DE102008017258A1

DE102008017258A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang

Info

Publication number: DE102008017258A1
Application number: DE200810017258
Authority: DE
Inventors: Olav Birlem
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-10-08
Also published as: CH698764B1; CH698764A2; CN101556252A; BE1018365A3; CN101556252B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang (1), insbesondere einem Garn, wobei Licht in Richtung des Faserstranges ausgesandt wird und aus dem vom Garn reflektierten Licht ein Helligkeitswert (H(k)) des Garnes ermittelt wird und wobei der Helligkeitswert fortlaufend auf Abweichungen von einem Helligkeitsmittelwert (Hm(k)) überprüft wird. Erfindungsgemäß wird ein Quotient aus absoluter Abweichung und einem für den Faserstrang spezifischen Festwert (HO) gebildet, wobei dieser Quotient zur Bewertung der Abweichung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang, insbesondere einem Garn, wobei Licht in Richtung des Faserstranges ausgesandt wird und aus dem vom Garn reflektierten Licht ein Helligkeitswert des Garnes ermittelt wird und wobei der Helligkeitswert fortlaufend auf Abweichungen von einem Helligkeitsmittelwert überprüft wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung oder Verarbeitung von Fasern oder Garnen beinträchtigen Verunreinigungen, wie zum Beispiel Fremdfasern, die nachfolgenden Bearbeitungsprozesse sowie die Qualität des Endproduktes. Deshalb ist es von großer Bedeutung, die Fremdfasern zu detektieren, um eine Aussage über die Qualität des Faserstranges zu erhalten oder gleich bei deren Erfassung Maßnahmen zu deren Entfernung einleiten zu können.
Zur Detektion von Fremdfasern werden in der Praxis vor allem optische Verfahren verwandt, die auf dem unterschiedlichen Reflexionsverhalten von Fasern unterschiedlicher Farbe beziehungsweise Helligkeit beruhen. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der gattungsbildenden WO 93/19359 beschrieben. Hier wird ein textiles Prüfgut von der Art eines Garnes, Vorgarnes oder Bandes, mit Licht beaufschlagt, das vom Prüfgut reflektierte Licht gemessen und aus der Änderung des reflektierten Lichtes auf das Vorhandensein einer Verunreinigung geschlossen. Das Prüfgut wird dazu an mindestens zwei Stellen beleuchtet und zusätzlich zur Reflexion der Durchmesser des Prüfguts oder dessen Änderung gemessen und aus dem Reflexions- und aus dem Durchmessersignal ein Quotient abgeleitet und fortlaufend auf Abweichungen von einem Mittelwert überprüft. Der Mittelwert kann dabei über laufende Mittelwertbildung über größere Längen des Prüfguts adaptiv bestimmt werden. Der beschriebene Quotient stellt dabei einen Helligkeitswert des Prüfgutes dar.
Zur Bestimmung des Helligkeitswertes gibt es im Stand der Technik eine Vielzahl weiterer Methoden. Zum Beispiel kann, wie in der DE 100 09 131 A1 beschrieben, das in Richtung des Faserstrangs ausgesandte Licht in Abhängigkeit vom Durchmesser angepasst werden, so dass das vom Faserstrang reflektierte Licht direkt einen Helligkeitswert ergibt.
Die Abweichung des aktuell gemessenen Helligkeitswertes von einem Helligkeitsmittelwert kann dabei als absolute Abweichung, also als Differenz aus dem gemessenem Wert und dem Mittelwert bestimmt werden. Eine bessere Bewertung des mit einer Fremdfaser behafteten Faserstranges erhält man in der Regel durch die Verwendung einer relativen Abweichung, also dem Quotienten aus absoluter Abweichung und dem Helligkeitsmittelwert.
Die EP 0 877 108 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Garn, wobei Eigenschaften des Garns erfasst und auszureinigende Garnfehler durch eine einstellbare Reinigungsgrenze definiert werden. Die Eigenschaften des Garns können dabei die Dicke oder Masse des Garns und Länge der Garnfehler, sowie die Farbe und die Struktur des Garns sein. So können für Garnfehler wie Dick- oder Dünnstellen, Fremdfasern, Fremdstoffe oder Haarigkeit Reinigungsgrenzen festgelegt werden. Zu den jeweiligen Messwerten wird ein Mittelwert gebildet und daraus die relative Abweichung zum Mittelwert bestimmt. Die relative Abweichung wird mit Schwellwerten verglichen und der Fehler klassiert beziehungsweise eine Ausreinigung veranlasst.
Die bereits zitierte WO 93/19359 beschreibt, dass dem durch die laufende Mittelwertbildung der Helligkeit gefundenen Referenzwert entsprechende Trigger-Schwellwerte zugeordnet werden, deren Überschreiten durch das Messsignal jeweils eine Fremdfaser oder eine andere Verunreinigung anzeigt.
Die DE 100 57 170 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung von Störstellen in Flächengebilden, insbesondere aus Fasern. Um festzustellen, ob ein bestimmter Helligkeitswert gegenüber dem normalen Helligkeitswert des Flächengebildes erhöht ist, wird ein Mittelwert der Helligkeit des Flächengebildes ermittelt. Abhängig von diesem Mittelwert wird ein Schwellwert festgelegt. Liegt die ermittelte Helligkeit über diesem Schwellwert, so wird eine Störstelle angezeigt. Der ermittelte Mittelwert, kann zur Ermittlung des Schwellwertes mit einem Faktor multipliziert werden. Dieser Faktor kann unterschiedlich sein, abhängig von der Art des Flächengebildes.
In Vorrichtungen zur Detektion von Fremdfasern werden die Signale heute größtenteils digital verarbeitet. Das heißt das analoge Signal eines Sensors, der das vom Faserstrang reflektierte Licht erfasst, wird zunächst in ein digitales Signal umgewandelt und dann in geeigneten Steuereinheiten digital weiterverarbeitet.
Bei der Digitalisierung von Analogsignalen findet nicht nur eine zeitliche Quantisierung sondern auch eine wertmäßige Quantisierung statt. Die Quantisierung in eine endliche Anzahl von Quantisierungsstufen hat eine reduzierte Auflösung und Quantisierungsfehler zur Folge, das heißt es existiert eine Differenz zwischen Originalsignal und Digitalsignal. Je weniger diskrete Werte zur Verfügung stehen, desto höher ist das resultierende Quantisierungsrauschen; der Signal-Rausch-Abstand sinkt.
Die Verwendung der oben beschriebenen relativen Abweichung von einem Mittelwert zur Überprüfung des Helligkeitswertes eines längs bewegten Faserstranges führt bei dunklem Garn, das heißt bei kleinen Helligkeitsmittelwerten zu großen relativen Abweichungen. Umgekehrt sind bei hellen Garnen, die relativen Abweichungen aufgrund des größeren Divisors eher klein. Wie oben beschrieben stehen bei einer digitalen Verarbeitung nur eine begrenzte Anzahl diskreter Werte zur Verfügung, auf die die auftretenden relativen Abweichungen abgebildet werden müssen. Die großen Werte bei dunklem Garn führen zu einer geringen Auflösung der digitalisierten relativen Abweichung und damit entsprechend der obigen Erläuterungen zu einen unerwünschten Quantisierungsrauschen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Quantisierungsrauschen bei der digitalen Ermittlung der Helligkeitsabweichung zu verringern und eine zuverlässige Bewertung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Quotient aus absoluter Abweichung und einem vorgegebenen, für den Faserstrang spezifischen Festwert gebildet und dieser Quotient wird zur Bewertung der Abweichung verwendet.
Durch die erfindungsgemäße Berechnung der Helligkeitsabweichung kann ihr Wertebereich für verschiedene Garnfarben angeglichen werden. Dadurch kann die vorhandene Anzahl diskreter Werte bei der digitalen Auswertung optimal ausgenutzt werden, und das Quantisierungsrauschen wird verringert. Gleichzeitig kann die Relation zur Helligkeit des fehlerfreien Garns, anders als bei einer absoluten Abweichung, berücksichtigt werden.
Auf dunklem Garn werden andersfarbige Fremdfasern, insbesondere hellere Fremdfasern vom Betrachter schlechter wahrgenommen, so dass quantitativ größere Unterschiede zugelassen werden können. Bei der erfindungsgemäßen Abweichungsberechnung kann mittels des faserstrangspezifischen Festwertes, bereits eine entsprechende Gewichtung vorgenommen werden, so dass die Schwellwerte, bei deren Über- oder Unterschreiten eine Fehlerstelle erkannt wird, nicht oder zumindest nicht im gleichen Maße wie im Stand der Technik angepasst werden müssen. So werden nicht nur die auftretenden Wertebereiche sondern auch die zulässigen Wertebereiche der berechneten Abweichung für verschiedene Faserarten angeglichen. Damit wird ebenfalls die Auflösung innerhalb des zulässigen Wertebereichs angeglichen und damit Quantisierungsfehler insgesamt reduziert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Festwert bei einem Wechsel der Garnfarbe geändert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform unterschreitet der spezifische Festwert einen vorbestimmten Wert nicht.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern gelöst, wobei eine Lichtquelle dazu ausgebildet ist, Licht in Richtung des Faserstranges auszusenden, und ein Sensor dazu ausgebildet ist, das vom Garn reflektierte Licht zu erfassen, und Steuermittel vorhanden sind, die dazu ausgebildet sind, aus dem Sensorsignal einen Helligkeitswert des Garnes zu ermitteln und den Helligkeitswert fortlaufend auf Abweichungen von einem Helligkeitsmittelwert überprüfen können. Erfindungsgemäß sind die Steuermittel weiter dazu eingerichtet, einen Quotienten aus absoluter Abweichung und einem vorgegebenen, für den Faserstrang spezifischen Festwert zu bestimmen und zur Bewertung der Abweichung zu verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern;
2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Berechung der Helligkeitsabweichung;
3 ein Flussdiagramm zur Bestimmung des Festwertes.
1 zeigt stark vereinfacht den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang. Der Faserstrang 1 wird in Richtung des Pfeils 7 bewegt. Eine Lichtquelle 2 sendet Licht in Richtung des Faserstrangs 1 aus. Das Licht wird vom Faserstrang 1 reflektiert und vom Sensor 3 erfasst. Der Lichtquelle 2 ist über eine Steuerleitung 6 und der Sensor 3 über eine Steuerleitung 5 mit einer digitalen Steuereinheit 4 verbunden. Die Steuereinheit 4 ermittelt nach einem der bekannten Verfahren fortlaufend einen Helligkeitswert des Faserstrangs. Je nachdem welches Verfahren zur Helligkeitsbestimmung herangezogen wird, sind weitere Lichtquellen oder Sensoren erforderlich.
Die Steuereinheit 4 ermittelt bei jedem Abtastschritt k die Helligkeitsabweichung ΔH(k) entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Berechnung ist in 2 grafisch dargestellt. Es wird mittels des Addierers 10 ein kontinuierlich ermittelter Helligkeitswertsmittelwert H_m(k) von dem im aktuellen Abtastschritt k ermittelten Helligkeitswert H(k) subtrahiert. Das Ergebnis wird der Recheneinheit 11 zugeführt. Diese multipliziert die Differenz mit dem Faktor 1/H₀ beziehungsweise dividiert die Differenz durch den Wert H₀. H₀ ist dabei ein für den Faserstrang spezifischer Festwert und somit nicht von der aktuellen Abtastung abhängig. Erfindungsgemäß wird also zur Bewertung der Abweichung des Helligkeitswertes von einen Helligkeitsmittelwert der Wert ΔH(k) entsprechend der folgenden Formel (i) berechnet.
Die 3 zeigt eine Möglichkeit der Festlegung des Faserstrang spezifischen Festwertes H₀. Das Flussdiagramm in 3 startet mit dem Terminator 21. Mit der Operation 22 wird zunächst ein Helligkeitswerts H₁ festgelegt. Die Operation 23 bestimmt aus j Abtastungen der Helligkeitswerte einen Helligkeitsmittelwert H_m(j) des verarbeiteten Faserstranges mittels der Gleichung (ii).
Mit der Verzweigung 24 wird der Garnmittelwert H_m(j) mit dem vorbestimmten Wert H₁ verglichen. Ist der Mittelwert H_m(j) kleiner als der vorbestimmte Wert H₁, wird die Operation 25 ausgeführt. Die Operation 25 ordnet dem Faserstrang spezifischen Festwert H₀ den vorbestimmten Wert H₁ zu. Wenn der Helligkeitsmittelwert H_m(j) nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert H₁, folgt nach der Verzweigung 24 die Operation 26. Damit wird dem Festwert H₀ der zuvor bestimmte Helligkeitsmittelwert H_m(j) zugeordnet. Mit dem Terminator 27 ist die Festlegung des für den Faserstrang spezifischen Festwertes H₀ beendet. Für den Fall das der Helligkeitsmittelwert H_m(j) größer ist als der vorbestimmte Wert H₁, kann der Festwert H₀ auch wieder durch den kontinuierlichen Helligkeitsmittelwert H_m(k) ersetzt werden. Mit anderen Worten kann man bei hellen Garnen die bekannte relative Abweichung beibehalten und nur für dunkle Garne, deren Helligkeitswert kleiner ist als der vorbestimmte Wert H₁ den Festwert verwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 93/19359 [0003, 0007]
- DE 10009131 A1 [0004]
- EP 0877108 A1 [0006]
- DE 10057170 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang (1), insbesondere einem Garn, wobei Licht in Richtung des Faserstranges ausgesandt wird und aus dem vom Garn reflektierten Licht ein Helligkeitswert (H(k)) des Garnes ermittelt wird und wobei der Helligkeitswert fortlaufend auf Abweichungen von einem Helligkeitsmittelwert (H_m(k)) überprüft wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quotient aus absoluter Abweichung und einem vorgegebenen, für den Faserstrang spezifischen Festwert (H₀) gebildet wird und dieser Quotient zur Bewertung der Abweichung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festwert (H₀) bei einem Wechsel der Garnfarbe geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Festwert (H₀) einen vorbestimmten Wert (H₁) nicht unterschreitet.
Vorrichtung zur optischen Detektion von Fremdfasern in einem längs bewegtem Faserstrang (1), insbesondere einem Garn, und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Lichtquelle (2) dazu ausgebildet ist, Licht in Richtung des Faserstranges auszusenden, und ein Sensor (3) dazu ausgebildet ist, das vom Garn reflektierte Licht zu erfassen, und Steuermittel (4) vorhanden sind, die dazu ausgebildet sind, aus dem Sensorsignal einen Helligkeitswert (H(k)) des Garnes zu ermitteln und den Helligkeitswert (H(k)) fortlaufend auf Abweichungen von einem Helligkeitsmittelwert (H_m(k)) zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (4) weiter dazu eingerichtet sind, einen Quotienten aus der absoluten Abweichung und einem vorgegebenen, für den Faserstrang spezifischen Festwert (H₀) zu bestimmen und zur Bewertung der Abweichung zu verwenden.