DE2750153A1

DE2750153A1 - Verfahren und vorrichtung zur auswertung von garnsignalen in bezug auf der ungleichmaessigkeit ueberlagerte, mindestens angenaehert periodische anteile

Info

Publication number: DE2750153A1
Application number: DE19772750153
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Mannhart
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1977-03-21
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2750153B2; GB1597639A; BE863391A; HU180322B; JPS53117460A; CS196398B2; HK782A; MY8200221A; CH614421A5; IN149305B; DE2750153C3; US4152931A

Description

Manitz, Finsterwcicl & Grämkow

München 22, Robert-Koch-Str.i

Telefon (089) 224211

Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Garnsignalen in Bezug auf der Ungleichmässigkeit überlagerte, mindestens angenähert periodische Anteile.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung von Garnsignalen in Bezug auf der Ungleichmässigkeit überlagerte, mindestens angenähert periodische Anteile.

Die moderne Produktion von Garnen macht die dauernde und unmittelbare Ueberwachung der Garne an den Spinnstellen erforderlich. Damit können Unregelmässigkeiten einzelner Spinnstellen sofort erkannt und entsprechende Massnahmen getroffen werden, so dass die Erzeugung fehlerhafter Garne bereits bei deren Entstehung erkannt und nach kurzer Zeit verhindert wird.

Die Vielzahl der in einem Betrieb untergebrachten Spinnstellen erfordert daher ebenfalls eine Vielzahl von Ueberwachungseinrichtungen. Demgemäss muss danach getrachtet werden, die Ueberwachungsmethoden so zu gestalten, dass die dafür geeigneten Einrichtungen mit einem kleinstmöglichen Aufwand an Mitteln aufgebaut werden können.

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Um dies zu erreichen, muss auch die Zahl der Anforderungen, die an solche Ueberwachungsmethoden gestellt sind, auf einzelne Kriterien beschränkt werden. Ein dringendes Bedürfnis für die frühzeitige Erkennung der Produktion fehlerhafter Garne ist die Feststellung periodischer Anteile, die der allgemeinen, durch den Herstellungsprozess bedingten Ungleichmässigkeit überlagert sind. Wenn auch solche periodische Anteile in der allgemeinen Ungleichmässigkeit nicht besonders hervorstechen, können sie sich doch in der Weiterverarbeitung der Garne sehr störend auswirken, indem sie beispielsweise einen sogenannten Moir^-Effekt erzeugen, der das entsprechende Fabrikat unbrauchbar macht.

Für die Bestimmung periodischer Anteile in der Ungleichmässigkeit sind schon verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden. Für die hier vorliegende Aufgabe sind sie aber entweder zu langsam oder aber sie benötigen noch eine zu aufwendige Schaltung.

Durch die Beschränkung der Auswertung der Ungleichmässigkeit, bzw. des aus der Ungleichmässigkeit des Garnes mittels an sich bekannter Messorgane gewonnenen Garnsignals lediglich in Bezug auf deren periodischen Anteile wurde gefunden, rla3s sich zunächst die Autokorrelation für diese Aufgabe eignet. Insbesondere da sie die Grundlagen dafür bietet, die Garnsignale mittels digitaler Signalverarbeitungsverfahren auszuwerten.

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Die vorliegende Erfindung trägt diesen Voraussetzungen Rechnung und betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Garnsignalen in Bezug auf der Ungleichmässigkeit überlagerte, mindestens angenähert periodische Anteile, welche Garnsignale mittels Detektoren aus dem Garnquerschnitt bzw. Garndurchmesser gewonnen werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass in Komparatoren die Polarität diskreter Werte des Garnsi-

.vorgesehen werden, gnals χ (t) bestimmt wird, und dass Zähleinrichtungen, die ermitteln, wie oft in konstanten Abständen eine übereinstimmende Polarität der Garnsignale gefunden wird, und zwar für alle Verzögerungen Γ im Bereiche eines Verzögerungsintervalls T^ - T₁ .

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und bezieht sich auf Komparatoren zur Bestimmung der Polarität diskreter Werte des Garnsignals χ (t), ferner auf Zähleinrichtungen zur Bestimmung der Anzahl der Werte in konstanten Abständen mit übereinstimmender Polarität für alle Abstände im Bereich T* - i*_f, sowie auf Schwellwerteinrichtungen zur Peststellung des Ueberschreitens vorgegebener Zählwerte in den Zähleinrichtungen.

Anhand der Beschreibung und der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt: Pig.l als Blockschema eine erste Schaltungsanordnung, Pig.2 als Blockschema eine weitere Schaltungsanordnung,

Fig.3 eine Autokorrelationsfunktion der Signumfunktion eines ersten Garnsignals,

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Fig.4 eine weitere Autokorrelationsfunktion.

Bei der Verarbeitung eines Garnsignals in einem 8-bit-Mikrocomputer beträgt die Anzahl der Quantisierungsstufen des Garnsignals 256. Wenn man die Anzahl der Quantisierungsstufen reduziert, dann erhält man im Grenzfall zwei Quantisierungsstufen, also beispielsweise logisch "1", wenn das Signal positiv ist, oder logisch "0", wenn das Signal negativ ist. Mit anderen Worten, man bildet die Signumfunktion des Garnsignals, die definiert ist

/ fats J«) > O

' _Λ til

in diesem Pail lässt sich die Autokorrelationsfunktion

£t(U). X (k At-Tl

sehr einfach berechnen, da an die Stelle der Multiplikation die EXOR-Punktion tritt, die sich schaltungsmässig mit einem Gate, beim Mikrocomputer mit einem 2 μββο-ΒβίθΙιΙ vollziehen lässt. Diese "Autokorrelationsfunktion der Signumfunktion" ist auch unter dem Namen "Polaritäts-KoinzidentDetektor" bekannt .

Der Analog-Digitalwandler reduziert sich auf einen Komparator. Bei der Weiterverarbeitung mit einem η-bit Mikrocomputer können ausserdem η derart quantisierte Signale parallel eingegeben werden. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 1. Die von

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den Detektoren 11, 12, 15·.. aufgenommenen Garnsignale U₁₁, U,p, U,,... werden in Komparatoren 21, 22, 23·.. quantisiert, d.h. in positive oder negative Signale q₂i» ^22' ^q?V* * ^zer~ legt, welche je an einen Eingang eines Mikrocomputers 30 zur weiteren Auswertung geführt sind.

Da die Signalamplituden ohne Einfluss auf den Wert der Signumfunktion sind, wird eine Verstärkungs- oder Empfindlichkeitsregelung überflüssig. Zudem kann man die Komparatoren 21, 22, 23... in die Detektoren 11, 12, 13··. integrieren. Diese geben dann nur zwei mögliche Ausgangszustände ab, was die Störsicherheit vergrössert.

Dieses Auswerteprinzip erlaubt jedoch nur die Peststellung periodischer Querschnittsschwankungen, nicht aber diejenige von erhöhter Ungleichmässigkeit.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn man nicht die Autokorrelationsfunktion R (T) nach Formel [2] der Signumfunktion berechnet, sondern

r.r₄

Diese Funktion läset sich besondere schaltungsmässig sehr einfach realisieren, und zwar ohne Mikrocomputer. Falls man die Grenzen V₁ und T^ geeignet wählt, so dass sie den Bereich der möglichen Perioden umfassen und die Auswertung über eine genügend lange Zeit fortsetzt, ist auch diese Funktion in der Lage, Garnsignale mit periodischem Anteil

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von Normalgarn zu unterscheiden. Dies konnte auch experimentell bestätigt werden.

Eine Schaltungsanordnung für die Realisierung der Funktion P nach Formel [3] für einen Kanal zeigt Figur 2.

Der Ablauf beginnt mit dem Löschen eines Zählers 36. Dann wird durch eine "Sample-and-Hold"-Stufe 20 ein Amplitudenwert U' des Garnsignals U,, abgetastet. Ein Komparator 21 realisiert die Signumfunktion. Entsprechend der Polarität des Abtastwertes erscheint an seinem Ausgang "0" oder "1". Dieser Wert wird in ein serielles k-bit-Schieberegister 31 eingelesen, indem der ganze Inhalt um ein Bit nach rechts verschoben wird. Der am meisten rechts stehende Wert fällt dabei heraus. Dieses Schieberegister enthält die k zuletzt abgetasteten und auf ihr Vorzeichen reduzierten Abtastwerte U¹ des Signals U₁₁. Jetzt wird der Schalter 34, der einen Teil 33 des Schieberegisters 31 überbrückt, geschlossen, wodurch der Inhalt des zweiten Teils 33 des Schieberegisters einmal rotiert werden kann.

Dabei wird jedes Bit mittels eines EXOR-Gates 35 mit dem am Ausgang des Komparators 21 anstehenden neuen Bit verglichen.

Sofern die beiden Bits gleich sind, lässt das EXOR-Gate 35 den Zähler 36 um eine Einheit aufwärts, im anderen Fall um eine Einheit abwärts zählen. Bei einem rein stochastischen Signal wird die Zahl der übereinstimmenden Bits genau gleich

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aeir. vie die Zahl der divergierenden; der Zähler 36 zählt also ebenso oft aufwärts wie abwärts. Sein Endwert nach einem Ueberwachungsintervall hinreichender Dauer liegt also nahe bei Null. Wenn das Garnsignal jedoch einen periodischen Anteil hat, dann finden häufiger Uebereinstimmungen statt. Der Zähler 36 zählt dann häufiger aufwärts als abwärts und enthält am Ende eines Zyklus einen Wert, der einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet, so dass ein digitaler Komparator als Schwellwerteinrichtung 37 einen Impuls an ein Schaltmittel 38 abgibt. Dieses Schaltmittel 38 steuert Signal- oder Abstellvorrichtungen an, die auf das Auftreten von Garnsignalen mit periodischen Anteilen aufmerksam machen.

Die Länge des ersten Teils 32 des Schieberegisters 31 bestimmt Ff , die Länge des ganzen Schieberegisters 31 bestimmt T% . Dies sei mit folgendem Beispiel illustriert: Wird das Garn in 1-Zentimeter-Intervallen abgetastet und ist das ganze Schieberegister 24 Bit lang, mit dem Abgriff nach 10 Bit, dann entspricht T^ einer Periodenlänge von 10 cm, 1% einer solchen von 24 cm. Der erfassbare Bereich ist dadurch aber nicht auf 10 bis 24 cm Periodenlänge beschränkt, sondern umfasst den Bereich 5 cm bis 24 cm. Eine Periode von 5 cm weist nämlich bei Bildung der Autokorrelationsfunktion (AKP) bei 10 cm eine erste 'Oberwelle* auf, die somit in den direkt erfassbaren Bereich von 10 cm bis 24 cm fällt.

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Figur 3 zeigt nun die AKP 40 R (Γ) der Signumfunktion eines Garnsignals mit periodischem Anteil, wobei die Periodenlänge mit Γχ bei 41, beispielsweise mit 15 cm Wellenlänge ermittelt wurde. Die Spitze 41 bedeutet, dass jeweils in Abständen von 15 cm eine überwiegend übereinstimmende Polarität festgestellt wird, beispielsweise häufiger als in Abständen von 20 cm. Diese Spitze wiederholt sich bei 42 ( 2Γ_Χ *i"«2'_f lt_t~)_t was eine G-rundeigenschaft der AKF ist.

Der Wert P nach Gleichung [3l entspricht der Fläche oberhalb der Abszisse minus Fläche unterhalb der Abszisse. Dieser Wert ist grosser, wenn eine Spitze 41 als Folge eines periodischen Anteils im G-arnsignal vorhanden ist, als wenn dies nicht der Fall wäre.

Da die Länge einer allfällig vorhandenen Periode zum vornherein nicht bekannt ist, genügt es nicht, die AKF nur für eine Verzögerung bzw. für einen Abstand T zu berechnen. Man bestimmt sie vielmehr für einen Bereich T% - T₁ , in dem Perioden möglich sind bzw. erwartet werden.

Figur 4 zeigt schliesslich noch die AKF 44 mit einer Periode von 5 cm Wellenlänge. Die mit G-rundwelle zu bezeichnende erste Erhebung 45 liegt unterhalb des im Beispiel gemäss Figur 3 messbaren Bereiches T₁ = 10 cm bis Z^= 24 cm; die Oberwellen mit Spitzen 46, 47, 48 liegen aber innerhalb desselben. Damit können mit einem Messbereich T₁ - T₁ über 10 bis 24 cm auch Perioden mit kürzeren Wellenlängen erfasst werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Auswertung von Garnsignalen in Bezug auf der Ungleichmäßigkeit überlagerte, mindestens angenähert periodische Anteile, welche Garnsignale mittels Detektoren aus dem Garnquerschnitt bzw. Garndurchmesser gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet , daß in Komparatoren (21, 22, 2 die Polarität diskreter Werte des Garnsignals (x(t)) bestimmt wird, und daß Zähleinrichtungen (30, 36) vorgesehen werden, die ermitteln, wie oft in konstanten Abständen (£) eine übereinstimmende Polarität der Garnsignale gefunden wird, und zwar für alle Zeitabstände (fr) im Bereich eines Verzögerungsintervalls 0^2~^λ ) ·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Garnsignale (x(t)) mindestens zweier Detektoren (11, 12, 13..) in einer zentralen Auswerteeinrichtung, die mit einer Zähleinrichtung (30, 36) versehen ist, verarbeitet werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder 2, gekennzeichnet durch Komparatoren (21, 22, 23..) zur Bestimmung der Polarität diskreter Werte des Garnsignals (x(t)), ferner durch Zähleinrichtungen (30, 36) zur Bestimmung der Anzahl der Werte in konstanten Abständen mit übereinstimmender Polarität für alle Abstände im Bereich ((/--Ir,), sowie durch Schwellwerteinrichtungen (37) zur Feststellung des Überschreitens vorgegebener Zählwerte in den Zähleinrichtungen (36).

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ORIGINAL INSPECTED

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen n-Bit-Mikrocomputer (30) als Zähl- und Auswerteeinrichtung.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Bit des n-Bit-Mikrocomputers (30) einen Kanal für die Auswertung von η parallel eingegebenen quantisierten Signalen (q?·,) bildet.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähleinrichtungen gebildet sind durch ein unterteiltes Schieberegister (31), von dem ein Teil (33) mittels eines Schalters (34) mindestens zeitweise überbrückt und damit sein Inhalt rotiert werden kann, ferner gekennzeichnet durch ein Gate (35), dem über einen ersten Eingang (a) die Ausgangssignale des Komparators (21) und über einen weiteren Eingang (b) die im Schieberegister (33) rotierenden Werte zugeführt sind und dadurch ein Vergleich der im Schieberegister (33) enthaltenen Werte mit dem neuen, den Komparator (21) passierenden Wert stattfindet, derart, daß bei vorhandener Koinzidenz dieser Werte in einem Zähler (36) eine Einheit addiert und bei fehlender Koinzidenz im Zähler (36) eine Einheit subtrahiert wird, sowie aus einem zweiten Komparator (37), der dem Zähler (36) einen zulässigen Maximalwert zuordnet, bei dessen Überschreiten Schaltmittel (38) für die Signalisierung periodischer Anteile im Garnsignal in Aktion treten.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Garnsignale (x(t)) mindestens zweier Detektoren (11, 12, 13..) an eine zentrale, die Zähleinrichtung (30), Schieberegister (31), Gate (35) und Zähler (36) enthaltende Auswerteeinrichtung geführt sind.

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