WO1999054532A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von optischen merkmalen von garnen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von optischen merkmalen von garnen Download PDF

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WO1999054532A1
WO1999054532A1 PCT/EP1999/000444 EP9900444W WO9954532A1 WO 1999054532 A1 WO1999054532 A1 WO 1999054532A1 EP 9900444 W EP9900444 W EP 9900444W WO 9954532 A1 WO9954532 A1 WO 9954532A1
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yarn
camera
light source
thread
light
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PCT/EP1999/000444
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Inventor
Christoph Kuratle
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter Ag
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/26—Arrangements facilitating the inspection or testing of yarns or the like in connection with spinning or twisting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H63/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package
    • B65H63/06—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions ; Quality control of the package responsive to presence of irregularities in running material, e.g. for severing the material at irregularities ; Control of the correct working of the yarn cleaner
    • B65H63/062—Electronic slub detector
    • B65H63/065—Electronic slub detector using photo-electric sensing means, i.e. the defect signal is a variation of light energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the prior application relates to a method for determining optically appearing features of yarns consisting of individual fibers according to claim 1 and a device for performing the method for determining the yarn uniformity, e.g. yarn diameter, thinning, thick spots, nits and e.g. CV %, and there are essentially two methods for measuring the hairiness of the game.
  • Optical measuring methods are preferably used to measure hairiness. These are two different ones, with the one continuously passing the yarn past several light barriers.
  • the light barrier is arranged perpendicular to the yarn axis, depending on the length of the fibers protruding from the body, one or more light barriers covered With this method, the source of the error is able to see the protruding fibers or their angle to the body. An inclined long fiber will activate several light barriers one after the other. The length of the fiber cannot be detected correctly when tilted
  • the yarn is backlit in a measuring field and the light is received by a receiver.
  • the light beam is covered by an aperture, so that it does not point directly at the Receiver radiates
  • the scattered light is a measure of the hairiness and is converted into electrical signals by the receiver.
  • the disadvantage of this method is that the position of the fibers projecting from the body and the surface structure of the yarn influence the measurement.
  • Both methods have the disadvantage that they are based on a certain measuring field length for the generation of the signal, which causes the signal to be attenuated. If the yarn in the measuring field length only partially shows a strong hairiness, while in the rest it has no hairiness, then is the measuring method did not determine the strong hairiness because its signal, for example, strong scattered light, is relativized by the fact that the other part of the yarn does not generate this signal. Thus, only an average hairiness is measured over the entire measuring field length, in particular for determining thick and thin spots of the yarn, this method is not usable. On the other hand, certain types of hairiness, especially in the method of scattered light measurement, lead to disproportionately strong signals
  • Another disadvantage of the known methods for determining the yarn properties is that both the capacitive method and the optical methods cannot distinguish which part of the signal is generated by the hairiness of the yarn and which part is generated by the actual body.
  • the capacitive method the mass of a yarn in the measuring field is determined, the mass of the fibers protruding from the body is included. This proportion can be 10% or more, so that the measurement of the yarn thickness can be significantly falsified
  • the optical method when used to determine the thickness of the yarn, the darkening of the sensor generated by the yarn is determined and used as a measure of the thread diameter.
  • the darkening caused by the fibers protruding from the package is also relatively large.
  • the object of the present application is therefore to propose a method for determining optically appearing features of yarns, which avoids the disadvantages of the prior art and moreover allows a differentiated statement about the properties of the yarn. Another object is to propose a device for performing this method.
  • the present object is achieved by the features of claim 1 and by the device according to claim 19.
  • the invention provides a method for determining the optical properties of a game piece. According to the new process, an image of the yarn piece is created and then analyzed. Images of several pieces of a yarn can be created and analyzed. The results of the individual analyzes can be combined with one another.
  • the invention also provides a device for determining the optical properties of a game piece.
  • the device comprises a camera for creating an image of the yarn piece.
  • the device also includes a (image processing) means for analyzing the image. It is advantageously achieved by the method according to the invention that various criteria relating to the quality and the properties of the yarn can be detected simply and reliably.
  • the further processing of the image information which is advantageously in digital form for this purpose, ensures that various partial information and aspects that are optically represented and can thus be captured can be easily processed and further processed.
  • Information representing a certain property, for example hairiness can be presented and recorded individually, so that a statement about this yarn criterion can be made without other criteria influencing this statement.
  • the method according to the invention advantageously has the effect that the thickness of the thread and also variations in the thickness of the thread have no influence on the statement regarding another yarn parameter, for example that of hairiness.
  • another yarn parameter for example that of hairiness.
  • the process according to the invention can advantageously be used to detect thick spots, thin spots, nits and the CV value and at the same time also the hairiness of the yarn via the number and length of the protruding fibers.
  • trash parts in the yarn can advantageously also be identified by means of the invention. It is also possible to get information about the location of the fibers, which can be an important criterion for evaluating the game.
  • Another particularly advantageous application for the information obtained according to the invention about a tested thread is its further processing for the simulation of fabrics and knitted fabrics.
  • its suitability for certain types of further processing can advantageously be checked immediately.
  • a digital line camera, which creates the image via the movement of the yarn, is particularly inexpensive.
  • camera that delivers an analog image signal if its image signal subsequently converts into a digital image signal
  • camera is generally understood to mean any technical arrangement of a plurality of light-sensitive elements in a line or in a flat arrangement which is suitable for enabling a representation depicting reality If it does not depend on whether optics are used, it is also irrelevant which conversion steps take place until the display is reached
  • the yarn is particularly advantageously illuminated with a light source that generates a uniformly bright light.
  • the illumination can take place against the camera, that is to say in the backlight.
  • the yarn is particularly inexpensive in the direction of view of the camera, because it also results in this the structure of the surface of the yarn can be detected.
  • This type of lighting is particularly suitable for the determination of trash parts in the yarn and for recognizing the fiber position in the yarn.
  • diffuse light which ensures uniform lighting, is advantageous.
  • a stroboscopic lamp is used, which, due to the short-term illumination, enables a sharp image to be obtained. It is particularly expedient to move the yarn past the camera, since this enables a line scan camera to be used over the duration or the speed of the passed 6
  • Games can then determine the length section of the yarn to be checked or ' examined ' .
  • the yarn to be tested is divided into length sections which are optically detected, these length sections adjoining one another without gaps.
  • the frequency of the image capture is advantageously adapted to the speed of the yarn continuously being guided past the camera such that each area of the yarn is captured exactly once. This means that with a higher yarn transport speed, a higher frequency of image acquisition is required.
  • the inventive design of the device for the optical detection of yarn parameters according to claim 19 ensures that the optical information recorded by the camera can be processed, converted and evaluated, so that several yarn properties and yarn parameters can advantageously be detected simultaneously with one device.
  • assigning a program for processing data to the evaluation device it is achieved that complicated further processing of the data is possible.
  • the device for the optical detection of yarn parameters not only detects one yarn parameter, but that several, for example the hairiness and the diameter fluctuation of the yarn can be detected simultaneously. Whereby these can then also be set in relation to one another via a program-technical link, so that an influencing of one parameter by the other can be excluded or taken into account.
  • the assignment of a program for processing image data makes this particularly simple and comprehensive.
  • the use of a line scan camera in the device according to the invention is particularly favorable, as a result of which the detection of the yarn even at high levels 7
  • the speeds at which the yarn is guided past the camera are reliable.
  • the use of a high-speed camera, which provides digital image information, is just as favorable.
  • the inexpensive use of two cameras means that the optical can be reached from the same length section of the yarn from two different directions Detection of the yarn takes place, whereby an even better statement about the yarn parameters takes place.
  • the cameras are advantageously arranged at right angles to one another.
  • the yarn is simultaneously optically recorded in the light and in the backlight by two cameras.
  • the yarn is recorded by two cameras arranged perpendicular to one another.
  • the information obtained in this way is particularly suitable for calculating the cross-sectional shape, ie, for example, the roundness of the yarn is the use of a stroboscopic lamp as a light source, because exact flashes of light can be generated, so that a sharp image of the yarn is made possible.
  • a translucent disc advantageously means that the light can be scattered evenly and by a cheap Illumination of the thread is achieved, especially in backlighting, which leads to good results of the optical detection.
  • backlighting that is not done with the camera, it is particularly advantageous if the background of the yarn does not emit or reflect light, that is to say dark or is black because it enables high-contrast imaging of the yarn
  • Figure 1 is a P ⁇ nzipdargna the inventive device for performing the inventive method with a 8 lighting the yarn in backlight;
  • Figure 2 shows a device similar to that of Figure 1 with a
  • FIG. 3 shows a basic illustration of the image information captured by the camera from FIG. 1;
  • Figure 4 is a schematic diagram of the device according to the invention with two cameras arranged at right angles to each other;
  • Figure 3 present image information.
  • the device according to the invention consists of a yarn feed area 1, which feeds the yarn 10 to the camera 3, a lamp 5, which illuminates the yarn 10 with backlight to the camera 3, a spool 11, of which the yarn to be tested is drawn off and a camera 3.
  • the device has a yarn take-off 12 in the form of two take-off rollers 121, which pulls the yarn from the bobbin and guides it past the camera 3.
  • the device has a thread brake 122.
  • a screen 51 is arranged between the yarn 10 and the lamp 5, so that the light from the lamp 5 scatters that a uniform diffuse light is generated.
  • the camera 3 is connected to an evaluation device 7 via a data line 31.
  • the digital image information captured by the camera 3 is transmitted to the evaluation device 7 through this data line 31.
  • the evaluation device 7 essentially consists of a computer 71 for processing the data supplied by the camera 3.
  • the evaluation device 7 also contains a control device 72 which, for example, the Yarn take-off 12 controls and the lamp 5 controls via an electrical line 52. This is designed as a stroboscopic lamp that generates brief flashes of light. Their use over time and - if necessary also duration - is determined by the control device 72.
  • the evaluation device also has an output unit 73 which designs the data supplied by the computer 71 in such a way that it can be output in the form of numerical values or graphic data, for example by means of a printer.
  • the output unit itself can have a computer in order to convert the data so that it can be output.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention similar to that shown in FIG. 1, only the yarn is not illuminated, as in FIG. 1 in backlight, but from the side of the camera 3.
  • the lamp 5 is also designed here as a stroboscopic lamp, which is likewise connected to the control device 72 of the evaluation device 7 via an electrical line 52.
  • This type of illumination of the yarn 10 enables the yarn structure of the yarn body to be recognized by the camera 3. With such an image acquisition, it is also possible to record the yarn structure as a yarn parameter and to output it via the output unit 73.
  • the background of the yarn is advantageously designed so that it does not emit light, so that the camera only detects the light reflected by the yarn.
  • FIG. 3 shows a representation of the yarn 10 as it is detected by the device of FIG. 1.
  • the representation of the yarn 10 with its package 101, as well as the fibers 102 not bound, is shown in black, so that it stands out in high contrast from its background.
  • the background is very bright compared to yarn 10.
  • the protruding fibers 102 that are not integrated in the package 101 are clearly visible 10
  • fibers 102 can also be seen, which protrude from the body 101 in the form of a loop 104. These fibers 102 protruding from the body, whether with a free end 103 or with a loop 104, form the so-called hairiness of the yarn , which is an important yarn parameter in practice, hairiness is an important criterion especially for the further processing of the yarn
  • the distance A (A1 or A2) at which the free end 103 of the fiber 102 protrudes radially beyond the body 101 can also be detected with the inventive method
  • the image generated by the digital camera 3, as shown in FIG. 3, as such is not yet sufficient for capturing the yarn parameters.
  • the method according to the invention divides the information which the representation of FIG. 3 shows in its entirety into its individual components disassembled so that they can be individually recorded and processed further to obtain meaningful information
  • FIG. 4a shows the body 101 without the fibers 102 (cf. FIG. 3) which protrude beyond the body 101.
  • the information in FIG. 4a is still available in digital form so that it can be further processed computationally and here in particular the different thicknesses of the body can be detected, the fluctuations of which are important 11
  • the cleaned and idealized representation in FIG. 4a shows thickness measurements at any number of points which are no longer influenced by the hairiness of the yarn
  • the form of representation of the fibers 102 projecting over the body enables the body 101 to be viewed undisturbed by the body 102, so that the fibers 102 are not incorporated into the yarn. It is therefore easily possible to determine the ratio between free image area (light) and fibers covered (darker) image area to obtain a measure of the hairiness of the yarn The thickness of the yarn and fluctuations in thickness no longer play a role
  • the representations of FIG. 4 are created by means of an image processing program, with the aid of which the representation of FIG. 3 can be converted into that of FIG. 4.
  • Both the image information of FIG. 3 and that of FIG. 4 are available in digital form, that is to say in individual pixels
  • a possible error that may arise due to the idealization with regard to the diameter of the body or the area covered by the free fibers is practically irrelevant.
  • a possible error is reduced to an insignificant size ßorder
  • the program for processing the image data is stored and stored in a memory assigned to the computer 71 12
  • FIG. 5 shows a basic illustration of a device according to the invention, in which two cameras 3 are used, which are arranged at right angles to one another. This means that two sides of the yarn can be viewed at the same time, which makes a higher information value possible if this should be necessary.
  • the individual representations of the yarn e.g. B. from different sides, can also be easily computationally assigned to the same length section of the game during further processing of the data, so that there is nevertheless an optical representation of the yarn from all sides, these advantageously showing one and the same length section.
  • Such a procedure will be necessary in particular if the yarn section in a special way, for. B. to be detected with a black background or bright backlight.
  • each of which is arranged offset by 90 ° in order to capture the thread section from all sides.
  • one or more cameras can be arranged offset along the thread path. Corresponding assignment of the individual images to one another ensures that one and the same thread section is nevertheless covered from all sides.

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Abstract

Für die Bestimmung für optisch in Erscheinung tretende Merkmale von Garnen, die aus einzelnen Fasern (102) bestehen, wird das Garn (10) über ein optisches Erfassungssystem (5, 3) optisch erfasst und die daraus gebildete Bildinformation anschliessend weiterverarbeitet. Die Bildinformation wird dazu vorteilhalft in digitaler Form aufbereitet. Die Bildinfomrationen werden dabei aufgeteilt in Informationen, die den Garnkörper (101) selbst repräsentieren und solche, die die vom Garnkörper abstehenden Fasern (102) repräsentieren. Dadurch wird erreicht, dass bei der Bestimmung der Haarigkeit des Garnes die Dicke des Garns und Dickenschwankungen keinen Einfluss haben. Durch das Verfahren können Dickstellen, Dünnstellen und der CV-Wert erfasst werden und gleichzeitig auch die Haarigkeit des Garnes über die Anzahl und die Länge der abstehenden Fasern bestimmt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von optischen Merkmalen von Garnen
Die vor egende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von optisch in Erscheinung tretenden Merkmalen von aus einzelnen Fasern bestehenden Garnen gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchfuhren des Verfahrens Für die Bestimmung der Gamgleichmaßigkeit, z B Garndurchmesser, Dunnstellen, Dickstellen, Nissen und z B CV%, und zum Messen der Haarigkeit des Games existieren im wesentlichen zwei Verfahren Das eine arbeitet über die Messung der Masse des Garnes durch kapazitive Sensoren, wahrend das andere die Messung des Durchmessers mittels optischer Methoden durchfuhrt
Zum Messen der Haarigkeit werden bevorzugt optische Meßverfahren eingesetzt Bei diesen gibt es zwei verschiedene, wobei bei dem einen das Garn kontinuierlich an mehreren Lichtschranken vorbeigefuhrt wird Die Lichtschranke ist dabei senkrecht zur Garnachse angeordnet Je nach Lange der vom Gamkorper als abstehenden Fasern werden eine oder mehrere Lichtschranken abgedeckt Die Fehlerquelle ist bei diesem Verfahren in der Lage den abstehenden Fasern bzw ihrem Winkel zum Gamkorper zu sehen Eine schräg liegende lange Faser wird nacheinander mehrere Lichtschranken aktivieren Auch die Lange der Faser kann bei Schragstellung nicht richtig erfaßt werden
Bei einem anderen Meßverfahren wird das Garn in einem Meßfeld im Gegenlicht beleuchtet und das Licht von einem Empfanger aufgenommen Der Lichtstrahl wird über eine Blende abgedeckt, so daß er nicht direkt auf den Empfanger strahlt Zur Bestimmung der Haarigkeit des Games wird nur das von den abstehenden Fasern des Garnes durch Brechung und Reflexion erzeugte Streulicht verwendet, das mittels Linsen auf den Empfanger gelenkt wird Das Streulicht ist ein Maß für die Haarigkeit und wird vom Empfanger in elektrische Signale umgewandelt Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Lage der vom Gamkorper abstehenden Fasern und die Oberflachenstruktur des Garns die Messung beeinflußt Diese beiden Meßverfahren sind in der Zeitschrift textil praxis international 1992, Dezember, Seiten 1116 bis 1125 beschrieben
Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie eine gewisse Meßfeldlange für die Erstellung des Signals zu Grunde legen, wodurch eine Dampfung des Signals bewirkt wird Zeigt das Garn in der Meßfeldlange nur teilweise eine starke Haarigkeit, wahrend es im Rest keine Haarigkeit aufweist, dann wird durch das Meßverfahren die starke Haarigkeit nicht festgestellt, weil dessen Signal z B starkes Streulicht, dadurch relativiert wird, daß der andere Teil des Garnes dieses Signal nicht erzeugt Es wird also nur eine durchschnittliche Haarigkeit über die gesamte Meßfeldlange gemessen Insbesondere zur Bestimmung von Dick- und Dunnstellen des Garnes ist dieses Verfahren nicht brauchbar Andererseits fuhren bestimmte Arten von Haarigkeiten, insbesondere bei dem Verfahren der Streulichtmessung, zu uberproportional starken Signalen
Ein weiterer Nachteil der bekannten Methoden zur Feststellung der Garneigenschaften ist der, daß sowohl die kapazitive Methode als auch die optischen Verfahren nicht unterscheiden können, welchen Anteil des Signals von der Haarigkeit des Garnes und welcher Anteil vom eigentlichen Gamkorper erzeugt wird Bei der kapazitiven Methode, die die Masse eines Garnes im Meßfeld bestimmt, ist die Masse der vom Gamkorper abstehenden Fasern mit eingeschlossen Dieser Anteil kann 10% und mehr betragen, so daß die Messung der Garndicke wesentlich verfälscht werden kann Bei der optischen Methode wird bei deren Einsatz zur Bestimmung der Dicke des Garnes, die durch das Garn erzeugte Verdunkelung des Sensors festgestellt und als Maß für den Gamdurchmesser verwendet. Hier ist die durch die vom Garnkörper abstehenden Fasern verursachte Verdunkelung ebenfalls relativ groß. Dies bedeutet, daß bei den bekannten Verfahren des Standes der Technik die Messung der Gleichmäßigkeit des Games (Garndurchmesser, Dünn-, Dickstellen, Nissen usw.) von der Messung der Haarigkeit des Garnes (vom Garnkörper abstehende Einzelfasern) nicht voneinander entkoppelt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen von optisch in Erscheinung tretenden Merkmalen von Garnen vorzuschlagen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und darüber hinaus eine differenzierte Aussage über die Eigenschaften des Garnes zuläßt. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen.
Die vorliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Vorrichtung nach Anspruch 19 gelöst.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Ermitteln der optischen Eigenschaften eines Gamstückes vor. Nach dem neuen Verfahren wird ein Bild des Garnstückes erstellt und anschließend analysiert. Es können Bilder von mehreren Stücken eines Garnes erstellt und analysiert werden. Die Ergebnisse der einzelnen Analysen können miteinander kombiniert werden.
Die Erfindung sieht auch eine Vorrichtung zum Ermitteln der optischen Eigenschaften eines Gamstückes vor. Die Vorrichtung umfaßt eine Kamera zur Erstellung eines Bildes vom Garnstück. Die Vorrichtung umfaßt allenfalls auch ein (Bildverarbeitungs-)Mittel zum Analysieren des Bildes. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft erreicht, daß verschiedene Kriterien über die Qualität und die Eigenschaften des Garns einfach und sicher erfaßt werden können. Durch die Weiterverarbeitung der Bildinformation, die dazu vorteilhaft in digitaler Form vorliegt, wird erreicht, daß verschiedene Teilinformationen und Aspekte, die sich optisch darstellen und damit erfaßt werden können, einfach bearbeitet und weiterverarbeitet werden können. Dabei können Informationen, die eine bestimmte Eigenschaft repräsentieren, zum Beispiel, die Haarigkeit, einzeln dargestellt werden und erfaßt werden, so daß eine Aussage über dieses Garnkriterium getroffen werden kann, ohne daß andere Kriterien diese Aussage beeinflussen. Zum Beispiel wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft erreicht, daß die Dicke des Fadens und auch Dickenschwankungen des Fadens keinen Einfluß haben auf die Aussage bezüglich eines anderen Garnparameters, zum Beispiel dem der Haarigkeit. Durch die Weiterverarbeitung und Umgestaltung der Bildinformation, die von der Kamera erfaßt werden, wird erreicht, daß gleichzeitig und trotzdem unabhängig voneinander aus einer Bildinformation verschiedene Teilinformationen getrennt voneinander erfaßt und dargestellt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können vorteilhaft Dickstellen, Dünnstellen, Nissen und der CV-Wert erfaßt werden und gleichzeitig auch die Haarigkeit des Garnes über die Anzahl und die Länge der abstehenden Fasern. Daneben können mittels der Erfindung vorteilhaft auch Trash-Teile im Garn erkannt werden. Außerdem ist es möglich Informationen über die Lage der Fasern zu erhalten, was ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung des Games sein kann.
Ein weiterer besonders vorteilhafter Einsatzzweck für die erfindungsgemäß gewonnenen Informationen über einen geprüften Faden ist deren Weiterverarbeitung zur Simulation von Geweben und Gestricken. Auf diese Weise kann vorteilhaft gleich dessen Eignung für bestimmte Weiterverarbeitungsarten geprüft werden. Besonders günstig wird als Kamera eine digitale Kamera verwendet, weil diese gleich die Bildinformationen in digitaler Form liefert Besonders gunstig ist dabei eine digitale Zeilenkamera, die über die Bewegung des Garnes das Bild erstellt Vorteilhaft sind die verwendeten Kameras, Hochgeschwindigkeitskameras, die es ermöglichen, besonders viele Einzelbilder bzw Informationen zu erstellen, wodurch das Vermessen des Garnes sehr schnell erfolgt und es auch möglich ist, direkt an der Produktionsstelle oder der Spulstelle des Garnes das erfindungsgemaße Verfahren einzusetzen Vorteilhaft kann aber auch der Einsatz einer ein analoges Bildsignal liefernden Kamera sein, wenn deren Bildsignal anschließend in ein digitales Bildsignal umgewandelt wird Ganz generell wird unter Kamera im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung jede technische Anordnung von mehreren lichtempfindlichen Elementen in Linie oder in flächiger Anordnung verstanden, die geeignet ist eine, die Realität abbildende Darstellung zu ermöglichen Es kommt dabei nicht darauf an, ob dabei eine Optik Verwendung findet Auch ist es unerheblich welche Konvertierungsschritte bis zum Erreichen der Darstellung erfolgen
Zur besseren optischen Erfassung durch die Kamera wird das Garn besonders vorteilhaft mit einer ein gleichmaßig helles Licht erzeugenden Lichtquelle beleuchtet Vorteilhaft kann die Beleuchtung dabei entgegen der Kamera, also im Gegenlicht, erfolgen Besonders gunstig ist die Beleuchtung des Garns in Blickrichtung der Kamera, weil dadurch auch die Struktur der Oberflache des Garnes erfaßt werden kann Diese Art der Beleuchtung eignet sich besonders für die Ermittlung von Trash-Teilen im Garn sowie zum Erkennen der Faserlage im Garn Gunstig ist der Einsatz von diffusem Licht, das für eine gleichmaßige Beleuchtung sorgt Vorteilhaft kann zum Beleuchten des Garns eine Stroboskoplampe verwendet werden, die durch die kurzzeitige Beleuchtung ermöglicht, ein scharfes Bild zu erhalten Besonders gunstig ist es, das Garn an der Kamera vorbeizufuhren, weil dadurch eine Zeilenkamera eingesetzt werden kann Über die Zeitdauer oder die Geschwindigkeit des vorbeigefuhrten 6
Games kann dann der Längenabschnitt des Garnes, der geprüft bzw. ' untersucht werden soll, festgelegt werden.
In besonders vorteilhafter Ausführung des erfinderischen Verfahrens wird das zu prüfende Garn in Längenabschnitte eingeteilt, die optisch erfaßt werden, wobei sich diese Längenabschnitte lückenlos aneinander anschließen. Vorteilhaft wird dazu die Frequenz der Bilderfassung so der Geschwindigkeit des an der Kamera kontinuierlich vorbeigeführten Garnes angepaßt, daß jeder Bereich des Garnes genau einmal erfaßt wird. Dies bedeutet, daß bei einer höheren Transportgeschwindigkeit des Garnes auch eine höhere Frequenz der Bilderfassung erforderlich ist. Beim Einsatz einer Zeilenkamera bedeutet dies, daß die Breite der Zeile der Länge des Längenabschnittes entspricht.
Durch die erfinderische Ausgestaltung der Vorrichtung zum optischen Erfassen von Garnparametern gemäß dem Patentanspruch 19 wird erreicht, daß die von der Kamera erfaßte optische Information weiterverarbeitet, umgestaltet und ausgewertet werden kann, so daß vorteilhaft gleichzeitig mehrere Garneigenschaften und Garnparameter mit einer Vorrichtung erfaßt werden können. Durch die Zuordnung eines Programmes für die Verarbeitung von Daten zur Auswerteeinrichtung wird erreicht, daß komplizierte Weiterverarbeitungen der Daten möglich sind. Es wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zum optischen Erfassen von Garnparametern nicht nur einen Garnparameter erfaßt, sondern daß gleichzeitig mehrere, zum Beispiel die Haarigkeit und die Durchmesserschwankung des Garnes erfaßt werden können. Wobei diese dann über eine programmtechnische Verknüpfung auch in der Relation zueinander gesetzt werden können, so daß eine Beeinflussung des einen Parameters durch den anderen ausgeschlossen oder berücksichtigt werden kann. Durch die Zuordnung eines Programmes zur Verarbeitung von Bilddaten wird dies besonders einfach und umfassend möglich. Besonders günstig ist der Einsatz einer Zeilenkamera bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wodurch das Erfassen des Garnes auch bei hohen 7
Geschwindigkeiten mit denen das Garn an der Kamera vorbeigefuhrt wird, zuverlässig erfolgt Ebenso gunstig ist dafür der Einsatz einer Hochgeschwindigkeitskamera, die digitale Bildinformationen liefert Durch den gunstigen Einsatz von zwei Kameras, wird erreicht, daß gleichzeitig über denselben Langenabschnitt des Garnes aus zwei verschiedenen Richtungen die optische Erfassung des Garnes erfolgt, wodurch eine noch bessere Aussage über die Garnparameter erfolgt Vorteilhaft werden dazu die Kameras im rechten Winkel zueinander angeordnet Bei einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird das Garn gleichzeitig im Aufhcht und im Gegenlicht von zwei Kameras optisch erfaßt Bei einer weiteren besonders gunstigen Ausgestaltung wird das Garn dazu von je zwei senkrecht zueinander ausgeordneten Kameras erfaßt Insbesondere sind die derart gewonnenen Informationen für die Berechnung der Querschnittsform, d h zum Beispiel der Rundheit, des Garnes besonders geeignet Vorteilhaft ist der Einsatz einer Stroboskoplampe als Lichtquelle, weil dazu exakte Lichtblitze erzeugt werden können, so daß eine scharfe Abbildung des Garnes ermöglicht wird Durch den vorteilhaften Einsatz einer durchscheinenden Scheibe (Mattscheibe) wird vorteilhaft erreicht, daß das Licht gleichmäßig gestreut werden kann und durch eine gunstige Beleuchtung des Fadens erreicht wird Besonders im Gegenlicht fuhrt dies zu guten Ergebnissen der optischen Erfassung Insbesondere bei einer Beleuchtung die mit der Kamera erfolgt also kein Gegenlicht, ist es besonders gunstig, wenn der Hintergrund des Garnes kein Licht aussendet oder reflektiert, das heißt also dunkel oder schwarz ist, weil dadurch eine kontrastreiche Abbildung des Garnes möglich wird
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen beschrieben Es zeigen
Figur 1 eine Pπnzipdarstellung der erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Durchfuhrung des erfinderischen Verfahrens mit einer 8 Beleuchtung des Garnes im Gegenlicht;
Figur 2 eine Vorrichtung ähnlich der von Figur 1 mit einer
Beleuchtung des Garnes von der Seite der Kamera aus;
Figur 3 eine Prinzipdarstellung der von der Kamera von Figur 1 erfaßten Bildinformation;
Figur 4 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Kameras;
Figur 5 die nach der Bildverarbeituπg aus der Bildinformation von
Figur 3 vorliegenden Bildinformationen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in Figur 1 im Prinzip dargestellt ist, besteht aus einem Garnzuführbereich 1 , der das Garn 10 der Kamera 3 zuführt, einer Lampe 5, die das Garn 10 mit Gegenlicht zur Kamera 3 beleuchtet, einer Spule 11 , von der das zu prüfende Garn abgezogen wird und einer Kamera 3. Die Vorrichtung besitzt einen Garnabzug 12 in Form zweier Abzugswalzen 121 , der das Garn von der Spule abzieht und an der Kamera 3 vorbeiführt. Um das Garn vor der Kamera straff zu halten, besitzt die Vorrichtung eine Fadenbremse 122. Um das Garn nicht mit direktem Licht, sondern mit Streulicht zu beleuchten, ist zwischen Garn 10 und Lampe 5 eine Mattscheibe 51 angeordnet, die das Licht der Lampe 5 so streut, daß ein gleichmäßiges diffuses Licht erzeugt wird. Die Kamera 3 steht über eine Datenleitung 31 mit einer Auswerteeinrichtung 7 in Verbindung. Die von der Kamera 3 erfaßten digitalen Bildinformationen werden durch diese Datenleitung 31 an die Auswerteeinrichtung 7 übertragen. Die Auswerteeinrichtung 7 besteht im wesentlichen aus einem Computer 71 zum Verarbeiten der von der Kamera 3 gelieferten Daten. Daneben enthält die Auswerteeinrichtung 7 noch eine Steuervorrichtung 72, die beispielsweise den Garnabzug 12 steuert, sowie über eine elektrische Leitung 52 die Lampe 5- steuert. Diese ist als Stroboskoplampe ausgebildet, die kurzzeitige Lichtblitze erzeugt. Deren zeitlicher Einsatz und - wenn erforderlich auch Dauer - wird von der Steuervorrichtung 72 bestimmt.
Darüber hinaus besitzt die Auswerteeinrichtung noch eine Ausgabeeinheit 73, die die von dem Computer 71 gelieferten Daten so gestaltet, daß diese zum Beispiel mittels eines Druckers in Form von Zahlenwerten oder grafische ausgegeben werden können. Dazu kann die Ausgabeeinheit selbst einen Rechner besitzen, um die Daten ausgabefähig umzugestalten.
Figur 2 zeigt eine ähnliche erfindungsgemäße Vorrichtung, wie die in Figur 1 gezeigte, lediglich die Beleuchtung des Garnes erfolgt nicht, wie bei Figur 1 im Gegenlicht, sondern von der Seite der Kamera 3 aus. Die Lampe 5 ist hier ebenfalls als Stroboskoplampe ausgebildet, die ebenso über eine elektrische Leitung 52 mit der Steuervorrichtung 72 der Auswerteeinrichtung 7 verbunden ist. Diese Art der Beleuchtung des Garnes 10 ermöglicht eine Erkennung der Garnstruktur des Garnkörpers durch die Kamera 3. Durch eine solche Bilderfassung ist es möglich, auch die Garnstruktur als Garnparameter zu erfassen und über die Ausgabeeinheit 73 auszugeben.
Günstigerweise ist dazu der Hintergrund des Garnes so gestaltet, daß dieser kein Licht emitiert, so daß die Kamera nur das vom Garn zurückgeworfene Licht erfaßt.
Figur 3 zeigt eine Darstellung des Garnes 10, wie sie von der Vorrichtung der Figur 1 erfaßt wird. Die Darstellung des Garnes 10 mit seinem Garnkörper 101 , sowie den nicht eingebundenen Fasern 102 ist schwarz dargestellt, so daß es sich kontrastreich von seinem Hintergrund abzeichnet. Der Hintergrund ist im Vergleich zum Garn 10 sehr hell dargestellt. Deutlich sind in dieser Darstellung die nicht in den Garnkörper 101 eingebundenen abstehenden Fasern 102 zu 10
erkennen Neben den mit einem freien Ende 103 sind auch Fasern 102 erkennbar, die in Form einer Schlaufe 104 aus dem Gamkorper 101 herausstehen Diese aus dem Gamkorper herausstehenden Fasern 102, ob mit freiem Ende 103 oder mit einer Schlaufe 104, bilden die sogenannte Haarigkeit des Garnes, welche ein wichtiger Garnparameter für die Praxis ist Insbesondere für die Weiterverarbeitung des Garnes bildet die Haarigkeit ein wichtiges Kriterium
Neben der Haarigkeit des Garnes ist durch das optische Erfassen und grafische Darstellen des Garnes leicht erkennbar, daß dieses im Bereich des Gamkorpers 101 verschiedene Dicken (d1 und d2) besitzt Die über die Lange des Garnes unterschiedliche Ausprägung seiner Dicke und deren Schwankungen bilden ebenfalls ein für die Weiterverarbeitung des Garnes wichtiges Kriterium
Daneben kann mit dem erfinderischen Verfahren noch der Abstand A (A1 bzw A2) erfaßt werden, mit dem das freie Ende 103 der Faser 102 über den Gamkorper 101 radial übersteht
Das von der digitalen Kamera 3 erzeugte Bild, wie es Figur 3 zeigt, ist als solches für das Erfassen der Garnparameter noch nicht ausreichend Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden die Informationen, die die Darstellung von Figur 3 in ihrer Gesamtheit zeigt, in ihre Einzelbestandteile zerlegt so daß sie einzeln erfaßt und dadurch weiterverarbeitet werden können, um aussagekraftige Informationen zu erhalten
So zeigt Figur 4a den Gamkorper 101 ohne die Fasern 102 (vgl Figur 3), die über den Gamkorper 101 überstehen Die Information der Figur 4a liegt weiterhin in digitaler Form vor, so daß sie rechentechnisch weiterverarbeitet werden kann und hier insbesondere die verschiedenen Dicken des Gamkorpers erfaßt werden können, deren Schwankungen ein wichtiges 11
Kriterium für die Beurteilung eines Garnes darstellen. Neben den in Figur 3 beispielhaft dargestellten Dicken d1 und d2 des Garnkörpers 101 können in der bereinigten und idealisierten Darstellung in Figur 4a Dickenmessungen an beliebig vielen Stellen dargestellt werden, die nicht mehr durch die Haarigkeit des Garnes beeinflußt werden
Umgekehrt ermöglicht die Darstellungsform der über den Gamkorper überstehenden Fasern 102, wie sie Figur 4b zeigt, eine vom Gamkorper 101 ungestörte Betrachtung der nicht in das Garn eingebundenen Fasern 102 So ist es leicht möglich, über das Verhältnis zwischen freier Bildflache (hell) und von Fasern abgedeckter (dunkler) Bildflache ein Maß der Haarigkeit des Garnes zu erhalten Dabei spielt die Dicke des Garnes, sowie auch Dickenschwankungen keine Rolle mehr
Die Darstellungen von Figur 4 werden mittels eines Bildverarbeitungsprogrammes erstellt, mit dessen Hilfe die Darstellung von Figur 3 in die von Figur 4 übergeführt werden kann Sowohl die Bildinformationen der Figur 3 als auch der von Figur 4 liegen in digitaler Form vor, das heißt in einzelnen Bildpunkten Dadurch ist es mittels eines Bildverarbeitungsprogrammes möglich, die einzelnen Bildpunkte ins Verhältnis zueinander zu setzen, so daß grafische Zusammenhange von diesem Programm erkannt werden können Dadurch ist es möglich, eine idealisierte Form des Gamkorpers zur Darstellung zu bringen und ebenso eine solche der über den Gamkorper hinausstehenden einzelnen Fasern Ein möglicher durch die Idealisierung zu Stande kommender Fehler bezuglich des Durchmessers des Gamkorpers bzw der von den freien Fasern abgedeckten Flache ist dabei praktisch unbeachtlich Im Verhältnis zum Aussagewert des erfinderischen Verfahrens reduziert sich ein möglicher Fehler auf eine unbedeutende Größenordnung Das Programm zur Verarbeitung der Bilddaten ist in einem dem Computer 71 zugeordneten Speicher abgelegt und gespeichert 12
Figur 5 zeigt noch eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zwei Kameras 3 Verwendung finden, die zueinander im rechten Winkel angeordnet sind. Dadurch können gleichzeitig zwei Seiten des Garnes betrachtet werden, wodurch ein höherer Aussagewert möglich ist, falls dieser erforderlich sein sollte. Beim Einsatz mehrerer Kameras ist es nicht erforderlich, daß diese gleichzeitig denselben Längenabschnitt des Garnes erfassen. Die einzelnen Darstellungen des Garnes, z. B. von verschiedenen Seiten, können auch einfach rechentechnisch bei der Weiterverarbeitung der Daten demselben Längenabschnitt des Games zugeomdet werden, sodaß trotzdem eine optische Darstellung des Garnes von allen Seiten vorliegt, wobei diese vorteilhaft ein- und denselben Längenabschnitt zeigen. Eine derartige Vorgehensweise wird insbesondere dann erforderlich sein, wenn der Garnabschnitt auf besondere Weise, z. B. mit schwarzem Hintergrund oder grellem Gegenlicht erfaßt werden soll.
Vorteilhaft können dann dazu auch vier Kameras eingesetzt werden, die um jeweils 90° versetzt angeordnet sind, um den Fadenabschnitt von allen Seiten zu erfassen. Um verschiedene Hintergründe für den Faden und Beleuchtungsvarianten zu ermöglichen, können eine oder mehrere Kameras entlang des Fadenlaufs versetzt angeordnet werden. Durch entsprechende Zuordnung der Einzelbilder zueinander wird erreicht, daß trotzdem ein und derselbe Garnabschnitt von allen Seiten erfaßt ist.

Claims

13
P a t e n t a n s p r ü c h e:
1. Verfahren zum Bestimmen von optisch in Erscheinung tretenden Merkmalen von aus einzelnen Fasern bestehenden Garnen mit einem Garnkörper, wobei das Garn optisch erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgegebener Teil des Garnes von bestimmter Länge von einer Kamera erfaßt wird, die von der Kamera erfaßten Bildinformationen weiterverarbeitet werden, wobei die den Garnkörper repräsentierenden Informationen und die die abstehenden Fasern repräsentierenden Informationen getrennt weiterverarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bildinformationen digitalisiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildinformation der vom Garnkörper abstehenden Fasern getrennt weiterverarbeitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die abstehenden Fasern repräsentierende Information zur Bestimmung der Haarigkeit des Garnes verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Garnkörper repräsentierenden 14
Informationen zur Bestimmung der Dicke des Games herangezogen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Garnkörper repräsentierenden Informationen zur Bestimmung von
Unregelmäßigkeiten im Garn herangezogen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Garnkörper repräsentierenden Bildinformationen zur Bestimmung des CV -Wertes verwendet werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera analoge Signale liefert, die anschließend digitalisiert werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur optischen Erfassung des Garnes eine digitale Kamera verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als digitale Kamera eine digitale Zeilenkamera verwendet wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Kamera eine digitale Hochgeschwindigkeits- Videokamera Verwendung findet.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Garn von einer Lichtquelle beleuchtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn in Blickrichtung der Kamera beleuchtet wird. 15
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn zu seiner optischen Erfassung entgegen der Kamera beleuchtet wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn mit diffusem Licht beleuchtet wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn zur optischen Erfassung nur kurzzeitig beleuchtet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung mittels einer Stroboskoplampe erfolgt.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn um es optisch zu erfassen an der Kamera vorbeigeführt wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Erfassen des Garnes gleichzeitig mitteis zweier Kameras erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Erfassen des Garnes mittels zweier im rechten Winkel zueinander angeordneten Kameras erfolgt.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch zu erfassende Garn in Teile von bestimmter Länge unterteilt wird, die sich lückenlos aneinander anschließen. 16
Vorrichtung zum optischen Erfassen von Garnparametern eines Garnes, mit einer Kamera, mit einer Lichtquelle, zum Beleuchten des Garnes, einer Vorrichtung zum Fuhren des Fadens in den Bereich der Kamera und mit einer Auswerteeinrichtung, insbesondere zur Durchfuhrung des
Verfahrens und einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine digitale Bilder liefernde Kamera ist und die Auswerteeiππchtung eine Rechnereinheit zur Verarbeitung der von der Kamera gelieferten Daten besitzt, und der Rechnereinheit ein Programm zur Verarbeitung der Daten zugeordnet ist
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm ein Programm zur Verarbeitung von Bilddaten ist
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine Zeilenkamera ist
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine Videokamera (Matrixkamera) ist
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine Hochgeschwindigkeitskamera ist
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei Kameras zum optischen
Erfassen des Garnes besitzt
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras im rechten Winkel zueinander angeordnet sind 17
29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Stroboskoplampe ist.
30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle gegenüber der Kamera angeordnet ist.
31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle so angeordnet ist, daß sie in Blickrichtung der Kamera das Garn beleuchtet.
32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle den Faden mit Streulicht beleuchtet.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Streulicht vor der Lichtquelle eine durchscheinende Scheibe angeordnet ist.
34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hintergrund des Garnes bildende Fläche nur wenig bis kein Licht aussendet oder reflektiert.
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