TWI810511B - 自動線軸控制 - Google Patents

Abstract

本發明係關於線軸的品質控制的方法。

Description

自動線軸控制

本發明係關於一種用於線軸的品質控制的方法。

單絲紗線和複絲紗線(尤其是以纖維素為主)是以大規模在生產且被使用在譬如像是紡織工業的許多領域中，但也使用在科技工業中。這些單絲及複絲的例子是藉由萊賽爾(lyocell)處理從溶劑(通常是水和N-甲基嗎啉N-氧化物(N-methylmorpholine-N-oxide,NMMO)的混合物)中的纖維素成分製造出來的。在旋轉和各種後處理之後，單絲和複絲被捲繞成在卷線筒(spool)上的線軸(bobbin)，然後在進一步使用(譬如，包裝並運送給客戶)之前先予以存放。樣本典型地從被製造的絲線或紗線被取得且各種參數被評估。然而，品質控制對於被捲繞在卷線筒上的絲線及紗線亦是必要的。

因為高生產速度的關係，在一萊賽爾工廠中每天可生產出數千個這種線軸，然後它們必須被送至用於所想要的特性的後期控制。因此，一方面線軸的品質特徵被量化，然後可用於線軸(即，捲繞在線軸上的絲紗線)的特徵化。與此同時，即時的評估亦允許回饋給製程，因為視覺可見的絲紗線缺陷可回報給製造部門，使得如果需要的話可對製程進行介入。

目前，這些線軸檢查主要是手動地實施，即由受過特殊訓練的人員視覺地檢視個別線軸的缺陷。這是個高度專業的工作，因為一表面必須在儘可能短的時間內對一大數量可能的錯誤及缺陷予以檢視並加以評估。這有數項缺點。例如，儘管有良好的訓練，在這些檢視期間肯定存在評估的變化性(variability)，以及一直存在著錯誤以及缺陷被忽視的可能性。而且，在評估期間的人工處理會在線軸上產生錯誤或缺陷。與此同時，大數量的線軸的即時評估通常是不可能的，尤其是在連續作業的生產線上。因此，若不是在生產和評估之間有時間落差(例如，對生產控制作出即時的必要回饋是不可能的)，就是並非所有線軸都被評估(只有某些數量的淡線軸被檢測，根據個別製造工廠的經驗，這可提供統計上有意義的數據)。這不再是可接受的，尤其是因為對於文件憑證要求以及購買者的要求的不斷增加。同時，完整的評估和評估結果的憑證被要求。這對於用於製造工廠自己的客觀的缺陷記錄的可能性是有利的。

然而，對於不再用人類檢視來檢驗某些種類的缺陷已經有方法。例如，DE202006002317U1揭露一種檢驗絲線線軸的方法。在此方法中，雷射掃描器被用來偵測尤其是絲線斷裂及其它絲線缺陷。在此文獻中所揭露的是雷射掃描器被單獨地使用，因為如果不如此的話則該檢測裝置會變得太昂貴並太佔空間。DE4124750A1揭露一種檢測捲繞缺陷的裝置。此文獻的目的亦是要偵測紗線斷裂或類似的絲線缺陷，在此處一光線被用來掃描線軸的端面，用以偵測在該線軸的端面上的紗線饋送的缺陷。DE102005001223A1揭露一種用偵測旋轉的芽葉(buds)的方位的裝置，例如，用以能夠用目標方式分離這些旋轉的芽葉。JPH0672634A和JPS63272753A揭露光學相機。就此而言，此前技術係關於絲線線軸的檢測，其聚焦在絲線斷裂和類似的缺陷上，每一缺陷被單一類型的檢測偵測。DE202006002317U1在其內文中明確地指出只使用一種檢測的好處。此現有技術因而無法取代人類檢測捲繞在線筒(線軸)上的絲線，因為特別是它在偵測大量的缺陷種類上並不成功。

因此，本發明的目的是要克服先前技術的這些缺點。

因此本發明提供一種依據請求項1所述的方法。較佳實施例在附屬請求項及下面的描述中被給出。

本發明提供一種線軸(俗稱捲繞在管子上的絲紗線的單絲或複絲)的品質控制方法，其中，線軸的表面用光學系統來偵測且所獲得的數據被自動地與特殊的參束限制條件相比較並藉以決定線軸的品質。在本發明的意義中，表面係指線軸的正面(face)和腳(foot)的表面以及殼(shell)表面這兩者。正面和腳表面的檢測特別用於可靠地偵測在線軸核心上的缺陷。

較佳的是，表面的偵測是以一種待檢測的個別線軸在偵測期間係繞著自己的縱長軸線轉動的方式被實施。以此方式，靜態的光學系統可輕易地且可靠地偵測線軸的整個表面。能夠實施該線軸的動運動的系統是已知的。與此同時，較佳的是，將線軸直接插入到此等系統中或插入上游載入系統(譬如，轉塔/旋轉料架/連續的運送系統等等)亦被自動地實施。這簡化了大數量的線軸的檢測且亦避免掉源於人工處理造成的錯誤。此外，此製程控制不只允許無接觸式評估，而且在把線軸插入到該系統中時以及在將線軸從系統中取出時亦將線軸的所有接觸標準化。

線軸表面的光學偵測以及與被界定的標準數值相比較允許線軸品質的快速且品質上永遠恆定的評估。在此處已令人驚奇地顯示的是，儘管工作複雜(其在上文所述的目前的製造流程中需要特別訓練的人員)，由適當的數據評估系統實施的自動化的控制以及與特殊化參數的比較允許一快速且可靠的評估。

依據本發明，已被顯示的是，對於令人滿意的評估而言，兩種不同類型的光學系統的組合是必需的。一方面，一基於多維度雷射掃描器的光學系統是必要的，其適合偵測粗糙的缺陷。尤其是，這些缺陷被線軸偏離其正常組態的偏差顯露出來。這些缺陷尤其是包括主要損傷，譬如在線軸表面(殼表面)上的凹痕、與所想要的線軸形狀之間的偏差(譬如，馬鞍形結構或側環結構)、以及核心缺陷，即不利地影響該線軸的整體構造的捲繞核心的缺陷(其藉由偵測和評估端面和腳表面而被良好地完成)。特別適合此目的的是掃描線軸的表面以及因為線軸的轉動而能夠產生線軸形狀的輪廓的系統。例如，雷射掃描系統適合此目的。被獲得的輪廓形狀然後可被輕易地與所想要的線軸的標準形狀比較且任何的偏差可因而被評估出來。

另一方面，像記錄光學系統(相機)是必要的，其捕捉影像(尤其是殼表面的影像)，然後可以評估相關的缺陷(譬如，污染物、指紋、纖維或脈絡斷裂等等。如果此等系統和光源一起使用的話，則靈敏度可被進一步提高且額外的參數(譬如，線軸的色調)可被偵測。發出特定波長(或特定波長範圍)及/或光圖案的光源(譬如，脈衝式照明、波長的變化、光強度的變化、及照明的高頻改變)都適用於此處。以此方式，如上文說明的，一方面評估的靈敏度(和準確性)可被改善，且另一方面其它參數可被檢驗(例如，藉由將它們與標準的顏色圖案或色彩相比較)。因此，該表面的影像被取得且這些影像再次(當做二維影像)與所想要的標準條件相比較。以此方式，與待評估的絲紗線有更強的關連性的較小但高度相關的缺陷及缺點可被偵測出來並量化。這些缺陷特別包括像是指紋、灰塵、毛髮、昆蟲等等的污染物、以及線頭(lint)、斷裂處、斷枝(snag)及類似的核心缺陷。為此目的，如以在上文說明的，影像產生系統可被使用，譬如相機。

因此，原則上可以只使用兩個光學系統來實施線軸的大量自動化品質控制。為此目的，線軸首先被載入到該線軸控制系統內，較佳地如上文所述被自動地載入，然後在不接觸該等光學系統下被偵測。所獲得的數據允許該線軸的品質的評估(缺陷的類型及數量)，其在適當的人員將測量數據視覺化之後被人工地完成、或藉由與特定的標準數值比較而被自動地完成。藉由使用自我學習評估單元，此系統可在操作期間持續地提高線軸評估的準確性。藉此，當使用自行調整的演算法(adaptive algorithm)時，可獲得自動作動的分類器。

當然，不只兩個光學系統而是更多數量的光學系統可被用來偵測線軸表面。這可提高評估的準確性，因為例如不同的相機系統對於不同類型的缺陷及缺點具有不同的靈敏度。例如，藉由使用不同光源來在光學偵測期間照明該線軸，色調上的偏差或變化被偵測出來。不同類型的相機可被用來獲得線軸表面的不同類型的影像，使得該處理可被更好地適用於不同類型的缺陷上。

因為評估尤其是，較佳地由自我學習數據評估系統來實施，所以被檢視的線軸的錯誤的統計評估和記錄可以極大的精確度來實施及儲存。這導致一數據圖書館的自動建立，這對於線軸上的絲紗線的未來使用亦有所幫助。與此同時，如果線軸的評估係即時地緊接著個別絲紗線的製造的話，則此系統亦對於自動化製造控制有貢獻。因此，取決於在線軸上/線軸處被偵測到的缺陷的類型，相應的錯誤訊息可被傳送至個別的生產設施，然後該等生產設施可對該等錯誤訊息快速地反應。因此，依據本發明的系統不只可對線軸的品質控制的改善有貢獻，還可對整個生產製成的品質控制有貢獻。

藉由使用本發明的方法，具有單絲的線軸以及具有複絲的線軸都可被評估。而且，不同尺寸的線軸可使用此方法來評估，這包括了單純因為線軸的尺寸和重量的關係而讓目前人工檢視有困難的極大的線軸在內。

依據本發明的方法所能達成的優點可如下所列: 1.)能夠自動地將線軸送入該控制系統並從該控制系統移出的能力允許大量的線軸被處理。 2.)藉由使用一允許待評估的線軸繞縱長軸線(捲繞器核心)轉動的裝置可永久安裝用於評估的光學系統，使得在評估期間恆定的條件占上風。 3.)藉由取得轉動中的線軸的測量數據，該線軸的二維輪廓可因而被產生，使得例如由有缺陷的捲繞核心所造成的粗糙的捲繞錯誤或線軸缺陷可被輕易地偵測出來。 4.)藉由如上所述地將兩個光學系統結合，非必要地結合光源，待評估的相關錯誤或缺陷可用足夠的可靠度和可再現性被偵測出來，使得“人”的因素以及無可避免的與之相關的錯誤來源(非偵測的錯誤)以及在被偵測的錯誤的評估上的變動可被排除。 5.)該系統允許大數量的線軸的全自動化評估，使得相比於生產製程在評估上不會有很大的時間延遲，也不必放棄個別線軸的評估。 6.)以此方式，缺陷警告可實質上即時地被傳送至生產工廠控制。 7.)缺陷偵測和評估可在質與量上被具體化，使得一致的數據可在很長的生產期間於此處被獲得。 8.)藉由使用測量數據評估與分類的自我學習系統，線軸的評估可持續進化，讓該系統持續地更可靠且更健全。被獲得的數據適合用來提供數據的電子圖書館，使得可以有最適化的選項，尤其是關於線軸的未來使用。例如，該系統可很輕易地自動找出在品質上(例如，關於捲繞缺陷)極相似的線軸(並例如將它們湊在一起以用於未來的共同用途)。 9.)藉由增加用於評估的光學系統的數量，缺陷偵測和缺陷評估可被進一步差異化，不同類型的缺陷可被更好地偵測及量化，更多關於產品變化的數據可被獲得。

圖1至3顯示可用依據本發明的系統及方法偵測的典型的缺陷種類。 [圖1]顯示脈絡斷裂類型的缺陷。 [圖2]顯示污染類型的錯誤。 [圖3]顯示線軸損傷類型的錯誤。

Claims (9)

1. 一種用於線軸的品質控制的方法，特徵在於線軸用至少兩個光學系統予以評估，一個系統包含用於取得數據以產生該線軸的輪廓的雷射掃描器、及該至少一另一系統包含用於取得數據以產生線軸表面的二維影像的光學相機。
2. 如請求項1之方法，其中當該線軸被該等光學系統測量時，該線軸繞著其縱長軸線轉動。
3. 如請求項1或2之方法，其中獲得的測量數據被一數據評估系統拿來與用於評估該線軸的品質的標準數值相比較。
4. 如請求項1之方法，其中在數據取得期間，該線軸被波長可特別地調整以及光圖案可不同地調整的光照明。
5. 如請求項1之方法，其中該線軸被自動地插入到用於品質控制的該系統內且在完成測量時被自動地送出該系統。
6. 如請求項1之方法，其中當該評估所獲得的品質評價超出一些限制條件時，自動傳送警告訊息給生產控制。
7. 如請求項1之方法，其中該線軸是絲線線軸或紗線線軸。
8. 如請求項1之方法，其中多於兩個光學系統被使用。
9. 如請求項1之方法，其中用來評估被收集的測量數據的該系統是自我學習系統。