-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung von Linienformationen in flächigen, insbesondere längsbewegten Bahnen eines Strukturgebildes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
-
Die Ausrichtung von Linienformationen in flächigen Bahnen eines Strukturgebildes können bei der Herstellung der Strukturbahnen von dem Idealbild abweichen. Zur Qualitätssicherung ist daher die möglichst genaue Kenntnis der tatsächlichen Ausrichtungen der Linienformationen erforderlich, um beispielsweise in nachfolgenden Bearbeitungsschritten gegebenenfalls auftretende Abweichungen vom Idealbild, wie z. B. Verzüge in Textilbahnen zu korrigieren.
-
Aus der
DE 1 635 266 C ist ein Verfahren zum Messen der Schußfadenlage laufender Gewebebahnen mittels einer auf die Gewebebahn gerichteten Lichtquelle und einer Meßeinrichtung bekannt, die mindestens eine von der Lichtquelle beeinflußte Fotozelle enthält. Die von der Fotozelle abgegebene elektrische Spannung dient dabei als Signal. Das bekannte Verfahren sieht dabei vor, die Meßeinrichtung selbsttätig und so lange der jeweiligen Lage der Schußfäden nachzuführen, bis sich ein Extremwert des von der Fotozelle abgegebenen Signals bzw. der von den Fotozellen abgegebenen Signale einstellt. Zur Bestimmung der Winkelabweichungen der Schußfäden wird die Abweichung der einen Extremwert des Signals ergebenden Lage der Meßeinrichtung von der Normallage gemessen. Bei diesem Meßprinzip wird also mittels einer geeigneten Optik von einer beleuchteten Textiloberfläche ein linienförmiges Flächenelement von einem Fotosensor erfaßt, jedoch nur örtlich in einem von der Optik erfaßbaren Meßbereich. Um Informationen über die Ausrichtung der Linienformationen über die gesamte Bahnbreite zu erhalten, sind mehrere entsprechende Meßeinrichtungen nebeneinander anzuordnen.
-
Um die gesamte Breite der Textilbahn zu erfassen und dabei den baulichen Aufwand möglichst gering zu halten, wird in der
DE 28 50 804 C2 vorgeschlagen, auf der linken und der rechten Hälfte der Bahnfläche jeweils einen oder mehrere Abtastköpfe anzuordnen und symmetrisch zur Bahnmitte gegenläufig zu bewegen, wobei die Abtastsignale beider Hälften verknüpft werden sollen. Zur Auswertung der Meßsignale, welche aus einer spaltweisen Betrachtung der Oberfläche mittels optischen Linsensystems gewonnen werden, ist jedoch eine längere Zeit erforderlich. Insbesondere bei schnellaufenden Bahnen und schnell und stark wechselnden Verzügen können die Messungen über die Bahnbreite zueinander oft nicht mehr relativiert werden.
-
Die
DE 36 33 439 C2 beschreibt eine Detektoranordnung mit Spaltblenden, optischen Linsensystemen und Fotoelementen, die von einem Schrittmotor hin- und hergedreht werden. Alternativ zur drehbaren Anordnung der Bauteile wird eine feststehende Detektoreinrichtung mit einer Vielzahl lichtempfindlicher Sensoren vorgeschlagen, wobei der Einsatz einer CCD-Kamera (charged coupled device) vorgesehen ist, bei der die lichtempfindlichen Sensoren in einer feststehenden Zeile angeordnet sind. Eine Rechnereinheit nimmt durch Auswertung der mittels CCD-Zeile an einzelnen Punkten des linienförmigen Bereiches auf der Stoffbahn eine virtuelle Drehung anstatt der mit einem Schrittmotor durchgeführten mechanischen Drehung beim optischen System vor.
-
Die
DE 37 17 305 C1 schlägt zur Messung der Schußfaden- oder Maschenreihenlage (Verzugswinkel) in fortlaufend geförderten Textilbahnen die Betrachtung eines spaltförmigen Ausschnittes aus der Bahn im Durch- oder Auflichtverfahren vor, wobei mittels CCD-Zeilen die Helligkeitswerte innerhalb des Ausschnittes in zwei Stufen (hell, dunkel) aufgeteilt wird. Aus den digitalen Helligkeitswerten der CCD-Sensoren werden innerhalb des Meßausschnittes diejenigen Abschnitte bestimmt, innerhalb derer die Helligkeitswerte fortlaufend einer Stufe zugeordnet werden können, um daraus den Verzugswinkel des Schußfadens herzuleiten. Die spaltförmigen Ausschnitte bilden einen festen Winkel mit der Förderrichtung der Textilbahn. Trotz zweier CCD-Zeilen als Fotosensoren kann mit der bekannten Einrichtung insbesondere bei Strukturgebilden mit komplexen Linienformationen insbesondere bei engmaschigen Textilien keine ausreichende Genauigkeit bei der Bestimmung der Ausrichtung und der Erfassung von Verzügen erreicht werden.
-
Die
EP 0 741 290 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung des Verzugswinkels von durchlaufenden Textilbahnen, wobei eine Messung über die gesamte Bahnbreite mit CCD-Sensoren möglich sein soll, indem mit einer einzelnen, feststehenden bildgebenden Einrichtung ein reales Bild über die Breite der Bahn erfaßt wird. Das gesampelte Bild aus CCD-Meßsignalen wird in rechteckigen Unterabschnitten gespeichert. Eine Rechnereinheit wertet die gespeicherten Daten mit Transformations-Algorithmen aus und soll eine Charakterisierung der Fadenrichtungen über die gesamte Textilbahnbreite ermöglichen. Auch bei Einsatz leistungsfähiger Rechnereinheiten kann das bekannte Verfahren bei komplex gebundenen Textilien Fadenverzüge nur unbrauchbar ungenau anzeigen.
-
Die
DE 702 121 A beschreibt eine Steuereinrichtung zur selbstständigen Ausrichtung gewebter, lichtdurchlässiger Stoffbahnen, die eine Detektoreinrichtung umfasst. Diese Detektoreinrichtung besteht aus einer Strahlungsquelle und einer Fotozelle, wobei zwischen diesen die Stoffbahn durchläuft. Die von der Fotozelle aufgenommenen Signale werden einer Schaltung zugeführt, welche die Drehzahl eines Motors steuert, der wiederum über eine Spindel auf eine Feder einwirkt, durch die der Druck einer Rolle auf der Stoffbahn bereitgestellt wird. Die Strahlungsquelle und die Detektoreinrichtung werden gemeinsam und synchron über die Breite der Stoffbahn hin- und hergeführt, wobei an mindestens einer Querposition über der Stoffbahn das örtliche Strukturbild erfasst wird.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technisch neues Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das bei geringem baulichen Aufwand eine genaue und schnelle Bestimmung der Ausrichtung von Linienformationen in bahnförmigen Strukturgebilden ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die das Strukturgebilde bestrahlende Strahlungsquelle und die Detektoreinrichtung mit einer Vielzahl strahlungsempfindlicher Sensoren zur Bestimmung der Ausrichtung von Linienformationen gemeinsam und synchron über die Breite des Strukturgebildes hin- und herzuführen. Dabei wird an mindestens einer Querposition über der flächigen Bahn mit einer kurzzeitigen Messung im Mikrosekundenbereich das örtliche Strukturbild des Gebildes erfaßt. Es können ortliche Momentaufnahmen der Bahnoberfläche an beliebig vorgebbaren Querpositionen ohne Unterbrechung der Traversierbewegungen vorgenommen werden. Die Ausrichtung der ortlichen Linienformation im betrachteten Flachenabschnitt wird dabei von der Rechnereinheit in Abhängigkeit der von den einzelnen Sensoren gemessenen örtlichen Strahlungsintensitäten ermittelt. Eine Linienstruktur ist beispielsweise aus ahnlichen Meßwerten benachbart liegender Sensoren herleitbar. Die Sensoren sind dabei matrixförmig in einer Fläche angeordnet, wobei jede Art von Linienformation in der Matrixfläche erkennbar ist. Die Detektoreinrichtung und die Strahlungsquelle können dabei auf der gleichen Seite der strukturierten Bahn angeordnet sein, wobei die Sensoren die reflektierte Strahlung der bestrahlten Oberfläche erfassen. Eine Anordnung der Detektoreinrichtung und der Strahlungsquelle auf gegenuberliegenden Seiten der strukturierten Flächenbahn wird als besonders vorteilhaft angesehen, wobei das Strukturgebilde durchleuchtet wird. Bei der Bestimmung der Ausrichtung der Linienformationen wird die zu untersuchende Bahn zwischen der Detektoreinrichtung und der Strahlungsquelle hindurchgefördert.
-
Die Bestimmung der Ausrichtungen der Linienformationen erfolgt mit den erfindungsgemaßen Maßnahmen unabhängig von der Transportgeschwindigkeit der untersuchten Strukturbahn, auch bei stillstehenden Strukturgebilden.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird ein flächiger Fotowandler mit matrixformig angeordneten Fotosensoren wie eine CCD-Matrix als Detektoreinrichtung eingesetzt und als Strahlungsquelle eine Lichtquelle verwandt, die im sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Wellenbereich strahlt. Alternativ wird vorgeschlagen, eine Röntgenbestrahlung des Strukturbildes vorzunehmen und die bestrahlten Flächenabschnitte mit einer entsprechenden Detektoreinrichtung mit einer für Röntgenstrahlung empfindlichen Sensormatrix zu betrachten. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei der Betrachtung und Uberwachung von lichtundurchlässigen Materialien vorteilhaft.
-
Die Rechnereinheit ordnet unter Berücksichtigung der Traversiergeschwindigkeit die Querposition des Detektors und der Strahlungsquelle an jeder Meßstelle und das jeweilige Strukturbild, das aus den Meßinformationen ermittelt wird, einander zu. Es kann daher bei hoher Traversiergeschwindigkeit und hoher Transportgeschwindigkeit der Flächenbahn durch die Moglichkeit der Messung ohne Anhalten der Detektoreinrichtung eine Messung an beliebiger Querposition durchgeführt werden, um bei entsprechend hoher Auswertungsgeschwindigkeit ein luckenloses Strukturbild über die gesamte Breite der Flächenbahn zu erhalten. Aus dem Strukturbild gemäß den Meßsignalen der strahlungsempfindlichen Sensoren, die matrixförmig angeordnet sind, können Informationen über die Liniendichte im Strukturgebilde hergeleitet werden sowie charakteristische Daten der Strukturen erfaßt werden.
-
Zweckmäßig werden während einer Traversierbewegung mehrere Messungen an bedarfsweise vorgegebenen Querpositionen durchgeführt, wobei Abweichungen vom Wunschbild der Linienformation leicht feststellbar sind. Dabei werden während der Ruckbewegung der Detektoreinrichtung Messungen an Querpositionen durchgeführt, welche zwischen den Meßstellen der Hinbewegung liegen.
-
Durch die Synchronbewegung der Strahlungsquelle und der Detektoreinrichtung in Querrichtung des bahnförmigen Strukturgebildes kann gegenüber bekannten Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung von Linienformationen eine höhere Genauigkeit erreicht werden und darüber hinaus an beliebigen Querpositionen über der Bahnbreite gemessen werden. Die Messungen erfolgen weitgehend unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Bahn und der bauliche Aufwand ist durch Einsatz eines einzelnen Detektors reduziert. Bei großen Bahnbreiten konnen aber auch zwei oder mehr Detektoreinrichtungen mit zugehörigen Strahlungsquellen, z. B. Beleuchtungsquellen vorgesehen sein; auf diese Weise können z. B. Meßzeiten verkürzt werden.
-
Durch Verwendung einer CCD-Kamera zur Bestimmung der Ausrichtung der Linienformationen wird als Lichtquelle ein hinsichtlich Intensitat und Belichtungszeit einstellbares Blitzlicht eingesetzt, welches mit der Detektoreinrichtung in Querrichtung des Strukturgebildes traversiert. Die kurzen Belichtungszeiten im Mikrosekundenbereich, welche zur Herleitung des örtlichen Strukturbildes ausreichen, können jedoch auch bei Einsatz von Dauerlichtquellen erreicht werden, indem die Belichtungszeit durch Shuttern der Kamera erreicht wird.
-
Die Strahlungsquelle und die Aufnahmeeinrichtung können an einer Traversenführung verschiebbar gehalten sein und werden von einem geeigneten Stellantrieb gemeinsam und synchron entlang der Traversenführung geführt. Die Traversenführung kann dabei als Laufschiene in einem Meßgestell ausgebildet sein. Bei einer Anordnung der Strahlungsquelle und der Detektoreinheit auf gegenüberliegenden Seiten des Strukturgebildes sind zwei parallele Laufschienen vorgesehen, an denen jeweils die Strahlungsquelle bzw. der Detektor mit einem Schlitten geführt sind. Zwischen den Laufschienen ist das zu untersuchende Strukturgebilde durchführbar.
-
Der Stellantrieb für die Schlitten der Strahlungsquelle bzw. des Detektors wird von der Rechnereinheit gesteuert, wobei die Traversiergeschwindigkeit und die Häufigkeit der Strukturaufnahmen über der Bahnbreite je nach Art des zu untersuchenden Strukturgebildes oder auch anderer Parameter einstellbar ist. Beispielsweise kann bei Erkennung von Verzügen gegenüber einer Sollausrichtung der Linienformationen die Traversiergeschwindigkeit von der Rechnereinheit verändert werden, um bei gleichzeitiger Anpassung der Messungen pro Traversierhub rascher Informationen über das Strukturbild herleiten zu können. Insbesondere können bei Feststellung von Abweichungen in der vorgesehenen Strukturausrichtung der Traversierweg verkürzt und die Anzahl der Messungen während der Traversierbewegungen reduziert werden. Eine einstellbare Einrichtung zur Begrenzung der Traversierbewegung kann dabei beispielsweise den Rand des Strukturgebildes erfassen oder an geeigneter Querposition angeordnet sein, um der Rechnereinheit ein Signal zur Umkehrung der Traversierbewegung bereitzustellen. Auch kann durch Anordnung solcher Begrenzungseinrichtungen, wie beispielsweise Spiegel im Falle optischer CCD-Systeme, die Zuordnung der Messungen und der im jeweiligen Flächenabschnitt ermittelten Strukturbilder mit der Querposition synchronisiert werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung der Linienformationen in einer strukturierten Flächenbahn,
-
2 eine perspektivische Ansicht eines Meßgestells mit traversierender Meßeinrichtung,
-
2a eine perspektivische Ansicht einer traversierenden Meßeinrichtung mit auf gleicher Seite der Flächenbahn angeordneter Detektoreinrichtung und Strahlungsquelle,
-
3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die traversierende Meßeinrichtung,
-
4 eine grafische Darstellung der Differenzen der Grauwert-Summen von CCD-Sensoren über den Winkelbereich von +/–20°,
-
5 eine grafische Darstellung der Differenzen der Grauwert-Summen der CCD-Sensoren in einem anderen Strukturgebilde als in 4.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung von Linienformationen in flächigen Bahnen eines Strukturgebildes, welches im vorliegenden Fall eine Textilbahn 1 ist. Die Textilbahn 1 wird senkrecht zur Zeichenebene längsbewegt, wobei insbesondere Verzerrungen der orthogonalen Strukturen der Schuß- und Kettfäden bei Geweben bzw. bei Wirk- und Strickwaren der Maschenreihen und Stäbchen bestimmt werden sollen. In ähnlicher Weise können auch bei anderen flächigen Strukturgebilden wie Vlies, Papier, Draht- oder Kunststoffgeflechten die Ausrichtungen der Linienformationen überwacht werden. Die Kenntnis des örtlichen Verzuges der Fadenstrukturen in der Textilbahn 1 ist Voraussetzung dafür, daß in einem folgenden Bearbeitungsschritt der Textilbahn 1 die Fadenformationen unter Korrektur des aufgetretenen Verzugswinkels gerichtet werden können und die Gewebestruktur dem Sollbild angepaßt wird.
-
Zur Erfassung der Fadenausrichtungen in der Textilbahn 1 ist eine Detektoreinrichtung 5 vorgesehen, welche einen von einer Strahlungsquelle 2 bestrahlten Flächenabschnitt der Textilbahn 1 mit einer Vielzahl strahlungsempfindlicher Sensoren betrachtet. Die Detektoreinrichtung 5 und die Strahlungsquelle 2 sind gegenüberliegend beidseitig der Textilbahn 1 angeordnet, wobei die Textilbahn 1 durchstrahlt wird. Die Strahlungsquelle kann alternativ auch auf derselben Seite der Textilbahn 1 angeordnet sein wie die Detektoreinrichtung, welche dabei reflektierte Strahlung aufnimmt. Die Sensoren der Detektoreinrichtung 5 liefern in Abhängigkeit von der jeweils festgestellten Strahlungsintensität der von den Fadenstrukturen der Textilbahn 1 beeinflußten Strahlung ein Ausgangssignal, welches von einer Rechnereinheit 7 ausgewertet wird. In der gezeigten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausrichtung der Fadenstrukturen optisch erfaßt, wobei eine Lichtquelle 2 als Strahlungsquelle und als Detektoreinrichtung eine CCD-Kamera 5 vorgesehen ist. Die CCD-Kamera 5 ist ein flächiger Fotowandler, welcher aus einer Vielzahl matrixförmig angeordneter, einzelner Fotosensoren besteht. Die Sensormatrix 9 liefert ein aus den Grauwertinformationen der einzelnen Sensoren zusammengesetztes Pixelsignal 21, welches der Rechnereinheit 7 eingegeben wird. Die Lichtquelle 2 und die CCD-Kamera 5 können alternativ zu der gezeigten Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten der Textilbahn 1, wobei die Fadenstruktur 1 durchleuchtet wird, auf der gleichen Seite der Textilbahn 1 angeordnet sein. Dabei erfaßt die CCD-Kamera die von der Textilbahn 1 reflektierte Lichtstrahlung in dem betrachteten Flächenabschnitt. An Stelle der optisch arbeitenden CCD-Kamera kann auch eine Detektoreinrichtung und eine entsprechende Strahlungsquelle eingesetzt werden, welche mit einer anderen als Licht arbeitenden Strahlung arbeiten, beispielsweise Röntgenstrahlung. Dabei können insbesondere beschichtete Bahnen durchleuchtet und betrachtet werden und somit von der Sensormatrix 9 ein Pixelbild erstellt werden.
-
Die CCD-Kamera 5 und die Lichtquelle 2 werden gemeinsam und synchron in Pfeilrichtung 16 über die Breite der Textilbahn hin- und hergeführt, wobei an vorgebbaren Querpositionen über der Textilbahn örtliche Strukturbilder erfaßt werden. Die CCD-Kamera 5 und die Lichtquelle 2 sind dabei in einem Traversiergestell 6 aufgenommen, in dem sie in jeweils gleichem Abstand zueinander gegenüberliegend über die Breite der Textilbahn 1 traversierend angetrieben werden. Der hier nicht dargestellte Stellantrieb wird von der Rechnereinheit 7 gesteuert. Der Stellantrieb wirkt über einen Zahnriemen 19 oder Seilzug auf die CCD-Kamera 5 und die Lichtquelle 2, wobei der Zahnriemen in die jeweils gewünschte Traversierrichtung 16 zieht.
-
2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Maßgestells 6, welches eine Traversenführung für die Lichtquelle 2 und die CCD-Kamera 5 aufweist. Dabei sind zwei parallele Laufschienen 11, 11' vorgesehen, deren Enden an einer Stirnwand 13 befestigt sind. An den Laufschienen 11, 11' werden Schlitten 10, 10' geführt, wobei der eine Laufschlitten 10' die Lichtquelle 2 trägt und der andere Schlitten 10 die CCD-Kamera 5 trägt. Durch den Spalt 12 zwischen der Lichtquelle 2 und der CCD-Kamera läuft die zu untersuchende, hier nicht gezeigte Textilbahn durch. Der synchrone Antrieb der Schlitten 10, 10' erfolgt über den Zahnriemen, welcher in der Antriebseinheit 8 an einem Ende der Laufschienen 11, 11' sowie an jeweils einer Umlenkrolle 14 am anderen Ende der Laufschienen 11, 11' geführt wird. Die Lichtquelle 2 und die CCD-Kamera 5 werden jeweils in gleicher Richtung bewegt, wenn der Seilzug in die entsprechende Zugrichtung von dem Stellantrieb 8 getrieben wird.
-
Die Rechnereinheit 7 stellt die Traversiergeschwindigkeit der CCD-Kamera 5 ein und ordnet unter Berücksichtigung der Traversiergeschwindigkeit die Querposition an jeder Meßstelle dem jeweils aus dem Pixelsignal der Sensormatrix 9 ermittelten Strukturbild der Fadenformation zu. Die Lichtquelle 2 ist vorzugsweise etwa 60 mm von der Textilbahn 1 entfernt angeordnet und umfaßt eine Vielzahl Lichtemitter-Infrarotdioden 3. Vorteilhaft können dabei etwa 100 Dioden 3 auf einer Fläche von etwa 50 mm·50 mm angeordnet sein. Die CCD-Kamera 5 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Textilbahn in etwa gleichem Abstand wie die Lichtquelle von der Textilbahn 1 angeordnet. Vor der Lichtquelle 2 ist im Ausführungsbeispiel eine Sammellinse 4 vorgesehen, welche die Lichtemission der Infrarotdioden 3 auf das zu untersuchende Flächenelement der Textilbahn 1 bündelt.
-
Die CCD-Kamera 5 umfaßt ein Objektiv, welches das untersuchte Flächenelement scharf auf die Sensormatrix 9 der Kamera 5 abbildet. Zweckmäßig ist es, die CCD-Kamera zur Abtastung des beleuchteten Flächenabschnittes mit einem Zoomobjektiv auszustatten, welches der Struktur der jeweils zu untersuchenden Flächenbahn entsprechend einstellbar ist. Die Einstellung des Zoom-Objektivs kann manuell oder motorisch erfolgen, gegebenenfalls automatisch entsprechend der Feinheit der zu untersuchenden Struktur. Je nach Fadendichte sind bei unterschiedlichen Textilien optimale Auflösungen auf der Sensormatrix 9 einfach realisierbar. Ein motorisch einstellbares Zoom-Objektiv ist vorteilhaft derart ausgebildet, daß laufend selbsttätig die bestmögliche Abbildungsschärfe eingestellt wird. Die eingestellte Brennweite des Zoom-Objektivs und die entsprechende Abbildungsschärfe wird der Rechnereinheit zur Berücksichtigung bei der Bestimmung der Ausrichtung der Linienformationen eingegeben. Die Brennweite und der zugehörige Abbildungsmaßstab der Strukturbahn wird bei der Auswertung des Pixelsignals der Detektoreinrichtung eingerechnet. Die laufende Bestimmung des Abbildungsstabes gewährleistet die genaue Erkennung der Linienformationen. Dies ist insbesondere bei kontinuierlichen Messungen der bewegten Bahnen wichtig und gleicht Unregelmäßigkeiten in der Durchführung der Strukturbahn aus. Die Objektiveinstellung kann zum Zwecke der Berücksichtigung bei der Bestimmung der Liniendichte über einen Rückmeldungsgeber, beispielsweise ein Potentiometer, erfaßt werden, wobei die vorliegende Verstellung des Potentiometers gegenüber einer Eich- oder Grundstellung automatisch in die Berechnung einbezogen wird.
-
Die Lichtquelle 2 mit ihren Infrarotdioden 3 wird von der Rechnereinheit 7 als Blitzlicht geschaltet und belichtet die durchlaufende Textilbahn im Mikrosekundenbereich, wobei auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten der Textilbahn von beispielsweise 200 Metern pro Minute die örtlichen Fadenausrichtungen genau bestimmbar sind. Bei Papierbahnen mit 10-fach höheren Geschwindigkeiten bis 2000 Metern pro Minute muß die Belichtungszeit um den Faktor zehn kürzer sein. Die je nach Transparenz des Meßobjektes erforderliche Belichtung wird durch elektronische Leistungssteuerung des Blitzlichtes und alternativ oder zusätzlich auch über die Blendensteuerung der CCD-Kamera realisiert. Anstelle eines solchen Blitzlichtsystems mit Infrarotdioden können auch Dauerlichtquellen eingesetzt werden, wobei die Belichtungszeit durch Shuttern der Kamera gesteuert wird. Eine solche Shuttereinrichtung vermeidet zudem den Einfluß von Fremdlicht während der Messung und verbessert so das Auswertungsergebnis des von der CCD-Kamera gescannten Strukturbildes. Bei Verwendung entsprechend empfindlicher Sensoren kann auch eine mit Gleichspannung betriebene Dauerlichtquelle eingesetzt werden, etwa eine über die Bahnbreite reichende Leuchtstoffröhre. Eine Abschirmung der Umgebungsstrahlung ist dabei im allgemeinen nicht erforderlich.
-
Während einer Traversierbewegung werden mehrere Messungen an vorgegebenen Querpositionen durchgeführt, wobei die Rechnereinheit die jeweiligen Pixelsignale 21 der CCD-Kamera 5 und das damit gescannte örtliche Strukturbild den jeweiligen Positionen zuordnet und das Strukturbild über die Breite der Bahn aufbaut. Die Messungen können an beliebigen Positionen über der Bahnbreite durchgeführt werden, wobei sich eine hohe Meßgenauigkeit ergibt. Mit einer einzigen Lichtquelle und einer CCD-Kamera 5 ist mit geringem baulichen Aufwand unabhängig von dem Bewegungszustand der Textilbahn 1 über deren gesamte Bahnbreite die Fadenausrichtung diagnostizierbar. Dabei können auch zusätzliche Informationen aus dem gescannten Strukturbild hergeleitet werden, beispielsweise über die Fadendichte und ggf. vorliegende fehlerhafte Strukturen. Die Messungen können mit kurzer Belichtungszeit während der Traversierbewegung ausgeführt werden, um so einen raschen Überblick entlang der gesamten Breite der Bahn, auch bei Bahnbreiten von etwa 2,5 m, zu erzielen. Während einer Traversierbewegung können beispielsweise an acht vorgegebenen Querpositionen Messungen durchgeführt werden, wobei zur Verbesserung der Strukturerkennung über die gesamte Bahnbreite vorgesehen ist, während der Rückbewegung der Detektoreinrichtung Messungen in den Zwischenräumen der Meßstellen während der Hinbewegung durchzuführen. Die Auswertung der Meßsignale durch die Rechnereinheit 7 erfolgt zwischen den jeweiligen Messungen mit Belichtungszeiten von vorzugsweise 10 oder weniger Mikrosekunden.
-
Zur genauen Bestimmung der Querkoordinate während der Traversierbewegung ist der Stellantrieb der Schlitten für die CCD-Kamera 5 und der Lichtquelle 2 mit der Position zu synchronisieren, um der Rechnereinheit präzise Daten zur Auswertung zur Verfügung zu stellen. Wie in 3 symbolisch dargestellt, kann die Bewegung der Detektoreinheit 5 (CCD-Kamera) mittels Lichtschranken 17, 17' überwacht werden, deren Signal der Rechnereinheit 7 eingebbar ist. Die Lichtschranken können dabei so angeordnet sein, daß auch die Seitenkanten der Textilbahn 1 erfaßt werden können, welche in Pfeilrichtung 15 durch die traversierende Meßeinrichtung läuft. Die Länge des Traversierhubes wird von der Rechnereinheit 7 eingestellt und kann entsprechend der jeweils vorliegenden Verzüge bzw. fehlerhafter Abweichungen vom Wunschbild der Textilbahn 1 variiert werden, um bei Bedarf raschere Messungen durchzuführen, um schnellere Informationsverarbeitung zu erzielen. Erreicht die traversierende Detektoreinheit die vorgesehenen Grenzen 20 der Traversierbewegung 16, so erfolgt gleichzeitig mit der Umschaltung der Bewegungsrichtung eine Synchronisierung der Bildauswertung und Zuordnung der Querposition über der Textilbahn 1. Zur Synchronisation der Querposition der Dektektoreinheit mit dem jeweils aufgenommenen Strukturbild an diesen Stellen kann etwa in der Mitte des Meßgestells bzw. der Traversierbewegung ein Spiegel 18 oder eine andere optische Einrichtung angeordnet sein. Desweiteren ist möglich, zwei Spiegel beidseitig der Mitte der Traversierbewegung anzuordnen und aus dem Zeitintervall, in dem die traversierende Detektoreinheit den Weg von einem Spiegel zum anderen zurücklegt, die Traversiergeschwindigkeit und die Querposition zu berechnen und der Vorgabe von Ort und Zeitpunkt zur Richtungsumkehr am Ende der vorgesehenen Traversierstrecke zugrunde zu legen.
-
Die Traversierbewegung erfolgt vorzugsweise über die gesamte Breite der Textilbahn 1, wobei die Rechnereinheit bei Feststellung von Abweichungen der ermittelten Fadenausrichtungen von der Idealrichtung den Traversierweg verkürzt und die Anzahl der Messungen während jeder Traversierbewegung reduziert. Auf diese Weise können rascher Erkenntnisse über das Eintreten von weiterer Änderung der Fadenausrichtung gewonnen werden. Sobald die Rechnereinheit feststellt, daß sich der Verzug in der Textilbahn 1 plötzlich ändert, wird die Detektoreinrichtung mit der CCD-Kamera mit größtmöglicher Traversiergeschwindigkeit über einen eingeschränkten Traversierweg, beispielsweise zwei Drittel der Bahnbreite, gefahren. Dabei wird der geänderte Verzug verzögerungsfrei erfaßt. Mit langsamerer Traversiergeschwindigkeit läßt sich eine feinere Breitenauflösung erzielen, wenn geringer Verzug vorliegt.
-
2a zeigt eine Meßeinrichtung, bei der im Unterschied zu der in 2 dargestellten Anordnung die Strahlungsquelle 2' und die CCD-Kamera 5' auf der gleichen Seite der zu betrachtenden Strukturbahn angeordnet sind. Die Strahlungsquelle 2' und die CCD-Kamera 5' werden von einem gemeinsamen Schlitten 10 getragen, der wie zu 2 beschrieben auf einer Laufschiene 11 des Meßgestells 6 geführt ist. Die Detektoreinrichtung 5' nimmt dabei die von der Strukturbahn reflektierte Strahlung auf. Die Ausbildung der Detektoreinrichtung als CCD-Kamera 5' und der Strahlungsquelle 2' entspricht im wesentlichen der Beschreibung zu 2. Zweckmäßig kann auch bei einer Meßeinrichtung nach 2, bei der die Strahlungsquelle auf einem separaten Schlitten gegenüber der Detektoreinrichtung angeordnet ist, auf dem Schlitten der Detektoreinrichtung eine weitere Strahlungsquelle vorgesehen sein. Mit einer solchen Anordnung können sowohl durchstrahlbare Strukturbahnen als auch nicht durchstrahlbare Strukturbahnen einer Bestimmung der Ausrichtung ihrer Linienformationen unterzogen werden. Dabei wirkt die Detektoreinrichtung wahlweise mit der gegenüberliegenden oder der auf dem gleichen Schlitten integrierten Strahlungsquelle zusammen. Die der Detektoreinrichtung 5' zugeordnete Strahlungsquelle kann vorteilhaft auf einem die CCD-Kamera 5' umgebenden Ring montiert sein.
-
Bei der Auswertung der Meßsignale der Sensormatrix in der CCD-Kamera wird aus den angezeigten Grauwerten der einzelnen Sensoren der Sensormatrix ein Strukturbild ermittelt, wobei entsprechende Grauwerte benachbarter Sensoren eine Linienformation anzeigen. Aus einem Strukturbild von vorzugsweise 500·500 Pixeln lassen sich bereits geringfügige Abweichungen der Linienformationen gegenüber der Sollausrichtung leicht erkennen. Im Falle von Textilien mit orthogonalen Fadenstrukturen wird auf die Meßwerte der Sensormatrix gemäß dem Pixelsignal ein virtuelles Referenzgitter paralleler Geraden projiziert und die Meßwerte der Grauwerte entlang einer jeden Geraden aufsummiert. Anschließend wird das virtuelle Referenzgitter in den darauffolgenden Summierungsvorgängen der Meßwerte entlang der Geraden in vorgegebenen Winkelstufen gegenüber der Wertematrix verdreht, wobei eine Bestimmung der Extremwerte der Meßwertesummen der Geraden durchgeführt wird. Im Falle von Textilien mit orthogonaler Fadenstruktur interessiert vorrangig die quer zur Bahnrichtung verlaufende Ausrichtung der Schußfäden. Ausgehend von der angestrebten, nicht vollzogenen Ausrichtung erfolgt eine Verdrehung des virtuellen Referenzgitters im erwarteten, möglichen Winkelbereich der Verzugswinkels gegenüber der Sollausrichtung.
-
Vorzugsweise erfolgt die Auswertung der Sensormatrix mit etwa 200 parallelen Geraden für einen Verzugswinkelbereich von etwa +/–15°, wobei eine Abstufung von etwa 0,5° als zweckmäßig gesehen wird. Die Abstufungsparameter können in Abhängigkeit von der jeweils zu untersuchenden Textilart mit der erwarteten Fadendichte vorgegeben werden. Auf diese Weise kann der Algorithmus zur Auswertung des Pixelsignals der CCD-Kamera durch geeignete Parametrierung den speziellen Auswertungs-Anforderungen gemäß der jeweils vorliegenden Textilart angepaßt werden und so die erforderliche Rechenleistung zur Informationsverarbeitung reduziert werden. Im Meßbereich geringer Abweichungen von der Sollausrichtung werden Messungen in kleinen Winkelstufen zwischen 0,1° und 1,5° durchgeführt. Im Falle größerer Verzüge wird abhängig von Art und Feinheit der Struktur die Winkelabstufung der Messungen in größeren Stufen zwischen 0,5° und 3° angehoben bis zur maximal angenommenen Winkelabweichung, die im Verzugswinkelbereich des vorliegenden Ausführungsbeispiels 15° beträgt.
-
Der Rechenaufwand kann weiter reduziert werden, wenn bei der Auswertung die Zahl der auszuwertenden Pixel der Sensormatrix in den Zeilen und Spalten der Matrix eingeschränkt wird. Dabei kann beispielsweise nur jeder zweite, dritte oder vierte Pixelpunkt ausgewertet werden, bzw. nur jede zweite, dritte oder vierte Zeile oder Spalte der Matrix zur Auswertung herangezogen werden.
-
Bei Vorliegen gerader Linienstrukturen in dem untersuchten Strukturgebilde, was im Falle von Textilbahnen regelmäßig der Fall ist, zeigen die Grauwertsummen entlang einzelner der virtuellen Geraden Extremwerte, wenn deren Richtung mit der Ausrichtung der tatsächlichen Linienstrukturen der Textilbahn übereinstimmt. Die Auswertung dieser Extrema, insbesondere der Differenzen zwischen den einzelnen Geraden jeder untersuchten Richtung im Winkelbereich um die Soll-Ausrichtung von 0°, ermöglicht die zuverlässige Erkennung einer ausgeprägten Linienformation.
-
4 zeigt in einer grafischen Darstellung die maximalen Differenzen der Grauwertsummen über einen Winkelbereich von +/–20°. Der Extremwert, welcher die Fadenrichtung charakterisiert, liegt bei etwa +5° gegenüber der exakten Null-Linie.
-
5 zeigt die Auswertung der Grauwert-Summen im Winkelbereich von –20° bis +20° bei einer Textilbahn, in der weitere Strukturen eingeprägt und daher von der CCD-Kamera erkannt werden. Diese zusätzlichen Linienstrukturen können bei einigen Erzeugnissen gegenüber der festzustellenden Schußfaden-Ausrichtung dominieren. Um die Ausrichtung der Fadenstrukturen in einem solchen Richtungsmuster auszuwählen, ist vorgesehen, den geometrischen Abstand der festgestellten Strukturlinien auszuwerten. Darüber hinaus werden die Beträge der Differenzen zwischen den Meßwertesummen bei der Auswertung herangezogen. Bei der gezeigten Auswertung liegen mehrere Extremwerte bei –18°, –6° und etwa +10° vor, welche sich in der Intensität, das heißt in ihren Beträgen unterscheiden. Bei Heranziehung des geometrischen Abstandes der virtuellen Linien mit maximaler und minimaler Grauwert-Summe ergibt sich für das weniger ausgeprägte Maximum bei –6°, daß hier der Abstand mit dem Fadenabstand des untersuchten Gewebes übereinstimmt. Die beiden weiteren Maxima entprechen gröberen Gewebestrukturen und können daher bei der Feststellung der Schußfadenausrichtungen außer Betracht bleiben.
-
Ausgehend von der Erkenntnis, daß bei einer Bahnstruktur, welche mehrere gleichmäßige, geradlinige Strukturformationen aufweist, im verzogenen Zustand sämtliche Winkel an den Knotenpunkten der Linienstrukturen annähernd um den gleichen Betrag verändert sind, wird die Winkelabweichung durch Vergleich des festgestellten Ausrichtungsmusters mit der Sollausrichtung bestimmt, beispielsweise durch Kreuzkorrelations-Rechnung.
