CN1198488A - 监视输纬器中纬纱储备的光学探测器及包括它的输纬器 - Google Patents
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Abstract
一种用于监视输纬器中纱线储备的光学探测器,它包括发光装置和接收装置。光源将光线射向输纬器圆筒上的纱线,接收装置把接收到的光线转换成电信号。第一聚焦光传输系统在纱线匝上形成光源的第一点状发光象,当不存在纱线匝时,在位于纱线匝以下的屏面上形成光源的第二点状发光象,所述第二聚焦光投影系统沿不同的光路有选择地将第一或第二象投影到至少一个光传感器上,然后光传感器发射与光路长度对应的受鉴别的信号。
Description
本发明一般涉及一种光学探测器，它用于监视向织机和纺织机馈送纬纱的装置中的纬纱储备，并且还涉及包括该种装置的输纬器。
本发明特别涉及包括固定圆筒的传统输纬器，其中由电动机驱动的自转臂(windmilling arm)将构成纬纱储备的多个相间的纱线匝卷绕在固定圆筒(drum)上，织机每织一次，便从圆筒上退绕下预定量的储备的纱线匝，并且还提供了光学探测器装置，该装置适于分别在纬纱储备低于预先设置的纱线匝数时以及在重新补足储备或断线时启动和停止驱动自转臂的电动机。
用于监视和检测储备的纱线匝是否存在的常规光学装置使用一个或多个发光器件以及一个或多个接收器，其中发光器件将光线投射到绕在圆筒上的纱线上，而接收器则收集光线，并将它们转换成用来表示相间的纱线匝是否存在的电信号。在描述中，术语“光线”是指可见光谱内的光线以及不可见光谱内的光线(例如，红外线)。
特别是，现有技术欧州专利第624,674号揭示了一种常规的用于监视输纬器中纬纱储备以及纬纱破损的装置，该装置包括一个发光二极管和一个接收光电晶体管，它们都装在一块透明板的同一上表面上，其中透明板位于输纬器的圆筒上，并且容纳纬纱储备的纱线匝。发射器将以预先设置的入射角倾斜的光束投射到透明板上，而接收器接收从透明板出射的光束，其反射角不同于入射角，并且由位于透明板下表面的多重反射装置产生。当纬纱储备的纱线匝达到透明板时，它会影响入射和出射的光线，从而规划接收器，接收器发射相应电信号，指示纱线匝的存在。
现有技术欧州专利第327,973号揭示了一种用于监视纬纱储备的装置，该装置使用一对光电管，它们分别把通过透镜聚集的光线投射到卷绕储备纱线匝的圆筒的反射面上。光电管生成由所述光线反射产生的电信号。根据与入射光线和/或反射光线相交的纱线匝是否按织机要求从圆筒上退绕或者为了形成纬纱储备由自转臂沿圆筒向前卷绕纱线匝，电信号具有不同的持续时间。为了鉴别由形成储备的纱线匝前进所产生的信号以及因织机要求从圆筒上退绕纱线匝所产生的信号，提供了一个与光电管相连的电路，从而正确使用信号以控制驱动电动机。
还已知，可以通过利用适于提供有用电信号的光电传感器，检测由纱线反射的光线以及由光电二极管之类构成的光源发射的光线，来对纬纱储备纱线匝存在与否进行光学检测。
例如在现有技术的申请WO 91/18818揭示了另一种已知的方法，该方法使用一个传感器(例如，光传感器)的阵列，阵列位于圆筒上储备的各自的纱线匝处，并适于提供由电路处理的信号，从而提供各种信息，包括关于纱线匝是否存在的信息。
上述常规的监视系统具有一些限制其使用和推广的缺陷。一般地说，事实上这些系统都相当复杂和昂贵，而那些基于光反射的系统存在这样的缺点，即因灰尘和纤维屑等的堆积以及材料磨损和/或微结构变化引起的反射面之反射系数的可能改变，其功能特性会随时间而变化。
上述所有常规系统还在不同程度上对周围光线敏感，它们可使监视信号偏移，因此需要用复杂的电子电路处理这类信号。
本发明的目的实质上是消除上述缺陷，并在该一般目的范围内，本发明具有以下重要的特定的目的：
--提供一种改进的光学探测器，它具有极为简单的结构，并且能够提供一个指出纬纱储备纱线匝存在与否的直接的受鉴别的信号；
--提供一种改进的光学探测器，它具有非常紧凑的结构，并且容易与输纬器相关联，尤其不需要对装置的圆筒的几何轮廓作重大的改变；
--提供一种改进的光学探测器，它包括标准元件，并且不需要用复杂的电路来处理发射信号，它高度灵敏但一般基本上不受磨损、存在灰尘以及缺乏维修等引起的信号变化的影响。
依照本发明，用具有所附权利要求书中叙述的具体特征的光学探测器可以实现通过以下详细描述将更为清楚的这一目标、这些重要目的以及其它目的。
实质上，为了实现所述目标和目的，本发明基于以下概念：由光源发出并由第一光传输系统聚焦的光束射在至少一个要监视的纱线匝上，在所述纱线匝上形成光源的第一点状象，而当纱线匝不存在时，在低于纱线匝且沿径向与卷绕所述纱线匝的圆柱面充分隔开的屏面上形成第二点状象。利用第二聚焦光投影系统将所述第一和第二点状发光象有选择地投影到一个或多个光传感器上，光传感器位于把所述象与传感器分开的相应的和受鉴别的光路上；所述光路的长度是不同的，并且依赖于平面上形成所述第一和第二象的位置，并且因此依赖于被监视的纱线匝是否存在。
相应地，依照本发明更一般的概念，沿第一光路放置一个传感器，该传感器提供一个相应的有用的纱线匝存在的信号，其中第一光路把在纱线匝上形成的光源第一点状象连至所述传感器。沿第二光路放置另一个光传感器，该传感器则提供相应的纱线匝不存在的信号，其中第二光路把第二点状象连至所述传感器。
依照本发明的一个较佳实施例，将第一和第二传感器合并成单个光电二极管，该光电二极管具有两个输出端，属PSD类型，能够根据电流产生相应的受鉴别的输出信号，其中所述电流正比于光源的第一和第二点状象投射在光电二极管有效表面上的位置，并因此正比于把点状象与光电二极管分开的光路的长度。
结合附图阅读以下由非限制性举例提供的详细描述，将清楚依照本发明的改进型光学探测器的其它特点和长处，其中：
图1是具有依照本发明之改进型光学探测器的输纬器的示意图；
图2和2a是依照本发明第一较佳实施例的，图1中光学探测器之光接收器的剖面示意图；
图3是依照本发明的类似于图1的装置第二构造实施例的示意图。
在附图中，标号10概略地表示常规的输纬器，它包括一固定圆筒11，由电动机13驱动的自转臂12将多个纱线匝F卷绕在固定圆筒上，而这些纱线匝构成了织机T或另一台纺织机的纬纱储备RT。按一种本身已知的方式，织机T每织一次，纬纱储备RT的纱线匝F就从圆筒上退绕下来，并且光学探测器20监视纬纱储备，当储备低于预置匝数时启动自转臂12的电动机13，并且当补足储备时停止电动机13。
依照本发明并且为了实现规定的目标和目的，探测器20包括光源21，它由发射可见光或非可见光(例如，红外线)的二极管构成，或者由激光发射器或其它高强度光源构成，光源位于圆筒11的外面，并将光束R射向圆筒。第一光传输系统使光线R聚焦，其中第一光传输系统例如由透镜22构成，透镜是非球面的，或者在任何情况下都具有非常有限的球差。当存在纬纱储备RT的纱线匝F时，光学系统在正受监视的普通纱线匝上形成光源21的第一点状象A，而当不存在纱线匝时，则在屏面23上形成第二点状象B，屏面23位于纱线匝的下方，并与卷绕纱线匝的圆柱面充分隔开。屏面23可以是反射的或非反射的，由一个沟形凹槽24的底部构成，凹槽24位于固定圆筒11的表面上，在包含透镜22之光轴的径向平面处。凹槽24最好用玻璃(或其它透明材料)制成的平板25封闭起来，纱线匝绕在平板25上。平板25还保护沟槽24不堆积灰尘或其它异物。最好这样选择沟槽24的深度p，使其相对于圆筒11的半径r有p/r＝0.15至0.45。
利用第二聚焦光学投射系统，有选择地将第一或第二点状发光象A和B投射到相应的光传感器27和28上，其中第二聚焦光学投射系统例如由同样非球面型透镜26构成，光传感器27和28分别位于具有受鉴别长度的第一光路CO1和第二光路CO2上。第一光路CO1连接第一点状象A至传感器27，而第二光路CO2连接第二点状象B至传感器28。
相应地，当存在纱线匝时，第一象A被投射到传感器27上，传感器27发射纱线匝存在的信号“pr”，而当不存在纱线匝时，第二象被投影到传感器28上，传感器28发射纱线匝不存在的信号“as”。
利用接口31使电子电路30与电动机13相连，电路30处理信号“pr”和“as”，并分别发射各自的信号用以停止和启动电动机13。
依照本发明的较佳实施例，把传感器27-28合成单个光电二极管40，该光电二极管是称作PSD的已知类型，由例如夏普公司制造的，而且可以在市场上买到，型号为PD 311F。
图2和2a简单示出了已知的光电二极管，它具有两个输出端U1和U2，它们输出电流信号I1和I2，其强度正比于发光象投射到光电二极管有效表面41上的位置。
依照本发明，光源21的第一象A投射在光电二极管40之有效表面41的A1点(图2)上，所以
I1＝L-X/LI
I2＝X/LI
而第二象B投射在表面41的B1点(图2a)上，所以
I′1＝L-Y/LI
I′2＝Y/LI
作为取代上述PSD二极管的另一种做法，可以使用称为CCD的已知类型的传感器，或者使用由光电二极管阵列构成的传感器。
对电子电路30编程，以便处理上述同时出现的一对信号并提取相应的信号用以停止和启动电动机13，还提取第三信号I3＝f(I′1，I′2)，该信号是同时存在的两个信号的函数，它适于提供与所述屏面23的工作情况(存在灰尘或其它物质)相关的信息。
如果使用图1中不同的传感器27和28，并采用图3所示的双重布置，可以获得相同的结果，这时同时存在的信号pr和as以及pr′和as′允许获得用于规定目的的信号I3＝f(pr，pr′；as，as′)。
当然可以在不改变本发明概念的前提下，就非限制性举例所描述和说明的内容，对实施细节和实施例作广泛的变化，但不放弃本发明的范围。
特别是，本发明的范围还包括使用上述光学探测器(20)的实施例，光学探测器位于输纬器10的前部，即圆筒11的下游，用来报告正被退绕的纱线匝存在与否；在该情况下，将光学探测器20放在包含旋转体母线的径向平面处，其中旋转体就是退绕纱线匝在圆筒下游产生的所谓“气圈”。
Claims (16)
1.一种改进的用于监视输纬器(10)中纱线储备的光学探测器，它包括由一光源(21)构成的发光装置以及接收装置(27，28，40)，其中光源将光线投射到间隔卷绕在输纬器(10)之圆筒(11)上的纱线上，而接收装置则收集所述光线，并将它们转换成指出纱线匝是否存在的电信号，其特征在于，光学探测器还包括第一聚焦光传输系统(22)和第二聚焦光投影系统(26)，其中所述第一聚焦光传输系统在正被监视的纱线匝上形成光源(21)的第一点状发光象(A)，当不存在纱线匝时，在位于纱线匝以下的屏面(23)上形成光源的第二点状发光象(B)，所述第二聚焦光投影系统沿各自不同的光路有(CO1，CO2)选择地将第一或第二发光象(A，B)投影到至少一个光传感器(27，28，40)上，所述光传感器能够发射与相应于光路之受鉴别长度对应的受鉴别的信号(pr，as)，其中所述光路把所述第一和第二点状象(A1，A2)与所述光传感器分开。
2.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，它包括第一光传感器(27)和第二光传感器(28)，其中所述第一光传感器沿第一光路(CO1)放置，该光路连接所述第一点状象(A)至所述第一传感器(27)，所述第二光传感器沿第二光路(CO2)放置，该光路连接第二点状象(B)至所述第二传感器(28)，并且通过第一和第二象(A，B)有选择地分别启动所述第一和第二传感器(27，28)，从而发射指出纱线匝是否存在的相应信号(pr，as)。
3.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，它包括具有两个输出端(U1，U2)的单个光传感器(40)，其有效表面(41)与两条受鉴别的光路(CO1，CO2)相交，这两条光路有选择地将所述第一或第二点状象(A，B)投射到所述有效表面(41)相应的受鉴别的点(A1，B1)上，在所述输出端(U1，U2)上产生电流信号(I1，I2，I′1，I′2)，所述电流信号的强度依赖于所述受鉴别点(A1，B1)在传感器(40)之所述有效表面上的位置。
4.如权利要求3所述的光学探测器，其特征在于，所述单个光传感器(40)由PSD二极管构成。
5.如权利要求3所述的光学探测器，其特征在于，所述单个传感器(40)由CCD传感器构成。
6.如权利要求3所述的光学探测器，其特征在于，所述单个传感器(40)由光电二极管的阵列构成。
7.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，所述屏面(23)由一个沟形凹槽(24)的底部构成，所述凹槽位于输纬器(10)之圆筒(11)的一个表面上，在所述第一光学系统(22)的光轴处。
8.如权利要求7所述的光学探测器，其特征在于，所述沟形凹槽被一块由一般为玻璃的透明材料制成的平板封闭，纬纱储备(RT)的纱线匝绕在所述平板上。
9.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，所述第一和第二光学系统分别至少包括一个非球面型透镜(22，26)。
10.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，所述屏面(23)是不透明的。
11.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，所述屏面(23)是反射的。
12.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，它包括一电子电路(30)，所述电路接至输纬器(10)的电动机(13)，并适于处理由所述光传感器(27，28，40)发射的受鉴别的信号，并且发射相应的信号，用以启动和停止所述电动机(13)。
13.如权利要求1所述的光学探测器，其特征在于，它包括所述第一和第二光学系统的双重结构。
14.一种输纬器(10)，其特征在于，它至少包括一个如权利要求1所述的光学探测器(20)。
15.如权利要求14所述的输纬器，其特征在于，所述光学探测器(20)位于所述输纬器(10)的圆筒(11)上，并且监视堆积在所述圆筒上的纬纱储备(RT)。
16.如权利要求14所述的输纬器，其特征在于，所述光学探测器(20)位于所述输纬器的前部，即所述输纬器之圆筒(11)的下游，并在由退绕纱线匝形成的气圈母线处，以便指示正在退绕的所述纱线匝是否存在。
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