EP0322430A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der drehung eines laufenden, langgestreckten prüfkörpers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung der drehung eines laufenden, langgestreckten prüfkörpers

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EP0322430A1
EP0322430A1 EP88905347A EP88905347A EP0322430A1 EP 0322430 A1 EP0322430 A1 EP 0322430A1 EP 88905347 A EP88905347 A EP 88905347A EP 88905347 A EP88905347 A EP 88905347A EP 0322430 A1 EP0322430 A1 EP 0322430A1
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EP
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test specimen
light
photo receiver
reflected
test
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88905347A
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French (fr)
Inventor
Hans Wampfler
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Zellweger Uster AG
Original Assignee
Zellweger Uster AG
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Publication date
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    • G01N33/36—Textiles
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • B65H63/06—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to presence of irregularities in running material, e.g. for severing the material at irregularities ; Control of the correct working of the yarn cleaner
    • B65H63/062—Electronic slub detector
    • B65H63/065—Electronic slub detector using photo-electric sensing means, i.e. the defect signal is a variation of light energy
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
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    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B7/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, rope- or cable-making machines; Auxiliary apparatus associated with such machines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the rotation of a running, elongate test specimen, such as a yarn or a wire rope, by optical scanning of its surface and analysis of the scanning signal obtained in the process.
  • the invention is now to provide a method of the type mentioned at the outset for measuring the twist of yarns.
  • This object is achieved according to the invention in that the test specimen is illuminated by at least one light source and the light reflected by the test specimen is imaged on a diaphragm and measured by at least one photo receiver, the output signal of which is examined for periodicities caused by irregularities contained in the test specimen, and that the rotation is derived from the wavelength or the frequency of these periodicities.
  • the invention is therefore based on the new finding that the rotation of yarns and the like leads to the integration of irregularities which occur periodically because of the rotation. If the surface of a running test specimen is examined for such periodicities, then the rotation can be determined from these, which would not be possible with a simple scanning of the yarn profile.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • This is characterized by at least one light source for illuminating the test specimen, an aperture, optics for imaging the light reflected by the specimen onto this aperture, at least one photo receiver arranged in the beam path after the aperture and an evaluation unit assigned to it.
  • FIGS. 2, 3 show diagrams for the explanation of the function.
  • 1 shows a piece of a yarn G, which is conveyed in the direction of arrow P by a device for measuring the yarn twist by means of guide and transport means (not shown).
  • this measuring device contains two light sources 1, 1 'for illuminating the yarn G, each with a bundle of rays L, L', an aperture 2, on which the ray bundle R reflected by the yarn is imaged, one arranged in the beam path after the aperture Photo-receiver 3 and an evaluation unit 4 assigned to it.
  • a corresponding optical system 5, 5 r or 6 is provided in each of the beam paths of the two beam bundles L, L 'and the reflected beam bundle R.
  • Another lens 7 is located between the aperture 2 and the photoreceiver 3.
  • the light sources 1, 1 ' are preferably formed by light-emitting diodes, so-called LEDs.
  • each twine G or each wire rope or each rope and the like and because of the twist has certain irregularities with respect to its cross section, and in particular deviations from the cross-sectional shape. These characteristic deviations occur periodically, the distance between two successive such irregularities, or in other words the length of their period, being a direct measure of the rotation. Because over such a period, the yarn is just rotated through 360 °.
  • the yarn G is illuminated at a flat angle to its longitudinal axis, then the irregularities mentioned become light or dark Places clearly visible, as indicated by the hatched areas B in FIG. 2.
  • the length of the period, or in other words, the wavelength of the irregularities, is denoted by d.
  • Typical values for T are, for example, between 300 and T500 turns per meter.
  • the brightness of the incident light beam R then periodically increases on the photoreceptor 3 (FIG. 1), and when the output signal of the photoreceptor 3 is evaluated in the evaluation unit 4 by Fourier transformation (FFT) or autocorrelation, a clearly recognizable maximum is obtained mum at the period of irregularities.
  • FFT Fourier transformation
  • autocorrelation autocorrelation
  • the angle of incidence a of the beam L is relatively flat and lies between 5 ° and 40 °, preferably 5 °, and the angle of incidence a 'of the beam L' is steeper and lies between 60 ° and 85 °, preferably 85 °.
  • a single common photo receiver 3 can be used, in which the signal component originating from the light source 1 divides by that originating from the light source 1 1 becomes. But you can also use two light sources 1, 1 'that emit light of different wavelengths. In this case, the reflected beam R must be divided on the receiver side and the individual components originating from the two light sources 1, 1 'must be distributed to two different photo receivers using appropriate filters.
  • a further lighting variant consists in using two light sources 1 with a flat and one light source with a very steep angle of incidence of up to about 90 °, the two light sources 1 being arranged symmetrically on both sides of the reflected beam R and referring to FIG. 1 third light source lies between the other two.
  • this arrangement leads to an even better emphasis on periodic Structures and on the other hand for eliminating interfering influences, for example from nits and the like.
  • the aperture 2 If the yarn T has twists per unit length and is mapped onto the aperture 2 on the imaging scale K: 1, the aperture 2 must be narrower in the longitudinal direction of the yarn than K / T so that periodic portions of the Can still capture rotation well.
  • the diaphragm 2 In the transverse dimension, in the case of yarns, the diaphragm 2 is advantageously limited to the approximate detection of the yarn body, so that the hairiness does not have a disruptive effect.
  • the yarn G can be singed to further reduce the interferences of hairiness. If the yarn G is singed very strongly, one can get an insight into the twist in the yarn body, which on the one hand can be very desirable for rotor yarns, but on the other hand is destructive and should therefore be limited to random samples.
  • test specimen G should be guided as free of vibrations as possible, since vibrations have a disruptive effect when the light falls flat. For this reason, it is advantageous to guide the test specimen G directly at the measuring point via a deflection element.
  • the measuring device described can be made very compact and is therefore extremely suitable for use as a measuring module in a device for the automatic determination of nominal sizes of textile test specimens, as described, for example, in Swiss Patent Application No. 02823 / 86-2 and is known under the name USTER TESTER (USTER - registered trademark of Zellweger Uster AG).

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Abstract

Der Prüfkörper (G) wird von mindestens einer Lichtquelle (L, L') schräg zu seiner Laufrichtung (P) beleuchtet und das reflektierte Licht (R) wird auf eine Blende (2) abgebildet und einem Fotoempfänger (3) zugeführt. Dessen Signal wird in einer Auswerteeinheit (4) auf von durch die Drehung im Prüfkörper (G) enthaltenen Unregelmässigkeiten verursachte Periodizitäten untersucht, deren Wellenlänge ein Mass für die Drehung darstellt. Dadurch wird eine schnelle und exakte Messung der Drehung von Garnen ermöglicht. Abstract The test object (G) is illuminated obliquely to its direction of motion (P) by at least one light source (L, L') and the reflected light (R) is directed through an aperture (2) to a photoreceptor (3). The photoreceptor signal is tested in an evaluation unit for periodicities due to irregularities of the test object (G) caused by torsion, the wavelength of the periodicities serving as a measure of the torsion. Rapid and accurate measurement of the torsion of yarns is thereby achieved.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Drehung eines laufenden, langge¬ streckten Prüfkörpers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Drehung eines laufen¬ den, langgestreckten Prüfkörpers, wie beispielsweise eines Garnes oder ei¬ nes Drahtseiles, durch optische Abtastung von dessen Oberfläche und Analyse des dabei gewonnenen Abtastsignals.
Bei einem aus der DE-A-3628654 bekannten Verfahren dieser Art wird ein Zwirn streifend mit Licht beaufschlagt, und zwar derart, dass ein Teil des Lichtbündels von Zwirn abgeschattet wird a-nd der vom Zwirn vorbeigelassene Teil auf einen Lichtempfänger trifft. Dadurch werden gewisse Strukturände¬ rungen erkennbar, die ein Mass für die Zwirnperiode sind. Da dieses Verfah¬ ren, bei dem gewissermassen das Profil abgetastet wird, nur dann angewendet werden kann, wenn überhaupt ein erkennbares Profil vorhanden ist, ist dieses Verfahren für die Messung der Drehung von Garnen nicht geeignet.
Durch die Erfindung soll nun ein Verfahren der eingangs genannten Art für die Messung der Drehung von Garnen angegeben werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Prüfkörper von mindestens einer Lichtquelle beleuchtet und das vom Prüfkörper reflektierte Licht auf eine Blende abgebildet und von mindestens einem Fotoempfänger ge¬ messen wird, dessen Ausgangssignal auf von im Prüfkörper enthaltenen Unre¬ gelmässigkeiten verursachte Periodizitäten untersucht wird, und dass aus der Wellenlänge oder aus der Frequenz dieser Periodizitäten die Drehung abgeleitet wird.
Die Erfindung geht also von der neuen Erkenntnis aus, dass die Drehung von Garnen und dergleichen zur Einbindung von Unregelmässigkeiten führt, die wegen der Drehung periodisch auftreten. Wenn die Oberfläche eines laufenden Prüfkörpers auf derartige Periodizitäten untersucht wird, dann kann aus diesen die Drehung bestimmt werden, was mit einer einfachen Abtastung des Garnprofils nicht möglich wäre.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens. Diese ist gekennzeichnet durch mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Prüfkörpers, eine Blende, eine Optik zur Abbildung des vom Prüfkörper reflektierten Lichtes auf diese Blende, min¬ destens einen im Strahlengang nach der Blende angeordneten Fotoempfänger und eine diesem zugeordnete Auswerteinheit.
Im folgenden wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels und der Zeich¬ nungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrich¬ tung, und Fig. 2, 3 Diagramme zur Funktionserläuterung. In Fig. 1 ist ein Stück eines Garns G dargestellt, welches durch nicht ge¬ zeigte Führungs- und Transportmittel in Richtung des Pfeiles P durch eine Vorrichtung zur Messung der Garndrehung gefördert wird. Diese Messvorrich¬ tung enthält darstellungsgemäss zwei Lichtquellen 1, 1' zur Beleuchtung des Garns G mit je einem Strahlenbündel L, L', eine Blende 2, auf welche das vom Garn reflektierte Strahlenbündel R abgebildet wird, einen im Strahlen¬ gang nach der Blende angeordneten Fotoempfänger 3 und eine diesem zugeord¬ nete Auswerteeinheit 4. Im Strahlengang der beiden Strahlenbündel L, L' und des reflektierten Strahlenbündels R ist je eine entsprechende Optik 5, 5r bzw. 6 vorgesehen. Eine weitere Linse 7 befindet sich zwischen Blende 2 und Fotoempfänger 3. Die Lichtquellen 1, 1' sind vorzugsweise durch Leuchtdi¬ oden, sogenannte LEDs, gebildet.
Bevor die Messvorrichtung detaillierter beschrieben wird, soll nun anhand der Figuren 2 und 3 das Messverfahren erläutert werden: Jedes eine Drehung aufweisende Garn G oder auch jedes Drahtseil oder jedes Seil und derglei¬ chen weist aufgrund der Drehung gewisse Unregelmässigkeiten bezüglich sei¬ nes Querschnitts, und zwar insbesondere Abweichungen von der Querschnitts¬ form auf. Diese charakteristischen Abweichungen treten periodisch auf, wo¬ bei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden derartigen Unregelmäsig- keiten, oder mit anderen Worten, die Länge von deren Periode, ein direktes Mass für die Drehung darstellt. Denn über eine derartige Periode ist ja das Garn gerade einmal um 360° gedreht.
Wenn das Garn G unter einem flachen Winkel zu seiner Längsachse beleuchtet wird, dann werden die genannten Unregelmässigkeiten als helle oder dunkle Stellen deutlich sichtbar, wie dies in Fig. 2 durch die schraffierten Be¬ reiche B angedeutet ist. Die Länge der Periode, oder mit anderen Worten, die Wellenlänge der Unregelmässigkeiten, ist mit d bezeichnet. Wenn T die Drehung des Garns in Anzahl Windungen pro Längeneinheit bezeichnet, dann gilt für die Periode d: d = 1/T. Uebliche Werte für T liegen beispielsweise zwischen 300 und T500 Windungen pro Meter. Bei n-fach Zwirnen tritt die Hauptperiode bei d' = d/n auf, wobei hier d die Periode der Zwirndrehung bezeichnet; bei 2-fach_Zwirnen beispielsweise ist also die Hauptperiode bei d' = d/2 zu erwarten.
Auf dem Fotoempfänger 3 (Fig. 1) erhöht sich dann periodisch die Helligkeit des auftreffenden Lichtstrahls R, und wenn das Ausgangssignal des Fotoemp¬ fängers 3 in der Auswerteeinheit 4 durch Fouriertransformation (FFT) oder Autokorrelation ausgewertet wird, erhält man ein deutlich erkennbares Maxi¬ mum bei der Periode der Unregelmässigkeiten. Bei sehr gut bestimmten Struk¬ turen, wie beispielsweise bei Drahtzwirnen oder Filamentzwirnen, kann diese Analyse unter Umständen sogar durch einfaches Festlegen einer Trigger- schwelle und anschliessendes Zählen erfolgen.
In Fig. 3 ist die Analyse mittels Fouriertransformation schematisch darge¬ stellt, wobei auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate die Am¬ plitude A aufgetragen ist. Man erhält ein deutlich erkennbares Maximum bei einer bestimmten Frequenz fl, wobei dann für die Drehung gilt: T = fl/v, wenn v die Abzugsgeschwindigkeit des Garns G bezeichnet. Bei Analyse mit¬ tels Autokorrelation erhält man direkt die Länge d der Periode. Bei Garnen mit Drehung treten praktisch auch immer Querschnittsschwankungen auf, die aber nicht unbedingt zu periodischen, also für die Bestimmung der Drehung auswertbaren, Unregelmässigkeiten führen. Es ist deswegen vorteil¬ haft, die Querschπittsschwankungen zu kompensieren, was so wie in Fig. 1 dargestellt, durch die Verwendung zweier Lichtquellen 1 und 1' erfolgt, die das Garn G unter verschiedenen Einfallswinkeln beleuchten. Der Einfallswin¬ kel a des Strahlenbündels L ist relativ flach und liegt zwischen 5° und 40°, vorzugsweise bei 5°, und der Einfallswinkel a' des Strahlenbündels L' ist steiler und liegt zwischen 60° und 85°, vorzugsweise bei 85°.
Wenn man die beiden Lichtquellen L und L1 verschieden moduliert, dann kann bei entsprechender Demodulation des Signals ein einziger gemeinsamer Foto¬ empfänger 3 verwendet werden, wobei in diesem der von der Lichtquelle 1 herrührende Signalanteil durch den von der Lichtquelle l1 herrührenden di¬ vidiert wird. Man kann aber auch zwei Lichtquellen 1, 1' verwenden, die Licht verschiedener Wellenlänge aussenden. In diesem Fall muss e pfänger- seitig das reflektierte Strahlenbündel R geteilt und die einzelnen von den beiden Lichtquellen 1, 1' stammenden Anteile müssen mit entsprechenden Filtern auf zwei verschiedene Fotoempfänger verteilt werden.
Eine weitere Beleuchtungsvariante besteht darin, zwei Lichtquellen 1 mit flachem und eine Lichtquelle mit sehr steilem Einfallswinkel von bis gegen 90° zu verwenden, wobei bezogen auf Fig. 1 die beiden Lichtquellen 1 symme¬ trisch zu beiden Seiten des reflektierten Strahlenbündels R angeordnet sind und die dritte Lichtquelle zwischen den beiden anderen liegt. Diese Anord¬ nung führt einerseits zu einer noch besseren Hervorhebung periodischer Strukturen und anderseits zur Ausschaltung störender, beispielsweise von Nissen und dergleichen stammender Einflüsse.
Für die Blende 2 gelten folgende Bedingungen: Wenn das Garn T Drehungen pro Längeneinheit aufweist und im Abbildungsmassstab K:l auf die Blende 2 abge¬ bildet wird, dann muss die Blende 2 in Garnlängsrichtung schmäler sein als K/T, damit man periodische Anteile der Drehung noch gut erfassen kann. In der Querdimension wird bei Garnen die Blende 2 mit Vorteil auf die ungefäh¬ re Erfassung des Garnkörpers beschränkt, damit sich die Haarigkeit nicht zu störend auswirkt. Zur weiteren Reduktion der Störeinflüsse der Haarigkeit kann das Garn G angesengt werden. Wenn man das Garn G sehr stark ansengt, dann kann man Einblicke in die Drehung im Garnkörper erhalten, was einer¬ seits bei Rotorgarnen sehr erwünscht sein kann, anderseits aber destruktiv ist und deswegen auf Stichproben beschränkt werden sollte.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass der Prüfkörper G möglichst vibrations¬ frei geführt sein sollte, da sich bei flach einfallendem Licht Vibrationen störend auswirken. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Prüfkörper G unmittelbar an der Messstelle über ein Umlenkorgan zu führen.
Die beschriebene Mess orrichtung kann sehr kompakt ausgebildet werden und eignet sich deswegen hervorragend zur Verwendung als Messmodul in einer Vorrichtung zur automatischen Bestimmung von enngrössen von textilem Prüf¬ gut, wie sie beispielsweise in der CH-Patentanmeldung Nr. 02823/86-2 be¬ schrieben und unter der Bezeichnung USTER TESTER (USTER - eingetragenes Wa¬ renzeichen der Zellweger Uster AG) bekannt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Messung der Drehung eines laufenden, langgestreckten Prüfguts, wie beispielsweise eines Garnes oder eines Drahtseiles, durch optische Abtastung von dessen Oberfläche und Analyse des dabei gewon¬ nenen Abtastsignals, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (G) von mindestens einer Lichtquelle (1, 1') beleuchtet und das vom Prüf¬ körper reflektierte Licht (R) auf eine Blende (2) abgebildet und von mindestens einem Fotoempfänger (3) gemessen wird, dessen Ausgangssignal auf von im Prüfkörper (G) enthaltenen Unregelmässigkeiten verursachte Periodizitäten (B) untersucht wird, und dass aus der Wellenlänge (d) oder aus der Frequenz dieser Periodizitäten die Drehung abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lichtquel¬ len (1, 1') verwendet werden, welche den Prüfkörper (G) unter unter¬ schiedlich steilen Einfallswinkeln (a bzw. a') beleuchten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquel¬ len (1, 1') verschieden moduliert werden und das vom Prüfkörper (G) reflektierte Licht (R) einem einzigen gemeinsamen Fotoempfänger (3) zugeführt wird, und dass die durch die beiden Lichtquellen im Fotoemp¬ fänger ausgelösten Signalanteile durcheinander dividiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquel¬ len (1, T) den Prüfkörper (G) mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge beaufschlagen, und dasss das vom Prüfkörper reflektierte Licht (R) ge¬ teilt und die einzelnen von den beiden Lichtquellen stammenden Anteile auf zwei Fotoempfänger verteilt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Lichtquel¬ len verwendet werden, von denen die eine den Prüfkörper (G) unter einem steilen und die beiden anderen den Prüfkörper unter einem relativ fla¬ chen Winkel beleuchten, wobei die beiden anderen Lichtquellen symme¬ trisch zur einen angeordnet sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Fotoempfängers (3) oder der Fotoempfänger mittels Fourieranalyse oder Autokorrelation ausgewertet wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekenn¬ zeichnet durch mindestens eine Lichtquelle (1, 1') zur Beleuchtung des Prüfkörpers (G), eine Blende (2), eine Optik (6) zur Abbildung des vom Prüfkörper reflektierten Lichtes (R) auf diese Blende, mindestens einen im Strahlengang nach der Blende angeordneten Fotoempfänger (3) und eine diesem zugeordnete Auswerteinheit (4).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkör¬ per (G) schräg zu seiner Laufrichtung (P) beleuchtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Licht¬ quellen (1, 1') vorgesehen sind, von denen der Prüfkörper (G) unter un¬ terschiedlich flachen Einfallswinkeln (a bzw. a1) mit Licht (L bzw. L') beaufschlagt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (2) in der Längsrichtung (P) des Prüfkörpers (G) schmä¬ ler ist als der Wert /T, wenn T die Anzahl der Drehungen des Prüfkör¬ pers pro Längeneinheit bezeichnet und der Prüfkörper im Massstab :l auf die Blende abgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimen¬ sion der Blende (2) in der Querrichtung des Prüfkörpers (G) so gewählt ist, dass von von der Oberfläche des Prüfkörpers abstehenden faserigen Elementen reflektiertes Licht vom Fotoempfänger (3) abgeblockt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Messstelle ein Umlenkorgan für den Prüfkörper (G) vorgesehen ist.
EP88905347A 1987-07-06 1988-06-29 Verfahren und vorrichtung zur messung der drehung eines laufenden, langgestreckten prüfkörpers Withdrawn EP0322430A1 (de)

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EP (1) EP0322430A1 (de)
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