CN105821537B - 在纱线质量的光学检测器中监测纱线质量的方法及执行该方法的光学检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于线性光学传感器在纱线质量的光学检测器中监测纱线质量的方法，线性光学传感器包括一行或两行个体矩形形状的光学元件，光学元件在其输出端处提供与光学元件的辐照程度成比例的模拟信号。在质量的光学检测器的所有操作模式下被辐照并且未被纱线遮蔽的所有个体光学元件的模拟信号针对每个个体光学元件被感测并且根据预定义的标准被存储在电子存储器中作为个体光学元件的初始值、运行值或工作值（Fc1、Fc2、Fc3），这些值随后出于评估传感器的正确功能和消除制造和运行缺陷和故障的目的而彼此比较。本发明还涉及一种用于执行上述方法的光学检测器。

Description

在纱线质量的光学检测器中监测纱线质量的方法及执行该方 法的光学检测器

技术领域

本发明涉及一种用于借助于线性光学传感器在纱线质量的光学检测器中监测纱线质量的方法，该线性光学传感器包括一行或两行个体矩形形状的光学元件，该光学元件在其输出端处提供与光学元件的辐照程度成比例的模拟信号。

本发明还涉及一种用于执行根据本发明的方法的光学检测器，该光学检测器包括具有彼此紧邻布置在一行或两行中的多个光学元件的传感器，用于通过借助于单个辐射源将纱线图像垂直地投影到传感器的个体光学元件上来监测在纺织机器上的移动纱线的参数。

背景技术

纱线质量的光学检测器在纱线的生产期间被用在纺织机器上，并且原则上不可能保护它们免于被灰尘或纱线残余物污染，以及因此有必要清洁光学检测器。在移动纱线经过评估细纱质量的检测器的通过期间，灰尘和/或纱线碎片从移动纱线中被释放并附着于光学检测器的传感器的个体光学元件的表面，从而恶化其响应于来自该源的辐射的能力。

现今，对纺织机器的重要要求是最大效率和最小停机时间。因此，合乎期望的是，实现最长可能的免维护运行时间段和尽可能少地清洁检测器。

光学检测器的另一负面因素是在一时间段内辐射源的老化，这涉及发光强度的改变，并且因此，涉及光学元件的输出模拟信号的值的改变。

在纱线质量的常规光学检测器中，通过测量被纱线经过测量孔径的通过影响的、落在光学接收器上的光量来测量光学纱线直径。来自发射器的光被两个光学接收器接收，光经过纱线传递到第一个光学接收器并且直接传递到第二个光学接收器，如图1中所示。将传感器校准，使得纱线接收器和参考接收器可以提供相同的输出模拟值，并且通过随后连接这些接收器以形成桥接电路，实现对光学接收器的不同灵敏度的补偿。桥接连接还应当自动补偿由源的老化所引起的光强度的微小改变，因为两个光学接收器的输出值都应当相等地改变。

不同于纱线质量的常规光学检测器，例如，当光电二极管被用作接收元件并且输出是一个模拟值时，线性光学传感器包括一行或两行个体光学元件，每个光学元件的输出是模拟值。

例如，CZ 304683描述了一种用于通过电子清洁器借助于包括具有一行或两行矩形形状的光学元件的传感器的光学检测器来监测纱线质量的至少一个参数和/或传感器参数的方法，该矩形形状的光学元件在其输出端处提供与其辐照强度成比例的模拟信号，该辐照强度的大小在每个测量周期期间被监测。出于监测纱线和/或传感器的特定参数的目的，在光学元件的第一行中和/或在光学元件的第二行中，创建有效区，该有效区由形成连接的行或单独的组的传感器的选定光学元件构成。在特定行中的有效区包括比该特定行中的光学元件的总数目更低数目的光学元件，并且仅该特定有效区的光学元件的输出信号被包括在特定参数的评估中。虽然在监测检测器参数期间，有效区被形成以用于检测由灰尘引起的光学元件的污染和/或用于监测源的老化和/或环境光的影响，但是不可能使用这些有效区用于单独监测个体光学元件，因为光学元件可以具有不同的灵敏度，并可能对于相同能量的下落光生成不同的模拟值。

CZ 304758描述了一种通过纱线的电子清洁器借助于包括传感器的光学检测器来监测纱线质量的方法，传感器具有带有模拟输出端的一行或两行矩形形状的光学元件，每个光学元件包括光电二极管和其输出信号的放大器，该放大器具有可调整的放大率，放大率的大小根据相应光学元件的所需的灵敏度而改变。因此，光学元件的输出信号的大小被保持在连接的模数转换器的工作范围的中心（即最佳设置）附近，最佳设置是这样的：使得在光学元件的最大工作辐照处光学元件的输出信号刚好低于模数转换器的饱和，通过该方式实现输出信号的最大动态特性，并且由此也实现最高分辨率。然而，甚至无论是直接来自生产还是在日常运行期间，该系统并不反映个体光学元件的不同灵敏度。

CZ 304682公开了一种CMOS光学传感器，该光学传感器包括用于借助于将移动纱线垂直投影到传感器的光学元件上来检测移动纱线的参数的装置的多个光学元件。传感器的光学元件垂直于纱线移动的方向布置在两行中，并且每个光学元件具有矩形形状，以及在该光学元件的输出端处存在模拟信号。第一行的光学元件以其较长的侧边被定向在纱线移动的方向上，而第二行的元件以其较长的侧边垂直于纱线移动的方向来定向。两行光学元件都可以布置在具有模数转换器的共同半导体衬底上，该模数转换器与该两行光学元件匹配，并且模数转换器的输出端连接到布置在相同半导体衬底上的光学传感器的可编程器件的输入端。上述传感器无论是直接来自生产或还是在日常运行期间都没有解决个体光学元件的不同灵敏度，。

上述解决方案的缺点是下述事实：个体光学元件可能在灵敏度上不同，并可能对于相同能量的下落光生成不同的模拟值。补偿该负面现象也是必要的。在具有多个光学元件的解决方案中，不可能如在常规的光学检测器中一样简单地执行模拟校准和桥接连接，并且因此有必要找到另一解决方案，其是本发明的目标。

发明内容

本发明的目标是通过一种根据本发明的用于监测纱线质量的方法来实现的，本发明的原理在于，在质量的光学检测器的所有模式下被辐射源辐照和未被纱线遮蔽的所有个体光学元件的模拟信号根据电子存储器中预定义的标准针对每个个体光学元件被感测并存储作为个体光学元件的初始值、运行值或工作值，这些值随后与评估传感器的正确功能和消除生产和运行缺陷和故障的目标比较。

每个个体光学元件的值针对每个设置标准多次并在不同时间点被存储。

来自在运行模式下被辐照的未被污染和未被遮蔽的光学传感器，针对所有个体光学元件的初始值在检测器的生产期间或在该生产的完成之后或在安装在机器上之前或在纱线质量评估的首次启动之前被存储。

在纱线质量评估的首次启动之前，并且更进一步在没有纱线情况下光学检测器的运行期间，即，每当纺纱运行被中断时，来自被辐照和未被遮蔽的光学传感器的所有个体光学元件的运行值被存储，由此在比较初始值和运行值的基础上，功能的长期改变以及光学传感器的故障和缺陷被检测到。

在出于评估至少部分被遮蔽的每个个体光学元件的部分阴影的大小的目的而存储运行值之后，模拟信号的当前值与运行值比较，通过该方式消除了光学元件的参数的长期改变，即光学元件的着尘（dusting）或辐射源的老化。

在评估纱线质量期间，来自当前被完全辐射和未被纱线遮蔽的光学传感器的每个光学元件的相应光学元件的工作值被存储。

在存储工作值以便评估被至少部分遮蔽的每个个体光学元件的部分阴影的大小之后，所针对的工作值已经被存储的光学元件上的模拟信号的当前值与存储的工作值相比较，并且在其他光学元件上的模拟信号的当前值与运行值比较，由此消除由于在纱线质量的评估期间的着尘而导致的光学检测器参数的改变。

个体光学元件的工作值和个体光学元件的遮蔽的大小以相互并可调整的时间同步被存储，该时间同步由控制信号源控制。

根据本发明的线性光学检测器的原理在于：用于消除制造公差以及运行缺陷和故障的电子存储器和与其匹配的电路以及用于计算针对光学检测器的传感器的个体光学元件的部分阴影的宽度的电路形成在共同半导体衬底上，该半导体衬底布置在光学检测器中。

这些电路包括：用于记录初始值的电路；用于记录运行值的电路；用于记录针对光学检测器的传感器的个体光学元件的工作值的电路以及用于计算部分阴影的宽度（包括计算校正值，该校正值能够实现综合补偿制造和运行缺陷和故障，诸如检测器的污染、辐射源的老化和个体光学元件的不同灵敏度）的电路。

附图说明

将通过附图来解释本发明，其中，图1表示根据背景技术的纱线质量的常规光学传感器的图，图2示出未被纱线遮蔽的个体非饱和完全辐照的光学元件（左边）和被纱线部分遮蔽的光学元件（右边）的模拟信号之间的差异，图3再次示出针对未被纱线遮蔽且未被污染的、被完全辐照的个体光学元件（左边）和针对未被纱线遮蔽、但被部分污染的被完全辐照的相同光学元件（右边）的模拟信号的大小，图4图示被纱线部分遮蔽且未被污染的个体光学元件的模拟信号的大小（左边）以及右边被纱线部分遮蔽的相同光学元件的模拟信号的大小，图5表示对检测器的污染、辐射源的老化和个体光学元件的不同灵敏度的综合补偿的连接图，并且图6示出测量期间双线性光学检测器的个体光学元件的模拟值。

具体实施方式

图2示出非饱和和完全辐照的光学元件，其中黑颜色对应于落在光学元件上的能量的量。由于它是具有模拟输出的光学元件的事实，该光学元件必须即使在辐射源的最大照度期间也不饱和。M 是模拟信号的最大值，该最大值可以由光学元件在其输出端处提供，如果光学元件被使得它将会处于所谓的饱和中的这样强的光照亮的话。Fv是由未被纱线遮蔽的个体完全辐照的光学元件提供的模拟信号的结果值。右边的附图图示被纱线部分遮蔽的相同光学元件，其中Fp是由纱线部分遮蔽期间模拟信号的输出值。通过差Fv–Fp来确定由纱线对光学元件的部分遮蔽引起的能量损失。

然而，必须考虑个体光学元件是不相同的，并且可能具有不同的灵敏度值，并且甚至下落能量在所有光学元件中不一定是相同的。因此，针对个体光学元件的值Fv 和Fp 也是不同的，并且这些差异必须被补偿以便获得正确测量结果。

如果我们针对个体光学元件选择值M作为参考值而不是来自图2的值Fv，则我们将犯严重错误并且测量将不准确。因此，每个光学元件必须预先被校准，这意味着对于每个光学元件有必要确定参考值Fv，参考值Fv是完全辐照的光学元件的模拟信号的结果值。作为参考值Fv，可以使用初始、运行或工作值（Fc1、Fc2、Fc3）。

由纱线对光学元件的部分遮蔽引起的能量损失是由差Fv–Fp确定的。然而，在确定遮蔽的程度期间，感兴趣的不是每个光学元件的能量的绝对损失，而是相对损失∆Fi。对于个体光学元件而言，它适用于：

如果光学元件的宽度是H，则该特定光学元件的纱线的部分阴影的宽度Di可以根据下述公式来确定：

然后确定纱线的阴影的整个大小为来自完全或部分遮蔽的光学元件的所有部分阴影的总和：

图3示出被辐射源完全辐照并且未被纱线遮蔽的相同光学元件的模拟值，其中左边该图图示针对未污染的光学元件的输出模拟值Fv并且右边该图图示针对被部分污染的光学元件的输出模拟值Fvz，其是较低的，因为由于灰尘而落在光学元件上的光能量已经存在减少。如果该值未被补偿，则能量损失将意味着在该光学元件前面的纱线的部分阴影的不正确评估。

图4图示相同的情况，但除此之外，光学元件被纱线遮蔽，其中左边该图图示针对部分遮蔽和清洁的光学元件的输出模拟值Fp并且右边该图图示针对部分遮蔽和部分污染的光学元件的输出模拟值Fpz。

由纱线在清洁、未污染的光学元件上的部分遮蔽引起的能量损失通过差Fv-Fp来确定，并且在污染的光学元件上的部分遮蔽引起的能量损失通过差Fvz-Fpz来确定。针对清洁光学元件的能量和针对污染的光学元件的能量的绝对差是不相同的，但对于相对损失而言，其适用于

并且对于部分阴影的宽度：

如果我们将值Fv而不是Fvz视为部分污染的光学元件中的参考值，则我们将犯严重错误并且部分阴影的评估宽度将比实际上的更大。

甚至未被纱线遮蔽但是它们被污染的光学元件将会呈现特定宽度的部分阴影，并且将会引起测量错误。

如果我们针对由辐射源辐照且未被纱线遮蔽的每个个体光学元件根据预定义标准测量输出模拟值（Fc1、Fc2、Fc3）并将其存储在存储器中，则我们可以使用它作为参考值Fv用于确定光学元件的遮蔽的大小。如果输出模拟值在给定的时间段内被记录，则该时间段内的最大值被存储作为输出值，即

。

部分阴影的宽度的计算然后由以下公式和图5中所示的连接图来确定，

其中Fv是存储的参考值，Fp是当前测量值，H是光学元件的宽度。可以根据定义的标准使用初始值（Fc1）、运行值（Fc2）或工作值（Fc3）作为参考值。

根据图5中的连接图，参考值Fv被存储在存储单元1中。从存储单元1，将参考值Fv馈送到差分构件2，在该差分构件2中参考值Fv与当前测量值Fp比较。将来自差分构件2的结果值馈送到乘法器3，在该乘法器3中该结果值乘以相应光学元件的宽度H。将来自乘法器3的结果值馈送到除法器4中，在该除法器4中该来自乘法器3的结果值除以来自存储单元1的参考值Fv。结果是部分阴影的宽度Di。

对检测器的污染、辐射源的老化和光学元件的不同灵敏度的综合补偿通过值Fc1、Fc2或Fc3被感测、记录并存储在参考值Fv中的时间点并且通过该过程发生所按照的标准来确定。

重要值是初始值Fc1，其在检测器的生产过程期间针对每个光学元件被记录和存储在检测器中。在上述公式中应用该值导致光学元件的不同灵敏度的消除，以及导致落在传感器上的辐射的非均一性、生产公差等的消除。初始值也可以以后例如在机器上安装检测器期间被存储在检测器中；然而，最迟，在检测器所位于的工作站处首次启动纱线生产之前被存储在检测器中。

另一值是运行值Fc2，其在运行期间但在预定义的时间点处针对所有光学元件被存储在检测器中。预定义的时间点主要是检测器不被纱线遮蔽并且未评估纱线疵点（例如，在纱线断头后）的时间。应用运行值Fc2（Fv=Fc2）可以补偿长期改变，诸如辐射源的老化、缓慢污染等。

通过比较初始值Fc1和运行值Fc2，也可以检测检测器的功能和这些改变的程度，并且如果必要的话，报告检测器的缺陷。此外，通过比较初始值Fc1和运行值Fc2，可以区分改变的类型。

在大多数情况下，辐射源的老化以与所有光学元件的初始值Fc1相关的运行值Fc2的一致减小来表明自身，而传感器的个体光学元件上的污染（由于其非均一性）通过与初始值Fc1相关的运行值Fc2的不均匀减小来表明自身。

在源老化的情况下，在个体光学元件的值中存在小的变化∆Fci，而如果光学元件被污染，则存在高的变化。

另一参考值是工作值Fc3，其在运行期间（在检测器评估纱线质量的时间段（这意味着当传感器被纱线遮蔽时）期间）被记录和存储在检测器中。在该模式下，从被辐照和未被纱线遮蔽的光学元件定期地或在一个单个步骤中读出工作值Fc3。因此，如果纱线穿过检测器，则仅在其上没有纱线图像的光学元件被重复地补偿（Fv=Fc3），并在纱线断头后所有光学元件再次被自动补偿。

优选地，出于该目的而使用两行光学元件。在其中第一行的光学元件更加狭窄的配置中，可以相当明确地确定纱线的位置和宽度，即遮蔽和未被遮蔽的光学元件。在此基础上并且在传感器的已知配置的基础上，可以确定哪些光学元件在测量时间段期间被纱线阴影影响或曾经被纱线阴影影响，并且对于该光学元件而言，运行值Fc3要被存储。

检测器的补偿模式可以例如以这样方式工作：使得在传感器未被纱线遮蔽（例如在纱线断头后）以及在它未评估纱线疵点的时间段期间，运行值Fc2被记录和存储，以及随后它被存储在存储单元1中作为参考值Fv (Fv=Fc2)。从那刻起，由运行值Fc2补偿检测器。在检测器评估纱线质量的时间段（这意味着当传感器被纱线遮蔽时）期间，来自被辐照和未被纱线遮蔽的元件的工作值Fc3被读出并随后存储在存储单元1中作为相应光学元件的参考值Fv (Fv=Fc3)。在被纱线完全或部分遮蔽的光学元件的情况下，最后的运行值Fc2继续被用作参考值Fv。

工业适用性

根据本发明的方法和线性光学检测器两者都可以用于监测纱线质量或纺织机器上的另一织物形成。

Claims (9)

1.一种用于借助于线性光学传感器在纱线质量的光学检测器中监测纱线质量的方法，所述线性光学传感器包括一行或两行个体矩形形状的光学元件，所述光学元件在其输出端处提供与光学元件的辐照程度成比例的模拟信号，其特征在于：在纱线质量的光学检测器的所有模式下被辐射源辐照并且未被纱线遮蔽的所有个体光学元件的模拟信号针对每个个体光学元件被感测并且根据预定义的标准被存储在电子存储器中作为个体光学元件的初始值（Fc1）、运行值（Fc2）或工作值（Fc3），其中：

在检测器的生产期间或在该生产的完成之后或在安装在机器上之前或在纱线质量的评估的首次启动之前，针对来自运行中被辐照、未被污染和未被遮蔽的光学传感器的每个个体光学元件的初始值（Fc1）被存储；

每当纺纱运行被中断，在评估纱线质量的首次启动之前并且然后在监测纱线质量的首次启动之后针对每个运行中被辐照的个体光学元件的运行值(Fc2) 被存储；

在纱线质量的评估期间，来自光学传感器的每个当前被充分辐照和未被遮蔽的光学元件的工作值（Fc3）被存储。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储运行值（Fc2）后，通过比较运行值（Fc2）与初始值（Fc1）来检测光学检测器的参数的长期改变。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储运行值（Fc2）后，通过比较运行值（Fc2）与初始值（Fc1）来检测光学检测器的缺陷。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储运行值（Fc2）后，模拟信号的当前值（Fp）与运行值（Fc2）比较，以便评估至少部分被遮蔽的每个个体光学元件的部分阴影的大小，从而消除光学检测器的参数的长期改变。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储工作值（Fc3）后，光学检测器的功能的改变通过比较工作值（Fc3）与运行值（Fc2）在特定光学元件上被检测。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储工作值（Fc3）后，光学检测器的功能的缺陷通过比较工作值（Fc3）与运行值（Fc2）在特定光学元件上被检测。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于：在存储工作值（Fc3）后，为了评估至少部分被遮蔽的每个个体光学元件的部分阴影的大小，所针对的工作值（Fc3）已经被存储的光学元件上的模拟信号的当前值（Fp）与存储的工作值（Fc3）比较，而在其他光学元件上，所述当前值（Fp）与运行值（Fc2）比较，通过该方式消除在纱线质量的评估期间的光学检测器的参数的改变。

8.根据权利要求7的方法，其中：光学检测器的参数的改变是由着尘导致的。

9.一种用于执行根据前述权利要求的任何一项的方法的光学检测器，包括具有彼此紧邻布置在一行或两行中的多个光学元件的传感器，用于借助于通过使用单个辐射源将纱线图像垂直地投影到传感器的个体光学元件上来监测在纺织机器上的移动纱线的参数，其特征在于：用于消除制造公差以及运行缺陷和故障的电子存储器和与其匹配的电路以及用于计算针对光学检测器的传感器的个体光学元件的部分阴影的宽度的电路形成在共同半导体衬底上，所述半导体衬底布置在光学检测器中。

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