CH714916B1

CH714916B1 - Fiber Measurement Method and Apparatus.

Info

Publication number: CH714916B1
Application number: CH00509/18A
Authority: CH
Inventors: Hubert Schmid Dr
Original assignee: Hubert Schmid Dr
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2022-07-29
Also published as: CH714916A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Fasereigenschaften von einer oder mehreren Fasern (2) gleichzeitig bei dem die Fasern an einer Vorbereitungsstation (5) vorgelegt werden, an ihrem einen Ende mit einer Klemme (1) erfasst werden und anschliessend an einer stationären Messvorrichtung vorbeigezogen werden, wobei sich die Fasern sich im Wesentlichen in einer Ebene nebeneinander angeordnet befinden, wobei mindestens eine morphologische und oder optische Eigenschaft der Fasern, bevorzugt die Länge der Fasern, gemessen wird. Die stationäre Messvorrichtung umfasst dabei bevorzugt eine oder mehrere Zeilenkameras (3) oder eine oder mehrere Flächenkameras und erfasst damit die Faserinformationen. Beschrieben wir ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Vermessen wird primär die gestreckte Länge von Fasern und faserförmigen Materialien. Die gesamte Morphologie einer hohen Anzahl von Fasern wird Schritt für Schritt mit einem vernünftigen Aufwand erfasst und mittels Bildanalysemethode nach IS013322-1 und ISO 9276 ausgewertet.The invention relates to a method for measuring the fiber properties of one or more fibers (2) simultaneously, in which the fibers are presented to a preparation station (5), one end of which is gripped with a clamp (1) and then drawn past a stationary measuring device be, wherein the fibers are arranged next to each other essentially in one plane, wherein at least one morphological and/or optical property of the fibers, preferably the length of the fibers, is measured. The stationary measuring device preferably includes one or more line cameras (3) or one or more area cameras and thus records the fiber information. We also described an apparatus for carrying out the method. The stretched length of fibers and fibrous materials is primarily measured. The entire morphology of a large number of fibers is recorded step by step with reasonable effort and evaluated using the image analysis method according to IS013322-1 and ISO 9276.

Description

FachgebietArea of Expertise

[0001] Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung vorwiegend geometrischer, aber auch anderer Eigenschaften faserförmiger Objekte. Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Vorrichtung ist primär die vollautomatische Erfassung und Auswertung der Längen von Fasern bzw. faserförmigen Gütern. Die Anwendung erfolgt insbesondere in der faser- und holzverarbeitenden Industrie. The present invention describes a method and a device for measuring primarily geometric, but also other properties of fibrous objects. The field of application of the device according to the invention is primarily the fully automatic detection and evaluation of the lengths of fibers or fibrous goods. It is used in particular in the fiber and wood processing industry.

[0002] Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen vorzugsweise in einem Textillabor zum Einsatz. Such methods and devices are preferably used in a textile laboratory.

[0003] Faserförmige Objekte, im Folgenden Fasern genannt, sind lange Objekte, bei denen eine Dimension, gewöhnlich Länge genannt, um einen sehr hohen Faktor, beispielsweise um eine Faktor 100 oder einen Faktor 1000, grösser ist, als die beiden anderen Dimensionen. Fasern im Sinne dieser Schrift sind ausserdem endliche Fasern, sogenannte Stapelfasern mit einem Anfang und einem Ende, aber auch Fasern mit einem oder mehreren Anfängen und einem oder mehreren Enden. Eigenschaften von Fasern, im Folgenden auch morphologische und/oder optischen Eigenschaften genannt, sind beispielsweise, aber nicht abschliessend deren Feinheit (Gewicht pro Länge), deren Breite, Durchmesser, Dicke oder Querschnitt, deren Länge, deren Breitenprofil über die Länge, besonders deren gestreckte Länge, deren Kräuselung, Kräuseleinsprung, Steifigkeit, Knotigkeit, oder Nissigkeit, deren Verzweigtheit, Farbe, Holzanteil und weiterer hier nicht genannter Eigenschaften. Fibrous objects, hereinafter referred to as fibers, are long objects in which one dimension, usually referred to as length, is larger by a very high factor, for example by a factor of 100 or a factor of 1000, than the other two dimensions. Fibers within the meaning of this document are also finite fibers, so-called staple fibers with a beginning and an end, but also fibers with one or more beginnings and one or more ends. Properties of fibers, also referred to below as morphological and/or optical properties, are, for example, but not exclusively, their fineness (weight per length), their width, diameter, thickness or cross section, their length, their width profile over the length, especially their stretched Length, its crimp, crimp indentation, stiffness, knots or knots, its branchiness, color, wood content and other properties not mentioned here.

[0004] Die hervorstechendsten geometrischen Merkmale aller Fasern sind aber deren Feinheit, die meist mit deren Faserdicke oder - breite korreliert und deren Länge. However, the most striking geometric features of all fibers are their fineness, which usually correlates with their fiber thickness or width and their length.

[0005] Zur Bestimmung der Faserfeinheit stehen heute bereits verschiedenste Messmethoden zur Verfügung die zum Grossteil auf mikroskopischen Messmethoden beruhen oder auf der bekannten Luftdurchflussmethode (Micronaire). Die Länge von neuen, das heisst jungfräulichen, in ihrer Erstanwendung befindlichen, nicht rezyklierten Chemiefasern ist zumeist nicht von Interesse, da Chemiefasern im Allgemeinen als endloses Produkt hergestellt werden, das je nach Anforderung auch auf eine bestimmte Länge zugeschnitten werden kann. Die Länge von Naturfasern und rezyklierten Fasern ist endlich und völlig unbekannt. Das beschriebene Verfahren und diese Vorrichtung dienen bevorzugt dazu, die Länge von Naturfasern, aber auch rezyklierten langen Chemiefasern und Fasermischungen zu ermitteln, obschon sie auch die Längenmessung von Industriefasern, die Bestimmung der Faserfeinheit und anderer Fasereigenschaften zulässt. Bevorzugt aber nicht ausschliesslich dient das Verfahren zu Messung von Fasern und Faserverbänden, deren jeweils längste Fasern länger als 60 mm, bevorzugt länger als 120 mm und besonders bevorzugt länger als 250 mm sein können. [0005] A wide variety of measuring methods are already available today for determining fiber fineness, which are largely based on microscopic measuring methods or on the well-known air flow method (Micronaire). The length of new, i.e. virgin, non-recycled man-made fibers that are being used for the first time is usually not of interest, since man-made fibers are generally manufactured as an endless product that can also be cut to a certain length depending on requirements. The length of natural fibers and recycled fibers is finite and completely unknown. The method described and this device are preferably used to determine the length of natural fibers, but also recycled long man-made fibers and fiber mixtures, although it also allows the length measurement of industrial fibers, the determination of the fiber fineness and other fiber properties. Preferably, but not exclusively, the method is used to measure fibers and fiber assemblies, the longest fibers of which can each be longer than 60 mm, preferably longer than 120 mm and particularly preferably longer than 250 mm.

[0006] Naturfasern werden heute in vielen Bereichen als Ausgangsprodukte für vielfältigste Werkstoffe eingesetzt, wie Garne zur Herstellung von fertigen Textilien, Geweben, Maschenwaren, Bändern, Seilen oder anderen textilen Längsgebilden oder aber auch zur Herstellung von Vliesen mit oder ohne den Umweg über eine Garnbildung. Die Faserlänge beeinflusst wesentlich die Qualität, die Gleichmässigkeit, die Festigkeit und viele weitere Eigenschaften im größten Teil der späteren Produkte. So hat auch bei faserverstärkten Kunststoffen die Faserlänge erheblichen Einfluss auf die Festigkeit der daraus erzeugten Bauteile (E. Köhler [1]). Natural fibers are used in many areas today as starting products for a wide variety of materials, such as yarns for the production of finished textiles, woven fabrics, knitted goods, ribbons, ropes or other longitudinal textile structures or for the production of nonwovens with or without the detour via yarn formation . The fiber length has a significant influence on the quality, regularity, strength and many other properties in most of the later products. In the case of fiber-reinforced plastics, too, the fiber length has a significant influence on the strength of the components made from it (E. Köhler [1]).

[0007] Bei der weiteren Verarbeitung der Fasern zu Garnen, Vliesen oder anderen faserhaltigen Produkten ist somit besonders die Kenntnis der Faserlänge eine wichtige Grundlage zur Ermittlung der Einstellparameter der Verarbeitungsmaschinen. In the further processing of the fibers into yarns, nonwovens or other fiber-containing products, knowledge of the fiber length is an important basis for determining the setting parameters of the processing machines.

Stand der TechnikState of the art

[0008] Eine Reihe von Faserlängenmessgeräten basieren auf der Auflösung eines Faserverbands in Einzelfasern. Üblicherweise kommen hierzu eine oder mehrere Auflösewalzen ein sogenannter geklemmter Schlag oder sogar Kardierelemente zu Einsatz, wie beispielsweise in WO02/081792A2 beschrieben. Die Behandlung ist jedoch so aggressiv, dass sie nur bei kürzeren Fasern, in etwa bei Baumwollfasern eingesetzt werden kann und selbst dann Faserschädigungen in Form von Nissen und zerstörten, bzw. zerrissenen Fasern hervorruft. Zudem sind Auflösung und Messung einzelner Fasern, wie beispielsweise in DE69123246T2 beschrieben aufwendig und verlangsamen den Messvorgang. Weiterhin liegen die Fasern nicht in Ihrer gestreckten Form vor, sondern häufig in Form von sogenannten Häkchen oder überkreuzenden Fasern und anderen wirren Formen, die die Identifikation und Messung einzelner Fasern erschweren. [0008] A number of fiber length measuring devices are based on the resolution of a fiber structure into individual fibers. One or more opening rollers, a so-called clamped impact or even carding elements are usually used for this purpose, as described for example in WO02/081792A2. However, the treatment is so aggressive that it can only be used with shorter fibres, such as cotton fibres, and even then it causes fiber damage in the form of neps and destroyed or torn fibres. In addition, resolution and measurement of individual fibers, as described for example in DE69123246T2, are complex and slow down the measurement process. Furthermore, the fibers are not in their straight form, but often in the form of so-called hooks or crossing fibers and other tangled shapes that make it difficult to identify and measure individual fibers.

[0009] Verlässliche Messgeräte bedürfen daher einer schonenden Faservorbereitung in zumindest annähernd endengeordneter Vorlage. [0009] Reliable measuring devices therefore require careful fiber preparation in at least approximately end-ordered presentation.

[0010] Im Folgenden wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein oder mehrere Fasern im Wesentlichen in einer Vorbereitungseinrichtung zu einer mehrheitlich orientierten Ausrichtung vorgelegt werden, damit das Messgut der Messeinrichtung in einer vorwiegend endenorientierten Form präsentiert werden kann. Solche Messverfahren gliedern sich üblicherweise in drei grosse Schritte, von denen nur der mittlere der eigentlichen Probenvorbereitung mit dem direkten Zweck der Messung dient, während die anderen beiden Schritte nur der Vorsorge und der Nachsorge dienen. A method and a device are described below, in which one or more fibers are essentially presented in a preparatory device for a predominantly oriented orientation, so that the measuring material can be presented to the measuring device in a predominantly end-oriented form. Such measuring methods are usually divided into three major steps, of which only the middle one serves the actual sample preparation with the direct purpose of the measurement, while the other two steps only serve as a precaution and aftercare.

[0011] Diese Schritte sind: 1. Einlegen der Fasern in die Vorbereitungseinrichtung und Vorbereitung eines kurzen Faserbartes von wenigen Millimetern bestehend aus vorstehenden Faserenden. 2. Ein oder mehrere Zyklen, bei denen Fasern aus dem Faserbart ausgezogen werden, um in eine messbare Form oder einen messbaren Verband gebracht zu werden und gemessen zu werden. 3. Entsorgung der gemessenen und der nicht gemessenen Fasern.These steps are: 1. Inserting the fibers into the preparation device and preparing a short fiber tuft of a few millimeters consisting of protruding fiber ends. 2. One or more cycles in which fibers are drawn out of the tuft to be formed into a measurable shape or assembly and measured. 3. Disposal of the measured and unmeasured fibers.

[0012] Eine relativ schonende Faserlängenmessung erfolgt bis heute traditionellerweise mittels eines Almeters AL 100, AL 101 oder AL 2000 der Firmen Siegfried Peyer AG, Zellweger Uster AG (heute Uster Technologies AG) oder ITEC. Der Messung vorgeschaltet ist in jedem Fall eine Faservorbereitungsstation Fibroliner FL 100 oder FL 101. Das Almeter ist nicht mehr am Markt verfügbar. [0012] A relatively gentle fiber length measurement is traditionally carried out using an ALmeter AL 100, AL 101 or AL 2000 from Siegfried Peyer AG, Zellweger Uster AG (today Uster Technologies AG) or ITEC. In any case, the measurement is preceded by a Fibroliner FL 100 or FL 101 fiber preparation station. The Almeter is no longer available on the market.

[0013] Wie im Bericht „Método de determinacion de parametros de longitud de fibra en muestras individuales de cashmere peinado utilizando el equipo Almeter“ (Research Gate; September 2006; DOI10.13140/RG.2.1.1764.4645; Report number: CT487; Affiliation: INTA; Diego Sacchero; Julia Maurino) beschrieben, werden die Fasern wenn nötig zunächst manuell mittels Handauszug vorparallelisiert und dann der Vorbereitungsstation Fibroliner vorgelegt. Diese stellt dann einen endengeordneten, aus einer Vielzahl von übereinander und nebeneinander liegenden Fasern bestehenden, sogenannten Faserbart her. Dabei wird der Faserbart durch schrittweises Übereinanderlegen einzelner Auszüge der Fasern mittels einer Klemme aus einem aus parallel zueinander stehenden, definiert beabstandeten Kammleisten bestehenden Nadelfeld hergestellt und in einem zweiten, stationären Nadelfeld zum eigentlichen Faserbart übereinander gelegt. Kammleisten, Kammreihen, Nadelleisten und Nadelkämme sind Synonyme für in der Regel dünne Leisten mit in der gleichen Ebene hervorstehenden, in der Regel gleich beabstandeten und in der Regel gleich weit hervorstehenden Nadeln. Die Schrittweite des Fortschritts der Vorlage entspricht dabei dem Abstand der Kammleisten. Der Faserbart wird nun manuell in das eigentliche Messgerät Almeter eingelegt, wobei die Hauptrichtung der Faserorientierung so genau wie visuell beurteilt möglich der Prüfrichtung entsprechen sollte. Der Faserbart wird dann im Almeter kapazitiv oder optisch entlang der Bewegungsrichtung der Probe relativ zum Sensor, also im Idealfall entlang der Faserlängsachse abgetastet. As in the report "Método de determinacion de parametros de longitud de fibra en muestras individuales de cashmere peinado utilizando el equipo Almeter" (Research Gate; September 2006; DOI10.13140/RG.2.1.1764.4645; Report number: CT487; Affiliation : INTA; Diego Sacchero; Julia Maurino), the fibers are first manually pre-parallelized, if necessary, and then presented to the Fibroliner preparation station. This then produces an end-ordered so-called fiber tuft consisting of a large number of fibers lying one above the other and next to one another. The fiber tuft is produced by gradually superimposing individual excerpts of the fibers using a clamp from a needle field consisting of parallel, defined spaced comb strips and superimposed in a second, stationary needle field to form the actual tuft. Comb bars, comb rows, needle bars and needle combs are synonyms for generally thin bars with needles protruding in the same plane, usually equally spaced and usually protruding the same distance. The increment of the progress of the template corresponds to the distance between the comb strips. The fiber tuft is now manually inserted into the actual Almeter measuring device, whereby the main direction of the fiber orientation should correspond to the test direction as accurately as visually assessed. The fiber tuft is then scanned capacitively or optically in the Almeter along the direction of movement of the sample relative to the sensor, i.e. ideally along the longitudinal axis of the fiber.

[0014] Die Probenvorbereitungsstation enthält dabei eine Vielzahl von aufwendigen und teuren Kammleisten, das Verfahren ist langsam und personalaufwendig. Die Schrittweite beim Ausziehen und Bündeln führt zu einem systematischen Fehler durch die zufällige Verteilung der Faseranfänge innerhalb derselben. Der Faserbart wird entspannt, so dass die Fasern nicht in ihrer tatsächlichen Länge, sondern in einer undefiniert gekräuselten Länge gemessen werden. Weiterhin sind personengebundene, systematische und zufällige Fehler durch die manuellen Eingriffe beim Vorparallelisieren, Einlegen, Faserbartentnahme, Übertragung und Ausrichtung im Almeter möglich. Obwohl das Verfahren das verlässlichste zur Messung sogenannter Kurzfasern (meist definiert als Fasern < 12,5 mm) ist, können Fasern kürzer als etwa 9 mm nicht mehr beschrieben werden. The sample preparation station contains a variety of complex and expensive comb strips, the process is slow and labor intensive. The step width when drawing out and bundling leads to a systematic error due to the random distribution of the beginnings of the fibers within them. The fiber tuft is relaxed so that the fibers are not measured in their actual length, but in an undefined curled length. Furthermore, personal, systematic and random errors are possible due to manual interventions during pre-parallelization, insertion, tuft removal, transfer and alignment in the Almeter. Although the method is the most reliable for measuring so-called short fibers (usually defined as fibers < 12.5 mm), fibers shorter than about 9 mm can no longer be described.

[0015] CH679428A5 beschreibt eine Weiterentwicklung des Almeters, die nie auf den Markt kam. Dabei wird im Durchlicht aus einem zwischen zwei Glasplatten gehaltenen Faserbart mittels einer telezentrischen Optik mittels einer CCD Kamera ein digitales Bild erzeugt, dass ausgewertet wird. Neben den bekannten Schwachstellen der Probenvorbereitung wird eine vorwiegend zweidimensional gekräuselte Faserlage hergestellt. Ausserdem muss zur Erfassung des Gesamtbildes eine Verschiebung zwischen Kameraoptik und Probenträger sowohl in Richtung der Y-Achse als auch in Richtung der X-Achse stattfinden. [0015] CH679428A5 describes a further development of the Almeter that never came onto the market. In transmitted light, a digital image is generated from a fiber tuft held between two glass plates by means of telecentric optics using a CCD camera, which is evaluated. In addition to the well-known weak points in sample preparation, a predominantly two-dimensionally crimped fiber layer is produced. In addition, to capture the overall image, there must be a displacement between the camera optics and the sample carrier both in the direction of the Y axis and in the direction of the X axis.

[0016] GB2148498A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer parallelen Faservorlage. Es werden eine oder mehrere Reihen von einzelnen Messzellen beschrieben, die elektrisch umgeschaltet werden. Im Wesentlichen ist dies die Anwendung eines elektrooptischen oder kapazitiv wirkenden Scanners auf die Messung eines vorzulegenden endengeordneten und vorparallelisierten Faserbartes aus einzeln freigestellten Fasern zur Herstellung einer Faserlängenverteilung beziehungsweise eines Stapelschaubildes. Auch dieses Verfahren leidet unter den vorgenannten Schwachstellen des Almeters, hat aber zusätzlich die Erschwernis, dass einzelne Fasern gestreckt freigestellt werden müssen. Einzelfasern können nicht isoliert vermessen werden, sondern nur Stapelschaubilder bzw. Faserhäufigkeitsverteilungen. GB2148498A describes a method and apparatus for measuring a parallel fiber template. One or more rows of individual measuring cells that are switched electrically are described. Essentially, this is the application of an electro-optical or capacitively acting scanner to the measurement of an end-ordered and pre-parallelized fiber tuft to be presented from individually cut fibers to produce a fiber length distribution or a stack diagram. This method also suffers from the aforementioned weaknesses of the Almeter, but has the additional difficulty that individual fibers have to be stretched out. Individual fibers cannot be measured in isolation, only stack diagrams or fiber frequency distributions.

[0017] Da eine vollständig manuelle Probenbereitung mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden und die subjektive Beeinflussbarkeit hoch ist, wurde weiterhin von Köhler [1] und Seeger [2] der „Fiberscanner“ entwickelt, der ähnlich wie der Fibroliner die automatische Anordnung der Faserenden an der Bezugslinie X, die senkrecht zur Faserhauptausrichtung Y verläuft, mittels des Faserbartaufbereitungsapparates ermöglicht. Das Gerät ist von seiner Bauart speziell auch für längere und gröbere Fasern ausgelegt. Wie der Fibroliner baut das Gerät einen Faserbart in einem zweiten Nadelfeld auf. [0017] Since a completely manual sample preparation is associated with a considerable amount of time and the subjective influence is high, the "Fiberscanner" was also developed by Köhler [1] and Seeger [2], which, like the Fibroliner, automatically arranges the fiber ends on the reference line X, which is perpendicular to the main fiber orientation Y, by means of the tuft preparation apparatus. The device is specially designed for longer and coarser fibers. Like the Fibroliner, the device builds up a tuft of fibers in a second field of needles.

[0018] Der so hergestellte Faserbart wird dann analog zum Almeter AL 2000 auf einen Flachbettscanner aufgelegt und das Bild eingescannt. Die Längen werden dann in der Y - Richtung als Funktion der x Achse gemessen und daraus die Längenverteilungen ermittelt. The fiber tuft produced in this way is then placed on a flatbed scanner analogously to the Almeter AL 2000 and the image is scanned. The lengths are then measured in the Y direction as a function of the x axis and the length distributions are determined from this.

[0019] Die einzelnen Schritte des Faserbartaufbereitungsapparates sind [1]: 1.) Das manuell vorgeordnete Fasermuster wird von Hand auf ein Nadelkammpaket aufgelegt und manuell eingedrückt. Das Nadelkammpaket besteht aus max. 84 Nadelkämmen oder Kammleisten mit der Gesamtabmessung 252 x 135 mm. 2.) Über eine horizontal verfahrbare Greifeinheit werden die vorstehenden Faserenden erfasst und auf einem Musterhalter abgelegt. 3.) Eine Eindrückvorrichtung drückt die abgezogenen Fasern in den Musterhalter. 4.) Das Nadelkammpaket wird getaktet um 3 mm weiterbewegt, dabei fällt die vorderste Nadelleiste in ein in der darunter liegenden Ebene befindliches Magazin. 5.) Die nun freigelegten Faserenden werden erfasst und auf dem Musterhalter abgelegt und in den Musterhalter eingedrückt. So entsteht Schritt für Schritt im Musterhalter ein Faserbart. 6.) Nach Abarbeitung des gesamten Nadelpaketes werden die Nadelkämme aus dem Magazin entnommen und können erneut eingegeben werden. 7.) Der Musterhalter, mit den an einer Bezugslinie liegenden Fasern - dem Faserbart, wird entnommen und für die Längenmessung bereitgestellt.The individual steps of the fiber tuft processing apparatus are [1]: 1.) The manually pre-arranged fiber pattern is placed by hand on a needle comb package and pressed in manually. The needle comb package consists of a maximum of 84 needle combs or comb bars with the overall dimensions 252 x 135 mm. 2.) The protruding fiber ends are picked up by a horizontally movable gripping unit and placed on a sample holder. 3.) A pressing device presses the drawn-off fibers into the sample holder. 4.) The needle comb package is cycled by 3 mm and the foremost needle bar falls into a magazine located on the level below. 5.) The fiber ends that are now exposed are grasped and placed on the sample holder and pressed into the sample holder. This is how a fiber beard is created step by step in the sample holder. 6.) After processing the entire set of needles, the needle combs are removed from the magazine and can be re-entered. 7.) The sample holder, with the fibers lying on a reference line - the fiber tuft, is removed and made available for the length measurement.

[0020] Obwohl eine Faserlängenverteilung ermittelt werden soll, können tatsächlich aber mit dem Scanner nur Längenverteilungen von Faserbündeln mit übereinanderliegenden Fasern in Y-Richtung ermittelt werden. Dies setzt weiter voraus, dass die einzelnen Fasern möglichst parallel zur Y- Richtung zu liegen kommen. Hierbei besteht wiederum ein nicht quantifizierbarer subjektiver Einfluss. Although a fiber length distribution is to be determined, the scanner can actually only be used to determine length distributions of fiber bundles with fibers lying one on top of the other in the Y direction. This also presupposes that the individual fibers are as parallel as possible to the Y-direction. Here again there is a non-quantifiable subjective influence.

[0021] Es liegt nun aber in der Natur von Pflanzenfasern, dass sie sich, nach allen möglichen Richtungen krümmen und winden können, also keineswegs alle parallel zur Y- Richtung ausgerichtet werden können. Weiterhin ist nicht sichergestellt, dass die Basislinie des Faserbartes immer parallel zur X-Richtung des Scanners, also senkrecht zur Ausrichtung der Zeilenkamera in einer definiert beabstandeten Ebene parallel zur Zeilenkamera, verläuft. Weitere Schwachstellen dieses Systems bleiben jedoch der komplexe und teure Automat zur Aufbereitung bzw. Herstellung eines endengeordneten Faserbarts mit vielen Kammleisten, die starken Praparationseinflüsse und die einfache Tatsache, dass nur die Geometrie der Konturen des Faserbartes in X- und Y- Richtung mittels Bildanalyse vermessen werden. Die stark unterschiedlichen positionsabhängigen Faserbartdicken, also das nicht quantifizierbare Übereinanderliegen von Fasern, die Krümmungen, Verdrehungen und Aufspleissungen der Naturfasern und das händische Positionieren des Faserbarts auf dem Scanner werden mit diesem Verfahren gar nicht berücksichtigt. Das System Fibrescanner ist nicht am Markt verfügbar. However, it is in the nature of plant fibers that they can bend and twist in all possible directions, ie by no means all can be aligned parallel to the Y direction. Furthermore, it is not ensured that the base line of the fiber tuft always runs parallel to the X-direction of the scanner, ie perpendicular to the alignment of the line camera in a defined spaced plane parallel to the line camera. Other weaknesses of this system, however, remain the complex and expensive machine for the preparation or production of an end-ordered tuft with many comb strips, the strong influence of preparation and the simple fact that only the geometry of the contours of the tuft in the X and Y directions are measured using image analysis . The very different, position-dependent tuft thicknesses, i.e. the non-quantifiable overlapping of fibers, the curvatures, twists and fanning of the natural fibers and the manual positioning of the tuft on the scanner are not taken into account at all with this method. The Fiberscanner system is not available on the market.

[0022] Ein anderer Ansatz ist die Messung der Faserlänge bei dem OFDA4000 Längenmesssystem [5,6]. Das OFDA4000 besitzt ebenfalls ein Nadelfeld, das aus einzelnen Kammleisten besteht, wobei die Nadeln im Gegensatz zu den vorgenannten Geräten vertikal nach unten gerichtet stehen und die Fasern von unten nach oben eingedrückt werden. Wie bei den anderen Geräten erfolgt ein Vorschub der Kammleisten, wobei die Kammleisten in einem vom Fibroliner oder Nadelstabstreckwerken bekannten Kreislaufprinzip an einer definierten Stelle ausser Eingriff gebracht und auf einer oberhalb gelegenen Ebene wieder zurücktransportiert werden. Zunächst wird das Prüfgut mittels des Nadelfeldes soweit vorwärts transportiert, dass die Fasern deutlich über das Nadelfeld hinausragen. Dieser überstehende Faserbart enthält unterschiedlich weit vorragende Faserenden und wird zunächst durch eine Klemme entfernt. Die Klemme ist dabei beweglich entlang einer Achse in Materialflussrichtung. Die Klemmlinie ist parallel zu den Kammleisten ausgerichtet. Sie fährt im offenen Zustand entgegen der Materialflussrichtung auf die Fasern zu, schliesst an einer definierten Stelle unmittelbar oder kurz vor den Kammleisten und fährt mit den geklemmten Fasern zurück. Die Klemme wird geöffnet und die Fasern werden durch eine hinter der Klemme befindliche Absaugung entsorgt. Der Vorgang wird wiederholt bis keine Fasern mehr aus der vordersten Kammleiste in den Bereich der Klemme ragen. Another approach is the measurement of the fiber length in the OFDA4000 length measurement system [5,6]. The OFDA4000 also has a needle array consisting of individual comb strips. In contrast to the devices mentioned above, the needles are directed vertically downwards and the fibers are pressed in from bottom to top. As with the other devices, the comb strips are advanced, whereby the comb strips are disengaged at a defined point in a circulation principle known from the Fibroliner or needle bar drafting systems and are transported back again on a level above. First, the test material is transported forwards using the array of needles until the fibers clearly protrude beyond the array of needles. This protruding fiber tuft contains fiber ends that protrude to different extents and is first removed with a clamp. The clamp is movable along an axis in the direction of material flow. The clamping line is aligned parallel to the comb strips. When open, it moves towards the fibers in the opposite direction to the direction of material flow, closes at a defined point directly or shortly before the comb strips and moves back with the clamped fibers. The clamp is opened and the fibers are disposed of through an exhaust located behind the clamp. The process is repeated until no more fibers protrude from the foremost comb bar in the area of the clamp.

[0023] Nun wird das Nadelfeld um einen Schritt, der dem Abstand zweier Kammleisten entspricht, vorgeschoben, so dass die bisher vorderste Kammleiste wiederum ausser Eingriff gebracht wird. Vor der nun freiliegenden nächsten Kammleiste entsteht jeweils ein Faserbart bestehend aus Faserenden, die gleich weniger als ein Kammleistenabstand in die Klemme hineinragen. Die geklemmten Fasern werden nun ein Stück aus dem Nadelfeld gezogen, so dass eine parallel zur Faserauszugsebene und senkrecht zur Materialflussrichtung stehende Führungsleiste in Eingriff gebracht werden kann, die die Fasern in der Fokusebene führt. Weiterhin werden ein Videomikroskop (hier im Folgenden Kamera genannt) und eine Lichtquelle, die in einem U-förmigen Element einander gegenüberstehend ausgerichtet sind, senkrecht zur Materialflussrichtung und parallel zur Faserebene zwischen Klemmleiste und Bremsleiste eingefahren. Dabei befinden sich Kamera und Lichtquelle jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Faserebene ohne diese zu berühren. Durch die Bewegung der Kamera in X-Richtung mit einer quadratischen Aufnahme von 1.2 mm Seitenlänge im Abstand von 1.2 mm entsteht ein Streifen einzelner Bilder, wobei in jedem einzelnen Bild unabhängig der Durchmesser der aufgenommenen Fasern festgestellt wird und unabhängig davon die Anzahl der Fasern in X-Richtung gezählt wird. Durch die schrittweise Bewegung der Klemme in Y-Richtung in Schritten von 5 mm entstehen jeweils eine Reihe beabstandeter Bilderstreifen, aber kein zusammenhängendes Gesamtbild, so dass einzelne Fasern nicht verfolgt werden können. Vielmehr werden einzelne Bilderstreifen in bestimmten Abständen analysiert und in Abhängigkeit der Position des Streifens zu einem Stapelschaubild verarbeitet. So können verzweigte Fasern, wie dies beispielsweise bei Hanf oder Leinen vorkommen kann, weder detektiert noch beschrieben werden. [0023] Now the needle field is advanced by a step that corresponds to the distance between two comb strips, so that the previously foremost comb strip is in turn disengaged. In front of the next comb strip that is now exposed, a fiber tuft is created consisting of fiber ends that protrude into the terminal by less than one comb strip distance. The clamped fibers are now pulled a little out of the needle field so that a guide rail that is parallel to the fiber extraction plane and perpendicular to the direction of material flow can be brought into engagement, which guides the fibers in the focal plane. Furthermore, a video microscope (hereafter referred to as a camera) and a light source, which are aligned opposite one another in a U-shaped element, are inserted perpendicularly to the direction of material flow and parallel to the fiber plane between the clamping strip and brake strip. The camera and light source are each on opposite sides of the fiber plane without touching it. By moving the camera in the X-direction with a square image of 1.2 mm side length at a distance of 1.2 mm, a strip of individual images is created, whereby the diameter of the fibers recorded is independently determined in each individual image and the number of fibers in X independently of this direction is counted. The step-by-step movement of the clamp in the Y-direction in steps of 5 mm creates a series of spaced image strips, but no coherent overall image, so that individual fibers cannot be tracked. Instead, individual image strips are analyzed at specific intervals and processed into a stacked diagram depending on the position of the strip. For example, branched fibres, such as those found in hemp or linen, can neither be detected nor described.

[0024] Der Vorgang des Auszugs wird solange wiederholt, bis eine voreingestellte Anzahl von Fasern analysiert wurde. Massgeblich für die Zählung der Fasern ist dabei die Anzahl der Fasern maximal gezählte Anzahl der Fasern in einem Messstreifen, meist ist das im ersten Messstreifen nach der Klemme. The extraction process is repeated until a preset number of fibers has been analyzed. The decisive factor for counting the fibers is the number of fibers - the maximum number of fibers counted in a measuring strip, which is usually in the first measuring strip after the clamp.

[0025] Aus den vorgenannten Werten kann dann direkt eine Q0(LB) Anzahlverteilungssumme oder Q1(LB) Längenverteilungssumme (s. DIN 66161:2010-10) ermittelt werden, wobei der Messwert Partikelgrösse (X) nur durch den Messwert gerichtete Länge (LB) [4] zu ersetzen ist. Aus diesen Verteilungssummen können dann verschiedene Mittelwerte (s. ISO 9276-2) des Parameters „gerichtete Faserlänge“ berechnet werden. Der grosse methodische Unterschied zur Partikelgrössenanalyse mit Methoden der Bildverarbeitung (ISO 13322-1) besteht aber darin, dass die geometrischen Messparameter zunächst an jedem Objekt, also an jedem Videobild einzeln, ermittelt werden und anschliessend aus diesen Werten mit den statistischen Methoden die jeweiligen Verteilungssummen oder Verteilungsdichten (vulgo Histogramme) und Mittelwerte bestimmt werden können. A Q0(LB) number distribution sum or Q1(LB) length distribution sum (see DIN 66161:2010-10) can then be determined directly from the aforementioned values, with the measured value particle size (X) only being directed by the measured value length (LB ) [4] is to be replaced. Various mean values (see ISO 9276-2) of the parameter "aligned fiber length" can then be calculated from these distribution totals. However, the major methodological difference to particle size analysis using image processing methods (ISO 13322-1) is that the geometric measurement parameters are first determined on each object, i.e. on each video image individually, and then the respective distribution sums or distribution sums are calculated from these values using statistical methods Distribution densities (vulgo histograms) and mean values can be determined.

[0026] Der Messansatz von OFDA sollte für schlichte Faserverläufe gut funktionieren z.B zur Messung der Haarlängen der glatten Haare, da gerichtete Länge in etwa der gestreckten Länge entsprechen muss. Da OFDA aber nur alle 5mm die Anzahl von Fasern im Faserbart misst wird die tatsächliche, gesamte Morphologie jeder zu vermessenen Faser im Einzelnen nicht berücksichtigt. OFDA kann z.B. also nicht die gestreckte Länge von gekräuselten Fasern vermessen, da keine Information vorliegt, inwieweit die Fasern im Faserbart noch gekräuselt oder insbesondere Naturfasern gekrümmt, verdreht und aufgespleisst sind. Zu groben Fehlmessungen kann es mit dieser Methode kommen, wenn beispielsweise Naturfaserbündel vermessen werden sollen, deren Faserbündel sich zu den Enden hin typischerweise immer weiter aufspleissen. Bei solchen Faserbündeln nimmt die tatsächliche Anzahl der Einzelfasern zu, je weiter die Fasern im Faserbart vom Klemmenansatz bzw. von der Klemme entfernt sind, was eine gewöhnliche Darstellung der Faserhäufigkeitsverteilung nach der Faserzahl nicht mehr zulässt. The OFDA measurement approach should work well for simple fiber courses, e.g. for measuring the hair lengths of straight hair, since the straightened length must roughly correspond to the straightened length. However, since OFDA only measures the number of fibers in the tuft every 5mm, the actual, overall morphology of each fiber to be measured is not taken into account in detail. OFDA cannot, for example, measure the stretched length of crimped fibres, since there is no information on the extent to which the fibers in the tuft are still crimped or, in particular, natural fibers are curved, twisted and fanned out. This method can lead to grossly incorrect measurements if, for example, natural fiber bundles are to be measured, the fiber bundles of which typically fan out further and further towards the ends. In such fiber bundles, the actual number of individual fibers increases the further the fibers in the fiber tuft are from the attachment point or from the clamp, which means that a normal presentation of the fiber frequency distribution based on the number of fibers no longer allows.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0027] Die Aufgabe der Erfindung ist es nun die beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu beheben und die gestreckte Länge von Fasern [4] bzw. von faserartigen Materialien direkt und ohne manuelle Beinflussung während des Faserauszugs aus der Faservorbereitungseinrichtung zu messen, gleichgültig ob es sich um gerade, gekräuselte, gespleisste oder verzweigte Fasern bzw. Faserbündel handelt. The object of the invention is now to solve the problems of the prior art described and to measure the stretched length of fibers [4] or fibrous materials directly and without manual influence during the fiber extraction from the fiber preparation device, regardless of whether it is straight, crimped, spliced or branched fibers or fiber bundles.

[0028] Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäss gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung, wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. This and other objects are achieved according to the invention by the method and the device as defined in the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent patent claims.

[0029] Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, Fasern direkt in ihrem gespannten Zustand beim Auszug aus einer Vorbereitungseinrichtung mit stationärer Kamera und Beleuchtung, vorzugsweise einer Zeilenkamera zu erfassen und direkt zeilenweise auszuwerten. The invention is based on the idea of detecting fibers directly in their tensioned state when moving out of a preparation device with a stationary camera and lighting, preferably a line scan camera, and evaluating them directly line by line.

[0030] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch das Verfahren zum Messen von Fasereigenschaften von einer oder mehreren Fasern gleichzeitig bei dem die Fasern an einer Vorbereitungsstation vorgelegt werden, an ihrem einen Ende mit einer Klemme erfasst werden und anschliessend an einer stationären Messvorrichtung vorbeigezogen werden, wobei sich die Fasern sich im Wesentlichen in einer Ebene nebeneinander angeordnet befinden, wobei mindestens eine morphologische und oder optische Eigenschaft der Fasern , bevorzugt die Länge der Fasern , gemessen wird, wobei die Faserinformationen mittels einer oder mehrerer Zeilenkameras oder einer oder mehrerer Flächenkameras als stationäre Messvorrichtung erfasst werden. The object is achieved according to the invention by the method for measuring fiber properties of one or more fibers simultaneously, in which the fibers are presented to a preparation station, are detected at one end with a clamp and are then drawn past a stationary measuring device, wherein the fibers are essentially arranged next to one another in one plane, with at least one morphological and/or optical property of the fibers, preferably the length of the fibers, being measured, with the fiber information being recorded by means of one or more line cameras or one or more area cameras as a stationary measuring device will.

[0031] Eine Kamera im Sinne der Erfindung ist eine elektronische Kamera wie aus dem - hier nicht näher erwähnten - Stand der Technik bekannt. Sie beinhaltet wenigstens eine geeignete Optik, einen Bildsensor und eine Elektronik zum Zwischenspeichern, Verarbeiten und Weitergeben der Information. Die Kamera kann bevorzugt eine Zeilenkamera mit einem Bildsensor sein, der eine oder mehrere Pixellinien enthält, es kann jedoch auch eine Flächenkamera eingesetzt werden. Ebenso können mehrere Kameras gleichen Typs oder verschiedener Typen gemischt eingesetzt werden, deren Bilder beispielsweise zu einem räumlichen Bild kombiniert werden können. Auch kann die Zeilenkamera als sogenannter Kontaktbildsensor ausgebildet sein, bei dem sich der Sensor über die ganze zu messende Breite erstreckt. A camera within the meaning of the invention is an electronic camera as known from the state of the art—not mentioned in detail here. It contains at least suitable optics, an image sensor and electronics for temporarily storing, processing and forwarding the information. The camera can preferably be a line scan camera with an image sensor containing one or more pixel lines, but an area scan camera can also be used. Likewise, several cameras of the same type or of different types can be used in a mixed manner, the images of which can be combined to form a three-dimensional image, for example. The line camera can also be designed as a so-called contact image sensor, in which the sensor extends over the entire width to be measured.

[0032] Das Gesichtsfeld der Kamera verläuft im Wesentlichen quer, bevorzugt senkrecht zur Auszugsrichtung und parallel zur Klemme und deckt mindestens einen Teil der Breite des Auszugs grössten Teil der Breite des Auszugs, vorzugsweise mindestens dessen gesamte Breite ab. The field of view of the camera is essentially transverse, preferably perpendicular to the extension direction and parallel to the clamp and covers at least part of the width of the extension, most of the width of the extension, preferably at least its entire width.

[0033] Die Optik der Kamera oder deren Position relativ zum Faserauszug muss manuell oder automatisch so eingestellt werden können, dass die die zu messenden Objekte im Gesichtsfeld der Kamera möglichst scharf erscheinen, wobei eine Schärfentiefe von mindestens ± 0.2 mm bevorzugt ± 0.5 mm, besonders bevorzugt ± 1.0 mm von Vorteil ist. Alternativ kann eine telezentrische Optik eingesetzt werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Kamera (3) senkrecht und mittig und bevorzugt über dem zu messenden The optics of the camera or their position relative to the fiber extension must be able to be adjusted manually or automatically in such a way that the objects to be measured appear as sharp as possible in the field of view of the camera, with a depth of field of at least ± 0.2 mm, preferably ± 0.5 mm, particularly preferably ± 1.0 mm is advantageous. Alternatively, telecentric optics can be used. For this it is advantageous if the camera (3) is vertical and centered and preferably above the object to be measured

[0034] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Zeilenkamera oder die Flächenkamera in ihrer X- Richtung eine höhere Auflösung besitzt als in ihrer Y- Richtung, wobei die X- Richtung im Wesentlichen quer, vorzugsweise senkrecht zur Faserauszugsrichtung verläuft und die Y-Richtung im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Faserauszugsrichtung verläuft. Für die Bezeichnung der Richtungen im Sensorfeld gilt die in Figur 9 gezeigte Richtungsangabe, wobei die X- Richtung die Richtung der Zeilen bezeichnet und mit der Y-Richtung die Bewegungsrichtung bezeichnet wird. Vorzugsweise wird eine Kamera mit mindestens 12000 Pixeln und einer realen optischen Auflösung von mindestens 10 µm in X-Richtung verwendet. It is also advantageous if the line scan camera or area scan camera has a higher resolution in its X direction than in its Y direction, with the X direction running essentially transversely, preferably perpendicularly, to the fiber extraction direction and the Y direction in the Substantially in the same direction as the fiber pull-out direction. The direction information shown in FIG. 9 applies to the designation of the directions in the sensor field, the X direction designating the direction of the lines and the Y direction designating the direction of movement. A camera with at least 12,000 pixels and a real optical resolution of at least 10 μm in the X direction is preferably used.

[0035] Ebenso kann die Auflösung einer Flächenkamera, einer mehrreihigen Zeilenkamera oder einer zusammengesetzten Bildinformation in Y- Richtung dadurch reduziert werden, dass die Information der Pixel von zwei oder mehreren in Y-Richtung hintereinanderliegenden Pixeln zu einer Information verrechnet wird. The resolution of an area camera, a multi-row line camera or composite image information in the Y direction can also be reduced in that the information of the pixels of two or more pixels lying one behind the other in the Y direction is combined to form one piece of information.

[0036] Selbstverständlich können die erfassten Zeilen der Zeilenkamera oder der Flächenkamera zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Dies kann für bestimmte Auswertungen von Vorteil sein. Es ist dann von Vorteil, wenn dass das Gesamtbild durch eine Bildanalyse ausgewertet wird. [0036] Of course, the recorded lines of the line scan camera or the area scan camera can be combined to form an overall image. This can be advantageous for certain evaluations. It is then advantageous if the overall image is evaluated by an image analysis.

[0037] Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Bildzeilen sukzessive nacheinander ausgewertet werden, wobei jeweils vorhandene Teile der Informationen oder die gesamten Informationen der vorangegangenen Zeile oder der vorangegangenen Zeilen mit den Informationen der aktuellen Zeile verrechnet werden und die verrechneten Informationen so bereitgestellt werden, dass sie bei der Verrechnung der nächsten Zeile wieder abgerufen werden können. However, it is particularly advantageous if the image lines are evaluated successively one after the other, with the existing parts of the information or the entire information of the previous line or lines being offset against the information of the current line and the offset information being provided in such a way that that they can be called up again when the next line is settled.

[0038] Eine weitere Vereinfachung wird erzielt, wenn die Informationen kanalweise in Y-Richtung und nacheinander entlang einer Zeile verrechnet werden. Das heisst, dass bei der Auswertung jedes Pixels vorwiegend die Informationen auf Basis des gleichen Pixels und dessen benachbarter Pixel der in Y- Richtung vorangegangenen Zeile herangezogen werden und dass die Information vorwiegend für die in Y- Richtung nachfolgende Auswertung bereitgestellt werden. A further simplification is achieved if the information is calculated channel by channel in the Y direction and successively along a line. This means that when each pixel is evaluated, primarily the information based on the same pixel and its neighboring pixels of the previous line in the Y direction is used and that the information is primarily made available for the subsequent evaluation in the Y direction.

[0039] Die für die Messung der Länge der Fasern nötige zeitabhängige Weginformation und/oder Geschwindigkeitsinformation kann beispielsweise über einen Wegsensor oder einen Entfernungssensor ermittelt werden, wobei die Bewegung der Fasern in Y- Richtung, also in Auszugsrichtung im Wesentlichen der Bewegung der Klemme entspricht. Ebenso ist es beispielsweise auch möglich, den Antrieb der Klemme mit einem Encoder auszustatten oder bei immer gleichbleibender, vorgegebener Bewegung die zurückgelegte Wegstrecke zu einem bestimmten Zeitpunkt aus einer Tabelle auszulesen oder mittels einer Bewegungsgleichung zu ermitteln. Bevorzugt und einfach wird jedoch die Vorgabe an den Antrieb der Klemme und/oder die Rückinformation des Antriebs der Klemme für die Berechnung der Länge der Fasern herangezogen. The time-dependent path information and/or speed information required for measuring the length of the fibers can be determined, for example, via a path sensor or a distance sensor, with the movement of the fibers in the Y direction, i.e. in the extension direction, essentially corresponding to the movement of the clamp. It is also possible, for example, to equip the drive of the clamp with an encoder or to read out the distance covered at a specific point in time from a table or to determine it using an equation of motion, given a constant, predetermined movement. However, the specification for the drive of the clamp and/or the return information from the drive of the clamp is preferably and simply used to calculate the length of the fibers.

[0040] Die gleichen Informationen können zudem verwendet werden, um in bekannter Weise Sollwerte für die Abtastrate bzw. die Abtastfrequenz oder die Abtastzeitpunkte zu ermitteln. Darüber hinaus kann die Kamera die Fasern mit einer fixen, vorzugsweise hohen und von der momentanen Klemmenbewegung unabhängigen Frequenz abtasten und die vorgenannten Weg-, Zeit,- und oder Geschwindigkeitsinformationen zu einer anschliessenden Verrechnung bzw. Korrektur der Bildinformation benutzen. The same information can also be used to determine target values for the sampling rate or the sampling frequency or the sampling times in a known manner. In addition, the camera can scan the fibers at a fixed, preferably high frequency that is independent of the instantaneous movement of the clamp and can use the above-mentioned path, time and/or speed information for a subsequent calculation or correction of the image information.

[0041] Weiterhin ist es sinnvoll, dass die Fasern, die während des Vorschubs der Faserenden zur Vorbereitung eines neuen Auszugs in das Gesichtsfeld der Kamera gelangen, vermessen werden und dass die ermittelten Daten beispielsweise zur Berechnung der tatsächlichen Gesamtlänge der Fasern herangezogen werden oder dass die ermittelten Daten zur Korrektur der statistischen Daten, insbesondere zur Korrektur des Stapelschaubilds oder der Faserhäufigkeitsverteilung herangezogen werden oder dass die ermittelten Daten zur Berechnung der Vorgabe des nächsten Fortschritts der Vorbereitungseinrichtung und zur Durchführung desselben verwendet werden. Für die Ermittlung der tatsächlichen Länge und Steuerung des Abtastvorgangs können, wie in den letzten beiden Abschnitten gezeigt, mittels zusätzlicher Messorgane die Informationen über den Fortschritt der Vorbereitungseinrichtung zur Verrechnung bereitgestellt werden oder direkt verrechnet werden. Bevorzugt werden jedoch die Kamerainformationen über den Fortschritt direkt genutzt. Besonders bevorzugt werden diese mit den Fortschrittsinformationen oder den Fortschrittsvorgabeinformationen der Vorbereitungseinrichtung oder der Steuerung der Messvorrichtung verrechnet. Furthermore, it makes sense that the fibers that come into the field of view of the camera during the feed of the fiber ends in preparation for a new extension are measured and that the data determined are used, for example, to calculate the actual total length of the fibers or that the determined data are used to correct the statistical data, in particular to correct the stack diagram or the fiber frequency distribution, or that the determined data are used to calculate the specification of the next progress of the preparation device and to carry out the same. To determine the actual length and control of the scanning process, as shown in the last two sections, information about the progress of the preparation device can be made available for billing by means of additional measuring devices or can be billed directly. However, the camera information about the progress is preferably used directly. This is particularly preferably offset against the progress information or the progress default information of the preparation device or the controller of the measuring device.

[0042] Es ist weiterhin besonders von Vorteil, wenn die Fasern während des Auszugs durch Spannung ausgerichtet werden, die durch Rückhaltekraft erzeugt wird, vorzugsweise durch eine, die unterhalb der maximalen Höchstzugkraft der Fasern liegt. It is also particularly advantageous if the fibers are aligned during extraction by tension generated by the restraining force, preferably by one that is below the maximum tensile strength of the fibers.

[0043] Vorteilhaft ist es, wenn die Spannung durch ein dediziertes Spannungserzeugungselement erzeugt wird. Ein solches Spannungserzeugungselement kann beispielsweise ein einfaches, gerades Element sein, das so in den Faserfluss eingebracht wird, dass es quer zum Faserfluss angebracht diesen aus seiner Ebene auslenkt und eine Umschlingungsreibung erzeugt. It is advantageous if the voltage is generated by a dedicated voltage generating element. Such a tension-generating element can be, for example, a simple, straight element that is introduced into the fiber flow in such a way that, when attached transversely to the fiber flow, it deflects it out of its plane and generates wrap-around friction.

[0044] Die vorgenannte Spannung kann beispielsweise auch durch Nadeln oder Zähne, bevorzugt durch Nadelleisten oder Zahnleisten erzeugt werden. The aforementioned tension can also be generated, for example, by needles or teeth, preferably by needle strips or toothed strips.

[0045] Die Spannung kann ebenso durch Riemchen oder Walzen, besonders Ballonwalzen oder Walzen mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Struktur erzeugt werden. The tension can also be created by straps or rollers, especially balloon rollers or rollers with a circumferential structure.

[0046] Weiterhin kann die Spannung durch Umschlingungsreibung, bevorzugt durch eine Gatterbremse, besonders bevorzugt durch ein kraftbelastete Gatterbremse erzeugt werden. Furthermore, the tension can be generated by wrap-around friction, preferably by a gate brake, particularly preferably by a power-loaded gate brake.

[0047] Die Spannung kann an einem Ort durch ein oder mehrere Elemente erzeugt werden, an dem das Element oder die Elemente die Fasern ausserhalb des Messfelds aus der Auszugsebene auslenken. The voltage can be generated at a location by one or more elements at which the element or elements deflect the fibers outside of the measurement field from the extension plane.

[0048] Vorzugsweise kann eine die Auslenkung durch ein oder mehrere kraftbelastete und/oder wegveränderliche Elemente mit mindestens einer senkrecht zur Auszugsebene auf die Fasern wirkenden Kraftkomponente erzeugt werden. Besonders bevorzugt kann die Spannung der Fasern selbstregelnd oder geregelt erfolgen. Preferably, the deflection can be generated by one or more force-loaded and/or variable-path elements with at least one force component acting on the fibers perpendicularly to the extension plane. Particularly preferably, the tension of the fibers can be self-regulating or regulated.

[0049] Es ist zudem vorteilhaft, wenn die Auszugsebene durch ein oder mehrere Elemente, die im Wesentlichen parallel zur Klemme und in einem Winkel zur Auszugsrichtung, bevorzugt in einem Winkel senkrecht oder annähernd senkrecht zur Auszugsrichtung und mittels im Wesentlichen gerader Elemente oder Kanten durch die die Fasern geführt werden, definiert wird. It is also advantageous if the pull-out plane is formed by one or more elements that are essentially parallel to the clamp and at an angle to the pull-out direction, preferably at an angle perpendicular or approximately perpendicular to the pull-out direction and by means of essentially straight elements or edges through the the fibers are guided is defined.

[0050] Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Auszugsebene mindestens im Gesichtsfeld der Kamera mittels einer oder mehrerer Strahlungsquellen in einem geeigneten Beleuchtungsmodus, in einem geeigneten Beleuchtungswinkel jeweils zu den Fasern und zur Kamera und mit einem oder mehreren geeigneten Wellenlängenspektren bestrahlt wird. It is also advantageous that the extraction plane is irradiated at least in the field of view of the camera by means of one or more radiation sources in a suitable illumination mode, at a suitable illumination angle relative to the fibers and to the camera and with one or more suitable wavelength spectra.

[0051] Es ist von Vorteil, wenn das Gesichtsfeld der Zeilenkamera oder Flächenkamera die Fasern in einem Bereich erfasst, in dem die Fasern im Wesentlichen gespannt sind und der sich zwischen der Klemme und der Faservorbereitung befindet, bevorzugt unmittelbar nahe dem Umkehrpunkt der Klemme oder besonders bevorzugt direkt am Umkehrpunkt der Klemme oder in Auszugsrichtung nahe der Faservorbereitung oder der Spannvorrichtung. It is advantageous if the field of view of the line scan camera or area scan camera captures the fibers in an area in which the fibers are essentially stretched and which is located between the clamp and the fiber preparation, preferably immediately near the reversal point of the clamp or especially preferably directly at the reversal point of the clamp or in the pull-out direction near the fiber preparation or the clamping device.

[0052] Weiterhin ist es möglich und sinnvoll, dass weitere Fasereigenschaften wie beispielsweise Breite, Breitenprofil, Kräuselung, Verzweigungen, Verzweigtheit, Farbe, verschiedene Nichtfasergehalte oder weitere nicht genannte Eigenschaften erfasst oder aus erfassten Werten berechnet werden. Vorzugsweise werden die weiteren Fasereigenschaften in Abhängigkeit der Faserlänge erfasst und oder auf diese bezogen. [0052] Furthermore, it is possible and expedient for further fiber properties such as width, width profile, crimping, branching, branchedness, color, various non-fiber contents or other properties not mentioned to be recorded or calculated from recorded values. The other fiber properties are preferably recorded as a function of the fiber length and/or related to this.

[0053] Es ist von grossem Vorteil, dass der Faserauszug und die Messung gleichzeitig und vorzugsweise in einer durchgehenden, vorzugsweise in einer im Wesentlichen stetigen, besonders bevorzugt in einer im Wesentlichen kontinuierlichen Bewegung stattfindet. It is of great advantage that the fiber extraction and the measurement take place simultaneously and preferably in a continuous, preferably in an essentially constant, particularly preferably in an essentially continuous movement.

[0054] Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Klemme oder die Klemmvorrichtung während des Auszugs als einzige Hauptfunktionselemente des Messgerätes aktiv bewegt werden. It is of particular advantage if the clamp or the clamping device are actively moved as the only main functional elements of the measuring device during the extract.

[0055] Ebenso kann jedoch auch die Vorbereitungsstation mit der Kamera und der Beleuchtung von der Klemme wegbewegt werden. Obwohl in dieser Schrift im Wesentlichen von einer vorteilhaften Bewegung der Klemme ausgegangen wird, ist generell von einer Relativbewegung von der Klemme und der Vorbereitungsstation zueinander auszugehen. Entsprechende Beschreibungen und Ansprüche sind daher auch unter diesem Aspekt zu verstehen. However, the preparation station with the camera and the lighting can also be moved away from the clamp. Although this document essentially assumes an advantageous movement of the clamp, it is generally assumed that the clamp and the preparation station move relative to one another. Corresponding descriptions and claims are therefore also to be understood under this aspect.

[0056] Die vorgelegten Fasern können in der bevorzugten Ausführung nach einem vollendeten Auszug um einen Schrittweite nach vorne bewegt werden, wobei die Vorgabe der Schrittweite beispielsweise mechanisch oder durch eine Steuerung oder Regelung gegeben, voreingestellt, beliebig einstellbar, durch die Fasermasse, -menge oder -anzahl gesteuert oder geregelt, insbesondere unter Verwendung der Information des letzten Faserauszugs, insbesondere aber im Wesentlichen unabhängig vom Abstand der Nadelleisten erfolgen kann. In the preferred embodiment, the fibers can be moved forward by one increment after they have been pulled out, with the increment being specified mechanically or by a controller or regulator, preset, freely adjustable, by the fiber mass, quantity or -number controlled or regulated, in particular using the information of the last fiber pull-out, but in particular can be done essentially independently of the distance between the needle bars.

[0057] Eine Gesamtmessung kann beispielsweise aus einem, mehreren oder einer Vielzahl von Faserauszügen bestehen. [0057] An overall measurement can consist, for example, of one, several or a large number of fiber extracts.

[0058] Die ausgezogenen Fasern können nach einem vollständig durchgeführten Faserauszug beispielsweise mittels einer Abführeinrichtung mechanisch oder pneumatisch aus dem Arbeitsbereich abgeführt oder abgeführt und einem Speicher zugeführt werden. After the fibers have been fully extracted, the drawn-out fibers can be discharged mechanically or pneumatically from the work area, for example by means of a discharge device, or discharged and fed to a store.

[0059] Es ist von besonderem Vorteil, dass die eine Faser oder mehreren Fasern eines Faserauszugs als gesamte Faserobjekte erfasst und vermessen werden oder vermessen werden können. It is of particular advantage that the one fiber or several fibers of a fiber extract are recorded and measured or can be measured as entire fiber objects.

[0060] Der Faserauszug kann vorteilhafterweise bereits dann beendet werden, wenn sich im Gesichtsfeld der Kamera keine bewegte Faser mehr befindet, wobei durch die Beendung oder durch die Beendungsinformation des Faserauszugs Aktionen ausgelöst werden können, wie beispielsweise aber nicht ausschliesslich die Anzeige des Ergebnisses, das Stoppen der Klemme, das Öffnen der Klemme, das Rückbewegen der Klemme, das Öffnen einer Gehäuseverriegelung oder das Vorschieben der neuen Faserenden in der Vorbereitungsstation. The fiber extraction can advantageously already be terminated when there is no longer a moving fiber in the field of view of the camera, whereby actions can be triggered by the termination or by the termination information of the fiber extraction, such as, for example, but not exclusively, the display of the result, the Stopping the clamp, opening the clamp, moving the clamp back, opening a housing latch, or advancing the new fiber ends in the preparation station.

[0061] Es ist vorteilhaft, wenn Ausführung der Vorrichtung und die Durchführung des Verfahrens erlauben, dass die messbare Faserlänge grösser oder gleich 100 mm, bevorzugt grösser oder gleich 200 mm und besonders bevorzugt grösser oder gleich 400 mm beträgt. It is advantageous if the design of the device and the implementation of the method allow the measurable fiber length to be greater than or equal to 100 mm, preferably greater than or equal to 200 mm and particularly preferably greater than or equal to 400 mm.

[0062] Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens umfasst mindestens eine Vorbereitungseinrichtung zur Bereitstellung von Fasern, eine relativ zur Vorbereitungsstation bewegliche, geführte und vorzugsweise angetriebene Faserauszugseinrichtung, die bevorzugtals mechanische Klemme ausgeführt ist, eine oder mehrere stationäre Beleuchtungseinrichtungen, in Form einer Linienbeleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung mindestens eines Abschnitts im Gesichtsfeld der Kamera und eine stationäre Kamera, die als Flächenkamera oder als Zeilenkamera ausgebildet ist. A device according to the invention for carrying out the method described comprises at least one preparation device for preparing fibers, a fiber extraction device that is movable, guided and preferably driven relative to the preparation station and is preferably designed as a mechanical clamp, one or more stationary lighting devices in the form of a line lighting device for Illumination of at least one section in the field of view of the camera and a stationary camera, which is designed as an area camera or as a line camera.

[0063] Als Beleuchtung im Sinne dieser Anmeldung können alle geeigneten Arten einer Strahlungsquelle dienen, wie beispielsweise LEDs in verschiedenen Farben, Weisslicht, Xenonlampen, Laserfeld- oder Laserlinienbeleuchtung, lineare LED-Arrays, Stroboskoplicht oder andere Formen von Beleuchtungsquellen verwendet werden, obwohl bevorzugt eine Linienbeleuchtung eingesetzt wird. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle ein oder mehrere Wellenspektren beispielsweise aber nicht ausschliesslich aus den Bereichen Infrarot, NIR, im sichtbaren Bereich des Lichts oder im ultravioletten Bereich. Any suitable type of radiation source, such as LEDs of various colors, white light, xenon lamps, laser field or laser line lighting, linear LED arrays, strobe lights or other forms of illumination sources can be used for the purpose of this application, although preferably one Line lighting is used. For example, the radiation source can have one or more wave spectra, for example but not exclusively from the infrared, NIR, in the visible range of light or in the ultraviolet range.

[0064] Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung zusätzlich mindestens ein Element zum Spannen der Fasern, hier Spannungserzeugungselement genannt. Advantageously, the device also contains at least one element for tensioning the fibers, referred to here as tension-generating element.

[0065] Bevorzugt enthält die Vorrichtung ein oder mehrere Elemente zur parallelen Führung der Fasern, hier Führungselement genannt. The device preferably contains one or more elements for parallel guidance of the fibers, referred to here as guide element.

[0066] Ebenso ist es von Vorteil, wenn Mittel zur Speicherung der Information oder Mittel zur Auswertung der Information oder Mittel zur Anzeige der Information vorhanden sind. It is also advantageous if there are means for storing the information or means for evaluating the information or means for displaying the information.

[0067] Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Vorrichtung mit zur Erzeugung eines Saugzugs, beispielsweise mit einer Unterdruckquelle ausgerüstet werden kann oder ausgerüstet wird, die so an die Klemme angeschlossen werden kann, dass der Saugzug in Faserauszugsrichtung durch die geöffnete Klemme erfolgen kann, wobei die Klemme vorteilhafterweise so gestaltet ist, dass die Luft nur von vorne über die Klemmbacken in Auszugsrichtung gerichtet einströmen kann. Der Saugzug kann dann vorteilhafterweise zur Entsorgung der gemessenen Fasern dienen, besonders bevorzugt kann der Saugzug aber die Ausrichtung der neuen Faserenden und den Einzug der Faserenden in den Klemmbereich herstellen. It is also advantageous if the device can be equipped or is equipped with a vacuum source for generating suction, for example with a vacuum source, which can be connected to the clamp in such a way that the suction can take place in the direction of fiber extraction through the open clamp, the clamp is advantageously designed in such a way that the air can only flow in from the front via the clamping jaws in the extraction direction. The suction can then advantageously serve to dispose of the measured fibers, but particularly preferably the suction can produce the alignment of the new fiber ends and the drawing of the fiber ends into the clamping area.

[0068] Es ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen Klemme und Vorbereitungseinrichtung mit einem Synchronmotor, bevorzugt mit einem Schrittmotor und einer entsprechenden Steuerung ausgerüstet ist, wobei in einer besonders bevorzugten Ausbildung Steuerung und Schrittmotor in der Lage sind, sogenannte Mikroschritte zu erzeugen. It is advantageous if the device according to the invention for generating the relative movement between the clamp and the preparation device is equipped with a synchronous motor, preferably with a stepper motor and a corresponding controller, with the controller and stepper motor being capable of so-called microsteps in a particularly preferred embodiment to create.

[0069] Darüber hinaus wird bei der vorliegende Erfindung zur Vorlage der Fasern in einer vorwiegend längsgerichteten Form beispielsweise eine Faservorbereitungseinrichtung oder einer Faservorlageeinrichtung verwendet, die in der Lage ist, die an ihrer Ausgangsseite befindlichen Faserenden in Richtung der Klemme so zu fördern, dass sie frei werden und von der Klemme erfasst werden können. Hierzu kann ein Nadelfeld verwendet werden. Andererseits könnte jedoch jede andere Vorbereitungseinrichtung für die Fasern zum Einsatz kommen, die in der Lage ist, Faserenden so bereitzustellen, dass eine geringe Zahl von Fasern mittels einer Klemme erfasst und ausgezogen werden kann. Beispiele hierfür ohne Anspruch auf Vollständigkeit finden, sich in der Beschreibung der Figuren 11 bis 15. Anhand einer beispielhaften, bevorzugten Ausführungsform sollen nun das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung nochmals erklärt werden. Furthermore, in the present invention, in order to present the fibers in a mainly longitudinal form, for example, a fiber preparation device or a fiber presentation device capable of feeding the fiber ends located on its output side toward the clamp so that they are free is used and can be detected by the terminal. A needle field can be used for this. On the other hand, however, any other fiber preparation device capable of providing fiber ends in such a way that a small number of fibers can be gripped by a clamp and drawn out could be used. Examples of this without claiming to be exhaustive can be found in the description of FIGS. 11 to 15. The method according to the invention and the device according to the invention are now to be explained again on the basis of an exemplary, preferred embodiment.

[0070] Die Erfindung kann beispielsweise zur vorwiegend parallelisierten Vorlage der Fasern das vom Steinbeis-Transferzentrum im Auftrag des Sächsischen Textilforschungsinstituts Chemnitz entwickelte und gebaute Faservorbereitungsgerät nutzen, wie er im Stand der Technik beschrieben ist. Die Arbeitsweise dieses Faservorbereitungssystems ist unter anderem hinsichtlich des technischen Prinzips vom Fibroliner [5] abgeleitet, mit dem die Faserbärte hergestellt werden, die mit dem Almeter vermessen werden könnten. The invention can, for example, use the fiber preparation device developed and built by the Steinbeis Transfer Center on behalf of the Saxon Textile Research Institute Chemnitz for the predominantly parallel presentation of the fibers, as is described in the prior art. The mode of operation of this fiber preparation system is derived, among other things, in terms of the technical principle from the Fibroliner [5], with which the fiber tufts are produced, which could be measured with the Almeter.

[0071] Wie jede geeignete Vorbereitungsstation, liefert diese Vorbereitungsstation, der von Köhler [1] entwickelte Faserauszugsapparat zur Probenpräparation von Bastfasern in Faserbartform im Moment des Faserausziehens n nebeneinanderliegende, im Wesentlichen gerade Kollektive mit relativ wenigen Faserbündeln. Je nach Länge der Faserbündel werden diese zu unterschiedlichen Zeiten, also nacheinander aus der letzten Reihe eines Nadelleistenpakets gezogen. Die Anzahl n ist durch die n+1 Nadeln vorgegeben, mit denen eine Nadelleiste mit der Nadelleistenlänge N bestückt ist. Like any suitable preparation station, this preparation station, the fiber extraction apparatus developed by Köhler [1] for the sample preparation of bast fibers in tuft form, delivers n adjacent, essentially straight collectives with relatively few fiber bundles at the moment of fiber extraction. Depending on the length of the fiber bundles, they are pulled at different times, i.e. one after the other, from the last row of a needle bar pack. The number n is given by the n+1 needles with which a needle bar with a needle bar length N is equipped.

[0072] Werden Fasern, die aus der Vorbereitungseinrichtung in diesem Beispiel aus der vordersten Kammreihe hervorstehen, von der Klemme erfasst, so werden diese Fasern beim Rückziehen der Klemme zunächst gespannt und dann im gespannten Zustand solange gezogen, bis das Faserende aus der vordersten Reihe des Nadelleistenpaketes herausgezogen wird. Für eine weitere Messung kann die Klemme wieder zur Nadelreihe bewegt werden und der vorbeschriebene Vorgang kann wieder von vorne beginnen, wobei der Vorgang so lange wiederholt werden kann, bis ein ausreichender Messumfang für eine Gesamtmessung erreicht ist. If fibers that protrude from the preparation device in this example from the front row of combs are caught by the clamp, these fibers are first stretched when the clamp is pulled back and then pulled in the stretched state until the fiber end comes out of the front row of the Pin strip package is pulled out. For a further measurement, the clamp can be moved back to the row of needles and the above-described process can start again from the beginning, whereby the process can be repeated until a sufficient measuring range for a total measurement is reached.

[0073] Die Aufgabe der Messung der gestreckten Faserlänge wird wie vorbeschrieben erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zumindest annähernd alle Fasern, die aus der Vorbereitungseinrichtung, beispielsweise aus der vordersten Nadelleiste der Vorbereitungseinrichtung) hervorstehen, mit einer Kamera, in diesem Beispiel mit einer Zeilenkamera, erfasst werden, sobald das Rückziehen der Klemme beginnt, wobei die Fasern von einer Beleuchtungseinrichtung, hier beispielhaft von einer Linienbeleuchtung, beispielsweise im Durchlicht- oder Auflichtmode beleuchtet werden. The task of measuring the stretched fiber length is achieved according to the invention, as described above, in that at least approximately all fibers protruding from the preparation device, for example from the foremost needle bar of the preparation device, are recorded with a camera, in this example with a line camera as soon as the clamp begins to be retracted, with the fibers being illuminated by an illumination device, here by way of example by line illumination, for example in transmitted light or incident light mode.

[0074] Der Aufbau eines Faserbartes zur Messung der Faserlänge entfällt bei dieser Messmethode daher komplett und damit auch die Bündelung mehrerer Auszüge zu einem Faserbündel oder Faserbart bestehend aus gerichteten Fasern in einem zweiten Nadelleistenpaket. The construction of a fiber tuft for measuring the fiber length is therefore completely eliminated with this measuring method and thus also the bundling of several extracts to form a fiber bundle or fiber tuft consisting of aligned fibers in a second set of needle strips.

[0075] Solange sich die Klemme rückwärts bewegt, nimmt die Zeilenkamera mit einer vorgegebenen Zeilenrate die Faserstücke, die frisch herausgezogen werden, auf. Aus der Auszugsgeschwindigkeit, der gesamten Auszugszeit und den technischen Parametern der Zeilenkamera (Zeilenrate, Pixelgrösse und -anzahl) und Abbildungsoptik (Brennweite, Öffnung und Arbeitsabstand) wird ein Bild der Fasern aus einem Auszugzyklus erstellt. As long as the clamp is moving backwards, the line scan camera records the fiber pieces that are freshly pulled out at a predetermined line rate. An image of the fibers from a draw cycle is created from the draw speed, the total draw time and the technical parameters of the line scan camera (line rate, pixel size and number) and imaging optics (focal length, aperture and working distance).

[0076] Die X- Richtung des Bildes entspricht der Richtung der Zeile der Kamera, die Y-Richtung der Auszugsrichtung. Die Pixelgrösse des Bildes in X- Richtung ist durch Parameter des optischen Aufbaus gegeben, die Pixelgrösse in Y- Richtung folgt aus der Auszugsgeschwindigkeit der Klemme und Zeilenrate der Kamera. The X-direction of the image corresponds to the direction of the line of the camera, the Y-direction to the pull-out direction. The pixel size of the image in the X direction is given by the parameters of the optical structure, the pixel size in the Y direction follows from the extension speed of the clamp and the line rate of the camera.

[0077] Pro Faserauszugzyklus entsteht so je ein Bild aller ausgezogenen Fasern, das dann entsprechend ISO 13322-1 und ISO 9276 mit den Methoden der Bildanalyse ausgewertet werden kann, ausgenommen der Faserenden, die von der Klemme erfasst wurden. Die Faserenden können jedoch vor der Klemmenschliessung beim Fortschritt der Vorbereitungseinrichtung vermessen werden. For each fiber extraction cycle, an image of all extracted fibers is created, which can then be evaluated using image analysis methods in accordance with ISO 13322-1 and ISO 9276, with the exception of the fiber ends that were detected by the clamp. However, the fiber ends can be measured prior to clamp closure as the preparation setup progresses.

[0078] Da mit dieser Methode die Morphologie jeder einzelnen Faser ermittelt werden kann, ist es beispielsweise möglich, Faseraufspleissungen zu erkennen und je nach Messaufgabe herauszufiltern. So kann die Längenmessung einer aufgespleissten Faser beispielsweise analog der Bestimmung der Länge eines Flusses erfolgen, die so definiert ist, dass der Fluss von Mündung bis zu der Quelle vermessen wird, die auf dem kürzesten Weg über den Fluss am weitesten von der Mündung entfernt ist. Seitenarme können beispielsweise ab ihrer Abzweigung gemessen werden oder mit zwei mehr Längenwerten angegeben sein, wobei je einer für den Weg von der Mündung bis zur Abzweigung steht und einer für den Weg von der Abzweigung zur Quelle. Zusätzlich können weitere Werte die Länge zwischen den Abzweigungen beschreiben. Since the morphology of each individual fiber can be determined using this method, it is possible, for example, to identify fiber splits and to filter them out depending on the measurement task. For example, measuring the length of a spliced fiber can be analogous to determining the length of a river, which is defined such that the flow is measured from the mouth to the source that is furthest away from the mouth on the shortest path across the river. For example, side arms may be measured from where they branch off, or they may be given two more length values, one representing the path from the mouth to the branch and one representing the path from the branch to the source. Additional values can also describe the length between the branches.

[0079] Die Faserlänge von ungekräuselten oder wenig gekräuselten Fasern kann bevorzugt bereits während eines Auszugs ermittelt werden, da die aktuelle Auszugslänge zu jedem Zeitpunkt über eine mittlaufende Wegmessung bestimmbar ist, sobald das Signal der zu verfolgenden Faser verschwindet. The fiber length of uncrimped or slightly crimped fibers can preferably already be determined during an extension, since the current extension length can be determined at any time via a mean distance measurement as soon as the signal from the fiber to be tracked disappears.

[0080] Je nach Lichtquelle können auch gleichzeitig optische oder andere Eigenschaften wie beispielsweise die Farbe oder die Helligkeit der Fasern oder andere Eiegenschaften erfasst werden. Depending on the light source, optical or other properties such as the color or the brightness of the fibers or other properties can also be detected at the same time.

[0081] Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Vorrichtung ist primär die vollautomatische Erfassung und Auswertung der Längen von Fasern bzw. faserförmigen Gütern. Die Anwendung erfolgt insbesondere in der faser- und holzverarbeitenden Industrie. The field of application of the device according to the invention is primarily the fully automatic detection and evaluation of the lengths of fibers or fibrous goods. It is used in particular in the fiber and wood processing industry.

Aufzählung der ZeichnungenList of drawings

[0082] Hierzu zeigt: Fig.1: Die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Seitenansicht Fig.2: Die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Draufsicht Fig.3 bis 8: Den Messzyklus eines Faserauszugs Fig.9: Verschiedene Bildsensoren und deren Ausrichtung Fig.10: Eine schematische Darstellung einer Nadelleiste Fig.11 bis 15: Verschiedene Varianten der Vorbereitungsstation für Fasern Fig.16: Verschiedene Beleuchtungsvarianten Fig.17 bis 20: Verschiedene Varianten zur Anspannung und Führung der zu messenden Fasern Fig.21 a) bis f): Verschiedene Klemmprofile der Zange Fig.22: Eine Klemme mit Saugeinrichtung1: The schematic representation of the device according to the invention in a side view FIG. 2: The schematic representation of the device according to the invention in a top view FIG Alignment Fig.10: A schematic representation of a needle bar Fig.11 to 15: Different variants of the preparation station for fibers Fig.16: Different lighting variants Fig.17 to 20: Different variants for tensioning and guiding the fibers to be measured Fig.21 a) to f): Different clamping profiles of the pliers Fig.22: A clamp with a suction device

Ausführung der Erfindungimplementation of the invention

[0083] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Seitenansicht. Sie enthält nur alle wesentlichen Elemente. Fig. 2 zeigt die gleiche schematische Darstellung jedoch in der Draufsicht, wobei die symbolische Kamera (3) und die symbolische Beleuchtungseinrichtung (4) zur besseren Darstellung von einer zu bevorzugenden Position in der Mitte in eine beispielhafte Position an der Seite versetzt wurden. Der Begriff Kamera schliesst dabei die Optik, den Sensor und die zugehörige Elektronik ein. Ebenso können die Formen von Kamera und Optik variieren. Die Kamera ist jedoch unabhängig von der Positionierung in jedem Fall fix angebracht. Als Vorbereitungseinrichtung (5) wurde beispielhaft ein vereinfachtes Nadelfeld (7) bestehend aus Nadelleisten (6) dargestellt, in dem sich eine Faser (2) befindet (Fig.1) bzw. in dem sich mehrere Fasern (2) befinden (Fig.2). Die Faser (2) bzw. die Fasern (2) werden gerade durch die Klemme (2) ausgezogen. Dabei werden Sie angespannt. Beispielhaft werden verschieden Ausprägungen von Fasern gezeigt: kürzere, längere und verzweigte, wie sie zum Beispiel bei Bastfasern vorkommen. Auf die Darstellung von Nissen, Schalenteilchen, Trashteilchen, Holzstückchen und weiterer Begleitstoffe wurde verzichtet. Sie können jedoch ebenfalls vermessen werden. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a side view. It contains only all essential elements. 2 shows the same schematic representation, but in plan view, with the symbolic camera (3) and the symbolic lighting device (4) being moved from a preferred position in the middle to an exemplary position on the side for better illustration. The term camera includes the optics, the sensor and the associated electronics. The shapes of the camera and optics can also vary. However, the camera is always fixed, regardless of its positioning. A simplified needle field (7) consisting of needle strips (6) in which a fiber (2) is located (Fig. 1) or in which several fibers (2) are located (Fig. 2 ). The fiber (2) or the fibers (2) are being pulled straight through the clamp (2). This will make you tense. Different characteristics of fibers are shown as examples: shorter, longer and branched, as they occur, for example, in bast fibers. Nits, shell particles, trash particles, pieces of wood and other accompanying substances are not shown. However, they can also be measured.

[0084] Die Figuren 3 bis 8 zeigen einen vollständigen Zyklus eines Auszugs. Auszüge können einzeln erfolgen und daraus gewonnen Informationen können einzeln ausgewertet werden oder es können mehrere Auszüge durchgeführt werden, deren Informationen dann zu einer Gesamtauswertung zusammengefasst werden. Die Anzahl der Auszüge kann vorgegeben werden oder es werden so viele Auszüge durchgeführt, dass eine vorbestimmte Faserzahl erreicht wird oder es können so viele Auszüge durchgeführt werden, dass vorgegebene statistische Werte erreicht werden, wie beispielsweise Vertrauensbereichsweiten bei einer bestimmten statistische Sicherheit oder Ähnliches. Ebenso kann jedoch die gesamte Faserprobe vermessen werden. [0084] FIGS. 3 to 8 show a complete cycle of an extract. Excerpts can be made individually and information obtained from them can be evaluated individually, or several excerpts can be carried out, the information from which is then combined into an overall evaluation. The number of extracts can be specified or so many extracts are carried out that a predetermined number of fibers is reached or so many extracts can be carried out that predetermined statistical values are achieved, such as confidence interval widths with a certain statistical certainty or the like. However, the entire fiber sample can also be measured.

[0085] Nicht gezeigt sind hingegen die Phasen der Vorbereitung vor dem ersten Auszug und die Entfernung der Probenreste, da sie nicht erfindungsrelevant sind. Zur Erklärung sei jedoch gesagt, dass es von Vorteil ist, vor dem ersten gemessenen Auszug die Faserenden so vorzubereiten, dass zunächst mit der Klemme alle zu weit herausstehen, in die Klemme (1) ragenden Fasern mittels der Klemme und eines oder mehrerer vorbereitender Auszüge mit der Klemme (1) entfernt werden. Die dann noch aus der Vorbereitungseinrichtung (5) herausragenden Faserenden reichen in diesem Zustand nicht mehr in die Klemme. Vorzugsweise sind nun die Kamera (3) und die Beleuchtungseinrichtung (4) so platziert, dass das beleuchtete Gesichtsfeld der Kamera den Bereich erfasst, an dem die Vorderkante der Klemme (1), die in der Fig. 3 bis 8 auf der rechten Seite der Klemme zu sehen ist, in ihrem nahe der Vorbereitungseinrichtung (5) liegenden Umkehrpunkt positioniert ist. Vorzugsweise ist das Gesichtsfeld der Kamera (3) auch so ausgerichtet, dass es einen Streifen senkrecht zur Auszugsrichtung und parallel zur Klemme scharf erfasst. Die Beleuchtungseinrichtung (4) sollte dabei mindestens das Gesichtsfeld der Kamera (3) in hinreichendem Masse ausleuchten. Selbstverständlich sind auch andere Positionen möglich. On the other hand, the phases of preparation before the first extract and the removal of the sample residues are not shown, since they are not relevant to the invention. For explanation, however, it should be said that it is advantageous to prepare the fiber ends before the first measured pull-out in such a way that all fibers that protrude too far into the clamp (1) initially use the clamp and one or more preparatory pull-outs with the clamp of the clamp (1) must be removed. In this state, the fiber ends still protruding from the preparation device (5) no longer reach into the clamp. The camera (3) and the lighting device (4) are now preferably placed in such a way that the illuminated field of view of the camera covers the area where the front edge of the clamp (1), which is on the right side of the in FIGS. 3 to 8 Terminal can be seen, is positioned in its near the preparation device (5) lying reversal point. The field of view of the camera (3) is preferably also aligned in such a way that it sharply captures a strip perpendicular to the pull-out direction and parallel to the clamp. The lighting device (4) should illuminate at least the field of view of the camera (3) to a sufficient extent. Of course, other positions are also possible.

[0086] Figur 3 zeigt nun den vorbeschriebenen Zustand. Von diesem ausgehend wird die Klemme (1) vorzugsweise in geöffnetem Zustand in Richtung der Vorbereitungseinrichtung (5) bewegt, wie in der Zeichnung mit dem Vektor der Klemmenbewegung (11) angegeben. Dabei kann ein Saugzug (9), der von einer an die Klemme angeschlossenen Unterdruckquelle (8) erzeugt werden kann, durch die geöffnete Klemme (1) erfolgen. FIG. 3 now shows the state described above. Starting from this, the clamp (1), preferably in the open state, is moved in the direction of the preparation device (5), as indicated in the drawing with the vector of the clamp movement (11). A suction (9), which can be generated by a vacuum source (8) connected to the clamp, can take place through the open clamp (1).

[0087] Vorzugsweise gleichzeitig, zeitlich getrennt oder zeitlich überschneidend werden die Fasern (2) und damit deren Faserenden mittels einer der Vorbereitungseinrichtung (5) um einen Bewegungsschritt (13) in Richtung der Klemme (1) bewegt werden. Die Grösse des Bewegungsschritts, die Schrittweite, kann dabei besonders bevorzugt in Abhängigkeit der Faserzahl, die in das Gesichtsfeld der Kamera ragt oder in einer weiteren bevorzugten Weise als fixen Schritt oder beispielsweise als Faktor des Abstands der Nadelleisten oder in einer anderen, sinnvollen Art frei berechnet oder gewählt werden. Preferably simultaneously, at different times or at different times, the fibers (2) and thus their fiber ends are moved by one movement step (13) in the direction of the clamp (1) by means of one of the preparation devices (5). The size of the movement step, the step width, can particularly preferably be freely calculated as a function of the number of fibers that protrude into the field of view of the camera or in a further preferred way as a fixed step or, for example, as a factor of the distance between the needle strips or in another meaningful way or be elected.

[0088] Während des Vorschubs der Faserenden können diese nun bereits erfasst oder erfasst und vermessen werden, wobei die Bewegungsinformation oder die Bewegungsvorgabeinformation der Vorbereitungseinrichtung (5) verwendet werden kann. During the feed of the fiber ends, they can now already be detected or detected and measured, with the movement information or the movement default information of the preparation device (5) being able to be used.

[0089] Figur 4 zeigt nun, wie die Klemmenbewegung in die definierte Schliessposition (12) erfolgt ist. Die Klemme ist noch offen und der Saugzug kann noch anliegen, wobei er die Faserenden ausrichtet. Die Faserenden ragen gerade so in die Klemme (1), dass sie von dort geklemmt werden können. FIG. 4 now shows how the clamp movement has taken place into the defined closed position (12). The clamp is still open and the downdraft can still be applied, aligning the fiber ends. The fiber ends just protrude into the clamp (1) so that they can be clamped from there.

[0090] Hier nicht gezeigt, kann als eine mehrerer Alternativen der Bewegungsschritt (13) der Vorbereitungseinrichtung (5) auch erst jetzt erfolgen, also dann, wenn die Faserenden durch den Saugzug (9) innerhalb der geöffneten Klemme (1) gleichzeitig ausgerichtet werden können. Hierzu kann ebenso nicht gezeigt beispielsweise anstelle der einen gezeigten Kamera (1) noch eine zweite Kamera (1) in angebracht sein oder es kann eine Kamera mit mehreren Pixelreihen verwendet werden, so dass sowohl der Bereich vor, als auch der Bereich hinter der definierten Schliessposition (12) erfasst werden kann. Ebenso kann in einem anderen, nicht gezeigten Beispiel die Klemme zunächst kurz vor der definierten Schliessposition (12) stoppen und der Bewegungsschritt (13) der Vorbereitungseinrichtung (5) dann ausgeführt werden, so dass bei einer Position der Kamera (3) unmittelbar innerhalb der definierten Schliessposition zunächst die Enden der Fasern (2) gemessen werden können, worauf sich die Klemme vollständig in die definierte Schliessposition bewegt. Die Klemme (1) kann dabei in das Gesichtsfeld der Kamera (3) bewegt werden und die Sicht der Kamera (3) in dieser Phase ganz oder teilweise verdecken. Not shown here, as one of several alternatives, the movement step (13) of the preparation device (5) can also only take place now, i.e. when the fiber ends can be aligned simultaneously within the open clamp (1) by the suction draft (9). . For this purpose, a second camera (1) can also be attached instead of the one camera (1) shown, for example, or a camera with several rows of pixels can be used, so that both the area in front of and the area behind the defined closing position (12) can be detected. Likewise, in another example that is not shown, the clamp can first stop shortly before the defined closing position (12) and the movement step (13) of the preparation device (5) can then be carried out, so that when the camera (3) is positioned directly within the defined Closing position first the ends of the fibers (2) can be measured, whereupon the clamp moves completely into the defined closed position. The clamp (1) can be moved into the field of view of the camera (3) and completely or partially cover the view of the camera (3) in this phase.

[0091] Fig. 5 zeigt die Klemmenschliessbewegung (14), wobei die Fasern (2) an ihren Enden erfasst werden. 5 shows the clamp closing movement (14), the fibers (2) being gripped at their ends.

[0092] Fig. 6 zeigt die Klemmenauszugsbewegung (15) unter Klemmenschliessung (14), also bei geschlossener Klemme. Kamera (3), Beleuchtungseinrichtung (4) und Vorbereitungseinrichtung sind vorzugsweise stationär, während die Klemme (1) in dieser Phase dass einzige aktiv bewegte Element darstellt. War die Sicht einer oder mehrerer Kameras auf die Fasern in Fig. 5 verdeckt, so wird die Sicht mit der Klemmenauszugsbewegung (15) frei gegeben. Vorzugsweise sind die zu messenden Fasern (2) zwischen Vorbereitungseinrichtung und Klemme in einem vorwiegend gespannten Zustand. Die Messung läuft jetzt und die Informationen der Kamera (3) werden aufgenommen und können verrechnet werden. Hierbei können auch die Informationen beispielsweise des Antriebs der Klemme (1), die Vorgaben an den Klemmenantrieb, oder andere zeitbezogenen Weg- oder Geschwindigkeitsinformationen, die zur Berechnung der zeitbezogenen Klemmenposition dienlich sind erfasst werden und mit den Kamerainformationen verrechnet werden. 6 shows the terminal extraction movement (15) with the terminal being closed (14), ie with the terminal closed. Camera (3), lighting device (4) and preparation device are preferably stationary, while the clamp (1) is the only actively moving element in this phase. If the view of one or more cameras on the fibers in FIG. 5 was blocked, the view is cleared with the clamp pull-out movement (15). The fibers (2) to be measured are preferably in a predominantly tensioned state between the preparation device and the clamp. The measurement is now running and the information from the camera (3) is recorded and can be calculated. The information, for example, about the drive of the clamp (1), the specifications for the clamp drive, or other time-related path or speed information that is useful for calculating the time-related clamp position can be recorded and offset against the camera information.

[0093] Fig. 7 zeigt eine spätere Phase der Klemmenauszugsbewegung (15), in der die in der Klemme (1) fixierten Fasern (2) bereits vollständig aus der Vorbereitungseinrichtung (5) gezogen wurden und von den dort befindlichen Fasern (2) getrennt wurden. Dabei gehen die bereits ausgezogenen Fasern (2) zumindest teilweise in ihre natürliche Kräuselung zurück und verlassen das Gesichtsfeld der Kamera (3). Da die Fasern (2) während der Klemmenauszugsbewegung (15) sich immer auf ähnlichen Pixeln der Kamera abbilden kann die Pixelinformation beim Auslesen von Zeilen jeweils mit denen der vorangegangenen Zeile verglichen werden. Sind keine Pixel mehr verdeckt, so ist das Ende der Faser (2) erreicht. Mit den Informationen der Kamera und der denen zeitbezogenen Weg-, Positions- oder Geschwindigkeitsinformationen kann die Länge jeder einzelnen Faser gemessen werden. Bevorzugt kann mit dem Erreichen des Endes der letzten Faser (2) eines Auszugs bereits die Klemmenbewegung gestoppt werden und die nächste und letzte Phase eines Auszugs eingeleitet werden. Ebenso kann jedoch eine vorgegebene Position angefahren werden. 7 shows a later phase of the clamp extraction movement (15), in which the fibers (2) fixed in the clamp (1) have already been completely pulled out of the preparation device (5) and separated from the fibers (2) located there became. The fibers (2) that have already been pulled out at least partially return to their natural crimp and leave the field of view of the camera (3). Since the fibers (2) are always imaged on similar pixels of the camera during the clamp extension movement (15), the pixel information can be compared with that of the previous line when reading out lines. When no more pixels are covered, the end of the fiber (2) has been reached. The length of each individual fiber can be measured using the information from the camera and the time-related path, position or speed information. Preferably, when the end of the last fiber (2) of an extension is reached, the clamp movement can be stopped and the next and last phase of an extension can be initiated. However, a predefined position can also be approached.

[0094] Fig. 8 zeigt nun die letzte Phase eines Auszugs, in der die Klemmenöffnung (16) stattfindet. Vorteilhafterweise liegt auch hier ein Saugzug (9) an und die Fasern (2) können beispielsweise mittels der in Fig. 22 gezeigten Unterdruckquelle (8) entsorgt oder - nicht gezeigt - in einen Filter gespeichert werden. Ebenso können die Fasern (2) naturlich manuell oder auf eine andere Art entsorgt werden. Wie in Fig. 8 gezeigt, kann nun bereits die Fortschrittsbewegung der Vorbereitungseinrichtung erfolgen. Diese kann jedoch auch erst wie zu den Figuren 3 und 4 beschrieben, später erfolgen. Fig. 8 now shows the last phase of an extract, in which the terminal opening (16) takes place. Advantageously, there is also suction (9) here and the fibers (2) can be disposed of, for example, by means of the vacuum source (8) shown in FIG. 22 or—not shown—stored in a filter. Likewise, the fibers (2) can of course be disposed of manually or in some other way. As shown in FIG. 8, the advance movement of the preparation device can now already take place. However, this can also take place later, as described for FIGS.

[0095] Fig. 9 zeigt je zwei verschiedene Beispiele für Sensorfelder von Zeilenkameras (18) und von Flächenkameras (19). Zudem ist beispielhaft die Verrechnung zweier Pixel zu einer neuen Information (20). Zudem sind die Bezeichnungen der Achsrichtungen im Sensorfeld (21) definiert. 9 shows two different examples of sensor fields from line scan cameras (18) and from area scan cameras (19). In addition, the calculation of two pixels to form new information (20) is an example. In addition, the designations of the axis directions are defined in the sensor field (21).

[0096] Die Richtung der Zeilen, die im Wesentlichen einer Richtung senkrecht zum Materialfluss bzw. zum Auszug entspricht, wird in Fig. 9 als X- Richtung definiert. Die Richtung der Spalte bzw. Kanäle des Sensors, die im Wesentlichen dem Materialfluss bzw. dem Auszug entspricht, wird in Fig. 9 als Y-Richtung definiert. The direction of the lines, which essentially corresponds to a direction perpendicular to the material flow or to the extract, is defined in FIG. 9 as the X direction. The direction of the gaps or channels of the sensor, which essentially corresponds to the material flow or the extension, is defined in FIG. 9 as the Y-direction.

[0097] Um Fasern (2) in ihrer Querrichtung, also in ihrer Dicke, Breite oder ihrem Durchmesser erfassen zu können wird eine hohe Auflösung in X-Richtung benötigt. Da Fasern (2) in ihrer Projektion sehr viel länger als breit sind, wird der Y-Richtung eine sehr viele kleinere Auflösung benötigt. In order to be able to detect fibers (2) in their transverse direction, ie in their thickness, width or diameter, a high resolution in the X-direction is required. Since fibers (2) are much longer than they are wide in their projection, the Y-direction requires a much smaller resolution.

[0098] Die beiden Beispiele für Sensorfelder von Zeilenkameras (18) in Fig. 9 unterscheiden sich dadurch, dass das obere Sensorfeld eine symmetrische Auflösung besitzt, das unter hat eine beispielhaft angedeutet eine geringere Auflösung in der Y-Richtung als in der X-Richtung, wobei die Auflösung in X-Richtung in diesem Beispiel bei beiden Zeilensensoren gleich ist. Grundsätzlich können beide Sensoren eingesetzt werden, jedoch ist es besonders vorteilhaft, einen Sensor mit einer geringeren Auflösung in Y-Richtung einzusetzen. Die Abtastrate bzw. Abtastfrequenz in Y-Richtung kann heruntergesetzt werden, die Anzahl der Informationen kann verringert werden und bei der Verrechnung müssen weniger Operationen durchgeführt werden. The two examples of sensor arrays of line cameras (18) in FIG. 9 differ in that the upper sensor array has a symmetrical resolution, the one below has a lower resolution in the Y-direction than in the X-direction, indicated by way of example , whereby the resolution in the X-direction is the same for both line sensors in this example. In principle, both sensors can be used, but it is particularly advantageous to use a sensor with a lower resolution in the Y direction. The sampling rate or sampling frequency in the Y direction can be reduced, the amount of information can be reduced and fewer operations have to be carried out during the calculation.

[0099] Für das Sensorfeld einer Flächenkamera (19) in Fig. 9 gilt im Wesentlichen Gleiches. Die obere Ausführung eines Flächensensors ist symmetrisch, die Ausführung des unteren, bevorzugten Sensors besitzt vorteilhaft eine niedrigere Auflösung in Y-Richtung. Die Auflösung einer konventionellen Flächenkamera mit symmetrischer Auflösung, aber auch von mehrzeiligen Zeilenkameras kann jedoch auch durch Informationsverrechnung herabgesetzt werden. Beispielhaft sind auf der rechten Seite des oberen Flächensensors drei mal 2 Sensorfelder verrechnet zu je einer beispielhaften neuen Information (20) dargestellt. Dabei können all denkbaren die Grössen und Formen der zu verrechnenden Felder und all denkbaren Algorithmen zur Verrechnung eingesetzt werden auch deutlich abweichend von dem Beispiel eingesetzt werden. Essentially the same applies to the sensor field of an area camera (19) in FIG. The upper version of an area sensor is symmetrical, the version of the lower, preferred sensor advantageously has a lower resolution in the Y-direction. However, the resolution of a conventional area scan camera with symmetrical resolution, but also of multi-line scan cameras, can also be reduced by information offsetting. By way of example, three times two sensor fields are shown on the right-hand side of the upper surface sensor, offset against one example of new information (20) each. All conceivable sizes and shapes of the fields to be calculated and all conceivable algorithms for the calculation can also be used that differ significantly from the example.

[0100] Figur 10 zeigt eine Nadelleiste (6), auch Kammleiste, Nadelkamm, Nadelkammleiste und gelegentlich Nadelstab genannt mit Nadeln (10), die in einem Träger befestigt sind. Solche Elemente entsprechen dem Stand der Technik und sollen hier nur als anhand eines Beispiels vorbereitend auf die nächsten Figuren gezeigt werden. FIG. 10 shows a needle bar (6), also known as a comb bar, needle comb, needle comb bar and occasionally needle bar, with needles (10) that are fastened in a carrier. Such elements correspond to the state of the art and are only to be shown here as an example in preparation for the next figures.

[0101] Die Figuren 11 bis 15 enthalten beispielhafte Ausführungen von Vorbereitungseinrichtungen (5) zur Durchführung des erfindungsgemässe Verfahren als Teile der der erfindungsgemässen Vorrichtung. Figures 11 to 15 contain exemplary versions of preparation devices (5) for carrying out the method according to the invention as part of the device according to the invention.

[0102] Fig. 11 beschreibt beispielhaft eine Vorbereitungseinrichtung (5) bestehend aus einem ein Nadelfeld (7), wie es als Teil einer handelsüblichen Nadelstabstrecke zu finden ist und mit entsprechenden Dimensionierungen bzw. Anpassungen an den zu messenden Faserstoff eingesetzt werden kann. Vergleichbare Nadelfelder mit Rückführung der Nadelleisten werden auch auf dem Fibroliner FL 100 und FL 101, sowie am OFDA 4000 in vertikal gekippter Ausführung eingesetzt, wie sie im Stand der Technik dieser Schrift zu finden sind. Während der obere Teil des Nadelfelds in Bewegungsschritten (13) oder auch kontinuierlich in Auszugsrichtung (15) bewegt wird, wird der untere Teil in die entgegengesetzte Richtung transportiert. Am Ende des oberen Nadelfeldes werden die Nadelleisten daher in einem Schritt vertikal abwärts bewegt (22) und am Ende des unteren Nadelfeldes erfolgt ein vertikaler Bewegungsschritt aufwärts (23). 11 describes an example of a preparation device (5) consisting of a needle field (7), as can be found as part of a commercially available needle bar section and can be used with appropriate dimensions or adaptations to the fiber material to be measured. Comparable needle fields with return of the needle strips are also used on the Fibroliner FL 100 and FL 101, as well as on the OFDA 4000 in a vertically tilted design, as can be found in the prior art of this document. While the upper part of the array of needles is moved in movement steps (13) or continuously in the pull-out direction (15), the lower part is transported in the opposite direction. At the end of the upper needle field, the needle strips are therefore moved vertically downwards (22) in one step, and at the end of the lower needle field there is a vertical movement step upwards (23).

[0103] Fig. 12 beschreibt eine weitere Vorbereitungseinrichtung (5), wie sie zur Durchführung der Erfindung zum Einsatz kommen könnte. Sie besitzt ein vereinfachtes Nadelfeld (7), das mit deutlich weniger Nadelleisten (6) auskommen kann, da die Nadelleisten am Ende des Nadelfeldes einfach fallengelassen werden und in einem Trog aufgefangen werden. Der Rücktransport entfallt, allerdings müssen die Nadelleisten wieder manuell eingelegt werden. 12 describes a further preparation device (5) as could be used to implement the invention. It has a simplified needle field (7) that can get by with significantly fewer needle bars (6), since the needle bars are simply dropped at the end of the needle field and are caught in a trough. There is no return transport, but the needle bars have to be inserted again manually.

[0104] Fig. 13 zeigt eine weitere beispielhaft dargestellte Form einer Vorbereitungseinrichtung (5), die im Wesentlichen einem breiten Streckwerk entspricht. Wie aus dem vielfältigen Stand der Technik bekannt, besteht ein Streckwerk mindestens aus einem Streckfeld, dass sich in der Regel zwischen zwei Streckwalzenpaaren (26) oder Riemchenwalzenpaaren (27) oder anderen Kombinationen dieser Elemente aufspannt. Die Riemchenwalzenpaare können mit sogenannten Käfigen, Brücken, Distanzstücken, Riemchenspannern und Druckstangen ausgestattet sein. Wesentlich in einem Streckwerk sind jeweils eine Eingangsklemmlinie, die von zwei Elementen gebildet wird und eine Ausgangskennlinie, die von weiteren zwei weiteren Elementen gebildet wird, wobei die Oberflächengeschwindigkeit an der Eingangswalze einen langsameren Geschwindigkeitsvektor v1(24) besitzt und die Oberflächengeschwindigkeit an der Ausgangswalze einen schnelleren Geschwindigkeitsvektor v2(25) besitzt, die beide im Wesentlichen gleich gerichtet sind. Auch so ein Streckwerk kann in Bewegungsschritten (13) betrieben werden. Typischerweise muss jedoch der Klemmlinienabstand an die Faserlänge angepasst werden. Dem Fachmann ist auch bekannt, dass Streckwerke auch aus mehreren Streckfeldern bestehen können. Ein Riemchenwalzenpaar (27), wie in Fig. 13, 14 und 15 gezeigt, dass als Ausgangswalzenpaar eingesetzt wird, kann die Fasern beim Auszug führen, wobei der Abstand zwischen der letzten Klemmlinie des Streckwerks und der Klemmlinie der Klemme (1) während der Klemmenschliessung (14) grösser sein sollte als die längste zu vermessende Faser (2). Um den Fasern (2) zu ermöglichen, einerseits transportiert zu werden und andererseits an einer Klemmlinie durchrutschen zu können, wenn sie ausgezogen werden, kann der Fachmann eine Reihe von ihm bekannten Elementen einsetzen, wie zum Beispiel Ballonwalzen, Kanalwalzen, Walzen mit Umfangsrillen, besaugte Siebtrommeln, Siebriemchen, perforierte Riemchen oder vieles mehr. FIG. 13 shows a further form of a preparation device (5), which is shown as an example and essentially corresponds to a wide drafting system. As is known from the diverse state of the art, a drafting system consists of at least one drafting field that usually spans between two pairs of drafting rollers (26) or pairs of apron rollers (27) or other combinations of these elements. The apron roller pairs can be equipped with so-called cages, bridges, spacers, apron tensioners and push rods. Essential in a drafting system are an input nip line, which is formed by two elements, and an output characteristic line, which is formed by two other elements, with the surface speed at the input roller having a slower speed vector v1(24) and the surface speed at the output roller having a faster one velocity vector v2(25), both of which are essentially in the same direction. Such a drafting system can also be operated in movement steps (13). Typically, however, the nip line spacing must be matched to the fiber length. The person skilled in the art is also aware that drafting systems can also consist of several drafting fields. A pair of apron rollers (27), as shown in Fig. 13, 14 and 15, which is used as a pair of exit rollers, can guide the fibers when they are drawn out, the distance between the last nip line of the drafting system and the nip line of the clamp (1) during the clamp closure (14) should be larger than the longest fiber to be measured (2). In order to allow the fibers (2) to be transported on the one hand and on the other hand to be able to slip through a nip line when they are drawn out, the person skilled in the art can use a number of elements known to him, such as balloon rollers, channel rollers, rollers with circumferential grooves, vacuumed Screen drums, screen aprons, perforated aprons or much more.

[0105] In Fig. 14 ist das Streckwerk auf der Auszugsseite beispielhaft um eine Nadelleiste (6) ergänzt. Die Nadelleiste kann nach unten aus der Faserauszugseben entfernt werden, während die Faserenden für einen neuen Auszug nach vorne geschoben werden Die Nadeln können nach der Klemmenschliessung (14) wieder eingestochen werden (hier nicht gezeigt, Fig. 5). Es können auch mehrere Nadelleisten (6) eingesetzt werden oder die eine oder mehrere Nadelleisten können von oben nach unten oder von beiden Seiten eingestochen werden. In FIG. 14, the drafting system is supplemented by a needle bar (6) on the pull-out side, for example. The needle strip can be removed downwards from the fiber extraction level, while the fiber ends are pushed forward for a new extraction. The needles can be inserted again after the clamps have been closed (14) (not shown here, FIG. 5). Several needle bars (6) can also be used, or one or more needle bars can be inserted from top to bottom or from both sides.

[0106] Fig. 15 zeigt ein gegenüber Fig. 14 umgekehrtes Beispiel. Hier wurde ein Riemchenwalzenpaar (27) vor ein Nadelfeld (7) gesetzt, wobei zwischen beiden Hauptelementen ein Verzug stattfindet. Wie die vorgenannten und alle anderen möglichen, aber hier nicht gezeigten Kombinationen, kann das gezeigte Streckwerk bzw. die gezeigte Vorbereitungseinrichtung Fasern (2) besser orientieren, Faserenden bis zu einer fixen oder aus Verrechnung von Informationen ermittelten Bewegungsstopplinie bewegen und die Fasern während eines Auszugs leicht gespannt halten. FIG. 15 shows an example that is the reverse of FIG. Here, a pair of apron rollers (27) was placed in front of a needle field (7), with a delay taking place between the two main elements. Like the aforementioned and all other possible combinations, but not shown here, the drafting system shown or the preparation device shown can orient fibers (2) better, move fiber ends up to a fixed movement stop line or a movement stop line determined from calculation of information and lighten the fibers during a draw keep excited.

[0107] Fig. 16 zeigt verschiedene Beleuchtungsmodi und -winkel. Ebenso sind - hier zu Gunsten der klaren Darstellung nicht gezeigt - verschiedene Kamerapositionen und der Einsatz mehrerer Kameras möglich. Bevorzugt wird jedoch eine Position für eine Kameraposition gewählt, die sich mittig und senkrecht über der zur Auszugsebene befindet, wobei die Zeilen der Kamera (3), also deren X- Richtung parallel zur Klemme (1), sowie den Nadelleisten (6) und senkrecht zur Auszugsrichtung (15) oder Y-Richtung ausgerichtet sind. Figure 16 shows different lighting modes and angles. Different camera positions and the use of several cameras are also possible—not shown here for the sake of clarity. However, a position for a camera position is preferably selected which is in the center and perpendicular to the extension plane, with the lines of the camera (3), i.e. its X-direction parallel to the clamp (1), and the needle strips (6) and perpendicular are aligned to the pull-out direction (15) or Y-direction.

[0108] Fig. 17 zeigt: ein Spannelement (31), dass zwischen die Nadelleisten (6) der Faservorbereitungsstation (5) eintaucht, um beim Faserauszug durch Umschlingungsreibung die nötige Spannung zu erzeugen. Das Element kann seine Höhenposition in einer Auf- und Abwärtsbewegung (30) verändern. Das Element kann ebenso mechanisch, pneumatisch oder elektromagnetisch eine senkrechte Kraftkomponente (33) auf die Fasern (2) ausüben. 17 shows: a tensioning element (31) that dips between the needle strips (6) of the fiber preparation station (5) in order to generate the necessary tension when the fibers are drawn out by wrap-around friction. The element can change its height position in an up and down movement (30). The element can also exert a perpendicular force component (33) on the fibers (2) mechanically, pneumatically or electromagnetically.

[0109] In Fig. 18 wird die gleiche Anordnung wie zuvor in Fig. 17 gezeigt, jedoch ist die Klemmenauszugsrichtung in einem Winkel in Richtung der Leistenseite der Nadelleisten (6) gegenüber der Faserführungsebene der Vorbereitungseinrichtung geneigt. Die Fasern (2) werden so über die letzte Nadelleiste in einer Ebene, der Faserauszugsebene geführt, damit sichergestellt werden kann, dass sich die Fasern im Bereich der scharfen Tiefe der Kameraoptik befinden. Ebenso findet eine leichte zusätzliche Anspannung durch die Umschlingungsreibung an der Kante statt. Denkbar sind auch andere Formen der Vorbereitungseinrichtung, die hier nicht gezeigt sind, wie beispielsweise ein Streckwerk oder beispielsweise andere Winkel oder andere Anordnungen der Elemente zueinander. In FIG. 18 the same arrangement is shown as previously in FIG. 17, but the clamp extraction direction is inclined at an angle in the direction of the bar side of the needle bars (6) with respect to the fiber guide plane of the preparation device. The fibers (2) are guided over the last needle bar in one plane, the fiber extraction plane, so that it can be ensured that the fibers are in the sharp depth of the camera optics. There is also a slight additional tension due to the friction around the edges. Other forms of the preparation device are also conceivable, which are not shown here, such as a drafting system or, for example, other angles or other arrangements of the elements in relation to one another.

[0110] Fig. 19 zeigt beispielhaft je ein Spannungserzeugungselement (31) und ein Führungselement (32), das die Fasern (2) in einer Faserauszugsebene führt, wobei die genannten Elemente (31, 32) zwischen der Vorbereitungseinrichtung (5) für Fasern (2) und der Klemme (1) angeordnet sind. Vorzugsweise kann das Spannungserzeugungselement (31) oder kann alternativ das Führungselement (32) oder können beide beweglich oder beweglich und kraftbelastet sein. Vorzugsweise bleibt das Führungselement (32) während eines Faserauszugs jedoch stationär. 19 shows an example of a tension-generating element (31) and a guide element (32), which guides the fibers (2) in a fiber extraction plane, with the said elements (31, 32) between the preparation device (5) for fibers ( 2) and the clamp (1) are arranged. Preferably, the stress generating member (31) or alternatively the guide member (32) or both may be movable or movable and powered. However, the guide element (32) preferably remains stationary during fiber extraction.

[0111] Fig. 20 zeigt ein Spannungserzeugungselement in Form einer Gatterbremse (35) bestehend aus zwei Rechen mit jeweils ein oder mehreren Zähnen, die ineinander tauchen können, so dass Fasern (2), die die Bremse passieren, umgelenkt werden, wobei eine oder beide Seiten der Gatterbremse (35) in einer Richtung senkrecht oder annähernd senkrecht zur Faserauszugsebene beweglich sein können. Wobei beide Seiten können kraftbelastet sein können und wobei diese Kraft einer Kennlinie folgen kann, konstant sein kann, oder gesteuert oder geregelt werden kann. Fig. 20 shows a tension-generating element in the form of a gate brake (35) consisting of two rakes, each with one or more teeth that can dip into one another, so that fibers (2) that pass the brake are deflected, with one or both sides of the creel brake (35) can be movable in a direction perpendicular or approximately perpendicular to the plane of the fiber withdrawal. Where both sides can be force-loaded and where this force can follow a characteristic curve, can be constant, or can be controlled or regulated.

[0112] Die Figuren 21 a) bis f) zeigen eine Reihe von beispielhaften Ausführungen der Klemmprofile der Klemme (1). Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung der gezeigten Beispiel eingeschränkt. Figures 21 a) to f) show a number of exemplary designs of the clamping profiles of the clamp (1). However, the invention is not restricted to the use of the examples shown.

[0113] Im Einzelnen zeigt Fig. 21 Klemmen (1) mit: Fig. 21 a) Einer Labyrinthklemmung. Fig. 21 b) Beidseitigen Elastomerbacken. Fig. 21 c) Einem Elastomerbacken und einem festen Backen. Fig. 21 d) Einer schlanken Auflage beider Backen aufeinander. Fig. 21 e) Einem beispielhaft runden Profil, das in ein Prisma greift. Fig. 21 f) Einem runden Elastomerprofil, das in ein Prisma greift.In detail, FIG. 21 shows clamps (1) with: FIG. 21 a) A labyrinth clamp. Fig. 21 b) Elastomer jaws on both sides. Fig. 21 c) An elastomer jaw and a fixed jaw. Fig. 21 d) A slim support of both jaws on each other. Fig. 21 e) An example of a round profile that engages in a prism. Fig. 21 f) A round elastomer profile that engages in a prism.

[0114] Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Klemmbacken der Klemmen (1) einfach ausgetauscht werden können, um die Profile an die zu messenden Fasern (2) anpassen zu können und um bei verschlissenen Backen, diese ersetzen zu können. It is of particular advantage if the clamping jaws of the clamps (1) can be easily exchanged in order to be able to adapt the profiles to the fibers (2) to be measured and to be able to replace worn jaws.

[0115] Fig. 22 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Klemme (1) im fast geschlossenen Zustand, wobei eine Unterdruckquelle (8) hinten an die Klemme (1) angeschlossen ist, die einen Saugzug (9) erzeugt, der vollständig durch die Klemme (1) geführt wird, so dass am Klemmspalt ein Saugzug (9) entsteht, der die bereits gemessenen Fasern abführen kann und neue Faserenden ausrichten kann. Wird die Klemme (1) geschlossen, so kann die Klemme so ausgelegt sein, dass die Klemme im Wesentlichen luftdicht ist. So wird der Saugzug (9) einfach unterbunden. Fig. 22 shows an exemplary embodiment of a clamp (1) in the almost closed state, with a vacuum source (8) connected to the rear of the clamp (1), which generates a suction draft (9) that runs completely through the clamp (1). 1) is guided so that a suction draft (9) is created at the clamping gap, which can remove the fibers that have already been measured and align new fiber ends. When the clamp (1) is closed, the clamp can be designed such that the clamp is essentially airtight. So the suction (9) is simply prevented.

BezugszeichenlisteReference List

[0116] 1 Klemme; Synonyme: Klemmleiste, Greiferleiste, Greifer 2 Faser, bzw. Fasern 3 Kamera 4 Beleuchtungseinrichtung 5 Vorbereitungseinrichtung 6 Nadelleiste; verwendete Synonyme: Nadelkamm, Kammleiste, Leistenkamm 7 Nadelfeld; verwendete Synonyme: Kammfeld, Nadelstabfeld, Nadelleistenfeld 8 Unterdruckquelle 9 Saugzug 10 Nadel 11 Klemmenbewegung, Klemmenrückzug 12 Klemmenbewegung in definierte Schliessposition 13 Bewegungsschritt 14 Klemmenschliessung, Klemmenschliessbewegung 15 Klemmenauszugsbewegung, Auszugsrichtung 16 Klemmenöffnung, Klemmenöffnungsbewegung 17 Fortschrittsbewegung der Faservorbereitung 18 Sensorfeld Zeilenkamera 19 Sensorfeld Flächenkamera 20 Neue Information 21 Achsrichtungen im Sensorfeld 22 Vertikaler Bewegungsschritt abwärts 23 Vertikaler Bewegungsschritt aufwärts 24 Geschwindigkeitsvektor v125 Geschwindigkeitsvektor v226 Streckwalzenpaar 27 Riemchenwalzenpaar 28 Auf- und Abwärtsbewegung 29 Bewegungsstopplinie 30 Bewegungsrichtung 31 Spannungserzeugungselement 32 Führungselement 33 Kraftkomponente 34 Winkel α 35 Gatterbremse 1 clamp; Synonyms: terminal strip, gripper strip, gripper 2 fibers or fibers 3 camera 4 lighting device 5 preparation device 6 needle strip; synonyms used: needle comb, comb strip, inguinal comb 7 needle field; Synonyms used: Comb field, needle bar field, needle bar field 8 Vacuum source 9 Suction 10 Needle 11 Clamp movement, clamp retraction 12 Clamp movement in defined closing position 13 Movement step 14 Clamp closing, clamp closing movement 15 Clamp withdrawal movement, withdrawal direction 16 Clamp opening, clamp opening movement 17 Progress movement of fiber preparation 18 Sensor field line camera 19 Sensor field area camera 20 New information 21 Axis directions in the sensor field 22 Vertical movement step down 23 Vertical movement step up 24 Speed vector v125 Speed vector v226 Pair of stretching rollers 27 Pair of apron rollers 28 Up and down movement 29 Movement stop line 30 Direction of movement 31 Tension generating element 32 Guide element 33 Force component 34 Angle α 35 Gate brake

Literaturliterature

[0117] 1 E. Köhler, „Technische Beschreibung des Fasersortierens“, Workshop Naturfasercharakterisierung und -verarbeitung 18. - 19. 9. 2006 Steinbeis-Transferzentrum, Antriebs- und Handhabungstechnik Chemnitz 2 S. Seeger, „Auswertesoftware FiberScanner zur Faserlängenmessung“, Workshop Naturfasercharakterisierung und -verarbeitung 18. - 19. 9. 2006 Steinbeis-Transferzentrum, Antriebs- und Handhabungstechnik Chemnitz 3 S. Seeger et al, „A new measurement method to evaluate length related properties of natural bast fibres“, PARTEC2007, Nürnberg, Germany 4 Müssig et al „Systematik und Begrifflichkeit im Bereich der Faserlängenmessung“ in Taschenbuch für die Textilindustrie 2000 Hrg. W.Loy J. S102 ff 5 http://www.ofda.com/Natural fibres/Ofda4000.html 6 http://www.ofda.com/Papers/OFDA4000%20introduction%20paper.pdf1 E. Köhler, "Technical description of fiber sorting", workshop for characterizing and processing natural fibers September 18-19, 2006 Steinbeis Transfer Center, drive and handling technology Chemnitz 2 S. Seeger, "Evaluation software FiberScanner for fiber length measurement", workshop Characterization and processing of natural fibers September 18 - 19, 2006 Steinbeis Transfer Center, drive and handling technology Chemnitz 3 S. Seeger et al, "A new measurement method to evaluate length related properties of natural bast fibers", PARTEC2007, Nuremberg, Germany 4 Müssig et .ofda.com/Papers/OFDA4000%20introduction%20paper.pdf

Claims

1. A method for measuring fiber properties of one or more fibers (2) simultaneously, in which the fibers are presented to a preparation station (5), are detected at one end with a fiber extraction device, preferably a clamp (1), and then directly pulled out of the preparation station in a pull-out direction and at the same time pulled past a stationary measuring device (3), with the fibers (2) being arranged next to one another essentially in one plane, with at least one morphological and/or optical property of the fibers, preferably the length of the Fibers, is measured, characterized in that fiber information is recorded by means of one or more line cameras or one or more area cameras as a stationary measuring device (3) in order to determine the fiber properties

2. The method according to claim 1, characterized in that the line camera or the area camera has a higher resolution in its X direction than in its Y direction, the X direction running essentially transversely, preferably perpendicularly, to the extension direction and the Y Direction substantially in the same direction as the pull-out direction.

3. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that lines recorded by the line camera or by the area camera are combined to form an overall image and in that the overall image is evaluated by an image analysis.

4. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that lines detected by the line camera or by the area camera are evaluated successively, with existing partial information or the entire information of the previous line or the previous lines with the information of the the current line and that the information that has been accounted for is made available in such a way that it can be retrieved when the next line is accounted for.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a pull-out plane consists of one or more elements which are essentially parallel to the clamp and at an angle to the pull-out direction, preferably at an angle perpendicular or approximately perpendicular to the pull-out direction and by means of essentially straight elements or edges through which the fibers pass.

6. The method according to claim 5, characterized in that the extract plane is irradiated at least in the field of view of the camera by means of one or more radiation sources in a specific illumination mode, at a specific illumination angle to the fibers and to the camera and with one or more predetermined wavelength spectra.

7. A device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a preparation device for providing fibers, a fiber extraction device which is movable, guided and preferably driven relative to the preparation device and is preferably designed as a mechanical clamp, one or more stationary Lighting devices, in the form of a line lighting device for illuminating at least one section in the field of view of the camera and one or more stationary cameras, which are designed as area cameras or as line cameras.

8. Device according to claim 7, characterized in that the device contains an element for tensioning the fibers.

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the device comprises elements for the parallel guidance of the fibers.

10. Device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that there are means for storing the information or means for evaluating the information or means for displaying the information.