DE3734095C1 - Method and device for contactless monitoring of a warp (weaver's) loom (beam) - Google Patents
Method and device for contactless monitoring of a warp (weaver's) loom (beam)Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung des Durchmessers eines Kettbaums einer Schäranlage während des Fadenauftrags mit Hilfe einer einen Strahlungssender und Strahlungsempfänger aufweisenden Meßvorrichtung.The invention relates to a method and an apparatus for contactless monitoring of the diameter of a Warp beam of a warping machine during the thread application With the help of a radiation transmitter and radiation receiver having measuring device.
Aus der DE-OS 34 04 255 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle und Einstellung des Wickelaufbaus auf einem Kettenbaum bekannt, welcher aus einer Fadenschar von nebeneinander geführten Kettfäden gebildet wird. Mittels eines Schärrietes wird sowohl die Breite der Fadenschar als auch deren Relativlage zum Kettbaum bestimmt. An den beiden Enden des Kettbaums sind Meßwertgeber und Meßwertempfänger vorgesehen, die in Abhängigkeit vom jeweiligen Wickeldurchmesser des Kettbaums einen entsprechenden Meßwert abgeben. Des weiteren ist ein Sollwertgeber vorgesehen, der einen Sollwert erzeugt, welcher mit den Meßwerten verglichen wird, um im Falle der Abweichung zwischen Sollwert und Istwert ein entsprechendes Signal abzugeben. Der Meßwertgeber und Meßwertempfänger bilden eine Lichtschranke, die insbesondere im jeweiligen Endbereich des Wickels angeordnet sind, um einen vermehrten Wickelauftrag oder einen geringeren Wickelauftrag im Endbereich festzustellen. Demnach wird der Wickelaufbau derart gestaltet, daß das Schärriet automatisch in der erforderlichen Weise verstellt wird. Die Lichtschranke wird jeweils entsprechend dem Ausmaß des Wickelauftrags nachgeführt. Auf diese Weise wird ein sogenannter Randauflauf bzw. Randablauf des Wickels vermieden. Die durch einen Antriebsmechanismus nachgeführte Meßvorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie im unmittelbaren Bereich des Wickels angeordnet ist und daß keine beliebig fein gestufte Bestimmung des Wickelradius möglich ist.DE-OS 34 04 255 is a control device and setting of the winding structure on a chain tree known, which consists of a string of threads side by side guided warp threads is formed. By means of a Schärriete becomes both the width of the thread sheet and their Relative position to the warp beam determined. At both ends of the Kettbaums are provided with sensors and receivers, which depending on the respective winding diameter of the Submit a corresponding measured value to Kettbaums. Furthermore a setpoint generator is provided which has a setpoint generated, which is compared with the measured values in order to If there is a discrepancy between the setpoint and the actual value to issue the corresponding signal. The sensor and Measured value receivers form a light barrier, which in particular are arranged in the respective end region of the winding in order to an increased winding order or a lower one Determine the winding order in the end area. Accordingly, the Wrapping structure designed so that the warping automatically is adjusted in the required manner. The Photoelectric sensor is set according to the extent of the Wrapping order tracked. In this way, a so-called edge run-up or edge run-off of the roll avoided. The tracked by a drive mechanism Measuring device has the disadvantage that it immediate area of the winding is arranged and that no arbitrarily graduated determination of the winding radius is possible.
Aus der DE-OS 36 04 790 ist ein Verfahren zur Regelung des Fadenauftrags auf Teilkettbäume bei Direktbäumen bekannt. Bei der Herstellung der Teilkettbäume wird fortlaufend deren tatsächlicher Durchmesser ermittelt und mit einem für den Vergleichspunkt gültigen Solldurchmesser verglichen. Bei Abweichungen erfolgt eine Korrektur des Durchmessers direkt oder indirekt durch entsprechende Beeinflussung der Verfahrensparameter. Hierbei wird der Durchmesser der Teilkettbäume in einem vorgegebenen Abtastrhythmus erfaßt. Zweck dieses bekannten Verfahrens ist es, neben dem Vergleich des aktuellen Ist-Durchmessers mit dem Differenz-Durchmesser nach dem Vorhandensein einer repräsentativen Anzahl von Vergleichen eine sogenannte Trendberechnung durchzuführen, um bei eventuellen Abweichungen einen Korrekturregelalgorithmus einzuleiten. Diese Trendberechnung wird fortlaufend aktualisiert. Der aktuelle Durchmesser des Teilkettbaums wird über eine Tastrolle erfaßt und durch einen Umformer in einen normierten Wert umgewandelt, der dann dem Rechnersystem zugeführt wird. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß der aktuelle Kettbaumdurchmesser im Wege der Berührungsabtastung und nicht berührungslos erfolgt.DE-OS 36 04 790 describes a method for regulating the Thread application on partial warp beams in direct trees is known. In the manufacture of the partial warp beams, they are continuously updated actual diameter determined and with one for the Comparison point valid target diameter compared. At Any deviations are corrected directly or indirectly by influencing the Process parameters. Here the diameter of the Sub-warp beams recorded in a predetermined scanning rhythm. The purpose of this known method is in addition to Comparison of the current actual diameter with that Difference diameter after the presence of a representative number of comparisons a so-called Trend calculation to perform at possible Deviations to initiate a correction control algorithm. This trend calculation is continuously updated. The current diameter of the partial warp beam is over a Tracer roll detected and by a converter in one normalized value, which is then converted to the computer system is fed. The known method has the disadvantage that the current warp beam diameter in the way of Touch sensing and not done without contact.
Aus der Literaturstelle "KETTENWIRK-PRAXIS", 3/87, Seite 17 bis 20 ist ein computergesteuerter Elastokettbaumaufbau auf Schäranlagen bekannt. Um nun für den computergesteuerten Kettbaumaufbau ein konstantes Verstreckungsverhältnis zu erzeugen, ist die Ermittlung des Ist-Zustandes notwendig, um, hiervon ausgehend, die Schäranlage zu regeln. Hierfür muß der Durchmesser des Kettbaums gemessen werden. Die Kettbaumdurchmesserermittlung erfolgt berührungslos, und zwar mit Hilfe einer Lichtschranke und mit Hilfe der Drehzahl des Kettbaums, die durch einen digitalen Drehgeber festgestellt wird. Im Computer wird dann aus den beiden genannten Werten die Geschwindigkeit der Fadenschar auf dem Kettbaum errechnet. Die Fadenschargeschwindigkeit am Kettbaum, am Walzenaggregat und im Fadenabrollgatter der Schäranlage werden dem Rechner als Ist-Wert zugeführt und mit programmierten Werten verglichen. Die im Rechner erhaltenen Werte werden nach ihrer Korrelation den Antrieben der Schärmaschine und des Walzenaggregates zugeführt. Daraus ergibt sich ein konstantes Verstreckungsverhältnis. Bei Verwendung einer Lichtschranke zur Ermittlung des Kettbaumdurchmessers und damit zur Ermittlung des Fadenauftrags ist eine genau arbeitende und kompliziert aufgebaute Steuereschaltung notwendig, um die Lichtschranke in Abhängigkeit vom Fadenauftrag entsprechend nachzuführen.From the literature "KETTENWIRK-PRAXIS", 3/87, page 17 up to 20 is a computer-controlled elastokettbaumbau on Warping systems known. To now for the computer controlled Warp beam structure to a constant aspect ratio the current state must be determined, to regulate the warping system based on this. Therefor the diameter of the warp beam must be measured. The Warp beam diameter is determined without contact, and with the help of a light barrier and with the help of Speed of the warp beam by a digital encoder is detected. The two then become in the computer mentioned values the speed of the thread sheet on the Warp beam calculated. The thread coulter speed on Warp beam, on the roller unit and in the thread unwind gate of the Warping system are fed to the computer as an actual value and compared with programmed values. The one in the calculator obtained values become the drives after their correlation the warping machine and the roller unit fed. Out of it there is a constant draw ratio. At Use of a light barrier to determine the Warp beam diameter and thus to determine the Thread application is a precisely working and complicated built control circuit necessary to the light barrier depending on the thread order accordingly.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung des Durchmessers eines Kettbaums der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen bzw. deren Hilfe es möglich ist, während des gesamten Fadenauftrags den Kettbaumdurchmesser beliebig genau anzugeben, wobei fertigungsbedingte Toleranzen der Überwachungsvorrichtung die Genauigkeit des Meßergebnisses nicht beeinflussen sollen. Des weiteren soll eine digitale Auswerteschaltung eingesetzt werden, die eine schnelle und genaue Feststellung des Kettbaumdurchmessers gestattet. The invention is based on the object of a method and a device for contactless monitoring of the Diameter of a warp beam of the type mentioned at the beginning create with whose help it is possible the warp beam diameter during the entire thread application specify exactly as desired, whereby production-related Tolerances of the monitoring device the accuracy of the Should not influence the measurement result. Furthermore should a digital evaluation circuit can be used, the one quick and precise determination of the warp beam diameter allowed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, the object is achieved by
- a) daß mit Hilfe einer nach dem Prinzip der Triangulation arbeitenden Entfernungsmeßvorrichtung durch ein rotierendes Strahlungsbündel ein erster Strahlungsempfänger direkt und entfernungsabhängig über den Kettbaum ein zweiter Strahlungsempfänger bestrahlt wird, wobei dieser mit dem rotierenden Strahlungsbündel eine Basis bildet,a) that with the help of a triangulation principle working distance measuring device by a rotating bundle of radiation a first Radiation receiver directly and depending on the distance the warp beam is irradiated by a second radiation receiver is, this with the rotating radiation beam forms a basis
- b) daß für je eine volle Umdrehung (360°) des Strahlungsbündels ein erster Zähler durch den ersten Strahlungsempfänger gestartet und durch den zweiten Strahlungsempfänger gestoppt und aus dem Zählinhalt eine entfernungsabhängige Impulszahl ermittelt wird,b) that for one full turn (360 °) of the Radiation beam a first counter through the first Radiation receiver started and through the second Radiation receiver stopped and counted a distance-dependent number of pulses is determined,
- c) daß ein zweiter Zähler aufeinanderfolgend für jede volle Umdrehung des Strahlungsbündels eine zweite Impulszahl liefert,c) that a second counter in sequence for each full rotation of the radiation beam a second Pulse number delivers,
- d) daß eine digitale Auswerteschaltung in zyklischer Wiederholung jeweils eine Verhältnisbildung aus der ersten und zweiten Impulszahl des ersten und zweiten Zählers ausführt, undd) that a digital evaluation circuit in cyclical Repetition of a relationship from the first and second number of pulses of the first and second Counter, and
- e) daß aus der erhaltenen Impulsverhältniszahl und aus einer in einer Speichervorrichtung der digitalen Auswerteschaltung gespeicherten Entfernungswert-Impulszahl einer feingestuften, geeichten Entfernungswert-Impulszahlenkette der Kettbaumdurchmesser bzw. Kettbaumradius ermittelt wird.e) that from the pulse ratio number obtained and from one in a digital storage device Evaluation circuit saved Distance value pulse number of a finely graded, calibrated distance value pulse number chain of Warp beam diameter or warp beam radius is determined.
Daraus ergibt sich der Vorteil, daß durch Abstimmung der Drehzahl des Strahlungsbündels und der Zahl der vom Strahlungssender ausgesandten Strahlungsimpulse pro Zeiteinheit eine entsprechend hohe Anzahl von Impulsen für die Entfernung zwischen dem zweiten Strahlungsempfänger und dem Kettbaum erzeugt wird. Durch die gleichzeitige Einbeziehung von Impulsen pro voller Umdrehung des Strahlungsbündels und durch die anschließende Verhältnisbildung der beiden Impulszahlen ergibt sich eine drehzahlunabhängige Verhältniszahl von Entfernungs-Impulszahlen. In besonders vorteilhafter Weise ist in der Speichervorrichtung der digitalen Auswerteschaltung eine Kette von Entfernungswert-Impulszahlen in feiner Abstufung abgespeichert. Diese fein gestufte Entfernungswert-Impulszahlenkette beinhaltet Werte,, die in einem vorangegangenen Eichvorgang ermittelt und eingegeben wurden. Diese feingestufte geeichte Entfernungswert-Impulszahlenkette ermöglicht einen schnellen Vergleich und damit eine schnelle aktuelle Ermittlung des Kettbaumdurchmessers. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Entfernungswert-Impulszahlen der fein gestuften geeichten Entfernungswert-Impulszahlenkette im Eichvorgang aus einer vorgegebenen Anzahl von nach den Schritten a) bis d) gemessenen Entfernungswert-Impulszahlen sowie aus einer Interpolation dieser Entfernungswert-Impulszahlen mit Hilfe einer Polynomfunktion höherer Ordnung in einem Rechner gewonnen. Hierbei erfolgt die Interpolation vorzugsweise mittels einer Polynomfunktion siebenter Ordnung.This has the advantage that by tuning the Speed of the radiation beam and the number of the Radiation transmitter emitted radiation pulses per Unit of time a correspondingly high number of pulses for the distance between the second radiation receiver and the warp beam is generated. By the simultaneous Inclusion of pulses per full revolution of the Radiation beam and by the subsequent The relationship between the two pulse numbers is one speed independent ratio of Distance pulse numbers. In a particularly advantageous way Way is in the storage device of digital Evaluation circuit a chain of Distance value pulse numbers in fine gradation saved. This finely tiered Distance value pulse number chain contains values ,, in a previous calibration process determined and entered were. This finely calibrated Distance value pulse number chain enables fast Comparison and thus a quick current determination of the Warp beam diameter. According to an advantageous The distance value pulse numbers of the finely graded distance value pulse number chain in the calibration process from a predetermined number of after Steps a) to d) measured distance value pulse numbers as well as from an interpolation of these Distance value pulse numbers using a polynomial function higher order obtained in a computer. This is done the interpolation preferably by means of a polynomial function seventh order.
In besonders vorteilhafter Weise werden sechs bis acht, vorzugsweise aber sieben Entfernungswert-Impulszahlen durch Messung ermittelt, von denen alle bis auf zwei Impulszahlen-Entfernungswerten zugeordnet sind, die untereinander gleiche Abstände aufweisen. Die beiden verbleibenden Entfernungswert-Impulszahlen liegen im Bereich der Eck-Entfernungswert-Impulszahlen. Die betreffenden beiden Entfernungswerte sind von den Eck-Entfernungswerten um 20% bis 25% des jeweils gleichen Abstandes der übrigen Entfernungswerte entfernt.In a particularly advantageous manner, six to eight, but preferably seven distance value pulse numbers Measurement determined, all but two Pulse number distance values are associated with that have the same distances from each other. The two remaining distance value pulse numbers are in the range the corner distance value pulse numbers. The concerned Both distance values are from the corner distance values by 20% to 25% of the same distance between the others Distance values removed.
Daraus ergibt sich der Vorteil, daß eine genaue feingestufte Entfernungswert-Impulszahlenkette erhalten wird, welche besonders stark an die tatsächliche Entfernungswert-Impulszahlenkette angenähert ist. Obwohl die im Wege der Triangulation zu messende Entfernung zwischen dem zweiten Strahlungsempfänger und dem Kettbaum an sich durch eine Tangensfunktion ermittelt wird, zeigt sich, daß mit Hilfe der Polynomfunktion eine äußerst genaue Annäherung an die aktuellen Werte gegeben ist, welche durch die Triangulation ermittelt werden. Dann, wenn zwei der Entfernungsmeßwerte im Bereich der Entfernungseckwerte liegen, und zwar in einer Entfernung von 20% bis 25% des gleichen Abstandes der übrigen Entfernungswerte, wird der Fehler der Polynomfunktion insbesondere im Bereich dieser Eckwerte stark verringert. Überschwingungen der Polynomfunktion werden dadurch auf ein Minimum verringert. Bei einem Meß- bzw. Schrittabstand von 10 cm liegen die beiden übrigen Entfernungswerte ca. 2,0 cm bis 2,5 cm vom betreffenden Eckwert entfernt. Abweichungen der Interpolations- bzw. Polynomfunktion sind vernachlässigbar klein. Das bedeutet, daß durch Wahl von sieben Meßpunkten und durch Verwendung einer Polynomfunktion siebenter Ordnung eine Entfernungswert-Impulszahlkette erhalten wird, die eine sehr genaue Annäherung an die tatsächliche Entfernungswert-Impulszahlenkette gibt. This gives the advantage that an accurate fine-tuned Distance value pulse number chain is obtained which particularly close to the actual one Distance value pulse number chain is approximated. Although the distance to be measured by triangulation between the second radiation receiver and the warp beam itself is determined by a tangent function, it turns out that an extremely precise approximation using the polynomial function given the current values, which are determined by the Triangulation can be determined. Then when two of the Distance measurement values in the area of the distance benchmarks lie in a distance of 20% to 25% of the equidistant from the other distance values, the Errors in the polynomial function, particularly in the area of this Basic parameters significantly reduced. Overshoots of the This reduces the polynomial function to a minimum. With a measuring or step distance of 10 cm two other distance values approx. 2.0 cm to 2.5 cm from relevant benchmark removed. Deviations of the Interpolation or polynomial functions are negligible small. This means that by choosing seven measuring points and by using a seventh order polynomial function a distance value pulse number chain is obtained which is a very close approximation to the actual one Distance value pulse number chain there.
Die Aufgabe wird außerdem durch eine berührungslose Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gelöst,The task is also accomplished through a non-contact Monitoring device according to claim 5, characterized in that
- - daß eine digitale, nach dem Prinzip der Triangulation arbeitende Entfernungsmeßvorrichtung vorgesehen ist, die einen ersten direkt vom Strahlungsgeber bestrahlten Strahlungsempfänger sowie in der Basis einen zweiten durch die vom Kettbaum reflektierte Strahlung beeinflußbaren Strahlungsempfänger und einen rotierenden Strahlungsgeber aufweist,- that a digital, based on the principle of triangulation working distance measuring device is provided, which irradiated a first one directly from the radiation transmitter Radiation receiver and a second in the base by the radiation reflected by the warp beam influenceable radiation receiver and a rotating radiation generator,
- - daß ein erster Zähler vorgesehen ist, der eine Startverbindung zum ersten Strahlungsempfänger sowie eine Stoppverbindung zum zweiten Strahlungsempfänger aufweist,- That a first counter is provided, the one Start connection to the first radiation receiver as well a stop connection to the second radiation receiver having,
- - daß der erste Strahlungsempfänger außerdem mit dem zweiten Zähler verbunden ist, der zyklisch bei jeder Umdrehung des Strahlungsgebers gestartet und gestoppt wird,- That the first radiation receiver also with the second counter is connected, which is cyclical at each Rotation of the radiation generator started and stopped becomes,
- - daß die digitale Auswerteschaltung eine Rechnerstufe zur zyklischen Verhältnisbildung der Zählwerte des ersten und zweiten Zählers aufweist,- That the digital evaluation circuit a computer stage for the cyclical formation of the counts of the has first and second counter,
- - daß eine Speichervorrichtung (EPROM) vorgesehen ist, in der Entfernungswert-Impulszahlen einer feingestuften Entfernungswert-Impulszahlenkette gespeichert sind, welche in einem Eichvorgang ermittelt wird, und- That a memory device (EPROM) is provided in the distance value pulse numbers of a finely graded Distance value pulse number chain are stored, which is determined in a calibration process, and
- - daß eine Vergleichsstufe vorhanden ist, in der die Entfernungswert-Impulszahlen für die jeweils gemessene Entfernung vom Kettbaum mit den gespeicherten Entfernungswert-Impulszahlen verglichen werden, wobei aus dem Vergleichsergebnis der Kettbaumradius ermittelt wird.- That there is a comparison stage in which the Distance value pulse numbers for the respectively measured Distance from the warp beam with the saved ones Distance value pulse counts are compared, where the warp beam radius is determined from the comparison result becomes.
In vorteilhafter Weise werden als Strahlungsquelle ein Halbleiterlaser, als Strahlungsgeber ein rotierender Spiegel und als Strahlungsempfänger eine Infrarot-Diodenanordnung verwendet.Advantageously, as a radiation source Semiconductor laser, a rotating mirror as a radiation source and an infrared diode arrangement as a radiation receiver used.
Gemäß weiterer Ausgestaltung ist ein Impulsgenerator für den ersten und zweiten Zähler vorgesehen, dessen Impulsfrequenz derart auf die Drehzahl des Spiegels abgestimmt ist, daß sich bei einem Meßbereich von 40 cm bis 50 cm ein Entfernungswert im Impulszahlenbereich von 3000 bis 12 000 Impulsen ergibt, wobei eine Entfernungswertauflösung für den gesamten Meßbereich von 1/10 mm gegeben ist.According to a further embodiment, a pulse generator for the provided first and second counters, the pulse frequency is so matched to the speed of the mirror that with a measuring range of 40 cm to 50 cm Distance value in the pulse number range from 3000 to 12 000 Pulse results, with a distance value resolution for the entire measuring range of 1/10 mm is given.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den verbleibenden Unteransprüchen.Further advantageous configurations can be found in the remaining subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt:The invention is described below with reference to an embodiment shown in FIGS. 1 to 3. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der berührungslosen Überwachungsvorrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of the non-contact monitoring device,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Überwachungsvorrichtung mit zugehöriger Schaltungsanordnung und Fig. 2 is a schematic representation of the monitoring device with associated circuitry and
Fig. 3 eine Charakteristik der Entfernungswerte in Abhängigkeit von den Entfernungswert-Impulszahlen. Fig. 3 is a characteristic of the distance values as a function of the distance value pulse numbers.
Gemäß Fig. 1 ist mit 1 eine berührungslose Entfernungsmeßvorrichtung bezeichnet, die nach dem Triangulationsprinzip arbeitet. Durch einen Schlitz 2 des Gehäuses der Entfernungsmeßvorrichtung gelangt ein Laserstrahl 3, welcher mittels eines nicht dargestellten Drehspiegels gedreht wird. Hierbei ist durch den Schlitz 2 ein vorgegebener Winkelbereich für den rotierenden Spiegel vorgegeben. Mit 4 ist ein Kettbaum bezeichnet, auf dem eine Fadenschar als Fadenauftrag aufgebracht ist. Der Kettbaum weist einen minimalen Radius (r min ) und einen maximalen Radius (r max ) auf. In Abhängigkeit von dem Abstand des Fadenauftrags vom Entfernungsmeßgerät 1 wird bei einem Sendewinkel des Laserstrahlenbündels 3 gegenüber der Ebene 5 des Entfernungsmeßgerätes 1 der reflektierte Laserstrahl 6 die Empfangsöffnung 7 des Meßgerätes 1 durchlaufen und eine nicht dargestellte Infrarotempfangsanordnung bestrahlen.According to Fig. 1 is referred to a non-contact distance measuring device 1 which operates according to the triangulation principle. A laser beam 3 passes through a slot 2 in the housing of the distance measuring device and is rotated by means of a rotating mirror (not shown). In this case, a predetermined angular range for the rotating mirror is predetermined by the slot 2 . 4 with a warp beam is designated, on which a family of threads is applied as a thread application. The warp beam has a minimum radius ( r min ) and a maximum radius ( r max ). Depending on the distance of the thread application from the distance measuring device 1 , at a transmission angle of the laser beam 3 relative to the plane 5 of the distance measuring device 1, the reflected laser beam 6 passes through the receiving opening 7 of the measuring device 1 and irradiates an infrared reception arrangement, not shown.
Mit 8 ist eine digitale Auswerteschaltung bezeichnet, die in nicht dargestellter Weise einen Mikrocomputer enthält. 8 designates a digital evaluation circuit which contains a microcomputer in a manner not shown.
Gemäß Fig. 2 sind mit 9 ein rotierender Spiegel und mit 10 ein Antriebsmotor für diesen Spiegel bezeichnet, wobei der Antriebsmotor durch eine quarzgesteuerte Antriebsschaltung 10 a gesteuert wird. Der Spiegel dreht sich in Pfeilrichtung A. In der Basis der Entfernungsmeßvorrichtungg 1 befindet sich ein Halbleiterlaser 11, dessen Strahlen den Rotationsspiegel 4 beaufschlagen. In der Basis befindet sich außerdem ein Fotoempfänger 12. Dieser Fotoempfänger 12 empfängt die Laserstrahlung in Abhängigkeit von der Entfernung der Kettbaumoberfläche von diesem Fotoempfänger 12 bei einer bestimmten Winkelstellung des Rotationsspiegels 9. Im vorliegenden Falle beträgt der Winkel für den Abstand d min der Kettbaumoberfläche 4′ ϕ min . Bei einem Abstand d max der Kettbaumoberfläche 4″ beträgt der zugeordnete Winkel des Rotationsspiegels 9 ϕ max .Referring to FIG. 2 are provided with a rotating mirror 9 and designated 10, a drive motor for this mirror, wherein the drive motor is controlled by a quartz-controlled drive circuit 10 a. The mirror rotates in the direction of arrow A. In the base of the distance measuring device 1 there is a semiconductor laser 11 , the beams of which act on the rotary mirror 4 . There is also a photo receiver 12 in the base. This photo receiver 12 receives the laser radiation as a function of the distance of the warp beam surface from this photo receiver 12 at a specific angular position of the rotation mirror 9 . In the present case, the angle for the distance d min of the warp beam surface is 4 ′ ϕ min . At a distance d max of the warp beam surface 4 ″ , the assigned angle of the rotation mirror is 9 ϕ max .
Mit 13 ist eine Steuer- und Regelschaltung für den Halbleiterlaser 11 bezeichnet. Mit 14 ist ein weiterer Fotoempfänger bezeichnet, der vorzugsweise in der Basisebene 30 der Entfernungsmeßvorrichtung oder nur geringfügig versetzt angeordnet ist. Dieser Fotoempfänger 14 empfängt die Laserstrahlung zu Beginn einer vollen Umdrehung des Rotationsspiegels 9, wobei dieser Beginn vorzugsweise festgelegt ist auf den in der Basisebene 30 liegenden reflektierten Laserstrahl. Mit 15 ist ein erster Zähler bezeichnet, dessen Starteingang mit dem ersten Fotoempfänger 14 verbunden ist.With 13 a control and regulating circuit for the semiconductor laser 11 is designated. With 14 another photo receiver is designated, which is preferably arranged in the base plane 30 of the distance measuring device or only slightly offset. This photoreceiver 14 receives the laser radiation at the beginning of a full rotation of the rotary mirror 9 , this beginning preferably being fixed on the reflected laser beam lying in the base plane 30 . 15 designates a first counter, the start input of which is connected to the first photo receiver 14 .
Mit 16 ist ein zweiter Zähler bezeichnet, dessen Start- und Stoppeingang mit dem ersten Fotoempfänger 14 verbunden ist. Mit 18 a und 18 b ist ein Impulsgenerator bezeichnet, durch den der erste und zweite Zähler 15 und 16 angesteuert werden. Mit 17 ist ein Mikrocomputer bezeichnet, der einen Mikroprozessor 18, einen Programmspeicher 19, einen Arbeitsspeicher 20 und eine Eingabe-/Ausgabeschaltung (Interface) 21 aufweist. Des weiteren enthält der Mikrocomputer einen programmierbaren Speicher 22 zur Abspeicherung von Entfernungswert-Impulszahlen in einem Eichvorgang, was im folgenden noch näher erläutert wird. Dieser Speicher ist ein EPROM-Speicher. 16 denotes a second counter, the start and stop input of which is connected to the first photo receiver 14 . With 18 a and 18 b , a pulse generator is designated by which the first and second counters 15 and 16 are controlled. 17 denotes a microcomputer which has a microprocessor 18 , a program memory 19 , a working memory 20 and an input / output circuit (interface) 21 . Furthermore, the microcomputer contains a programmable memory 22 for storing distance value pulse numbers in a calibration process, which will be explained in more detail below. This memory is an EPROM memory.
Mit 23 ist eine Anzeigevorrichtung bezeichnet. Die Eingabe-/Ausgabeschaltung 21 ist mit den digitalen Zählern 15 und 16 verbunden. Außerdem führt von der Eingabe-/Ausgabeschaltung 21 eine Ausgangsverbindung 24 zu einer nicht dargestellten Auswerteschaltung zur Steuerung und Regelung der Antriebsorgane der Schäranlage. 23 is a display device. The input / output circuit 21 is connected to the digital counters 15 and 16 . In addition, an output connection 24 leads from the input / output circuit 21 to an evaluation circuit (not shown) for controlling and regulating the drive elements of the warping system.
Der erste Zähler 15 wird im Zuge der Drehung des Rotationsspiegels 9 in der Nullage des Spiegels gestartet, und zwar durch das Ausgangssignal des ersten Fotoempfängers 14. Im Zuge der Drehung des Rotationsspiegels 9 wird bei einer bestimmten Winkelposition dieses Spiegels das Laserstrahlenbündel des Halbleiterlasers 11 vom Kettbaum 4 derart reflektiert, daß es auf den zweiten Fotoempfänger 12 trifft. In diesem Augenblick wird ein Stoppimpuls dem ersten Zähler 15 zugeführt. In der Zeitspanne, in der der vorerwähnte Rotationsspiegel den Winkelbereich überstreicht, wird eine bestimmte Anzahl von Impulsen des Impulsgenerators 17, 18 in den ersten Zähler 15 eingezählt.The first counter 15 is started in the course of the rotation of the rotary mirror 9 in the zero position of the mirror, specifically by the output signal of the first photo receiver 14 . In the course of the rotation of the rotation mirror 9 , the laser beam of the semiconductor laser 11 is reflected by the warp beam 4 at a specific angular position of this mirror such that it strikes the second photo receiver 12 . At this moment, a stop pulse is supplied to the first counter 15 . A certain number of pulses from the pulse generator 17, 18 are counted into the first counter 15 in the period in which the aforementioned rotary mirror sweeps over the angular range.
Gleichzeitig mit dem Starten des ersten Zählers 15 wurde der zweite Zähler 16 durch den Ausgangsimpuls des ersten Fotoempfängers 14 gestartet. Nach der Durchführung einer vollen Umdrehung wird der zweite Zähler 16 gestoppt und anschließend gleich wieder gestartet, und zwar in Zuordnung für die folgende Umdrehung.Simultaneously with the start of the first counter 15 , the second counter 16 was started by the output pulse of the first photo receiver 14 . After a full revolution has been carried out, the second counter 16 is stopped and then immediately started again, specifically in association with the following revolution.
Während jeder vollen Umdrehung gibt der zweite Zähler 16 eine entsprechende Impulszahl jeweils am Ende der Umdrehung ab. Diese Impulszahl repräsentiert daher jeweils eine volle Umdrehung des Rotationsspiegels 9.During each full revolution, the second counter 16 emits a corresponding number of pulses at the end of the revolution. This pulse number therefore represents one full revolution of the rotation mirror 9 in each case.
Die Impulszahlen des ersten und zweiten Zählers 15 und 16 werden dem Mikrocomputer 17 zugeführt, der beide Impulswerte ins Verhältnis setzt. Die hierbei entstehende Impulsverhältniszahl wird mit einer entsprechenden Entfernungswert-Impulszahl verglichen, die im EPROM-Speicher 22 abgespeichert ist.The pulse numbers of the first and second counters 15 and 16 are fed to the microcomputer 17 , which relates the two pulse values. The resulting pulse ratio number is compared with a corresponding distance value pulse number, which is stored in the EPROM memory 22 .
In diesem EPROM-Speicher 22 ist eine feinstufige Kette von entfernungsgeeichten Entfernungswert-Impulszahlen abgespeichert, die nach der Herstellung der berührungslosen Überwachungsvorrichtung während eines Eichvorganges ermittelt und abgespeichert wurden.In this EPROM memory 22 , a fine-stage chain of distance-adjusted distance value pulse numbers is stored, which were determined and stored after the manufacture of the contactless monitoring device during a calibration process.
Der Eichvorgang der berührungslosen Überwachungsvorrichtung und insbesondere der Entfernungsmeßvorrichtung geschieht in der folgenden Weise.The calibration process of the non-contact monitoring device and especially the distance measuring device is done in the following way.
Für den Eichvorgang werden ein unterster und ein oberster Entfernungswert festgelegt. Diese beiden Entfernungswerte definieren den Entfernungsmeßbereich. Dieser Entfernungsmeßbereich wird in vier Unterbereiche unterteilt mit jeweils gleichem Unterabstand. Auf diese Weise erhält man fünf festgelegte Entfernungswerte, welche aus der Eichvorrichtung bekannt sind. Des weiteren werden zwei zusätzliche Entfernungswerte als Meßwerte festgelegt, die im Bereich des unteren und oberen Entfernungswertes liegen.A bottom and a top are used for the calibration process Distance value set. These two distance values define the distance measuring range. This Distance measurement area is divided into four sub-areas with the same spacing in each case. That way five fixed distance values, which result from the Calibration device are known. Furthermore, two additional distance values defined as measured values, which in Range of the lower and upper distance value.
Gemäß Fig. 3 sind die jeweils einen gleichen Abstand aufweisenden Entfernungswerte mit y₁, y₂, y₃, y₄ und y₅ bezeichnet. Die beiden letztgenannten im Bereich des unteren Entfernungswertes y₁ und des oberen Entfernungswertes y₅ liegenden Entfernungswerte y₆ und y₇ weisen einen Abstand Δ y auf, der jeweils 20% bis 25% vom gleichen Abstand zweier benachbarter Werte ist. Aufgrund dieser aus der Eichvorrichtung bekannten Entfernungswerte y₁ bis y₇ werden im Wege der Impulsmessung die entsprechenden Impulszahlen in den Zählern 15 und 16 ermittelt. Des weiteren werden, bezogen auf die sieben Meßpunkte P₁ bis P₇, die zugeordneten Impulsverhältnisse x₁ bis x₇ im Mikrocomputer 17 berechnet. Der Wert x₁ ist die Entfernungswert-Impulszahl für die minimale Entfernung y₁ bzw. d min . Referring to FIG. 3 each having an equally spaced distance values with y ₁ y ₂ y ₃ y ₄ y ₅ and are designated. The two latter distance values y ₆ and y ₇ lying in the range of the lower distance value y ₁ and the upper distance value y ₅ have a distance Δ y which is in each case 20% to 25% of the same distance between two adjacent values. On the basis of these distance values y ₁ to y ₇ known from the calibration device, the corresponding pulse numbers in the counters 15 and 16 are determined by means of pulse measurement. Furthermore, based on the seven measuring points P ₁ to P ₇, the assigned pulse ratios x ₁ to x ₇ are calculated in the microcomputer 17 . The value x ₁ is the distance value pulse number for the minimum distance y ₁ or d min .
Die ermittelten Entfernungswert-Impulszahlen x₁ bis x₇ für die Meßpunkte P₁ bis P₇ werden in einem nicht dargestellten externen Rechner mittels einer siebenstelligen PolynomfunktionThe determined distance value pulse numbers x ₁ to x ₇ for the measuring points P ₁ to P ₇ are in an external computer, not shown, using a seven-digit polynomial function
y = ax⁶ + bx⁵ + cx⁴ + dx³ + ex² + fx + g y = ax ⁶ + bx ⁵ + cx ⁴ + dx ³ + ex ² + fx + g
einem Interpolationsverfahren unterzogen. Eine siebenstellige Polynomfunktion ergibt eine optimale Annäherung der durch Interpolation mit Hilfe der sieben Meßpunkte ermittelten Entfernungswert-Impulszahlenkette an eine tatsächliche stufenweise ermittelte Entfernungswert-Impulszahlenkette. Versuchsergebnisse bestätigen dies. Das Ergebnis wird noch zusätzlich dadurch verbessert, daß zwei der sieben Entfernungswert-Impulszahlenwerte im jeweiligen Eckbereich der beiden Eck-Entfernungswert-Impulszahlen liegen, und zwar in einem Abstand von 20% bis 25% vom jeweiligen gleichen Abstand. Diese Anordnung des sechsten und siebenten Entfernungswert-Impulszahlenwertes im Eckbereich weist den Vorteil auf, daß sogenannte Überschwingungen oder Einschwingererscheinungen im Eckbereich vermieden werden. Solche nicht erwünschten Schwingungen haben ihre Ursache in der Annäherung einer Funktion durch die Polynomfunktion. Um nun diese unerwünschten Schwingungen kleinzuhalten, dürfen nicht zu viele Meßwerte als Stützwerte für die Polynomfunktion verwendet werden. Dies bedeutet außerdem, daß eine Polynomfunktion mit einer Ordnung, größer als sieben, dann, wenn sieben Stützwerte verwendet werden, dazu neigt, im Eckbereich zu starke Abweichungen aufzuweisen (Schwingungen). Bei einem konstanten Abstand zwischen zwei Stützpunkten von 10 cm ergibt sich für die beiden zusätzlichen Punkte im Eckbereich ein Abstand vom jeweiligen Eckpunkt zwischen 20 mm und 25 mm. subjected to an interpolation process. A seven-digit polynomial function results in an optimal one Approximation of the interpolation using the seven Measuring points determined distance value pulse number chain an actual gradually determined Distance value pulse number chain. Test results confirm this. The result is even more so improved that two of the seven Distance value pulse number values in the respective corner area of the two corner distance value pulse numbers lie, namely at a distance of 20% to 25% of the same Distance. This arrangement of the sixth and seventh Distance value pulse number value in the corner area shows the Advantage on that so-called overshoots or Swinging phenomena in the corner area can be avoided. Such undesirable vibrations are caused by the approximation of a function by the polynomial function. Around now to keep these unwanted vibrations small not too many measured values as support values for the Polynomial function can be used. This also means that a polynomial function with an order greater than seven, then when seven base values are used tends to show excessive deviations in the corner area (Vibrations). At a constant distance between two Bases of 10 cm result for the two additional points in the corner area a distance from the respective Corner point between 20 mm and 25 mm.
Für eine Polynomfunktion siebenter Ordnung wurden für den Entfernungsmeßbereich von 40 cm bis 50 cm die folgenden Impulswerte ermittelt:For a seventh order polynomial function for the Distance measuring range from 40 cm to 50 cm the following Pulse values determined:
y (mm/10)x (Impulse) y (mm / 10) x (pulses)
0 3649 250 4293 1000 6116 2000 8247 300010023 400011487 4200117460 3649 250 4293 1000 6116 2000 8247 300010023 400011487 420011746
Für den genannten Entfernungsbereich von maximal 50 cm ergibt sich eine Kette von in 1/10 mm gestuften Entfernungswert-Impulszahlen, die pro 1/10 mm im EPROM-Speicher 22 abgespeichert werden. Die genannten Entfernungswert-Impulszahlen werden im Hexa-Dezimalcode abgespeichert. Die erste Impulszahl, die dem y-Wert 0 entspricht, weist die Startimpulszahl 8000 auf.For the above-mentioned distance range of a maximum of 50 cm, there is a chain of distance value pulse numbers graded in 1/10 mm, which are stored in EPROM memory 22 per 1/10 mm. The distance value pulse numbers mentioned are stored in the hexa decimal code. The first pulse number, which corresponds to the y value 0, has the start pulse number 8000.
Die im Wege des Eichvorganges gemessenen, zusätzlich durch Interpolation ermittelten, feingestuften Entfernungswert-Impulszahlen dienen als Vergleichswert während der aktuellen Entfernungsmessung der Fadenauflage von dem zweiten Fotoempfänger. In nicht dargestellter Weise wird diese Entfernung umgerechnet in den aktuellen Radius oder Durchmesser des Kettbaums.Those measured by the calibration process, additionally by Interpolation determined, finely graded Distance value pulse numbers serve as a comparison value during the current distance measurement of the thread support from the second photo receiver. In a manner not shown this distance is converted into the current radius or diameter of the warp beam.
Aufgrund dieses Eichvorganges sind produktionsbedingte Toleranzen im Basisabstand zwischen Rotationsspiegel und zweitem Fotoempfänger sowie toleranzbedingte Schwankungen in der Drehzahl des Rotationsspiegels geräteseitig berücksichtigt, so daß beim Einsatz der berührungslosen Überwachungsvorrichtung sichergestellt ist, daß durch Vergleichen der aktuellen Impulswerte mit den abgespeicherten Impulswerten eine genaue Angabe des Kettbaumdurchmessers möglich ist. Des weiteren ist es möglich, beginnend mit dem Start des Fadenauftrags sukzessive drehwinkelabhängig nacheinander jeweils einen Vergleich zwischen den Entfernungswert-Impulszahlen des Speichers und den aktuellen Entfernungswert-Impulszahlen durchzuführen, um festzustellen, ob insbesondere beim Einsatz für elastische Fäden eine zu große Streckung der Fäden erfolgt. Ist dies der Fall, so wird dies als Vergleichsergebnis angezeigt und entsprechend ausgewertet, z. B. durch Verringerung der Streckspannung in der Schäranlage. Des weiteren ist es vorteilhaft, daß die eigentliche Messung des Kettbaumdurchmessers ohne großen rechnerischen Aufwand durch Vergleichen der aktuellen Werte mit den gespeicherten Werten im On-Line-Betrieb erfolgt.Because of this calibration process are production-related Tolerances in the basic distance between the rotating mirror and second photo receiver and tolerance-related fluctuations in the speed of the rotation mirror on the device side taken into account so that when using the non-contact Monitoring device ensures that by Compare the current pulse values with the stored pulse values an exact indication of the Warp beam diameter is possible. Furthermore, it is possible, starting with the start of the thread application successively one at a time depending on the angle of rotation Comparison between the distance value pulse numbers of the Memory and the current distance value pulse numbers to determine if, in particular, the Use for elastic threads an excessive stretching of the Threads. If this is the case, this is called Comparison result displayed and evaluated accordingly, e.g. B. by reducing the yield stress in the Warping plant. Furthermore, it is advantageous that the actual measurement of the warp beam diameter without large computational effort by comparing the current values with the stored values in online mode.
Claims (10)
- a) daß mit Hilfe einer nach dem Prinzip der Triangulation arbeitenden Entfernungsmeßvorrichtung durch ein rotierendes Strahlungsbündel ein erster Strahlungsempfänger direkt und entfernungsabhängig über den Kettbaum ein zweiter Strahlungsempfänger bestrahlt wird, wobei dieser mit dem rotierenden Strahlungsbündel eine Basis bildet,
- b) daß für je eine volle Umdrehung (360°) des Strahlungsbündels ein erster Zähler durch den ersten Strahlungsempfänger gestartet und durch den zweiten Strahlungsempfänger gestoppt und aus dem Zählinhalt eine entfernungsabhängige Impulszahl ermittelt wird,
- c) daß ein zweiter Zähler aufeinanderfolgend für jede volle Umdrehung des Strahlungsbündels eine zweite Impulszahl liefert,
- d) daß eine digitale Auswerteschaltung in zyklischer Wiederholung jeweils eine Verhältnisbildung aus der ersten und zweiten Impulszahl des ersten und zweiten Zählers ausführt, und
- e) daß aus der erhaltenen Impulsverhältniszahl und aus einer in einer Speichervorrichtung der digitalen Auswerteschaltung gespeicherten Entfernungswert-Impulszahl einer feingestuften, geeichten Entfernungswert-Impulszahlenkette der Kettbaumdurchmesser bzw. Kettbaumradius ermittelt wird.
- a) that with the aid of a distance measuring device working according to the principle of triangulation, a first radiation receiver is irradiated directly and depending on the distance via the warp beam, a second radiation receiver, this forming a basis with the rotating radiation beam,
- b) that for each full revolution (360 °) of the radiation beam, a first counter is started by the first radiation receiver and stopped by the second radiation receiver, and a distance-dependent number of pulses is determined from the count content,
- c) that a second counter supplies a second pulse number in succession for each full revolution of the radiation beam,
- d) that a digital evaluation circuit in cyclical repetition in each case forms a ratio from the first and second number of pulses of the first and second counters, and
- e) that the warp beam diameter or warp beam radius is determined from the pulse ratio number obtained and from a distance value pulse number stored in a memory device of the digital evaluation circuit of a finely graded, calibrated distance value pulse number chain.
- - daß eine digitale, nach dem Prinzip der Triangulation arbeitende Entfernungsmeßvorrichtung vorgesehen ist, die einen ersten, direkt von der Strahlungsquelle (11) bestrahlten Strahlungsempfänger (14) sowie in der Basis (30) einen zweiten, durch die vom Kettbaum (4) reflektierten Strahlung beeinflußbaren Strahlungsempfänger (12) und einen rotierenden Strahlungsgeber (9) aufweist,
- - daß ein erster Zähler (15) vorgesehen ist, der eine Startverbindung zum ersten Strahlungsempfänger (14) sowie eine Stoppverbindung zum zweiten Strahlungsempfänger (12) aufweist,
- - daß der erste Strahlungsempfänger (14) außerdem mit einem zweiten Zähler (16) verbunden ist, der zyklisch bei jeder Umdrehung des Strahlungsgebers (9) gestartet und gestoppt wird,
- - daß die digitale Auswerteschaltung eine Rechnerstufe (17) zur zyklischen Verhältnisbildung der Zählwerte des ersten und zweiten Zählers (15, 16) aufweist,
- - daß eine Speichervorrichtung (EPROM, 22) vorgesehen ist, in der Entfernungswert-Impulszahlen einer feingestuften Entfernungswert-Impulszahlenkette gespeichert sind, welche in einem Eichvorgang ermittelt wird, und
- - daß eine Vergleichsstufe vorhanden ist, in der die Entfernungswert-Impulszahlen für die jeweils gemessene Entfernung vom Kettbaum mit den gespeicherten Entfernungswert-Impulszahlen verglichen werden, wobei aus dem Vergleichsergebnis der Kettbaumradius ermittelt wird.
- - That a digital, working on the principle of triangulation distance measuring device is provided, the first, directly from the radiation source ( 11 ) irradiated radiation receiver ( 14 ) and in the base ( 30 ) a second, by the radiation from the warp beam ( 4 ) reflected radiation receiver ( 12 ) which can be influenced and a rotating radiation transmitter ( 9 ),
- - That a first counter ( 15 ) is provided, which has a start connection to the first radiation receiver ( 14 ) and a stop connection to the second radiation receiver ( 12 ),
- - That the first radiation receiver ( 14 ) is also connected to a second counter ( 16 ) which is started and stopped cyclically with each revolution of the radiation generator ( 9 ),
- - That the digital evaluation circuit has a computer stage ( 17 ) for cyclically forming the count values of the first and second counters ( 15, 16 ),
- - That a memory device (EPROM, 22 ) is provided in the distance value pulse numbers of a finely graded distance value pulse number chain, which is determined in a calibration process, and
- - That a comparison stage is available in which the distance value pulse numbers for the respectively measured distance from the warp beam are compared with the stored distance value pulse numbers, the warp beam radius being determined from the comparison result.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873734095 DE3734095C1 (en) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | Method and device for contactless monitoring of a warp (weaver's) loom (beam) |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=6337917
Family Applications (1)
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| DE19873734095 Expired DE3734095C1 (en) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | Method and device for contactless monitoring of a warp (weaver's) loom (beam) |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE3734095C1 (en) |
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