EP2044430A2 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der garnqualität und/oder spulenqualität eines laufenden fadens auf basis der laser-doppler-anemometrie - Google Patents

Verfahren und anordnung zur bestimmung der garnqualität und/oder spulenqualität eines laufenden fadens auf basis der laser-doppler-anemometrie

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EP2044430A2
EP2044430A2 EP07786359A EP07786359A EP2044430A2 EP 2044430 A2 EP2044430 A2 EP 2044430A2 EP 07786359 A EP07786359 A EP 07786359A EP 07786359 A EP07786359 A EP 07786359A EP 2044430 A2 EP2044430 A2 EP 2044430A2
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EP
European Patent Office
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thread
yarn
running
speed
laser beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07786359A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Josef Hermanns
Peter Kohns
Martin Linden
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Vienco GmbH
Original Assignee
Vienco GmbH
Hochschule Niederrhein
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a method according to one of claims 1 or 4 or 25.
  • Winding units of modern textile machines for example for the production of cheeses, are equipped with devices for speed measurement and length measurement of the running thread.
  • Constantly increasing demands on the quality of the yarn have led to the monitoring of parameters of the yarn structure such as the yarn diameter not only at selected winding units, but at each individual winding unit.
  • the length of the deviation is usually used to evaluate whether a deviation from the nominal yarn diameter is to be classified as a yarn defect.
  • the determination of the exact defect length is therefore an essential part of the quality control of the yarn.
  • Classic mechanical measuring methods for measuring the speed of the running thread work with rolling measuring wheels.
  • friction is associated between the yarn and the surface of the measuring wheel.
  • the friction of sensitive threads can lead to disadvantageous quality impairments.
  • a device for measuring the speed of running textile threads on a winding device which operates according to the so-called correlation measuring method.
  • the measured values of two sensors arranged one behind the other at a fixed distance in the direction of movement of the textile thread are evaluated by means of a time-of-flight correlator in order to determine the yarn speed therefrom.
  • the two sensors work without contact and can, for example, operate on an optical or capacitive basis.
  • LDA laser Doppler anemometry
  • the basic principle of the LDA is based on the indirect measurement of the Doppler shift (shift of the light frequency) on moving scattering particles. It is a point-oriented non-contact optical process from laser measurement technology. With the Doppler effect, a frequency shift occurs, which depends on the relative speed with which the transmitter and receiver move relative to each other. By evaluating the frequency shift, it is thus possible to determine the velocity of a moving body when the receiver is stationary.
  • the reference beam LDA method uses a reference beam and a measuring beam.
  • the reference wave which is not shifted in frequency, and the reflected scattered light of the measuring beam shifted in accordance with the Doppler effect are superimposed in the receiver.
  • the reference beam method in its hitherto known embodiment, however, has the property that the intensity of the reference beam and the intensity of the measuring beam reflected from the surface usually deviate significantly in the ratio 5:95, to a good "signal-to-noise ratio" receive.
  • a laser beam is split by means of a beam splitter into two parallel partial beams of the same intensity. These sub-beams are then focused with an optic, in particular by means of a condenser lens. As a result, the two sub-beams are superimposed in the focal plane. The intersection is the measurement volume, in which the velocity of the particles is determined by measuring the scattered light.
  • the scattered light is recorded by imaging optics using a photodetector and evaluated by suitable electronics.
  • the imaging optics consists in the simplest case of a simple focusing lens. Depending on the structure, the optics can be extended with a shutter to shield the two partial beams and with a spatial filter.
  • the object of the present invention is to provide a method of the kind set forth which can be carried out with little effort and with which the winding process and / or the quality of the wound yarn and / or the quality of the wound coil can be monitored and / or optimized.
  • the yarn quality of a running yarn can be monitored without contact by means of a arranged in the yarn path of a textile machine sensor device and optionally optimized by a laser beam is generated by a light source by means of an optical part and steering means for dividing and steering the Laser beam is divided into at least two sub-beams, which are guided so that they meet again at the thread, wherein from the thread-influenced and / or reflected light according to the laser Doppler anemometry method generates measurement signals and the burst signals generated in this regard with respect to hairiness of the current thread are evaluated electronically.
  • the hairiness of the running yarn for determining the yarn quality can be detected in a relatively simple manner.
  • the burst signals (signal packets) generated by the LDA are caused primarily by the filament hairiness. If a large number of burst packets are generated at short intervals during the speed detection, it can be assumed that there is a high yarn hairiness. And accordingly, from a smaller number of burst packages, a lower amount of yarn hairiness can be deduced.
  • the hairiness of the running thread is compared continuously with at least one specific predetermined or predeterminable marginal hairiness and that issued when reaching or exceeding this Grenzhaarmaschine a warning signal and / or automatically reduces the winding speed and / or the yarn tension and / / or the winding process is ended automatically.
  • the quality of a coil which is obtained by winding a running thread, monitored by means of a arranged in the threadline of a textile machine sensor device and optionally optimized by a laser light source is generated by a light source by means of an optical part -
  • And steering means for dividing and steering the laser beam is divided into at least two sub-beams, which are guided so that they meet again at the thread, wherein from the thread-influenced and / or reflected light according to the laser Doppler anemometry method (LDA method) measuring signals are generated, which are evaluated electronically to determine and / or improve the quality of the coil.
  • LDA method laser Doppler anemometry method
  • the speed of the running thread is determined from the generated measurement signals over at least one or more time intervals and a velocity profile is formed therefrom.
  • the determination of the yarn speed according to the LDA method is known per se, for example, from DE 103 42 383 A1, to which reference can be made in this respect and to the contents of which reference is expressly made.
  • the speed profile formed in the context of the present invention is referred to below as the derived measurement result. It can be used for various evaluations described in more detail below.
  • the acceleration of the running yarn as a time derivative of the speed can advantageously be determined for at least one time interval.
  • the acceleration will be below also referred to as a derived measurement result and it can also be used for further evaluations.
  • the variance or the standard deviation of the velocity profile and / or the acceleration is formed.
  • the variance or standard deviation is also referred to below as the derived measurement result and can be used for further evaluations.
  • the speed profile can be compared with a predetermined desired speed profile and / or limit speed profile and / or the acceleration profile can be compared with a predetermined desired acceleration profile and / or limit acceleration profile.
  • the variance may be compared with a desired variance and / or a marginal variance, or the standard deviation with a Soü standard deviation and / or a marginal standard deviation.
  • individual comparisons alone as well as several comparisons can be carried out simultaneously or in succession. The automatically initiated reactions then depend on the results of the comparisons carried out.
  • the evaluation of one of the aforementioned derived measurement results can also be carried out by a frequency analysis, wherein a signal is generated as a reaction or the winding process automatically is influenced or interrupted or terminated when the frequency profile determined in the analysis of the frequency deviates from a desired frequency profile in a predetermined or predeterminable extent and / or when the determined frequency profile approaches or approaches a limit frequency profile up to a predetermined or predeterminable level exceeds.
  • a signal is generated as a reaction or the winding process automatically is influenced or interrupted or terminated when the frequency profile determined in the analysis of the frequency deviates from a desired frequency profile in a predetermined or predeterminable extent and / or when the determined frequency profile approaches or approaches a limit frequency profile up to a predetermined or predeterminable level exceeds.
  • the velocity profile from the time domain is transformed into the frequency domain and then analyzed in the frequency domain.
  • the measurement signals and / or one or more derived measurement results can be evaluated, for example, with regard to misdirections of the running thread on the spool and / or with regard to erroneous windings of the running thread on a drum (drum winding), in particular grooved drum, provided for driving the spool.
  • drum winding drum winding
  • this sensor Disadvantage of this sensor is that a shutdown can be determined only after the emergence of the roll from the drum and thus at a relatively late time.
  • the LDA sensor used according to the invention can detect the malfunction very early on, so that it is possible to respond accordingly quickly.
  • misdirections of the running yarn in particular drum windings, can be determined by analyzing the speed profile of the running yarn and / or the frequency of the speed profile.
  • the winding process can also be terminated automatically with a no longer tolerable level of misguiding or drum winding.
  • the measurement signals and / or one or more derived measurement results can advantageously also be evaluated with respect to the tensile load of the current yarn.
  • the determination of the yarn tension is derived by calculating the yarn acceleration from the measured speed signal. If, for example, one determines the height of the noise level on the acceleration signal by calculating the standard deviation, then a measure of the yarn tensile force peaks results during the winding process.
  • a warning signal is output and / or the pulling force acting on the thread and / or the winding speed is reduced and / or a Garnabzugbeschreiber adjusted and / or the winding process is terminated when the tensile load increases or a certain predetermined or exceeds predeterminable level, so as to avoid deterioration of the coil quality due to tensile forces peaks.
  • the measurement signals can advantageously also be evaluated with respect to one or more diameters of a coil. If, for example, a cylindrical drum drives a conical coil, only a very limited zone results on the spool stroke, in which the peripheral speeds of the drum are identical to those of the spool. This neutral zone is also referred to as the driving or driving diameter.
  • This diameter can conventionally be calculated by the ratio of reel speed to drum speed.
  • a disadvantage of this method is that in diameter-stopped winding sections, in which the winding section is terminated when reaching a certain diameter, in the case of a conical coil, this driving diameter is calculated as a storage diameter. For the end user of the product coils, however, it is not this diameter that is of concern, but the conical outside diameter. Furthermore, it must be considered that the driving diameter, depending on the winding conditions, can be located in different positions and anywhere on the bobbin stroke between small and large bobbin diameter.
  • the outer diameter and / or the inner diameter of a conical coil can be calculated directly at the reversal points of the threading by means of the highly dynamic speed measurement of the thread by means of an inventively used LDA sensor. This results in the following relationships:
  • the bobbin rotational speed and ⁇ s pu i e which is preferably a arranged on the coil activators possible, can be determined very accurately so taking into account the Verlegehubs also the outer or inner diameter of the conical bobbin ,
  • winding process is not only off when a certain diameter is reached, but that the exact position of the driving diameter can be output.
  • the measurement signals can advantageously also be evaluated with respect to the density of the coil.
  • the determination of the package density from the yarn count, the package geometry and the wound yarn length is a quality feature of the wound product. If, for example, the coil density varies greatly in a statistically comparable collective, then it can be assumed that the coil deviating from the collective can be described as having a lower thread tension and / or a too high contact pressure by the coil frame or other circumstances as reducing the quality.
  • the evaluation result thus obtained can directly influence the winding process.
  • information about the determined package density can be output and / or a warning signal can preferably be output if the package density exceeds a certain predetermined or predefinable limit value. It is also possible to change the thread tension and / or the winding speed automatically.
  • the slippage between the drum and the coil which is specifically generated by a picture interference method, can be monitored. If the slip deviates from a certain target value or exceeds or falls below a certain limit value, a warning signal can be output and / or advantageously the image disturbance can be automatically corrected.
  • the slip between the drum and the spool can be evaluated for an order of paraffin on the thread. If the coil angular velocity taken from the coil axis is used for the exact diameter determination via the above-described determination of the speeds at the reversal points, then the driving diameter of the conical coil can be used dynamically during the Winding process are recorded. Due to acceleration mechanisms (image disturbance) acting on the bobbin during winding operation, the position of the driving diameter will greatly migrate in the case of waxing, while without paraffin coating the position will remain relatively constant.
  • a warning signal can be output and / or the winding process can be terminated automatically if the paraffin application deviates from a predefinable target value or falls below a predefinable limit value.
  • the slip between the drum and the spool can be monitored when the spooling process starts up.
  • the drive is preferably regulated to a predeterminable slip or to a predeterminable slip profile.
  • the winding process is a discontinuous process that is interrupted several times (depending on the material and the bobbin diameter more than 40 times) due to the bobbin patterns.
  • Today's trend to steadily increase winding speeds (currently to 1800m / min) sets a limit due to the recurring ramp-ups of the associated increase in production.
  • One goal of the winder manufacturer is therefore to realize the fastest possible run-ups on the production speed and at the same time to keep the slip between the driving drum and the bobbin in a quantitatively predetermined limit.
  • the slip between the drive drum and the bobbin can be accurately determined and regulated via the drum drive via the detection of the exact winding speed with simultaneous detection of the drum speed, so that the aforementioned goal of the greatest possible increase in production at the same time high Production quality can be optimally achieved.
  • the quality of the coil production can be considered in terms of a possible breakage of the running thread and / or a possible pinching of the running thread between a spool, on which the thread is wound, and a drive roller driving the spool are monitored by means of a arranged in the threadline of a textile machine sensor device contactless and optionally optimized by a light source from a laser beam is generated by means of an optical part and steering Means for dividing and directing the laser beam is divided into at least two sub-beams, which are guided so that they meet again at the thread, being generated from the thread-influenced and / or reflected light according to the laser Doppler anemometry method measuring signals, which are evaluated electronically to determine a thread breakage and / or a Fadeneinklemmung.
  • winding techniques use a drive or support roller in the coil drive, the drive thus takes place directly over the spool axis or via the drive roller.
  • the thread laying is realized here via a separate unit.
  • the winding process is automatically terminated when a break or entrapment of the yarn is detected. Furthermore, the error can then be corrected automatically via an additional circuit control (winding process interruption with subsequent connection process and coil start-up).
  • the laser beam generated by the light source is divided and directed by means of a partial and steering device such that the two partial beams already at the exit from this part and steering device at an angle to each other directed run and intersect to form the measuring volume at the thread.
  • the laser beam generated by the light source can be shared without focus by the part and steering device and the two partial beams can be focused focus on the thread.
  • a one-piece wedge prism can be used, which is free of inner parting surfaces and contact surfaces.
  • the laser Doppler anemometry method can be carried out both as a reference beam method and as a two-beam method, both of which are well known. It will however, it is proposed to carry out the LDA method preferably as a reference beam method since, when used according to the invention, it offers the advantage that the received speed signal is considerably more intense, so that significant savings in analog amplifier technology can be realized.
  • the present invention further relates to an arrangement for carrying out a method of the type described above.
  • An arrangement for the non-contact determination of the structure and / or the speed of a running thread in the yarn path of a textile machine comprising a light source for generating a laser beam, an optical Partial and steering device, by means of which the laser beam can be divided into at least two partial beams which can be brought together on the thread and deflected accordingly, as well as an optical sensor device, by means of which the light influenced and / or reflected by the thread is subjected to the laser Doppler anemometry.
  • Measuring signals can be generated, which are supplied to determine and / or increase the quality of the running yarn and / or a wound coil and / or to determine a yarn breakage or a Fadeneinklemmung an electronic evaluation.
  • the arrangement, in particular its evaluation unit, is advantageously designed such that it is suitable for carrying out the method according to the invention described above.
  • the optical part and steering device is designed such that the exit of the two partial beams from this part and steering device so directed towards each other at an angle to that on the thread cross.
  • the partial and steering device may be formed by a one-piece wedge prism.
  • the two partial beams are directed in an advantageous manner focusing lens without focusing lens on the thread.
  • Figure 1 a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention as a two-beam method
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention as a reference beam method
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an alternative arrangement for carrying out the method according to the invention as a reference beam method.
  • Figure 4 schematic representation of a conical coil which is driven by a drum
  • FIG. 5 velocity profile of a thread when properly laid on a spool
  • FIG. 6 velocity profile of a thread during a faulty laying on a spool
  • FIG. 8 shows the relationship between the thread tension and the standard deviation of the acceleration signal of one thread.
  • a diode laser 1 in conjunction with a collimating optics 2 is used as the light source.
  • the laser beam 3 generated thereby is directed with constant beam diameter onto a wedge prism 4 used as a part and steering device.
  • the wedge prism 4 which is free of inner parting surfaces and inner contact surfaces, the laser beam 3 is divided in the manner described below into two sub-beams 5a and 5b, which on a winding unit 6 of a textile machine not shown in the direction of the arrow 7 running thread 8 are directed.
  • a photodetector 9 and a receiving optics as the optical sensor device, which can in particular comprise collecting lenses 10 and / or diaphragms 11.
  • the wedge prism 4 formed by an obliquely cut-off glass cuboid has a partially transparent front side 12 and a rear side 13 running obliquely thereto at an angle ⁇ which is also partially transparent in the two-beam method illustrated in FIG. 1 and fully mirrored in the reference beam method illustrated in FIGS. 2 and 3 is.
  • the two partial beams 5 a and 5 b leave the front side 12 of the wedge prism 4 at an angle ⁇ directed obliquely toward one another, so that they intersect at the winding 8 in the region of the winding station 6.
  • a focusing of the partial beams 5a and 5b, for example by a converging lens does not take place, so that in the region of the intersection of the two partial beams 5a and 5b, a very large measuring volume with a diameter of about 2 to 3 mm with a diameter of about 3 mm of the original laser beam 3 is obtained.
  • a large measurement volume of the current thread 8 can be easily passed through, so that its structure can be reliably detected in the context of quality monitoring of the coiled yarn even when caused during the winding process irregularities.
  • the laser light of the two partial beams 5a and 5b impinges on the winding unit 6 on the surface of the running thread 8 and is scattered by it.
  • the laser beam 3 impinges obliquely on the partially transparent front side 12 of the wedge prism 4 at an angle ⁇ .
  • a first partial beam 5a is reflected directly on the front side 12.
  • This partial beam 5a has an intensity of approximately 5% of the intensity of the original laser beam 3.
  • the nonreflected portion of the laser beam 3 passes through the front side 12 into the wedge prism 4 and is partially reflected on the likewise partially transmissive rear side 13.
  • the portion reflected here again has an intensity of approximately 5% of the intensity of the original laser beam 3.
  • This portion reflected on the rear side 13 emerges from the wedge prism 4 as a second partial beam 5b with refraction at the front side 12.
  • the portion of the laser beam 3 which is not reflected on the rear side 13 of the wedge prism 4 emerges from the wedge prism 4 as residual beam 14 with a residual intensity of approximately 90% of the original intensity at the partially transmissive rear side 13 and does not continue to carry out the two-beam method needed.
  • the exact ray path of the two partial beams 5a and 5b is calculated according to Snell's law:
  • the rear side 13 of the wedge prism 4 is completely mirrored. Again, a first partial beam 5a with an intensity of about 5% of the intensity of the original laser beam 3 at the partially transparent front side 12 is reflected. The non-reflected portion emerges from the wedge prism 4 after reflection at the rear side 13 and subsequent refraction at the front side 12 as a second partial beam 5b with an intensity of approximately 94%.
  • the first partial beam 5a forms the reference beam, which is detected by the photodetector 9 after passing through a receiving optical system formed by an aperture 11 and a converging lens 10.
  • the second partial beam 5b forms the measuring beam which is necessary for generating the interference pattern or the beat frequency. After passing through the running thread 8, the measuring beam is no longer needed for the actual evaluation, so that it can be shielded by the aperture 11 of the photodetector 9.
  • the beam splitting takes place under multiple reflection and refraction on the wedge prism
  • a first portion 15 with an intensity of about 5% of the intensity of the original laser beam 3 is reflected on the partially transparent front side 12 and no longer needed to carry out the further process.
  • the occurred in the wedge prism 4 remaining portion of the laser beam 3 is completely reflected on the mirrored back 13 and then strikes from the inside on the partially permeable front side 12, where the largest proportion as a first partial beam
  • the first partial beam 5a forms the measurement beam or scattered beam with an intensity of approximately 90%
  • the second partial beam 5b forms the reference beam directed onto the photodetector 9 with an intensity of approximately 4%.
  • the wedge prism 4 divides the laser beam 3 respectively into two in-phase partial beams 5a and 5b, which are then brought to overlap so that they intersect in the region of the winding unit 6 on the current thread 8.
  • FIG. 4 shows a conical bobbin 20 which is driven by a drum 21 designed here as a slot drum. In this case, the drive via the lying between the inner diameter 22 and the outer diameter 23 driving diameter 24.
  • the current thread 8 is for
  • FIGS. 7a to 7d show the influences on the yarn speed profiles and yarn accelerations measured by the LDA sensor device due to changed yarn tension influences of the wound yarn 8.
  • FIGS. 7a and 7b relate to a low yarn tension, while FIGS.
  • FIGS. 7a and 7c relate to an increased yarn tension.
  • the yarn speed v is in each case over the time t
  • the yarn acceleration a is plotted over the time t.
  • Figure 8 shows the relationship between the yarn tension F and the standard deviation s of the acceleration signal of the thread 8.
  • the pressure on the disk tensioner shows the friction force of a yarn brake and thus the yarn tension F on. It can be seen that an approximately linear relationship results.
  • a wedge prism 4 does not necessarily have to be used as a part and steering device, but it is also possible, for example, to use correspondingly arranged mirror geometries with partially transparent entrance mirrors.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen Bestimmen und/oder Erhöhen der Garnqualität eines laufenden Fadens (8) oder der Qualität einer Spule (20), die durch Aufwickeln eines laufenden Fadens (8) erhalten wird, oder zum berührungslosen Bestimmen eines möglichen Bruchs und/oder Einklemmens eines laufenden Fadens (8), mittels einer an einer Spulstelle (6) einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung, wobei von einer Lichtquelle (1, 2) ein Laserstrahl (3) erzeugt und dieser mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung (4) zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls (3) in mindestens zwei Teilstrahlen (5a, 5b) geteilt wird, die anschließend so geführt werden, dass sie am Faden (8) wieder zusammentreffen, wobei aus dem vom Faden (8) reflektierten Licht nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt werden, die zur Bestimmung der Garnqualität des laufenden Fadens (8) bezüglich seiner Haarigkeit oder zur Bestimmung der Spulenqualität oder zur Bestimmung eines Fadenbruchs und/oder einer Fadeneinklemmung elektronisch ausgewertet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Garnqualität und/oder Spulenqualität eines laufenden Fadens auf Basis der Laser-Doppler-Anemometrie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4 oder 25.
Aus der DE 103 42 383 A1 sind Verfahren und Anordnungen bekannt, die dem berührungslosen Bestimmen der Struktur und/oder der Geschwindigkeit eines laufenden Fadens an einer Fadenlaufstelle einer Textilmaschine, insbesondere einer Spinnmaschine oder einer Spulmaschine dienen.
Spulstellen moderner Textilmaschinen, beispielsweise zur Erzeugung von Kreuzspulen, sind mit Einrichtungen für die Geschwindigkeitsmessung und die Längenmessung des laufenden Fadens ausgerüstet. Ständig steigende Anforderungen an die Qualität des Garns haben zur Überwachung von Parametern der Garnstruktur wie z.B. dem Garndurchmesser nicht nur an ausgewählten Spulstellen, sondern an jeder einzelnen Spulstelle geführt. Bei der Überwachung des Garndurchmessers wird für die Bewertung, ob eine Abweichung vom Sollgarndurchmesser als Garnfehler einzustufen ist, üblicherweise auch die Länge der Abweichung herangezogen. Die Ermittlung der genauen Fehlerlänge ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätsüberwachung des Garns. Klassische mechanische Messverfahren zur Geschwindigkeitsmessung des laufenden Fadens arbeiten mit abrollenden Messrädern. Mit dem Auftreten von Schlupf ist jedoch Reibung zwischen dem Garn und der Oberfläche des Messrades verbunden. Neben der durch den Schlupf entstehenden Mess- ungenauigkeit können durch die Reibung bei empfindlichen Fäden nachteilige Qualitätsbeeinträchtigungen auftreten. Um derartige Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, berührungslose Messverfahren in der Textilindustrie einzusetzen.
So ist aus der DE 42 25 842 A1 eine Vorrichtung zum Messen der Geschwin- digkeit von laufenden Textilfäden an einer Wickeleinrichtung bekannt, die nach dem sogenannten Korrelationsmessverfahren arbeitet. Dabei werden die Messwerte von zwei in festem Abstand in Bewegungsrichtung des Textilfadens hintereinander angeordneten Sensoren über einen Laufzeitkorrelator ausgewertet, um daraus die Fadengeschwindigkeit zu bestimmen. Die beiden Sensoren arbeiten berührungsfrei und können zum Beispiel auf optischer oder kapazitiver Basis arbeiten.
Ferner ist zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung der Einsatz der Laser-Doppler-Anemometrie (nachfolgend LDA genannt) bekannt. Das Grund- prinzip der LDA beruht auf der indirekten Messung der Doppler-Verschiebung (Verschiebung der Lichtfrequenz) an bewegten streuenden Teilchen. Es handelt sich dabei um ein punktorientiertes berührungsloses optischen Verfahren aus der Lasermesstechnik. Beim Doppler-Effekt tritt eine Frequenzverschiebung auf, die von der Relativgeschwindigkeit abhängt, mit der sich Sender und Empfän- ger relativ zueinander bewegen. Durch Auswertung der Frequenzverschiebung lässt sich somit die Geschwindigkeit eines bewegten Körpers bei ortsfestem Empfänger bestimmen.
Bei der LDA-Technik tritt ein zweifacher Dopplereffekt auf. Die sich hierbei durch Überlagerung ergebende Schwebung der beiden Dopplerfrequenzen ist direkt proportional zur Teilchengeschwindigkeit. Durch den direkten proportionalen Zusammenhang ist dieses Messverfahren kalibrierungsfrei, was einen großen Vorteil der LDA-Technik darstellt.
Grundsätzlich lassen sich zwei an sich bekannte LDA-Verfahren voneinander unterscheiden. Einerseits das Referenzstrahlverfahren und andererseits das Zweistrahlverfahren, wobei sich letzteres in der Praxis durchgesetzt hat. Beide Verfahren basieren auf dem Doppler-Effekt.
Beim Referenzstrahl-LDA-Verfahren wird mit einem Referenzstrahl und einem Messstrahl gearbeitet. Dabei überlagern sich im Empfänger die in der Frequenz nicht verschobene Referenzwelle und das reflektierte Streulicht des entsprechend des Doppler-Effekts verschobenen Messstrahls. Das Referenzstrahlverfahren in seiner bisher bekannten Ausführungsweise weist allerdings die Eigenschaft auf, dass die Intensität des Referenzstrahls und die Intensität des von der Oberfläche reflektierten Messstrahls üblicherweise im Verhältnis 5:95 deutlich voneinander abweichen, um ein gutes „Signal-zu-Rausch- Verhältnis" zu erhalten.
Bei dem Zweistrahl-LDA-Verfahren in seiner bisher bekannten Ausführungs- weise wird ein Laserstrahl mit Hilfe eines Strahlteilers in zwei parallele Teilstrahlen gleicher Intensität aufgeteilt. Diese Teilstrahlen werden anschließend mit einer Optik, insbesondere mittels einer Sammellinse fokussiert. Dadurch überlagern sich die beiden Teilstrahlen in der Brennebene. Der Schnittpunkt bildet das Messvolumen, in dem die Geschwindigkeit der Partikel durch Messung des Streulichts bestimmt wird. Das Streulicht wird durch eine Abbildungsoptik mit Hilfe eines Fotodetektors aufgenommen und durch eine geeignete Elektronik ausgewertet. Die Abbildungsoptik besteht im simpelsten Fall aus einer einfachen Fokussierlinse. Je nach Aufbau kann die Optik mit einer Blende zum Abschotten der beiden Teilstrahlen und mit einem Raumfilter erweitert werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit geringem Aufwand leicht durchzuführendes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der Spulprozess und/oder die Qualität des gespulten Garns und/oder die Qualität der aufgewickelten Spule überwacht und/oder optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4 oder 25 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Garnqualität eines laufenden Fadens mittels einer im Fadenlauf einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung berührungslos überwacht und gegebenenfalls optimiert werden, indem von einer Lichtquelle ein Laserstrahl erzeugt wird, der mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt wird, die so geführt werden, dass sie am Faden wieder zusammentreffen, wobei aus dem vom Faden beeinflussten und/oder reflektierten Licht nach dem Laser- Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt und die hierbei erzeugten Burstsignale bezüglich der Haarigkeit des laufenden Fadens elektronisch ausgewertet werden.
So kann auf relativ einfache Weise die Haarigkeit des laufenden Fadens zur Bestimmung der Garnqualität erfasst werden. Die von der LDA erzeugten Burst- Signale (Signalpakete) werden in erster Linie durch die Fadenhaarigkeit hervorgerufen. Werden während der Geschwindigkeitserfassung sehr viele Burst-Pakete in kurzen Abständen erzeugt, so kann davon ausgegangen werden, dass eine hohe Garnhaarigkeit vorliegt. Und entsprechend kann aus einer geringeren Anzahl von Burst-Paketen auf eine geringere Höhe der Garnhaarigkeit geschlossen werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Haarigkeit des laufenden Fadens kontinuierlich mit mindestens einer bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzhaarigkeit verglichen wird und dass beim Erreichen oder bei einer Überschreitung dieser Grenzhaarigkeit ein Warnsignal ausgegeben und/oder die Spulgeschwindigkeit und/oder die Fadenzugkraft automatisch reduziert und/oder der Spulprozess automatisch beendet wird.
Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Qualität einer Spule, die durch das Aufwickeln eines laufenden Fadens erhalten wird, mittels einer im Fadenlauf einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung berührungslos überwacht und gegebenenfalls optimiert werden, indem von einer Lichtquelle ein Laserstrahl erzeugt wird, der mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt wird, die so geführt werden, dass sie am Faden wieder zusammentreffen, wobei aus dem vom Faden beeinflussten und/oder reflektierten Licht nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren (LDA-Verfahren) Messsignale erzeugt werden, die zur Bestimmung und/oder Verbesserung der Spulenqualität elektronisch ausgewertet werden.
Vorzugsweise wird dabei aus den erzeugten Messsignalen über mindestens ein oder mehrere Zeitintervalle hinweg die Geschwindigkeit des laufenden Fadens ermittelt und hieraus ein Geschwindigkeitsprofil gebildet. Die Ermittlung der Fadengeschwindigkeit nach dem LDA-Verfahren ist beispielsweise aus der DE 103 42 383 A1 an sich bekannt, auf die insofern verwiesen werden kann und auf deren Inhalt insofern ausdrücklich Bezug genommen wird. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung gebildete Geschwindigkeitsprofil wird im folgenden als hergeleitetes Messergebnis bezeichnet. Es kann zu verschiedenen nachfolgend noch näher beschriebenen Auswertungen weiterverwendet werden.
Weiterhin kann hierzu vorteilhafterweise über mindestens ein Zeitintervall hinweg die Beschleunigung des laufenden Fadens als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit ermittelt werden. Die Beschleunigung wird nachfolgend ebenfalls als ein hergeleitetes Messergebnis bezeichnet und sie kann ebenso zu weiteren Auswertungen herangezogen werden.
Günstig ist es außerdem, wenn die Varianz oder die Standardabweichung des Geschwindigkeitsprofils und/oder der Beschleunigung gebildet wird. Auch die Varianz oder Standardabweichung wird im folgenden als hergeleitetes Messergebnis bezeichnet und kann zu weitergehenden Auswertungen verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn mindestens eines der drei vorgenannten hergeleiteten Messergebnisse mit mindestens einem vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Ergebnis und/oder Grenz-Ergebnis verglichen wird, wobei als Reaktion auf das Ergebnis dieses Vergleichs ein Signal erzeugt oder der Spulprozess automatisch beeinflusst oder unterbrochen oder beendet wird, wenn das hergeleitete Messergebnis von einem Soll-Ergebnis in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Grenz- Ergebnis bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet. So kann beispielsweise das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorgegebenen Soll-Geschwindigkeitsprofil und/oder Grenz- Geschwindigkeitsprofil verglichen werden und/oder das Beschleunigungsprofil kann mit einem vorgegebenen Soll-Beschleunigungsprofil und/oder Grenz- Beschleunigungsprofil verglichen werden. Ebenso kann die Varianz mit einer Soll-Varianz und/oder einer Grenz-Varianz bzw. die Standardabweichung mit einer Soü-Standardabweichung und/oder einer Grenz-Standardabweichung verglichen werden. Dabei können sowohl einzelne Vergleiche alleine als auch mehrere Vergleiche gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden. Die automatisch eingeleiteten Reaktionen hängen dann jeweils vom Ergebnis der durchgeführten Vergleiche ab.
Alternativ oder ergänzend kann die Auswertung eines der vorgenannten hergeleiteten Messergebnisse auch durch eine Frequenzanalyse erfolgen, wobei als Reaktion ein Signal erzeugt oder der Spulprozess automatisch beeinflusst oder unterbrochen oder beendet wird, wenn das bei der Analyse der Frequenz ermittelte Frequenzprofil von einem Soll-Frequenzprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder wenn sich das ermittelte Frequenzprofil einem Grenz-Frequenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder diese überschreitet. Dabei wird insbesondere das Geschwindigkeitsprofil aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich transformiert und dann in dem Frequenzbereich analysiert.
So können die Messsignale und/oder ein oder mehrere hergeleitete Mess- ergebnisse beispielsweise bezüglich Fehlführungen des laufenden Fadens auf der Spule und/oder bezüglich Fehlaufwicklungen des laufenden Fadens auf eine zum Antrieb der Spule vorgesehene Trommel (Trommelwickel), insbesondere Nutentrommel, ausgewertet werden. Mitunter kann es beim Spulprozess vorkommen, dass das Garn nicht mehr auf die Spule aufgewickelt wird, sondern sich auf die Trommel wickelt. Wenn der Spulprozess dann nicht unterbrochen wird, kann es zur Blockierung bis hin zur Verformung der Leitkontoren kommen. In Standardspulmaschinen setzt man hierfür üblicherweise einen speziellen Sensor ein, der den Spulprozess abschaltet. Nachteil dieses Sensors ist, dass eine Abschaltung erst nach dem Austreten des Wickels aus der Trommel und somit zu einem relativ späten Zeitpunkt festgestellt werden kann. Demgegenüber kann der erfindungsgemäß eingesetzte LDA-Sensor schon sehr früh die Fehlfunktion erfassen, so dass dementsprechend schnell reagiert werden kann.
Ebenso kann mit einem erfindungsgemäß eingesetzten LDA-Sensor die korrekten Verlegung überwacht werden. Der Verlegehub durch die Trommel ist bei einer korrekten Verlegung stets gleich. Im Falle von Fehlführungen der Trommel wird die Verlegesystematik jedoch gestört und das Geschwindigkeitsprofil ändert sich entsprechend. Da diese Fehlführungen gravierenden Einfluss auf die Spulenqualität nehmen, hat man hierfür in der Serienspul- maschine bisher ebenfalls einen separaten Sensor vorgesehen. Die LDA- Auswerteelektronik ist jedoch in der Lage, schon während des Spulprozesses das Geschwindigkeitsprofil zu analysieren und somit die Fehlführungshäufigkeit zu melden und gegebenenfalls dementsprechend in den Spulprozess einzugreifen. In besonders vorteilhafter Weise können somit Fehlführungen des laufenden Fadens, insbesondere Trommelwickel ermittelt werden, indem das Geschwindigkeitsprofil des laufenden Fadens und/oder die Frequenz des Geschwindigkeitsprofils analysiert wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Auftritt von Fehlführungen kontinuierlich überwacht wird und ein Warnsignal ausgegeben wird und/oder die Spule als B-Qualität gekennzeichnet wird und/oder die Spulgeschwindigkeit und/oder die Fadenspannung reduziert wird, wenn ein bestimmtes vorgegebenes oder vorgebbares Maß an Fehlführungen überschritten wird. Insbesondere kann der Spulprozess bei einem nicht mehr tolerierbaren Maß an Fehlführungen oder Trommelwickeln auch automatisch beendet werden.
Ebenso können die Messsignale und/oder ein oder mehrere hergeleitete Messergebnisse vorteilhafterweise auch bezüglich der Zugkraftbeanspruchung des laufenden Fadens ausgewertet werden. Die Bestimmung der Fadenzugkraft wird über die Berechnung der Garnbeschleunigung aus dem gemessenen Geschwindigkeitssignal abgeleitet. Bestimmt man beispielsweise die Höhe des Rauschpegels auf dem Beschleunigungssignal durch die Berechnung der Standardabweichung, so ergibt sich ein Maß für die Fadenzugkraftspitzen während des Spulprozesses.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein Warnsignal ausgegeben wird und/oder die auf den Faden wirkende Zugkraft und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert wird und/oder ein Garnabzugbeschleuniger verstellt und/oder der Spulprozess beendet wird, wenn die Zugkraftbeanspruchung steigt oder ein bestimmtes vorgegebenes oder vorgebbares Maß überschreitet, um so eine Verschlechterung der Spulenqualität infolge von Zugkraftspitzen zu vermeiden. Außerdem können die Messsignale vorteilhafterweise auch bezüglich eines oder mehrerer Durchmesser einer Spule ausgewertet werden. Treibt beispielsweise eine zylindrische Trommel eine konische Spule an, so ergibt sich auf dem Spulenhub gesehen nur eine sehr begrenzte Zone, in der die Umfangsgeschwindigkeiten der Trommel mit denen der Spule identisch sind. Diese neutrale Zone wird auch als treibender oder antreibender Durchmesser bezeichnet.
Dieser Durchmesser kann herkömmlicherweise über das Verhältnis von Spulendrehzahl zu Trommeldrehzahl berechnet werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bei durchmesser-abgestellten Spulpartien, bei denen die Spulpartie bei Erreichen eines bestimmten Durchmessers beendet wird, im Falle einer konischen Spule dieser antreibende Durchmesser als Abstelldurchmesser berechnet wird. Für den Endabnehmer des Produktes Spulen ist jedoch nicht dieser Durchmesser von Belang, sondern der Konusaußendurchmesser. Weiterhin muss bedacht werden, dass der antreibende Durchmesser, abhängig von den Spulbedingungen, sich an unterschiedlichen Positionen befinden kann und irgendwo auf dem Spulenhub zwischen kleinem und großem Spulendurchmesser liegt.
Über die hochdynamische Geschwindigkeitsmessung des Fadens mittels eines erfindungsgemäß eingesetzten LDA-Sensors kann demgegenüber auch an den Umkehrpunkten der Fadenchangierung direkt der Außendurchmesser und/oder der Innendurchmesser einer konischen Spule berechnet werden. Dabei ergeben sich die folgenden Zusammenhänge:
Außen = ~ r ' Außen w CO Sopule und
Innen Innen Spule
wobei r der Radius und v die Umfangsgeschwindigkeit ist. Wenn man davon ausgeht, dass die Winkelgeschwindigkeit ωspuie der Spule konstant ist und dass an dem Innen- und Außenradius die Fadengeschwindigkeiten identisch mit den Umfangsgeschwindigkeiten der Spule sind, da in den Umkehrpunkten des Verlegedreiecks lediglich eine sehr geringe oder gar keine Horizontalgeschwindigkeit und somit zumindest annähernd nur eine Tangentialgeschwindigkeit vorliegt, so ergibt sich der Zusammenhang:
V Außen _ rAußen
V Innen 1" Innen
Wird gleichzeitig mit der Erfassung der Spulgeschwindigkeit auch die Spulendrehzahl bzw. ωspuie erfasst, was vorzugsweise über einen an der Spule angeordneten Impulsgeber möglich ist, kann so unter Berücksichtigung des Verlegehubs auch der Außen- bzw. Innendurchmesser der konischen Spule sehr genau bestimmt werden.
Dabei ist es weiterhin von Vorteil, dass der Spulprozess nicht nur bei Erreichen eines bestimmten Durchmessers abstellbar ist, sondern dass auch die exakte Lage des antreibenden Durchmessers ausgegeben werden kann.
Ferner können die Messsignale vorteilhafterweise auch bezüglich der Dichte der Spule ausgewertet werden. Die Bestimmung der Spulendichte aus der Garnfeinheit, der Spuiengeometrie und der gespulten Garnlänge ist ein Qualitätsmerkmal des gespulten Gutes. Ist beispielsweise die Spulendichte in einem statistisch vergleichbaren Kollektiv stark abweichend, so kann davon ausgegangen werden, dass die vom Kollektiv abweichenden Spulen infolge einer zu hohen Fadenspannung und/oder eines zu hohen Anpressdrucks durch den Spulenrahmen oder sonstiger Umstände als qualitätsmindernd zu bezeichnen sind. Über die neuen Mess- und Berechnungsmethoden, bei denen die Bestimmung der Spulengeometrie auch bei konischen Spulen durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines LDA-Sensors möglich ist, und bei denen außerdem auch eine hochgenaue Ermittlung der gespulten Garnlänge erfolgen kann, kann eine Berechung der Dichte jederzeit online zum Spulprozess durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann dabei das so erhaltene Auswertungsergebnis direkt Einfluss auf den Spulprozess nehmen. So ist beispielsweise eine Information zur ermittelten Spulendichte ausgebbar und/oder es kann vorzugsweise ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn die Spulendichte einen bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Auch ist es möglich, die Fadenspannung und/oder die Spulgeschwindigkeit automatisch zu ändern.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit einer zum Antrieb der Spule vorgesehenen Trommel ermittelt wird, wobei die Messsignale und/oder ein oder mehrere hergeleitete Messergebnisse bezüglich eines Schlupfes zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Spule einerseits und der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel andererseits ausgewertet werden. Die zum Schlupf erhaltenen Kenntnisse können für drei verschiedene vorteilhafte Bereiche eingesetzt werden:
So ist beispielsweise der durch ein Bildstörverfahren gezielt erzeugte Schlupf zwischen der Trommel und der Spule überwachbar. Wenn der Schlupf von einem bestimmten Zielwert abweicht oder einen bestimmten Grenzwert überschreitet oder unterschreitet kann ein Warnsignal ausgegeben und/oder vorteilhafterweise der Bildstörhub automatisch korrigiert werden.
Auch kann der Schlupf zwischen der Trommel und der Spule bezüglich eines Auftrages von Paraffin auf den Faden ausgewertet werden. Nutzt man zu der exakten Durchmesserbestimmung über die vorangehend beschriebene Ermittlung der Geschwindigkeiten an den Umkehrpunkten die von der Spulenachse abgenommene Spulenwinkelgeschwindigkeit, so kann der treibende Durchmesser der konischen Spule dynamisch also während des Spulprozesses erfasst werden. Aufgrund von Beschleunigungsmechanismen (Bildstörung), die während des Spulbetriebs auf die Spule wirken, wird die Position des antreibenden Durchmessers im Falle der Paraffinierung stark wandern, während ohne Paraffinauftrag die Position relativ konstant bleibt. Vorteilhafterweise kann ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch beendet werden, wenn der Paraffinauftrag von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.
Ferner kann der Schlupf zwischen der Trommel und der Spule beim Hochlaufen des Spulprozess überwacht werden. Dabei wird der Antrieb vorzugsweise auf einen vorgebbaren Schlupf oder auf ein vorgebbares Schlupfprofil geregelt.
Der Spulprozess ist ein diskontinuierlicher Prozess, der aufgrund der Kopsvorlagen mehrmals (abhängig vom Material und dem Spulendurchmesser mehr als 40 mal) unterbrochen wird. Der heutige Trend, die Spulgeschwindigkeiten stetig zu erhöhen (zur Zeit auf 1800m/min), setzt aufgrund der immer wiederkehrenden Hochläufe der damit verbundenen Produktionssteigerung eine Grenze. Ein Ziel der Spulmaschinenhersteller ist es daher, möglichst schnelle Hochläufe auf die Produktionsgeschwindigkeit zu realisieren und dabei gleich- zeitig den Schlupf zwischen der antreibenden Trommel und der Spule in einer quantitativ vorgegebenen Grenze zu halten.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines LDA-Sensors kann über die Erfassung der exakten Spulgeschwindigkeit mit gleichzeitiger Erfassung der Tommeldrehzahl der Schlupf zwischen Antriebstrommel und Spule exakt bestimmt und damit über den Trommelantrieb eingestellt bzw. geregelt werden, so dass das vorgenannte Ziel einer größtmöglichen Produktionssteigerung bei gleichzeitig hoher Produktionsqualität optimal erreicht werden kann.
Gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Qualität der Spulenproduktion hinsichtlich eines möglichen Bruchs des laufenden Fadens und/oder eines möglichen Einklemmens des laufenden Fadens zwischen einer Spule, auf die der Faden aufgewickelt wird, und einer die Spule antreibenden Antriebswalze mittels einer im Fadenlauf einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung berührungslos überwacht und gegebenenfalls optimiert werden, indem von einer Lichtquelle ein Laserstrahl erzeugt wird, der mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt wird, die so geführt werden, dass sie am Faden wieder zusammentreffen, wobei aus dem vom Faden beeinflussten und/oder reflektierten Licht nach dem Laser-Doppler- Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt werden, die zur Bestimmung eines Fadenbruchs und/oder einer Fadeneinklemmung elektronisch ausgewertet werden.
Neben der Spulung mit Hilfe einer Verlege- und Antriebswalze (Nutentrommel) existieren weitere Spultechnologien. Diese Spultechniken benutzen eine Antriebs oder Stützwalze im Bereich des Spulenantriebs, wobei der Antrieb also direkt über die Spulenachse oder über die Antriebswalze erfolgt. Die Fadenverlegung wird hierbei über ein separates Aggregat realisiert.
Dabei kann während des Spulprozesses aufgrund der Fadenbelastung ein Fadenbruch im Klemmpunkt zwischen Antriebswalze und Spule auftreten. In solchen Fällen besteht die Gefahr, dass der Faden trotz des Bruchs weitertransportiert und aufgrund der vorhandenen Konvektion durch die Spule mitgerissen wird. Eine andere Möglichkeit ist, dass der Faden über den Klemmpunkt nach hinten wegbefördert wird und irgendwo an einem Prozessaggregat hängen bleibt. Beide Fälle sind unerwünscht und beieinträchtigen die Spulenqualität bzw. den Spulprozess signifikant.
Über die Geschwindigkeitsmessung mittels eines erfindungsgemäßen eingesetzten LDA-Sensors kann vorteilhafterweise ein derartiger Garnbruch frühzeitig detektiert werden. Es kann dabei davon ausgegangen werden, dass der Faden unmittelbar nach dem Bruch eine kurze Geschwindigkeitsänderung, insbesondere eine Reduzierung erfährt, die über eine Auswerteeinheit der Spulprozesssteuerung übermittelt werden kann.
Vorteilhafterweise wird der Spulprozess automatisch beendet, wenn ein Bruch oder eine Einklemmung des Fadens ermittelt wird. Ferner kann dann über eine Zusatzschaltungssteuerung (Spulprozessunterbrechung mit anschließendem Verbindungsprozess und Spulenhochlauf) der Fehler automatisch behoben werden.
Besonders vorteilhaft ist es bei allen vorgenannten Varianten, wenn der von der Lichtquelle erzeugte Laserstrahl mittels einer Teil- und Lenk-Einrichtung derart geteilt und gelenkt wird, dass die beiden Teilstrahlen bereits beim Austritt aus dieser Teil- und Lenk-Einrichtung in einem Winkel aufeinander zu gerichtet verlaufen und sich unter Ausbildung des Messvolumens am Faden kreuzen. Vorteilhafterweise kann der von der Lichtquelle erzeugte Laserstrahl dabei durch die Teil- und Lenk-Einrichtung fokussierungsfrei geteilt werden und die beiden Teilstrahlen können fokussierungsfrei auf den Faden gelenkt werden. Vorzugsweise kann als Teil- und Lenk-Einrichtung ein einstückiges Keilprisma verwendet werden, welches frei von inneren Trennflächen und Kontaktflächen ist.
Dadurch wird keine Sammellinse mehr benötigt, um die beiden geteilten Laserstrahlen zur Erzeugung des Messvolumens miteinander zu schneiden. Auf diese Weise ergibt sich nicht nur ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau. sondern es wird vor allem eine Fokussierung und somit eine damit einhergehende Verkleinerung der Laserstrahldurchmesser vermieden. Die beiden Teilstrahlen können so nach dem Austritt aus der Teil- und Lenk- Einrichtung vorteilhafterweise fokussierungsfrei auf den Faden gelenkt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Laser-Doppler-Anemometrie- Verfahren sowohl als Referenzstrahlverfahren als auch als Zweistrahlverfahren, die beide an sich hinreichend bekannt sind, ausgeführt werden. Es wird allerdings vorgeschlagen, das LDA-Verfahren bevorzugt als Referenzstrahlverfahren auszuführen, da es bei erfindungsgemäßem Einsatz den Vorteil bietet, dass das empfangene Geschwindigkeitssignal wesentlich intensiver ist, so dass deutliche Einsparungen an analoger Verstärkertechnik realisiert werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens der vorangehend beschriebenen Art. Eine dem vorangehend beschriebenen Verfahren entsprechende Anordnung zum berührungslosen Bestimmen der Struktur und/oder der Geschwindigkeit eines laufenden Fadens im Fadenlauf einer Textilmaschine umfasst eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls, eine optische Teil- und Lenk-Einrichtung, durch die der Laserstrahl in mindestens zwei am Faden zusammenführbare Teilstrahlen aufgeteilt und entsprechend gelenkt werden kann, sowie eine optische Sensoreinrichtung, mittels der aus dem vom Faden beeinflussten und/oder reflektierten Licht nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt werden können, die zur Bestimmung und/oder Erhöhung der Qualität des laufenden Fadens und/oder einer daraus aufgewickelten Spule und/oder zur Bestimmung eines Fadenbruchs bzw. einer Fadeneinklemmung einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt werden. Die Anordnung, insbesondere ihre Auswerteeinheit, ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass sie zur Ausführung des vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Besonders vorteilhaft ist es auch bei dieser Anordnung, wenn die optische Teil- und Lenk-Einrichtung derart ausgebildet ist, dass der Austritt der beiden Teilstrahlen aus dieser Teil- und Lenk-Einrichtung so in einem Winkel aufeinander zu gerichtet erfolgt, dass sie sich am Faden kreuzen. Vorzugsweise kann die Teil- und Lenk-Einrichtung durch ein einstückiges Keilprisma gebildet sein. So sind die beiden Teilstrahlen in vorteilhafter Weise ohne Sammellinse fokussierungsfrei auf den Faden gelenkt. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 : schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Zweistrahlverfahren;
Figur 2: schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Referenzstrahlverfahren; und
Figur 3: schematische Darstellung einer alternativen Anordnung zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Referenzstrahlverfahren.
Figur 4: schematische Darstellung einer konischen Spule, die von einer Trommel angetrieben wird;
Figur 5: Geschwindigkeitsprofil eines Fadens bei einer einwandfreien Verlegung auf einer Spule;
Figur 6: Geschwindigkeitsprofil eines Fadens bei einer fehlerhaften Verlegung auf einer Spule;
Figur 7a bis 7d: Grangeschwindigkeitsprofile und Garnbeschleunigungsprofile bei unterschiedlichen Fadenzugkraftbeeinflussungen; und
Figur 8: Zusammenhang zwischen Fadenzugkraft und der Standardabweichung des Beschleunigungssignals eins Fadens. Sowohl beim Zweistrahlverfahren (Figur 1 ) als auch beim Referenzstrahlverfahren (Figuren 2 und 3) wird als Lichtquelle ein Diodenlaser 1 in Verbindung mit einer Kollimieroptik 2 eingesetzt. Der hiervon erzeugte Laserstrahl 3 wird mit konstantem Strahldurchmesser auf ein als Teil- und Lenk-Einrichtung einge- setztes Keilprisma 4 gelenkt. Durch das Keilprisma 4, welches frei ist von inneren Trennflächen und von inneren Kontaktflächen, wird der Laserstrahl 3 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise in zwei Teilstrahlen 5a und 5b aufgeteilt, die auf einen an einer Spulstelle 6 einer hier nicht näher dargestellten Textilmaschine in Richtung des Pfeils 7 laufenden Faden 8 gerichtet sind. In einem dem Keilprisma 4 gegenüberliegenden Bereich des textilen Garns bzw. Fadens 8 befindet sich als optische Sensoreinrichtung ein Fotodetektor 9 und eine Empfangsoptik, die insbesondere Sammellinsen 10 und/oder Blenden 11 umfassen kann.
Das durch einen schief abgeschnittenen Glasquader gebildete Keilprisma 4 hat eine teildurchlässige Vorderseite 12 und eine in einem Winkel δ schräg hierzu verlaufende Rückseite 13, die bei dem in Figur 1 dargestellten Zweistrahlverfahren ebenfalls teildurchlässig und bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Referenzstrahlverfahren vollständig verspiegelt ausgeführt ist. Durch Reflektion und Brechung verlassen die beiden Teilstrahlen 5a und 5b die Vorderseite 12 des Keilprismas 4 unter einem Winkel ß schräg aufeinander zu gerichtet, so dass sie sich im Bereich der Spulstelle 6 am Faden 8 kreuzen. Eine Fokussierung der Teilstrahlen 5a und 5b, beispielsweise durch eine Sammellinse erfolgt dabei nicht, so dass im Bereich der Kreuzung der beiden Teilstrahlen 5a und 5b ein sehr großes Messvolumen mit einem Durchmesser von ca. 2 bis 3 mm bei einem Durchmesser von ca. 3 mm des ursprünglichen Laserstrahls 3 erhalten wird. Durch ein derartig großes Messvolumen kann der laufende Faden 8 problemlos hindurchgeführt werden, so dass seine Struktur im Rahmen einer Qualitätsüberwachung des gespulten Garns auch bei während des Spulprozesses hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten zuverlässig erfasst werden kann. Das Laserlicht der beiden Teilstrahlen 5a und 5b trifft an der Spulstelle 6 auf die Oberfläche des laufenden Fadens 8 und wird von ihr gestreut. Aufgrund der Bewegung des Fadens 8 findet eine Relativbewegung zwischen dem ortsfesten Diodenlaser 1 als Sender der Lichtwellen und dem Faden 8 als dem Empfänger statt. In Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit tritt dabei eine Veränderung der vom Faden 8 reflektierten Lichtwellen auf, die als Dopplereffekt bekannt ist. Durch Überlagerung der beiden Doppler-Frequenzen ergibt sich im Rahmen der an sich bekannten LDA-Technik eine Schwebung, die ein aus hellen und dunklen Bereichen bestehendes Interferenzmuster ausbildet, welches von dem Fotodetektor 9 erfasst wird. Zu weiteren Einzelheiten wird diesbezüglich nochmals auf die DE 103 42 383 A1 verwiesen.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Zweistrahlverfahren trifft der Laserstrahl 3 unter einem Winkel a schräg auf die teildurchlässige Vorderseite 12 des Keilprismas 4 auf. Ein erster Teilstrahl 5a wird direkt an der Vorderseite 12 reflektiert. Dieser Teilstrahl 5a hat eine Intensität von ca. 5% der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls 3. Der nichtreflektierte Anteil des Laserstrahls 3 tritt durch die Vorderseite 12 hindurch in das Keilprisma 4 ein und wird an der ebenfalls teildurchlässigen Rückseite 13 teilweise reflektiert. Der hier reflektierte An- teil hat wiederum eine Intensität von ca. 5 % der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls 3. Dieser an der Rückseite 13 reflektierte Anteil tritt unter Brechung an der Vorderseite 12 als zweiter Teilstrahl 5b aus dem Keilprisma 4 aus.
Der nicht an der Rückseite 13 des Keilprismas 4 reflektierte Anteil des Laser- Strahls 3 tritt als Reststrahl 14 mit einer verbleibenden Intensität von ca. 90% der ursprünglichen Intensität an der teildurchlässigen Rückseite 13 aus dem Keilprisma 4 aus und wird zur Ausführung des Zweistrahlverfahrens nicht weiter benötigt. Der genaue Strahlenverlauf der beiden Teilstrahlen 5a und 5b berechnet sich gemäß dem Snelliusschen Gesetz:
n. sinα, -S- = 2-
M2 sinα, In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich danach ein Winkel ß von ca. 4,5° zwischen den beiden Teilstrahlen 5a und 5b.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Referenzstrahlverfahren ist die Rückseite 13 des Keilprismas 4 vollständig verspiegelt. Auch hier wird ein erster Teilstrahl 5a mit einer Intensität von ca. 5% der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls 3 an der teildurchlässigen Vorderseite 12 reflektiert. Der nicht-reflektierte Anteil tritt nach Reflektion an der Rückseite 13 und anschließender Brechung an der Vorderseite 12 als zweiter Teilstrahl 5b mit einer Intensität von ca. 94% aus dem Keilprisma 4 aus. Der erste Teilstrahl 5a bildet hier den Referenzstrahl, der nach Passieren einer aus einer Blende 11 und einer Sammellinse 10 gebildeten Empfangsoptik von dem Fotodetektor 9 erfasst wird. Der zweite Teilstrahl 5b bildet den Messstrahl, der zur Erzeugung des Interferenzmusters bzw. der Schwebungsfrequenz erforderlich ist. Nach dem Passieren des laufenden Fadens 8 wird der Messstrahl für die eigentliche Auswertung nicht weiter benötigt, so dass er durch die Blende 11 von dem Fotodetektor 9 abgeschirmt werden kann.
Bei der in Figur 3 dargestellten Variante des Referenzstrahlverfahrens erfolgt die Strahlteilung unter mehrfacher Reflektion und Brechung an dem Keilprisma
4. Ein erster Anteil 15 mit einer Intensität von ca. 5% der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls 3 wird an der teildurchlässigen Vorderseite 12 reflektiert und zur Ausführung des weiteren Verfahrens nicht mehr benötigt. Der in das Keilprisma 4 eingetretene Restanteil des Laserstrahls 3 wird an der verspiegelten Rückseite 13 vollständig reflektiert und trifft danach von innen auf die teildurchlässige Vorderseite 12 auf, wo der größte Anteil als erster Teilstrahl
5a mit einer Intensität von ca. 90% aus dem Keilprisma 4 austritt. Der nicht ausgetretene Anteil wird zunächst an der Vorderseite 12 und anschließend erneut an der Rückseite 13 reflektiert, so dass er zum zweitenmal von innen auf die Vorderseite 12 auftrifft und als zweiter Teilstrahl 5b mit einer Intensität von ca. 4% das Keilprisma 4 verlässt. Der verbleibende Restanteil wird erneut an der Vorderseite 12 sowie anschließend ein weiteres Mal an der Rückseite 13 reflektiert, bevor er mit einer vernachlässigbaren Intensität von weniger als 1 % der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls 3 als Reststrahl 16 aus dem Keilprisma 4 austritt und zur Durchführung des Referenzstrahlverfahrens nicht weiter benötigt wird. Hier bildet der erste Teilstrahl 5a mit einer Intensität von ca. 90% den Messstrahl bzw. Streustrahl, während der zweite Teilstrahl 5b mit einer Intensität von ca. 4% den auf den Fotodetektor 9 gerichteten Referenzstrahl bildet.
Bei den in den drei Figuren dargestellten Anordnungen A teilt das Keilprisma 4 den Laserstrahl 3 jeweils in zwei phasengleiche Teilstrahlen 5a und 5b auf, die anschließend so zur Überlagerung gebracht werden, dass sie sich im Bereich der Spulstelle 6 an dem laufenden Faden 8 kreuzen.
In Figur 4 ist eine konische Spule 20 dargestellt, die von einer hier als Nuten- trommel ausgebildeten Trommel 21 angetrieben wird. Dabei erfolgt der Antrieb über den zwischen dem Innendurchmesser 22 und dem Außendurchmesser 23 liegenden treibenden Durchmesser 24. Der laufende Faden 8 wird zur
Erzeugung seines Hubes durch die Nuten 25 der Trommel 21 geführt, wobei er über den Winkel 26 changiert. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Spule 20 sind an ihrem Innendurchmesser 22 durch den Pfeil 27 und an ihrem
Außendurchmesser 23 durch den Pfeil 28 angedeutet.
Der Verlegehub durch die Trommel 21 ist bei fehlerfreier Verlegung stets gleich, wobei sich bei einer Fadengeschwindigkeit von 600 m/min das in Figur 5 dargestellte Geschwindigkeitsprofil ergibt. Dabei ist die Messgeschwindigkeit v über der Zeit t aufgetragen. Im Falle von Fehlführungen der Trommel 21 , wird die Verlegesystematik gestört und das Geschwindigkeitsprofil ändert sich entsprechend, wie in Figur 6 dargestellt. Hieraus ist deutlich ersichtlich, dass die Messgeschwindigkeit v sowohl geringer liegt als auch weniger große Ampli- tuden aufweist. Diese Messsignalveränderung ist elektronisch gut erfassbar, so dass gegebenenfalls geeignete Maßnahmen automatisch eingeleitet werden können. Die Figuren 7a bis 7d zeigen die Beeinflussungen der über die LDA- Sensoreinrichtung erfindungsgemäß gemessenen Garngeschwindigkeitsprofile und Garnbeschleunigungen aufgrund veränderter Fadenzugkraftbeeinflussungen des gespulten Fadens 8. Die Figuren 7a und 7b betreffen dabei eine geringe Fadenzugkraft, während die Figuren 7c und 7d eine erhöhte Fadenzugkraft betreffen. In den Figuren 7a und 7c ist jeweils die Garngeschwindigkeit v über der Zeit t und in den Figuren 7b und 7d ist jeweils die Garnbeschleunigung a über der Zeit t aufgetragen. Deutlich sind auch hier die charakteristischen Veränderungen der jeweiligen Profile zu erkennen.
Figur 8 zeigt den Zusammenhang zwischen der Fadenzugkraft F und der Standardabweichung s des Beschleunigungssignals des Fadens 8. Der Druck auf den Tellerspanner zeigt dabei die Reibkraft einer Fadenbremse und damit die Fadenzugkraft F auf. Es ist zu erkennen, dass sich ein annähernd linearer Zusammenhang ergibt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere muss als Teil- und Lenk- Einrichtung nicht unbedingt ein Keilprisma 4 eingesetzt werden, sondern es können beispielsweise auch entsprechend angeordnete Spiegelgeometrien mit teildurchlässigem Eingangsspiegel verwendet werden.

Claims

Ansprüche
I . Verfahren zum berührungslosen Bestimmen und/oder Erhöhen der Garnqualität eines laufenden Fadens (8) mittels einer im Fadenlauf (6) einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- von einer Lichtquelle (1 , 2) wird ein Laserstrahl (3) erzeugt,
- der Laserstrahl wird mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung (4) zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls (3) in mindestens zwei Teilstrahlen (5a, 5b) geteilt, - die beiden Teilstrahlen (5a, 5b) werden so geführt, dass sie am Faden
(8) wieder zusammentreffen,
- aus dem vom Faden (8) beeinflussten und/oder reflektierten Licht werden nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt, die zur Bestimmung und/oder Erhöhung der Garnqualität des laufenden Fadens (8) elektronisch ausgewertet werden, wobei nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren erzeugte Burstsignale bezüglich der Haarigkeit des laufenden Fadens (8) ausgewertet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Bestimmung der Garnqualität aus den erzeugten Messsignalen die Anzahl der Burstpakete in einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst wird, und dass daraus die Haarigkeit des laufenden Fadens (8) ermittelt wird, indem der Zusammenhang einer mit zunehmender Anzahl von Burstpaketen ansteigenden Höhe der Haarigkeit ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d ad u rch ge ken nze ich net, dass die Haarigkeit des laufenden Fadens (8) mit mindestens einer vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzhaarigkeit verglichen wird, und dass beim Erreichen oder Überschreiten dieser Grenzhaarigkeit ein Warnsignal ausgegeben und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert und/oder die Fadenzugkraft reduziert und/oder der Spulprozess beendet wird.
4. Verfahren zum berührungslosen Bestimmen und/oder Verbessern der Qualität einer Spule (20), die durch Aufwickeln eines laufenden Fadens (8) erhalten wird, mittels einer im Fadenlauf (6) einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- von einer Lichtquelle (1 , 2) wird ein Laserstrahl (3) erzeugt, - der Laserstrahl wird mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung
(4) zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls (3) in mindestens zwei Teilstrahlen (5a, 5b) geteilt,
- die beiden Teilstrahlen (5a, 5b) werden so geführt, dass sie am Faden (8) wieder zusammentreffen, - aus dem vom Faden (8) beeinflussten und/oder reflektierten Licht werden nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt, die zur Bestimmung und/oder Verbesserung der Spulenqualität elektronisch ausgewertet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d ad u rch geke n nze ich n et, dass aus den erzeugten Messsignalen über mindestens ein Zeitintervall hinweg die Geschwindigkeit des laufenden Fadens (8) ermittelt und hieraus als hergeleitetes Messergebnis ein Geschwindigkeitsprofil gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d ad u rch geke n nze ich n et, dass als hergeleitetes Messergebnis über mindestens ein Zeitintervall hinweg die Beschleunigung des laufenden Fadens (8) als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, d ad u rch ge ke n n ze ich n et, dass als hergeleitetes Messergebnis die Varianz oder die Standardabweichung des Geschwindigkeitsprofils . und/oder der Beschleunigung gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d ad u rch ge ken nzeich net, dass mindestens ein hergeleitetes Messergebnis mit mindestens einem vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Ergebnis und/oder
Grenz-Ergebnis verglichen wird, und dass als Reaktion ein Signal erzeugt oder der Spulprozess automatisch beeinflusst oder unterbrochen oder beendet wird, wenn das hergeleitete Messergebnis von einem Soll-Ergebnis in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Grenz-Ergebnis bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d ad u rch ge ken n- zeich net, dass zur Auswertung eines hergeleiteten Messergebnisses eine Frequenzanalyse durchgeführt wird, und dass als Reaktion ein Signal erzeugt oder der Spulprozess automatisch beeinflusst oder unterbrochen oder beendet wird, wenn das durch die Frequenzanalyse ermittelte Frequenzprofil von einem Soll-Frequenzprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Grenz-Frequenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder diese überschreitet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 8 oder 9, d ad u rch geken n ze ich net , dass die Messsignale und/oder mindestens ein hergeleitetes Messergebnis bezüglich Fehlführungen des laufenden Fadens (8) auf der Spule (20) und/oder bezüglich Fehlaufwicklungen des laufenden Fadens (8) auf eine zum Antrieb der Spule (20) vorgesehene Trommel (21) ausgewertet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dad u rch ge ke n nze i ch net ,0 dass zur Ermittlung von Fehlführungen des laufenden Fadens (8) das
Geschwindigkeitsprofil des laufenden Fadens (8) analysiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, d ad u rch ge ke n nzei ch net ,5 dass zur Ermittlung von Trommelwickeln oder von Fehlführungen des laufenden Fadens (8) eine Frequenzanalyse des Geschwindigkeitsprofils des laufenden Fadens (8) durchgeführt wird.
0 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d ad u rch ge ken n ze ich net, dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder die Spule (20) gekennzeichnet und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert und/oder die Fadenspannung reduziert und/oder der Spulprozess beendet wird, wenn ein vorgebbares Maß an Fehlführungen überschritten wird. 5
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, d ad u rch geken nze ich net, dass die Messsignale und/oder mindestens ein hergeleitetes Messergebnis bezüglich der Zugkraftbeanspruchung des laufenden Fadens o (8) ausgewertet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d ad u rch g eken n ze i ch net , dass die Bestimmung der Fadenzugkraft über die Berechnung der Garnbeschleunigung aus dem gemessenen Geschwindigkeitssignal abgeleitet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d ad u rch ge ke n nze ich net , dass ein Maß für die Fadenzugkraftspitzen während des Spulprozesses ermittelt wird, indem die Höhe des Rauschpegels auf dem Beschleunigungssignal durch die Berechnung der Standardabweichung bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d ad u rch ge ken nze ich net, dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder die auf den Faden (8) wirkende Zugkraft reduziert und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert und/oder ein Garnabzugbeschleuniger verstellt und/oder der Spulprozess beendet wird, wenn die Zugkraftbeanspruchung steigt oder ein vorgebbares Maß überschreitet.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 17, d ad u rch ge ken nze ich net, dass die Umdrehungsperiodendauer einer aus dem laufenden Faden (8) aufgewickelten Spule (20) vorzugsweise mittels an der
Spule angeordneter Impulsgeber ermittelt wird, und dass unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit oder des Geschwindigkeitsprofils des laufenden Fadens (8) mindestens ein Durchmesser (22, 23, 24) der Spule (20) bestimmt wird, wobei bei einer konischen Spule (20) zusätzlich der Verlegehub des laufenden Fadens (8) berücksichtigt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 18, d ad u rch g e ken nzeich net, dass die Messsignale bezüglich mindestens eines Durchmessers (22, 23, 24) der Spule (20) ausgewertet werden, wobei der Spulprozess vorzugsweise beendet wird, wenn ein vorgebbarer Durchmesser erreicht ist und/oder wobei vorzugsweise die Lage des antreibenden Durchmessers (24) ausgegeben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dad u rch geken nzeichnet, dass die Messsignale insbesondere unter Berücksichtigung der Spulengeometrie und der gespulten Garnlänge bezüglich der Dichte der Spule (20) ausgewertet werden, wobei vorzugsweise eine Information zur ermittelten Spulendichte und/oder vorzugsweise ein Warnsignal ausgegeben wird, wenn die Spulendichte einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 20, d ad urch geken n- zeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit einer zum Antrieb der Spule (20) vorgesehenen Trommel (21) ermittelt wird, und dass die Messsignale und/oder mindestens ein hergeleitetes Messergebnis bezüglich eines Schlupfes zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Spule (20) einerseits und der Umfangs- geschwindigkeit der Trommel (21 ) andererseits ausgewertet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dad u rch gekennzeich net, dass der durch ein Bildstörverfahren erzeugte Schlupf zwischen der Trommel (21) und der Spule (20) überwacht wird, und dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Bildstörhub automatisch korrigiert wird, wenn der Schlupf von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet oder unterschreitet.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dad u rch gekennzeichnet, dass der Schlupf zwischen der Trommel (21) und der Spule (20) bezüglich eines Auftrages von Paraffin auf den Faden (8) ausgewertet wird, und dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Spulprozess beendet wird, wenn der Paraffinauftrag von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schlupf zwischen der Trommel (21) und der Spule (20) beim Hochlaufen des Spulprozess überwacht wird, wobei der Antrieb vorzugsweise auf einen vorgebbaren Schlupf oder insbesondere auf ein vorgebbares Schlupfprofil geregelt wird.
25. Verfahren zum berührungslosen Bestimmen eines möglichen Bruchs eines laufenden Fadens (8) und/oder eines möglichen Einklemmens eines laufenden Fadens (8) zwischen einer Spule (20), auf die der Faden (8) aufgewickelt wird, und einer die Spule (20) antreibenden Antriebswalze, mittels einer im Fadenlauf (6) einer Textilmaschine angeordneten Sensoreinrichtung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- von einer Lichtquelle (1 , 2) wird ein Laserstrahl (3) erzeugt,
- der Laserstrahl wird mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung (4) zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls (3) in mindestens zwei
Teilstrahlen (5a, 5b) geteilt, die beiden Teilstrahlen (5a, 5b) werden so geführt, dass sie am Faden (8) wieder zusammentreffen, aus dem vom Faden (8) beeinflussten und/oder reflektierten Licht werden nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugt, die zur Bestimmung eines Fadenbruchs und/oder einer Fadeneinklemmung elektronisch ausgewertet werden, wobei vorzugsweise der Spulprozess automatisch beendet wird, wenn ein Bruch oder eine Einklemmung des Fadens (8) ermittelt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Bestimmung eines Fadenbruchs und/oder einer Fadeneinklemmung aus den erzeugten Messsignalen kontinuierlich die Geschwindigkeit des laufenden Fadens (8) erfasst wird, und dass ein Signal erzeugt und/oder der Spulprozess automatisch beendet wird, wenn eine Geschwindigkeitsänderung, insbesondere eine kurze Geschwindigkeitsreduzierung, ermittelt wird.
27. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d ad u rch geken nzeich n et , dass der von der Lichtquelle (1 , 2) erzeugte Laserstrahl (3) durch die Teil- und Lenk-Einrichtung (4) derart geteilt wird, dass die beiden Teilstrahlen (5a, 5b) bereits beim Austritt aus der Teil- und Lenk-Einrichtung (4) so in einem Winkel (ß) aufeinander zu gerichtet verlaufen, dass sie sich am Faden (8) kreuzen.
28. Verfahren nach Anspruch 27, d ad u rch geke n n ze ich n et, dass der von der Lichtquelle (1, 2) erzeugte Laserstrahl (3) durch die TeM- und Lenk-Einrichtung (4), insbesondere durch ein einstückiges Keilprisma, fokussierungsfrei geteilt wird und die beiden Teilstrahlen (5a, 5b) fokussierungsfrei auf den Faden (8) gelenkt werden.
29. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, d ad u rch gekennzeichnet , dass das Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren als Referenzstrahlverfahren ausgeführt wird.
30. Anordnung (A) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Lichtquelle (1, 2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), eine optische Teil- und Lenk-Einrichtung (4), durch die der Laserstrah! (3) in mindestens zwei am Faden (8) zusammenführbare Teilstrahlen (5a, 5b) aufteilbar ist, sowie eine optische Sensoreinrichtung (9), mittels der aus dem vom Faden (8) beeinflussten und/oder reflektierten Licht nach dem Laser-Doppler-Anemometrie-Verfahren Messsignale erzeugbar sind, die einer Auswerteeinheit zuführbar sind.
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