DE3941008A1

DE3941008A1 - Stretch thread monitor - scanning the cop face end sector-wise by cylinder lens

Info

Publication number: DE3941008A1
Application number: DE3941008A
Authority: DE
Inventors: Jakob Koella; Frank Ade
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1990-06-21
Also published as: JPH0364572A; IT1236139B; IT8912609A1; IT8912609A0; CH677538A5

Abstract

Defects on cops due to the so-called stretch threads (which have left the contours at the face and have formed a chord) are detected by an optical scanning of the face in sectors, using a radial cylinder lens. This integrates the brightness values in the sector so that a stretch thread in the direction of the integration will show up very clearly. ADVANTAGE - This reveals a stretch thread fast enough for a real-time quality control of a running cop production.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von Oberflächenfehlern, insbesondere von Spannfäden an mindestens einer Stirnseite einer Garnspule mit einer Anordnung zum Beleuchten mindestens eines Bereiches der Stirnseite, einer Einrichtung zur Aufnahme mindestens eines Bildes des beleuchteten Bereichs und einer Bildauswerteeinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erkennen von Spannfäden mit einer solchen Einrichtung.The invention relates to a device for Detection of surface defects, especially of Tension threads on at least one end face of one Spool of yarn with an arrangement for lighting at least an area of the end face, a device for Taking at least one picture of the illuminated Area and an image evaluation device. The The invention further relates to a method for recognition of threads with such a device.

Es ist z.B. aus der Publikation DE-A 36 30 668 bekannt, bewickelte Fadenspulen mittels optischer Prüfverfahren auf Fehler zu untersuchen. Dabei werden die Spulenendflächen zur Erkennung von Spannfäden unter einem steilen Winkel beleuchtet. Die beleuchteten Stellen werden mittels einer herkömmlichen Aufnahmeoptik auf Bildsensoren abgebildet. Das aufgenommene Bild wird digitalisiert und ausgewertet. Es hat sich indessen gezeigt, daß die herkömmliche Art der Bildauswertung das zuverlässige Erkennen von Spannfäden nur mit erheblichem Rechenaufwand und entsprechend langer Rechenzeit gestattet. Diese Zeit dauert für eine effiziente Kontrolle einer laufenden Produktion zu lange.It is e.g. from publication DE-A 36 30 668 known, wound thread spools by means of optical Examine test methods for errors. In doing so the bobbin end faces for the detection of tension threads illuminated at a steep angle. The illuminated Positions are created using a conventional Image optics mapped on image sensors. The captured image is digitized and evaluated. However, it has been shown that the conventional type the image detection the reliable detection of Threads only with considerable computing effort and correspondingly long computing time allowed. This time lasts for efficient control of an ongoing Production too long.

Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß Oberflächenfehler, insbesondere Spannfäden, an einer Stirnseite einer Garnspule rasch, d.h. dem Produktionstakt entsprechend und mit erheblich reduziertem Rechenaufwand, erkannt werden können, um eine automatische Qualitätskontrolle der laufenden Spulenproduktion zu ermöglichen.So the task arises Device and a method of the aforementioned In such a way that surface defects, especially tension threads, on one end face of a Yarn spool quickly, i.e. according to the production cycle and with significantly reduced computing effort can be to automatic quality control to enable ongoing spool production.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst.This object is achieved according to the invention solved the features of claims 1 and 9.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Zylinderlinse wird die Möglichkeit geschaffen, Spannfäden um einiges rascher zu erkennen, da ein großer Teil der Verarbeitung optisch erfolgt und nur einige einfache Rechenoperationen bei der Bildauswertung nötig sind. Insbesondere kann mit der Zylinderlinse eine Integration entlang von Linien auf optischem Weg erreicht werden, was den entsprechenden, aufwendigen Rechenvorgang erspart.Through the use according to the invention a cylindrical lens creates the possibility Threads to recognize a lot quicker, because a Much of the processing is done optically and only some simple arithmetic operations at the Image evaluation are necessary. In particular, with the Cylinder lens integration along lines optical path can be achieved, which corresponds to the corresponding saves time-consuming computing.

Nachfolgend werden der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung im Sinne von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:Below are the structure and the Operation of the invention in the sense of Exemplary embodiments with reference to the drawings explained. In it show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Optik in perspektivischer Darstellung; Figure 1 is a schematic representation of the structure of the optics in a perspective view.

Fig. 2 die Funktionsweise der Kombination einer Zylinderlinse und einer rotationssymmetrischen Optik in der Aufsicht; Figure 2 shows the operation of the combination of a cylindrical lens and a rotationally symmetrical optics in the plan.

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 2 in einer seitlichen Ansicht; Fig. 3 shows the arrangement of Figure 2 in a side view.

Fig. 4 eine Seitenansicht des Aufbaus gemäß Fig. 1; FIG. 4 shows a side view of the structure according to FIG. 1;

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Stirnseite einer Spule mit angedeuteter Optik; Figure 5 is a plan view of the end face of a coil with indicated optics.

Fig. 6 eine Aufsicht gemäß Fig. 5 mit einer Beleuchtungsvariante sowie der Darstellung eines Spannfadens; FIG. 6 shows a top view according to FIG. 5 with a lighting variant and the representation of a tension thread; FIG.

Fig. 7 die schematische Darstellung eines gekrümmten Spiegels für die Beleuchtung der Stirnseite der Spule; Fig. 7 is a schematic representation of a curved mirror for lighting the end face of the coil;

Fig. 8 vier Aufnahmen mit Helligkeitsprofilen vor der Bildverarbeitung; Fig. 8, four images with brightness profiles prior to image processing;

Fig. 9 Aufnahmen und Helligkeitsprofile von aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzten Bildern; Fig. 9 shots and brightness profiles of composite images from multiple frames;

Fig. 10 ein Blockdiagramm des Aufbaus der Steuer- und Verarbeitungslogik. Fig. 10 is a block diagram showing the structure of the control and processing logic.

Einer der gefährlichsten Fehler, die beim Bewickeln von Garnspulen entstehen können, besteht im Auftreten sog. Spannfäden. Spannfäden sind Fäden, die sich beim Bewickeln von Spulen ein Stück über deren Stirnseite erstrecken und dort in der Art einer Kreissehne in Erscheinung treten. Beim Abwickeln einer solchen fehlerhaften Spule besteht die Gefahr, daß der Faden an der Stelle des Spannfadens reißt. Diese Gefahr ist um so größer, je größer der auftretende Sehnentangentenwinkel ist, d.h. der Winkel ψ zwischen dem Spannfaden und der Tangente an den kreisförmigen Fadenverlauf bei seiner Eintrittsstelle (vgl. Fig. 6). Dieser Winkel ψ wächst mit zunehmender Spannfadenlänge 1 und abnehmender, radialer Distanz r zum Spulenzentrum gemäß der Beziehung ψ = 1/2r. Spannfäden gleicher Gefährlichkeit bilden deshalb einen Kreissektor mit jeweils gleichem Öffnungswinkel.One of the most dangerous mistakes that can occur when winding spools of thread is the occurrence of so-called tension threads. Tension threads are threads that extend a little over the end face when winding spools and appear there in the manner of a circular chord. When unwinding such a defective bobbin, there is a risk that the thread will tear at the point of the tension thread. The greater the tendon tangent angle that occurs, the greater the risk, ie the angle ψ between the tension thread and the tangent to the circular thread course at its entry point (cf. FIG. 6). This angle ψ increases with increasing tension thread length 1 and decreasing radial distance r to the bobbin center according to the relationship ψ = 1 / 2r. Threads of equal danger therefore form a circular sector with the same opening angle in each case.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Ermitteln eines Spannfadens ein Sektor 3 an der Stirnseite 5 einer Spule 1 beleuchtet. Der Lichteinfall 4 erfolgt radial zur Spulenachse und streifend auf die zu prüfende Stirnseite 5, wie sich insbesondere aus den Fig. 1 und 4 entnehmen läßt.According to the illustrated embodiment of the invention, a sector 3 on the end face 5 of a bobbin 1 is illuminated in order to determine a tension thread. The incidence of light 4 takes place radially to the coil axis and grazes on the end face 5 to be tested, as can be seen in particular from FIGS. 1 and 4.

Ein Spannfaden 2 im beleuchteten Sektor 3 erscheint in der Aufsicht als helle Sehne vor der kreisförmigen Fadenstruktur der Stirnfläche (vgl. Fig. 1). Erfolgt nun über den beleuchteten Sektor 3 eine Integration des Helligkeitsverlaufes senkrecht zum Spulenradius R, und zwar bei einer Spulenposition, bei welcher der Spannfaden diese Richtung einnimmt, so addieren sich die Helligkeitswerte längs des Spannfadens zu einem relativ hohen Wert, während sich in seiner Nachbarschaft helle und dunklere Stellen längs des Integrationsweges abwechseln und damit ein kleinerer Wert resultiert. Der Spannfaden erscheint damit in einem radialen Helligkeitsprofil nach der erwähnten Integration als Spitze.A tension thread 2 in the illuminated sector 3 appears in the top view as a light chord in front of the circular thread structure of the end face (cf. FIG. 1). If the brightness curve perpendicular to the bobbin radius R is integrated via the illuminated sector 3 , specifically at a bobbin position in which the tensioning thread takes this direction, the brightness values along the tensioning thread add up to a relatively high value, while brighter ones in the vicinity and alternate darker places along the integration path, resulting in a smaller value. The tension thread thus appears as a tip in a radial brightness profile after the integration mentioned.

Diese Integration erfolgt nun bei der Erfindung auf optischem Weg. Dazu ist oberhalb dem beleuchteten Sektor 3 vor einer Aufnahmeoptik 7 eine Zylinderlinse 6 angeordnet.This integration now takes place optically in the invention. For this purpose, a cylindrical lens 6 is arranged above the illuminated sector 3 in front of an optical recording system 7 .

Die integrierende Wirkung der Zylinderlinse in einer Richtung wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Sie beruht auf dem Umstand, daß sich die Brennweiten der Zylinderlinse 6 in zwei Hauptrichtungen unterscheiden. Entlang ihrer Längsrichtung wirkt die Zylinderlinse 6 wie eine ebene Platte, d.h. hat keinen wesentlichen Einfluß auf den Strahlengang (Fig. 2). In ihrer Querrichtung wirkt sie wie eine Linse einer bestimmten Brennweite (Fig. 3) .The integrating effect of the cylindrical lens in one direction is explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. It is based on the fact that the focal lengths of the cylindrical lens 6 differ in two main directions. Along its longitudinal direction, the cylindrical lens 6 acts like a flat plate, ie it has no significant influence on the beam path ( FIG. 2). In its transverse direction it acts like a lens of a certain focal length ( Fig. 3).

Wird ein Gegenstand g mittels einer Optik 7 in einer Bildebene b scharf abgebildet, so hat die Zylinderlinse entlang ihrer Längsrichtung (gemäß Fig. 2) keinen Einfluß auf den Strahlengang. In der Querrichtung dagegen werden die auf die Zylinderlinse treffenden Lichtstrahlen gebrochen, so daß in der Bildebene b eine Verschmierung eintritt. Da sich nun die Information vieler Gegenstandspunkte überlappen, ergibt sich in der Querrichtung eine Integrationswirkung. Es entstehen dadurch Bilder des beleuchteten Sektors 3, wie sie in den Fig. 8a bis d (jeweils oben) gezeigt sind, bei denen die Fadenstruktur des aufgenommenen Bereiches der Stirnseite als Streifenmuster erscheint. Dabei ist zu beachten, daß alle horizontalen Zeilen eines solchen Bildes ungefähr dieselbe Information enthalten, d.h. den in Spannfadenrichtung integrierten Helligkeitsverlauf längs eines Spulenradius. Zur Charakterisierung einer Aufnahme reicht es deshalb aus, jeweils eine Zeile eines solchen Bildes weiter auszuwerten. Aus diesem Grunde kann die Aufnahmeoptik 7 auch lediglich einen Zeilensensor besitzen, mittels welchem eine Zeile jedes Bildes aufgenommen wird. Bei Verwendung von zweidimensionalen Sensoren wird aus jedem Bild eine Zeile als Repräsentant entnommen.If an object g is imaged sharply in an image plane b by means of optics 7 , the cylindrical lens has no influence on the beam path along its longitudinal direction (according to FIG. 2). In the transverse direction, however, the light rays striking the cylindrical lens are refracted, so that smearing occurs in the image plane b . Since the information of many object points overlap, there is an integration effect in the transverse direction. This results in images of the illuminated sector 3 , as shown in FIGS. 8a to d (in each case above), in which the thread structure of the recorded area of the end face appears as a stripe pattern. It should be noted that all horizontal lines of such an image contain approximately the same information, ie the brightness curve integrated in the direction of the thread along a coil radius. To characterize a recording, it is therefore sufficient to further evaluate one line of such an image at a time. For this reason, the recording optics 7 can also have only one line sensor, by means of which a line of each image is recorded. When using two-dimensional sensors, one line is taken from each image as a representative.

Im unteren Teil jeder der Fig. 8a bis d ist der entsprechende Helligkeitsverlauf über eine solche Zeile graphisch dargestellt. In den Fig. 8a und 8b sind an den mit Pfeilen markierten Stellen Spannfäden durch deutliche Helligkeitsspitzen erkennbar, während in den Fig. 8b und 8c Sektoren dargestellt sind, die keine Spannfäden aufweisen. Die darin erkennbaren Spitzen ergeben sich wegen Unregelmäßigkeit in der Beleuchtung und in der Spulenoberfläche.In the lower part of each of FIGS. 8a to d, the corresponding brightness curve is graphically represented over such a line. In FIGS. 8a and 8b, tension threads can be seen at the points marked with arrows by clear brightness peaks, while in FIGS . 8b and 8c sectors are shown which have no tension threads. The peaks that can be seen are due to irregularities in the lighting and in the coil surface.

Zur Erzielung dieser Bilder wird die Aufnahmeoptik 7 beim dargestellten Ausführungsbeispiel so eingestellt, daß der beleuchtete Sektor 3 der Stirnseite 5 der Spule scharf abgebildet wird. Vor dieser Aufnahmeoptik 7 wird in Radialrichtung der Spule die Zylinderlinse 6 im Strahlengang angeordnet. In radialer Richtung wird die scharfe Abbildung dadurch nicht beeinflußt, während senkrecht dazu die beschriebene Integrationswirkung auftritt.In order to achieve these images, the recording optics 7 in the exemplary embodiment shown are set such that the illuminated sector 3 of the end face 5 of the coil is sharply imaged. The cylindrical lens 6 is arranged in the beam path in front of this optical system 7 in the radial direction of the coil. This does not affect the sharp image in the radial direction, while the described integration effect occurs perpendicular to it.

Die so aufgenommenen Bilder (vgl. Fig. 8a bis d) erlauben indessen noch nicht eine zweifelsfreie Identifizierung gefährlicher Spannfäden, da durch die unregelmäßige Spulenstirnfläche auch andere Helligkeitsspitzen auftreten. Zudem ist der Einfluß der Beleuchtung dadurch zu erkennen, daß die Helligkeit nach außen, d.h. mit zunehmendem Radius, ansteigt. Diese Zunahme kann größer sein als die meisten Helligkeitsspitzen.The images recorded in this way (cf. FIGS. 8a to d), however, do not yet allow unambiguous identification of dangerous tension threads, since other brightness peaks also occur due to the irregular end face of the coil. In addition, the influence of the lighting can be seen in that the brightness increases towards the outside, ie with increasing radius. This increase can be greater than most brightness peaks.

Zur Eliminierung dieser langsamen Schwankung wird der Helligkeitsverlauf bei der Bildverarbeitung in radialer Richtung einer Hochpaßfilterung unterworfen. Dies erfolgt durch Berechnung des gleitenden Mittelwertes des Helligkeitsverlaufes. Zur weiteren Auswertung wird dann anstelle der Helligkeit eines Punktes die Differenz seiner Helligkeit zum gleitenden Mittelwert betrachtet. So wird bei dieser Hochpaßfilterung die Helligkeit jedes Bildpunktes X _i transformiert in einen Wert:To eliminate this slow fluctuation, the brightness curve is subjected to high-pass filtering in the radial direction during image processing. This is done by calculating the moving average of the brightness curve. For further evaluation, the difference between its brightness and the moving average is then considered instead of the brightness of a point. With this high-pass filtering, the brightness of each pixel X _{i is} transformed into a value:

Die Größe 2N+1 stellt die Länge der Strecke (in Anzahl Bildpunkten) dar, über die die Helligkeitswerte gemittelt werden. The size 2 N +1 represents the length of the route (in number of pixels) over which the brightness values are averaged.

Die Bildung des gleitenden Mittelwertes kann weiter verbessert werden durch die Gewichtung der aufsummierten Bildpunkte mittels einer Gaussfunktion anstelle einer bloßen Rechtecksfunktion gemäß der angegebenen Formel.The formation of the moving average can be further improved by weighting the added pixels by means of a Gaussian function instead of a mere rectangle function according to the given formula.

Diese Hochpaßfilterung läßt die kurzen Helligkeitsspitzen deutlich aus den langsamen Schwankungen hervortreten.This high-pass filtering leaves the short Brightness peaks clearly from the slow ones Fluctuations emerge.

Die Beleuchtung des aufzunehmenden Bereiches oder Sektors an der Stirnseite 5 der Spule 1 erfolgt zur Erzielung eines hohen Kontrastes. Durch streifenden Lichteinfall werden hauptsächlich die oben liegenden Spannfäden beleuchtet, so daß sie sich als helle Linien von der Stirnseite abheben. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird deshalb das Licht aus einer Lichtquelle 10 mittels Spiegeln 11, 11′ so geführt, daß es streifend oder tangential auf die Stirnseite 5 auftrifft. Ist diese gekrümmt, so wird die optimale Spiegelform durch einen entsprechend gekrümmten Spiegel 11′ gebildet, der mit Parallellicht beleuchtet wird, wie in Fig. 7 dargestellt.The area or sector to be recorded on the end face 5 of the coil 1 is illuminated in order to achieve a high contrast. The overhead tension threads are mainly illuminated by grazing light so that they stand out as bright lines from the front. As shown in Fig. 4, the light from a light source 10 is therefore guided by means of mirrors 11 , 11 'so that it strikes the end face 5 grazing or tangential. If this is curved, the optimal mirror shape is formed by a correspondingly curved mirror 11 ', which is illuminated with parallel light, as shown in Fig. 7.

Die optimale Spiegelform kann indessen durch zwei flache Spiegel 11,11 gemäß Fig. 4 angenähert und das Parallellicht durch einen stark gebündelten Scheinwerfer ersetzt werden. Diese Annäherung rechtfertigt sich dadurch, daß die Spulen in der Regel keine klar definierten Konturen besitzen.The optimal mirror shape can, however, be approximated by two flat mirrors 11, 11 as shown in FIG. 4 and the parallel light can be replaced by a highly focused headlight. This approach is justified by the fact that the coils generally have no clearly defined contours.

Zur weiteren Erhöhung des Kontrastes kann die Beleuchtung bzw. die Aufnahme so vorgenommen werden, daß ein mittlerer Bereich 8 des aufgenommenen Sektors 3 ausgespart bleibt (vgl. Fig. 6). In diesem mittleren Bereich verlaufen Spannfäden nahezu parallel zur ordentlichen Fadenstruktur, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Berücksichtigung dieses Bereiches trägt demnach wenig zum angestrebten Kontrast bei und erhöht den Rauschpegel. Die Ausblendung dieses mittleren Bereiches 8 kann so erfolgen, daß er nicht beleuchtet wird oder aber auch dadurch, daß im Strahlengang der Aufnahmeoptik 7 eine entsprechende Maske vorgesehen ist.To further increase the contrast, the lighting or the recording can be carried out in such a way that a central region 8 of the recorded sector 3 is left out (cf. FIG. 6). In this central area, tension threads run almost parallel to the ordinary thread structure, as can be seen from FIG. 6. Taking this area into account therefore makes little contribution to the desired contrast and increases the noise level. This central region 8 can be masked out in such a way that it is not illuminated or else in that a corresponding mask is provided in the beam path of the optical system 7 .

Nachdem bis zu diesem Punkt der Beschreibung jeweils von der bildlichen Erfassung nur eines einzelnen Sektors der Stirnseite einer Spule ausgegangen wurde, muß in der Praxis die gesamte Stirnseite auf unzulässige Spannfäden geprüft werden. Dazu werden nun schrittweise mehrere Bilder bei verschiedenen Winkelstellungen ϕ der Spule bis zur Erfassung der gesamten Stirnfläche aufgenommen. Die Spule wird dabei für jede Aufnahme um jeweils z.B. Δ ϕ= 2° oder weniger um ihre Achse gedreht. Da der Spannfaden ein gerader Faden ist, der senkrecht zum Spulenradius verläuft, ist er bei der Aufnahme durch die Zylinderlinse 6 nur in wenigen dieser Winkelstellungen sichtbar. Diese Eigenschaft macht man sich nun dadurch zu Nutze, daß je eine Zeile jeder Aufnahme zu einem neuen Bild zusammengesetzt wird. Wie in den Fig. 9a und c ersichtlich ist, repräsentiert jede Zeile dieses Bildes eine bestimmte Winkelstellung ϕ _o.After up to this point in the description, the image acquisition of only a single sector of the end face of a coil was assumed, in practice the entire end face must be checked for impermissible tension threads. For this purpose, several images are now taken step by step at different angular positions ϕ of the coil until the entire end face is recorded. The spool is then rotated for each frame in each case, for example, Δ φ = 2 ° or less about its axis. Since the tension thread is a straight thread that runs perpendicular to the bobbin radius, it is only visible in a few of these angular positions when taken up by the cylindrical lens 6 . This property is now used by assembling one line of each picture into a new image. As can be seen in FIGS. 9a and c, each line of this image represents a certain angular position ϕ _o .

Längs der Zeilen stellen die Pixel den radialen Helligkeitsverlauf dar, wie er bei der betreffenden Winkelstellung in der beschriebenen Art aufgenommen wurde. Die Fig. 9a und c zeigen einen Ausschnitt von 100° der Spule, d.h. 50 Zeilen mit einer Winkelverschiebung von jeweils δ ϕ = 2°. Die Pixel in einer Spalte r _o eine solchen Bildes entsprechend dem Helligkeitsverlauf eines Kreises des entsprechenden Radius r _o auf der Stirnseite der Spule.Along the lines, the pixels represent the radial brightness curve as it was recorded in the manner described for the relevant angular position. Figs. 9a and c show a detail of 100 ° of the coil, that is, 50 lines with an angular displacement of each δ φ = 2 °. The pixels in a column r _{o of} such an image corresponding to the brightness profile of a circle of the corresponding radius r _o on the end face of the coil.

Auch in der Spaltenrichtung ϕ des Bildes kann nun der Kontrast mittels der beschriebenen Transformation mit dem gleitenden Mittelwert erhöht werden.In the column direction ϕ of the image, too, the contrast can now be increased by means of the described transformation with the moving average.

Die Fig. 9c zeigt das zusammengesetzte Bild gemäß Fig. 9a nach dieser Transformation über 11 Spulenstellungen. Die jeweils darunter in den Fig. 9b und d dargestellten Helligkeitsverläufe längs einer bestimmten Zeile, nämlich bei derjenigen Winkelstellung, bei welcher sich ein Spannfaden im beleuchteten Sektor befand, zeigen die Verstärkung des Kontrastes durch diese Transformation. FIG. 9c shows the composite image according to FIG. 9a after this transformation over 11 coil positions. The brightness curves along a certain line shown below in FIGS. 9b and d, namely at the angular position at which there was a tension thread in the illuminated sector, show the enhancement of the contrast by this transformation.

Die Transformation oder Hochpaßfilterung in der Richtung ϕ des zusammengesetzten Bildes besitzt den weiteren Vorteil, daß kleinere Störungen in der Spulenoberfläche, wie Rillen oder Wülste, die nicht als Spulenfehler betrachtet werden, von Spannfäden unterschieden werden können. Solche Rillen denen sich über einen größeren Winkelbereich der Spule aus als Spannfäden und treten damit über mehrere Winkelstellungen als Helligkeitsspitze auf. Sie werden deshalb durch die Hochpaßfilterung in der Richtung ϕ des zusammengesetzten Bildes abgeschwächt, falls das Einzugsgebiet für die gleitende Mittelwertbildung relativ klein gewählt wird.The transformation or high-pass filtering in the direction ϕ of the composite image has the further advantage that minor disturbances in the coil surface, such as grooves or ridges, which are not considered as coil defects, can be distinguished from tension threads. Such grooves, which extend over a larger angular range of the coil than tension threads, and thus occur over several angular positions as a brightness peak. They are therefore weakened by the high-pass filtering in the direction ϕ of the composite image if the catchment area for the moving averaging is chosen to be relatively small.

Die Ermittlung von Spannfäden bei einer Spule 1 geschieht nach den vorstehenden Ausführungen wie folgt: Die zu untersuchende Spule wird auf einem Drehtisch 12 positioniert. Die hierzu vorgesehene Automatik ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird hier nicht näher beschrieben. Der Drehtisch 12 wird mittels einem Motor 13 und einer Motorsteuerung 17, die mit einem Rechner 15 verbunden ist, schrittweise oder kontinuierlich gedreht (vgl. Fig. 10), wobei mittels einer Video- oder Zeilenkamera 14 mit einem Zeilensensor die Bildzeilen in der beschriebenen Art aufgenommen werden. Die Bildzeilen werden über ein Zeilensensor-Interface 19 und einem Rechner-Bus 16 in den Rechner 15 eingegeben und dort gespeichert. Im Rechner 15 findet dann die Hochpaßfilterung in beiden Dimensionen ϕ und R des zusammengesetzten Bildes statt. Treten im transformierten Bild Helligkeitsspitzen auf, die einen bestimmten Schwellenwert übersteigen, so ist ein gefährlicher Spannfaden erkannt. Dies löst auf dem Rechnerbus ein Signal aus zur Steuerung einer Sortiereinrichtung, mittels welcher die fehlerhafte Spule separiert wird. Ferner kann eine entsprechende Anzeige erfolgen.The determination of the tension threads in a bobbin 1 is carried out according to the above statements as follows: The bobbin to be examined is positioned on a turntable 12 . The automatic provided for this purpose is not the subject of the invention and is not described in more detail here. The turntable 12 is rotated step by step or continuously by means of a motor 13 and a motor control 17 , which is connected to a computer 15 (see FIG. 10), the image lines in the manner described using a video or line camera 14 with a line sensor be included. The image lines are entered into the computer 15 via a line sensor interface 19 and a computer bus 16 and stored there. The high-pass filtering then takes place in the computer 15 in both dimensions ϕ and R of the composite image. If brightness peaks occur in the transformed image that exceed a certain threshold value, a dangerous tension thread is recognized. This triggers a signal on the computer bus to control a sorting device, by means of which the defective coil is separated. A corresponding display can also take place.

Das erläuterte Vorgehen führt zu einem wesentlich verminderten Rechenaufwand. Geht man von einer Ausdehnung des zusammengesetzten Bildes ϕ, R von 256 × 256 Bildpunkten aus, so ergibt sich für die Unterdrückung der Helligkeitsschwankungen und für die Ermittlung der charakteristischen Helligkeitsspitzen mit einem Mikroprozessor 8086 (Intel) eine Rechenzeit von ca. 6 bis 7 Sekunden.The procedure explained leads to a significantly reduced computing effort. If one assumes an expansion of the composite image ϕ , R of 256 × 256 pixels, the calculation time for suppressing the brightness fluctuations and for determining the characteristic brightness peaks is about 6 to 7 seconds with an 8086 (Intel) microprocessor.

Die Vorrichtung kann, wie in Fig. 10 ersichtlich ist, mit einer Vorrichtung zur optischen Spulenidentifikation kombiniert werden, womit die geprüften Spulen identifiziert werden können. Hierzu kann in an sich bekannter Weise eine Kamera 17 und ein Standart-Bildspeicher 18 vorgesehen sein, mittels welchen ein Identifikationsmerkmal erkannt und zugeordnet wird.As can be seen in FIG. 10, the device can be combined with a device for optical coil identification, with which the tested coils can be identified. For this purpose, a camera 17 and a standard image memory 18 can be provided in a manner known per se, by means of which an identification feature is recognized and assigned.

Der optische Bereich der erläuterten Anordnung kann so ausgebildet werden, daß mittels einer Aufnahme nicht nur ein Sektor 3 der Spulenstirnseite, sondern zugleich zwei einander diametral gegenüberliegende Sektoren aufgenommen werden. Hierzu erfolgt die streifende Beleuchtung diametral von zwei Seiten, und es werden entsprechend zwei Zylinderlinsen vorgesehen. Mittels einem Zeilensensor wird hernach ein Bild über den ganzen Spulendurchmesser aufgenommen, wobei natürlich die Bildpunkte im Zentrum bei der Auswertung nicht berücksichtigt werden.The optical area of the arrangement explained can be designed in such a way that not only a sector 3 of the end face of the coil but also two sectors diametrically opposite one another are recorded by means of a recording. For this purpose, the grazing illumination is carried out diametrically from two sides, and two cylindrical lenses are provided accordingly. A line sensor then records an image over the entire coil diameter, with the image points in the center of course not being taken into account in the evaluation.

Mit dieser Anordnung muß die Spule auf dem Drehtisch 12 nur um 180° gedreht werden, um deren ganze Stirnseite zu erfassen.With this arrangement, the coil on the turntable 12 only has to be rotated by 180 ° in order to grasp the entire end face thereof.

Auch die anhand der Fig. 6 beispielhaft erläuterte Ausblendung des mittleren Sektorbereiches kann durch die Verwendung zweier Zylinderlinsen erzielt werden, wobei für jeden Teilsektor eine Zylinderlinse vorgesehen ist. Die beiden parallel zueinander angeordneten Zylinderlinsen bilden dann je einen Teilsektor auf der Aufnahmevorrichtung ab.The blanking of the middle sector area, which is explained by way of example with reference to FIG. 6, can also be achieved by using two cylindrical lenses, one cylindrical lens being provided for each sub-sector. The two cylindrical lenses arranged parallel to each other then each form a sub-sector on the receiving device.

Wesentlich erscheint, wie bereits eingangs erwähnt, daß durch die geeignete Verwendung einer oder mehrerer Zylinderlinsen im Strahlengang die Rechenzeit der Bildauswertung erheblich reduziert werden kann, so daß die Prüfung von Garnspulen auf Fehler an ihren Stirnflächen mit vertretbarem Rechenaufwand im Produktionstakt vorgenommen und daß fehlerhafte Garnspulen auf Grund dieser Prüfung automatisch aus der Produktion ausgeschieden werden können.As already mentioned, appears essential mentions that through the appropriate use of one or computing time of several cylindrical lenses in the beam path the image evaluation can be significantly reduced, so that the testing of bobbins for defects in their End faces with reasonable computing effort in Production clock made and that faulty Spools automatically based on this test from the Production can be eliminated.

Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen:The invention can be summarized as follows:

Um mit minimaler Rechenzeit auf optischem Weg Spannfäden an den Stirnflächen (5) von Garnspulen (1) zu ermitteln, wird die Stirnfläche (5) sektorweise optisch erfaßt. Ein streifend beleuchteter Sektor (3) wird mittels einer Aufnahmeoptik (6,7) aufgenommen. In den Strahlengang ist vor der Aufnahmeoptik eine Zylinderlinse (6) eingeschaltet. Diese verläuft bezüglich der Spulenachse in radialer Richtung. Die Zylinderlinse (6) bewirkt quer zu dieser Richtung eine optische Integration der Helligkeitswerte im beleuchteten Sektor (3). Damit tritt ein in der Integrationsrichtung verlaufender Spannfaden im so ermittelten Helligkeitsverlauf deutlich hervor.In order to determine with minimal processing time by optical means tensioning threads on the end faces (5) of the yarn packages (1), the end face (5) is sector-wise detected optically. A grazing illuminated sector ( 3 ) is recorded by means of an optical system ( 6,7 ). A cylindrical lens ( 6 ) is switched into the beam path in front of the optical system. This runs in the radial direction with respect to the coil axis. The cylindrical lens ( 6 ) brings about an optical integration of the brightness values in the illuminated sector ( 3 ) transversely to this direction. A tension thread running in the direction of integration thus clearly emerges in the brightness curve determined in this way.

Claims

1. Device for detecting surface defects, in particular tension threads on at least one end face of a yarn spool ( 1 ), with an arrangement ( 10 , 11 ) for illuminating at least one area of the end face, an optical device ( 6 , 7 , 14 ) for receiving at least one Image of the illuminated area and an image evaluation device, characterized in that the lighting arrangement ( 10 , 11 ) is designed to generate a grazing light incident essentially radially to the coil axis on the end face ( 5 ) of the coil ( 1 ) and in that the optical device ( 6 , 7 , 14 ) has at least one cylindrical lens ( 6 ) and a receiving device ( 7 , 14 ), the cylindrical lens being arranged in the beam path between the illuminated area ( 3 ) and an image plane ( b ) of the receiving device ( 7 , 14 ) is that there is an optical integration of the image perpendicular to a coil radius ( R ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the recorded image essentially corresponds to a sector ( 3 ) of the end face ( 5 ) of the coil.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a central, sectoral part ( 8 ) of the sector ( 3 ) is covered or hidden during recording.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical lens ( 6 ) in the beam path between the illuminated area ( 3 ) and the receiving device ( 7 , 14 ) is arranged such that the image axis determined by the direction of illumination substantially in the Longitudinal axis of the cylindrical lens runs.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the recording device ( 7, 14 ) a radial brightness curve of the recorded, optically integrated image which can be represented as an image line can be stored in the image evaluation device ( 15 ) for each image.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an arrangement ( 12 , 13 ) for stepwise optical scanning of the entire end face of the coil is provided, the recorded images from step to step by an angle ( Δ ϕ ) around the coil axis are shifted and for each step a radial brightness curve of the recorded, optically integrated image that can be represented as an image line can be stored in the image evaluation device.

7. The device according to claim 6, characterized in that the step angle ( Δ ϕ ) has a value of max. 4 °.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the image evaluation device ( 15 ) has a computer for determining a disturbance generated by a tension in the recorded image, and an output device ( 16 ) for generating a signal dependent on the result or a corresponding one Display.

9. Procedure for recognizing tension threads with a device according to one of claims 5 to 7, characterized in that in one image line radial brightness curve shown High pass filtering is subjected to attenuation long-wave, local fluctuations in brightness.

10. The method according to claim 9, characterized characterized in that the high-pass filtering by the Forming the moving average of the Brightness curve and its subtraction from Original picture is made.

11. The method according to claim 10, characterized characterized in that to form the sliding Mean the incoming pixels according to a Weighting function, preferably a Gaussian function, be taken into account.

12. The method according to any one of claims 9 and 10, the entire end face of the coil is gradually scanned optically by the pictures taken step by step by one Angle can be shifted around the coil axis and for every step a radial line that can be displayed as a picture line Brightness curve is saved, thereby characterized that from the picture lines composite image along its angular axis one Undergoes high pass filtering.