DE3130077A1

DE3130077A1 - Vorrichtung zum erfassen der schraeglage von schussfaeden

Info

Publication number: DE3130077A1
Application number: DE19813130077
Authority: DE
Inventors: Edward Lee 02173 Lexington Mass. Maddox; Thomas E. 02885 Warren R.I. Pitts
Original assignee: Sw Industries Inc
Current assignee: Sw Industries Inc
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1982-04-08
Also published as: GB2081894A; IT8123306A0; IT1139111B

Description

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UHLANDSTRASSE 14C-D 7000 STUTTGART 1

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A 44 743 b Anmelder: SW Industries, Incorp.

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25» Juli 1981 Plaza

Providence, Road Island

USA

Vorrichtung zum Erfassen der Schräglage von Schußfäden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der winkelmäßigen Orientierung von Schußfäden in einem Gewebe, das sich in einer ersten, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu den Schußfäden verlaufenden Richtung bewegt, mit einer das Gewebe beleuchtenden Lichtquelle, mit optischen Einrichtungen zum Erzeugen eines Licht-Abbilds des beleuchteten Gewebes, insbesondere auf der der Lichtquelle abgewandten Seite des Gewebes, mit einer das Licht-Abbild empfangenden fotoempfindlichen Sensoranordnung und mit Auswerteeinrichtungen zum Auswerten von dem Licht-Abbild entsprechenden Ausgangssingalen der Sensoranordnung und zum Erzeugen entsprechender elektrischer Steuersignale für Leiteinrichtungen für die Gewebebahn.

Bekanntlich ist es bei der Herstellung vieler Textilien wichtig, dass die Schußfäden im wesentlichen gerade und senkrecht zu den Längs- bzw. Kettfäden verlaufen. Bei modernen, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Webmaschinen und dergleichen ist es nun wesentlich, dass ein System bzw. eine Vorrichtung vorgesehen ist, das bzw. die die Orientierung der Schußfäden automatisch abtastet, um Steuersignale für Leiteinrichtungen zu erzeugen, mit deren Hilfe

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die beiden Hauptfehler korrigiert werden können, nämlich das Auftreten von schräg laufenden und das Auftreten von bogenförmig verlaufenden Schußfäden. Zur Korrektur des Schräglaufs wird dabei die Drehachse eines Paares gerader Walzen so verschoben, dass eine Nachstellung bzw. ein Ausgleich der Laufgeschwindigkeit der beiden Kanten der Gewebebahn erfolgt. Zur Korrektur eines bogenförmigen Verlaufs der Schußfäden werden zwei bogenförmige Walzen so angetrieben, dass der Mittelteil der Gewebebahn bezüglich der beiden Kanten derselben schneller oder langsamer angetrieben wird. Dabei sind die Qualität und die Herstellungskosten von Textilien in der Praxis unmittelbar von der Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit der Erfassungsvorrichtung bzw. des Äbtastsystems abhängig.

Es ist eine große Vielfalt von optischen Abtastsystemen bekannt. Im allgemeinen wird bei diesen Systemen mindestens ein Lichtstrahl auf das Gewebe gerichtet, auf dessen gegenüberliegender Seite Fotodetektoren für das durchgelassene Licht vorgesehen sind, die das Licht empfangen und in elektrische Steuersignale für die Leiteinrichtungen bzw. Ausrichtwalzen umsetzen. Beispielsweise beschreiben die US-PSen 2 106 611, 2 106 612, 2 196 893, 2 209 220, 2 492 .737 und 2 623 optische Schußfadenabtastsysteme, die mit rotierenden ZerhackerScheiben, schrägen Schützen, rotierenden rechteckigen Lichtstrahlen und anderen Einrichtungen arbeiten, um die Orientierung der Schußfäden zu erfassen und diese Information in ein elektrisches Signal umzusetzen. Das Signal kann "dabei eine Spannung sein, wie in den US-PSen 2 492 737 und 2 623 262

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oder eine Frequenz, wie bei den Systemen gemäß den US-PSen 2 106 611, 2 106 612 und 2 196 893. Gemäß der US-PS 2 106 612 wird das Gewebe beispielsweise mit zwei Lichtstrahlen abgetastet, die durch eine umlaufende, mit Schlitzen versehene Trommel zerhackt werden, welche die Lichtquelle umgibt. Dabei fokussiert eine Zylinderlinse die zerhackten Lichtstrahlen auf zwei feststehende, gegeneinander geneigte Schlitze. Ein Fotodetektor auf der den Schlitzen und der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Gewebes mißt die Differenzen in der Frequenz des durchgelassenen Lichts, wobei diese Differenz kennzeichned für die Orientierung der Schußfäden ist.

Die US-PS 3 077 656 beschreibt einen neueren optischen Sensor. Dieser verwendet zwei gegeneinander geneigte Schlitze in einem Abtastkopf, der auf der einer Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Gewebes angeordnet ist. Die Schlitzbreite ist dabei ungefährgleich der Breite eines Schußfadens. Das von einem Schlitz durchgelassene Licht erzeugt auf einer fotoempfindlichen Platte,die hinter dem Schlitz angeordnet ist, dann ein maximales Ausgangssignal, wenn die Schußfäden mit dem Schlitz fluchten. Die Frequenz des so erhaltenen elektrischen Signals ist dabei nicht wichtig. Die Messung der Signale an bei-: den Schlitzen zeigt die Orientierung der Schußfäden. Eine Hauptschwierigkeit bei diesem System besteht darin, dass es nicht sehr genau arbeitet. Ein besonderes Problem besteht dabei darin, dass bei dem System eine "tote" Zone auftreten kann, wasjaedeutet, dass das System ungeeignet ist, den exakten Winkel der Schußfäden für einen Winkelbereich zu

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definieren, der zwischen den Schlitzen liegt. Zur Verringerung dieses Problems arbeitet ein neueres Modell einer Vorrichtung gemäß der genannten Patentschrift mit vier Schlitzen, die winkelmäßig näher beieinander liegen. Dabei wird das Licht von jedem Schlitz wieder einer einzigen Zylinderlinse zugeführt, die das Licht auf eine fotoempfindliche Platte fokussiert.

Selbst mit zusätzlichen Schlitzen ist das bekannte System jedoch bei gewissen "schwierigen" Geweben nicht brauchbar, nämlich bei Geweben, die ausreichend dicht sind, so dass kein Licht hindurchtritt, bei Geweben, bei denen die Verflechtung von Schuß- und Kettfaden ausserordentlich unregelmäßig ist und bei Geweben, bei denen die Stärke der Kettfäden oder deren Anzahl pro Längeneinheit ausserordentliche groß ist. Gemäß der US-PS 3 077 656 soll für diese Gewebe ein rotierender Abtastkopf mit einem einzigen Schlitz verwendet werden. Die Verknüpfung zwischen der Winkelstellung des Abtastkopfes und dem Signal, welches aufgrund des durch das Gewebe und den Schlitz hindurchtretenden Lichtes erzeugt wird, liefert dabei eine Anzeige der Schußfadenorientierung. Obwohl dieses System eine exaktere Information liefern kann als die Systeme .mit feststehendem Abtastkopf ist es hinsichtlich der Notwendigkeit der Wartung und der Kosten für rotierende Elemente und hinsichtlich der Notwendigkeit, die Position des rotierenden Elementes zu messen und mit dem Ausgangssignal zu verknüpfen, nachteilig.

Andere optische Systeme, wie sie beispielsweise in der veröffentlichten japanischen Anmeldung Nr. 88 382

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beschrieben sind, arbeiten mit einem Bildschirm, der einen Satz von Gittern oder Linienmustern trägt. Die Gitterlinien in einer Spalte des Schirms entsprechen dabei einer vorgegebenen Anzahl von Schußfäden pro Längeneinheit. Jeder Spalte haben ferner die Gitterlinien einen unterschiedlichen Steigungs- bzw. Neigungswinkel. Das beleuchtete Fadenmuster, welches auf eine Spalte von Gitterlinien geworfen wird, führt dort zu einer Reihe von Moiree-Mustern. Ein Muster ist dabei typisch für den Fall, dass die Schußfäden mit den Gitterlinien fluchten. Dieses System hat den Nachteil , dass die Bedienungsperson die Anzahl von Schußfäden pro Längeneinheit bestimmen und eine entsprechende Einstellung vornehmen muß, um die richtige Spalte auszuwählen. Das System arbeitet daher nicht vollautomatisch. Ausserdem ist es anfällig für Fehler bei der Fadenzählung. Wenn aber die Fadenzählung am Anfang in beachtlichem Ausmaß fehlerhaft ist, dann besteht eine Wahrscheinlichkeit für das Verschwinden des Moiree-Musters.

Es ist zu beachten, dass alle optischen Systeme in einer Umgebung betrieben werden müssen, in der ein hohes Rauschen vorhanden ist, d. h. Signale aufgrund der natürlicherweise auftretenden Unregelmäßigkeiten in Stärke und Richtung der Schußfäden,, aufgrund von Änderungen der Fadenzahl, aufgrund von Änderungen der Geschwindigkeit, mit der das Gewebe vorrückt, und aufgrund großer Amplitudenänderungen infolge grosser Unregelmäßigkeiten im Gewebe. Ausserdem ergeben sich bei optischen Systemen häufig Eehler aufgrund der

Alterung der Komponenten des Systems, insbesondere der Lichtquelle.

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Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen optischen Systemen wurde von der Anmelderin bereits ein mechanisches System zum Erfassen der Orientierung von Schußfäden vorgeschlagen. Bei diesem System wird mit einem schwenkbaren Abtastkopf mit Rollen gearbeitet, die in Eingriff mit der sich bewegenden Gewebebahn stehen. Die Anordnung schwenkt in Abhängigkeit von Stoffänderungen, die mit der Lage der Schußfäden verknüpft sind. Dieses mechanische System ist ausserordentlich empfindlich und hat sich für eine große Anzahl von Stoffen als zuverlässig erwiesen, insbesondere auch für dichte Gewebe, wie Cordsamt, Drillich und ungeschnittenen Samt oder Plüsch, die mit einem optischen System nicht überwacht werden können. Ein solcher mechanischer Sensor arbeitet jedoch nicht so gut, wenn das textile Gewebe in Querrichtung Elastizität sSchwankungen aufweist oder bei komplizierten Geweben, wie z. B. bei Geweben, die in Längsrichtung eine Anzahl von Schnüren oder Bändern aufweisen, die .in Querrichtung durch ein loses Muster von Schußfäden miteinander verbunden sind.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eimoptische Erfassungsvorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe die winkelmäßige Orientierung von Schußfäden auch in komplizierten und schwierigen Geweben zuverlässig und genau ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

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dass die Sensoranordnung eine Sensoroberfläche mit mehreren länglichen, schmalen, fotoempfindlichen, relativ zueinander fächerförmig angeordneten, jeweils auf die Gesamtintensität des auf sie auftreffenden Lichtes ansprechenden und jeweils ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugenden Sensorbereichen aufweist und dass die Breite jedes der Sensorbereiche derart gewählt ist, dass beim Vorrücken des Gewebes durch die Abbildung eines Schußfadens auf einen damit zumindest im wesentlichen fluchtenden Sensorbereich eine deutliche Modulation des Ausgangssignals dieses Sensorbereichs herbeiführbar ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die winkelmäßige Orientierung ohne das Auftreten sog. toter Zonen mit hoher Auflösung erfaßt werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass ohne mechanische Abtasteinrichtungen und die damit verbundenen Kosten und Wartungsprobleme eine zuverlässige und genaue Bestimmung der Orientierung der Schußfäden erreichbar ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass keine optischen Interferenzeffekte genutzt werden müssen und dass die Vorrichtung gegenüber Änderungen in der Anzahl von Schußfäden pro Längeneinheit unempfindlich ist.

Es ist auch ein Vorteil der optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung, dass die winkelmäßige Orientierung der Schußfäden automatisch für einen weiten Bereich von Schußfadenzahlen und einen weiten Bereich

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von Gewebegeschwindigkeiten ermittelt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass sie auch für relativ große, jedoch nicht periodisch auftretende Unregelmäßigkeiten im Gewebe unempfindlich ist.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, dass ein automatischer Ausgleich für Änderungen der Eigenschaften des Gewebes und Änderungen in dem System selbst erzielbar ist.

Darüberhinaus ist es ein Vorteil der Erfindung, dass mit einem optischen Abtastsystem gearbeitet wird, für welches einfache und billige optische Komponenten verwendet werden können.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung handelt es sich um ein optisches System mit einer Lichtquelle und einer Detektoranordnung, die gewöhnlich auf gegenüberliegenden Seiten einer bewegten Gewebebahn liegen. Die Lichtquelle, die vorzugsweise ein optisches Fokussierelement aufweist, richtet dabei einen konvergierenden Lichtstrahl mit im wesentlichen gleichmäßiger Intensität auf das Gewebe. Der Detektorkopf weist ein optisches System auf, welches das von dem Gewebe durchgelassene Licht auf eine Sensoranordnung fokussiert, die ein Muster von fotoempfindlichen Bereichen auf einer ihrer Oberflächen aufweist. Die Bereiche bilden dabei ein radiales bzw. aufgefächertes Muster, wobei der zentrale Sensorbereich der Sensoranordnung im wesentlichen

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senkrecht zur Laufrichtung der Gewebebahn ausgerichtet ist. Weiterhin weist jeder Sensorbereich eine Breite auf, die im wesentlichen mit derjenigen der Schußfäden im Gewebe vergleichbar ist, wie sie von der Detektorkopflinse abgebildet werden. Ausserdem weist jeder Sensorbereich eine Länge auf,· die ausreicht, in Verbindung mit einer vernünftigen Winkelempfindlichkeit ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis zu gewährleisten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Muster aus p-dotierten Sensorbereichen auf einem η-dotierten Siliciumchip vorgesehen. Ausserdem sind vorzugsweise etwa zwölf Sensorbereiche vorgesehen, die winkelmäßig jeweils um etwa 2,5° gegeneinander versetzt bzw. verdreht sind.

Bei dieser Vorrichtung erzeugt jeder Sensorbereich ein elektrisches Signal, welches der Gesamtintensität des auf den Sensorbereich auftretenden Lichts proportional ist. Dieses Signal wird dabei ausserdem durch den Schatten des Schußfadens moduliert. Diese Modulation ist sehr stark, wenn ein Schußfaden im wesentlichen mit dem Sensorbereich fluchtet. Die elektrischen Signale, die von den einzelnen Sensorbereichen erzeugt werden, werden in elektronischen Schaltungen verarbeitet, um schließlich eine analoge Ausgangsspannung zu erzeugen,· welche der winkelmäßigen Orientierung der über die Sensoranordnung hinweglaufenden Schußfäden entspricht. Die Schaltungen umfassen dabei einen Wechselspannungs-Ladungsdetektor für jeden Sensorbereich, wobei dieser Detektor eine Ausgangs-Gleichspannung erzeugt, die in der Amplitude und vorzugsweise auch in der Frequenz der Modulation des Signals von dem betreffenden Sensorbereich proportional ist. Anschlies-

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send vergleich eine Wähl- oder Auswahlschaltung die Gleichspannungsausgangssignale, wählt das größte Signal aus und erzeugt eine Ausgangsspannung, die für denjenigen Sensorbereich charakteristisch ist, welcher das größte Signal erzeugt. Wenn dabei zwei Gleichspannungssignale für die Wählschaltung etwa die gleiche Größe haben (und sich von der Größe der anderen Ausgangssignale unterscheiden) mittelt die Wählschaltung diese Ausgangssiganle und erzeugt eine Aus·' gangsspannung, die für einen Bereich charakteristisch ist und damit für eine Winkelmaßige Orientierung, die zwischen den winkelmäßigen Orientierungen für die Bereiche liegt, welche die stärksten Ausgangssignale erzeugten. Die automatische Interpolation, die durch diese Mittelwertbildung erreicht wird, führt in Verbindung mit einem schwachen "Zitter"-( jitter )-Effekt, der durch die Schwankungen von Faden zu Faden hervorgerufen wird, zu einer Winkelempfindlichkeit von etwa 0,5 trotz der Tatsache, dass die Sensorbereiche winkelmäßig um jeweils 2,5° versetzt sind.

Bei der bevorzugten Ausführungsform weist das Abtastsystem bzw. die Erfassungsvorrichtung ausserdem einen Rückkopplungskreis auf, der auf das ausgewählte Maximalsignal anspricht und eine Speisespannungsquelle für die Lichtquelle sowie einen schaltbaren Verstärker für jeden Signalverarbeitungskanal steuert. Die automatische Änderung der Verstärkung und der Lichtintensität kompensiert dabei Änderungen in der Dichte des Gewebes, in der Laufgeschwindigkeit des Gewebes und in der Lichtintensität von der Licht-

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quelle. Zur Optimierung der Leistung für einen breiten Bereich von Schußfäden pro Längeneinheit sind ausserdem die Abbildungslinse des Sensors und die Sensoranordnung beweglich montiert, um eine variable Vergrößerung des Schattenmusters der Schußfäden auf der Sensoranordnung zu erreichen. Sowohl die Abbildungslinse als auch die Sammellinse (für die Lichtquelle) können dabei durch ein einziges plano-asphärisches Linsenelement gebildet sein. Dabei hat die Fokussierlinse des Sensors vorzugsweise eine geringe Brennweite.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtquelle und der Detektor so montiert, dass sie gemeinsam verdreht werden können, um den Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf das Gewebe zu ändern. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Lichtquelle und Sensor jeweils auf Wagen montiert sind, die längs zweier einander gegenüberliegender gekrümmter Führungselemente verfahren werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt durch Lichtquelle und Detektor einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Sensoranordnung des Detektors der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

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Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Signalverlaufs bei einem optischen Zwei-Kanal- Sensor in Abhängigkeit vom Schußfaden-Winkel und zur Erläuterung des Problems der "toten Zone" (Stand der Technik);

Fig. 4 eine graphische Darstellung des abgetasteten Signals bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung als Funktion des Schußfadenwinkels für zwei Sensorbereiche unterschiedlicher Länge;

Fig. 5 ein Schematisches Schaltbild der kompletten Auswerteeinrichtungen einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die in Fig. 1 gezeigten Elemente zusätzlich in vereinfachter Form dargestellt sind;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der analogen Ausgangsspannung der Auswerteschaltung gemäß Fig. 5 für jeden der zwölf Kanäle des Systems;

Fig. 7 eine vereinfachte Draufsicht auf die Schwenkeinrichtungen für- eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Möglichkeiten zur Veränderung des Einfallswinkels des Lichtstrahls bezüglich des zu untersuchenden Gewebes;

Fig. 8 eine detaillierte Draufsicht auf ein Paar von Führungselementen und zugeordnete Wagen aus der Anordnung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein kleines Teilstück eines Köpergewebes;

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Fig. 10 einen senkrechten Querschnitt durch das Köpergewebe gemäß Fig. 9 und

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Darstellung für ein glatt gewebtes Gewebe.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Lichtquelle 12 und einen Abtast- bzw. Detektorkopf 14, die optisch fluchtend montiert sind und auf gegenüberliegenden Seiten eines Gewebes 16 angeordnet sind, welches Schußfäden 18 aufweist, die im wesentlichen in Richtung des eingezeichneten Pfeils 20 verlaufen, sowie Kettfaden 22, die im wesentlichen senkrecht zu den Schußfäden 18 verlaufen. Ein solches Gewebe 16 ist bei dem Fertigungsschritt, bei dem es gerade dabei ist, in einen Spannrahmen oder eine Stoffdruckmaschine einzulaufen, häufig nass. Die Qualität des fertigen Textilproduktes hängt teilweise von dem Ausmaß ab, in dem die Schußfäden parallel zueinander und senkrecht zu den Kettfaden verlaufen. Die Einrichtungen zum Spannen und zum Geraderichten der Schußfäden umfassen typischerweise ein Paar gerader Rollen (nicht dargestellt), die verstellt werden können, um einen Schräglauf der Schußfäden zu korrigieren, sowie ein Paar von gebogenen Rollen (nicht dargestellt), die gedreht werden können, um einen Bogen bzw. eine Krümmung in den Schußfäden zu korrigieren.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Gewebe auf einer Breite von etwa 2,5 cm zwischen weniger als 4 und mehr als 140 Schußfäden auf-

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weisen kann. Das Gewebe kann ferner in Querrichtung unterschiedliche Elastizitätseigenschaften aufweisen, wie dies bei Geweben mit in Längsrichtung verlaufenden Seilen oder Litzen der Fall ist. Weiterhin kann das Gewebe mit verschiedenen Laufgeschwindigkeiten vorrücken, insbesondere mit relativ hohen Geschwindigkeiten, wie sie für eine wirtschaftliche Textilproduktion gewählt werden. Das Gewebe muß jedoch andererseits ausreichend locker gewebt sein, um einen Teil eines Lichtstrahls hoher Intensität, der gegen das Gewebe gerichtet wird, durchzulassen. Dafür kann die Erfindung bei komplizierten Geweben angewandt werden, wie z. B. bei gewissen Köper-geweben, die für senkrecht auf das Gewebe auftreffendes Licht im wesentlichen Lichtundurchlässig sind. Ein solches Köpergewebe ist in Fig. 9 und 10 gezeigt, wo deutlich wird, dass jeder Schußfaden 18 die Mittelebene des Stoffes kreuzt und dann über zwei oder mehr Kettfäden, die unmittelbar aufeinanderfolgen hinweggeht. Dabei laufen benachbarte Schußfäden nicht zwischen denselben Kettfäden hindurch; vielmehr liegen die "Kreuzungspunkte" auf Diagonallinien bzw. Schräglinien, wie dies die Zeichnung zeigt. Zur Erläuterung der Erfindung ist ein Gewebe dargestellt, bei dem die Schußfäden sehr dicht nebeneinanderliegen, so dass ein senkrechter Lichtstrahl im wesentlichen abgeblockt wird. Das Gewebe besitzt jedoch angrenzend an die Schußfäden an jedem Kreuzungspunkt, wo diese aus der Ebene der Kettfäden auftauchen, eine dreieckige Öffnung. Eine solche Öffnung ist bei einem üblichen ebenen Gewebe nicht vorhanden, wie dies Fig. 11 zeigt.

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Die Lichtquelle 12 besitzt ein Gehäuse 24, welches eine Lampe 26 umschließt, die ein im wesentlichen gleichmäßiges, sehr intensives Licht erzeugt, welches teilweise auf eine Sammellinse 28 gerichtet wird, die ebenfalls an dem Gehäuse 24 befestigt ist. Die Lampe 26 erzeugt vorzugsweise ein Licht, welches seine maximale Leistung in einem Wellenbereich zwischen etwa 700 und 900 nm besitzt, um so die Streuung zu reduzieren. Eine Glasplatte 30, welche an der Frontseite des Gehäuses 24 angrenzend an die Linse 28 angeordnet ist, trägt nicht zur Formung des Lichtstrahls bei. Die Sammellinse 28 ist vorzugsweise eine asphärische Planlinse, die das von der Lampe 26 ausgehende Licht zu einem Lichtstrahl 27 bündelt, der im wesentlichen senkrecht zu dem sich bewegenden Gewebe ausgerichtet ist^auf dieses auftrifft. Der Lichtstrahl 27 besitzt dabei eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnittsverteilung der Lichtintensität. Die Linse ist rund und nicht zylindrisch.

Auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Gewebes 16 erzeugt der Lichtstrahl 27 in jedem Augenblick ein bestimmtes Muster von Hell/Dunkel-Bereichen (Licht/Schatten-Bereichen). Insbesondere erzeugen die Schußfäden 18 ein Muster von Schatten, die im allgemeinen parallel zueinander und in gleichmäßigen Abständen voneinander verlaufen. Der Anteil des durchgelassenen Lichtstrahls, der diese Lageinformation über die Schußfäden enthält, tritt durch eine transparente Frontplatte 32 in den Detektor 14 ein und wird mittels einer Abbildungslinse 34 auf eine Sensoranordnung 36 gebündelt. Die Abbildungslinse 34

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ist vorzugsweise längs ihrer optischen Achse einstellbar, wie dies durch den Pfeil 38 angedeutet ist. Die Möglichkeit der Verstellung der Linse 34 gestattet verschiedene Vergrößerungen des Schattenmusters an der Sensoranordnung 36. Der Detektor 14 besitzt ein Gehäuse mit einer Montageplatte 42, die in dem Gehäuse ebenfalls in Richtung des Pfeils 38 verstellbar .ist, und^war in Verbindung mit der Verstellung der Linse 34. Die Sensoranordnung 36 ist auf der Platte montiert. Die unterschiedliche Vergrößerung, die bei dem erfindungsgemäßen System möglich ist, ist teilweise der Grund dafür, dass die Schußfadendichte der erfindungsgemäß zu prüfenden Gewebe sehr unterschiedlich sein kann. Die Abbildungslinse 34 ist ebenso wie die Sammellinse 28 rund und vorzugsweise ein einziges ebenes, asphärisches Linsenelement. Die Abbildungslinse 34 ist durch eine geringe Brennweite f gekennzeichnet, die typischerweise etwa 1,6 beträgt. Es ist zu beachten, dass die Möglichkeit für eine unterschiedliche Vergrößerung nur genutzt wird, um extreme Änderungen in der Schußfadendichte zu berücksichtigen. Im normalen Betrieb ist im Hinblick auf Änderungen der Schußfadendichte bzw. -zahl keine mechanische Nachstellung erforderlich.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Ausbildung der Sensoranordnung 36 und insbesondere die Ausbildung der ebenen Fläche 36a derselben, die der Linse 34 zugewandt ist. Diese Fläche 36a weist ein Muster bzw. Feld von fotoempfindlichen Bereichen A4 auf. Jeder Bereich 44 arbeitet dabei unabhängig von den anderen Bereichen und wirkt als Fotodiode zur Erzeugung eines

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elektrischen Signals bzw. eines Stroms, der der Gesamtintensität des auf diesen Bereich 44 auftreffenden Lichts proportional ist. Durch Metallisieren aufgebrachte Anschlußstreifen 45 ermöglichen ein getrenntes Anschliessen der einzelnen Bereiche 44. Jeder Bereich 44 besitzt dabei im wesentlichen die Form eines schmalen Rechtecks. Ausserdem sind die Längsachsen der Bereiche 44 im wesentlichen quer zur Laufrichtung des Gewebes ausgerichtet. Die Breite der einzelnen Bereiche 44 ist so gewählt, dass sie grob mit der Breite eines Schußfadens 18 vergleichbar ist bzw. genauer gesagt, mit der Breite eines SchußEadenschattens, wie er bei eingeschalteter Lichtquelle 12 auf die Detektoranordnung 36 im Detektor geworfen wird. Da die Schußfäden teilweise keine gleichmäßige Größe, Querschnittsform oder Orientierung besitzen (es besteht nahezu stets ein beträchtliches Maß an Schwankungen (Jitter) in Längsrichtung jedes Schußfadens),ergibt sich in dem von den einzelnen Sensoren erzeugten elektrischen Signal jeweils ein erhebliches Rauschen. Dabei ist die Länge der Bereiche 44 für ein gutes Signal/Rauschverhältnis wesentlich. Andererseits führt jedoch eine extreme Länge der Bereiche 44 zu einer extrem hohen (in der Praxis unbrauchbaren)"Winkelempfindlichkeit".

Fig. 4 zeigt den grundsätzlichen Zusammenhang zwischen den Ausgangssignalen zweier Bereiche 44 unterschiedlicher Länge. Man erkennt, dass man bei einem langen, schmalen Bereich eine vergleichsweise ausgeprägte Signalspitze 50 erhält, die sich deutlich vom allgemeinen Rauschpegel des Systems abhebt. Bei einem kürzeren Bereich ergibt sich da-

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gegen eine weniger ausgeprägte Signalspitze 51 bei einem insgesamt flacheren und breiteren Signalverlauf. Als günstig hat sich für die Bereiche 44 für das Verhältnis von Länge zu Breite ein Wert von etwa 35 : 1 ergeben. Bei diesem Verhältnis läßt sich ein Signal/Rausch-Verhältnis im Bereich zwischen 2 : 1 und 3:1 erreichen, sowie ein Signalmuster mit einer Breite von etwa 6°, die für einen Abstand von etwa 2,5 zwischen den Bereichen 44 geeignet ist. Im allgemeinen sollte der Winkel des Ausgangssignals jedes der Bereiche 44 mindestens doppelt so groß wie der Winkelabstand zwischen benachbarten Bereichen

Die Bereiche 44 sind, wie Fig. 2 zeigt, fächerförmig auf der Fläche 36a angeordnet. Dabei verläuft die Mittellinie der Anordnung im wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung des Gewebes. Die Sensoranordnung 36 gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine vergleichsweise große Anzahl von Sensorbereichen 44 aus, die winkelmäßig nur einen kleinen Abstand voneinander haben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfaßt die Sensoranordnung 12 Bereiche 44, die von einem angrenzenden Bereich jeweils durch einen Winkelbereich von 2,5° getrennt sind. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, hat es sich gezeigt, dass eine derartige Sensoranordnung exakte und zuverlässige Informationen über die winkelmäßige Orientierung der Kettfaden 22 liefert. Insbesondere kann die gezeigte Anordnung in einem System gemäß der Erfindung die winkelmäßige Orientierung der Schußfäden

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mit einer Genauigkeit von etwa 0,5° angeben, während die Bereiche 44 winkelmäßig um einen fünfmal größeren Winkel auseinanderliegen.

Wenn die Schußfäden 18 zwischen der Lichtquelle 12 und dem Detektor 14 hindurchlaufen, werfen sie einen bewegten, linienförmigen Schatten auf die Sensoranordnung 36. Dieser Schatten hat eine winkelmäßige Orientierung, die derjenigen des Schußfadens entspricht. Wenn der Schatten über die Fläche 36a der. Sensoranordnung hinwegläuft, dann führt er zu einem unterschiedlichen Grad von Modulation des Ausgangssignals des Sensorbereichs 44. Im allgemeinen ergibt sich bei einem Sensorbereich 44,der mit den Schußfäden und ihren Schatten zumindest im wesentlichen fluchtet, eine große Modulation, da sich der Wechsel von enem Zustand, in dem der Bereich im wesentlichen voll beleuchtet ist, in einen Zustand, in welchem der Bereich im wesentlichen vollständig abgedunkelt ist, sehr schnell vollzieht (Jalousetteneffekt). Diese Modulation des Ausgangssignals eines Bereichs 44 kann erfindungsgemäß ausgewertet werden, um die gewünschte Lageinformation über die Schußfäden zu erhalten und um geeignete elektrische Steuersignale für die Schrägrollen und die Bogenrollen zu erzeugen, mit deren Hilfe festgestellte Unregelmäßigkeiten korrigiert werden können (in der Praxis sind gewöhnlich quer zur Laufrichtung des Gewebes mehrere Lichtquellen/Detektor-Anordnungen angeordnet). Die verschiedenen Ausgangssignale werden dann unter Anwendung üblicher Verfahren miteinander verglichen, wie dies derzeit beispielsweise in einem Gewebe-Detektor/

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Korrektur-System geschieht, wie es von der Fa. Mount Hope Machinery Comp, unter der Warenbezeichnung Weftrol vertrieben wird. Die Anzahl und der winkelmäßige Abstand der Bereiche 44 wird so gewählt, dass sich bezüglich des Mittelpunkts der Anordnung einerseits ein Bereich vernünftiger Breite hinsichtlich der winkelmäßigen Orientierung ergibt und andererseits eine gute Empfindlichkeit, wobei darauf geachtet wird, dass eine sog. "tote Zone" zwischen den Bereichen vermieden wird, und wobei im übrigen aus Kostengründen die Anzahl der Bereiche möglichst klein gehalten wird. Wie oben ausgeführt, erfüllt eine Anordnung mit zwölf Detektorbereichen,die winkelmäßig um jeweils 2,5° auseinanderliegen,all diese Forderungen.

Das Problem der "toten Zone" bei gewissen vorbekannten Systemen wird in Fig. 3 für einen Zwei-Kanal-Detektor erläutert. In dieser Figur sind zwei elektrische Ausgangssignale 46 und 46a dargestellt, die sich an zwei Schlitzen ergeben. Bei einer solchen Anordnung kann jeder Schlitz in einem gegebenen Bereich, typischerweise in einem Bereich von etwa 4° Lageänderungen bezüglich seiner festen Winkelorientierung erfassen, und zwar bei einem Gewebe mit etwa 40 Schußfäden pro 2,5 cm. Wenn der winkelmäßige Abstand der feststehenden Schlitze selbst den Erfassungsbereich der Schlitze übersteigt, dann ergibt sich eine "tote Zone", die in Fig. 3 im wesentlichen einem Bereich 48 entspricht und in der ein Schußfaden mit einer winkelmäßigen Orientierung, die in diese "tote Zone" fällt an keinem der feststehenden Schlitze zu einem positiven Ausgangssignal führt. Dabei ist zu beachten, dass ein Unterschied zwischen dem im Zusammenhang mit Fig. 3 angesprochenen Problem der

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"toten Zone" und dem Signalverlauf besteht, der anhand von Fig. 4 erläutert wird.

In Fig. 7 und 8 ist ein Montagesystem 100 für einen Satz von Lichtquellen 12 und zugeordneten Detektoren 14 dargestellt, die im wesentlichen quer zur Laufrichtung - Pfeil 20 - des Gewebes 16 angeordnet sind. Im einzelnen ist bei der gezeigten Konstruktion ein flexibles Kabel 102 oder ein äquivalentes Element, wie z. B.. eine Kette, mit einem Wagen 104 verbunden, wie er für jede der Lichtquellen vorgesehen ist, und mit einem zugeordneten Wagen 106, wie er für jeden Detektor vorgesehen ist. Die Wagen 104, 106 laufen auf gekrümmten Führungen 108 bzw. 110. Wie die Zeichnung zeigt, besitzt jeder Wagen zwei Rollen 112, die längs der Innenseite der Führung 108, 110 laufen, sowie eine äussere Rolle 114, die auf der Aussenseite der Führungen 108, 110 läuft und in Richtung auf die Rollen 112 vorgespannt ist. Die gezeigte Anordnung ermöglicht eine freie Bewegung der Wagen 104 und 106 längs der durch die Führungen 108, 110 vorgegebenen gekrümmten Bahnen. Das Kabel 102 greift dabei vorzugsweise an der Aussenseite der Wagen in der Nähe der äusseren Rollen 114 an. Die Führungselemente 108, 110 sind vorzugsweise Kreisbögen gleichen Durchmessers und liegen in einer gemeinsamen Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene des zu untersuchenden Gewebes 16 orientiert ist. Dabei sind die Führungselemente 108,. 110 durch Spalte 116 voneinander getrennt, damit das Gewebe 16 ungehindert zwischen ihnen hindurchlaufen kann.

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Das Kabel 102 kann durchgehend oder aus Teilen zusammengesetzt sein, die zwischen den zusammengehörigen Wagen verlaufen. In jedem Fall ist das Kabel über Führungsrollen 118 gelegt und läuft ausserdem über eine Antriebsrolle 120, durch die entsprechende Längs-,bewegungen der beiden Kabeltrums herbeigeführt werden können» Die Rollen 118, 120 liegen ferner an beiden Enden des Gewebes 16 und im Abstand von diesem, so dass die Bewegung des Gewebes weder durch die Rollen selbst noch durch das Kabel 102 behindert wird. Bei der beschriebenen Konstruktion bleibt eine Ausrichtung eines von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahls auf die Sensoranordnung bei einer Bewegung des Kabels 102 und einer entsprechenden Schwenkbewegung der Wagen 104 und 106 erhalten.

Mit der beschriebenen Konstruktion ist es möglich, den Einfallswinkel des Lichtstrahls bezüglich des Gewebes zu verändern. Normalerweise läuft die Verbindungslinie zwischen Lichtquelle und Detektor senkrecht zur Ebene des Gewebes 16, wie dies in Fig. 1 und 5 gezeigt ist. Durch die lineare Bewegung der Trums des Kabels 102 und die entsprechende koordinierte Schwenkbewegung der Wagen 104, 106 ergibt sich jedoch ausgehend von dieser Normallage eine Änderung des Einfallswinkels A für den Lichtstrahl, wie dies Fig. 7 und 8 zeigen. (Es ist zu beachten, dass bei einer Bewegung des Kabels 102 gegenläufige Bewegungen der Wagen 104, 106 he'rbeigeführt werden). Es hat sich gezeigt, dass die Möglichkeit einer Änderung des Einfallswinkels bei komplizierten Köpergeweben der in Fig. 9 und 10 gezeigten Art sehr nützlich ist. Bei diesen Geweben wird nämlich bei einem senkrechten Einfall des Licht-

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Strahls das gesamte Licht im wesentlichen gesperrt. Die oben erläuterten dreieckigen öffnungen gestatten jedoch ein Durchtreten von unter einem spitzen Winkel einfallendem Licht bei einem Einfallswinkel,der im wesentlichen mit der öffnung fluchtet. Die durchgelassene Lichtmenge ändert sich dabei mit dem Einfallswinkel. Weiterhin kann der Einfallswinkel, bei dem sich eine maximale Lichtdurchlässigkeit ergibt, für jedes Gewebe ohne weiteres ermittelt werden.'

Fig. 5 zeigt schematisch ein vollständiges optisches Abtastsystem gemäß der Erfindung unter besonderer Betonung der elektronischen Schaltkreise, die die elektrischen AusgangsSignaIe der Sensorbereiche AA der Sensoranordnung 36 verarbeiten.

Wie die Zeichnung zeigt, umfaßt der Detektor 14 eine Anzahl von Vorverstärkern 54a, 54b ... 541, von denen jeweils einer mit jedem der Bereiche 44 verbunden ist. Die Vorverstärker sind· so abgeglichen, dass die Ausgangssignale für die zugeordneten Sensorbereiche auf den Leitungen bzw. Kanälen 56a, 56b .... 561 bei einer im wesentlichen identischen Lichtintensität auf den Sehsorbereichen 44 im wesentlichen gleich sind. Die Vorverstärker 54 setzen ferner die Strom-Ausgangssignale der Sensoranordnung in verstärkte Spannungssignale um, die dann an Leistungsverstärker 58a, 58b ... über die Kanäle 56a .... 561 angelegt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Verstärkung auf zwei verschiedene Werte umgeschaltet werden, die sich wie etwa 20 : 1 verhalten. Ob im Einzelfall der Verstärkungswert 20 oder der Verstärkungswert 1 gewählt wird, hängt ge-

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wohnlich von der Art des zu überprüfenden Gewebes und von dessen Laufgeschwindigkeit ab.

Das Ausgangssignal jedes- der umschaltbaren Leistungsverstärker wird jeweils über einen Koppelkondensator C einem zugeordneten Wechselspannungs-Ladungsdetektor 62a, 62b ... 621 zugeführt. Die Detektoren 62a .. erzeugen entsprechende Ausgangs-Gleichspannungen, deren Amplitude eine im wesentlichen lineare Funktion der Amplitude und der Frequenz des Eingangssignals ist. Ein wesentlicher Vorteil der Detektoren 62a ... 621 besteht darin, dass sie bei der Demodulation des Eingangssignals ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis bilden. Insbesondere unterdrücken die Detektoren 62a 621 Fehler bzw. Rauschsignale, die zwar groß sind, jedoch mit niedriger Wiederholfrequenz auftreten. So kann beispielsweise eine Noppe bzw. eine kleine Unregelmäßigkeit im Gewebe die den Lichtdurchtritt völlig blockiert, dazu führen, dass das Ausgangssignal für ein oder mehrere Detektorbereiche 44 eine extreme Amplitude erreicht. Daein solcher Fehler sich jedoch nicht häufig wiederholt, ist die Frequenz gering, so dass der Beitrag zum Gleichspannungs-Ausgangssignal der Detektoren 62a ... 621 niedrig wird. Die in den Ausgangs-Gleichspannungen der Detektoren 62a ... 621 enthaltenen, auf Materialfehler und dergleichen zurückzuführenden Komponenten werden also nicht so groß, dass sie die anderen Ausgangssignale überdekken. Allgemein gesagt, liefert derjenige Detektor, der dem Kanal bzw. dem Bereich 44 zugeordnet ist, der mit den darüberhinweg laufenden Schußfäden 18 am besten fluchtet, aufgrund der starken Bewichtung der Frequenz und der Modulationsstärke somit typi-

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scherweise das größte Gleichspannungs-Ausgangssignal.

Die Ausgangssignale der Detektoren 62a ... 621 werden gefiltert und an einen oberen Selektorkreis 64 angelegt, der im wesentlichen ein Komperator mit mehreren Eingängen ist, welcher dasjenige Eingangssignal auswählt, welches die höchste Amplitude hat. Dabei ist zu beachten, dass der Selektorkreis 64 die Ausgängssignale der Detektoren 62a ... 621 nicht mit einer festen Bezugsspannung sondern miteinander vergleicht. Weiter ist es wichtig, dass der Selektorkreis 64 auch mehr als einen Kanal als Kanal mit dem größten Signal auswählen kann, wenn zwei oder mehr Signale deutlich größer sind als die Signale auf den anderen Kanälen und einander in ihrer Größe hinreichend nahe kommen. Eine Möglichkeit für die Ausbildung des Selektorkreises 64 besteht darin, dass ein Satz von Transistoren vorgesehen wird, deren Basisanschlüssen jeweils das Ausgangssignal eines der Detektoren 62a bis 621 zugeführt wird, deren Emitter alle miteinander verbunden und mit einem Strom gespeist sind und von deren Kollektoren jeder einzelne einen Ausgang der Schaltung darstellt. Die einzelnen Ausgänge des Höchstwert-Selektorkreises 64 sind mit den Eingängen eines Digital/Analog-(D/A)-Wandlers 66 verbunden, der die im wesentlichen digitale Information, nämlich die Information, auf welchem Kanal bzw. welchen Kanälen das größte Signal vorliegt, in eine Ausgangsspannung umsetzt, die für den Kanal und damit für den Detektor-Bereich 44, welcher das größte Signal erzeugt, charakteristisch ist. Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der analogen Ausgangsspannung des D/A-ümsetzers 66 als Funktion der zwölf

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Kanäle 56a .... 561. Bei einer möglichen Ausführungsforiti des D/A-Umsetzers 66 ist dabei ein Satz von Widerständen mit gleichen Widerstandswerten in Serie geschaltet, welcher als Treppenspannungs-Spannungsteiler dient. Ausserdem ist ein Satz von unabhängigen elektronischen Schaltern sowie ein Satz von Addierwiderständen gleichen Widerstandswertes vorgesehen. Dabei wird die Ausgangsspannung jeder Stufe des Spannungsteilers mit dem Eingang eines elektronischen Schalters verbunden, der seinerseits durch das zugeordnete Ausgangssignal der Selektorschaltung 64 gesteuert wird. Die Ausgangssignale aller Schalter speisen nun einen Addierwiderstand, wobei die Addierwiderstände so miteinander verbunden sind, dass sich schließlich eine analoge Ausgangsspannung auf der Leitung 68 ergibt, die mit V bezeichnet ist.

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Beispielsweise kann jeder Kanal durch eine analoge Ausgangsspannung von 0,8 V dargestellt werden, die als Treppenspannung ansteigt. Wie Fig. 6 zeigt, sind dabei ausserdem Stufen zwischen diesen den Kanälen zugeordneten Stufen vorgesehen. Wenn der Selektorkreis 64 zwei im wesentlichen gleiche "größte" Signale auswählt, dann wird die analoge Ausgangsspannung gemittelt, um einen'Mittelwert zwischen diesen beiden ausgewählten Kanälen zu erhalten. Das letzlieh erhaltene analoge Ausgangssignal auf der Leitung 68 wird dann vorzugsweise noch gefiltert, ehe es an einen Steuerkreis angelegt wird, der die Position der Schrägrollen und der Bogenrollen nachstellt. Es ist zu beachten, dass bei dem.betrachteten System jedes "Zittern" (Jitter) in den Schußfäden (beispielsweise

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Noppen oder zufällige Lageänderungen der Schußfäden) zu einer Serie von unterschiedlichen Ausgangsspannungen führt, die gemittelt werden können, um eine exaktere Information über die mittlere Winkellage der Schußfäden zu erhalten. Diese dynamische, zeitliche Mittelwertbildung führt zu einer Empfindlichkeit, die auf etwa 0,5° genau ist, wenn die Bereiche 44 jeweils um 2,5° auseinanderliegen.

Das Ausgangssignal des Selektorkreises 64 wird ausserdem über eine Leitung 70 an einen Rückkopplungs-Regelkreis angelegt, welcher einen Komperator 72 aufweist, der das Signal größter Amplitude mit einer festen Bezugsspannung Vf vergleicht. Das Ausgangssignal des Komperators wird an einen Spannungsregler 74 angelegt, der die Speisespannung vom Ausgang eines Netzteils 76 regelt, welches über den Spannungsregler 74 und eine Leitung 78 mit der Lampe 26 verbunden ist. Der Komperator 72 versucht auf diese Weise die Amplitude des Signals auf der Leitung 70 an die Bezugsspannung V _f anzunähern. Wenn die Amplitude des Signals unter einem vorgegebenen Pegel liegt, dann bewirkt der Komperator, dass die Speisespannung über den Spannungsregler 74 so erhöht wird, dass die der Lampe 26 zugeführte Leistung erhöht wird, um auf diese Weise die Lichtintensität des auf das Gewebe 16 auftreffenden Lichts zu erhöhen. Hierdurch wird dann auch die Intensität des Durchlichts erhöht, welches auf die Detektoranordnung 36 gelangt, so dass die Amplitude des Signals auf der Leitung 70 steigt.

Der Rückkopplungskreis enthält ferner einen Zweipegel-Komperator 80, der über eine Eingangsleitung 82, die

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der Lichtquelle 26 zugeführte Spannung überwacht und sie mit einer fest vorgegebenen oberen Referenzspannung V . -.. und einer fest vorgegebenen unteren Referenzspannung V- vergleicht. Wenn die Spannung am Eingang 82 die obere Bezugsspannung übersteigt, dann ist die Höhe der Signale, die von dem Detektorsystem verarbeitet wird, gering. Dies hat zur Folge, dass der Komperator 80 eine Kippschaltung oder dergleichen betätigt, welche die Verstärkung der Verstärker 58a ... 581 auf einen höheren Wert schaltet. Dieses Rückkopplungssystem ist besonders geeignet, Änderungen der Signalamplitude automatisch zu kompensieren,, die darauf zurückzuführen sind, dass sich die Laufgeschwindigkeit des Gewebes gegenüber dem Detektor, die Anzahl der Schußfäden pro cm und/öder der Wirkungsgrad der Lampe 26 ändern, über den Rückkopplungskreis erfolgt also eine kompensierende Regelung der der Lampe 26 zugeführten Energie und gegebenenfalls eine Umschaltung der Verstärkung der Verstärker 58a ... 581. Dabei ist zu beachten, dass der Rückkopplungskreis auch für eine automatische Kompensation eine Alterung der Elemente des Detektorsystems, insbesondere der Lampe 26, sorgt. Typischerweise kann das· Altern der Lampe 26 zu einem Absinken der Lichtintensität in der Größenordnung von 50 % führen. Dieser Alterungsprozeß wird bei dem optischen Abtastsystem gemäß der Erfindung automatisch und kontinuierlich ausgeregelt.

Die Sensoranordnung 36 selbst kann vorzugsweise eine monolithische, planare, bipolare Silicium-p auf η Schaltung sein, d. h. eine integrierte Einchip-Schaltung. Dabei wird das p-Material durch die Diffusion

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in ein η-dotiertes Silicium-Substrat eindiffundiert. Bei einer Sensoranordnung mit zwölf Sensorbereichen, die winkelmäßig um etwa 2,5° auseinanderliegen, können die Sensorbereiche beispielsweise eine Länge von etwa 4,5 mm (0,28") und eine Breite von etwa 0,13 mm (0,008") aufweisen. Die Gesamtabmessungen für den Chip mit der SensoranOrdnung betragen dabei etwa

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2,5 cm (0,38 Zoll.). Wegen der geringen Abmessungen der Sensoranordnung ist es möglich, die optischen Elemente des Abtastsystems in Form einzelner runder Linsen auszubilden, statt als zylindrische Linsen, wie dies beispielsweise gemäß der US-PS 3 077 656 der Fall ist. Die Herstellung runder Linsen führt zur Reduzierung der Fertigungskosten. Ein weiterer Vorteil kleiner monolithischer Sensoranordnungen besteht darin, dass die Bereiche 44 im wesentlichen dieselbe Ansprechcharakteristik auf Änderungen der umgebungsbedingungen, wie z. B. die Temperatur aufweisen.

Während die Erfindung vorstehend für ein Überwachungssystem beschrieben wurde, welches der Steuerung der Ausrichteinrichtungen für ein Gewebe dient, insbesondere für die Ausrichtung der Schußfäden eines Gewebes bei der Herstellung desselben, kann die Erfindung auch für die Kontrolle von trockenen, textlien Endprodukten verwendet werden. Während die Erfindung ferner an einem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bei dem die Lichtquelle und der Detektor sich auf gegenüberliegenden Seiten des Gewebes befinden, ist es bei gewissen Geweben auch möglich, Detektor- und Lichtquelle auf derselben Seite des Gewebes anzuordnen. Bei dieser Ausgestaltung spricht der Detektor

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dann auf das Licht an, welches von den Schußfäden reflektiert wird,und nicht auf das Licht, welches zwischen den Fäden durchgelassen wird. Es kann also nicht nur durchgelassenes Licht, sondern auch reflektiertes Licht ausgewertet werden. Weiterhin ist es möglich, mit einer anderen Anzahl von Detektorbereichen 44 zu arbeiten sowie mit Detektorbereichen anderer Form und mit anderer winkelmäßiger Anordnung (ungleichmäßige winkelmäßige Abstände). Schließlich besteht auch die Möglichkeit, eine Sensoranordnung zu verwenden, die mit fotoempfindlichen Elementen arbeitet, die nicht durch definierte dotierte Bereiche eines einzigen Halbleiterchips gebildet werden.

Zusammenfassend läßt sich also feststellen, dass dem Fachmann, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Leerseite

Claims

HOEGER₁ STELLRECHT-& FfARTNER-. ΐ

PATENTANWÄLTE* UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 743 b Anmelder: SW Industries, Incorp. t.

k - 177 One Hospital Trust £

25. Juli 1981 Plaza

Providence, Road Island

USA

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Erfassen der winkelmäßigen Orientierung von Schußfäden in einem Gewebe, das sich in einer ersten, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu den Schußfäden verlaufenden Riehtung bewegt, mit einer das Gewebe beleuchtenden Lichtquelle, mit optischen Einrichtungen zum Erzeugen eines Licht-Abbilds des beleuchteten Gewebes, insbesondere auf der der Lichtquelle abgewandten Seite des Gewebes, mit einer das Licht-Abbild empfangenden fotoempfindlichen Sensoran-Ordnung und mit Auswerteeinrichtungen zum Auswerten von dem Lichtabbild entsprechenden Ausgangssignalen der Sensoranordnung und zum Erzeugen entsprechender elektrischer Steuersignale für Leiteinrichtungen für die Gewebebahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (36) eine Sensoroberfläche (36a) mit mehreren länglichen, schmalen, fotoempfindlichen, relativ zueinander fächerförmig angeordneten, jeweils auf die Gesamtintensität des auf sie auftreffenden Lichtes ansprechenden und jeweils ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugenden Sensorbereichen (44) aufweist und dass die Breite jedes der Sensorbereiche (44) derart gewählt ist, dass beim Vorrücken des Gewebes (16) durch die Abbildung eines Schußfadens (18) auf einen damit zumindest

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im wesentlichen fluchtenden Sensorbereich (44) eine deutliche Modulation des Ausgangssignals dieses Sensorbereichs (A4) herbeiführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge jedes Sensorbereichs (44) derart gewählt ist, dass ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis für die elektrischen Ausgangssignale erreichbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite jedes Sensorbereichs (44) im wesentlichen vergleichbar mit der Breite eines Schußfadens (18) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung .(36) durch einen Halbleiterchip gebildet ist und dass die Sensorbereiche (44) mit einem Material dotiert sind, durch welches das Arbeiten jedes Sensorbereichs (44) als Fotodiode herbeiführbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche als p-dotierte Bereiche in einem η-leitenden Halbleiterchip ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche (44) bei gegebenen Abmessungen solche Abstände voneinander aufweisen, dass das Auftreten einer toten Zone (48)zwischen den einzelnen Bereichen unterdrückbar ist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorbereiche (44) winkelmäßig um einen zwischen ihnen liegenden Winkel zwischen 1 und 5° aufgefächert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Breite für die Sensorbereiche (44) etwa 35 : 1 beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal/Rausch-Verhältnis für die Sensorbereiche (44) etwa 2:1 bis 3 : 1 beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlußeinrichtungen (45) vorgesehen sind, über die getrennte elektrisehe Verbindungen zu den einzelnen Sensorbereichen (44) herstellbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Sensorbereiche (44) so gewählt ist, dass sich eine zumindest dem doppelten winkelmäßigen Abstand der aufgefächerten Sensorbereiche (44) entsprechende Signal breite ergibt.

12. Vorrichtung zum Erfassen der winkelmäßigen Orientierung von Schußfäden in einem Gewebe, das sich in einer ersten, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu den Schußfäden verlaufenden Richtung bewegt mit Signalerzeugungseinrichtungen zum Erzeu-

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gen modulierter elektrischer Signale, bei denen die Stärke der Modulation der winkelmäßigen Orientierung der Schußfäden entspricht und mit Auswerteeinrichtungen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtungen erste Schaltungseinrichtungen (54 bis 58) und Wähleinrichtungen (64, 66) aufweisen, dass die ersten Schaltungseinrichtungen (54 bis 58) mehrere Kanäle (a bis 1) aufweisen, von denen je einer jeweils einem der modulierten Signale zugeordnet ist, wobei auf jedem der Kanäle (a bis 1) ein erstes Ausgangssignal erzeugbar ist, welches der Stärke der Modulation des ihm zugeordneten Signals entspricht und dass die Wähleinrichtungen (64, 68) derart ausgebildet sind, dass durch sie das jeweils größte der ersten Ausgangssignale auswählbar und ein zweites Ausgangssignal erzeugbar ist, welches charakteristisch für die winkelmäßige Orientierung des Schußfadens (18) gegenüber der ersten Richtung ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltungseinrichtungen als zusätzlich auf die Frequenz der Modulation ansprechende Schaltungseinrichtungen ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als modulierte Signale Wechselstromsignale vorgesehen sind und dass die von den ersten Schaltungseinrichtungen erzeugten ersten Signale Gleichspannungssignale sind.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wähleinrichtungen (64) derart ausgebildet sind, dass mit ihrer Hilfe eine Mittelwertbildung der zweiten Ausgangssignale durchführbar ist, wenn die ersten Ausgangssignale für zwei Kanäle im wesentlichen dieselbe Grösse aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltungseinrichtungen (54 bis 58) für jeden Kanal (a bis 1) einen Verstärker (58) mit umschaltbarem Verstärkungsfaktor aufweisen und dass Rückkopplungseinrichtungen (72, 78 bis 82) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die schaltbaren Verstärker (58) zur automatischen Kompensation von Intensitätsschwankungen des auf die Sensoranordnung (36) auftreffenden Lichts steuerbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lichtquelle (12) eine regelbare Speisespannungsquelle (74, 76) vorgesehen ist und dass das Ausgangssignal der Speisespannungsquelle (74, 76) zum Beeinflussen des von der Lichtquelle (12) ausgehenden Lichts durch die Rückkopplungseinrichtungen (72) regelbar ist..

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) eine Lampe (26) und ein Sammellinsensystem (28) aufweist, mit dessen Hilfe ein auf das Gewebe (16) auftreffender Lichtstrahl erzeugbar ist, der eine im wesentlichen gleichmäßige In-

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tensitat aufweist und der im wesentlichen senkrecht zu dem Gewebe (16) ausgerichtet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Linsensystem (34) vorgesehen ist, durch das das von der Lichtquelle (12) durch das Gewebe (16) hindurchgestrahlte Licht· auf die Sensoranordnung (36) fokussierbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammellinsensystem (28) und das weitere Linsensystem (34) jeweils mindestens ein kreisrundes Linsenelement aufweisen.

21. Vorrichtung nach-Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsenelement des weiteren Linsensystems (34) eine geringe Brennweite aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente des Sammellinsensystems (28) und des weiteren Linsensystems (34) plan-asphärische Linsenelemente sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,

■ dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (36) auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Gewebes (16) angeordnet ist und auf durch das Gewebe (16) hindurchgehendes Licht anspricht.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung

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auf derselben Seite des Gewebes (16) angeordnet ist wie die Lichtquelle und auf reflektiertes Licht anspricht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Linsensystem (34) Einrichtungen zum Einstellen der Vergrößerung zur Veränderung der Größe des Licht-Abbilds der Schußfäden (18) auf der Sensoranordnung (36) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtungen zum

. Einstellen der Vergrößerung Verstelleinrichungen aufweisen, mit deren Hilfe das weitere Linsensystem (34) längs einer Verbindungsachse zwischen der Lichtquelle (12) und der Sensoranordnung (36) verstellbar ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Stelleinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lage der Sensoranordnung (36) gleichzeitig mit der Verstellung des weiteren Linsensystems (34) herbeiführbar ist, um die Fokussierung des Licht-Abbilds auf der Sensoranordnung (36) aufrecht zu erhalten.

28. Vorrichtung zum Erfassen der winkelmäßigen Orientierung von Schußfäden in einem Gewebe, das sich in einer ersten, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu den Schußfäden verlaufenden Richtung bewegt, mit einer einen Lichtstrahl gegen

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das Gewebe richtenden Lichtquelle, mit optischen Einrichtungen zum Erzeugen eines dem durch das Gewebepindurchgehenden Lichts entsprechenden Licht-Abbildes des Gewebes, mit einer das Licht-Abbild empfangenden fotoempfindlichen Sensoranordnung und mit Auswerteeinrichtungen zum Auswerten von dem Licht-Abbild entsprechenden Ausgangssignalen der Sensoranordnung und zum Erzeugen entsprechender elektrischer Steuersignale für Leiteinrichtungen für das Gewebe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 27-, dadurch gekennzeichnet, dass Schwenkeinrichtungen (Fig. 8) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lichtquelle (12) und die Sensoranordnung (36) gemeinsam zur Veränderung des Einfallswinkels (A) des Lichtstrahls bezüglich des Gewebes (16) in einer im wesentlichen quer zur Bewegungs-richtung des Gewebes (16) verlaufenden Ebene schwenkbar sind.

29. Vorrichtting nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkrichtungen eine erste Montagevorrichtung (104) für die Lichtquelle (12) und eine zweite Montagevorrichtung (106) für die Sensoranordnung (14) aufweisen und dass Betätigungseinrichtungen (102, 118, 120)· vorgesehen sind, mit deren Hilfe die erste und die zweite Montagevorrichtung (104, 106) gemeinsam derartschwenkbar ist, dass das durch das Gewebe (16) hindurchtretende Licht während der Schwenkbewegung auf die Sensoranordnung (14) trifft.

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3G. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtungen zwei einander gegenüberliegende gekrümmte Führungselemente (108), (110) aufweisen und dass die erste und die zweite Montagevorrichtung jeweils durch einen Wagen (104, 106) gebildet sind, welcher längs der ihm. zugeordneten der beiden Führungseinrichtungen (108, 110) verfahrbar ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtungen (108, 110) in der Schwenkebene kreisbogenförmig verlaufen und einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt aufweisen.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtungen (108, 110) auf gegenüberliegenden Seiten des Gewebes (16) in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, dass sich ein freier Durchlass (116) für das Gewebe (16) ergibt.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtungen ein Kabel (102) umfassen, welches mit jedem der Wagen (104, 106) in Wirkverbindung steht.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtungen Führungsrollen (118) und mindestens eine Antriebsrolle (120) für das Kabel (102) aufweisen und

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dass die Führungsrollen (118, 120) jeweils jenseits der Seitenkanten des Gewebes (16) angeord net sind.

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