DE4124750C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Bewicklungsfehlers, bei dem ein außerhalb der Fadenlagen einer Spule liegender Faden quer über den Stirnflächen der Spule verläuft.

In einem Spulautomaten wird ein von einer Feinspinnspule abgezogener Faden auf eine Auflaufspule oder Kreuzspule aufgewickelt, die auf einer Antriebswalze laufend angetrieben wird, um so die Spule voll zu bewickeln. Bei einem solchen Umspulvorgang wird der von der Feinspinnspule abgezogene Faden beim Aufspulen auf die Kreuzspule changiert bzw. traversiert. "Fällt" jedoch der laufende Faden an der Stirnseite der Spule außerhalb der Fadenlagen herab und diese wird in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt abgespult, so tritt ein Fadenbruch auf. Aus diesem Grund ist die Überprüfung auf einen derartigen Bewicklungsfehler, bei dem der Faden quer über die Stirnseite der Spule verläuft, erforderlich. Die Anmelderin hat verschiedene Lösungen zur automatischen Überprüfung von Kreuzspulen durch eine Spulenprüfeinrichtung vorgeschlagen (aufgezeigt in der japanischen Gebrauchsmuster Nr. 1-77 883). Fig. 6 zeigt die vorstehend erwähnte Spulenprüf- und Bearbeitungsvorrichtung. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Förderband für den Transport einer aufrecht auf einem Spulenteller 2 aufgesetzten Kreuzspule P. An geeigneter Position am Förderband 1 ist ein Prüfgehäuse 3 angeordnet. Das Prüfgehäuse 3 verfügt über eine Einlaß-/Auslaßöffnung 4 mit Klappen 5 für die Spule P.

Verschiedene Prüfeinrichtungen sind innerhalb des Prüfgehäuses 3 angeordnet. Die Prüfeinrichtungen umfassen eine Mischfaserprüfkamera 6a zum Ausstrahlen von ultraviolettem Licht auf die Oberfläche der Spule P, wodurch ein Gemisch von Fasern überprüfbar ist, eine Prüfkamera 6b zum Erfassen von quer über die Stirnfläche der Spule verlaufenden Fadenteilen unter Verwendung von sichtbarem Licht, und eine Kamera 6c zur Überprüfung einer Fadenreserve 8, die feststellt, ob eine Fadenreserve vorhanden ist oder nicht, indem sie auf von einer Fadenreserve 8 reflektiertes Licht reagiert, die von den von einer Lichtquelle 7 ausgehenden Lichtstrahlen beleuchtet wird.Weiterhin sind innerhalb des Prüfgehäuses 3 Führungsrollen 9 angeordnet, die oberhalb des Förderbandes 1 angeordnet sind und mit der äußeren Umfangsfläche des Spulentellers 2 in Berührung gebracht werden, womit ein Fehler auf der gesamten Umfangsfläche der Spule P erfaßbar ist, während die Spule P durch Antreiben des Tellers 2 durch eine Antriebsrolle 10 in Umdrehung versetzt wird. Ein Austragförderband 11 ist senkrecht zum Förderband 1 seitlich an der Auslaßöffnung des Prüfgehäuses 3 angeordnet. Zwischen dem Förderband 1 und dem Austragförderband 11 ist eine Austrageinrichtung 13 mit einem Schwenkhebel 12 angeordnet, um eine fehlerhafte Spule P vom Förderband 1 auf das Austragförderband 11 zu übertragen.

Bei der Spulenprüf- und Bearbeitungsvorrichtung mit vorstehend beschriebenem Aufbau wird die Spule P in das Prüfgehäuse 3 eingetragen, in dem durch die verschiedenen Prüfeinrichtungen 6 verschiedenartige Prüfungen durchgeführt werden, und anschließend werden fehlerhafte Spulen P von Spulen mit annehmbarer Qualität getrennt. Eine ordnungsgemäße Spule P wird kontinuierlich auf dem Förderband 1 weitertransportiert und anschließend verpackt, während eine fehlerhafte Spule P von der Austrageinrichtung 13 auf das Austragförderband 11 übertragen wird.

Die Kamera 6b zur Erfassung von quer über die Stirnseite verlaufenden Fäden enthält Festkörper-Bildelemente (CCD; ladungsgekoppelter Baustein) und die von dieser Kamera erhaltenen Pixelwerte werden in binär codierte Daten umgewandelt, anhand deren ein Abschnitt, in dem der Faden kontinuierlich quer verläuft, als fehlerhaft quer über die Stirnseite der Spule gezogener Faden erkannt wird. In der Praxis hat jedoch der quer über die Stirnseite verlaufende Fadenteil als erfaßtes Abbild die Form eines Bogens, da die Spule P gedreht wird, so daß das Problem auftritt, daß der Bewicklungsfehler durch die vorstehend beschriebene Prüfung nicht mit Sicherheit erfaßt werden kann. Wie in Fig. 5a dargestellt, tritt der quer über eine Stirnfläche 14 der Spule P verlaufende Faden auf, wenn die Spule P beispielsweise einen durch die unterbrochene Linie Pd angedeuteten Umfang hat. Wird der quer verlaufende Fadenteil 15 erfaßt, wenn die Spule P gedreht wird, und ein Bildabtastbereich 16 der Kamera 6b ist auf die durch unterbrochene Linien gezeigte Fläche beschränkt, so wird der fehlerhaft quer verlaufende Faden 15 auf dem von der Kamera 6b produzierten Bild 17 in Form einer Bogenlinie 18 dargestellt (Fig. 5b). Dies führt zu dem Problem, daß die Prüfung auf den Bewicklungsfehler eines außerhalb der normalen Fadenlagen quer zur Stirnfläche verlaufenden Fadens nicht in befriedigender Weise durchführbar ist, wenn nur eine quer verlaufende Linie erfaßt wird.

Die ältere DE 40 10 884 A1 betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Auflaufspule, bei dem ein Lichtstrahl, dessen Einfallsrichtung parallel zu einer Stirnfläche der Fadenlagen einer Kreuzspule verläuft, auf diese Stirnfläche aufgestrahlt wird, und ein lichtempfindliches Element, das das von einem in anomaler Weise an der Stirnfläche der Fadenlagen überstehenden Faden reflektierte Licht empfängt, zum Erfassen eines in anormaler Weise angeordneten Fadens in einer Position angeordnet ist, in der das reflektierte Licht einen Maximalwert hat.

Die DE 37 18 616 A1 betrifft eine Prüfstation zur Überprüfung eine Auflaufspule dahingehend, ob diese eine normale Wicklungsform bzw. ein normales Profil aufweist oder ob auf diese Fäden verschiedener Art aufgewickelt sind oder nicht. Diese Prüfstation ist in einer Dunkelkammer in Form eines Tunnels vorgesehen und in einem Transportweg angeordet, den diese überdeckt und auf den die Auflaufspule dem nächsten Bearbeitungsschritt zugeführt wird. Der Transportweg wird von einem Förderband gebildet. In der Dunkelkammer ist eine Auflaufspulenprüfeinrichtung vorgesehen, die ein optisches Gerät verwendet. Dieses optische Gerät ist jedoch nicht zum Erfassen von außerhalb der Fadenlagen an der Stirnfläche der Spule vorliegenden Fäden geeignet.

Die DE 36 30 668 A1 betrifft eine Aufspulform-Prüfvorrichtung für bewickelte Fadenspulen, die einen ersten Projektionsbereich zum Aussenden von Licht auf die Oberfläche einer Fadenschicht einer Fadenspule enthält, wobei das Licht im wesentlichten im rechten Winkel zur Oberfläche einfällt, einen ersten lichtempfangenden Bereich zum Empfang des reflektierten Lichtes, einen zweiten Projektionsbereich zum Aussenden von Licht auf die Oberfläche der Fadenschicht in einem spitzen Winkel sowie einen zweiten lichtempfangenden Bereich zur Aufnahme des von dem zweiten Projektionsbereich ausgesandten, reflektierten Lichts. Hierbei kommt es jedoch nur zu einer groben Erfassung von Bewicklungsfehlern, da keine Zerlegung in Pixel erfolgt, sondern nur die Änderung der Lichtmenge gemessen wird.

Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erfassen von Bewicklungsfehlern, bei denen ein Fadenteil außerhalb der normalen Fadenlagen quer über die Stirnfläche einer Auflaufspule verläuft, aufzuzeigen, die einen derartigen Bewicklungsfehler zuverlässiger erfassen kann.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist in einer Vorrichtung zum Erfassen eines Bewicklungsfehlers, bei dem ein Faden quer über die Stirnseite einer Spule verläuft, in der bauartgemäß die Stirnfläche einer Spule, die in Umdrehung versetzt wird, mit Licht bestrahlt wird und ein quer zur Stirnfläche verlaufender Fadenteil durch das Abtasten bzw. Aufnehmen der Stirnfläche durch eine CCD-Kamera erfolgt, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen des Bewicklungsfehlers eine Binär-Codiereinrichtung, die bei jedem Abtastvorgang bzw. jeder Abtastlinie durch die CCD-Kamera jedes Pixel bzw. jeden Bildpunkt der Bilddaten in binär codierte Daten umwandelt, ein Speicher zum Speichern der binär codierten Pixeldaten und eine Erfassungsschaltung, die jedes Pixel mit dem Wert [1] oder dem Wert [0] jedes Abtastvorganges bzw. jeder Abtastlinie anhand der in einen Binärcode umgewandelten Bilddaten erfaßt, bei einer Abtastung (y) einer Pixelanordnung in der Richtung x den Punkt erfaßt, an dem [0] zu [1] wechselt und diesen Punkt als Ausgangspunkt F (x, y) auswählt, wobei erfaßt wird, ob einige Pixel mit dem Wert [1] vorhanden sind oder nicht und, wenn der Wert [0] erfaßt wird, diesen Punkt (x₁) als Bezugspunkt zum Bestimmen des Ausgangspunktes F (x₁-1, y+1) für den nächsten Abtastvorgang bzw. die nächste Abtastzeile in Richtung x bestimmt, wobei erfaßt wird, ob einige Pixel mit dem Wert [1] vorhanden sind oder nicht, und sequentiell die Ausgangspunkte für aufeinanderfolgende Abtastvorgänge wechselt, wodurch ein quer zur Stirnfläche verlaufender Fadenteil erfaßt wird, der als Abbild (Fig. 5b) einen bogenförmigen Verlauf aufweist.

In der Vorrichtung mit vorstehend beschriebenem Aufbau wird bei Erfassen eines quer zur Stirnfläche verlaufenden Fadenteiles aus den binär codierten Pixeldaten festgestellt, ob einige Pixel mit dem Wert [1] und [0] in Richtung x, in der die Pixel angeordnet sind, vorhanden sind oder nicht. Dies wird durch einen Abtastvorgang y erfaßt und in Reaktion auf das Ergebnis des Erfassungsvorganges der nächste Punkt, von dem der nächste Abtastvorgang bzw. die nächste Abtastzeile (y+1) ausgehen soll, bestimmt, um zu erfassen, ob einige Pixel mit dem Wert [1] und [0] vorhanden sind oder nicht. Der vorstehend beschriebene Schritt wird wiederholt, wodurch quer zur Stirnfläche fehlerhaft verlaufende Fadenteile exakt erfaßbar sind.

Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Figuren eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Erfassungsschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfassung eines quer verlaufenden Fadens;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Bereiches der binär codierten Bildwerte;

Fig. 5 eine Darstellung zur Beziehung zwischen einem quer über die Stirnseite einer Spule verlaufenden Faden (5a) und dem davon in einem CCD-Bild erfaßten Abbild (5b); und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen des Bewicklungsfehlers nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen des Bewicklungsfehlers. Bezugszeichen 20 bezeichnet hier eine Lichtquelle, Bezugszeichen 21 einen Spalt, Bezugszeichen 22 Spiegel und Bezugszeichen 23 eine CCD-Kamera (Kamera mit ladungsgekoppeltem Baustein). Eine Kreuzspule oder Auflaufspule P wird, wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 6 erläutert, von einer nicht dargestellten Antriebsrolle gedreht. Das von der Lichtquelle 20 ausgestrahlte sichtbare Licht L₀ wird vom Spalt 21 zu einem parallelen (kohärenten) Lichtstrahl L₁ umgewandelt und anschließend auf eine Stirnfläche 14 der Spule P gelenkt, so daß in radialer Richtung der Stirnfläche 14 im wesentlichen ein Strich bzw. eine Linie entsteht. Der von der Stirnfläche 14 reflektierte Lichtstrahl L₂ wird vom Spiegel 22 umgelenkt und zur CCD-Kamera 23 geleitet, wodurch ein Bild aufgenommen wird. Ist auf der Stirnfläche 14 der Spule P ein fehlerhaft außerhalb der Fadenlagen quer zur Stirnfläche 14 verlaufender Fadenteil 15 vorhanden, so wird der Schatten des Fadenteils 15 auf die Stirnfläche 14 geworfen, so daß der Schatten des Fadenteils 15 auf dem von der CCD-Kamera 23 erstellten Bild zu sehen ist.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Verarbeitung der von der CCD-Kamera 23 erhaltenen Bilddaten, die eine Verarbeitungsschaltung 24 zum Verarbeiten der von der CCD-Kamera 23 gelieferten Signale, eine Binärcodiereinrichtung 25 zur Wiedergabe der von der Verarbeitungsschaltung 24 erhaltenen Bilddaten jeweils als Bildelement oder Pixel in einem binären Code, eine Speichereinrichtung 26 zum Speichern der binär codierten Daten und eine Erfassungs- oder Auswertungsschaltung 27 zum Erfassen eines quer zur Stirnfläche 14 verlaufenden Fadenteils anhand der in der Speichereinrichtung 26 gespeicherten Bilddaten umfaßt.

Zunächst verarbeitet die Signalverarbeitungsschaltung 24 sequentiell die von einem Abtastvorgang durch die CCD-Kamera 23 erhaltenen Bilddaten, und die Binärcodiereinrichtung 25 wandelt jedes von der Signalverarbeitungsschaltung 24 erhaltene Pixel in binär codierte Bilddaten [1] und [0] um, wobei für jedes Pixel ein bestimmter Schwellenwert gilt. Diese Daten wiederum werden in der Speichereinrichtung 26 gespeichert. Die Erfassungsschaltung 27 erfaßt den quer verlaufenden Fadenteil 15 anhand der von der Speichereinrichtung 26 erhaltenen binär codierten Daten. Fig. 4a zeigt die binär codierten Bilddaten. In Fig. 4a sind die binär codierten Pixel [1] und [0] jedes CCD-Einzelelements in Richtung x dargestellt und die Richtung y zeigt die Bewegungsrichtung der Spule P, also die Richtung der Drehung, an. Da die Stirnfläche 14 der Spule P kleinste Erhebungen und Vertiefungen aufweist, sind die Bildwerte 30 mit binären Codewerten [1] und [0] vorhanden, die jeweils durch schwarze oder weiße Bildelemente dargestellt sind. Die kleinen Erhebungen und Vertiefungen der Stirnfläche 14 sind jedoch in zufälliger Verteilung angeordnet, so daß, wie in Fig. 4b gezeigt, die Erfassungsschaltung 27 nur die Werte 31 herausfiltert, die einen quer verlaufenden Fadenteil 15 darstellen, dessen Abbild im wesentlichen in Form eines Bogens verteilt ist.

Das Grundprinzip der Erfassung eines quer verlaufenden Fadenteils durch die Erfassungsschaltung 27 wird nachfolgend erläutert. Zunächst wird bei dem Abtastvorgang der binär codierten Bilddaten festgestellt, ob ein Pixel den Wert [1] oder [0] hat. Ein Abtastvorgang (y) wird von einem Ausgangspunkt F(x, y) ausgehend begonnen, an dem ein Wert [0] von einem Wert [1] in der CCD-Einzelelementeanordnung in Richtung x gefolgt wird, wodurch erfaßt wird, ob einige wenige Pixel mit dem Wert [1] vorhanden sind oder nicht. Wird der Wert [0] erfaßt, so wird die Position des erfaßten Wertes [0] als Bezugspunkt (x₁) bestimmt, und der Ausgangspunkt F (x₁-1, y+1) in Richtung x für den nächsten Abtastvorgang bzw. die nächste Abastzeile (y+1) wird bestimmt. Der vorstehend beschriebene Schritt wird wiederholt, womit ein in Bogenform abgebildeter, an der Stirnfläche liegender Fadenteil erfaßt wird, wie im einzelnen unter Bezug auf Fig. 3 nachfolgend erläutert wird.

Fig. 3 zeigt die Pixelwerte in der Umgebung eines quer über die Stirnfläche 14 verlaufenden Fadens, wobei jedes Pixel sowohl in x- wie auch in y-Richtung vergrößert dargestellt ist. Ein schraffiertes Pixel stellt den Wert [1] dar, während weiße, unschraffierte Pixel den Wert [0] darstellen. Es sei nun angenommen, daß in Richtung x an einer Abtastposition y ein mit d₁ dargestelltes Pixel den Wert [0] hat und das darauffolgende Pixel den Wert [1] hat, worauf wiederum ein Pixel mit dem Wert [0] folgt. Daraufhin wird das Pixel mit dem Wert [1] als Ausgangspunkt (x, y) bestimmt. Das dem Ausgangspunkt F(x, y) benachbarte Pixel (x+1) hat den Wert [0], so daß die Position dieses Pixels (x₁=x+1) als Bezugsposition gewählt wird und der Ausgangspunkt F (x₁-1=x, y+1) des nächsten Abtastvorganges bzw. der nächsten Abtastzeile bestimmt wird. Von diesem Ausgangspunkt F (x₁-1=x, y+1) wird erfaßt, ob ein Pixel mit dem Wert [1] in Richtung x vorhanden ist oder nicht. Wird bei der Abtastung der Linie (y+1) festgestellt, daß (x+3) den Wert 0 hat, so wird der Ausgangspunkt F des nächsten Abtastvorgangs bzw. der nächsten Abtastlinie (y+2) an dem Pixel gewählt, das der Bedingung (x+3)-1=x+2, y+2) entspricht. Der vorstehend erläuterte Schritt wird wiederholt, um so den quer zur Stirnfläche 14 verlaufenden Fadenteil 15 zu erfassen. Gemäß der vorstehend erläuterten Vorgehensweise zur Erfassung ergibt der quer zur Stirnfläche 14 verlaufende Fadenteil 15 ein kontinuierliches Bild, so daß der Fadenteil 15 exakt erfaßbar ist, indem festgestellt wird, ob in einer aus wenigen Bildelementen oder Pixeln bestehenden Einheit der Wert [1] vorhanden ist oder nicht. Des weiteren wird der Ausgangspunkt für jede Abtastlinie bzw. jeden Abtastvorgang in geeigneter Weise gewechselt, so daß ein quer über die Stirnfläche verlaufender Fadenteil exakt erfaßbar ist. Die Pixel der kleinen Erhebungen und Vertiefungen sind in nicht kontinuierlicher Anordnung vorhanden, so daß während des Erfassens, ob ein Wert [1] vorhanden ist oder nicht, durch Wechseln der Ausgangspunkte für das Abtasten es unmöglich wird, den Wert [1] zu erfassen und der Abtastvorgang bzw. die Abtastlinie an einer Position unterbrochen wird, wo kein Wert [1] erfaßbar ist, so daß das Bild eines quer zur Stirnfläche 14 verlaufenden Fadenteils 15 mit Leichtigkeit von den Bildern der kleinen Erhebungen und Vertiefungen unterscheidbar ist.

Es ist offensichtlich, daß die Erfassung, ob ein Bildpunkt oder Pixel mit dem Wert [1] in Richtung x vom Ausgangspunkt aus vorhanden ist oder nicht, in Abhängigkeit von der Bildpunkt- bzw. Pixeldichte der jeweiligen CCD-Einzelelementeanorndung, der Größe des Bildes der tatsächlichen Spule, das auf die CCD-Anordnung projiziert wird, und der Stärke eines Fadens in geeigneter Weise veränderbar ist. Kurz gesagt reicht es aus, daß das Bild eines quer aus der Stirnfläche 14 einer Spule P verlaufenden Fadenteils 15 innerhalb eines aus wenigen Pixeln bestehenden Bereiches in ausreichender Weise aufgebaut wird.

Wie aus vorstehender Beschreibung deutlich wird, sind mit der vorliegenden Erfindung die folgenden vorteilhaften Auswirkungen erzielbar. Beim Erfassen von quer zur Stirnfläche 14 einer Spule P verlaufenden Fadenteilen 15 als binär codierte Pixeldaten wird mit einem Abtastvorgang bzw. in einer Abtastlinie (y) erfaßt, ob in einer in Richtung x verlaufenden Reihe von CCD- Elementpunkten einige Pixel mit dem Wert [1] und [0] vorhanden sind, und aufgrund des Ergebnisses dieser Überprüfung wird der Ausgangspunkt der nächsten Abtastlinie bzw. des nächsten Abtastvorganges (y+1) bestimmt, um zu erfassen, ob einige Pixel mit dem Wert [1] und [0] vorhanden sind. Durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Schritte ist ein quer über die Stirnseite 14 verlaufender Fadenteil 15 korrekt zu erfassen. Damit kann in exakter Weise die automatische Erfassung von quer zur Stirnfläche 14 verlaufenden Fadenteilen 15 durchgeführt werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Erfassen eines Bewicklungsfehlers, bei dem ein außerhalb der Fadenlagen einer Spule liegender Faden quer über die Stirnfläche der Spule verläuft, wobei in der Vorrichtung die Stirnfläche einer Spule, die gedreht wird, mit Licht bestrahlbar ist und der quer zur Stirnfläche verlaufende Fadenteil durch Aufnehmen der Stirnfläche mit einer CCD-Kamera erfaßbar ist,
   dadurch gekennzeichnet, daß eine Binärcodiereinrichtung (25) vorgesehen ist, die bei jedem Abtastvorgang durch die CCD-Kamera (23) jedes Pixel der Bilddaten in binär codierte Daten umwandelt, und eine Speichereinrichtung (26) zum Speichern der binär codierten Pixeldaten und eine Erfassungsschaltung (27) vorgesehen sind, die jedes Pixel mit dem Wert [1] und [0] bei jedem Abtastvorgang anhand der in einen binären Code umgewandelten Bilddaten einer Reihe von Pixeln in Richtun (x) in einer Abtastlinie (y) den Punkt erfaßt, an dem der Wert [0] zum Wert [1] wechselt und diesen Punkt als Ausgangspunkt F (x, y) auswählt, wobei erfaßt wird, ob einige Pixel mit dem Wert [1] vorhanden sind oder nicht und, wenn der Wert [0] erfaßt wird, dieser Punkt (x₁) als Bezugspunkt ausgewählt wird, um den Ausgangspunkt F (x₁-1, y+1) für die nächste Abtastlinie in Richtung (x) zu bestimmen, wo wiederum festgestellt wird, ob einige Pixel mit dem Wert [1] vorhanden sind oder nicht, und die Ausgangspunkte - entsprechend der oben genannten Vorgehensweise - für die weiteren Abtastlinien bestimmt werden, so daß ein in Längsrichtung quer über die Stirnfläche (14) verlaufender Fadenteil (15) erfaßbar ist.