DE2453028B2 - Verfahren und vorrichtung zum messen der gleichmaessigkeit der farbstoffaufnahme eines zu pruefenden garns - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Gleichmäßigkeit der Farbstoffaufnahme eines zu prüfenden Garns durch Aufbringen eines Lichtstrahls mit kontinuierlichem Spektrum auf das Garn und durch Messen der Intensität des vom Garn reflektierten Lichtstrahls in speziellen Weüenlängenbereichen und betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus dem Handbuch der Werkstoffprüfung. 2. Auflage, Band 5, H. Sommer: Die Prüfung der Textilien, S. 264 und 265, ist es bekannt. Farbabweichungen von einem gegebenen Standard durch ein entsprechendes optisches Gerät zu messen. Hier ist lediglich festgestellt, daß die Farbunterschiedsmessung sich gut zur Betriebskontrolle eignet und bei dem Gerät von H u η t e r in Nordamerika weiterentwickelt worden ist. Dieses erläuterte Gerät von H u η t e r ist aber lediglich im Zusammenhang mit der direkten physikalischen Farbmessung mittels Fotoelementen mit Glasfiltern an sich bekannt. Eine Verbindung zu der Messung der Farbstoffaufnahme eines zu prüfenden Garns ist aus dieser Veröffentlichung nicht zu entnehmen.

Nach einer weiteren Veröffentlichung, Journal of the Optical Society of America, Bd. 32, S. 509 - 538, nämlich einem Aufsatz von Richard S. H u η t e r, wird angeregt, die Farbdifferenzmessung unter anderem für Textilprodukte vorzusehen, und es wird im folgenden der Aufbau eines solchen Farbdifferenzmeßinstruments mit hoher Präzision beschrieben. Die Anwendung eines solchen Verfahrens bei der Beobachtung der Farbstoffaufnahme von Garnen ist jedoch nicht angeregt.

In nachteiliger Weise erforderte die bislang zur Farbunterschiedsmessung verwendete Meßmethode das Aufbringen eines Lichtstrahls auf ein gewebtes Stück mit einer gewissen Fläche, z. B. ein gewebtes Tuch, ein gewirkter Stoff usw., um die Lichtintensität zu messen, die von diesem flächigen Gewebe reflektiert wird. Die ganz anders gelagerten Probleme bei der Messung eines durchlaufenden feinen, linearen Fadens oder eines garnartigen Materials im durchlaufenden Zustand sind nicht angesprochen, denn man sah es als schwierig an, eine für die Messung hinreichende Stabilität der reflektierten Lichtstrahlen zu erhalten.

Die physikalischen Eigenschaften von Garn verändern sich, selbst wenn es kontinuierlich aus demselben Material hergestellt wird, außer wenn viele Betriebsbedingungen sorgfältig konstant gehalten werden. Um jedoch diese Bedingungen genau aufrecht zu erhalten, sind sehr komplizierte und teure Einrichtungen selbst bei der fortgeschrittenen derzeit zur Verfugung stehenden Technologie erforderlich. Selbst dann ist es nicht praktisch oder sogar unmöglich, eine perfekte Gleichmäßigkeit zu erhalten, und es ist ein bestimmter

khwankungsbereich gegeben. Demgemäß werden die physikalischen Eigenschaften von Garn gesteuert, so iaß sie sich normalerweise innerhalb dieses Bereichs »'erändern.

Wenn diese Veränderung der physikalischen Eigen- schäften von Garn unter Bezugnahme auf das Ziehen von synthetischen Fäden betrachtet wird, beeinflußt die Schwankung der Zustände oder Bedingungen, wie z. B. die Ziehgeschwindigkeit und Zieh- oder Kühlteirpera- turen, in erheblichem Maße störend die physikalischen ic Eigenschaften des gezogenen Garns, z. B. den Grad der molekularen Ausrichtung, Reißfestigkeil, Hakfestigkeit, Knüpffestigkeit, Ausdehnungskoeffizient und Elastizitätsmodul.

Es gibt jedoch viele Gründe für solche Schwankungen der physikalischen Eigenschaften, und es ist nahezu unmöglich, jede nach ihrem Auftreten zu analysieren. Außerdem ist eine solche Analyse nicht notwendig, da das Garnprodukt auf der Basis seiner physikalischen Endeigenschaften eingeteilt bzw. klassifiziert wird.

Diese Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Garns kann dadurch vorgenommen werden, daß man den Grad der Ungleichmäßigkeit mißt, mit welcher Farbstoff angenommen wird. Die Veränderungen physikalischer Eigenschaften entsprechen gut Veränderungen der Farbstoffungleichmäßigkeit.

Die physikalisch interessanten Eigenschaften sind bei dieser Bestimmung diejenigen, die das Garnprodukt als solches besitzt, z. B. die einzelnen physikalischen Eigenschaften in den einzelnen Stufen des Garnherstellungsverfahrens, und der Grad der molekularen Ausrichtung in der Ziehstufe.

Die Messung der Farbstoffungleichheit des Garns wird durch Beobachtung des Fadens durch einen erfahrenen Arbeiter ausgeführt, wobei der Faden durch Weben oder Knüpfen dieser Garne erhalten ist, und das Garn wird eingeteilt und klassifiziert als erste Klasse, zweite Klasse oder unt~r normal.

Das Knüpfen oder Weben nur zum Zweck der Garnbeobachtung ist jedoch nicht nur kompliziert, sondern erfordert auch viele Stunden, um die Ergebnisse zu erbringen. Da die Messung als solche von menschlichen Helligkeitsbestimmungen abhängt, spielen menschliche, subjektive Faktoren hinein, und die Ergebnisse ändern sich mit der Zuverlässigkeit bzw. in Abhängigkeit von der Beobachtung durch den Menschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren bzw. die bekannte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dahingehend zu verbessern, daß bei der Anwendung auf Garne unabhängig von etwa auftretenden Formschwankungen des Garns und unabhängig von Schwankungen des ausgesandten Lichtstrahls eine zuverlässige Betriebskontrolle der Farbstoffgleichmäßigkeit der Garne möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf das laufende Garn eine Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter aufgebracht wird, der vom Garn reflektierte Strahl derart in zwei Teile aufgeteilt wird, daß der eine Teil im Bereich des nahen infrarot und der andere im sichtbaren Bereich liegt, daß die Intensitätsmessung für jeden der beiden geteilten Strahlen vorgenommen wird und daß das Verhältnis der Intensitäten bestimmt wird. In vorteilhafter Weise werden hierdurch die Fehler der herkömmlichen Meßtechniken ausgeschaltet. Nach der Erfindung geht man nach folgenden Schritten vor:

1. Aufbringen einer Zv/irnung von mindestens hundert Drehungen pro Meter auf ein Garn, das kontinuierlich der Meßanlage zugeführt wird,

2. Auftreffen eines Strahls auf das Garn, wobei der Strahl ein Spektrum aufweist, das vom sichtbaren Bereich bis in den nahen infrarot-Bereich kontinuierlich ist, und

3. Aufteilen der von dem gezwirnten Garn reflektierten Strahlen in zwei Teile, wobei die Eigenschaften des Nah-lnfrarotbereichs auf den einen dieser Teile und die Helligkeitseigenschaften auf den anderen Teil aufgebracht werden, und Bestimmung des Verhältnisses der Intensität des vorhergehenden zur Intensität des letzteren.

Die Bestimmung der physikalischen Eigenschaften eines Garns erhält man damit insbesondere dadurch, daß man den Grad der Ungleichmäßigkeit mißt, mit welchem Farbstoff vom Garn angenommen wird. Die Veränderungen physikalischer Eigenschaften entsprechen gut den Veränderungen der Farbstoffgleichmäßigkeit.

Durch die Anwendung der in anderem Zusammenhang an sich bekannten Verfahren auf die Beobachtung der Farbstoffaufnahme von Garnen ist es in überraschender Weise erstmals gemäß der Erfindung möglich geworden, die Farbstoffaufnahme eines Garns zu messen, dem eine Zwirnung von etwa 100 Umdrehungen pro Meter gegeben wurde, um dadurch die Stabilität seiner Form sicherzustellen und den Reflexionswinkel reproduzierbar zu halten. Ferner ist gemäß der Erfindung an einer Aufteilung des reflektierten Lichtstrahls in zwei Anteile so gedacht, daß man dem einen die charakteristischen Eigenschaften des nahen Infrarot und dem anderen die des sichtbaren Bereichs mitteilt. Durch die Errechnung des Intensitätsverhältnisses des einen Strahlenteils zum anderen können Schwankungen des Lichts und Veränderungen der Garnform kompensiert werden. Wenngleich es Vorrichtungen gibt, um einem Garn eine Zwirnung zu erteilen, ist es doch von erfinderischer Bedeutung, wenn man diese Zwirnung nun zu Meßzwecken der Farbaufnahme eines durchlaufenden Garns benutzt, wie gemäß der Erfindung vorgesehen.

Zweckmäßig ist es bei der Bestimmung des Intensitätsverhältnisses, wenn der Logarithmus des Verhältnisses bestimmt wird; insbesondere wenn das zu messende Garn kontinuierlich gefärbt wird.

Bei vorteilhafter Weiterbildung des erfinderischen Verfahrens ist es zweckmäßig, wenn außer dem zu prüfenden Garn gleichzeitig und kontinuierlich ein Standardgarn zugeführt wird, auf das dieselbe Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter wie auf das zu prüfende Garn aufgegeben wird, wenn derselbe Lichtstrahl auf beide Garne auftrifft, wenn auch der vom Standardgarn reflektierte Lichtstrahl in zwei Teile geteilt wird, die in denselben Bereichen wie die zu den zu prüfenden Garnen gehörenden Teilstrahlen liegen und deren Intensität ebenfalls gemessen wird, wenr auch für das Standardgarn das Intensitätsverhältnis dei beiden Strahlenteile bestimmt wird und wenn die Differenz zwischen den Inteiisitätsverhältnissen für da: kaufende Standardgarn und für das zu messende Garr berechnet wird. Vorteilhaft ist es hierbei besonders wenn die Garne vor der Messung gleichzeitig gefärb werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens is gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufbringe! einer Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pn

Meter auf das zu messende Garn, eine Einrichtung zur Aufteilung des von dem Garn reflektierten Strahls in zwei reflektierte Strahlenanteile, ein Nah-Infrarotfilter, welches im Weg des einen Teilstrahls des reflektierten Strahls vorgesehen ist, ein weiteres Filter, welches im Weg des anderen Teilstrahls des reflektierten Strahls vorgesehen ist und nur sichtbares Licht durchläßt, und durch eine Einrichtung zur Intensitätsmessung der Strahlung mit einem Rechner für das Teilen der durch die Messung erhaltenen Werte. Auch hier ist es zweckmäßig, wenn der Rechner zur Bestimmung des Logarithmusverhältnisses vorgesehen ist.

Weiterhin ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung vorteilhaft ausgestaltet durch eine Einrichtung zur gleichzeitigen und kontinuierlichen Zuführung des zu messenden Garns zusammen mit einem Standardgarn, eine Einrichtung zur Beaufschlagung beider Garne mit einem Lichtstrahl und zur Auftrennung auch des von Standardgarn reflektierten Strahls in zwei Teile entsprechend der Auftrennung beim zu prüfenden Garn, ein in jedem der zuletzt genannten Strahlenteile angeordnetes Filter sowie Intensitäts- und Recheneinrichtungen wie für Strahlenteile beim zu prüfenden Garn sowie einen Differenzbildner zur Bildung der Differenz zwischen Intensitätsverhältnissen für das laufende Standardgarn und für das zu messende Garn.

Durch die Erfindung erreicht man also bei der Messung der Gleichmäßigkeit der physikalischen Eigenschaften des Garns, dargestellt durch die Ungleichmäßigkeit seiner Farbstoffaufnahme, bemerkenswerte Vorteile, von denen die folgenden besonders herausgestellt sind:

1. Wirken, Stricken oder Weben des Garns für eine visuelle Prüfung ist vollständig unnötig; die Messungen können auf dem Garn als solchem vorgenommen werden; sie können unmittelbar erfolgen, und die Ergebnisse können sofort zur Qualitätskontrollabteilung zurückgeführt werden,

2. da die Messung nicht von subjektiven menschlichen Reaktionen abhängt, fehlt keine Gleichmäßigkeil infolge individueller Unterschiede,

3. durch Aufbringen einer Zwirnung von mindestens 100 U/m auf das Garn können genaue Messungen ausgeführt werden, unbeachtlich der Art und Gestalt des Garns und unabhängig von äußeren Elementen, wie z. B. Rauschen, und

4. die Farbstoffunebenheit des Garns kann gemessen werden unbeachtlich der Veränderung der Farbstoffbedingungen im Verlauf der Zeit.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 und 3 graphische Diagramme unter Darstellung des Verhältnisses zwischen der Fonnveränderung des Garns und den gemessenen Werten und

Fi g. 4 schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung werden spezielle Ausdrücke zur Beschreibung spezieller Teile und Merkmale verwendet, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Diese Begriffe werden zum Verständnis und zur klaren Darstellung verwendet, und es sind keine Beschränkungen damit beabsichtigt

Gemäß Fig. 1 trägt eine Spule 1 das zu messende Garn. Mit 2 ist eine Garnausgabeführung, mit 3a und 36 sind Garnführungsrollen bezeichnet, 4 ist ein Farbstoffbad, das flüssigen Farbstoff 5 enthält, 6 ist ein Paa Abquetschwalzen, 7 ist eine Falschzwirnmaschine ii herkömmlicher Art mit einer Spindel, 8 ist ein« Garnaufwickelspule, 9 ist ein Motor für den Antrieb dei Spule 8,10 ist eine Glühlampe, 11 ist eine Linse, 12 ist eir Halbspiegel, 13A ist ein Helligkeitsfilter, i3B ist eir Nahinfrarot-Interferenzfilter, 14/4 und 14£sind photo elektrische Wandler, 15/4 und 15Z? sind Spannungsver stärker, 16 ist ein logarithmischer Rechner, und 17 ist eir

ίο Analog-Aufzeichnungsgerät

Das Garn (Ym) von der Spule 1 wird von dei Garnabnahmeführung und den Führungsrollen 3A-3E geführt, verläuft durch die Farbstoff-Flüssigkeit und wird gefärbt. Das gefärbte Garn (Ym) hat eine

ι s Falschzwirnung durch die Falschzwirnvorrichtung 7 und wird auf die Spule 8 aufgewickelt Ein Lichtstrahl wird von der Glühlampe 10 unter einem Winkel von 45° auf das falsch gezwirnte Garn (Y_M) gerichtet. Die reflektierten Strahlen werden unter einem Winkel von 45° zum Anfangsstrahl unter 90° relativ zum Garn gerichtet und durch die Linse 11 zum Halbspiegel 12 geführt. Dieser wandelt den reflektierten Strahl in zwei Teile um.

Einer dieser Teile wird durch das Helligkeitsfilter 13a geführt, welches dieselben Eigenschaften hat, wie sie vom menschlichen Auge beobachtet werden, und der andere Teil des reflektierten Strahls geht durch das Filter 135 mit einer Spitze im nahen Infrarotbereich (750-1200 Γημ).

Die Intensität der sich ergebenden Strahlen werden in elektrische Signale (Spannungssignale) E\, Et umgewandelt, die zu herkömmlichen Hochspannungen durch die Spannungsverstärker i5A 155 verstärkt werden, und diese Spannungen werden dann als E\, Ej in den logarithmischen Rechner 16 geführt.

Durch den logarithmischen Rechner 16 wird der Logarithmus des Verhältnisses der verstärkten elektrischen Signale, nämlich log Ε\ΊΕΐ bestimmt und das Ergebnis wird kontinuierlich von dem Analogrecorder 17 aufgezeichnet. Dieser aufgezeichnete Wert entspricht der Helligkeitsungleichmäßigkeit des Garns in seiner Längsrichtung, was den Veränderungen der physikalischen Eigenschaften in Längsrichtung des Garns entspricht.

Weitere ausführliche Erläuterungen werden im Hinblick auf die folgende Ausführungsform gegeben.

Bei dieser Ausführungsform wird der logarithmische Rechner 16 verwendet, und der Logarithmus des Verhältnisses der zwei elektrischen Signale wird bestimmt. Es ergeben sich erhebliche Vorteile durch Aufgreifen solcher Einrichtungen.

Der eine Vorteil besteht darin, daß durch die Verwendung des Verhältnisses der Spannungssignale der Einfluß der Schwankungen des Lampenstrahls minimal gehalten wird.

Der Einfluß der ausgeübten Formveränderung des Garns wird auch minimal gehalten. Wenn die Intensität der Lichtstrahlquelle variiert, verändert sich auch die Intensität des reflektierten Strahls, selbst wenn keine Farbstoffungleichmäßigkeit im Garn besteht Deshalb ergibt das gemessene Ergebnis selbst dann eine Farbstoffungleichmäßigkeit, wenn keine tatsächliche Farbstoffungleichmäßigkeit besteht Bei der Verwendung aufgeteilter reflektierter Strahlen gemäß der Erfindung schwanken jedoch die aufgeteilten Strahlen mit demselben Verhältnis, und deshalb ist das gemessene Verhältnis überhaupt nicht störend beeinflußt Ein anderer Vorteil besteht darin, daß durch das

I £■

Austragen logarithmischer Rechnungen selbst ein kleines Eingangssignal als großes Ausgangssignal gewonnen werden kann.

Sogar wenn man die Signale in der oben beschriebenen Weise behandelt, wenn die Gestalt oder Form des Garns sich erheblich während der Messung verändert, kann jedoch die Meßeinrichtung nicht für alle Zwecke als vollständig ausreichend erachtet werden. Je nach der Gestalt des Garns reflektiert der Lichtstrahl in unerwarteten Richtungen, und manchmal kann der photoelektrische Wandler den reflektierten Strahl überhaupt nicht einfangen; selbst wenn der reflektierte Strahl eingefangen wird, ist er wahrscheinlich sehr schwach, und es ist notwendig, einen hochempfindlichen photoelektrischen Wandler oder Spannungsverstärker zu benutzen. Je höher die Empfindlichkeit des photoelektrischen Wandlers oder Spannungsverstärkers ist, um so teurer ist er im allgemeinen. Hochempfindliche photoelektrische Wandler oder Spannungsverstärker neigen auch dazu, durch verschiedene Störungen beeinträchtigt zu werden und ein niedriges Verhältnis von Signal zu Rauschen vorzusehen.

Wenn eine Zwirnung auf das Garn aufgebracht wird, begrenzt dies die Schwankung seiner Gestalt. Wenn die Farbstoffzustände gleichmäßig sind, werden stets reflektierte Strahlen gleicher Intensität erhalten. Auch wird die Richtung der reflektierenden Strahlen konstant.

Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Drehungen der Zwirnung und des gemessenen Werts ist von Bedeutung, wie jetzt diskutiert wird.

F i g. 2 veranschaulicht Messungen einer Farbstoffungleichmäßigkeit von gezwirntem Garn mit einer Zwirnung von 10-20 Umdrehungen pro Meter (selbst nicht wirksam gezwirntes Garn hat diese große Zwirnung), unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 1. Das Garn ist jedoch nicht der Falschzwirnung unterworfen. Das bei dieser Messung verwendete Garn ist ein Polyestergarn (75D, 36F, Anzahl der Drehungen 20/m).

Aus F i g. 2 erkennt man, daß der gemessene Wert an den Stellen B erheblich schwankt Diese Schwankungen werden nicht durch eine tatsächliche Farbungleichmäßigkeit erbracht (im folgenden als »scheinbare Schwankung« bezeichnet), und dies wird durch andere Messungen bestätigt

Diese scheinbare Schwankung wird durch die Entwicklung oder den Aufbau einer stetigen Zwirnung sowie durch intermittierende Schwingbewegung hervorgerufen. Wenn eine solche niedrige Zwirnung, wie oben erwähnt, durch eine Führung und eine Spannungssteuervorrichtung läuft bewirkt die durch die Führung und die Spannungsvorrichtung aufgebaute Reibung, daß sich die Zwirnung an einer Stelle konzentriert Ein solches Phänomen wird gewöhnlich als »stagnierende oder stetige« Zwirnung bezeichnet Wenn das Drehmoment infolge der Zwirnung größer wird als die Reibkräfte, fließt eine hin* und hergehende Bewegung der Zwirnung zeitweilig in Längsrichtung des Garns, und die Gestalt des Garns schwankt an der Meßstelle erheblich.

F i g. 3 veranschaulicht Messungen, die zeigen, wie die scheinbare Schwankung sich verändert indem die Vorrichtung gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird. Die bei diesen Messungen verwendeten Garne waren Polyestergarne (75 D, 36 F, die Anzahl der Umdrehungen 20 U/m), und man erhielt durch die Verarbeitung eines solchen Polyestergarns ein voluminöses Garn.

Wie man aus Fig.3 sieht ist es sowohl bei dem Polyestergarn (Kurve A), als auch bei dem verarbeiteten S Garn (Kurve B) möglich, die scheinbare Schwankung dadurch zu verhindern, daß man eine Zwirnung von etwa 100 U/m aufbringt. Dieses Phänomen gibt es bei fast allen Garnen, wie durch Experimente bestätigt ist. Diese Tatsache zeigt daß wenn eine Zwirnung von

ι ο mindestens hundert U/m auf das Garn aufgebracht wird, es möglich ist, die stagnierende oder stetige Zwirnung sowie die hin- und hergehende Bewegung der Zwirnung innerhalb Bereiche zu begrenzen, welche die Messungen nicht störend beeinflussen.

Als nächstes werden die betreffenden Komponenten bzw. Bestandteile der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung ausführlicher erläutert.

Bezüglich der Garnzuführanlage (nämlich von der Spule 1 zu den Klemmrollen 6) sind verschiedene Modifikationen vorgenommen worden. Wenn man z. B. schon gefärbtes Garn mißt, ist es nicht notwendig, ein Farbstoffbad vorzusehen. Es ist auch möglich, Garn von mehreren Spulen zuzuführen, die mit Garnen unterschiedlicher Arten dadurch gewickelt sind, daß die Spulen nacheinander geschaltet sind, oder solche Spulen können im Voraus zusammengeschaiiet werden. Es kann eine beliebige herkömmliche Falschzwirnmaschine 7 einschließlich der Spindelart und Falschzwirnmaschinen mit Stiften verwendet werden. Auch Falschzwirnmaschinen mit Ringläufer oder Flyer und mit Etagenzwirnung können verwendet werden, sie neigen jedoch dazu, kompliziert und unhandlich zu sein.

Verschiedene Formen von Lichtstrahlen können verwendet werden; der Strahl sollte einen sichtbaren Bereich und einen Bereich im nahen infrarot haben (Wellenlängen im Bereich von etwa 200-120OmH). Auch sollte der Strahl eine kontinuierliches Spektrum haben, was notwendig ist, um einem der aufgeteilten reflektierten Strahlen die notwendigen Helligkeitseigenschaften mitzuteilen. Der kontinuierliche Bereich im nahen Infrarot ist notwendig, um dem anderen reflektierten Teiistrahl die Eigenschaften des nahen Infrarots mitzuteilen.

Der Einfallwinkel des auftreffenden Strahls und der Winkel des reflektierten Strahls sind nicht begrenzt. Die in F i g. 1 gezeigten Winkel sind jedoch üblich, wenn der Aufbau in der dargestellten Weise erfolgt da dies bequem ist bei der Gewährleistung des Strahls 10, wegen der Vereinheitlichung der optischen Achsen der reflektierten Strahlen und wegen der Anordnung der Linse 11, des Halbspiegels 12, der Filter 13/4 und 13£ und der photoelektrischen Wandler HA und 145.

Die Richtung des Lichtstrahls ist nicht auf die Bewegungsrichtung des Garns begrenzt (d.h. in

ss Längsrichtung des Garns), sie sollte aber beispielsweise quer zur Laufrichtung liegen.

Die photoelektrischen Wandler 14Λ und 145 werden dadurch ausgewählt daß man die Wellenlänge des auftreffenden Strahls oder seine Intensität in Rechnung stellt Sie können Photovervielfacher oder Sonnenbatterien sein. Wenn die Intensität der Strahlquelle mit I₁ bezeichnet wird, und die Verteilung der Intensität dei Wellenlänge des Strahls P₀ (A) ist gilt die folgende Gleichung:

709S9M2

OJ UZÖ

wo λ die Wellenlänge und Αι, λι die gemessenen Bereiche der Wellenlänge bedeuten.

Wenn ferner das Verhältnis der Veränderung des Betrages des reflektierten Strahls gemäß der Gestalt des Garns (Gestaltungskoeffizient) 5 genannt wird und die Verteilung der Intensität des reflektierten Strahls, der selektiv vom Garn absorbiert wird, P (A) genannt wird, werden die Beträge des durch die Halbspiegel Im, Im durchgelassenen und reflektierten Strahls durch die folgenden zwei Gleichungen ausgedrückt:

/_H, = C₁SP(X) I_H2 = C₂SP(A)

(2)

(3) >5

wobei Q das Durchlaßverhältnis des Halbspiegels angibt und C2 das Reflektionsverhältnis des Halbspiegels angibt.

Ferner werden die Intensität des Strahls A, welcher durch das Filter \3A hindurchggeht, und die Intensität des Strahls /2, welche durch das Filter 135 hindurchgeht, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

20

F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung mit diesem Vorteil. I F i g. 4 sind gleiche Teile mit ähnlichen Bezugszeiche versehen, und die Garnzuführeinrichtung und di Garnaufwickelvorrichtung sind weggelassen.

F i g. 4 zeigt eine gleichzeitige und stetige Zuführun] des zu messenden Garns (Ym) und auch eine Standardgarns (Ys). Meßsysteme MS ähnlich den ii F i g. 1 gezeigten sind vorgesehen. Die Ausgänge de entsprechenden Meßsysteme MS (d. h. die Ausgang! des logarithmischen Rechners 16) werden in Integrato ren 18m, 18.s die an die entsprechenden Meßsyste me M, S angeschlossen sind, und die Ausgänge dei Integratoren 18** I85 werden in einen Subtraktor Ii eingeführt und subtrahiert.

Es besteht ein guter Grund dafür, warum die gemessene Differenz infolge der Veränderung der Farbstoffbedingungen im Verlauf der Zeit durch einen solchen Aufbau kompensiert werden kann.

Wenn jedes Signal wie in F i g. 4 gezeigt bestimmt wird, gelten die folgenden Gleichungen:

(8)

'1

1₁ = C₁S f PWy₁ (λ)άλ = Zc₁SZ₀ Y

'1

'1

1₂ = C₂S j PWy₁(XIdX = I^Sl'o

(4)

(5) wo K\ eine Konstante und 7die Integrationszeit ist. Deshalb ist die Differenz zwischen Y_sund Ym:

wo Y den K-Wert (Helligkeit) angibt, y, (λ) die Wellenlängeneigenschafien des Filters 13/4 angibt, J^(A) die Wellenlängeneigenschaften des Filters \3B angibt und k\ und A^ Konstante sind.
Demgemäß ist das Verhältnis ρ von /1 zu I₂

40

h _

(6)

wo K eine Konstante ist.

Obwohl im allgemeinen die Helligkeit eines reflektierten Strahls als Helligkeitswert L ausgedrückt wird, der mehr der psychologischen Empfindung als der V-Wert entspricht, fand man bestätigt, daß dieser L-Wert eine bestimmte Relation zu dem F-Wen hat, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

L=IOOfY (7)

Wenn der reflektierte Strahl vom Garn aufgeteilt wird, und die Eigenschaften der Wellenlängen dem jeweiligen reflektierten Strahl aufgegeben werden, wird hierdurch ermöglicht^den Helligkeitswert Yza messen. Ferner- ist es einfach, diesen Wert dem vorgenannten L-Wert-pntsprechen zu lassen.

Selbst durch ein solches Beispiel ist es schwierig, Meßdifferenzen wieder gut zu machen, die bei Färbungszuständen auftreten, da Zeit infolge dsr Veränderungen vergeht

Zum Beispiel verändert sich die Konzentration der Farbstoff-Flüssigkeit in dem Farbstoffbad gewöhnlich im Laufe der Zeit Es "ist notwendig, die gemessene Differenz entsprechend zu kompensieren.

(10)

Als nächstes sei angenommen, daß die Farbstoffzustände und die Werte der entsprechenden Signale wie folgt schwanken:

45 wo ki und k₂ Schwankungskonstanten sind Dann lautet die umgeschriebene Gleichung (10):

(ii)

55 Durch Vergleich der Gleichung (10) mit der Gleichung (11) erkennt man, daß der Ausgang AK des Subtraktors I9sefostdann nicht störend beeinflußt-würd,; wenn die Farbstoffzustände oder -bedingungeninder» angenommenen Weiseschwanken. 1

Das zu messende Garn und das StandardganMnuß*ei« dieser Ausfühningsform erfahrungsgemäß; exakt diei gleichen^Farbstoffzuständeaufweisen.-DemgemäßiWÄP-. den die zwei Garne gewöhnlich gleichzeitig gefärbt, · *

Die Meßeinrichtung für diese Ausfehrungsfonn^kann

'/837

auch mit gewissen Änderungen verwendet werden, wie die Meßeinrichtung der ersten Ausführungsform. Zum Beispiel wird das Meßsystem 5 des Standardgarns (Ys) abgetrennt, um nur das Meßsystem Mdes zu messenden Garns (YM) zu bewegen, und der Ausgang des logarithmischen Rechners 16 kann in den Analogre< der 17 eingeführt werden. Selbstverständlich kann a das Meßsystem 5des Standardgarns (Ys)\m Gegen; zu den vorherigen Ausführungen allein verwer werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Gleichmäßigkeit der Farbstoffaufnahme eines zu prüfenden Garns durch Aufbringen eines Lichtstrahls mit kontinuierlichem Spektrum auf das Garn und durch Messen der Intensität des vom Garn reflektierten Lichtstrahls in speziellen Wellenlängenbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß auf das laufende Garn eine Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter aufgebracht wird, der vom Garn reflektierte Strahl derart in zwei Teile aufgeteilt wird, daß der eine Teil im Eiereich des nahen Infrarot und der andere im sichtbaren Bereich liegt, daß die Intensitätsmessung für jeden der beiden geteilten Strahlen vorgenommen wird und daß das Verhältnis der Intensitäten bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Logarithmus des Verhältnisses bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Garn kontinuierlich gefärbt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem zu prüfenden Garn gleichzeitig und kontinuierlich ein Standardgarn zugeführt wird, auf das dieselbe Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter wie auf das zu prüfende Garn aufgegeben wird, daß derselbe Lichtstrahl auf beide Garne auftrifft, daß auch der vom Standardgarn reflektierte Lichtstrahl in zwei Teile geteilt wird, die in denselben Bereichen wie die zu dem zu prüfenden Garn gehörenden Teilstrahlen liegen und deren Intensität ebenfalls gemessen wird, daß auch für das Standardgarn das Intensitätsverhältnis der beiden Strahlenteile bestimmt wird, und daß die Differenz zwischen den Intensitätsverhältnissen für das laufende Standardgarn und für das zu messende Garn berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne vor der Messung gleichzeitig gefärbt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7) zum Aufbringen einer Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter auf das zu messende Garn Ym, eine Einrichtung (12) zur Aufteilung des von dem Garn reflektierten Strahls in zwei reflektierte Strahlenanteile, ein Nahinfrarotfilter (13 A), welches im Weg des einen Teilstrahls des reflektierenden Strahls vorgesehen ist, ein weiteres Filter (13 B), welches im Weg des anderen Teilstrahls des reflektierten Strahls vorgesehen ist und nur sichtbares Licht durchläßt, und durch eine Einrichtung (14 A, 14 B, 15 A, 15 B) zur Intensitätsmessung der Strahlung mit einem Rechner (16) für das Teilen der durch die Messung erhaltenen Werte.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (16) zur Bestimmung des Logarithmusverhältnisses vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1) zur gleichzeitigen und kontinuierlichen Zuführung des zu messenden Garns Ym zusammen mit einem Standardgarn Ys. eine Einrichtung zur Beaufschlagung beider Garne mit einem Lichtstrahl und zur Auftrennung auch des vom Standardgarn Vs reflektierten Strahls in zwei Teile entsprechend der Auftrennung beim zu prüfenden Garn, ein in jedem der zuletzt genannten Strahlenteile angeordnetes Filter (13 A, 13 B) sowie Intensität- und Recheneinrichtungen (14Λ, 145,15A 15ß, 16) wie für die Strahlenteile beim zu prüfenden Garn sowie einen Differenzbildner (19) zur Bildung der Differenz zwischen den Intensitätsverhältnissen für das laufende Standardgarn und für das zu messende Garn.