EP2494336A1 - Verfahren zum erfassen der struktur eines textilen multifilamenterzeugnisses und verfahren zum verarbeiten eines textilen multifilamenterzeugnisses - Google Patents

Verfahren zum erfassen der struktur eines textilen multifilamenterzeugnisses und verfahren zum verarbeiten eines textilen multifilamenterzeugnisses

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EP2494336A1
EP2494336A1 EP10754459A EP10754459A EP2494336A1 EP 2494336 A1 EP2494336 A1 EP 2494336A1 EP 10754459 A EP10754459 A EP 10754459A EP 10754459 A EP10754459 A EP 10754459A EP 2494336 A1 EP2494336 A1 EP 2494336A1
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EP
European Patent Office
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product
multifilament
textile
processing step
multifilament product
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10754459A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Schmidt
Thomas Putz
Heide Gommel
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SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N33/36—Textiles
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G01N2201/10—Scanning
    • G01N2201/102—Video camera

Definitions

  • the present invention relates to a method of detecting the structure of a multifilament textile product and to a method of processing a multifilament textile product. More particularly, the present invention relates to a method and system for online or real-time measurement of bandwidth or generally the structure of a multi-filament textile product, particularly based on carbon fibers.
  • the invention is based on the object of specifying a method for detecting the structure of a textile multifilament product and a method for processing a textile multifilament product in which the structural properties of the multifilament product are determined in a particularly simple and reliable manner and used to control processing steps can be.
  • the object underlying the invention is achieved in a method for detecting the structure of a textile multifilament product according to the invention with the features of independent claim 1.
  • the object underlying the invention is achieved in a method for processing a textile multi-filament product according to the invention with the features of independent claim 1 0.
  • Advantageous tiers of the methods are the subject of the respective dependent claims.
  • the present invention provides a method for detecting the structure or a structural feature of a textile multifilament product.
  • steps S1 of feeding a multifilament product in a feeding direction z, S2 of the line / sectional optical detection of the multifilament product in a direction other than the feeding direction z are different
  • Detection data the S4 evaluating the primary detection data and S5 deriving at least one of the structure of the multifilament product descriptive parameter p and / or its change ⁇ from the
  • Textile fibers in the context of the invention are line-shaped structures that can be processed textile (textile fibers). They have the common feature of a large length relative to their cross-section and sufficient strength and flexibility.
  • the textile fibers are subdivided according to their origin or their material nature.
  • a fiber fineness is the ratio between the mass and the length of the pulp. One distinguishes coarse, fine, finest and
  • Microfibers Continuous fibers or filaments are fibers of virtually unlimited length.
  • Spun fibers are fibers of limited length.
  • Multifilaments are threads consisting of several filaments.
  • Rovings are fiber bundles or fiber strands consisting of endless, untwisted, elongated filaments, e.g. with diameters of 6 ⁇ to 1 0 ⁇ .
  • Multiaxialgelege or also called scrim are textile fabrics and are among the 3D textiles. Clutches consist of individual fiber bundles or rovings, which are arranged in a plane parallel to each other (unidirectional) and / or in layers of different fiber orientation on top of each other - in this case called Multiaxialgelege.
  • Tailored fiber placement refers to the production of textile structures by applying dry fiber rovings by means of a thread by Nähj. Embroidery technique on a sewing ground (underlay). Fiber spreading is the splitting of a high filament roving into several thin rovings with lower filament counts.
  • Fiber patch placement refers to a process for the production of splayed and unilaterally bonded fiber slivers, so-called patches, which are cut into short pieces for subsequent defined laying.
  • the multifilament product can be fed continuously S1. This is particularly easy if the product is made directly from a manufacturing process or from a clipboard - e.g. from a spool, spindle or roller - recovered and fed.
  • the optical detection S2 can also be carried out continuously or quasi-continuously. In particular, however, the primary data are recorded repeatedly or continuously at specific times t0, t1, t2.
  • the multifilament product can be optically detected eg via a video recording, in particular using a video system or video recording system. In principle, any optical means can be used as long as the necessary spatial resolution is ensured.
  • the rating S4 of the primary optical detection data which in this case is e.g. are formed by one or more video recordings, then takes place on the basis of a corresponding line or line of pixels, picture elements or picture elements, which extend in particular along the detection direction y.
  • the multifilament product may be e.g. are optically detected via optical scanning or scanning using an optical line scanner or line scanner, which include a plurality of light sensing elements or optical sensing elements.
  • the evaluation S4 takes place on the basis of the primary detection data forming line signals.
  • the evaluation S4 of the primary optical detection data and / or the derivation S5 of the parameter p describing the structure of the multifilament product can be performed using a 1-bit coding with a predetermined value
  • Threshold IS done This is possible in particular on the basis of a contrast or intensity distribution in a video image or in a scanned line in the detection direction y.
  • a yarn, a roving, a roving, a thread, a lapping, in particular a single- or multi-layered fabric, and / or a fabric or any combination of these structures can be detected from textile fibers.
  • a product with or consisting of carbon fibers, precursor fibers of carbon fibers, ceramic fibers, glass fibers, polymer fibers (eg aramid) and / or their mixtures or combinations, in particular based on the total weight of the respective fiber layer are detected, in particular when it comes to structures with 1K to 48K or even more structures with more than 48K. In particular, structures with more than 50K can be detected. It is also conceivable to capture structures of up to 320K and beyond.
  • the width of the product in particular in the sense of a bandwidth B can be derived.
  • the presence, distribution and / or location of gaps or gaps G ' are derivable. This is particularly advantageous in the case of woven fabrics, in the simultaneous use of multiple yarns, rovings or rovings, etc., because valuable information can then be obtained via the distribution of gaps in the structure.
  • a method of processing a multifilament product comprising a processing step of processing a provided multifilament product and a preprocessing step which is the processing step and which provides the multifilament product to the processing step, wherein between the processing step and the preprocessing step, a method of detecting the structure of the multifilament textile product according to the present invention is carried out, and wherein the at least one is the structure of
  • Multifilament product (1) descriptive parameter p and / or its change ⁇ to control the preprocessing step and / or the
  • Processing step is used.
  • the method for detecting the structure of the multifilament product may be at least partially integrated in the pre-processing step and / or in the actual processing step or post-processing step.
  • the preprocessing step may include or form a step of producing the multifilament product. This means that the product can be tested directly after its manufacture or even during production, in order to intervene in the manufacturing process, if necessary, in a corrective and creative manner.
  • the pre-processing step may additionally or alternatively comprise or form a step of feeding the multifilament product. So it can be e.g. a pre-fabricated product, e.g. before any further processing.
  • the pre-processing step can be regulated, e.g. by controlling at least one preprocessing parameter, in particular fed back, e.g. via a control parameter R, R ', which is e.g. Result of the evaluation S4 and / or derivative S5 can be.
  • There may be e.g. a thread tension, the type of impregnation, the amount of impregnation, the connection of spreaders and / or the properties of spreaders are regulated.
  • the processing method may be e.g. at least one process of Wickelins of fiber bobbins, the spreading, the Faserwickeins, the weaving and the formation of single or multi-layered deposits or form.
  • the at least one additional process may be a process of the group formed by a process of marking detected defects G ', a process of separating out portions of the multifilament textile fabric with detected defects G' and a process of cutting portions of the textile Multifilament product with detected defects G ', especially in narrow fabrics, fabric tapes and the like.
  • Fig. 1 is a schematic view showing one embodiment of a system and method for processing a multifilament textile fabric using an embodiment of the inventive method for detecting its structure.
  • Fig. 2 shows in the form of a flow chart an embodiment of the method according to the invention for detecting the structure of a textile
  • Fig. Fig. 3 is a schematic view showing another embodiment of the method of detecting the structures of a multifilament textile fabric according to the present invention, paying particular attention to the roving bandwidth.
  • Fig. Fig. 4 shows another embodiment of the method of detecting the structure of a multifilament textile fabric according to the present invention using a video recording system in a process in which two rovings are processed.
  • Fig. 5 shows a schematic view of another embodiment of the method according to the invention for processing a textile multifilament product.
  • FIGS. 6A to 7C schematically show various possibilities of evaluating the primary acquisition data, in this context in connection with deriving the bandwidth of a roving.
  • FIGS. 8A to 9C illustrate in schematic form how, in the position-independent evaluation of the primary acquisition data, the structures, here in the sense of the bandwidth B, can be determined independently of position.
  • Fig. 10A to 10C illustrate in schematic form, such as e.g. in the case of a band roving, scrim or tissue in the line-by-line evaluation of the primary acquisition data, the structures, here in the sense of the bandwidth B and the presence of a gap G ', can be determined independently of position.
  • Fig. 1 schematically shows how an embodiment of the method according to the invention for detecting the structure of a textile multifilament product 1 can be integrated into a method 1 00 for processing a textile multifilament product 1.
  • the processing method 100 of Fig. 1 consists of a pre-processing step 10 and an actual processing step 30.
  • the pre-processing step 10 may include, for example, a manufacturing process for the multifilament textile product 1. However, it is possible that the pre-processing step 10 may also be understood simply as a step of providing or supplying a previously-produced multifilament product 1.
  • the actual processing step 30 may include a further processing, for example in the sense of producing a semifinished product or the like. However, it is also conceivable that the actual processing step 30 exclusively describes picking up and temporarily storing an intermediate product, for example a roving or a fabric web on a spool or roller.
  • the method for detecting 20 the structure of the textile multifilament product 1 is interposed. Physically, however, this method 20 can be partially or completely integrated in the preprocessing step 10 or in the actual processing step 30.
  • the schematic representation of FIG. 1 therefore represents, in particular, an intellectual division of the superordinate method for processing 1 00 of the textile multifilament product 1.
  • the preprocessing step 10 is particularly suitable for the method 20 for detecting the structure of the multifilament textile fabric 1, the multifilamentary textile fabric 1 e.g. feed z at a speed v in the feed direction.
  • a corresponding processing device 20 ' The actual method of detecting the structure 20 is performed by a corresponding processing device 20 '.
  • the multifilament product 1 is guided through an optical arrangement formed in this embodiment by a light source 21 for emitting primary light L1, alternative or simultaneous optical recording or detection devices 22 and 23, and optional and interposed optics 241 and 242.
  • the first optical pickup device 22 serves to pick up light L3 reflected from the product 1.
  • the second optical pickup 23 serves to pick up transmitted light L2.
  • the first and second optical pickups 22 and 23 may be e.g. be formed by video cameras. Also conceivable are simpler systems, e.g. in the sense of line scanning devices, e.g. only a brightness profile in a direction of supply z different detection direction y of the product 1 supplies.
  • the detection direction (y) is particularly preferably arranged perpendicular to the feed direction (z).
  • the first and second optical pickups 22 and 23 may be common or alternative.
  • the optics 241 and 242 may be capable of enhancing the resolving power of the optical image and / or regulating the contrast.
  • the first and second optical pickup devices 22 and 23 are connected via lines 291 and 292 to a dedicated controller 25.
  • the control device 25 serves to receive the optically generated signals provided by the optical recording devices as primary detection data.
  • the primary acquisition data or derived data e.g. in the sense of a parameter p describing the structure of the multifilament product 1 or its change ⁇ , can be displayed 26, stored 27 or simply output 28 via corresponding method steps or devices.
  • FIG. 1 shows that, via the evaluation of the primary detection data by means of the control device 25 via the line 293, a control parameter R is output to the preprocessing step 10 and the corresponding preprocessing device 110 'to control the preprocessing.
  • This preprocessing 10 can be adapted, for example, with regard to the production parameters for producing the textile multifilament product 1. It may be, for example, the nature and extent of impregnation with which the starting materials are treated. It may, however also be mechanical parameters, for example, to form a mechanical bias of the supplied threads or to perform or the properties of spreading. Fig.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a method of processing 100 of a multifilament textile product 1 by using the method of detecting the structure of a multi-filament textile fabric 1 according to the present invention.
  • the arrangement shown in FIG. 2 basically shows only a conceptual separation of the preprocessing step 10, the method for detecting the structure of the textile multifilament product 1, and the actual processing step 30 of the method 100.
  • the operations at steps 10, 20 and 30 generally occur simultaneously. They can also be formed at least partially integrated with one another, in particular with regard to the devices 1 0 ', 20', 30 'which implement them.
  • the method 20 for detecting the structure of the multifilament textile fabric 1 includes a step S1 of feeding the multifilament product 1 in a feeding direction z, a line / sectional optical detecting step S2 of the multifilament textile fabric 1 in a detecting direction y different from the feeding direction z Step of obtaining S3 primary detection data by the optical detection, a step of evaluating S4 the primary detection data, and thereby a step of deriving S5 a parameter p describing the structure of the multifilamentary textile fabric 1 and / or changing it ⁇ from the evaluation of the primary detection data.
  • Fig. 2 the influence on the preprocessing step 1 0 is indicated by a control parameter R.
  • a control parameter R ' which may be different, if appropriate, eg in order to further process the step 30 to the properties of the textile multifilament product 1 - described by the parameter p and its change ⁇ - to adequately respond.
  • Fig. 3 shows in block diagram form a possible application of the invention in corresponding production or control processes. This is especially about the online measurement or real-time measurement at
  • Winding and / or spreading textile multifilament products 1, e.g.
  • step T2 by means of a video camera or a line scanner, a product 1 which has been fed in and out is optically detected, linewise or in sections.
  • bit sequences are extracted from these primary detection data from the optical detection in the sense of one-bit coding, which represent the presence or absence of fibers along the detection line along the detection direction y during optical detection, ie in cross section.
  • a coherent sequence of "1" thus results in a region covered by fibers, in the ideal case just the bandwidth of the supplied textile multifilament product 1 at this point.
  • bit sequences are then correlated with the speed v of supplying the product 1, its position and time, and then - here in a graphical representation of the bandwidth B as a function of time - a characterization of the properties of the underlying multifilament. product 1, as shown in section T4 of FIG. 1 is shown.
  • FIG. 4 shows other details from the ones shown in FIG. 3 processes shown.
  • a film recording of a winding with a sample with two different rovings is described here in sections TV and T1 "to section T1 of Fig. 3.
  • section T1 the corresponding evaluation line is marked in which the line / section analysis of the two rovings takes place in the recorded primary data in the sense of video recording.
  • Section T3 / T4 of FIG. 4 is shown.
  • FIG. 5 shows in the form of a block diagram how one of the embodiments of FIG. 3 analog sequence for a method for detecting the structure of a multifilament textile product 1 in a method for processing / producing the textile multi-filament product 1 can be used.
  • steps T6 and T7 which are based on the determined structural parameters p and / or their change ⁇ , e.g. based on the determined bandwidth B, derive a control of processing or production parameters and thereby influence the corresponding structure sizes of the supplied or produced textile multifilament product 1, e.g. just on the bandwidth or gaps in a fabric.
  • All operating parameters which are relevant for the processing or preprocessing and in particular for the production eg the thread tension, the presence and the type and. Can be regulated Ways of spreading, the presence and the manner of a possible impregnation of the starting materials, etc.
  • FIGS. 6A to 6C describe a possible procedure for deriving the bandwidth B of a multifilament product 1 in one embodiment of the method 20 for detecting the structure.
  • the arrangement of the optical pickup device 22 is shown schematically from the device 20 'for detecting the structure of the textile multifilament product 1. This optical pickup device 22 operates as described in connection with FIG. 1, based on the light L3 reflected from the product 1.
  • the optical detection device 22 consists of a plurality of individual light-sensing elements 11, 12, ... From the arrangement of FIG. 1, the optical pickup device 22 measures the light L3 reflected from the product 1. Assuming that the product 1 is a "light" structure in front of a comparatively dark background, the reflection shown in the graph of FIG. 6B schematically illustrated intensity distribution.
  • a bandwidth B 5 results in units of the picture elements or light-detecting elements 1, 11, 12,... Of the underlying optical recording device 22.
  • FIGS. 7A to 7C show a representation analogous to FIGS. 6A to 6C, but here the second optical pickup device 23 is based on light receiving elements 11, 12,..., Which are in transmission with respect to the light source 21 from the arrangement 20 'of FIG. 1 works.
  • FIGS. 6A and 7A for the light-receiving elements 11, 12, ... may also be, for the sake of simplicity, corresponding pixels, in particular a video line, of a video image, if a video system is used instead of a line scanner.
  • the Fig. FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A to 9C describe situations which in practice correspond to those shown in FIGS. 6A to 7C may result.
  • FIG. 8A shows the course of a textile multifilament product 1. Due to the feed speed v in the feed direction z, the situations designated by the times t0, t1, t2 result for the optical recording devices 22 and 23 over the course of time. This means that different light-receiving elements 11, 12,... Are exposed / shaded at the different times t0, t1, t2, depending on the course, structure and position of the product 1 above or below the respective optical pickup device 22 or 23.
  • the product 1 is designed with a substantially constant bandwidth, but with a curvature in the temporal / spatial
  • the evaluation result from the table of FIG. 9B is again graphically in the graph of FIG. 9C.
  • the Fig. 1 0A to 1 0C show in an analogous manner to FIGS. 8A to 8C and 9A to 9C, an evaluation possibility upon occurrence of a gap or a gap G 'having a certain local gap width G, e.g. especially when a fabric, scrim or bandroving is to be detected as a textile multifilament product 1.
  • such a textile multifilament product 1 supplied at the speed v in the z-direction actually has a bandwidth B, namely, among other things, at the measurement times t0 and t2.
  • a bandwidth B namely, among other things, at the measurement times t0 and t2.
  • Fig. 10C graphically illustrates this result over time.
  • a product e.g. a roving
  • the bandwidth of the roving can be measured online or in real time. If several rovings are processed simultaneously, in addition to the bandwidth, the presence or distribution of gaps in splayed fibers can be recorded and characterized. This means that the time and place of the gaps can be recorded and documented.
  • Applications include winding of fiber coils (C-fiber production), winding, spreading for single-layer or multi-layer fabrics, quality control of single-layer or multi-layered fabrics (especially in the single-layer or multi-layer fabrics)
  • optical imaging device imaging device for
  • optical imaging device imaging device for
  • control device 25 evaluation device, control device

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (20) zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses (1) und ferner ein Verfahren (100) zum Verarbeiten eines textilen Multifilamenterzeugnisses (1), bei welchem das Verfahren zum Erfassen der Struktur verwendet wird. Bei dem Verfahren zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses (19) wird ein zugeführtes Multifilamenterzeugnis (1) linien-/schnittweise in einer zur Zuführrichtung (z) unterschiedlichen Erfassungsrichtung (y) zu einer optisch erfasst, um primäre Erfassungsdaten zu gewinnen (S3). Die Erfassungsdaten werden bewertet (S4) und es wird daraus ein die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1) beschreibender Parameter (p) und/oder dessen Änderung (Δp) abgeleitet (S5). Dieser Parameter (p) oder dessen Änderung (Δp) werden beim Verarbeitungsverfahren zum Regeln eines Vorverarbeitungsschritts (10) oder eines Verarbeitungsschritts (30) verwendet.

Description

Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilannenterzeugnisses und Verfahren zum Verarbeiten eines textilen
Multifilamenterzeugnisses
GEBIET DER ERFINDU NG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses sowie ein Verfahren zum Verarbeiten eines textilen Multifilamenterzeugnisses. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zur Online- oder Echtzeitmes- sung/-regelung der Bandbreite oder allgemein der Struktur eines textilen Multi- filamenterzeugnisses, insbesondere auf der Grundlage von Kohlenstofffasern .
H INTERGRUND DER ERFINDUNG
Werkstoffe auf der Grundlage von Fasern, insbesondere Carbonfasern oder Kohlenstofffasern, und von textilen Multifilamentstrukturen erfreuen sich aufgrund ihrer hervorragenden Materialeigenschaften großer Beliebtheit. Um eine hohe Qualität zu gewährleisten, müssen die Eigenschaften der für derartige Materialien grundlegenden Ausgangs- und Zwischenprodukte, z.B. der einzelnen textilen Faserstoffe oder der Vorgarne oder Rovings, bei der Herstellung oder auch bei der Zwischenaufnahme überwacht werden . Eine derartige Überwachung setzt zunächst einmal die Möglichkeit voraus, die Struktur der Ausgangs- und Zwischenprodukte messtechnisch erfassen, beschreiben und bewerten zu können . Eine stichprobenartige Zwischenkontrolle - z.B. durch Inaugenscheinnahme - ist einerseits im Allgemeinen kaum ausreichend, personalintensiv und fehleranfällig und lässt sich andererseits kaum in schlüssiger Weise in einen automatisierten Prozess integrieren . ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDU NG
Der Erfindung l iegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses sowie ein Verfahren zum Verarbeiten eines textilen Multifilamenterzeugnisses anzugeben, bei welchen auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise die Struktureigenschaften des Multifilamenterzeugnisses bestimmt und zur Regelung von Verarbeitungsschritten genutzt werden können . Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einem Verfahren zum Verarbeiten eines textilen Multifilamenterzeugnisses erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 0 gelöst. Vorteilhafte Wieter- bildungen der Verfahren sind Gegenstand der jeweil igen abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung schafft einerseits ein Verfahren zum Erfassen der Struktur oder eines Strukturmerkmals eines textilen Multifilamenterzeugnisses. Dabei sind Schritte S1 des Zuführens eines Multifilamenterzeugnisses in einer Zuführrichtung z, S2 des linien-/schnittweisen optischen Erfassens des Multifilamenterzeugnisses in einer zur Zuführrichtung z unterschiedlichen
Erfassungsrichtung y und dadurch S3 des Gewinnens von primären
Erfassungsdaten, des S4 Bewertens der primären Erfassungsdaten und S5 des Ableitens mindestens eines die Struktur des Multifilamenterzeugnisses beschreibenden Parameters p und/oder dessen Änderung Δρ aus der
Bewertung S4 der primären Erfassungsdaten vorgesehen . Zum weiteren Verständnis werden folgende Begriffserläuterungen angeführt:
Textile Faserstoffe im Sinne der Erfindung sind linienformige Gebilde, die sich textil verarbeiten lassen (Textilfasern). Sie besitzen das gemeinsame Kennzeichen einer im Verhältnis zu ihrem Querschnitt großen Länge sowie aus- reichend Festigkeit und Biegsamkeit.
Die Textilen Faserstoffe werden nach ihrer Herkunft oder ihrer stofflichen Beschaffenheit unterteilt. Unter einer Faserfeinheit versteht man das Verhältnis zwischen Masse und Länge des Faserstoffes. Man unterscheidet Grob-, Fein-, Feinst- und
Mikrofasern . Endlosfasern oder Filamente sind Fasern praktisch unbegrenzter Länge.
Spinnfasern sind Fasern begrenzter Länge.
Multifilamente bezeichnen Fäden die aus mehreren Filamenten bestehen . Rovings sind Faserbündel oder Faserstränge, bestehend aus endlosen, unverdrehten, gestreckten Filamenten, z.B. mit Durchmessern von 6 μιτι bis 1 0 μιτι.
Multiaxialgelege oder auch Gelege genannt sind textile Flächengebilde und zählen zu den 3D-Textilien . Gelege bestehen aus einzelnen Faserbündeln oder Rovings, welche in einer Ebene parallel zueinander (unidirektional) und/oder in Schichten unterschiedlicher Faserorientierung übereinander - in diesem Fall Multiaxialgelege genannt - angeordnet werden . Durch ein
Maschensystem werden die Positionen der Lagen fixiert.
Tailored-Fibre-Placement bezeichnet die Herstellung von textilen Strukturen durch Aufbringen von trockenen Faserrovings mittels eines Fadens durch Nähbzw. Sticktechnik auf einen Nähgrund (Unterlage). Faserteilung ist das Aufteilen eines Rovings mit hoher Filamentanzahl in mehrere dünne Rovings mit niedrigeren Filamentanzahlen .
Fibre-Patch-Placement bezeichnet ein Verfahren zur Herstellung von gespreizten und einseitig bebinderten Faserbändern, so genannten Patches, die in kurze Stücke geschnitten werden, um sie anschließend definiert abzulegen .
Das Multifilamenterzeugnis kann kontinuierlich zugeführt werden S1 . Dies ist besonders einfach, wenn das Erzeugnis direkt aus einem Herstellungsprozess oder aus einer Zwischenablage - z.B. von einer Spule, Spindel oder Walze - gewonnen und zugeführt wird .
Auch das optische Erfassen S2 kann kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich durchgeführt werden . Insbesondere werden dabei aber die primären Daten mehrfach oder fortgesetzt zu bestimmten Zeitpunkten tO, t1 , t2 erfasst. Das Multifilannenterzeugnis kann z.B. über eine Videoaufnahnne, insbesondere unter Verwendung eines Videosystems oder Videoaufnahmesystems optisch erfasst werden . Grundsätzlich sind jegliche optische Mittel einsetzbar, solange dabei die notwendige räuml iche Auflösung gewährleistet ist.
Die Bewertung S4 der primären optischen Erfassungsdaten, die in diesem Fall z.B. von einer oder mehreren Videoaufnahmen gebildet werden, erfolgt dann auf der Grundlage einer entsprechenden Zeile oder Linie von Pixeln, Bild- punkten oder Bildelementen, welche sich insbesondere entlang der Erfassungsrichtung y erstrecken .
Alternativ dazu kann das Multifilamenterzeugnis z.B. über ein optisches Abtasten oder Scannen unter Verwendung einer optischen Zeilenabtast- einrichtung oder Zeilenscaneinrichtung optisch erfasst werden, wobei diese eine Mehrzahl von Lichterfassungselementen oder optischen Erfassungselementen aufweisen . Die Bewertung S4 erfolgt dabei anhand der primären Erfassungsdaten bildenden Zeilensignale. Das Bewerten S4 der primären optischen Erfassungsdaten und/oder das Ableiten S5 des die Struktur des Multifilamenterzeugnisses beschreibenden Parameters p kann über eine 1 -Bit-Codierung mit einem vorgegebenen
Schwellwert IS erfolgen . Dies ist insbesondere anhand einer Kontrast- oder Intensitätsverteilung in einem Videobild oder in einer abgetasteten Zeile in der Erfassungsrichtung y möglich .
Es sind aber auch andere Kodierungen mögl ich, z.B. dann, wenn detaill ierte Strukturinformationen - also jenseits eines Hell-Dunkel-Schemas - abgeleitet werden sollen .
Als textiles Multifilamenterzeugnis können ein Garn, ein Vorgarn, ein Roving, ein Zwirn, eine Legung, insbesondere ein ein- oder mehrlagiges Gelege, und/oder ein Gewebe oder eine beliebige Kombination dieser Strukturen aus textilen Faserstoffen erfasst werden .
Als textiles Multifilamenterzeugnis kann aber andererseits eben gerade ein Erzeugnis mit oder aus Kohlenstofffasern, Vorstufenfasern von Kohlenstoff- fasern, Keramikfasern, Glasfasern, Polymerfasern (z.B. Aramid) und/oder deren Gemische oder Kombinationen, insbesondere bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Faserlage, erfasst werden, insbesondere wenn es sich dabei um Strukturen mit 1 K bis 48K oder gar darüber hinaus um Strukturen mit mehr als 48K handelt. Insbesondere können auch Strukturen mit mehr als 50K erfasst werden . Denkbar ist auch die Erfassung von Strukturen von bis zu 320K und darüber hinaus.
Als die Struktur des Multifilamenterzeugnisses beschreibender Parameter p kann die Breite des Erzeugnisses, insbesondere im Sinne einer Bandbreite B abgeleitet werden .
Als alternative Parameter oder Merkmale sind das Vorhandensein, die Verteilung und/oder die Lage von Lücken oder Gaps G' ableitbar. Dies ist ins- besondere bei Geweben, beim simultanen Einsatz mehrerer Garne, Vorgarne oder Rovings usw. von großem Vorteil , weil dann über die Lückenverteilung in der Struktur wertvolle Informationen gewonnen werden können .
Sind ein oder auch mehrere die Struktur des Multifilamenterzeugnisses be- schreibende Parameter p und/oder dessen oder deren Änderung Δρ ermittelt, so können diese auch angezeigt, gespeichert und/oder ausgelesen werden . Dadurch ergeben sich völlig neuartige Mögl ichkeiten der Analyse und des Eingriffs zur Regelung, z.B. in einen Fertigungsprozess, z.B. auch im Sinne einer Prozessdokumentation .
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses ein Verfahren zum Verarbeiten eines Multifilamenterzeugnisses geschaffen, und zwar mit einem Verarbeitungsschritt, bei welchem ein bereitgestelltes Multifilamenterzeugnis verarbeitet wird, und mit einem Vorverarbeitungsschritt, welcher dem Verarbeitungsschritt vorgeschaltet ist und welcher dem Verarbeitungsschritt das Multifilamenterzeugnis bereitstellt, wobei zwischen dem Verarbeitungsschritt und dem Vorverarbeitungsschritt ein Verfahren zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird und wobei der mindestens eine die Struktur des
Multifilamenterzeugnisses (1 ) beschreibende Parameter p und/oder dessen Änderung Δρ zur Regelung des Vorverarbeitungsschritts und/oder des
Verarbeitungsschritts verwendet wird . Das Verfahren zum Erfassen der Struktur des Multifilamenterzeugnisses kann dabei zumindest teilweise im Vorverarbeitungsschritt und/oder im eigentlichen Verarbeitungsschritt oder Nachverarbeitungsschritt integriert sein .
Der Vorverarbeitungsschritt kann einen Schritt des Herstellens des Multifilamenterzeugnisses aufweisen oder bilden . Das heißt, dass das Erzeugnis direkt nach seiner Herstellung oder gar während der Herstellung geprüft werden kann, um dann ggf. in den Herstellungsprozess korrigierend und ge- staltend einzugreifen .
Auch besteht die Mögl ichkeit, aufgrund der erfassten Daten eine Prozessdokumentation durchzuführen . Der Vorverarbeitungsschritt kann zusätzlich oder alternativ einen Schritt des Zuführens des Multifilamenterzeugnisses aufweisen oder bilden. Es kann also z.B. ein bereits vorab gefertigtes Erzeugnis geprüft werden, z.B. vor einer weitergehenden Verarbeitung . Der Vorverarbeitungsschritt kann geregelt werden, z.B. indem mindestens ein Vorverarbeitungsparameter - insbesondere rückgekoppelt - geregelt wird, z.B. über einen Regelparameter R, R', welcher z.B. Ergebnis der Bewertung S4 und/oder Ableitung S5 sein kann . Es können dabei z.B. eine Fadenspannung, die Art einer Imprägnierung, die Menge einer Imprägnierung, das Zuschalten von Spreizeinrichtungen und/oder die Eigenschaften von Spreizeinrichtungen geregelt werden.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist weit einsetzbar. Das Verarbeitungsver- fahren kann z.B. mindestens einen Prozess des Wickeins von Faserspulen, des Spreizens, des Faserwickeins, des Webens und des Ausbildens von ein- oder mehrlagigen Gelegen aufweisen oder bilden .
Wenn im textilen Multifilamenterzeugnis das Vorhandensein von Fehlstellen G' erfasst wird, kann in Abhängigkeit vom Ausmaß des Vorhandenseins von
Fehlstellen G' mindestens ein zusätzlicher Prozess im Vorverarbeitungsschritt und/oder im Verarbeitungsschritt begonnen oder beeinflusst werden. Der mindestens eine zusätzliche Prozess kann ein Prozess aus der Gruppe sein, die gebildet wird von einem Prozess des Markierens von erfassten Fehlstellen G', einem Prozess des Aussonderns von Abschnitten des textilen Multifilamenterzeugnisses mit erfassten Fehlstellen G' und einem Prozess des Abschneidens von Abschnitten des textilen Multifilamenterzeugnisses mit erfassten Fehlstellen G', insbesondere bei Schmaltextilien, Gewebebändern und dergleichen .
Durch die Lokalisierung von, wie auch immer gearteten, Fehlstellen, kann also ein weiterer Prozessschritt getriggert werden, wie z.B. eine automatische
Markierung der Fehlstelle mit einer geeigneten Markierung, z.B. durch Farbe, Laser, usw. Dies würde es erlauben, fehlerbehaftetes Material weiterverwendbar zu machen, indem Fehlstellen G', welche eindeutig gekennzeichnet sind, bei einer Weiterverarbeitung umgangen oder ausgesondert werden können . Dies ist vor allem bei Geweben und Gelegen von Relevanz.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auf der Grundlage der beigefügten Zeichnungen erläutert. KURZBERSCHREIBU NG DER FIGUREN
Fig . 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens zum Verarbeiten eines textilen Multifilamenterzeugnisses unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von dessen Struktur zeigt.
Fig . 2 zeigt in Form eines Flussdiagramms eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Struktur eines textilen
Multifilamenterzeugnisses.
Fig . 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Strukturen eines textilen Multifilamenterzeugnisses zeigt, und zwar unter besonderer Berücksichtigung der Bandbreite eines Rovings.
Fig . 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses, und zwar unter Verwendung eines Videoaufnahmesystems in einem Prozess, bei welchem zwei Rovings verarbeitet werden . Fig . 5 zeigt in schematischer Ansicht eine andere Ausführungsform des er- findungsgemäßen Verfahrens zum Verarbeiten eines textilen Multifilament- erzeugnisses.
Fig . 6A bis 7C zeigen in schematischer Form verschiedene Mögl ichkeiten der Bewertung der primären Erfassungsdaten, hier im Zusammenhang mit dem Ableiten der Bandbreite eines Rovings. Fig . 8A bis 9C erläutern in schematischer Form, wie bei der zeilenweisen Auswertung der primären Erfassungsdaten lageunabhängig die Strukturen, hier im Sinne der Bandbreite B, bestimmt werden können .
Fig . 1 0A bis 1 0C erläutern in schematischer Form, wie z.B. bei einem Bandroving, Gelege oder Gewebe bei der zeilenweisen Auswertung der primären Erfassungsdaten lageunabhängig die Strukturen, hier im Sinne der Bandbreite B und des Vorhandenseins einer Lücke G', bestimmt werden können . DETAILBESCHREIBU NG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorl iegenden Erfindung beschreiben. Sämtl iche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert werden .
Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaill ierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.
Nun wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen . Fig . 1 zeigt schematisch, wie eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen 20 der Struktur eines textilen Multifilamenterzeug- nisses 1 in ein Verfahren 1 00 zum Verarbeiten eines textilen Multifilament- erzeugnisses 1 integriert werden kann . Das Verarbeitungsverfahren 1 00 aus Fig. 1 besteht aus einem Vorverarbeitungsschritt 1 0 und einem eigentlichen Verarbeitungsschritt 30. Der Vorverarbeitungsschritt 1 0 kann z.B. ein Herstellungsverfahren für das textile Multifilamenterzeugnis 1 beinhalten . Es ist jedoch möglich, dass der Vor- Verarbeitungsschritt 1 0 auch einfach als Schritt des Bereitstellens oder Zuführens eines vorher erzeugten Multifilamenterzeugnisses 1 aufgefasst wird . Der eigentliche Verarbeitungsschritt 30 kann eine Weiterverarbeitung beinhalten, z.B. im Sinne des Herstellen eines Halbzeugs oder dergleichen . Es ist jedoch auch denkbar, dass der eigentliche Verarbeitungsschritt 30 aus- schließlich das Aufnehmen und Zwischenlagern eines Zwischenerzeugnisses, z.B. eines Rovings oder einer Gewebebahn auf einer Spule oder Walze beschreibt.
Zwischen dem Vorverarbeitungsschritt 1 0 und dem eigentlichen Verar- beitungsschritt 30 ist das Verfahren zum Erfassen 20 der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 zwischengeschaltet. Physikalisch kann dieses Verfahren 20 jedoch teilweise oder vollständig im Vorverarbeitungsschritt 10 oder im eigentlichen Verarbeitungsschritt 30 integriert sein . Die schematische Darstellung der Fig . 1 stellt also insbesondere eine gedankliche Aufspaltung des übergeordneten Verfahrens zum Verarbeiten 1 00 des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 dar.
Der Vorverarbeitungsschritt 10 ist insbesondere dazu geeignet, dem Verfahren 20 zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 , das textile Multifilamenterzeugnis 1 z.B. mit einer Geschwindigkeit v in der Zuführrichtung z zuzuführen .
Das eigentliche Verfahren zum Erfassen 20 der Struktur wird von einer entsprechenden Verarbeitungseinrichtung 20' durchgeführt. In Fig . 1 wird dazu das Multifilamenterzeugnis 1 durch eine optische Anordnung geführt, die in dieser Ausführungsform gebildet wird von einer Lichtquelle 21 zur Aussendung primären Lichts L1 , von alternativen oder gleichzeitigen optischen Aufnahmeoder Erfassungseinrichtungen 22 und 23 und von optionalen und dazwischen geschalteten Optiken 241 und 242.
Denkbar ist auch der Einsatz anderer Formen elektromagnetischer Strahlung als Primärstrahlung L1 . Es können z.B. der infrarote und/oder der UV-Bereich eingesetzt werden . Dabei müssen dann die Strahlungsquelle 21 und die Aufnahme- oder Erfassungseinrichtungen 22, 23 für den jeweiligen Spektralbereich ausgelegt sein .
Im Folgenden wird die Beschreibung anhand des optischen, also visuellen Spektralbereichs, dies stellt jedoch keine grundsätzl iche Einschränkung dar.
Die erste optische Aufnahmeeinrichtung 22 dient dazu, vom Erzeugnis 1 reflektiertes Licht L3 aufzunehmen . Die zweite optische Aufnahmeeinrichtung 23 dient dazu, transmittiertes Licht L2 aufzunehmen . Die ersten und zweiten optischen Aufnahmeeinrichtungen 22 und 23 können z.B. von Videokameras gebildet werden . Denkbar sind auch einfachere Systeme, z.B. im Sinne von Zeilenscaneinrichtungen, die z.B. ausschließlich ein Helligkeitsprofil in einer zur Zuführrichtung z unterschiedlichen Erfassungsrichtung y des Erzeugnisses 1 liefert. Die Erfassungsrichtung (y) ist besonders bevorzugt senkrecht zur Zuführrichtung (z) angeordnet.
Die ersten und zweiten optischen Aufnahmeeinrichtungen 22 und 23 können gemeinsam oder alternativ vorgesehen sein . Die Optiken 241 und 242 können geeignet sein, das Auflösungsvermögen der optischen Abbildung zu steigern und/oder den Kontrast zu regulieren .
Die ersten und zweiten optischen Aufnahmeeinrichtungen 22 und 23 sind über Leitungen 291 und 292 mit einer vorgesehenen Regeleinrichtung 25 verbunden . Die Regeleinrichtung 25 dient der Aufnahme der von den optischen Aufnahmeeinrichtungen bereitgestellten optisch hervorgerufenen Signale als primäre Erfassungsdaten . Die primären Erfassungsdaten oder davon abgeleitete Daten, z.B. im Sinne eines die Struktur des Multifilamenterzeugnisses 1 beschreibenden Parameters p oder dessen Änderung Δρ, können über entsprechende Verfahrensschritte oder Einrichtungen angezeigt 26, gespeichert 27 oder einfach ausgegeben 28 werden .
In Fig. 1 ist dargestellt, dass über die Bewertung der primären Erfassungsdaten mittels der Regeleinrichtung 25 über die Leitung 293 ein Regelparameter R an den Vorverarbeitungsschritt 1 0 und die entsprechende Vorver- arbeitungseinrichtung 1 0' abgegeben wird, um die Vorverarbeitung zu regeln . Diese Vorverarbeitung 1 0 kann z.B. angepasst werden hinsichtlich der Herstellungsparameter zur Erzeugung des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 . Es kann sich z.B. um die Art und den Umfang einer Imprägnierung handeln, mit welcher die Ausgangsmaterialien behandelt werden . Es kann sich jedoch auch um mechanische Parameter handeln, z.B. um das Ausbilden einer mechanischen Vorspannung der zugeführten Fäden oder um das Durchführen oder die Eigenschaften von Spreizvorgängen . Fig . 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches ein Verfahren zum Verarbeiten 1 00 eines textilen Multifilamenterzeugnisses 1 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen 20 der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses 1 darstellt. Es ist zu beachten, dass die in Fig. 2 dargestellte Anordnung grundsätzlich zunächst nur eine gedankl iche Trennung des Vorverarbeitungsschritts 1 0, des Verfahrens zum Erfassen 20 der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 und des eigentlichen Verarbeitungsschritts 30 des Verfahrens 1 00 zeigt. In der Praxis laufen die Vorgänge zu den Schritten 1 0, 20 und 30 im Allgemeinen simultan ab. Sie können auch zumindest teilweise ineinander integriert ausgebildet sein, insbesondere im Hinbl ick auf die sie verwirklichenden Einrichtungen 1 0', 20', 30'. Das Verfahren 20 zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 weist auf einen Schritt S1 des Zuführens des Multifilamenterzeugnisses 1 in einer Zuführrichtung z, einen Schritt des linien-/schnittweisen optischen Erfassens S2 des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 in einer zur Zuführrichtung z unterschiedlichen Erfassungsrichtung y, einen Schritt des Gewinnens S3 primärer Erfassungsdaten durch das optische Erfassen, einen Schritt des Bewertens S4 der primären Erfassungsdaten und dadurch einen Schritt des Ableitens S5 eines die Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 beschreibenden Parameters p und/oder von dessen Änderung Δρ aus der Bewertung der primären Erfassungsdaten .
Aus der Analyse des die Struktur des Multifilamenterzeugnisses 1 beschreibenden Parameters p und/oder dessen Änderung Δρ kann eine Einflussnahme abgeleitet werden auf den Vorverarbeitungsschritt 1 0, den eigentlichen Verarbeitungsschritt 30 oder auf beide.
In Fig. 2 ist über einen Regelparameter R die Einflussnahme auf den Vorverarbeitungsschritt 1 0 angedeutet. Optional ist über einen - gegebenenfalls anderen - Regelparameter R' eine Einflussnahme auf den eigentlichen Verarbeitungsschritt 30 mögl ich, z.B. um in der weiteren Verarbeitung des Schritts 30 auf die Eigenschaften des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 - beschrieben durch den Parameter p und dessen Änderung Δρ - adäquat zu reagieren . Fig . 3 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine mögl iche Anwendung der Erfindung in entsprechenden Produktions- oder Regelprozessen. Dabei handelt es sich hier speziell um die Onlinemessung oder Echtzeitmessung beim
Wickeln und/oder Spreizen von textilen Multifilamenterzeugnissen 1 , z.B.
Rovings.
Im Abschnitt T1 wird mittels einer Videokamera oder eines Zeilenscanners ein zu- und durchgeführtes Erzeugnis 1 optisch erfasst, und zwar linienweise oder schnittweise. Im Schritt T2 werden aus diesen primären Erfassungsdaten aus der optischen Erfassung im Sinne einer Ein-Bit-Codierung Bitfolgen extrahiert, die das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Fasern entlang der Erfassungslinie entlang der Erfassungsrichtung y beim optischen Erfassen, also im Querschnitt, repräsentieren .
Aufgrund der optischen Anordnung und der Auswertung aus Fig . 2 ergibt sich hier die Zuordnung einer Ziffer 0 für die Abwesenheit einer Faser und einer Ziffer 1 für die Anwesenheit der Faser entlang der zur Zuführrichtung z unterschiedlichen Erfassungsrichtung y. Die Beschreibung erfolgt für jedes Pixel , d .h . für jedes Bildelement der bewerteten erfassten Zeile oder Bildzeile.
Eine zusammenhängende Abfolge von„1 " ergibt somit einen von Fasern überdeckten Bereich, im Idealfall also gerade die Bandbreite des zugeführten textilen Multifilamenterzeugnisses 1 an dieser Stelle.
Im Abschnitt T3 werden dann die Bitfolgen mit der Geschwindigkeit v des Zuführens des Erzeugnisses 1 , dessen Lage und der Zeit korreliert, um dann - hier in einer graphischen Darstellung der Bandbreite B als Funktion der Zeit - eine Charakterisierung der Eigenschaften des zugrunde l iegenden Multifila- menterzeugnisses 1 zu erhalten, wie dies im Abschnitt T4 der Fig . 1 dargestellt ist.
Aus der Graphik des Abschnitts T4 aus Fig . 3 kann dann in einem weiteren Abschnitt T5 über die Korrelation über Zeit und Lage die Strukturinformation, hier in Form der Information über die abweichende Bandbreite B angegeben und gegebenenfalls ausgelesen werden .
Fig . 4 zeigt andere Details aus den in Fig . 3 dargestellten Prozessen .
In den Abschnitten TV und T1 " zum Abschnitt T1 aus Fig . 3 wird hier eine Filmaufnahme einer Wicklung mit einer Probe mit zwei verschiedenen Rovings beschrieben. Im Abschnitt T1 " ist die entsprechende Auswertezeile markiert, in welcher die linien-/schnittweise Analyse der beiden Rovings in den er- fassten Primärdaten im Sinne der Videoaufzeichnung erfolgt.
In den Abschnitten T2' und T2" erfolgt dann mittels entsprechender Modellierung eine Auswertung der aufeinander folgenden Zeileninformationen unter Korrelation mit der Zeit und der Lage beim Zuführen des textilen Multi- filamenterzeugnisses 1 .
Über die entsprechenden Korrelationen im Abschnitt T2' kann dann ein Zusammenhang hergestellt werden zwischen den im Abschnitt T2" gezeigten Anordnungen der Zeileninformationen und der zeitlichen Abfolge der Ban- dbreiten der einzelnen Fasern und der Gesamtbandbreite, wie dies im
Abschnitt T3/T4 der Fig . 4 dargestellt ist.
Fig . 5 zeigt in Form eines Blockdiagramms, wie eine zur Ausführungsform der Fig . 3 analoge Abfolge für ein Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen Multifilamenterzeugnisses 1 in einem Verfahren zum Verarbeiten/Herstellen des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 eingesetzt werden kann .
Dabei ist die Prozessabfolge aus der Fig . 3 um Schritte T6 und T7 erweitert, welche auf der Grundlage der ermittelten Strukturparameter p und/oder deren Änderung Δρ, z.B. basierend auf der ermittelten Bandbreite B, eine Regelung von Verarbeitungs- oder Herstellungsparametern ableiten und dadurch Ein- fluss nehmen auf die entsprechenden Strukturgrößen des zugeführten oder hergestellten textilen Multifilamenterzeugnisses 1 , z.B. eben auf die Bandbreite oder auf Lücken in einem Gewebe.
Geregelt werden können dabei sämtl iche Betriebsparameter, die für die Verarbeitung oder Vorverarbeitung und insbesondere für die Herstellung relevant sind, z.B. die Fadenspannung, das Vorhandensein und die Art und Weise einer Spreizung, das Vorhandensein und die Art und Weise einer möglichen Imprägnierung der Ausgangsmaterialien usw.
Die Fig . 6A bis 6C beschreiben ein mögliches Vorgehen beim Ableiten der Bandbreite B eines Multifilamenterzeugnisses 1 im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens 20 zum Erfassen 20 der Struktur.
Schematisch dargestellt ist aus der Einrichtung 20' zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 die Anordnung der optischen Auf- nahmeeinrichtung 22. Diese optische Aufnahmeeinrichtung 22 arbeitet, wie das im Zusammenhang mit Fig . 1 dargestellt wurde, auf der Grundlage des vom Erzeugnis 1 reflektierten Lichts L3.
Die optische Erfassungseinrichtung 22 besteht aus einer Mehrzahl von einzelnen Lichterfassungselementen 11 , 12, ... Aus der Anordnung der Fig . 1 ergibt sich, dass die optische Aufnahmeeinrichtung 22 das vom Erzeugnis 1 reflektierte Licht L3 misst. Unter der Voraussetzung, dass es sich bei dem Erzeugnis 1 um eine "helle" Struktur vor einem vergleichsweise dunklen Hintergrund handelt, ergibt sich in Reflexion die in der Graphik der Fig . 6B schematisch dargestellte Intensitätsverteilung .
Setzt man einen bestimmten Schwellwert IS für die Verteilung der Intensität IR in Reflexion an, so lässt sich die in Fig . 5C dargestellte Ein-Bitcodierung ableiten, wobei alle diejenigen Lichterfassungselemente oder Bildelemente 11 , 12, deren Intensitätswert I über dem Schwellwert IS l iegt, eine„1 " zugeordnet wird, wogegen den anderen Lichterfassungselementen oder Bildelementen eine„0" zugeordnet wird .
Aus einer derartigen Zuordnung ergibt sich eine Bandbreite B = 5 in Einheiten der Bildelemente oder Lichterfassungselemente 1 , 11 , 12, ... der zugrunde liegenden optischen Aufnahmeeinrichtung 22.
Die Fig . 7A bis 7C zeigen eine zu den Fig. 6A bis 6C analoge Darstellung, wobei hier jedoch die zweite optische Aufnahmeeinrichtung 23 mit Lichtauf- nahmeelementen 11 , 12, ... zugrunde gelegt wird, welche in Transmission in Bezug auf die Lichtquelle 21 aus der Anordnung 20' der Fig . 1 arbeitet.
In Fig . 7B wird somit deutl ich, dass durch das Erzeugnis 1 die Lichterfassungselemente oder Bildelemente 15, ..., 19 abgedeckt und abgeschattet werden, so dass diese eine Intensität IT in Transmission erhalten, die den Schwellwert IS nicht überschreiten, so dass sich unter der gleichen Ein- Bitcodierung wie bei der Abfolge der Fig . 6A bis 6C die in Fig . 7C gezeigte Bitfolge mit einer abgeleiteten Bandbreite B = 5 für das Erzeugnis 1 ergibt.
Grundsätzlich sind auch andere Codierungen mögl ich, z.B. Codierungen mit mehr als einem Bit, wobei dann verschiedene Schwellwerte für die Intensitätsverteilung zugrunde zu legen sind . Bei der in den Fig . 6A und 7A gezeigten Anordnungen für die Lichtempfangselemente 11 , 12, ... kann es sich auch der Einfachheit halber um entsprechende Pixel, insbesondere einer Videozeile, eines Videobildes, handeln, sofern ein Videosystem anstelle eines Zeilenscanners verwendet wird. Die Fig . 8A bis 8C und 9A bis 9C beschreiben Situationen, wie sie sich in der Praxis mit den in den Fig . 6A bis 7C dargestellten Anordnungen ergeben können .
In Fig. 8A ist der Verlauf eines textilen Multifilamenterzeugnisses 1 darge- stellt. Aufgrund der Zuführgeschwindigkeit v in der Zuführrichtung z ergeben sich für die optischen Aufnahmeeinrichtungen 22 und 23 im Verlauf der Zeit die mit den Zeitpunkten tO, t1 , t2 bezeichneten Situationen. Das bedeutet, dass zu den unterschiedlichen Zeitpunkten tO, t1 , t2 unterschiedliche Lichtaufnahmeelemente 11 , 12, ... belichtet/abgeschattet werden, und zwar je nach Verlauf, Struktur und Lage des Erzeugnisses 1 ober- oder unterhalb der jeweil igen optischen Aufnahmeeinrichtung 22 bzw. 23.
Aus den in Fig . 8A dargestellten Anordnungen lässt sich die Wertetabelle der Fig . 8B ableiten . In Fig . 8A ist das Erzeugnis 1 mit im Wesentlichen konstanter Bandbreite ausgebildet, jedoch mit einer Krümmung im zeitl ich/räuml ichen
Verlauf. Im Ergebnis ändert sich für die verschiedenen Zeitpunkte tO, t1 , t2 die jeweil ige Bandbreite B = B(t) mit dem Wert 5 nicht, wohl aber die Lage der die Bandbreite charakterisierenden zusammenhängenden Bitfolge mit lauter Einsen .
In Fig. 8C ist der zeitliche Verlauf der Bandbreite B = B(t) als Funktion der Zeit t noch einmal dargestellt. Unabhängig von der Lage des Erzeugnisses 1 in Bezug auf die optischen Aufnahmeeinrichtungen 22, 23 liegt eine konstante Bandbreite B = 5 vor. Die Situation gestaltet sich jedoch anders, wenn man die in Fig . 9A gezeigte Struktur zugrunde legt. Zu den Zeitpunkten tO und t2 ist die Situation identisch wie bei der Anordnung der Fig . 8A. Zum Zeitpunkt t1 jedoch ist das Erzeugnis 1 nicht gekrümmt sondern weist eine Verdickung, d .h . also eine gesteigerte Bandbreite B auf.
Aus der Fig . 9A lässt sich wieder die in Fig . 9B dargestellte Tabelle ableiten, wobei hier für den Zeitpunkt t1 die Länge der Bitfolge mit lauter Einsen 7 beträgt, so dass für den Zeitpunkt t1 sich eine größere Bandbreite mit B = 7 ergibt. Das Auswerteergebnis aus der Tabelle der Fig . 9B ist noch einmal graphisch im Graphen der Fig . 9C dargestellt. Die Fig . 1 0A bis 1 0C zeigen in analoger Weise zu den Fig . 8A bis 8C und 9A bis 9C eine Auswertemögl ichkeit beim Auftreten eines Gaps oder einer Lücke G' mit einer gewissen lokalen Lückenbreite G, z.B. gerade dann, wenn ein Gewebe, Gelege oder ein Bandroving als textiles Multifilamenterzeugnis 1 erfasst werden sollen .
Gemäß Fig . 10A besitzt ein derartiges mit der Geschwindigkeit v in z-Richtung zugeführtes textiles Multifilamenterzeugnis 1 eigentlich eine Bandbreite B, näml ich unter anderem zu den Messzeitpunkten tO und t2. An einer oder mehreren Stellen sind jedoch eine oder mehrere Lücken G' in der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses 1 vorhanden, die eine bestimmte lokale
Lückenbreite G in der Erfassungsrichtung y aufweisen . In Fig . 1 0A ist eine einzelne Lücke G zum Messzeitpunkten t1 gezeigt.
Die Erfassungs- und Auswertetabelle der Fig . 10B zeigt das Ergebnis, näml ich eine in y-Richtung durchgehende Struktur mit der Bandbreite B = 5 zu den Messzeitpunkten tO und t2 und ein Lückenstruktur zum Messzeitpunkt t1 mit einer Lücke G' mit lokaler Lückenbreite G = 3 und Teilstrukturen mit lokalen Teilbandbreiten B' = 2 und B" = 2. Fig . 10C stellt dieses Ergebnis graphisch im zeitlichen Verlauf dar.
Diese und weitere Aspekte werden nun der Grundlage der nachfolgend Bemerkungen weiter erläutert: Insbesondere bei der Betrachtung von Wickelprozessen, bei welchen z.B. ein Carbonroving 50K, der einer Filannentanzahl von 50.000 entspricht, verarbeitet wird, ergibt sich, dass während des Wickelns Schwankungen in der Bandbreite des Produkts auftreten . Als Ursachen können häufig Schwankungen im zu- gründe l iegenden Ausgangsmaterial ausgemacht werden, insbesondere wenn Kohlenstofffasern mit einer hohen Faserzahl verwendet werden, typischerweise im Bereich von 50K oder darüber.
Zur Überwachung der Bandbreite werden erfindungsgemäß also ein System und ein Verfahren vorgeschlagen, welche es erlauben, mit geeigneten Messmitteln die Bandbreite oder andere Strukturelemente zu messen, auszuwerten, auszugeben und daraus dann gegebenenfalls Regelparameter abzuleiten .
Es wird z.B. mittels eines Videosystems das Ablegen eines Erzeugnisses, z.B. eines Rovings, überwacht. Dazu kann Online oder in Echtzeit die Bandbreite des Rovings vermessen werden . Falls mehrere Rovings gleichzeitig verarbeitet werden, kann neben der Bandbreite auch das Vorhandensein oder die Verteilung von Lücken bei gespreizten Fasern aufgenommen und charakterisiert werden . Es können dadurch also Zeitpunkt und Ort der Lücken erfasst und dokumentiert werden .
Als Anwendung bieten sich an das Wickeln von Faserspulen (C-Faser-Pro- duktion), das Wickeln, das Spreizen für ein- oder mehrlagige Gelege, die Qualitätskontrolle von ein- oder mehrlagigen Gelegen (insbesondere im
Hinbl ick auf Lücken), TFP-Prozesse/-Produkte (Tailored Fibre Placement), die Faser- oder Bandablage, das Weben und die Gelegeherstellung . Anwendungen sind mögl ich und sinnvoll , wenn Fasern von 1 K bis 50K oder sogar über 50K involviert sind. Denkbar ist auch die Anwendung bei Strukturen von bis zu 320K und darüber hinaus.
Bezugszeichenl iste
1 textiles Multifilannenterzeugnis, Vorgarn, Garn, Zwirn, Roving, Ein- oder mehrlagiges Gelege, Gewebe
1 0 Vorverarbeitungsabschnitt/-schritt
1 0' Einrichtung für die Vorverarbeitung
20 erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen der Struktur eines textilen
Multifilamenterzeugnisses
20' Einrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
21 Lichtquelle, Strahlungsquelle
22 erste optische Aufnahmeeinrichtung, erste Lichterfassungseinrichtung erste Erfassungs-/Aufnahmeeinrichtung für elektromagnetische
Strahlung
23 zweite optische Aufnahmeeinrichtung, zweite Lichterfassungseinrichtung zweite Erfassungs-/Aufnahmeeinrichtung für elektromagnetische
Strahlung
241 optische Abbildungseinrichtung, Abbildungseinrichtung für
elektromagnetische Strahlung
242 optische Abbildungseinrichtung, Abbildungseinrichtung für
elektromagnetische Strahlung
25 Auswerteeinrichtung, Regeleinrichtung
26 Anzeige, Anzeigeeinrichtung
27 Speicher, Speichereinrichtung
28 Ausgabe, Ausgabeeinrichtung
291 Leitung
292 Leitung
293 Regelleitung, Leitung
30 eigentlicher Verarbeitungsschritt, Hauptverarbeitungsschritt
30' Einrichtung für die eigentliche Verarbeitung/Hauptverarbeitung
1 00 Verfahren zum Verarbeiten eines Multifilamenterzeugnisses
1 00' Vorrichtung/System zum Verarbeiten eines Multifilamenterzeugnisses
B Bandbreite
G lokale Lückenbreite
G' Lücke, Gap, Fehlstelle
I Lichterfassungselement, Erfassungselement für elektromagnetische Strahlung
11 , 12, ... Lichterfassungselement, Erfassungselement für
elektromagnetische Strahlung L1 Primärl icht, Primärstrahlung
L2 transmittiertes Licht, transmittierte elektromagnetische Strahlung
L3 reflektiertes Licht, reflektierte elektromagnetische Strahlung p Parameter, der die Struktur beschreibt
Δρ Änderung des Parameters p
R Regelparameter
R' Regelparameter
t Zeit
tO Zeitpunkt
t1 Zeitpunkt
t2 Zeitpunkt
v Geschwindigkeit des Zuführens
y Erfassungsrichtung
z Zuführrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erfassen (20) der Struktur eines textilen
Multifilamenterzeugnisses (1 ),
mit den Schritten :
(51 ) Zuführen eines Multifilamenterzeugnisses (1 ) in einer Zuführrichtung (z),
(52) linien-/schnittweises optisches Erfassen des Multifilamenterzeugnisses (1 ) in einer zur Zuführrichtung (z) unterschiedlichen Erfassungsrichtung (y) und dadurch,
(S3) Gewinnen von primären Erfassungsdaten,
(54) Bewerten der primären Erfassungsdaten und
(55) Ableiten mindestens eines die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1 ) beschreibenden Parameters (p) und/oder dessen Änderung (Δρ) aus der Bewertung (S4) der primären Erfassungsdaten .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die Erfassungsrichtung (y) senkrecht zur Zuführrichtung (z) angeordnet ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem das Multifilamenterzeugnis (1 ) kontinuierl ich zugeführt (S1 ) wird und bei welchem das optische Erfassen (S2) mehrfach oder fortgesetzt zu bestimmten Zeitpunkten (tO, t1 , t2) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem das Multifilamenterzeugnis (1 ) über eine Videoaufnahme, insbesondere mittels eines Videosystems (22, 23, 241 , 242) - optisch erfasst wird (S2) und die Bewertung (S4) der die primären Erfassungsdaten bildenden Videoaufnahme anhand einer entsprechenden Linie von Pixeln (11 , 12, ...) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3,
bei welchem das Multifilamenterzeugnis (1 ) über ein optisches Abtasten mittels einer optischen Zeilenabtasteinrichtung (22, 23) mit einer Mehrzahl von Lichterfassungselementen (11 , 12, ...) optisch erfasst wird und die Bewertung (S4) anhand der die primären Erfassungsdaten bildenden Zeilensignale erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Bewerten (S4) der primären Erfassungsdaten und/oder das Ableiten (S5) des die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1 ) beschreibenden Parameters (p) über eine 1 -Bit-Codierung mit einem vorgegebenen
Schwellwert (IS) erfolgt, insbesondere anhand einer Kontrast- oder
Intensitätsverteilung in einem Videobild oder in einer abgetasteten Zeile in der Erfassungsrichtung (y).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem als textiles Multifilamenterzeugnis (1 ) mindestens ein Garn, ein Vorgarn, ein Roving, ein Zwirn, eine Legung, insbesondere eine Ein- oder mehrlagiges Gelege, und/oder ein Gewebe oder eine beliebige Kombination dieser Strukturen aus textilem Faserstoff erfasst wird .
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem als textiles Multifilamenterzeugnis (1 ) ein Erzeugnis mit oder aus Kohlenstofffasern, Vorstufenfasern von Kohlenstofffasern, Polymerfasern, Aramidfasern, Keramikfasern, Glasfasern und/oder deren Gemischen oder Kombinationen, insbesondere bezogen auf das Gesamtgewicht einer jeweil igen Faserlage, erfasst wird .
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem als die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1 )
beschreibender Parameter (p) die Breite des Erzeugnisses (1 ), insbesondere eine Bandbreite (B), das Vorhandensein, die Verteilung und/oder die Lage von Lücken abgeleitet wird .
1 0. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem mindestens ein die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1 ) beschreibender Parameter (p) und/oder dessen Änderung (Δρ) angezeigt (26), gespeichert (27) und/oder ausgelesen (28) wird .
1 1 . Verfahren zum Verarbeiten (1 00) eines Multifilamenterzeugnisses (1 ), mit einem Verarbeitungsschritt (30), bei welchem ein bereitgestelltes
Multifilamenterzeugnis (1 ) verarbeitet wird, und
- mit einem Vorverarbeitungsschritt (1 0), welcher dem
Verarbeitungsschritt (30) vorgeschaltet ist und welcher dem
Verarbeitungsschritt (30) das Multifilamenterzeugnis (1 ) bereitstellt,
wobei zwischen dem Verarbeitungsschritt (30) und dem Vorverarbeitungsschritt (10) ein Verfahren (20) zum Erfassen der Struktur des textilen Multifilamenterzeugnisses (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0 durchgeführt wird und
wobei der mindestens eine die Struktur des Multifilamenterzeugnisses (1 ) beschreibende Parameter (p) und/oder dessen Änderung (Δρ) zur
Regelung des Vorverarbeitungsschritts (10) und/oder des Verarbeitungsschritts (30) verwendet wird .
1 2. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
bei welchem das Verfahren zum Erfassen (20) der Struktur des Multifilament- erzeugnisses (1 ) zumindest teilweise im Vorverarbeitungsschritt (1 0) und/oder im Verarbeitungsschritt (30) integriert ist.
1 3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 oder 1 2, bei welchem der Vorverarbeitungsschritt (1 0) einen Schritt des Zuführens und/oder einen Schritt des Herstellens des Multifilamenterzeugnisses (1 ) aufweist oder bildet.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 1 3, bei welchem der Vorverarbeitungsschritt (1 0) geregelt wird, indem mindestens ein Vorverarbeitungsparameter - insbesondere rückgekoppelt - geregelt wird .
1 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 14, bei welchem eine Fadenspannung, die Art einer Imprägnierung, die Menge einer Imprägnierung, das Zuschalten von Spreizeinrichtungen und/oder die Eigenschaften von Spreizeinrichtungen geregelt werden .
1 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 1 5, welches mindestens einen Prozess des Wickeins von Faserspulen, des Spreizens, des Faserwickeins, des Webens, des Ausbildens von ein- oder mehrlagigen Gelegen und der Faserteilung aufweist oder bildet.
1 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 1 bis 1 6, bei welchem im textilen Multifilamenterzeugnis (1 ) das Vorhandensein von Fehlstellen (G') erfasst wird und
bei welchem in Abhängigkeit vom Ausmaß des Vorhandenseins von
Fehlstellen (G') mindestens ein zusätzlicher Prozess im Vorverarbeitungsschritt (1 0) und/oder im Verarbeitungsschritt (30) begonnen oder beeinflusst wird .
1 8. Verfahren nach Anspruch 1 7,
bei welchenn der nnindestens eine zusätzliche Prozess ein Prozess aus der Gruppe ist, die gebildet wird von einem Prozess des Markierens von erfassten Fehlstellen (G'), einem Prozess des Aussonderns von Abschnitten des textilen Multifilamenterzeugnisses (1 ) mit erfassten Fehlstellen (G') und einem
Prozess des Abschneidens von Abschnitten des textilen Multifilamenterzeugnisses (1 ) mit erfassten Fehlstellen (G').
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