DE3435391A1

DE3435391A1 - Anordnung zur ueberwachung und steuerung bei webmaschinen mit einer videokamera

Info

Publication number: DE3435391A1
Application number: DE19843435391
Authority: DE
Inventors: Rolf Kronholm
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1985-04-25
Also published as: US4582095A; SE448002B; SE8305527L; JPS60151347A; DE3435391C2; SE8305527D0

Description

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ASEA AB
S-721 83 Västeras/Schweden

Anordnung zur Überwachung und Steuerung bei Webmaschine mit

einer Videokamera

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung und Steuerung bei Webmaschine mit einer Videokamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Anordnung ist vorzugsweise für Webmaschinen bestimmt, auf denen Siebe und Filze hergestellt werden, die in erster Linie für Papiermaschinen verwendet werden.

Um den Stand der Technik und die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme besser verstehen zu können, soll zunächst der Aufbau eines Webstuhls anhand der Figur 1 erläutert werden:

Die durch den Webstuhl in Längsrichtung hindurchlaufenden Fäden bilden die sogenannte Kette 1. Die Fäden sind auf Sektionsscheiben 2 mit einer axialen Länge von 2-5 dm aufgewickelt. Diese Sektionsscheiben sind auf dem Kettbaum montiert, dessen axiale Länge die maximale Breite des Gewebes bestimmt. Die normale Webstuhlbreite beträgt 10 bis 20 m, doch werden zur Zeit Webstühle mit einer maximalen Breite von 30 m hergestellt. Der Fadendurchmesser beim Weben des Gewebes liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 0,15 bis 0,35 mm. Die Fadendichte in der Kette (Kettenbreite) beträgt normalerweise 1 Faden/0,4 mm.

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Die Kette passiert eine Umlenkrolle 4 und einen beweglich gelagerten Streichbaum 5. In Laufrichtung der Kette folgt danach eine Schafteinrichtung die im wesentlichen aus einem Schaftrahmen 6 mit Geschirr 7 und der Schaftmaschine besteht. Die Aufgabe der Schaftmaschine besteht darin, nach einem Muster die Fäden zu senken bzw. zu heben, damit eine Fachöffnung beziehungsweise ein Zwischenraum 8 gebildet ■ wird, so daß der Schütze 9 mit den querverlaufenden Schußfäden zwischen den Lagen aus oberen und unteren Kettfaden hindurchpaßt. Die untere Lage und der Schütze ruhen auf einer Schützenbahn 10, die mit einem Webeblatt 11, also einer Fadenführungsvorrichtung mit einem Spalt oder einer Nut für jeden Faden, zusammenmontiert ist. Sowohl die Schützenbahn wie das Webeblatt sind auf einem an seinem

15. unteren Ende drehbar gelagerten Arm 12 montiert.

Wenn ein querverlaufender Faden mit Hilfe des Schützens zwischen die oberen und unteren Kettfadenreihen geführt worden ist, bewegt sich der obere Teil des Arms 12 in Längsrichtung des Webstuhls, wobei das Webblatt den Faden mit großer Kraft gegen die durch Öffnungswechsel gekreuzten Kettfäden schlägt. Hierbei entsteht aus den Kett- und Schußfäden das Gewebe 13. Dieses wird über einen Brustbaum 14 zu einer Anzahl Warenbäume 15, 16 und 17 und dann zum Aufrollen des fertigen siebartigen Gewebes weitergeleitet .

Die Vorschubgeschwindigkeit von Kette und Gewebe beträgt bei normalem Betrieb ca. 0,5 - 5 cm/min. Der Schütze wird mit großer Kraft eingeschlagen, und die Anzahl "Schüsse"/min ist von der Webbreite abhängig. Die Schußdichte bei gegebener Webgeschwindigkeit kann mit Hilfe verschiedener Übersetzungen zwischen der zentralen Antriebsvorrichtung und der Antriebsvorrichtung für die Warenbäume eingestellt werden.

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Normalerweise" beträgt die Schußdichte zwischen 15 - 20 Fäden/cm Gewebe.

Hinsichtlich des Antriebssystems für die vorgenannte Art von Webstühlen gibt es zur Zeit zwei hauptsächliche Ausführungsarten:

Bei der einen, und zwar der älteren dieser Ausführungsformen ist ein Hauptantrieb vorhanden, der die Warenbäume 15, 16 und 17 antreibt, wodurch Kette und Gewebe durch die Maschine gezogen werden. Durch den Hauptantrieb werden über verschiedene Exzenter- und andere Übersetzungen die Schaftmaschine, der Arm 12 mit der Schützenbahn und dem Webeblatt, der Schützen usw. angetrieben. Der Kettbaum wird bei dieser Ausführung mechanisch gebremst. Bei der anderen Ausführungsform, die dann angewendet wird, wenn an die Ausbildung des Siebgewebes höhere Ansprüche gestellt werden, ist die mechanische Bremsvorrichtung des Kettbaums durch eine elektrische ersetzt. Die elektrische Bremsvorrichtung besteht aus einem Gleichstrommotorenantrieb, der zu einer Kettenzugspannungsregelung gehört.

Diese Ausführungsform liegt der Anordnung gemäß der Erfindung zugrunde und soll daher genauer beschrieben 5 werden. Im wesentlichen geht diese Ausführungsform aus Figur 2 hervor. Als ausführende Vorrichtungen für die Zugregelung umfaßt sie eine konventionelle Drehzahlregelung mit dem Sollwert nref, einem Regler 18, einem Stromrichter 19, einem Motor 20 mit Getriebe 21 und einem Tachometer 22 für die Rückführung der Istdrehzahl. Die Übersetzung des Getriebes 21 ist sehr hoch, wodurch der Motor mit dem Getriebe selbsthemmend ist. Die Zugregelung ist eine der Drehzahlregelung übergeordnete Regelung. · Der Zug wird von einer Lastzelle 23 gemessen, die auf dem Brustbaum 14 gemäß Figur 1 angebracht ist. Der gewünschte Zug Tref wird an einem Zugsollwertgeber eingestellt, und dem Drehzahlregler 18 wird

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das Ausgangssignal des Zugreglers 24 als zusätzlicher Sollwert zugeführt.

Die Umfangsgeschwindigkeit des Kettbaums muß im wesentlichen mit der Vorschubgeschwindigkeit übereinstimmen, mit welcher die Antriebsvorrichtung auf den Warenbäumen das Gewebe vorzieht. Beim Abwickeln des Fadens von den Rollen muß daher die Rotationsgeschwindigkeit des Kettbaums nachjustiert werden, um sie der Vorschubgeschwindigkeit des Gewebes anzupassen. Im Prinzip könnte diese Nachjustierung durch den Zuschuß des Zugregelfehlers zu dem 'Drehzahlsollwert geschehen. Es ist jedoch wünschenswert, daß der Zugregler mit einem mittleren Fehler von Null arbeiten kann, und es ist außerdem in höchstem Maße wünschenswert, die Anordnung nach einem Stopp wieder mit der richtigen Drehzahl am Kettbaum in Betrieb nehmen zu können. Das Zugfehlersignal wird benutzt, um den Drehzahlsollwert kontinuierlich über einen Vellstellantrieb 25 und eine Nachstellvorrichtung 26 zu erhöhen oder zu verringern, damit der Zugfehlerregler bei ca. Null 0 arbeiten kann.

Hinsichtlich der Kontrolle von Ketten, Gewebe, Einschlagdichte usw. wird nach dem Stand der Technik eine sporadisch wiederkehrende Überprüfung mit Lupe und Lineal oder Mikroskop vorgenommen.

In einem perfekten Gewebe hat man den gleichen Abstand zwischen den Fäden oder eventuell ein regelmäßig wiederkehrendes Muster. Man strebt also eine konstante Schußdichte an. Störungen und Unregelmäßigkeiten in der Schußdichte können, wenn es sich bei dem Gewebe um ein Sieb 1 handelt, die Qualität des Papiers hinsichtlich der Zeichen und der Dicke des Papiers beeinflussen. Schußdichtestörungen können auch Siebgewebebrüche mit kostspieligen Folgen verursachen.

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Aus technischen Gründen ist eine direkte Regelung der Schußdichte früher nicht möglich gewesen, und zwar unter anderem deshalb nicht, weil keine Messanordnung zur Messung der Schußdichte zur Verfugung stand. Große Fortschritte in bezug auf die Gewebequalität und die Gleichmäßigkeit wurden durch die Einführung der Zugregelung nach Figur 2 im Vergleich zu einer entsprechenden Zugregelung mit mechanischer Bremsung des Kettbaums erzielt. Die Zugregelung ist jedoch auch nur eine indirekte Schußdichtenregelung.

Eine solche Webmaschine hat einen verhältnismäßig kompakten Aufbau, wodurch eine kontinuierliche Überwachung des Gewebes während des Betriebs praktisch nicht möglich ist. Wenn eine unregelmäßige Schußdichte oder ein anderer Fehler auftritt, kann es schwer sein, dies schnell festzustellen. Die Folge ist, daß ein großes Stück Gewebe produziert wird, bevor der Fehler entdeckt wird. Der Vorschub muß dann gestoppt, und die falsch eingeschlagenen Fäden müssen entfernt werden. Kette und Gewebe müssen anschließend zurückgefahren werden, damit die neue Anschlagkante zur Eintragung neuer Schußfäden in die richtige Lage kommt.

Bei einem Fadenriß beim Durchschießen des Schützens durch das Fach wird der Vorschub gestoppt. Wenn das Weben fortgesetzt wird, nachdem der gerissene Faden entfernt und ein neuer Schütze fertiggestellt wurde, tritt oft ein sogenannter Webrand im Gewebe auf, was damit zusammenhängt, daß sich die Lage der Anschlagkante während des Stopps verändert. Dies beruht darauf, daß das Fadenmaterial elastisch und dehnbar ist und daß, wenn der Webstuhl eine gewisse Zeit unter Zug stillgestanden hat, die Ketten gestreckt und in gewissem Maße zwischen den eingeschlagenen Fäden im Gewebe ausgerichtet worden sind. Die Anschlagkante verschiebt sich daher, was zu einem unerwünschten Webrand im Gewebe führt.

5 Diese Verschiebung der Anschlagkante bei stehender Webma-

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schine stellt ein großes Problem dar, da eine genaue Positionsbestimmung beim Stopp beziehungsweise unmittelbar vor dem Wiederstart mit der bekannten bei solchen Webmaschinen angewandten Meßtechnik nicht möglich ist. 5

Zum Stand der Technik gehört ein sogenanntes CPR-System. CPR bedeutet dabei Computerized Pattern Recognition,· also Mustererkennung. Es handelt sich um ein Bildverarbeitungssystem, das mit Hilfe der Video- und Computertechnik die Augen der Bedienungsperson ersetzt. Mit diesem System kann man verschiedene Muster oder Gegenstände messen, sortieren, in Augenschein nehmen, identifizieren und so weiter. Es ist somit möglich, mit Hilfe einer Videokamera VK und eines Linsensystems Ls, das an der Anschlagkante, wie in Figur 1 dargestellt, plaziert ist, ein stark vergrößertes Bild des Gewebes und der Anschlagkante zu erzeugen, das auf einem Monitor MR abgebildet wird. Bei geeigneter Programmierung des Computers kann man digitale Informationen erhalten■über die Position der Anschlagkante, über den Abstand zwischen den Einschlagfäden, den Durchschnittswert des Abstandes für eine bestimmt Anzahl Einschlagfäden usw.. Ein CPR-System ist in großen Zügen gemäß Figur 3 aufgebaut. Die Bildinformation von einer wahlfreien Anzahl von Videokameras 27 wird einem Analog-Digitalwandler 28 zugeführt, der ein analoges Bild in digitale Daten umwandelt, die verschiedenen Niveaus auf einer Grauskala entsprechen. Die digitalen Daten werden an einen Bildspeicher 2 9 übertragen, der eine hochauflösende Punktgraphik erzeugen kann. Bei einer im Handel erhältlichen CPR-Ausrüstung kann auf der Bildscheibe eine Punktgraphik mit einer Auflösung von 512 χ 512 Punkten (Pixeln) erzeugt werden. Über den Bildspeicher kann das von der Videokamera aufgenommene Bild auf einem Monitor oder Fernsehschirm 30 abgebildet werden. In der Zentraleinheit CU (31) und der Digitaleinheit D (32) findet eine datorisierte Bearbeitung des Bildes entsprechend der vorliegenden Aufgabe des Systems statt, und die gewünschten Daten, wie z.B. die Position der

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Anschlagkante und die Schußdichte, werden in digitaler Form angegeben.

Ein Bild des Gewebes an der Anschlagkante kann bei geeigneter Vergrößerung wie Figur 4 aussehen. Wie man sieht, wird die Bestimmung der Schußdichte und der Lage der Anschlagkante sehr einfach. In Figur 4 beträgt der Fadendurchmesser 33 zum Beispiel a mm, wodurch der Fadenabstand oder die Schußdichte 3 4 gleich 2a mm und der Abstand der Anschlagkante von einer Bezugsposition 35 gleich 4a mm wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der es möglich ist, einerseits die Anschlagkante nach einem Vorschubstopp richtig zu positionieren und andererseits eine zuverlässige Überwachung von Kette, Gewebe und Schußdichte vorzunehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung wird ein CPR-System als Meßgerät verwendet, mit dessen Hilfe einerseits mittels einer offenen Steuerung oder einer geschlossenen Steuerung (Regelung) dafür gesorgt wird, daß die Anschlagkante nach einem Vorschubstopp richtig positioniert wird und daß andererseits eine zuverlässige Überwachung von Kette, Gewebe und Schußdichte erfolgt, wobei über eine offene oder geschlossene Steuerung auch die Schußdichte verändert werden kann.

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Dadurch, daß mittels des CPR-Systems die Anschlagkante positioniert, die Kette, das Gewebe und Schußdichte überwacht und die Schußdichte auch beeinflußt werden kann, können die bisher vorhandenen Probleme, nämlich die Verschiebung der Lage der Anschlagkante bei einem Vorschubstopp, die unerwünschte Veränderung der Schußdichte sowie ganz allgemein Schwierigkeiten bei der Überwachung bewältigt werden.

Anhand der Figuren soll die Erfindung - wie zum Teil bereits geschehen - näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 den grundsätzlichen Aufbau einer der Erfindung zugrundeliegenden Webmaschine mit einer daran angeordneten Überwachungsanordnung,

Figur 2 eine Gewebezugregelanordnung mit der Antriebsvorrichtung des Kettbaums als Stellvorrichtung,

Figur 3 den grundsätzlichen Aufbau CPR-Anordnung,

Figur 4 das auf einem Monitor abgebildete Bild von Kette und Gewebe an der Anschlagkante,

5 Figur 5 ein Ausführungsbeispiel eines Regelkreises für eine Anschlagkantenpositionierung,

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer Regelanordnung für

eine Schußdichtenregelung.
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Um einen Webrand als Folge eines Vorschubstopps zu verhindern, kann die Anschlagkante entweder in die richtige Lage gesteuert oder geregelt werden.

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Bei der Steuerung (offenes System) betätigt die Bedienungsperson durch Beobachtung des Bildes auf einem Monitor, beispielsweise gemäß Figur 4, die Antriebsvorrichtung des Ketten- und Warenzugbaums so, daß die Anschlagkante in die richtige Position gelangt.

Bei der Regelung (geschlossenes System) erfolgt die Positionierung der Anschlagkante mit Hilfe einer geschlossenen Lageregelanordnung, die im Prinzip gemäß Figur 5 aufgebaut sein kann. Ein polarisierter Lagesollwert sref wird einem Lageregler 3 6 zugeführt. Von der CPR-Meßanordnung wird ein digitales Signal CPR:s geliefert, das der Lage der Anschlagkante relativ zu einer Bezugslage entspricht. In der in Figur 5 gezeigten analogen Regelanordnung wird das digitale Signal in dem Digital-Analogwandler 37 in ein entsprechendes analoges Signal umgewandelt, das als Istwert der Regelanordnung verwendet wird. Das Ausgangssignal des Lagereglers kann, wie in dem offenen Steuersystem, die Antriebsvorrichtung des Kettbaums und der Warenbäume als Stellglied benutzen.

Andere Ausführungsformen, wie beispielsweise eine digitale Lageregelung, eine Lageregelung mit Hilfe eines auf dem Kettbaum oder den Warenbäumen angebrachten Schrittmotors, können ebenfalls zur Anwendung kommen. Die Schrittmotorenanordnung kann auch in dem offenen System verwendet werden.

Die Lageregelung ist bei normalem Betrieb abgeschaltet.

Die Fähigkeit des CPR-Systems, ein von der Videokamera erfaßtes aktuelles Bild mit einem in dem Speicher gespeicherten Bild zu vergleichen, kann zur Überwachung von sowohl Kette wie Gewebe ausgenutzt werden. Ein beispielsweise einem Musterbild nach Figur 4 entsprechendes Muster kann in dem 5 Speicher gespeichert werden. Wenn das aktuelle Bild

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Abweichungen gegenüber dem Referenzbild aufweist, kann das CPR-System über den digitalen Ausgang den Gewebevorschub stoppen. Im CPR-Speicher können die Referenzbilder verschiedener Muster gespeichert werden. In Abhängigkeit von dem aktuellen Muster muß ein bestimmter Teil des Speichers aktiviert werden.

Wie aus dem Vorstehendem hervorgeht, erhält man durch das CPR-System die Möglichkeit, die Schußdichte zu kontrollieren und zu messen. Dies kann einerseits als ein Teil der Mustererkennung zum Stopp des Gewebevorschubs bei einer zu großen Abweichung von einer vorgegebenen Schußdichte und andererseits als eine separate Aufgabe zur Regelung der Schußdichte gesehen werden.

Die Kontrolle der Schußdichte bedeutet, daß das CPR-System bei der datorisierten Verarbeitung des Bildes die Schußdichte berechnet und diesen Wert mit einem im Speicher befindlichen Bezugswert vergleicht. Bei einer eine zulässige 0 Variationsbreite überschreitenden Abweichung wird ein Warnsignal oder ein Befehl zum Stopp des Gewebevorschubs gegeben.

Die Schußdichtenregelung setzt voraus, daß das CPR-System ein digitales Signal abgibt, das dem Istwert der Schußdichte entspricht, gemessen über eine vorgegebene Anzahl eingeschlagener Fäden. Ein Ausführungsbeispiel einer Schußdichtenregelung zeigt Figur 6. iref ist der Sollwert der Schußdichte, der einem Schußdichteregler 38 zugeführt wird. Der Istwert der Schußdichte CPR:i in digitaler Form (gemessen über mehrere eingeschlagene Fäden) wird in dem Digital-Analogwandler 39 in ein analoges Signal umgewandelt und dem Regler 38 zugeführt. Die verstellende Vorrichtung kann die bekannte Zugregelung sein. Eine solche Anordnung kann so ausgebildet werden, daß das Ausgangssignal des

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Schußdichtenreglers 38 dem Zugregler 24 als ein Zusatzsollwert zugeführt wird.

Es können auch andere Ausführungsformen zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung der Warenbäume benutzt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß eine Schußdichtenregelung der beschriebenen Art nur bei der Feinjustierung der Schußdichte praktische Bedeutung hat. Eine Grobeinstellung wird, wie eingangs erwähnt, durch die Wahl der Übersetzung zwischen der Antriebsvorrichtung der Warenbäume und dem Arm 12 nach Figur 1 vorgenommen.

Claims

ί" ■**♦*—-' "--^m 21 48 4 P -1- Patentansprüche

1. Anordnung zur Überwachung einer Kette (1) und eines Gewebes (13) in Webmaschine (1 - 17) oder zur Positionierung der Anschlagkante mit einer Videokamera (VK), die elektrische Signale erzeugt, welche ein Bild von Kette und Gewebe an der Anschlagkante beschreiben, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale einer Mustererkennungsvorrichtung (CPR) zugeführt werden, welche das Bild auf einem Monitor (MR) abbildet und analysiert, und daß das auf dem Monitor abgebildete Bild dazu verwendet wird," nach" einem Gewebevorschubstopp mit Hilfe der ,Antriebsvorrichtung (20, 21) für den zur Webmaschine gehörenden Kettbaum oder einer separaten Antriebsvorrichtung die Anschlagkante vor dem Wiederstart des Gewebevorschubs in eine vorgegebene Lage zu positionieren.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse des der Mustererkennungsvorrichtung (CPR) durch die Videokamera (VK) zugeführten Bildes im Hinblick auf die relative Lage der Anschlagkante zu einer Bezugs lage erfolgt und daß die Mustererkennungsvorrichtung ein Signal liefert, das dem Abstand der Anschlagkante von der Bezugslage entspricht, welches Signal als Istwert einer Anschlagkantenpositionierungsregelanordnung zugeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse des der Mustererkennungsvorrichtung (CPR) durch die Videokamera (VK) zugeführten Bildes im Hinblick auf die Schußdichte des Gewebes erfolgt und daß die Mustererkennungsvorrichtung ein Signal liefert, daß der Durchschnittsschußdichte für mehrere Einschlagfäden entspricht, welches Signal als Istwert einer Sehußdichtenregelanordnung zugeführt wird.