arranged outside the carrier member 3. Instead of a single light source 7, a plurality of light sources 7 can also be provided.
At least one of the walls 4, 5 and 6 directed against the passage 2 forms a reflecting wall 8 for reflecting the light emitted by the light source. All walls 4, 5 and 6 preferably form a reflective wall 8 in that the carrier member 3 is made of an opaque white plastic. For the sake of simplicity, the wall 5 serves as a reflecting wall 8 in the illustration, and the light source 7 arranged on the first wall 4 irradiates the reflecting wall 8 with a light beam.
When the light source 7 directs the light beam into the passage 2, a light beam reflected from the reflecting wall 8 (referred to as "scattered reflected light beam") and a light beam reflected from the surface of the yarn 1 (referred to as "light beam reflected from the yarn") are produced ). Two sensors are provided, namely a first sensor S1 and a second sensor S2, which receive the scattered reflected light beam and the light beam reflected by the yarn at the same time and generate output signals depending on the illuminance. These sensors can consist of phototransistors, for example. If the carrier member 3 is made of plastic, the sensors can be embedded in the desired locations in the walls 4, 5 and 6. The device as a whole can thus be made compact.
For the sake of simplicity, the first sensor S1 is arranged on the third wall 6 and the second sensor S2 is arranged on the first wall 4 in the illustration.
In practice, the light emitted by the light source 7 is reflected not only by the surface of the yarn 1 and the surface of the reflecting wall 8, but also by the surfaces of the first wall 4 and the third wall 6. The light beam is reflected several times and is therefore scattered inside the passage 2. As a result, a light field is generated in the passage 2, which has an uneven light volume, and through which the yarn 1, which has no uniform diameter Dt, passes.
As shown in Fig. 1 (b), rho 0 represents the reflection factor of the yarn and rho 0. PHI y (DIAMETER) represents the light volume in one direction of DIAMETER. As shown in FIG. 1 (a), PHI 1 INCREMENT THETA) represent the light volume of a luminous flux B1 which strikes the first sensor S1 at an angle THETA 1, and PHI 2 INCREMENT THETA) represent the light volume of a luminous flux B2 which strikes the second sensor S2 at an angle THETA 2. Furthermore, PHI 1 INCREMENT 0) and PHI 2 INCREMENT 0) represent the light volume which is seen from behind the yarn ( ie THETA = 0) are incident on the first sensor S1 or the second sensor S2.
The positions or the orientations of the first sensor S1 and the second sensor (S2) lie at an angle of DIAMETER 1 or DIAMETER 2 with respect to the center of the yarn. The luminous fluxes B1 and B2, which are incident on the sensors S1 and S2, are shown in Equations 1 and 2 in Fig. 1 (c).
The light rays reflected from the surface of the yarn, which are incident on the first sensor S1 and the second sensor S2, are in equation 1 by rho 0. PHI y (DIAMETER 1) and in equation 2 by rho 0. PHI y (DIAMETER 2) shown. The amounts of light reflected by the yarn that fall on the sensors increase as the yarn diameter D (t) increases and decrease as the yarn diameter D (t) decreases. On the other hand, the scattered reflected light rays, which run around the yarn and are incident on the first sensor S1 and the second sensor S2, are designated in equation 1 with PHI 1 INCREMENT 0) and in equation 2 with PHI 2 INCREMENT 0). The amount of scattered reflected light incident on the sensors decreases as the yarn diameter D (t) increases and increases as the yarn diameter D (t) decreases.
The light rays reflected from the yarn (for convenience, designated PHI y1 and PHI y2) and the reflected light rays scattered behind the yarn (the above-mentioned PHI 1 INCREMENT 0) and PHI 2 INCREMENT 0) must meet the conditions PHI 1 INCREMENT 0) NOTEQUAL PHI y1 and PHI 2 (0) NOTEQUAL obey PHI y2. Each of the luminous fluxes B1 and B2 is therefore dependent on the yarn diameter D (t). For this reason, in equations 1 and 2 the differences between the scattered reflected light rays PHI 1 INCREMENT 0), PHI 2 (0) and the light rays scattered by the yarn (PHI y1, PHI y2), namely the difference value PHI (y) - PHI (0) either positive (PHI (y)> PHI (0)) or negative (PHI INCREMENT y), PHI (0)).
If the value PHI INCREMENT y) - PHI INCREMENT 0) is positive or negative in both of the light fluxes B1 and B2 incident on the first sensor S1 and second sensor S2, then the ratio of the light fluxes B1 and B2 to the yarn diameter D (t) is "in phase". For example, if the luminous flux B1 and the luminous flux B2 are "positive", the levels of the output signals of the two sensors S1 and S2 increase with one another as the diameter D (t) increases. In contrast, when the luminous flux B1 and the luminous flux B2 are "negative", the levels of the output signals of the two sensors S1 and S2 decrease with each other as the diameter D (t) of the yarn decreases.
For this reason, even if the output signals of the sensors S1 and S2 are checked, it is impossible to determine whether the change in the signals is caused by the yarn diameter D (t) or by light or dark portions contained in the yarn.
In contrast, the present invention selectively defines a location where the luminous flux B1, which causes a positive value (PHI 1 INCREMENT 0) <PHI y1) of PHI (y) - PHI (0), is generated and a location where the luminous flux B2, which causes a negative value (PHI 2 INCREMENT 0)> PHI y2) of PHI (y) - PHI (0). The first sensor S1 and the second sensor S2 are arranged at locations where they can receive the luminous fluxes B1 and B2, respectively. The ratio between the luminous flux B1 and the luminous flux B2 to the diameter D (t) of the yarn is "reversed in phase". Accordingly, as the yarn diameter D (t) increases, the luminous flux B1 increases, and the level of the output signal from the sensor S1 increases, while the luminous flux B2 decreases and the level of the output signal from the sensor S2 decreases.
In contrast, when the yarn diameter D (t) decreases, the luminous flux B1 decreases and the level of the output signal of the sensor S1 is decreased, while the luminous flux B2 increases and the level of the output signal of the sensor S2 is increased.
The luminous fluxes B1 and B2 for generating a phase-reversed relationship to the yarn diameter D (t) are determined by the position of the light source 7, the reflecting wall 8 and the two sensors S1 and S2 relative to the yarn. In Fig. 1 (a), the light source 7 and the reflecting wall 8 are arranged to face each other with the yarn 1 in between. The first sensor S1 is arranged perpendicular to the radiation direction of the light source 7 and the second sensor S2 in front of the reflecting wall 8.
The luminous flux B1 creates a positive condition (PHI 1 INCREMENT 0) <PHI y1) because the light PHI y1 reflected by the yarn contains a large proportion of light internally reflected in the passage 2, while the scattered reflected light PHI 1 INCREMENT 0) behind the Yarn is weakened when passing through the opening of the passage 2. Luminous flux B2 creates a negative condition (PHI 2 INCREMENT 0)> PHI y2) because the light beam PHI y2 reflected by the yarn is formed by light that is incident directly from light source 7, while the scattered reflected light PHI 2 (0) is large Percentage of light repeatedly reflected by the three walls 4, 5 and 6.
Other means can also be used to bring the luminous fluxes B1 and B2 into a phase-inverted relationship with the yarn diameter D (t). For example, the reflecting wall 8 can be curved, or the reflection factor of the reflecting surface can be partially different, or adjustment means can be used if the viewing angles of the sensors S1 and S2 are aligned. In any case, it is possible to add the light volumes of the scattered reflected light rays PHI 1 INCREMENT 0) or PHI 2 (0) to the light fluxes B1 and B2.
The light or dark sections are determined by processing the output signals of the two sensors S1 and S2.
Fig. 2 (a) shows an inequality of the yarn diameter D (t) in a waveform diagram. The inequality is formed by a thick and a thin section. Fig. 2 (b) shows a waveform variation of the light reflected from the yarn surface. Depending on the surface area of the yarn, the thick and the thin section appear. If a colored contamination occurs in the yarn, a dark section significantly reduces the amount of light reflected from the yarn surface.
If the yarn has no contamination (for example, the dark section in Fig. 2 (b)), the output signal of the first sensor S1 (the first signal) in response to the illuminance of the luminous flux B1 is directly proportional to the inequality of the yarn as waveformed is shown in Fig. 2 (c) as a dashed line. The first signal includes a high level corresponding to the thick portion and a low level corresponding to the thin portion as shown in Figs. 2 (a) and 2 (b). The output signal of the second sensor S2 (the second signal) in response to the illuminance of the luminous flux B2 is inversely proportional to the inequality of the yarn as shown in a wave form in Fig. 2 (d) as a broken line.
The second signal includes a low level corresponding to the thick section and a high level corresponding to the thin section as shown in Figs. 2 (a) and 2 (b). The variations in the waveforms of the first and second signals depend on the yarn diameter D (t) and are reversed in phase. As long as the two signals are reversed in phase, it is clear that the yarn has neither light nor dark sections. For example, as shown in FIG. 2 (e), if the first and second signals are summed, the waveforms of the two signals cancel each other out. The resulting signal is independent of the yarn diameter D (t). If, unlike the illustration, the waveforms of the first and second signals are not exactly symmetrical with respect to a line, the smaller one may need to be amplified.
If the yarn contains an impurity (e.g., the dark section in Fig. 2 (b)), the level of the light beam reflected by the yarn in the dark section drops significantly. Both the first sensor S1 and the second sensor S2 decrease the levels of their output signals, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d). If the impurity contained in the yarn has a high reflection factor, it creates a bright portion, which leads to a level increase of the first and the second signal. Depending on the light or dark sections, the variations in the waveforms of the first and second signals are in phase. At the moment when the variations of the waveforms of the two signals flip from phase to phase, the presence of light or dark sections can be concluded.
As already discussed, when the first and second signals are summed, as shown in FIG. 2 (e), a pronounced section is determined as the sum of the low-level sections of the first and second signals, as is also shown in FIG. 2 (e) is shown. In this way, the light or dark sections are determined regardless of the yarn diameter D (t).
Regardless of the yarn diameter D (t), the light or dark sections can also be determined instead of by summing the first and second signals by checking whether the waveforms of the two signals remain reversed in phase. For example, reference gain levels of a positive side (high level side) and a negative side (low level side) are used for the first and the second signal, respectively. This is done by means of an AND circuit, which determines that the signals depend on the yarn diameter D (t) if the level of the other signal is higher than the reference level gain of the negative (positive) side, even if the level of one of the signals is higher is the reference level gain of the positive (negative) side.
The AND circuit determines that there are light or dark sections if the level of the two signals is higher than the reference level gain of the same side, be it the positive or the negative side.
A variety of arrangements using known electrical circuitry can be used as a means to determine that there are no light or dark portions when the variations in the levels of the first and second signals are reversed, and to determine that light or dark Sections are present when the variations in the levels of the first and second signals are in phase. When the detected signal is obtained by summing the first and second signals, as discussed above, it can be input to a level comparison circuit by an amplifier. The level comparison circuit detects level peaks in the waveform that go beyond a preset level gain.
The level comparison circuit is normally integrated in a known cleaning device for monitoring the inequalities of the running yarn, which works with capacitive sensors. The present invention can thus be easily implemented in that the passage 2 of the carrier member 3 in the path of the yarn is equipped with a light source 7 and the two sensors S1 and S2, and that the first and the second signal of the sensors S1 and S2 are one Level comparison circuit are supplied in an existing cleaning device. If contamination is detected, the level comparison circuit outputs a warning signal and thereby activates a cut-off signal generator.
The cut-off signals control, via a corresponding circuit, a cut-off device which automatically cuts off the yarn, so that the section of the yarn containing the contamination is removed.
According to the invention, light or dark sections are thus determined independently of diameter variations of the yarn by means of simple and cheap arrangements and simple signal processing.