DE102007028014A1

DE102007028014A1 - Faserwinkelsensor sowie Verfahren zur Bestimmung einer vorherrschenden Hauptfaserrichtung

Info

Publication number: DE102007028014A1
Application number: DE102007028014A
Authority: DE
Inventors: Oliver Meyer
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: WO2008151962A1; DE102007028014B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Hauptfaserorientierung in einem textilen Gebilde (12). In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Erfassung der Orientierung von Fasern (14) des textilen Gebildes (12) durch Erfassen der Intensität einer reflektierten Strahlung abhängig von dem Ein- oder Ausfallwinkel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faserwinkelsensor und ein insbesondere unter Verwendung desselben durchführbares Verfahren zur Bestimmung einer in einem textilen Gewebe vorherrschenden Hauptfaserrichtung.
In jüngster Zeit finden faserverstärkte Kunststoffe immer größere Verbreitung. Um gewünschte mechanische Eigenschaften der daraus hergestellten Bauteile zu erreichen, werden die Fasern in bestimmten Ausrichtungen kraftliniengerecht angeordnet. Hierzu werden zum Beispiel textile Gebilde mit Techniken der Textiltechnik so ausgebildet, dass die Fasern hauptsächlich in der gewünschten Richtung verlaufen. Entsprechende aus den Fasern gebildete Halbzeuge werden insbesondere als Preforms bezeichnet. Ein anderer, bisher soweit ersichtlich noch nicht veröffentlichter Ansatz geht dahin, Faserstücke in ganz bestimmten Ausrichtungen einzeln abzulegen.
Bei der Herstellung trockener Kohlenstofffasertextilien und bei Preformingprozessen ist demnach eine genaue Einhaltung bestimmter Ablagewinkel wünschenswert, um die späteren mechanischen Eigenschaften sicherstellen zu können.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen der Lage von Filamenten in einem textilen Gebilde zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Faserwinkelsensor gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 16 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Faserwinkelsensor zum Erfassen einer in einem Bereich einer Oberfläche eines textilen Gebildes vorherrschenden Hauptfaserausrichtung vorgesehen. Damit lässt sich erstmals eine auch automatische Vermessung von Faserausrichtungen in Preformen oder anderen bei der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Materialien einzusetzenden textilen Halbzeugen durchführen, um so bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt die gewünschten Eigenschaften zu überprüfen.
Der Sensor kann zur Qualitätskontrolle in verschiedenen Fertigungsprozessen eingesetzt werden. Mögliche Einsatzgebiete sind auch die Textiltechnik, aber insbesondere und bevorzugt die Herstellung von CFK- oder GFK-Bauteilen.
Der Faserwinkelsensor kann unter Ausnutzung verschiedener physikalischer Effekte, die mit einer bestimmten Faserausrichtung korrelieren, aufgebaut werden. Besonders einfach und wirkungsvoll lässt sich ein Faserwinkelsensor aufbauen, indem man das unterschiedliche optische Verhalten von Fasern unterschiedlicher Ausrichtung bei Anstrahlen mit entsprechender Strahlung ausnutzt.
Insbesondere reflektieren in eine bestimmte Ausrichtung orientierte Fasern an ihren Grenzflächen zur Umgebung unter einem bestimmten Einfallswinkel einstrahlende Strahlung unterschiedlich stark. Die Strahlung wird demnach mehr oder weniger abgelenkt, je nachdem wie die Faser zur Strahlung orientiert ist. Misst man demnach die Intensität in bestimmter Weise reflektierter Strahlung in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung, so kann dies zum Bestimmen der Faserausrichtung verwendet werden. Die umgekehrte Messung (Austausch Strahlquelle/Strahldetektor) würde ebenfalls funktionieren. Ebenso könnte man je nach Anwendungsfall auch die noch in einem bestimmten Bereich durchgehende Strahlung messen, um so ebenfalls herauszufinden, welcher Anteil entsprechend reflektiert worden ist und demnach in der gemessenen Strahlung fehlt.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Faserwinkelsensors weist daher eine Strahlungsquelle zum Aussenden von durch das zu erfassende Fasermaterial reflektierbarer Strahlung und einen Strahlungsdetektor zum Erfassen von durch die Fasern in dem textilen Gebilde in einen bestimmten Bereich reflektierten Strahlung auf.
Aus einer Abhängigkeit der Reflexion/Transmission von der relativen Ausrichtung von Strahleinfall oder Strahlausgang einerseits und textiler Oberfläche andererseits lässt sich so die an der Oberfläche, genauer, dem angestrahlten Bereich davon, hauptsächlich vorherrschende Faserausrichtung ermitteln. Eine solche Abhängigkeit lässt sich besonders einfach durch einen Aufbau ermitteln, bei dem die Strahlungsquelle relativ zu der zu messenden Oberfläche drehbar angeordnet ist, um die Oberfläche über einen Winkelbereich anzustrahlen und die reflektierte Strahlung abhängig von dem Relativwinkel zwischen Einstrahlung und zu messender Oberfläche festzustellen. Die relative Drehbarkeit kann durch Drehung der Strahlungsquelle bei feststehender Oberfläche (zum Beispiel Objektträger oder in einem Fertigungsprozess befindliches und dort festgehaltenes Textil-Halbzeug) und/oder durch Drehung der Oberfläche (zum Beispiel Drehen des textilen Gebildes) erzeugt werden.
Bei der Strahlungsquelle reicht es im Prinzip auch aus, wenn nur der Strahl selbst dreht. Dies kann im Prinzip auch durch eine Mehrzahl etwa kreisförmig angeordneter mehr oder weniger fest stehender oder nur begrenzt schwenkender Strahlungsquellen erzielt werden, die nacheinander geschaltet werden.
Anstelle der Relativdrehung von Strahlung und zu messendem Objekt ist grundsätzlich auch eine Bewegung eines sensitiven Bereichs des Strahlendetektors denkbar, um so die entsprechend in unterschiedliche Richtungen reflektierte oder sonst wie (z. B. Beugung) umgelenkte Strahlung abhängig von der Abstrahlrichtung zu messen. Auch dies kann ein Maß für die Ausrichtung der Fasern, an denen die Strahlablenkung erfolgt, sein.
An den Oberflächen von Kohlenstofffasern oder auch bei Glasfasern werden insbesondere Lichtstrahlen je nach Auftreffwinkel mehr oder weniger gut reflektiert. Daher ist bei einer Ausgestaltung bevorzugt, dass die Strahlungsquelle eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht ist, das an Grenzflächen von Kohlenstofffasern oder Glasfasern reflektierbar ist, und der Strahlungsdetektor zum Messen der Intensität von in einen Bereich reflektierter Lichtstrahlung ausgebildet ist.
Wenn die Strahlungsquelle zur schrägen Einstrahlung von Strahlung auf die auszumessende Oberfläche ausgebildet ist, dann wird die Strahlung an den in der Regel mit annähernd etwa rundem Querschnitt ausgebildeten Fasern besonders gut auf den entsprechend spiegelbildlich schrägen Winkel reflektiert, wenn die Fasern alle in Richtung des Strahlungseinfalls orientiert sind. Nach oben hin, d. h. direkt in die zur Oberfläche senkrechte Richtung wird dann aber keine Strahlung reflektiert. In diese Richtung erfolgt bei schrägem Strahlungseinfall nur dann eine Reflektion, wenn die Fasern im Wesentlichen rechtwinklig zur Strahlungseinfallrichtung stehen. Wenn nun der Strahlungsdetektor zum Messen von in einer zu der Oberfläche des textilen Gebildes senkrechte Richtung reflektierter Strahlung ausgebildet ist, dann ergibt sich ein relativ schmales Maximum in der reflektierten Strahlung über einen sehr schmalen Winkelbereich um den Wert 90° des Relativwinkels zwischen Faserausrichtung und Strahlungseinfallrichtung. Damit ergibt sich ein relativ genaues Maß für die Feststellung der hauptsächlichen Faserausrichtung.
Die zum Feststellen des Reflexionsgrads wirksame Strahlung lässt sich vergrößern, um somit die Ansprechempfindlichkeit des Faserwinkelsensors zu verbes sern, wenn wenigstens zwei Strahlungsquellen vorgesehen sind. Zum Beispiel können mehrere Strahlungsquellen zum Ausstrahlen von Strahlung in einer gemeinsamen, das textile Gebilde kreuzenden Ebene – die eventuell um eine Normale auf die Textiloberfläche unter Erfassung des Relativdrehwinkels relativ drehbar ist – ausgerichtet sein. Zum Beispiel ist eine an einer zu der zu messenden Oberflächenebene senkrechten Ebene gespiegelte Anordnung der Strahlenquellen bevorzugt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft im Verbindung mit dem genau für die senkrechte Abstrahlrichtung sensitiven Strahlungsdetektor. Dieser wird nur dann Reflexionslicht aus in eine Richtung zueinander und schräg zur Oberfläche hin abstrahlenden Strahlungsquellen erfassen, wenn diese Strahlung an den Fasern reflektiert wird, was bei den entsprechend in erster Näherung gerundeten Faserquerschnitten im Mittel nur dann bei den Fasern der Fall sein wird, wenn diese im wesentlichen senkrecht zur Strahleinfallebene orientiert sind und somit zumindest einen kleinen Bereich zur Reflexion von Strahlung aus der Strahleinfallebene genau in die senkrechte Richtung zur Verfügung stellen.
Um die Winkelabhängigkeit zu erfassen, ist bevorzugt, dass auch bei mehreren Strahlungsquellen diese Strahlungsquellen gemeinsam relativ zu der zu messenden Oberfläche drehbar sind. Dies schließt eine Drehung des reinen Strahlungseinfalls bei ansonsten feststehender Strahlerzeugung und damit insbesondere auch die entsprechende Ansteuerung von einzelnen feststehenden, entsprechend ausgerichteten Strahlungserzeugungseinrichtungen eines Strahlquellenarrays ein.
Die Strahlungsquelle weist besonders bevorzugt eine Lichtlinienquelle oder einen Laser auf. Die Strahlungsquelle kann zur Erzeugung eines entsprechenden Strahlungseinfalles aber auch eine schwenkbare Punktstrahlungsquelle, insbesondere Punktlichtquelle aufweisen.
Bei Licht als Detektionsstrahlung weist der Strahlungsdetektor vorzugsweise zur Erfassung der Intensität des reflektierten oder je nach Anwendung auch des verbleibenden – zum Beispiel transmittierten – Lichts eine Fotodiode auf.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Faserwinkelsensor ferner noch mit einer Auswerteeinrichtung versehen, mittels der die Intensität einer von der Oberfläche in einen bestimmten Bereich reflektierten Strahlung abhängig von deren Einfallwinkel oder die Abhängigkeit von reflektierter Strahlung bei einem bestimmten Einfallwinkel abhängig von dem Ausfallwinkel ermittelbar ist.
Sofern in der Oberfläche hauptsächlich die Orientierung der Fasern in Projektion senkrecht auf die Oberfläche gesehen interessant ist, wird dabei hauptsächlich der auf die Oberflächenebene projizierte Einfall- bzw. Ausfallwinkel betrachtet.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist durch eine Korrelation zwischen der Höhe eines Peaks in der reflektierten Strahlung und dem relativen Winkel zwischen Strahlungseinfall oder Strahlungsausfall auch ein Abstand zur zu messenden Oberfläche bestimmbar. Die entsprechende Auslegung und Kalibrierung der Auswerteeinheit lässt sich leicht durch Durchführung einiger empirischer Versuche bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer vorherrschenden Hauptfaserrichtung in einem Bereich einer Oberfläche eines textilen Gebildes weist in einer ersten Alternative a) die Schritte:

• Bestrahlen der Oberfläche mittels einer vorzugsweise schräg auf den Oberflächenbereich fallenden Strahlung, aus unterschiedlichen Strahlrichtungen und
• Messen der Intensität von den Fasern an dem Oberflächenbereich reflektierter Strahlung in Abhängigkeit von der Strahlrichtung auf.

In einer zweiten Alternative b) weist das Verfahren die Schritte:

• Bestrahlen der Oberfläche mittels einer aus einer bestimmten Richtung auf den Oberflächenbereich auftreffenden Strahlung und
• Messen von den Fasern an dem Oberflächenbereich reflektierten Strahlung in Abhängigkeit von der Ausfallrichtung auf.

Insbesondere bei der Alternative a) ist bevorzugt, dass die Intensität der im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche reflektierten Strahlung gemessen wird. Dort lässt sich der schmalste Peak in der Reflexionsstrahlung bei einer bestimmten Faserorientierung – nämlich wenn diese senkrecht zum Strahlungseinfall stehen – erreichen und damit die höchste Genauigkeit bei der Ausrichtungsvermessung. Außerdem kann so der Strahlungsdetektor auf einer Relativdrehachse feststehend angeordnet werden, was den Aufbau vereinfacht und den Anschluss erleichtert.
Zum Bestimmen der Faserausrichtung wird weiter bevorzugt – und dies ist auf beide Alternativen anwendbar – die Strahlrichtung des um eine Normale auf die Oberfläche um einen Winkelbereich kontinuierlich gedreht oder auch in – möglichst kleinen, je kleiner desto höhere Messauflösung – Drehwinkel-Schritten verändert und durch Messung der dort jeweils festzustellenden Reflexion derjenige Winkel bestimmt, in dem ein Extremwert der reflektierten Strahlung festgestellt wird. Unter „Strahlrichtung" ist hierbei in der Alternative a) die Abstrahlrichtung der auf die Oberfläche gestrahlten Strahlung zu verstehen und in der Alternative b) die Empfangsrichtung, wo die in diese Richtung reflektierte oder sonst wie abgestrahlte Strahlung erfasst wird.
Insbesondere in der Alternative a) wird dann weiter bevorzugt als Hauptfaserrichtung diejenige Richtung bestimmt, die senkrecht zu der Strahlrichtung in der Ebene der Oberfläche liegt, in der die maximale Reflexion feststellbar ist.
Das Verfahren ist weiter vorzugsweise vollautomatisch durchführbar, beispielsweise im Rahmen einer automatisierten Herstellung von Textil-Halbzeugen, beispielsweise zur Weiterverarbeitung bei der Herstellung von CFK- oder GFK-Bauteilen.
Das Verfahren könnte auch als Teilschritt in einem Steuerverfahren zur Steuerung der Ablegung von Fasern in bestimmten Orientierungen Verwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
1 eine schematische Querschnittsansicht durch ein textiles Gebilde (quer zur Textilebene) mit wesentlichen Elementen einer bevozugten Ausführungsform eines Faserwinkelsensors in einer Ausrichtung von 0° zu einer Hauptfaserrichtung;
2 eine schematische Querschnittsansicht durch das textile Gebilde (quer zur Textilebene) mit den wesentlichen Elementen der bevozugten Ausführungsform eines Faserwinkelsensors in einer Ausrichtung von 90° zu der Hauptfaserrichtung;
3 eine schematische Ansicht eines Messaufbaus der bevorzugten Ausführungsform des Faserwinkelsensors in einer Draufsicht auf die zu vermessende Textilebene; und
4 eine schematische Ansicht eines Oszilloskops als Auswerteeinrichtung zum Messaufbau gemäß 3 mit einer beispielhaften Kurve zur Anzeige der vorherrschenden Faserausrichtung.
Im Folgenden wird zunächst anhand der 1 und 2 ein Messprinzip zur Messung einer Faserrichtung in einem Bereich einer Oberfläche 10 eines textilen Gebildes, am Beispiel einer Preform 12 als textiles Halbzeug für die Herstellung eines CFK-Bauteiles erläutert.
Die Preform 12 ist aus Kohlenstofffasern 14 gebildet, die an der Oberfläche entsprechend einer Hauptausrichtung ausgerichtet sind. Zur leichteren Diskussion wird im Folgenden die Anordnung in einem kartesischen Koordinatensystem erläutert, wobei die durch die x- und y-Richtung aufgespannte Ebene durch die Ebene der Oberfläche 10 definiert wird und die z-Richtung die Richtung senkrecht zur Oberfläche 10 darstellt.
Ein insgesamt mit 16 bezeichneter Faserwinkelsensor weist eine Strahlungsquelle, hier in Form einer Lichtquelle 18 zum Aussenden einer Lichtlinie (Lichtlinienquelle), insbesondere mit einem Laser 20, sowie einen auf das ausgesandte Licht sensitven Strahlungsdetektor, hier in Form einer Fotodiode 22, auf.
Die Lichtquelle 18 strahlt Licht mit einem Winkel β zur x-y-Ebene (d. h. mit einem Winkel zur Ebene der Oberfläche 10, im folgenden Höhenwinkel genannt) zwischen etwa 10° und 80° auf die Oberfläche 10. Das Licht fällt demnach schräg auf die Oberfläche 10.
In dem dargestellten Beispiel erstrecken sich die Kohlenstofffasern 14 im Wesentlichen in der x-Richtung.
In 1 wird das Licht in der x-z-Ebene und somit senkrecht zur Hauptfaserausrichtung eingestrahlt, und in 2 wird das Licht in der y-z-Ebene und somit parallel zur Hauptfaserausrichtung eingestrahlt.
Bei der parallelen Ausrichtung gemäß 2 (der Winkel α in der x-y-Ebene zwischen Lichteinfall und Hauptfaserrichtung ist 0° oder 180°) wird das Licht an der etwa annähernd zylindrischen Oberfläche der Kohlenstofffasern 14 reflektiert. Ein wesentlicher Anteil des Lichts wird in einen Bereich 24 reflektiert, der spiegelbildlich zu der Einstrahlrichtung angeordnet ist. Es gibt jedoch keinen Bereich der Oberfläche der Kohlenstofffasern 14, der das Licht aus der mit schrägem Höhenwinkel β einfallenden Richtung unmittelbar in z-Richtung (Höhenwinkel 90°) reflektieren würde.
Bei der senkrechten Ausrichtung (der relative Winkel α in der x-y-Ebene zwischen Lichteinfallrichtung und Hauptfaserrichtung ist 90°) gibt es an der runden Oberfläche der Kohlenstofffasern 14 zumindest einen linienartigen Bereich, an dem das Licht unmittelbar in z-Richtung reflektiert wird. Dies ist offensichtlich nur dann der Fall, wenn der Winkel α gleich oder sehr nahe bei 90° liegt.
Im Prinzip könnte man nun auch die Fotodiode 22 in dem Reflexionsbereich 24 anordnen, um die maximale Reflexion bei exakt α = 0° festzustellen. Ein schmaleres Maximum oder einen schmaleren Peak erhält man aber dann, wenn man, wie dargestellt, die Fotodiode genau senkrecht zu der Oberfläche 10 ausrichtet, um das exakt in z-Richtung reflektierte Licht zu messen. Hier wird nur bei exakt in α = 90° zu dem Lichteinfall ausgerichteter Hauptfaserausrichtung ein schmaler Peak erhalten.
3 zeigt eine mögliche Anordnung des Faserwinkelsensors 16 in Draufsicht auf die Oberfläche 10. Es sind zwei Lichtquellen 18 vorgesehen, die in einer gemein samen Ebene zueinander gerichtet auf einen mittleren Bereich 26 der Oberfläche 10 strahlen. Die Fotodiode 22 ist exakt in z-Richtung senkrecht auf diesen Bereich gerichtet.
Mittels einer Drehvorrichtung 28 lassen sich die Lichtquellen 18 gemeinsam um die durch die Mittelachse der Fotodiode 22 laufende Normale auf die Oberfläche 10 als Drehachse relativ zu der Oberfläche 10 drehen. Die Drehvorrichtung 28 ist mit einem nicht näher dargestellten Drehwinkelsensor versehen, der den Drehwinkel erfasst.
Dadurch kann der Bereich 0° ≤ α ≤ 360° abgefahren werden, wobei α den Relativdrehwinkel in der x-y-Ebene, genauer den Winkel der Projektion der Strahlrichtung in die x-y-Ebene zur x-Achse darstellt. Durch die Fotodiode 22 wird dabei die Intensität des in z-Richtung reflektierten Lichts gemessen und über den Winkel α – dessen Signal wird von dem Drehwinkelsensor geliefert – aufgenommen.
Ein als Beispiel für eine Auswerteeinheit angeschlossenes Oszilloskop 30, auf das die Ausgänge aus der Fotodiode 22 und dem Drehwinkelsensor geschaltet werden, ist in 4 dargestellt. Es ergibt sich genau bei α = 90° ein relativ schmaler Peak; d. h. die Hauptfaserrichtung liegt bei α = 0° (senkrecht zum Wert mit dem Peak); demnach lässt sich daraus ermitteln, dass die Hauptfaserrichtung bei dem hier gemessenen Bereich 26 der Preform 10 in x-Richtung verläuft.
Die speziellen Reflexionseigenschaften der Kohlenstofffasern 14 erlauben demnach die Bestimmung des Ablagewinkels. Wird die Oberfläche 10 eines zu untersuchenden Textils (hier Preform 12) in einem bestimmten Winkel (hier: β) mit einer Lichtlinienquelle bzw. einem Laser 20 angestrahlt und wird diese Lichtquelle 18 um die Normale zur Oberfläche 10 rotiert, dann tritt in Richtung der Normalen im mer dann die stärkste Reflexion auf, wenn die Lichtlinie 90° zur Filamentachse liegt.
Die Stärke der Reflexion kann über eine Fotodiode 22 gemessen werden und gegen die Winkelposition mit einem geeigneten Instrument (z. B. Oszilloskop oder Messcomputer) aufgetragen werden.
Des Weiteren kann statt eines Linienlichts eine geschwenkte Punktquelle verwendet werden.
Weiter kann über eine Korrelation des Schwenk- oder Drehwinkels mit dem Reflexionspeak zusätzlich der Abstand zur Oberfläche 10 bestimmt werden.
Der Faserwinkelsensor 16 kann zur Qualitätskontrolle in verschiedenen Fertigungsprozessen eingesetzt werden. Bei der Herstellung von Faserpreformen werden Fehler bei der Ablage erkannt und können korrigiert werden, bevor Ausschlussbauteile entstehen.

10: Oberfläche
12: Preform (textiles Gebilde)
14: Kohlenstofffasern
16: Faserwinkelsensor
18: Lichtquelle (Strahlungsquelle)
20: Laser
22: Fotodiode (Strahlungsdetektor)
24: Reflexionsbereich bei paralleler Ausrichtung
26: Messbereich der Oberfläche 10
28: Drehvorrichtung
30: Oszilloskop
α: Drehwinkel (Ausrichtung zur x-Achse in x-y-Ebene)
β: Höhenwinkel (Ausrichtung zur Oberfläche 10)

Claims

Faserwinkelsensor (16) zum Erfassen einer in einem Bereich (26) einer Oberfläche (10) eines textilen Gebildes (12) vorherrschenden Hauptfaserausrichtung.
Faserwinkelsensor (16) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (18) zum Aussenden von durch Fasern (14) des textilen Gebildes (12) reflektierbarer Strahlung und einem Strahlungsdetektor (22) zum Erfassen von durch die Fasern (14) in dem textilen Gebilde (12) in einen bestimmten Bereich (z) reflektierter Strahlung.
Faserwinkelsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) zum Anstrahlen der Oberfläche (10) aus unterschiedlichen Winkeln, insbesondere über einen Winkelbereich, vorgesehen ist, um die reflektierte Strahlung abhängig von dem Relativwinkel zwischen Einstrahlung und Oberfläche (10) zu erfassen.
Faserwinkelsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) relativ zur Oberfläche (10) drehbar angeordnet ist.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor (22) zur Messung der in unterschiedlichen Abstrahlrichtungen reflektierten Strahlung fähig ist, um die reflektierte Strahlung abhängig von dem Relativwinkel zwischen Abstrahlung (24) und zu messender Oberfläche (10) zu erfassen.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle eine Lichtquelle (18) zum Aussenden von Licht ist, das an Grenzflächen von Fasern (14) reflektierbar ist, und der Strahlungsdetektor (22) zum Messen der Intensität von in einen Bereich reflektierter Lichtstrahlung ausgebildet ist.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) zur schrägen Einstrahlung von Strahlung auf die Oberfläche (10) ausgebildet ist.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor (22) zum Messen von in einer zu der Oberfläche (10) des textilen Gebildes (12) senkrechte Richtung (z) reflektierter Strahlung ausgebildet ist.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Strahlungsquellen (18) vorgesehen sind, die zum Ausstrahlen von Strahlung in einer gemeinsamen, das textile Gebilde (12) kreuzenden Ebene ausgerichtet sind.
Faserwinkelsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen (18) gemeinsam relativ zu der Oberfläche (10) drehbar sind.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) eine Lichtlinienquelle und/oder einen Laser (20) aufweist.
Faserwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsdetektor eine Fotodiode (22) aufweist.
Faserwinkelsensor (16) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (18) eine schwenkbare Punktquelle aufweist.
Faserwinkelsensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (30), mittels der die Intensität einer bei Einfall von Strahlung auf die Oberfläche (10) reflektierten Strahlung abhängig von dem Einfallswinkel der einfallenden Strahlung und/oder dem Ausfallwinkel der reflektierten Strahlung ermittelbar ist.
Faserwinkelsensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) derart ausgebildet ist, dass durch eine Korrelation zwischen der Höhe eines Peaks in der reflektierten Strahlung und der Einfallsrichtung ein Abstand zur Oberfläche (10) bestimmbar ist.
Verfahren zur Bestimmung einer vorherrschenden Hauptfaserrichtung in einem Bereich (26) einer Oberfläche (10) eines textilen Gebildes (12) a) mit den Schritten: • Bestrahlen des Bereichs (26) der Oberfläche (10) mittels einer, vorzugsweise schräg, auf den Oberflächenbereich (26) einfallenden Strahlung aus unterschiedlichen Strahlrichtungen und • Messen der Intensität von von Fasern (14) des textilen Gebildes (12) an dem Oberflächenbereich (26) reflektierter Strahlung in Abhängigkeit von der Strahlrichtung oder b) mit den Schritten: • Bestrahlen des Bereichs (26) der Oberfläche (10) mittels einer aus einer bestimmten Richtung auf den Oberflächenbereich (26) auftreffenden Strahlung und • Messen von von Fasern (14) an dem Oberflächenbereich (26) reflektierter Strahlung in Abhängigkeit von deren Ausfallrichtung.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität einer im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche (10) reflektierten Strahlung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlrichtung in einem Drehwinkelbereich um eine Normale auf die Oberfläche (10) als Achse verändert wird und derjenige relative Drehwinkel (α) zwischen Strahlrichtung und Oberfläche (10) bestimmt wird, in dem ein Extremwert der reflektierten Strahlung festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Hauptfaserrichtung diejenige Richtung bestimmt wird, die senkrecht zu derjenigen Strahlrichtung liegt, in der die maximale Reflexion feststellbar ist.