WO2007115416A1

WO2007115416A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von bewegtem, festem, länglichem prüfgut

Info

Publication number: WO2007115416A1
Application number: PCT/CH2007/000137
Authority: WO
Inventors: Philipp Ott
Original assignee: Uster Technologies Ag
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-10-18
Also published as: CN101405598B; JP2009532682A; EP2008085A1; CN101405598A; JP5283003B2; EP2008085B1

Abstract

Im Verfahren zur Untersuchung von Garn wird ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, und das Garn wird dem Wechselfeld ausgesetzt. Das Wechselfeld ist eine Überlagerung einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz (f1), z. B. 10 MHz, und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer anderen, zweiten Frequenz (f2), z. B. 200 kHz. Es werden mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grössen (101-103) bei jeweils einer Frequenz (f1, f2) aufgenommen, und zwar eine (101) der Grössen (101-103) bei der ersten Frequenz (f1) und eine andere (103) der Grössen (101-103) bei der zweiten Frequenz (f2). Die mindestens drei Grössen (101-103) werden miteinander zu einem Fremdstoffsignal (120) verknüpft, das von lokalen Feuchtigkeitsschwankungen im Garn weitgehend unabhängig ist. Insbesondere können im Garn feste Fremdstoffe von lokalen Feuchtigkeitsschwankungen unterschieden werden, wodurch eine bessere Garnreinigung ermöglicht wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR UNTERSUCHUNG VON BEWEGTEM, FESTEM, LÄNGLICHEM PRÜFGUT

FACHGEBIET

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Prüfung mit elektrischen Mitteln von festen, länglichen, vorzugsweise textilen Gebilden wie Kardenband, Vorgarn, Garn oder Gewebe. Sie betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung von bewegtem, festem, länglichem Priifgut, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Sie eignet sich insbesondere zur Erkennung fester Fremdstoffe wie Polypropylen im Prüfgut, zur Ermittlung einer Masse pro Längeneinheit des Prüfguts und/oder zur Ermittlung einer Feuchte des Prüfguts.

STAND DER TECHNIK

In der Textilindustrie besteht Bedarf nach einer zuverlässigen Untersuchung von länglichen textilen Gebilden wie Garn. Insbesondere interessiert die Garnmasse pro Längeneinheit und die Erkennung von Fremdstoffen wie Polypropylen im Garn. Zu diesen Zwecken kommen häufig optische Sensoren zum Einsatz. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie Fremdstoffe nicht erkennen, welche für das verwendete Licht durchsichtig sind, dieselbe spektrale Reflektivität („Farbe") wie das Prüfgut haben oder im Innern des Prüfguts versteckt und von aussen unsichtbar sind. Die Unzulänglichkeiten optischer Messprinzipien können durch den Einsatz von elektrischen, insbesondere kapazitiven Sensoren umgangen werden.

Um mehr Information über die Beschaffenheit des Garns und mögliche darin vorhandene Fremdstoffe zu erhalten, wurde schon vorgeschlagen, das Garn mit verschiedenen Sensoren abzutasten und die verschiedenen Sensorsignale zwecks Auswertung miteinander zu verknüpfen. So werden z. B. gemäss der WO-01/92875 Al zwei Sensoren entlang des Garnpfades hintereinander angeordnet. Einer der Sensoren kann optisch, der andere optisch oder kapazitiv messen. Die serielle Anordnung zweier Sensoren hat den Nachteil, dass die Sensorsignale, die von einer bestimmten Garnstelle herrühren, nicht gleichzeitig, sondern nacheinander aufgenommen werden. Vor der Verknüpfung der Signale müssen die beiden Signale synchronisiert werden, d. h. ihre Zeitdifferenz muss eliminiert werden. Dazu wird die Garngeschwindigkeit benötigt, die jedoch variieren kann und nicht genau bekannt ist. In den Schriften EP-0'401'600 A2 und EP-0'884'409 Al wird vorgeschlagen, mit einem optischen und einem kapazitiven Sensor gleichzeitig eine einzige Garnstelle abzutasten. Eine dazu erforderliche Verschachtelung zweier verschiedener Sensoren bringt jedoch konstruktive Schwierigkeiten mit sich: Die Messelektroden des kapazitiven Sensors müssen für das Licht des optischen Sensors durchlässig sein.

Aus der EP-0'924'513 Al sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kapazitiven Ermittlung von Anteilen fester Stoffe in textilem Prüfgut, z. B. Garn, bekannt. Dabei wird das Garn durch einen Plattenkondensator hindurch bewegt und einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt. Durch Messung der relativen Dielektrizitätszahl oder des Leistungsfaktors am Plattenkondensator werden dielektrische Eigenschaften des Garns ermittelt. Die Auswertung der dielektrischen Eigenschaften gemäss der EP-0'924'513 Al ist in Figur 1 dargestellt. Aus den dielektrischen Eigenschaften werden zwei elektrische Grossen 201, 202 ermittelt und zu einem Kennwert 211 kombiniert, welcher von der Garnmasse unabhängig ist. Der Kennwert 211 wird mit einem vorausgehend ermittelten Referenzwert 231 für einen bekannten festen Fremdstoff verglichen und daraus der Anteil 220 des festen Fremdstoffs bestimmt. Es werden zwei Möglichkeiten für die Ermittlung der zwei elektrischen Grossen 201, 202 angegeben. Eine erste Möglichkeit besteht in der Messung der Kapazitäten am Messkondensator bei zwei verschiedenen Frequenzen. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, den Leistungsfaktor, d. h. die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom, am Messkondensator bei einer einzigen Frequenz zu messen. Das Messprinzip gemäss EP-0'924'513 Al vermag wohl den Anteil 220 eines bekannten festen Fremdstoffs im Garn zu ermitteln, kann jedoch nicht zwischen festen Stoffen und Feuchtigkeitsschwankungen des Garns unterscheiden. Es setzt voraus, dass die Feuchtigkeit der Garnfasern vor der Messung bekannt ist und während der Messung konstant gehalten wird. Diese Voraussetzung kann in der Praxis nicht immer erfüllt werden. Selbst in klimatisierten Räumen sind lokale Inhomogenitäten, Änderungen bzw. Schwankungen der Feuchtigkeit in den Garnfasern zu beobachten, geschweige denn in unklimatisierter Umgebung. Solche lokale Feuchtigkeitsschwankungen im Garn werden dann für Fremdstoffe gehalten, was zu Fehlansprechungen und bei Garnreinigern zu unnötigen Garnschnitten führt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Das bevorzugte Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Garnreinigung während des Spinn- oder Spulprozesses (online). Dabei soll in erster Linie eine optimale Garnreinigung gewährleistet werden, indem Fremdstoffe als solche erkannt und zuverlässig herausgeschnitten werden, während Feuchtigkeitsschwankungen keinen

Schnitt auslösen. Eine quantitative Bestimmung des Anteils eines Fremdstoffs interessiert erst an zweiter Stelle. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie aus der EP-0'924'513 Al bekannt sind, derart weiter zu entwickeln, dass die Messung von lokalen Feuchtigkeitsschwankungen im Prüfgut weitgehend unabhängig wird. Insbesondere sollen feste Fremdstoffe wie Polypropylen von lokalen Feuchtigkeitsschwankungen zuverlässig erkannt und unterschieden werden.

Eine weitere Anwendung der vorliegenden Erfindung ist die Laboruntersuchung (offline) von länglichen textilen Gebilden. Hier interessieren insbesondere die Masse und die Feuchtigkeit des Garns, welche präzis und voneinander entkoppelt gemessen werden sollen. In der Praxis werden nämlich textile Laboruntersuchungen nicht immer in klimatisierten Räumen durchgeführt. Die Luftfeuchtigkeit und die Garnfeuchtigkeit entsprechen nicht immer den erwünschten genormten Standardbedingungen. Unter solchen Umständen kann es wichtig sein, die Garnfeuchtigkeit zu ermitteln, um die Resultate mit anderen Messungen oder internationalen Standards vergleichen zu können.

Diese und andere Aufgaben werden durch das Verfahren und die Vorrichtung gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Ausgangssignal eines kapazitiven Garnsensors hauptsächlich durch die drei unbekannten Grossen Garnmasse, Garnfeuchtigkeit und Fremdstoffe beeinflusst wird. Um drei Unbekannte zu bestimmen, braucht es drei Gleichungen oder Messungen. Eine Kombination von nur zwei elektrischen Messgrössen, wie sie von der EP-0'924'513 Al gelehrt wird, ist hierzu ungenügend. Gemäss der Erfindung wird mindestens eine weitere, dritte Grosse aus den dielektrischen Eigenschaften des Garns ermittelt. Aus drei Messgrössen lassen sich prinzipiell die drei Unbekannten Garnmasse, Garnfeuchtigkeit und Fremdstoffe bestimmen. Wenn eine dieser drei Unbekannten in der betreffenden Anwendung nicht interessiert, kann eine andere Unbekannte ermittelt werden, eine der zwei verbleibenden Unbekannten kann absolut statt nur relativ ermittelt werden, oder die verbleibenden Unbekannten können aus dem überbestimmten System durch Ausgleichsrechnung mit grosserer Genauigkeit ermittelt werden.

Im erfindungsgemässen Verfahren zur Untersuchung von bewegtem, festem, länglichem Prüfgut wird ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, und das Prüfgut wird dem Wechselfeld ausgesetzt. Das Wechselfeld ist eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz. Es werden Eigenschaften des mit dem Prüfgut wechselwirkenden Wechselfeldes ermittelt, indem mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grossen bei jeweils einer Frequenz aufgenommen werden. Dabei werden eine der Grossen bei der ersten Frequenz und eine andere der Grossen bei der zweiten Frequenz aufgenommen. Die mindestens drei Grossen werden miteinander verknüpft. Bevorzugte Frequenzwerte sind ca. 10 MHz für die erste Frequenz und ca. 200 kHz für die zweite Frequenz.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Untersuchung von bewegtem, festem, länglichem Prüfgut beinhaltet einen Messkondensator mit einer Durchgangsöffnung für das Prüfgut. Ein Spannungsgenerator dient zum Anlegen einer Wechselspannung an den Messkondensator zwecks Beaufschlagung der Durchgangsöffnung mit einem elektrischen Wechselfeld. Der Spannungsgenerator ist geeignet, die Durchgangsöffnung mit einem Wechselfeld zu beaufschlagen, das eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine mit dem Messkondensator elektrisch verbundene Auswerteschaltung zur gegenseitigen Verknüpfung von vom Wechselfeld beeinflussten elektrischen Grossen. Die Auswerteschaltung ist geeignet, mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste, bei jeweils einer Frequenz aufgenommene elektrische Grossen miteinander zu verknüpfen, wovon eine der Grossen bei der ersten Frequenz und eine andere der Grossen bei der zweiten Frequenz aufgenommen ist.

Bevorzugte Verwendungen der Erfindung sind die Erkennung fester Fremdstoffe wie Polypropylen im Prüfgut, die Ermittlung einer Masse pro Längeneinheit des Prüfguts und/oder die Ermittlung einer Feuchte des Prüfguts.

AUFZÄHLUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird die Erfindung und, zum Vergleich, der Stand der Technik anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Die Erläuterung erfolgt anhand von Beispielen auf dem Gebiet der Garnreinigung. Wie oben erwähnt, ist jedoch die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt. Die nachfolgende Diskussion ist daher keinesfalls als Einschränkung zu verstehen.

Figur 1 veranschaulicht die Signalauswertung im Verfahren nach EP-0'924'513 Al. Figur 2 veranschaulicht auf analoge Weise wie Fig. 1 die Signalauswertung bei vier

Ausführungsformen des erfmdungsgemässen Verfahrens.

Figur 3 zeigt in Diagrammen, in denen Messsignale gegenüber einer Position auf dem Garn aufgetragen sind, Signalverläufe im erfmdungsgemässen Verfahren: (a) für einen zu erkennenden festen Fremdstoff und (b) für eine lokale Feuchtstelle.

Figur 4 zeigt elektrische Schaltschemen von zwei Ausführungsformen der erfmdungsgemässen Vorrichtung.

AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG

Im erfindungsgemässen Verfahren wird ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, das mindestens zwei unterschiedliche Frequenzkomponenten beinhaltet. Dem Wechselfeld wird das Prüfgut ausgesetzt. Figur 2 veranschaulicht die Signalauswertung beim erfindungsgemässen Verfahren in vier Varianten. Allen Varianten ist gemeinsam, dass mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grossen 101-104 bei jeweils einer Frequenz fl-f4 aufgenommen werden. Diese elektrischen Grossen 101-104 können z. B. an einem Messkondensator 2 (siehe Fig. 4) gemessene Ströme oder Spannungen sein. Die Frequenzen fl-f4, bei denen die elektrischen Grossen 101-104 aufgenommen werden, sind solche Frequenzen, die auch im Wechselfeld vorkommen. Sie werden vorzugsweise einerseits aus dem Bereich zwischen 1 MHz und 100 MHz, vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz und bspw. ungefähr gleich 10 MHz, andererseits aus dem Bereich zwischen 10 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz und bspw. ungefähr gleich 200 kHz gewählt.

In der Ausführungsform von Figur 2(a) werden drei Grossen 101-103 bei jeweils einer Frequenz fl-ß aufgenommen. Mindestens zwei der drei Frequenzen fl, f2, £3 sind ungleich, d. h. es gilt: — i(fl = £2 = £3); es können aber wohl zwei der drei Frequenzen gleich sein, z. B. fl = £2 ≠ f3. Bevorzugte Frequenzwerte sind fl = £2 = 10 MHz, £3 = 200 kHz. Die drei Grossen 101-103 werden miteinander verknüpft. Die Verknüpfung kann z. B. die Bildung einer geeigneten Linearkombination der drei Grossen 101-103 beinhalten. Durch die Verknüpfung entsteht ein Fremdstoffsignal 120, das von der Masse der Prüfguts und der Feuchtigkeit im Prüfgut im Wesentlichen unabhängig ist.

In der Ausführungsform von Figur 2(b) werden eine erste Grosse 101 und eine zweite Grosse 102 bei ein und derselben Frequenz fl, z. B. fl = 10 MHz, aufgenommen, während eine dritte Grosse 103 bei einer anderen Frequenz £2 ≠ fl, z. B. £2 = 200 kHz, aufgenommen wird. Aus der ersten Grosse 101 und der zweiten Grosse 102 wird zunächst ein Zwischenkennwert 111 gebildet, der von der Masse des Prüfguts im Wesentlichen unabhängig ist. Der Zwischenkennwert 111 kann z. B. eine Phasenverschiebung, ein Leistungsfaktor oder ein Verlustwinkel sein, wie teilweise in der EP-0'924'513 Al beschrieben. Die EP-0'924'513 Al und insbesondere die Absätze [0022]-[0034] daraus werden durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift aufgenommen. Durch diese

Bezugnahme auf die EP-0'924'513 Al erübrigt sich hier eine detaillierte Beschreibung der Methoden, die zum Zwischenkennwert 111 führen. Anschliessend wird in der vorliegenden Erfindung der Zwischenkennwert 111 mit der dritten Grosse 103 verknüpft. Dadurch entsteht ein Fremdstoffsignal 120, das von der Masse der Prüfguts und der Feuchtigkeit im Prüfgut im Wesentlichen unabhängig ist.

Eine weitere Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt Figur 2(c). Auch hier werden eine erste Grosse 101 und eine zweite Grosse 102 bei ein und derselben Frequenz fl aufgenommen, während eine dritte Grosse 103 bei einer anderen Frequenz f2 ≠ fl aufgenommen wird. Die zweite Grosse 102 und die dritte Grosse 103 werden zu einem von der Masse des Prüfguts unabhängigen Zwischenkennwert 112 verknüpft. Der Zwischenkennwert 112 kann z. B. eine Dielektrizitätszahl, eine Dielektrizitätskonstante (Permittivität) oder eine Kapazität sein. Anschliessend wird der Zwischenkennwert 112 mit der ersten Grosse 101 verknüpft, wodurch ein Fremdstoffsignal 120 entsteht, das von der Masse der Prüfguts und der Feuchtigkeit im Prüfgut im Wesentlichen unabhängig ist.

Li der Ausführungsform von Figur 2(d) werden eine erste Grosse 101 sowie eine zweite Grosse 102 bei ein und derselben Frequenz fl, z. B. fl = 10 MHz, aufgenommen, und eine . dritte Grosse 103 sowie eine vierte Grosse 104 werden bei ein und derselben, anderen .

Frequenz f2 ≠ fl, z. B. f2 = 200 kHz, aufgenommen. Die erste Grosse 101 und die zweite

Grosse 102 werden zu einem ersten Zwischenkennwert 111, die dritte Grosse 103 und die vierte Grosse 104 zu einem zweiten Zwischenkennwert 113 verknüpft. Anschliessend werden der erste Zwischenkennwert 111 und der zweite Zwischenkennwert 113 zu einem

Fremdstoffsignal 120 verknüpft, das von der Masse der Prüfguts und der Feuchtigkeit im

Prüfgut im Wesentlichen unabhängig ist.

Wie ein Vergleich der Figuren 2 und 1 zeigt, unterscheidet sich das erfüidungsgemässe Verfahren insbesondere durch folgende Merkmale vom aus der EP-0'924'513 Al bekannten Verfahren:

• Es werden mindestens drei elektrische Grossen 101-104 aufgenommen.

• Die Aufnahme der elektrischen Grossen 101-104 erfolgt bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen fl-f3. • Es wird kein Vergleich mit einem für ein bestimmtes Fremdstoffmaterial charakteristischen Referenzwert durchgeführt.

• Das Ausgangssignal 120 ist nicht nur von der Masse der Prüfguts, sondern auch von der Feuchtigkeit im Prüfgut unabhängig. IOOT/OOOIST

In den Diagrammen von Figur 3 sind beispielhafte Messsignale S gegenüber einer Position x auf dem Garn aufgetragen. Die Signale S könnten der Ausfuhrungsform von Fig. 2(b) entstammen. Eine erste Kurve Sl zeigt den Zwischenkennwert 111, eine zweite Kurve S2 die dritte Messgrösse 103, und eine dritte Kurve S3 das Fremdstoffsignal 120, das eine Linearkornbination des Zwischenkennwerts Sl und der dritten Messgrösse sein kann, z. B. S3 = Sl - 3-S2.

Figur 3(a) zeigt den Fall, in dem sich im Bereich einer Garnstelle x' ein zu erkennender fester Fremdstoffpartikel, z. B. ein Polypropylenstreifen, befindet, m diesem Bereich steigt der Zwischenkennwert Sl an, während die dritte Messgrösse S2 auf leicht negative Werte absinkt. Das Fremdstoffsignal S3 steigt dementsprechend noch stärker an und zeigt beim Fremdstoffpartikel eine ausgeprägte Erhebung. Bei einem Garnreiniger wird üblicherweise eine obere Reinigungsgrenze C vordefiniert. Wenn das Fremdstoff- oder Reinigersignal S3 die Reinigungsgrenze C übersteigt, wird ein Garnschnitt ausgelöst. Dies würde sowohl beim Zwischenkennwert Sl als auch - noch ausgeprägter - beim Fremdstoffsignal S3 zutreffen.

Figur 3(b) zeigt den Fall, in dem sich im Bereich einer Garnstelle x" eine zu übergehende lokale Feuchtestelle befindet. Li diesem Bereich steigt der Zwischenkennwert Sl ebenso wie beim Fremdstoffpartikel von Fig. 3(a) an und übersteigt die Reinigungsgrenze C. Die dritte Messgrösse S2 ist aber auch feuchteempfindlich und steigt ebenfalls an, so dass das Fremdstoffsignal S3 um Null herum bleibt und die Reinigungsgrenze C nicht übersteigt.

Im Beispiel von Fig. 3(a) wäre zu Recht schon dann ein Garnschnitt ausgelöst worden, wenn — wie in der EP-0'924'513 Al beschrieben - nur der Zwischenkennwert Sl als Reinigersignal verwendet worden wäre. Die Linearkombination S3 steigt beim Fremdstoffpartikel noch stärker an und löst somit - ebenfalls zu Recht - auch einen Garnschnitt aus. Der eigentliche Vorteil der Erfindung wird erst anhand von Fig. 3(b) ersichtlich. Dort würde der Zwischenkennwert Sl einen Fehlschnitt auslösen. Erst die erfmdungsgemässe Verknüpfung des Zwischenkennwerts Sl mit der dritten Messgrösse S2 zu einem Fremdstoffsignal S3 vermag zwischen festen Fremdstoffpartikeln und lokalen 137

Feuchtigkeitsschwankungen zu unterscheiden. Dank der Erfindung werden also Fehlschnitte, wie sie das Signal Sl in Fig. 3(b) auslösen würde, vermieden.

In Figur 4(a) ist ein elektrisches Schaltschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 dargestellt. Diese Ausführungsform fährt das

Auswerteverfahren gemäss Fig. 2(b) aus. Ein Messkondensator 2 weist zwei parallele Kondensatorplatten 21, 22 und eine dazwischen liegende Durchgangsöffnung 20 für ein entlang seiner Längsachse bewegtes, festes, längliches Prüfgut 9 wie Garn auf. Fakultativ ist in der Vorrichtung 1 ein Referenzkondensator 3 zur Ausschaltung oder Verringerung von unerwünschten Umgebungseinflüssen wie Luftfeuchtigkeit oder Lufttemperatur vorhanden. Der Referenzkondensator 3 ist vorzugsweise gleich aufgebaut wie der Messkondensator 2 und parallel zu diesem geschaltet, mit dem Unterschied, dass er nicht vom Prüfgut 9 durchlaufen wird. Die Vorrichtung 1 beinhaltet ferner einen ersten Teilwechselspannungsgenerator 41 zum Erzeugen einer ersten Wechselspannungskomponente mit einer ersten Frequenz, z. B. aus dem Bereich zwischen

1 MHz und 100 MHz, vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz und bspw. ungefähr gleich 10 MHz. Die Vorrichtung 1 beinhaltet auch einen zweiten Teilwechselspannungsgenerator 42 zum Erzeugen einer zweiten Wechselspannungskomponente mit einer zweiten Frequenz, z. B. aus dem Bereich zwischen 10 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz und bspw. ungefähr gleich 200 kHz. Die erste und die zweite Wechselspannungskomponente sind vorzugsweise sinusförmig. Sie werden einander in einem analogen Spannungsaddierer 43 mit differenziellem Ausgang überlagert. Der erste und zweite Teilwechselspannungsgenerator 41, 42 sowie der Spannungsaddierer 43 können, zumindest gedanklich, zu einem Spannungsgenerator 4 zusammengefasst werden, der eine resultierende, aus zwei Wechselspannungskomponenten zusammengesetzte Wechselspannung erzeugt. Die resultierende Wechselspannung wird am Messkondensator

2 und am Referenzkondensator 3 angelegt.

Selbstverständlich können auch andere, an sich bekannte Arten von Spannungsgeneratoren 4 für die erfϊndungsgemässe Vorrichtung 1 verwendet werden. So ist es nicht unbedingt nötig, zwei sinusförmige Wechselspannungskomponenten mit zwei , Teilwechselspannungsgeneratoren 41, 42 zu erzeugen. Alternativ kann z. B. eine H2007/000137

Wechselspannung in Form von periodischen Rechteckpulsen erzeugt werden, deren Fourierentwicklung bekanntlich sinusförmige Komponenten mit Frequenzen enthält, die ein ungeradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind. Beliebige dieser Komponenten, inklusive der Grundfrequenz, können zur Messung verwendet werden.

Den Kondensatoren 2, 3 ist vorzugsweise eine Detektorschaltung 5 zur Detektion eines auf einer elektrischen Leitung 51 ankommenden analogen Ausgangssignals der Kondensatoren 2, 3 nachgeschaltet. Im Ausfuhrungsbeispiel von Fig. 4(a) beinhaltet die Detektorschaltung 5 zunächst einen Verstärker 52 zur Verstärkung des Ausgangssignals. Das Ausgangssignal des Verstärkers 52 wird einer Frequenzweiche 53 zugeführt, welche das Ausgangssignal in eine erste und eine zweite Komponente, entsprechend den beiden angelegten Frequenzen, aufteilt und diese Komponenten auf einen ersten Signalpfad 6 bzw. einen zweiten Signalpfad 7 führt. Dies kann z. B. mit einem Hochpassfilter 54 und einem Tiefpassfüter 55 bewerkstelligt werden. Auf dem ersten, hochfrequenten Signalpfad 6 wird die erste Signalkomponente nochmals auf zwei Teilpfade 61 , 62 aufgeteilt und bei zwei verschiedenen Phasen demoduliert. Die Demodulation wird im Wesentlichen synchron, als eine Multiplikation der Teilsignalkomponenten mit dem an den Kondensatoren 2, 3 angelegten ersten Wechselspannungssignal mittels Multiplizierer 63, 64 ausgeführt. Die Phasenverschiebung wird mit einem Phasenschieber 66, der vorzugsweise als RC- Phasenschieber ausgebildet ist, erreicht. Sie beträgt vorzugsweise 90°, um ein

Quadratursignal zu erhalten. Es ist aber durchaus möglich, eine andere Phasenschiebung zu wählen. Auf dem zweiten, tieffrequenten Signalpfad 7 wird die zweite Signalkomponente auf gleiche Weise mit Hilfe eines Multiplizierers 73 demoduliert. Zur Glättung werden alle drei Signale durch je einen Tiefpassfilter 56-58 geschickt und danach einer Auswerteeinheit 8 zugeführt.

Die Auswerteeinheit 8 kann eine analoge elektrische Schaltung oder eine digitale Schaltung mit einem Prozessor beinhalten. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4(a) umfasst sie ein Zwischenauswertemodul 81 zur Verknüpfung der beiden Teilsignalkomponenten des ersten, hochfrequenten Signalpfads 6 zu einem Zwischenkennwert. Der Zwischenkennwert wird danach in der Auswerteeinheit 8 mit der zweiten Signalkomponente zu einem resultierenden Fremdstoffsignal verknüpft, das die Erkennung von Fremdstoffen. im Prüfgut 9 erlaubt. Ein Beispiel für ein derartiges Fremdstoffsignal ist IOOT/OOOIST

die Linearkombination S 3 von Fig. 3. Mit geeigneten Auswertemethoden ist es sogar möglich, auch den quantitativen Anteil der Fremdstoffe und allenfalls das Material der Fremdstoffe zu bestimmen. Verfahren und Vorrichtungen zur Quantifizierung von festen Fremdstoffen in textilem Prüfgut sind aus der EP-0'924'513 Al bekannt und können auch für die vorliegende Erfindung übernommen werden. Das Fremdstoffsignal kann als Ausgangssignal der Vorrichtung auf einer Ausgangsleitung 89 ausgegeben werden. Alternativ dazu kann das Fremsdstoffsignal in der Auswerteeinheit 8 weiter verarbeitet, bspw. mit einer vorgegebenen Reinigungsgrenze C (vgl. Fig. 3) verglichen werden. Diesfalls besteht ein mögliches Ausgangssignal in einem Befehl „schneiden" oder „nicht schneiden", der an eine Schneidvorrichtung eines Garnreinigers erteilt wird.

Figur 4(b) zeigt ein elektrisches Schaltschema einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform von Fig. 4(a) besteht darin, dass die zweite Signalkomponente auf dem zweiten, tieffrequenten Signalpfad 7 ebenfalls auf zwei Teilpfade 71, 72 aufgeteilt und bei zwei verschiedenen Phasen demoduliert wird. Dies entspricht dem Auswerteverfahren gemäss Fig. 2(d). Der zweite Signalpfad beinhaltet, analog zum ersten Signalpfad 6, zwei Multiplizierer 73, 74 und einen Phasenschieber 76. Die Auswerteeinheit 8 umfasst ein erstes Zwischenauswertemodul 81 zur Verknüpfung der beiden Teilsignalkomponenten des ersten, hochfrequenten Signalpfads 6 zu einem ersten Zwischenkennwert und ein zweites Zwischenauswertemodul 82 zur Verknüpfung der beiden Teilsignalkomponenten des zweiten, tieffrequenten Signalpfads 7 zu einem zweiten Zwischenkennwert. Der erste und der zweite Zwischenkennwert werden in der Auswerteeinheit 8 zu einem Ausgangssignal verknüpft. Die übrigen Elemente der Schaltung von Fig. 4(b) sind dieselben und tragen dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform von Fig. 4(a).

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt. So können z. B. mehr als vier Grossen bei mehr als zwei verschiedenen Frequenzen gemessen und miteinander verknüpft werden. Es sei hier nochmals hervorgehoben, dass die oben diskutierten Beispiele, die sich auf die

Garnreinigung beziehen, die Allgemeinheit der Erfindung nicht einschränken. Weitere mögliche Anwendungen liegen z. B. auf dem Gebiet der Laborprüfung von Garnen. Dort werden hauptsächlich die Garnmasse und die Garnfeuchtigkeit interessieren, die dank der vorliegenden Erfindung unabhängig voneinander ermittelt werden können. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung 2 Messkondensator

20 Durchgangsöffhung

21, 22 Kondensatorplatten

3 Referenzkondensator

41 , 42 erster, zweiter Wechselspannungsgenerator

43 Spannungsaddierer

5 Detektorschaltung 51 Leitung

52 Verstärker

53 Frequenzweiche

54 Hochpassfilter

55 Tiefpassfilter 56-59 Tiefpassfilter

6 erster Signalpfad

61, 62 erster, zweiter Teilpfad

63, 64 Multiplizierer 66 Phasenschieber

7 zweiter Signalpfad

71 , 72 erster, zweiter Teilpfad

73, 74 Multiplizierer 76 Phasenschieber

8 Auswerteeinheit

81, 82 erstes, zweites Zwischenauswertemodul

89 Ausgangsleitung

9 Prüfgut

101-104 Messgrössen

111-113 Zwischenkennwerte 120 Fremdstoffsignal

201, 202 Messgrössen

211 Kennwert

220 Anteil des Fremdstoffs 231 Referenzwert

C Reinigungsgrenze

S Signal

Sl Signal des Zwischenkennwertes S2 Signal der dritten Messgrösse

S3 Fremdstoffsignal

X Position auf Garn

X' Garnstelle mit Fremdstoff partikel x" Feuchtestelle

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Untersuchung von bewegtem, festem, länglichem Prüfgut (9), wobei ein elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, das Prüfgut (9) dem Wechselfeld ausgesetzt wird,

Eigenschaften des mit dem Prüfgut (9) wechselwirkenden Wechselfeldes ermittelt werden, indem vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grossen (101-104) aufgenommen und miteinander verknüpft werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselfeld eine Überlagerung mindestens einer ersten Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz (fl) und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen zweiten Frequenz (f2) ist, mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste elektrische Grossen (101-104) bei jeweils einer Frequenz (fl-ß) aufgenommen werden, wovon eine (101) der Grossen (101-104) bei der ersten Frequenz (fl) und eine andere (102) der Grossen (101-104) bei der zweiten Frequenz (fl) aufgenommen wird, und die mindestens drei Grossen (101-104) miteinander verknüpft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Verknüpfung die Bildung einer Linearkombination beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei Grossen (101, 102) bei der ersten Frequenz (fl) aufgenommen und miteinander zu einem Zwischenkennwert (111) verknüpft werden und anschliessend eine dritte Grosse (103) bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommen und mit dem Zwischenkennwert (111) verknüpft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Zwischenkennwert (111) eine Phasenverschiebung, ein Leistungsfaktor oder ein Verlustwinkel ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei Grossen (102, 103) bei der ersten

Frequenz (fl) bzw. bei der zweiten Frequenz (f2) aufgenommen und miteinander zu einem Zwischenkennwert (112) verknüpft werden und anschliessend eine dritte Grosse (101) mit dem Zwischenkennwert (112) verknüpft wird. H2007/000137

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Zwischenkennwert (112) eine Dielektrizitätszahl, eine Dielektrizitätskonstante oder eine Kapazität ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Frequenz (fl) zwischen 1 MHz und 100 MHz, vorzugsweise zwischen 5 MHz und 50 MHz und bspw. bei ca. 10 MHz liegt, und die zweite Frequenz (£2) zwischen 10 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz und bspw. bei ca. 200 kHz Hegt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus der Verknüpfung der mindestens drei Grossen (101-104) ein Fremdstoffsignal, ein Massensignal und/oder ein Feuchtesignal ermittelt wird.

9. Vorrichtung (1) zur Untersuchung von bewegtem, festem, länglichem Prüfgut (9), beinhaltend einen Messkondensator (2) mit einer Durchgangsöffhung (20) für das Prüfgut (9), einen Wechselspannungsgenerator (4) zum Anlegen einer Wechselspannung an den Messkondensator (2) zwecks Beaufschlagung der Durchgangsöffnung (20) mit einem elektrischen Wechselfeld und eine mit dem Messkondensator (2) elektrisch verbundene Auswerteschaltung (8) zur Verknüpfung von vom Wechselfeld beeinfiussten elektrischen Grossen (101-104), dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselspannungsgenerator (4) geeignet ist, die Durchgangsöffnung (20) mit einem Wechselfeld zu beaufschlagen, das eine Überlagerung mindestens einer ersten

Wechselfeldkomponente mit einer ersten Frequenz (fl) und einer zweiten Wechselfeldkomponente mit einer von der ersten Frequenz (fl) verschiedenen zweiten Frequenz (f2) ist, und die Auswerteschaltung (8) geeignet ist, mindestens drei vom Wechselfeld beeinflusste, bei jeweils einer Frequenz (fl -ß) aufgenommene elektrische Grossen

(101-104) miteinander zu verknüpfen, wovon eine (101) der Grossen (101-104) bei der ersten Frequenz (fl) und eine andere (102) der Grossen (101-104) bei der zweiten Frequenz (£2) aufgenommen ist. T/CH2007/000137

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei zwischen dem Messkondensator (2) und der Auswerteschaltung (8) eine Detektorschaltung (5) zur Detektion eines Ausgangssignals des Messkondensators (2) angeordnet ist.

11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei die Detektorschaltung (5) eine Frequenzweiche (53) zur Aufteilung des Ausgangssignals auf zwei Signalpfade (6, 7), von denen ein erster Signalpfad (6) der Übertragung eines Ausgangsteilsignals der ersten Frequenz (fl) und ein zweiter Signalpfad (7) der Übertragung eines Ausgangsteilsignals der zweiten Frequenz (f2) dient, beinhaltet.

12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9-11, wobei die Vorrichtung (1) nebst dem Messkondensator (2) einen Referenzkondensator (3) beinhaltet, der vorzugsweise zum Messkondensator (2) parallel geschaltet ist.

13. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Erkennung eines festen Fremdstoffs, zur Ermittlung einer Masse pro Längeneinheit und/oder zur Ermittlung einer Feuchte.