DE2453028C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Gleichmäßigkeit der Farbstoffaufnahme eines zu prüfenden 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 Wellenlängenbereichen 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 Textilproduktß 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 Verfügung stehenden Technologie erforderlich. Selbst dann ist es nicht praktisch oder sogar unmöglich, eine perfekte Gleichmäßigkeit zu erhalten, und es ist ein bestimmter

Schwankungsbereich gegeben. Demgemäß werden die physikalischen Eigenschaften von Garn gesteuert, so daß sie sich normalerweise innerhalb dieses Bereichs verändern.

Wenn diese Veränderung der physikalischen Eigenschäften 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 Kühltemperaturen, in erheblichem Maße störend die physikalischen Eigenschaften des gezogenen Garns, z. B. den Grad der molekularen Ausrichtung, Reißfestigkeit, 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 unter 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 ais 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 Zwirnung 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-Infrarotbereichs 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 erfinderischer Verfahrens ist es zweckmäßig, wenn außer dem zi prüfenden Garn gleichzeitig und kontinuierlich eir Standardgarn zugeführt wird, auf das dieselbe Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pro Meter wie au das zu prüfende Garn aufgegeben wird, wenn derselb« Lichtstrahl auf beide Garne auf trifft, wenn auch der von Standardgarn reflektierte Lichtstrahl in zwei Teili geteilt wird, die in denselben Bereichen wie die zu dei zu prüfenden Garnen gehörenden Teilstrahlen liegei und deren Intensität ebenfalls gemessen wird, wem auch für das Standardgarn das Intensitätsverhältnis de beiden Strahlenteile bestimmt wird und wenn di Differenz zwischen den Intensitätsverhältnissen für da laufende Standardgarn und für das zu messende Gar berechnet wird. Vorteilhaft ist es hierbei besonder wenn die Garne vor der Messung gleichzeitig gefärfc werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens i: gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufbringe einer Zwirnung von mindestens 100 Umdrehungen pr

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 Gleichmäßigkeit 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,

Fig.2 und 3 graphische Diagramme unter Darstellung des Verhältnisses zwischen der Formveränderung des Garns und den gemessenen Werten und

F i 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 3b sind Garnführungsrollen bezeichnet, 4 ist ein Farbstoffbad, das flüssigen Farbstoffs enthält, 6 ist ein Paar Abquetschwalzen, 7 ist eine Falschzwirnmaschine in herkömmlicher Art mit einer Spindel, 8 ist eine Garnaufwickelspule, 9 ist ein Motor für den Antrieb der Spule 8,10 ist eine Glühlampe, 11 ist eine Linse, 12 ist ein Halbspiegel, 13Λ ist ein Helligkeitsfilter, 13Ä ist ein Nahinfrarot-Interferenzfilter, HA und 14ß sind photoelektrische Wandler, 15,4 und \5B sind Spannungsverstärker, 16 ist ein logarithmischer Rechner, und 17 ist ein

ίο Analog-Aufzeichnungsgerät.

Das Garn (Ym) von der Spule 1 wird von der Garnabnahmeführung und den Führungsrollen 3A-3L· geführt, verläuft durch die Farbstoff-Flüssigkeit und wird gefärbt. Das gefärbte Garn (Y_M) hat eine Falschzwirnung durch die Falschzwirnvorrichtung 1 und wird auf die Spule 8 aufgewickelt. Ein Lichtstrahl wird von der Glühlampe 10 unter einem Winkel von 45° auf das falsch gezwirnte Garn (Ym) gerichtet. Die reflektierten Strahlen werden unter einem Winkel vor 45° zum Anfangsstrahl unter 90° relativ zum Garr gerichtet und durch die Linse 11 zum Halbspiegel 12 geführt. Dieser wandelt den reflektierten Strahl in zwe Teile um.

Einer dieser Teile wird durch das Helligkeitsfilter t3i geführt, welches dieselben Eigenschaften hat, wie sie vom menschlichen Auge beobachtet werden, und dei andere Teil des reflektierten Strahls geht durch da; Filter 13ß mit einer Spitze im nahen Infrarotbereicr (750- 1200 πιμ).

Die Intensität der sich ergebenden Strahlen werden ir elektrische Signale (Spannungssignale) E₁, E₂ umgewan delt, die zu herkömmlichen Hochspannungen durch dis Spannungsverstärker 15Λ, 15S verstärkt werden, unc diese Spannungen werden dann als E₁', E₂' in der logarithmischen Rechner 16 geführt.

Durch den logarithmischen Rechner 16 wird dei Logarithmus des Verhältnisses der verstärkten elektri sehen Signale, nämlich log £Ί 7 E₂' bestimmt, und da: Ergebnis wird kontinuierlich von dem Analogrecordei

17 aufgezeichnet. Dieser aufgezeichnete Wert ent spricht der Helligkeitsungleichmäßigkeit des Garns ir seiner Längsrichtung, was den Veränderungen dei physikalischen Eigenschaften in Längsrichtung de: Garns entspricht.

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

Bei dieser Ausführungsform wird der logarithmisch« Rechner 16 verwendet, und der Logarithmus de: Verhältnisses der zwei elektrischen Signale win

bestimmt. Es ergeben sich erhebliche Vorteile durcl Aufgreifen solcher Einrichtungen.

Der eine Vorteil besteht darin, daß durch dii Verwendung des Verhältnisses der Spannungssignali der Einfluß der Schwankungen des Lampenstrahl minimal gehalten wird.

Der Einfluß der ausgeübten Formveränderung de Garns wird auch minimal gehalten. Wenn die Intensitä der Lichtstrahlquelle variiert, verändert sich auch dii Intensität des reflektierten Strahls, selbst wenn keim Farbstoffungleichmäßigkeit im Garn besteht. Deshall ergibt das gemessene Ergebnis selbst dann eini Farbstoffungleichmlßigkeit, wenn keine tatsächlich) Farbstoffungleichmäßigkeit besteht. Bei der Verwen dung aufgeteilter reflektierter Strahlen gemäß de Erfindung schwanken jedoch die aufgeteilten Strahlei mit demselben Verhältnis, und deshalb ist das gemesse ne Verhältnis überhaupt nicht störend beeinflußt.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß durch da

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 Meßsielle erheblich.

F i g. 3 veranschaulicht Messungen, die zeigen, wie die scheinbare Schwankung sich verändert, indem die Vorrichtung gemäß der in Fig. I 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 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 Garnzuiühranlage (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 zusammengeschaltet 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 200-1200 ηιμ). 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 Teilstrahl die Eigenschaften des nahen Infrarots mitzuteilen.

Der Einfallwinkel des auftreffenden Strahls und der Winkel des reflektierten Strahls sind nicht begrenzt. Die in Fig. 1 gezeigten Winkel sind jedoch üblich, wenn der Aufbau in der dargestellten Weise e-folgt, da dies bequem ist bei der Gewährleistung des Strahls 10, wegen der Vereinheitlichung der optischen Achsen der

so reflektierten Strahlen und wegen der Anordnung der Linse 11, des Halbspiegels 12, der Filter 13,4 und 13£ und der photoelektrischen Wandler 14Λ und 14ß.

Die Richtung des Lichtstrahls ist nicht auf dk Bewegungsrichtung des Garns begrenzt (d. h. ir Längsrichtung des Garns), sie sollte aber beispielsweise quer zur Laufrichtung liegen.

Die photoelektrischen Wandler 14A und 14ß werder dadurch ausgewählt, daß man die Wellenlänge de: auftreffenden Strahls oder seine Intensität in Rechnunj to stellt. Sie können Photoverviclfacher oder Sonnenbatte rien sein. Wenn die Intensität der Strahlquelle mit J bezeichnet wird, und die Verteilung der Intensität de Wellenlänge des Strahls P₀ (λ) ist, gilt die folgend Gleichung:

wo A die Wellenlänge und Ai, A2 die gemessenen Bereiche der Wellenlänge bedeuten.

Wenn ferner das Verhältnis der Veränderung des Betrages des reflektierten Strahls gemäß der Gestalt des Garns (Gestaltungskoeffizient) S 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:

1₁₁₁ = C₁SP(A)

1₁₁₂ = C₂SPU)

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

Ferner werden die Intensität des Strahls A, welcher durch das Filter 13/4 hindurchggeht, und die Intensität des Strahls /2, welche durch das Filter 13ß hindurchgeht, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

Fig.4 zeigt eine Vorrichtung mit diesem Vorteil. In Fig.4 sind gleiche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, und die Garnzuführeinrichtung und die Garnaufwickelvorrichtung sind weggelassen.

F i g. 4 zeigt eine gleichzeitige und stetige Zuführung des zu messenden Garns (Yu) und auch eines Standardgarns (Y_s). Meßsysteme MS ähnlich den in Fig. 1 gezeigten sind vorgesehen. Die Ausgänge der entsprechenden Meßsysteme MS (d. h. die Ausgänge des logarithmischen Rechners 16) werden in Integratoren 18m, 18s, die an die entsprechenden Meßsysteme M, S angeschlossen sind, und die Ausgänge der Integratoren 18_M, 18₅ werden in einen Subtraktor 19 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 Fig.4 gezeigt bestimmt wird, gelten die folgenden Gleichungen:

"ζ
I₁ = C₁S f

P(A)JJ₁

= C₂S

>1

= Jc₁SJ₀V

= Ic₁SI₀

(4)

(5)

wo K) eine Konstante und Tdie Integrationszeit ist. Deshalb ist die Differenz zwischen Y_sund Ym:

wo Y den Y-Wert (Helligkeit) angibt, y_t (λ) die Wellenlängeneigenschaften des Filters 13A angibt, y₂ (A) die Wellenlängeneigenschaften des Filters 13ß angibt und ki und k₂ Konstante sind.

Demgemäß ist das Verhältnis ρ von I\ zu /2

/,_ ₌ Zc₁ SZ₀ Y 'I₂' " Ic₂SI₀

40

= KY,

(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 Y-Wert entspricht, Fand man bestätigt, daß dieser L-Wert eine bestimmte Relation zu dem Y-Wert hat, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

L= 100 \!

(D

45

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

Selbst durch ein solches Beispiel ist es schwierig, Meßdifferenzen wieder gut zu machen, die bei Färbungszustünden auftreten, da Zeit infolge der 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.

ar-

r.-

Als nächstes sei angenommen, daß die stände und die; Werte der entsprechenden folgt schwanken:

FarbstoffzuSignale wie

ί Ε

ι μ

wo k\ und k₂ Schwankungskonstanten sind.

Dann lautet die umgeschriebene Gleichung (10):

/IY

55 -*■/Mt:

Durch Vergleich der Gleichung (10) mit de

Gleichung (11) erkennt man, daß der Ausgang Δ Υ dc

Subtraktors 19 selbst dann nicht störend beeinflußt wire wenn die Farbstoffzuständc oder -bedingungen in de angenommenen Weise schwanken.

Das zu messende Garn und das Standardgarn muß bt

dieser Ausführungsform erfahrungsgemäß exakt di

gleichen Farbstoffzuständc aufweisen. Dcmgcmüß wer

den die zwei Garne gewöhnlich gleichzeitig gefärbt.

Die Meßeinrichtung i'ür diese Ausführungsform kan

auch mit gewissen Änderungen verwendet werden, wie die Meßeinrichtung der ersten Ausführungsform. Zum Beispiel wird das Meßsystem S des Standardgarns (Ys) abgetrennt, um nur das Meßsystem Mdes zu messenden Garns (YM) zu bewegen, und der Ausgang des

logarithniischen Rechners 16 kann in den Analogrecc der 17 eingeführt werden. Selbstverständlich kann au' das Meßsystem 5 des Standardgarns (Ys) \m Gegensa zu den vorherigen Ausführungen allein verwenc¹ werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Gleichmäßigkeit dtr 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 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.

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 Teilst.rahlen 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. Verfahrer 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 Vs, eine Einrichtung zur Beaufschlagung beider Garne mit einem Lichtstrahl und zur Auftrennung auch des vorn Standardgarn Y_s 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, 14S, 15Λ, 155,16) 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.