CN1769890B - 纱线探测装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于对在检测间隙(19)中纵向运动的纱线(3)进行光学扫描的纱线探测装置，其中由光源(20)向检测间隙(19)发出光束。它至少包括一用于直接传播的光的第一接收装置(23)、在光源(20)、检测间隙(19)和接收装置(21、22、23)之间设置的传播光的组件(24、25、26、27)。光源(20)是具有朗伯特辐射特性的辐射器，传播光的组件(27)包括一光阑和一透镜，其中光阑至少近似无穷远地投影，在光源(20)和光阑之间设置散射体，它产生穿过光阑的光束，该光束与透镜(42)的光轴(38)对称。由此，改善检测结果的质量。该纱线探测装置用于纺织工业的细纱机上或络纱机上。
Description
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于对在检测间隙中纵向运动的纱线进行光学扫描的纱线探测装置。
背景技术
为了非接触地检测在细纱机或络纱机(spul maschine)中运行的纱线的纱线参数，通常使用光学系统。这些光学系统结构功能简单且价廉。它们通过遮挡或反射光工作。对此，被检物品由光源照射。
EP 0 761 585 A1描述了经分类的具有光学工作系统的纱线探测装置，它除了确定纱线直径还用于检测纱线中的异物如异质纤维或杂质。检测间隙的表面由光源辐射的光照射并反射与其相遇的光。由纱线反射的光由于纱线表面较小使得信号源相对较小。转换成电流的纱线信号在毫微安培范围内变化。比较小纱线照射面大的且沾有脏物的检测间隙表面由于其增大使得反射源信号不得不明显。影响检测结果的干扰光线也称为杂散信号。由于纱线信号强度变小，由光照射到纱线上转换的信号加大，但属于杂散信号。这样形成的有用信号占整个信号的比例很小。EP 0 761 585 A1所述的纱线探测装置不能克服其缺陷。
CH 643 060与EP 0 761 585 A1也描述了一种检测纱线直径的光学系统。对此，产生与纱线直径成比例的检测信号。通过改变光源的光强度由于供给电压的改变、老化或阴暗产生的信号波动通过开关件补偿。在所述实施方式中，通过点光源在图像接收装置方向发出光束并使得在光源和图像接收装置之间穿过的纱线在图像接收装置上作为阴影成像。阴影在图像接收装置上的延伸取决于纱线的直径。纱线的位置特别是纱线距图像接收装置的距离会明显影响阴影面积的大小。例如，如果纱线在纱线直径保持不变时向图像接收装置运动，阴影变小，尽管纱线保持不变。这导致了检测结果的不准确。
在CH 643 060中的另一替换实施例中，在称作点光源和纱线之间设置一镜组，它将由光源发出的光作为近似平行的光束投射到图像接收装置上。这样，实现了其阴影和检测结果不再受到在检测区域或检测间隙纱线位置的影响。在这种情况下，纱线在检测区域垂直于运行方向的运动偏差是可允许的。光束的平行度取决于光源是否是理想的点光源。然而，没有理想的点光源。CH 643 060中描述的称作点光源的白炽灯，不能在一点上产生光。其光线通常在白炽灯中借助保持的灯丝产生。由于不能满足点光源的条件，由此不能实现照射度的均匀分布和对着图像接收装置光束的平行度，由此存在缺陷。与检测区域纱线位置无关的检测结果通过CH 643 060的装置不能实现。
产生作用平行光的另一可能是由朗伯特辐射仪发出光的转换。朗伯特辐射仪的发光密度在半空间的所有方向上是恒定的，其中半空间是经发出光表面展开的空间。朗伯特辐射仪具有理想的发散表面。经改进的表面辐射器例如是荧光灯，但它需要的安装空间较大不适合于用在细纱机上或络纱机的工作位置的纱线检测头上。发光二极管也是一种表面辐射器并通常具有形成朗伯特反射特性的属性。根据定义，由朗伯特辐射器表面各点发出的光可以作为散射光束。
DE 23 37 413 B2和DE 198 59 274 A1描述了检测运行纱线的装置，其中采用发光二极管作为光源并用光电二极管作为光接收装置。
发明内容
本发明的目的是改善用于对在检测间隙中纵向运动的纱线进行光学扫描的纱线探测装置的检测结果的质量。
本发明的目的通过具有权利要求1特征的纱线探测装置实现。
本发明优选实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的构思在于，将称为朗伯特辐射器的光源用于清纱器，只是不足以接近朗伯特辐射器的特性。这是由于加工中的结构公差和安装定位的不准确性造成的。通过发光二极管工作的光源辐射光束，该光束与由光源、透镜和接收装置组成的系统的光轴不旋转对称。不对称的反射(“倾斜的”)随着一个发光二极管到下一个发光二极管而改变。
通过本发明构成的纱线探测装置可以使得在检测间隙中被扫描的纱线在光束中运动，其光束由照射强度均匀的辐射和彼此平行且与光轴平行的光线构成。由此，在借助阴影检测纱线时，与现有技术相比，主要改善了检测结果与纱线在检测间隙位置的独立性。减小了由于散射光引起的减弱检测信号的光损失。
优选的是，光源是发光二极管。发光二极管只需要很小的安装空间且特别适合于在细纱机或络纱机上只提供有限安装空间的工作位置使用。
发光二极管优选为白色发光二极管。白色发光二极管的色谱对色识别提供了所有可能。从价格方面考虑，还省去了使用其它颜色光的发光二极管且需要的安装空间很小。由于作为唯一光源的白色发光二极管发出所有需要颜色的光，可以使得相对于不同的颜色，纱线探测装置的灵敏度保持相同。一个白色发光二极管所形成的点光源形式与两个或多个发光二极管构成的方式接近。
根据权利要求4的散射体作为薄膜反射这样的散射光，即该散射光适合于借助相应权利要求5的透镜形成光束。作为散射体，薄膜例如可以采用Fa.K.Groener的半透明系列Oracal 8500系列的薄膜。这种薄膜目前用于广告粘贴并由此还可以用于提高检测精度如本发明纱线探测装置的所有领域。光束在穿过透镜后具有优选分布均匀的照射强度并形成与透镜光轴基本平行的光路，其中整个光束的发散性接近与零。例如由于弄脏产生的点状斑点不会导致检测间隙中光束的不均匀，只要剩余照射薄膜反射满足朗伯特辐射特性要求的光。
通过权利要求6和7纱线探测装置，改善了纱线中异质纤维的检测。只有由纱线反射的光源的光到达用于反射光的两接收装置，从而避免了由于所谓的杂散信号引起的干扰和缺陷。纱线探测装置的检测敏感度通过传感调节。
根据权利要求8的光阑使得只有均匀分布地且与设置在光源前面的透镜光轴平行对准的光源的光到达检测间隙。权利要求9的光阑这样限制了对准纱线的光束，即只照射产生杂散信号不引起反射的表面。
通过本发明的纱线探测装置，改善了确定纱线直径和异质纤维检测的检测结果的质量。借助本发明的光源和光转换改进了光束的均匀性。这样，在改善检测区域均匀性的同时加大了检测区域。这就可以使得纱线在检测区域内在较大的范围内运动并同时可以省去用于纱线在检测间隙中导向的导纱器。这样，节省了结构费用，减小了纱线损坏的可能。减少了由于磨损产生的纱线探测装置区域中的污染。
附图说明
参照附图的描述可以得到本发明进一步的细节。其中：
图1示出了纺纱器的原理图；
图2示出了壳体被打开的纱线探测装置；
图3示出了图中2纱线探测装置组件的设置情况；
图4示出了朗伯特辐射面的原理图。
具体实施方式
图1示出了自由端纺纱机的纺纱箱1，它被喂给纤维条2。在纺纱箱1中形成的纱线3经排纱细管4借助牵拉辊对5抽出、穿过纱线探测装置6并在弯形件8上通过往复装置7的导纱器9的往复运动以规定的宽度卷绕成交叉卷绕筒子10。交叉卷绕筒子10借助摩擦辊11驱动。导纱器9固定在导纱杆12上，该导纱杆12通过导纱器传动装置13往复运动。导纱器传动装置13的驱动通过驱动装置14实现。检测运行纱线3的纱线探测装置6在纱线3往复区域中设置在牵拉辊对5的上方。在另一未示出的实施方式中，纱线探测装置6设置在牵拉辊对5之前，替代设置在牵拉辊对5之后的情况。纱线探测装置6通过导线15与控制装置16连接，该控制装置16接收由纱线探测装置6发送的信号。通过另一导线17，控制装置16与驱动装置14连接。该驱动装置为电机。通过导线18，控制装置16与未示出的纺纱器、数据处理装置或织机连接。
图2示出了纱线探测装置6中各零件相对于检测间隙19和纱线3的位置。由发光二极管20构成的光源以及用于接收经纱线3反射的光的光电二极管21、22定位在图2所示检测间隙19的右侧。接收直接从发光二极管20发射的光的光电二极管23定位在图2所示检测间隙19的左侧。一方面在发光二极管20和检测间隙19之间以及另一方面在检测间隙19和光电二极管21、22、23之间设置传播光的组件24、25、26、27。传播光的组件24、25、26、27通过窗口28、29、30、31与检测间隙19分开。这些窗口可以用于防止传播光的组件24、25、26、27由于灰尘和纤维茸毛被弄脏。发光二极管20和光电二极管21、22、23分别通过导线32、33、34、35与信号处理装置36连接。信号处理装置36的侧面通过导线15与控制装置16连接，导线15向外穿过纱线探测装置6的壳体37。
图3示出了纱线探测装置6部件的配置情况，该纱线探测装置适合于检测纱线3中的异物。作为光源的是发光二极管20，它近似具有朗伯特辐射仪的反射特性。发光二极管20是白色发光二极管。白色发光二极管发出宽发射光谱的光。使用白色发光二极管可以省去发射不同颜色或加强发射光的多个二极管。发光二极管简称为“LED”。发光二极管20发射的光穿过用于传播光的组件24。组件24包括薄膜39、具有光阑孔41的光阑40、透镜42、具有矩形光阑孔61的光阑60以及玻璃片59，它们依次与光轴38方向的光相交。光阑40的光阑孔41的宽度为1mm。薄膜39辐射发散光束并具有朗伯特辐射仪的辐射特性。薄膜39例如可以采用Fa.K.Groener的半透明系列Oracal 8500系列的薄膜。这种薄膜目前用于广告粘贴并由此还可以用于提高检测精度如本发明纱线探测装置的所有领域。在各光束穿过透镜42后彼此平行地在光轴38方向定向并均匀在总光束横截面上分布。总光束由两条虚线43、44表示。薄膜39形成虚光源，它无穷远地投影。在透镜42与光电二极管23的投影面之间的光束路径上，总存在虚光源的图像。该图像是模糊的。这种作用会带来进一步均匀的光束。纱线3穿过总光束的分布区域并以遮挡方式投影到光电二极管23上。在纱线3和光电二极管23之间，总光束穿过玻璃片45以及光阑47的光阑孔46。从发光二极管20发出的光由纱线3反射。光电二极管21、22接受反射光线的一部分。在纱线3和光电二极管21、22之间，反射光线分别穿过组件25、26。组件25、26分别包括相应的玻璃片48，52、光阑63，64、透镜49，53和光阑51、55的光阑孔50，54。传播反射光的组件25、26这样构成和设置，即通过光电二极管21、22在纱线3不存在时可以检测例如光阑40或检测间隙19的壁62相对表面的投影。这些表面两侧地位于由发光二极管20直接光束所照射的检测间隙19的壁62的面之外。
可以替换的是，去掉光阑51和55。在另一替换实施方式中，玻璃片48、52、59可以光阑的形式构成并具有矩形的光阑孔。
图4示出了发光二极管20的原理图，其反光面56具有朗伯特辐射特性。从反光面56的各点57发射发散光束58。发出朗伯特辐射的光转换成近乎平行光路的均匀光，该光的均匀性和平行性比通常采用的所谓的点光源的情况要好。
Claims (9)
1.一种用于对在检测间隙中纵向运动的纱线进行光学扫描的纱线探测装置，其中由光源向检测间隙发出光束，至少包括一个用于直接传播的光的接收装置，在光源、检测间隙和接收装置之间传播光的组件，其特征在于：
光源(20)是接近于朗伯特辐射特性的辐射器，在光源(20)与检测间隙(19)之间设置的传播光的组件(24)包括在辐射方向上在光源前面的具有光阑孔(41)的光阑(40)和透镜(42)，它们这样构成和设置，使得光阑(40)至少近似无穷远地投影，在光源(20)和前接的光阑(40)之间设置散射体(39)并将其构成为，使其与透镜(42)的光轴(38)对称地形成穿过光阑(40)的光阑孔(41)的光束。
2.如权利要求1的纱线探测装置，其特征在于：光源(20)是发光二极管。
3.如权利要求2的纱线探测装置，其特征在于：发光二极管(20)是白色发光二极管。
4.如权利要求1到3之一的纱线探测装置，其特征在于：散射体(39)是薄膜，它反射穿过它的光束作为发散光束，其中反射光具有由朗伯特辐射器发出的光的特性。
5.如权利要求1到3之一的纱线探测装置，其特征在于：设置在光源(20)前面的透镜(42)的入射面被构成为，使得在透镜(42)的光轴(38)方向的辐射具有均匀分布的照射度，而透镜(42)的射出面被构成为，使得来自于透镜(42)入射面的辐射近似平行且与透镜(42)的光轴(38)基本平行发射。
6.如权利要求1到3之一的纱线探测装置，其特征在于：纱线探测装置(6)除了具有用于直接传播的光的接收装置(23)外，还具有用于由纱线(3)反射光的另外两个接收装置(21、22)，以检测异质纤维。
7.如权利要求6的纱线探测装置，其特征在于：设置在检测间隙(19)和反射光的接收装置(21、22)之间的传播光的组件(25、26)在反射光的辐射方向上在接收反射光的接收装置(21、22)前面具有这样设置和构成的透镜(49、53)，使得通过接收装置(21、22)在纱线(3)不存在时能够检测检测间隙(19)的相对壁(62)上的相应投影，这些投影基本上在两侧位于在检测间隙(19)的相对壁(62)上的光源(20)投影之外。
8.如权利要求1到3之一的纱线探测装置，其特征在于：在光源(20)和透镜(42)之间的光阑(40)具有光阑孔(41)，其宽度为0.8-1.2mm。
9.如权利要求1到3之一的纱线探测装置，其特征在于：在光路上跟随散射体(39)的透镜(42)和纱线(3)之间设置有带矩形光阑孔(61)的光阑(60)。
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