DE2809218B2

DE2809218B2 -

Info

Publication number: DE2809218B2
Application number: DE2809218A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr. Pfaffhausen Loepfe (Schweiz)
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DE2809218C3; IT1093862B; ES467707A1; JPS5942802B2; FR2384231B1; FR2384231A1; CS220410B1; CH618944A5; IT7821334A0; DE2809218A1; GB1551718A; JPS53116862A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln periodisch auftretender Schwankungen eines die Momentanwerte der Schwankungen einer Querdimension eines laufenden endlosen Gebildes repräsentierenden Signals, insbesondere eines Textilfaden-Abtastsignals.

Aus der britischen Patentschrift 7 95 808 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln periodischer Ereignisse in verschiedenen Größen, insbesondere im Substanzquerschnitt von Textilien, bekannt Diese Methode basiert auf einer Frequenzanalyse eines elektrischen Signals, das den zeitlichen Verlauf der betreffenden Größe repräsentiert Da nun ein solches elektrisches Signal normalerweise neben den für die periodischen Ereignisse charakteristischen

ίο Frequenzen auch noch ein breites kontinuierliches Frequenzband umfaßt, welches den nichtperiodischen Vorgängen ebenso wie den unregelmäßigen Übergangserscheinungen zugeordnet ist, wird es selbst bei großem apparativen Aufwand kaum möglich sein, auf

is diese Weise mit Sicherheit ein periodisches Signal aus dem ursprünglichen elektrischen Signal auszufiltern.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln periodisch auftretender Schwankungen eines Abtastsignals zu schaffen, welches eine sichere Bestimmung dieser Schwankungen und ihrer Periodizität ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die enorme durch diese Verfahren gegebene Vereinfachung hinsichtlich der Apparatur ergibt sich daraus, daß nicht das ursprüngliche elektrische Signal als solches, sondern eine daraus abgeleitete Impulssequenz der weiteren Prüfung zugrunde gelegt wird.

Durch den Ausdruck »Impulssequenz« soll hier eine Reihe von nicht oder nicht notwendig periodisch aufeinanderfolgenden Impulsen bezeichnet werden, im Gegensatz zu einer periodischen Impulsfolge. Ein weiterer Vorteil folgt daraus, daß in dieser Impulssequenz die periodischen Ereignisse des Ursprungssignals in vereinfachter Gestalt erscheinen und allein aufgrund ihrer Periodizität erfaßt werden können. Dadurch wird die Sicherheit der Bestimmung der periodischen Ereignisse derart erhöht, daß auch solche periodischen Erscheinungen, die im Ursprungssignal eine relativ geringe Amplitude haben und dort auch bei visueller Auswertung nicht mehr in Erscheinung treten, erfaßt werden können.

Ein spezielles Anwendungsgebiet des neuen Verfahrens ist die Ermittlung des sogenannten Moire bei Rotorgarnen, wo die periodischen Dickenschwankungen oft mit einer so geringen Amplitude auftreten, daß sie mit den für die Garnreinigung üblichen Verfahren und Vorrichtungen nicht mehr sicher erfaßbar sind.

Im folgenden werden das neue Verfahren und einc elektronische Vorrichtung zu dessen Durchführung anhand der Zeichnungen beispielsweise erläute,... Es zeigt

Fig. 1 ein Signalschema zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte und

Fig.2 das Blockschaltbild einer elektronischen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren zielt darauf ab, aus der Gesamtheit aller auftretenden Schwankungen des Querschnitts oder

so Durchmessers eines laufenden Fadens allein die periodischen Schwankungen zu erfassen. Zu diesem Zweck wird zunächst aus einem durch Abtastung des Fadens gewonnenen, den momentanen Schwankungen des Querschnitts oder Durchmessers folgenden Fadensignal F', Fig. la), eine Impulssequenz 5' Fig. Ib), abgeleitet, welche die einen bestimmten Schwellenwert S übersteigenden Spitzen des Fadensignals F'repräsentiert. Die so gewonnene Impulssequenz S', die aus

Impulsen gleicher Amplitude, jedoch verschiedener Dauer besteht, wird gespeichert

Um aus der Impulssequenz S' die periodisch auftretenden Impulse Pi-P§ usw, auszusondern — es treten daneben in unregelmäßiger Folge weitere, von den normalen statistischen Ungleichmäßigkeiten des Garns herrührende Impulse auf — wird die Impulssequenz S'in einem ersten Schritt durch eine Folge Z'von nadeiförmigen Impulsen Zn (n=\, I₁ 3,,,,), siehe F i g. Ic), abgefragt, die eine vorgewählte Impulsperiode ρ aufweist und eine begrenzte Anzahl π solcher Nadelimpulse umfaßt In weiteren Schritten wird sukzessiv die Phase der Impulsfolge Z' in kleinen Schritten dn verschoben und für jede der so entstehenden Impulsfolgen die Zahl der Obereinstimmungen von Impulsen innerhalb eines bestimmten Abschnitts von 5' einerseits und Z' andererseits ermitteit Aus dem Verlauf der Zahl der Obereinstimmungen (=Treffer) kann man aufgrund bestimmter Kriterien, die im folgenden noch näher beschrieben werden, erkennen, ob eine Periodizität .vorhanden ist. Führt die erste, aus einer Anzahl solche Schritte bestehende Prüfreihe mit unveränderter Inipulsperiode ρ zu keinem Ergebnis, so kann das Verfahren mit einer oder mehreren weiteren Impulsfolgen Z' wiederholt werden, die eine jeweils um ein Inkrement dp veränderte Impulsperiode aufweisen. Die Variation der Länge der Impulsperiode ρ braucht aber nur über solche Bereiche erstreckt zu werden, die erfahrungsgemäß für das Auftreten periodischer Schwankungen in Frage kommen. Zum Beispiel ist bei Prüfung von Rotorgarnen die Periode etwa gleich dem Umfang des Rotors, so daß man den Wert dieses Umfangs der ersten Prüfreihe zugrunde legen kann. Beim weiteren Betrieb der Spinnmaschine kann der Wert der Impulsperiode zugrunde gelegt werden, der sich aus der Erfahrung, d. h. vorausgehenden Produktionstesten ergibt

Da eine Prüfreihe in einer gegenüber der Dauer der Herstellung einer Signal-Impulssequenz 5'sehr kurzen Zeitspanne durchgeführt werden kann, ist es möglich, auch während des Betriebs an einer Textilmaschine, um Beispiel Rotorspinnmaschine, ein und dieselbe Signal-Impulssequenz 5' praktisch ohne Zeitverlust durch mehrere aufeinanderfolgende Prüfreihen mit verändertem Impulsperioden abzufragen.

Die Verschiebung der Phase der Impulsfolge Z' um einen Schritt dn ist in Fig. Id), die Veränderung hier Vergrößerung der Länge der Impulspause ρ um ein Inkrement dp in F i g 1 e) dargestellt

Im folgenden wird die Impulssequenz 5' als Signal-Impulssequenz, die Impulsfolge Z'als Referenz-Impulsfolge bezeichnet.

Im einzelnen wird zu F i g. 1 noch folgendes ausgeführt.

In Fig. la) repräsentiert die Linie Mden zeitlichen Mittelwert des Querschnitts oder Durchmessers des Fadens, während die unterbrochene Linie 5 den Schwellenwert festlegt, welcher der Bildung des Signal-Impulssequenz 5' zugrunde liegt Gemäß F i g. Ib) sind die einzelnen Impulse Sm (m= 1» 2, 3,, ■) der Signal-Impulssequenz 5' bestimmt durch die Zeitkoordinaten am ihrer Vorderflanken und em ihrer Rückflanken, gemessen von einem willkürlich gewählten Zeitpunkt ίο an. Die nadeiförmigen Impulse Zn der Referenz-Impulsfolge Z' sind bestimmt durch die Zeitkoordinate d des ersten Nadelimpulses ZX und jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Impulsperiode p. In Fig. Id) ist eine Phasenverschiebung der Referenz-Impulsfolge Z'um einen einzigen Schritt dn dargestellt; im Verlauf des Abfragevorgangs wird die Phasenverschiebung sukzessiv um die Schritte da, 2dn, 3 da,,, geändert Als Schritt dn kann ein kleiner Bruchteil der

s Impulsperiode p, zum Beispiel im Bereich von 0, 1—0,01 p, gewählt werden.

Eventuell kann auch die Impulsperiode ρ stufenweise um ganze Vielfache eines Inkrements dp geändert werden, wobei für jede geänderte Impulsperiode

ίο ρ + dp, ρ + 2 dp... das vorbeschriebene Verfahren wiederholt wird.

Die Wahl des Schwellenwerts S, Fig. la) erfolgt durch automatische Einstellung derart, daß für die Signal-Impulssequenz S' das Verhältnis der mittleren Impulsdauer zur mittleren Impulspause beispielsweise etwa 10% beträgt

Zur Erkennung einer periodischen Impulsserie innerhalb der Signal-Impulssequenz S' sollte ein Abschnitt von 5' mindestens solcher Dauer gewählt werden, daß etwa 10 Perioden rr.iaßt werden. Für die Abfragung soll die eine der Impuistoijen S'' oder Z', die bei der Abfragung gegen die andere verschoben wird, wenigstens eine Periode mehr umfassen. Fragt man also einen festen Abschnitt von 5'von 10 Perioden Länge durc-'i die Impulsfolge Z'ab, so soll diese wenigstens 11 Perioden umfassen, und vice versa.

Die in F i g. 2 dargestellte elektronische Vorrichtung dient zur Ausführung einer speziellen Form des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sit besteht aus einem Auswerteteil 1—6, in dem über das Fadensignal F' die Signal-Impulssequenz 5'gebildet wird, einem Minicomputer 7, in dem die Prüfung der Signal-Impulssequenz S' auf periodisch auftretende Impulse erfolgt und einer Anzeigevorrichtung 14.

Zur Abtastung des laufenden Fadens F ist eine Tastvorrichtung 1 vorgesehen. Diese kann in bekannter Weise mit einem kapazitiven oder optoelektrischen Wandler versehen sein, durch dessen MeSfeld der Faden F geführt wird. Die Tastvorrichtung 1 liefert ein Abtastsignal, welches den zeitlichen Verlauf des Durchmessers oder Querschnitts des Fadens F repräsentiert. Das Abtastsignal wird im Verstärker 2, beispielsweise einem Wechselspaiinungsverstärker, in das in Fig. la) dargestellte Fadensignal F'übergeführt, welches die Schwankungen des Abtastsignals wiedergibt.

Das Fadensignal F'wird in einer Auswerteschaltung 3 dem Signaleingang eines !Comparators 4 zugeführt an dessen anderem Eingang eine Vorspannung V anliegt, die den Schwellenwert 5, F i g. la), bestimmt Die Größe der Vorspannung V wird geregelt durch einen an den Ausgang des !Comparators 4 angeschlossenen Rückktpjilungskreis. Dieser besteht aus einer Serienschaltung von Integrator 5 und DC-Verstärker 6. Am Ausgang des (Comparators 4 erscheint bei laufendem Faden F eine Signal-Impulssequenz 5', wie sie in F i g. Ib) dargestellt ist Nach geeigneter Einstellung des Verstärkungsfaktors am DC-Verstärker 6 ergibt sich eine selbsttätige Regelung des Schwellenwertes S am Komparator 4 derart, daß ein bestimmtes Verhältnis von mittlerer Impulsdauer zu mittlerer Impulspause, beispielsweise 1 :10 oder 10%, in der Signal-Impulssequenz S'erzielt wird.
Die Signal-Impulssequenz S'wird im Signalspeicher 8

in Form der Werte der Zeitkoordinaten am und em, siehe Fig. Ib), gespeichert Im Referenzspeicher 9 ist die Referenz-Impulsfolge Z', F i g. Ic), in Form der Zeitkoordinaten d + kp (Ar = 0,1,2,3...) gespeichert.

Im numerischen Komparator 10 wird die Signal-Impulssequenz 5' mit der Referenz-Impulsfolge Z'verglichen, das heißt, es wird geprüft, ob für die einzelnen laufenden Werte von m und k innerhalb des vorgewählten Abschnitts der Signal-Impulssequenz 5' von etwa 10 Perioden die Beziehung

am<d + kp < em

erfüllt ist; ist dies der Fall, dann wird ein Treffer gezählt.

Weiter wird im Zahl- und Summierwerk 11 die Zahl T der Treffer für jede einzelne Prüfreihe, das heißt Abfragung der Signal-Impulssequenz 5", ermittelt und mit einer vorgegebenen Mindestzahl Tm verglichen. Als erstes Kriterium für das Auftreten eines periodischen Fehlmusters, wie es der Moireeffekt darstellt, wird die r> Erfüllung der Bedingung 7"»Tm angenommen. Tm sollte größer gewählt werden als das Mittel aller Werte von 7"in der Gesamtheit der Prüfreihen.

Für einen Abschnitt des Kadensignals F', weiches iö Perioden umfaßt, ergeben sich im Falle des Auftretens m von Moire Werte von Γ etwa zwischen 8 und 11. ohne Moire liegen die vergleichbaren Werte von T etwa zwischen 1 und 5. Die Mindestzahl Tm kann in diesem Fall mit 7 angesetzt werden.

Weiter wird ein zweites Kriterium angenommen, um die Genauigkeit der Feststellung eines Moire zu erhöhen. Dies zweite Kriterium ergibt sich wie folgt: Sobald im Abfrageprozeß das erste Kriterium erfüllt ist, sind die aufeinanderfolgenden Trefferzahlen T zu addieren, bis Tm wieder unterschritten wird; ist die jo Summe S(T) größer als ein vorgegebener Mindestwert Sm(T), dann ist das zweite Kriterium erfüllt. In diesem Fall wird ein Meßimpuls an die Anzeigevorrichtung 14 abgegeben, die beispielsweise als Zählwerk ausgebildet sein kann. S3

Falls das erste oder sogar beide Kriterien nicht erfüllt sind, wird der Wert der Periode ρ der Referenz-Impulsfolge Z' im Referenzspeicher 9 um den Betrag dp geändert und mit den neuen Werten die oben erläuterte Abfragung wiederholt. Damit wird so lange fortgefahren, bis entweder aufgrund des zweiten Kriteriums ein Moiremuster gefunden wird oder bis die Periode ρ über den ganzen Bereich schrittweise verändert wurde, in dem erfahrungsgemäß periodische Fehler möglich sind.

Die Steuerung des gesamten beschriebenen Programms erfolgt durch eine Steuereinheit t3, in deren Befehlsspeicher die Programmschritte und die numerischen Konstanten Tm, Sm(T), d, dp, Hd, Hp festgelegt sind. Dabei bedeutet Hdden Hub der um die Schritte dn zunehmenden Größe d und damit der Phasenlage der Impulse Zn der Referenz-Impulsfolge Z' im Vergleich zu den Impulsen Sm der Signal-Impulssequenz S', und Hp den Hub der Periodendauer ρ bei sukzessiver schrittweiser Anwendung um die inkremenie dp.

Ferner ist ein Taktgenerator 12 vorgesehen, der den Takt für die einzelnen Programmschritte der Steuereinheit 13 bestimmt.

Die folgende Tabelle zeigt ein numerisches Beispiel zur Erläuterung des beschriebenen Verfahrens. Das zugrunde liegende Fadensignal F' ist das eines OE-Baiimwollgarns mit schwach ausgeprägtem Moire. Die Länge des Fadenabschnitts war gleich dem Elffachei, des Umfangs der Nut des Spinnrotors, umfaßte also elf Perioden p. Die Referenz-Impulsfolge Z'umfaßte zehn Perioden p, also elf Impulse Zn. Hier wurde also die ImpuJsfolge Z'durch die impulssequenz 5'abgefragt Der Hub Hd entsprach einer Periodenlänge und wurde in 60 Schritten dn durchlaufen. Für das erste Kriterium ist hier T>-7 angenommen.

Tabelle

η =0 T = 2 S(T) = 0..

η =
T S(T) =

η =

-τ-

S(T)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 322122123 21232323454

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

6 9 10 11 10 10

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Hierin bedeuten π die Anzahl der Abfrageschritte dn; in der zweiten Zeile ist die zu jedem dieser Schritte ermittelte Trefferzahl T und in der dritten Zeile die Summe S(T) für diejenigen aufeinanderfolgenden Schritte angegeben, für die das erste Kriterium T > Tm, Tm = 7 erfüllt ist Diese Summe beträgt für acht aufeinanderfolgende Schritte 74, sodaß mit Sicherheit das Vorhandensein von Moire angenommen werden kann.

Im übrigen ist das neue Verfahren nicht auf die in F i g. 1 dargestellten Impulsformen beschränkt, wenn auch vorzugsweise für die eine der Impulsfolgen 5' und Z' Rechteckimpulse und für die andere Nadelimpulse gewählt werden. So kann die Impulssequenz S' aus Nadelimpulsen bestehen, die dann beispielsweise so bestimmt werden, daß sie die Mittellinie bzw. Schwerpunktlinie der in Fi g. la) dargestellten, die Schwelle S überschreitenden Signalspitzen bilden, während die Impulsfolge Z' aus Rechteckimpulsen gleicher definierter Dauer besteht, bei einem Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause von etwa 1:10 wie oben für die Impulssequenz S'angegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Ermitteln periodisch auftretender Schwankungen eines die Momentanwerte der Schwankungen einer Querdimension eines laufenden endlosen Gebildes repräsentierenden Signals, insbesondere eines Textüfaden-Abtastsignals, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt bestimmter Länge des Signals (F¹) in eine Signal-Impulssequenz (S') transformiert wird, welche die einen bestimmten Schwellenwert (φ übersteigenden Spitzen des Signals (F') repräsentiert, und daß die Signal-Impulssequenz (S') sukzessiv mit einer Referenz-Impulsfolge (Z') vorgewählter Periode (p) abgetastet wird, deren Phasenlage in aufeinanderfolgenden Schritten bestimmter Länge (dn) verändert wird, wobei für jeden Schritt die Anzahl (T) der Koinzidenzen einzelner Impulse aus der Signal-Impulssequenz (S') und der Impulsfolge (Z') bestimmt wird, um hohe Anzahlen (T) als Indiz für periodische Schwankungen zu ermitteln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (T) der Koinzidenzen bestimmt wird, die für einen vorgegebenen Mindestwert (Tm)d\e Bedingung T ^Tm erfüllen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für in aufeinanderfolgenden Schritten auftretende Werte T > Tm die Summe S(T) gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, ^aB die Schwelle (S) so gewählt wird, daß in der Signal-Impulssequenz (S') das Verhältnis der mittle. 2n Impulsdauer zur mittleren Impulspause einen bestimmten Wert, zum Beispiel 0,1, annimmt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt bestimmter Länge des Signals (F') mindestens etwa zehn Perioden (p) vorgewählter, aus der Erfahrung bestimmter Dauer umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Impulsen (Sm) der Signal-Impulssequenz (S') gleiche Amplitude gegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Referenz-Impulsfolge (Z'), mit der die aufeinanderfolgenden Schritte einer ersten Prüfreihe ausgeführt werden, eine Periode (p) aus der Erfahrung gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Prüfung von Rotorgarnen die Periode (p) gleich der Länge des Umfangs der Rotorrille gewählt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (dn) der einzelnen aufeinanderfolgenden Schritte einen kleinen Bruchteil, zum Beispiel '/eo, der gewählten Periode (p) beträgt.