WO2014085940A1

WO2014085940A1 - Charakterisierung der haarigkeitslängenverteilung eines garns

Info

Publication number: WO2014085940A1
Application number: PCT/CH2013/000199
Authority: WO
Inventors: Pavel PLISKA; Kay-Uwe Kirstein; Thomas Nasiou
Original assignee: Uster Technologies Ag
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Im Verfahren zur Charakterisierung der Haarigkeitslangenverteilung eines Garns werden Haarigkeitslangen am Garn gemessen (101). Aus den Haarigkeitslängenmessungen (101) resultierende Haarigkeitslangen werden gespeichert (102). Eine Rangliste der gespeicherten Haarigkeitslangen wird erstellt (103). Die Rangliste wird numerisch spezifiziert (104). Mindestens ein Wert der numerischen Spezifikation wird als Charakteristikum für die Häufigkeitsverteilung ausgegeben (105). Eine solche Charakterisierung ist einfacher als mittels der bisher üblichen Haarigkeitslängenklassen.

Description

CHARAKTERISIERUNG DER HAARIGKEITSLÄNGENV ERTEILUNG EINES

GARNS

FACHGEBIET

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der textilen Qualitätskontrolle. Sie betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen typischerweise in einem Textillabor zum Einsatz.

STAND DER TECHNIK Bei Stapelgarnen, die aus vielen Fasern gesponnen sind, sind einzelne Fasern nicht vollständig in den eigentlichen Garnrampf eingebunden. Sie ragen teilweise aus dem Garnrumpf heraus, was man als Haarigkeit des Garns bezeichnet. Die Haarigkeit ist eine wichtige Garneigenschaft, weshalb die Textilindustrie ein grosses Interesse an ihrer zuverlässigen und reproduzierbaren Bestimmung und Klassierung hat.

Es sind viele Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Haarigkeit von Garnen bekannt. Eine solche Vorrichtung vertreibt die Anmelderin des vorliegenden Schutzrechtes unter der Bezeichnung USTER® ZWEIGLE HL400. Diese Vorrichtung ist im

Anwendungshandbuch„USTER® ZWEIGLE HL400 Application Handbook", Uster Technologies AG, Juni 201 1 , und in der WO-201 1/153650 AI beschrieben. Sie ist mit einer optoelektronischen Garnsensoreinrichtung ausgestattet. Darin wird das entlang seiner Längsrichtung bewegte Garn im Durchlicht auf eine zweidimensionale Kamera abgebildet, die nacheinander eine Mehrzahl von Bildern des Garns aufnimmt. Mittels Bildverarbeitung wird eine Häufigkeitsverteilung der Haarigkeitslängen ermittelt. Die abstehenden Fasern werden in sieben fest vorgegebene Haarigkeitslängenklassen klassiert, nämlich 1 , 2, 3, 4, 6, 8 und 10 mm. Diese Haarigkeitslängenklassierung wurde aus Kompatibilitätsgründen von älteren Haarigkeitslängenmessgeräten (Zweigle G565, G566 und G567 sowie USTER* ZWEIGLE HT5) übernommen und ist für viele gängige Garntypen, insbesondere gewöhnliche Ringgarne, geeignet. Die auf 100 m festgestellte Anzahl Fasern wird für jede Klasse angegeben und in einem Histogramm dargestellt.

Die DE-199'24'840 AI zeigt eine feinere Haarigkeitslängenklassierung, in welcher jede Haarigkeitslängenklasse eine Klassenbreite von 0.1 mm hat. Aus der daraus resultierenden Häufigkeitsdichteverteilung werden verschiedene Haarigkeitsparameter berechnet. In ähnlich verfeinerter Weise werden in den folgenden drei Dokumenten aus dem Stand der Technik Häufigkeitsdichteverteilungen für Haarigkeitslängen dargestellt und daraus verschiedene Haarigkeitsparameter berechnet: GB-1 ,015,895 A; Lappage J, Onions W. J.: „An Instrument for the study of yarn hairiness", Journal of the Textile Institute

Transactions, Bd. 5, Nr. 8, August 1964; Ozkaya Y. A., Acar M, Jackson M. R.:„Hair density distrubution profile to evaluate yam hairiness and ist application to fabric simulations", Journal of the Textile Institute, Bd. 98, Nr. 6, 2007. Der Artikel Barella A., Viaplana A.: ..Principles of a new procedure for measuring yarn hairiness. Application to the study of the hairiness of open-end yarns", Textile Research Journal, Bd. 40, Nr. 3, März 1970, beschreibt eine Abtastung des Garns entlang quer zur Garnlängsrichtung verlaufenden Linien mit einer TV-Kamera. Aus den Abtastwerten werden verschiedene Haarigkeitsparameter berechnet.

Die CN-1 '530'654 A lehrt, jeden Messwert einer Haarigkeitslängenmessung als vertikale Linie darzustellen. Die Linien werden entlang einer horizontalen Achse angeordnet, und zwar sequenziell in derjenigen Reihenfolge, in welcher die Messwerte aufgenommen wurden. Daraus ergibt sich ein Bild der Haarigkeit des ausgemessenen Garns, so dass abnormale Messwerte schnell und einfach gefunden werden können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannte Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung zu verbessern und zu vereinfachen. Diese und andere Aufgaben werden durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfmdungsgemässe Vorrichtung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung gibt die bisher weit verbreitete Einteilung der Haarigkeitslängen in Klassen auf. Stattdessen erstellt sie eine Rangliste der gemessenen Haarigkeitslängen und charakterisiert die Rangliste numerisch. Gegenüber dem bisherigen Klassiersystem kann dies einfacher sein. Die numerische Charakterisierung kann unter Umständen mit weniger Parametern erfolgen als mit den sieben Klassenhäufigkeiten. Trotz der grösseren

Einfachheit kann das erfindungsgemässe Verfahren genauer sein als die bisherige

Klassierang, weil es alle Messresultate direkt berücksichtigt, während durch die Einteilung der Messresultate in vorgegebene Klassen Information verloren geht. Unter dem Begriff„Rang" wird hier, in Übereinstimmung mit der Statistik, die Position einer einzelnen gemessenen Haarigkeitslänge verstanden, wenn alle

Haarigkeitslängenmesswerte der Größe nach geordnet und durchnummeriert werden. Eine „Rangliste" ist somit eine Aufstellung aller Haarigkeitslängenmesswerte, geordnet nach ihrem Rang bzw. ihrer Grösse. Die Aufstellung kann z. B. die Form einer

alphanumerischen Zeichenfolge, einer Tabelle oder eines Diagramms haben. Wichtig ist, dass die Rangliste jeden einzelnen Haarigkeitslängenmesswert auflistet und nicht etwa mehrere Haarigkeitslängenmesswerte in einer Klasse zusammenfasst.

Somit werden im erfmdungsgemässen Verfahren zur Charakterisierung der

Haarigkeitslängenverteilung eines Garns Haarigkeitslängen am Garn gemessen. Aus den Haarigkeitslängenmessungen resultierende Haarigkeitslängen werden gespeichert. Eine Rangliste der gespeicherten Haarigkeitslängen wird erstellt. Die Rangliste wird numerisch spezifiziert. Mindestens ein Wert der numerischen Spezifikation wird als Charakteristikum für die Häufigkeitsverteilung ausgegeben.

Zumindest der Schritt der numerischen Spezifikation der Rangliste wird im

erfmdungsgemässen Verfahren automatisch von einem Computer oder einer ähnlichen Einrichtung ausgeführt. Die Haarigkeitslängen werden vorzugsweise gemessen, indem das Garn entlang seiner Längsrichtung durch eine Garnsensoreinrichtung bewegt wird und entlang der

Längsrichtung am Garn auftretenden Fasern („Haare") ausgemessen werden. In einer ersten Ausführungsform erfolgt die numerische Spezifikation anhand mindestens eines Quantiis der Rangliste.

In einer zweiten Ausführungsform erfolgt die numerische Spezifikation anhand einer Ausgleichsrechnung. Die Ausgleichsrechnung kann auf einem Funktionsfit mit einer Fitfunktion, die mindestens eine Exponentialfunktion oder mindestens eine

Logarithmusfunktion beinhaltet, basieren. Zur numerischen Spezifikation kann auch mindestens ein Wendepunkt, ein Linienschwerpunkt und/oder mindestens eine

Kurvensteigung berechnet werden. In einer dritten Ausführungsform erfolgt die numerische Spezifikation anhand von

Stützpunkten.

In einer vierten Ausführungsform berücksichtigt die numerische Spezifikation eine aus der Rangliste erhaltene Fläche. Dabei kann die numerische Spezifikation einen Flächeninhalt der Fläche und/oder eine geometrische Form der Fläche berücksichtigen. Die geometrische Form der Fläche kann z. B. durch eine Lage eines Flächenschwerpunktes und/oder eines Konturenschwerpunktes der Fläche berücksichtigt werden.

Es kann nützlich sein, für die numerische Spezifikation einen Vertrauensbereich, vorzugsweise in Form von Vertrauensintervallen oder einer Vertrauensfläche, auszugeben.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Rangliste mit einer Referenzrangliste verglichen. Aus einer signifikanten Abweichung der beiden Ranglisten voneinander wird auf eine Fehlerursache in einem Produktionsprozess des Garns geschlossen. Dabei kann jede der beiden Ranglisten als Kurve grafisch dargestellt werden, ein lokales Abstandsmass zwischen den beiden Kurven berechnet werden und eine signifikante Abweichung der beiden Ranglisten bei Uber- oder Unterschreiten eines Grenzwertes durch das lokale Abstandsmass vorliegt. Als lokales Abstandsmass kann ein Abstand der beiden Kurven definiert werden, der in Richtung der Ordinate gemessen wird. Ferner kann eine Fläche zwischen den beiden Kurven berechnet werden und der Fläche je nach ihrer Eigenschaft mindestens eine Fehlerursache zugeordnet werden. Als Eigenschaft der Fläche wird vorzugsweise mindestens ein Element aus der folgenden Menge ausgewählt: ein Flächenschwerpunkt, ein Flächeninhalt, eine Ausdehnung der Fläche in Richtung der Abszisse, eine Ausdehnung der Fläche in Richtung der Ordinate und ein maximaler Abstand der beiden Kurven innerhalb der Fläche.

Die Haarigkeitslängen werden vorzugsweise optoelektronisch gemessen, indem das Garn entlang seiner Längsrichtung durch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung bewegt wird, die optoelektronische Garnsensoreinrichtung nacheinander eine Mehrzahl von Bildern des Garns aufnimmt und aus den Bildern, vorzugsweise aus jedem einzelnen Bild aus der Mehrzahl von Bildern, mittels Bildverarbeitung Haarigkeitslängen ausgewertet werden. Die Anzahl der in einer Messreihe aufgenommenen und ausgewerteten Bilder liegt z. B. zwischen 10 und 10Ό00 und vorzugsweise zwischen 100 und 1000.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns beinhaltet eine Garnsensoreinrichtung zur Messung von Haarigkeitslängen entlang einer Längsrichtung des Garns, eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Ausgangssignalen der Garnsensoreinrichtung, eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe von Charakteristika der Haarigkeitslängenverteilung und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung. Die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung sind zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens eingerichtet. Unter den in dieser Schrift verwendeten Begriff "Haarigkeitslänge" fällt im Allgemeinen sowohl die Länge der gestreckten Faser als auch die Länge der Projektion der - möglicherweise gekrümmten und/oder schräg stehenden - Faser auf eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Garns, d. h. der maximale Abstand der Faser von der Garnoberfläche. In ein und derselben Anwendung der Erfindung trifft aber jeweils nur eine der obigen Bedeutungen zu. AUFZÄH LUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen detailliert erläutert.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einer perspektivischen

Ansicht.

Figur 2 zeigt schematisch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung im

Querschnitt.

Figur 3 zeigt ein Histogramm, wie es aus einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren resultieren kann.

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemässen Verfahrens.

Figuren 5-9 illustrieren verschiedene Ausfuhrungsformen des erfindungsgemässen

Verfahrens anhand von Diagrammen.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 zeigt von aussen eine Vorrichtung 1 zur Bestimmung der

Haarigkeitslängenverteilung eines Garns 9. Man erkennt in dieser Darstellung ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 1 1 , verschiedene Garnführungselemente 12-15 zur Führung des Garns 9, eine Sensorabdeckung 16 für eine optoelektronische

Gamsensoreinrichtung 3 und eine Rollenabdeckung 17 für eine Garnfördereinrichtung 18. Die optoelektronische Gamsensoreinrichtung 3 misst mindestens einen Parameter des Gams 9, insbesondere die Länge von Fasern („Haaren"), die vom Garn 9 abstehen.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der optoelektronischen Gamsensoreinrichtung 3. Die optoelektronische Gamsensoreinrichtung 3 beinhaltet eine Beleuchtungseinheit und eine Abbildungseinheit. Die Beleuchtungseinheit weist mindestens eine Lichtquelle 31 und eine Beleuchtungsoptik 32 auf. Als Lichtquelle 31 kann z. B. eine Leuchtdiode (englisch light emitting diode, LED) verwendet werden. Die Lichtquelle 31 sendet

elektromagnetische Strahlung im sichtbaren, infraroten und/oder ultravioletten

Spektralbereich aus, welche in dieser Schrift der Einfachheit halber unter dem Begriff „Licht" zusammengefasst wird. Die Beleuchtungsoptik 32 kollimiert das von der Lichtquelle 31 ausgesandte Licht auf einen Abschnitt des Gams 9. Vorzugsweise kommt dabei die Köhlersche Beleuchtung zum Einsatz, die aus der Mikroskopie wohl bekannt ist und auf die hier nicht weiter eingegangen wird. Die Abbildungseinheit weist eine

Abbildungsoptik 33 und einen optoelektronischen Bildsensor 34 auf. Die Abbildungsoptik 33 bildet den beleuchteten Abschnitt des Gams 9 auf den Bildsensor 34 ab. Der Bildsensor 34 ist vorzugsweise ein zweidimensionaler Bildsensor 34 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen (Pixeln). Derartige Bildsensoren 34 sind in Form von integrierten optoelektronischen Bauelementen in verschiedenen Technologien kommerziell erhältlich, bspw. aus Digitalkameras bestens bekannt und weit verbreitet. Alternativ kann als Bildsensor 34 ein ebenfalls bekannter eindimensionaler Zeilensensor mit einer Vielzahl von Pixeln, die auf einer senkrecht zur Garnlängsrichtung stehenden Geraden angeordnet sind, eingesetzt werden. Der Einfachheit halber sind die

Beleuchtungsoptik 32 und die Abbildungsoptik 33 in Figur 2 als einfache Linsen dargestellt; selbstverständlich können aber komplexere optische Systeme eingesetzt werden, die nebst Linsen weitere optische Elemente wie Blenden oder Filter beinhalten. Die Abbildung erfolgt vorzugsweise in Transmission, d. h. ohne eingelegtes Gam 9 leuchtet die Lichtquelle 31 auf den Bildsensor 34, und wenn Gam 9 eingelegt ist, schattet es zumindest einen Teil des Lichtes ab. Das Gam 9 ist in dieser schematischen Darstellung als Gamrumpf 91 mit kreisrundem Querschnitt gezeichnet, aus dem einzelne Fasern („Haare^*') 92 im Wesentlichen radial nach aussen ragen.

Für die Anwendung der Haarigkeitslängenmessung ist es vorteilhaft, wenn eine

Längsachse 90 des Gams 9 eine optische Achse 30 der optoelektronischen

Garnsensoreinrichtung 3 nicht schneidet, sondern von dieser beabstandet ist, bspw. um einen Abstand von a = 2-6 mm und vorzugsweise um ca. a = 4 mm. Diese Achsversetzung a basiert auf der Annahme, dass (zumindest wenn eine Mittelung über eine gewisse Garnlänge durchgeführt wird) das Gam 9 rotationssymmetrisch ist und daher die zu messenden Haarigkeitslängenwerte entlang des Garnumfangs gleich sind. Trifft diese Symmetrieannahme zu, so braucht nur ein Halbraum 93 betrachtet zu werden, und ein dazu komplementärer Halbraum 94 kann ausser Acht bleiben. Im betrachteten Halbraum 93 kann dafür die Haarigkeit besser, d. h. mit grösserer Auflösung, untersucht werden. Die beiden Halbräume 93, 94 sind durch eine Ebene voneinander getrennt, welche die

Garnlängsachse 90 beinhaltet und parallel zur optischen Achse 30 verläuft. In Figur 3 ist ein Resultat einer Haarigkeitslängenbestimmung in Form eines Histogramms 4 dargestellt, das ein Resultat eines Verfahrens nach dem Stand der Technik ist. Entlang einer Abszisse 41 des Histogramms 4 sind Haarigkeitslängen L in Millimetern aufgetragen, die von der Vorrichtung 1 durch Bildverarbeitung ermittelt werden. Die ermittelten Haarigkeitslängen werden im Beispiel von Figur 3 in die sieben im Stand der Technik üblichen Klassen 1 , 2, 3, 4, 6, 8 und 10 mm klassiert. Für jede dieser Klassen erhält man nach Untersuchung einer bestimmten Garnlänge, bspw. 100 m, eine Häufigkeit (Anzahl). Die relative Häufigkeitsdichte H ist entlang einer Ordinate 42 des Histogramms 4 aufgetragen. Somit entspricht die Fläche der als Säulen eingezeichneten Rechtecke 43 der jeweiligen Häufigkeit.

Das Flussdiagramm von Figur 4 zeigt wichtige Schritte des erfi n dungsgem ässen

Verfahrens. Am Garn 9 (siehe Figur 1 ) werden Haarigkeitslängen gemessen 101 , vorzugsweise während das Garn 9 entlang seiner Längsrichtung durch die Vorrichtung 1 bewegt wird. Aus den Haarigkeitslängenmessungen 101 resultierende Haarigkeitslängen werden gespeichert 102. Eine Rangliste der gespeicherten Haarigkeitslängen wird erstellt 103. Das Erstellen einer Rangliste umfasst eine Aufstellung aller

Haarigkeitslängenmesswerte, geordnet nach ihrer Grösse. Eine solche Rangliste ist in den Figuren 5, 6, 9 und 10 dargestellt. Die Rangliste wird numerisch spezifiziert 104. Auf die numerische Spezifikation 104 wird weiter unten detailliert eingegangen. Mindestens ein Wert der numerischen Spezifikation wird als Charakteristikum für die

Häufigkeitsverteilung ausgegeben 105.

Zusammen mit den Messungen 101 der Haarigkeitslängen können weitere Informationen über die einzelnen Haare 92 aufgenommen und gespeichert werden. Solche Informationen können z. B. sein: ein Bild des einzelnen Haares 92, eine Krümmung des Haares 92, eine Dicke des Haares 92, Länge, Breite und/oder Seitenverhältnis eines das Haar umhüllenden Rechtecks. Figur 5 illustriert anhand eines Diagramms 5 eine erste Ausführungsform des

erfindungsgemässen Verfahrens. Ein solches Diagramm 5 kann, muss aber nicht notwendigerweise ausgegeben werden. Grundlage für das erfindungsgemässe Verfahren ist die Rangliste von gemessenen und gespeicherten Haarigkeitslängen L. Die Messwerte L werden ihrer Grösse nach sortiert und als vertikale, äquidistante Geraden 53 im Diagramm 5 eingezeichnet. Somit ist in dem Diagramm 5 von Figur 5 entlang einer Ordinate 52 die Haarigkeitslänge L und entlang einer Abszisse 51 der Rang n eingetragen. Der Rang n ist eine natürliche Zahl zwischen 1 und der Anzahl durchgeführter Messungen (d. h. erfasster Fasern) N. Er gibt die Position eines Haarigkeitslängenmesswertes L an, wenn die

Haangkeitslängenmesswerte L der Grösse nach geordnet werden. Die Haarigkeitslängen L steigen in der Rangliste von Figur 5 monoton; alternativ könnte die umgekehrte

Reihenfolge gewählt werden, so dass die Haarigkeitslängen L monoton fallen würden. Aufgrund der Messanordnung, bspw. einer endlichen Auflösung des Bildsensors 34 (siehe Figur 1 ), ist es möglich, dass nur bestimmte diskrete Haarigkeitslängenwerte vorkommen, wie in Figur 5 angedeutet. Diese„Quantisierung" stört aber das erfindungsgemässe Verfahren nicht wesentlich, solange die dadurch verursachten Stufen klein genug sind. Erfindungsgemäss wird nun die in Figur 5 grafisch dargestellte Rangliste numerisch spezifiziert.

Zusammen mit den Haarigkeitslängen L können im Diagramm 5 weitere Informationen über die einzelnen Haare 92 dargestellt und mit den Haarigkeitslängen L korreliert werden. Wenn die Haarigkeitslänge L die Länge des gestreckten Haares 92 bedeutet, so könnte z. B. im Diagramm 5 zusätzlich eine Kurve eingezeichnet werden, welche die Länge der Projektion des betreffenden Haares 92 auf eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Garns 9 angibt. Aus dem Vergleich dieser Kurve mit den Haarigkeitslängen L könnte auf Schiefstände und/oder Krümmungen der Haare 92 in Abhängigkeit von ihrer Länge L geschlossen werden. Eine erste Möglichkeit zur numerischen Spezifizierung der Rangliste ist die Angabe von Quantilen. Ein / Quantil (wobei p eine reelle Zahl zwischen 0 und 1 ist) ist der Wert derjenigen Messung, welche die Rangliste in zwei Teile unterteilt: Links davon liegt der Anteil p aller Messwerte, rechts davon der restliche Anteil (1 - p). Als Beispiel ist in Figur 5 das 0.5-Quantil, d. h. der Median L₀,₅ eingezeichnet. Selbstverständlich können andere oder zusätzliche Quantile zur numerischen Spezifizierung angegeben werden.

Eine zweite, in Figur 6 dargestellte Möglichkeit zur numerischen Spezifizierung der Rangliste verwendet eine Ausgleichsrechnung. Zu diesem Zweck können die in der Rangliste enthaltenen Messwerte L durch eine geeignete Fitfunktion L{n) angenähert werden. Eine die Fitfunktion L(n) darstellende Fitkurve 54 ist im Diagramm 5 von Figur 6 eingezeichnet. Erfahrungsgemäss bietet sich als Fitfunktion für die Haarigkeitslängen eine Exponentialfunktion an, z. B.

L(n) = L₀ exp(n / n_e ) , (1 ) worin L die Haarigkeitslänge, n der Rang und LQ sowie n_e die Fitparameter sind. Die Fitparameter sind für das betreffende Garn 9 charakteristisch, d. h. sie enthalten in verdichteter Fonn viel Information über die Haarigkeitslängenverteilung des Garns 9. Die obige Exponentialfunktion ( 1 ) ist nur ein Beispiel. Es können andere Fitfunktionen L(n) verwendet werden, bspw. die obige Exponentialfunktion (1 ) mit einer zusätzlichen additiven Konstante, Summen verschiedener Exponentialfunktionen, Polynome etc. Die Fitfunktionen L(n) können einen oder mehrere Fitparameter haben, von denen mindestens ein signifikanter ausgegeben wird.

Übrigens können auch die Häufigkeitsdichten H im Histogramm von Figur 3 durch eine Fitfunktion H(L) angenähert werden, die bspw. exponentiell mit L abfallen kann. Eine entsprechende Fitkurve 45 ist im Diagramm 4 von Figur 3 eingezeichnet. Die beiden Funktionen L(n) und H{L) hängen wie folgt zusammen:

vorausgesetzt, dass die Ableitung dL/dn ungleich null ist. Damit kann aus der Rangliste bzw. ihrer Fitfunktion L{n) sofort die Häufigkeitsdichte bzw. ihre Fitfunktion H(L) analytisch oder numerisch berechnet werden.

Statt der Funktionsparameter der Fitfunktion L(n), oder zusätzlich zu diesen, können weitere numerische Werte der Fitkurve 54 berechnet und als Charakteristika der

Haarigkeitslängenverteilung ausgegeben werden. Solche numerischen Werte können Funktionswerte und/oder Ableitungen sein, wie sie in der mathematischen

Kurvendiskussion berücksichtigt werden. Beispiele sind etwa die folgenden: • Wendepunkte

« Ein Linienschwerpunkt der Fitkurve 54 oder eines vorgegebenen Teils davon

• Steigungen der Fitkurve 54 bei vorgegebenen Abszissen- oder Ordinatenwerten

• Punkte, in denen die Fitkurve 54 einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet · Punkte, in denen die Steigung der Fitkurve 54 einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet

• »-Werte für eine oder mehrere vorgegebene Haarigkeitslängen

• Haarigkeitslängen für eine oder mehrere vorgegebene n- Werte. Wie Figur 6 zeigt, kann die Rangliste auch mittels Stützpunkte P 1 -P4 numerisch spezifiziert werden. Ein bestimmtes stützpunktbasiertes Spezifikationssystem wird durch die Vorgabe der Anzahl der verwendeten Stützpunkte P 1 -P4 und ihrer Lagen auf der Abszisse 51 definiert. Das Beispiel von Figur 6 hat vier Stützpunkte P1-P4, die äquidistant über die Abszisse 51 verteilt sind. Die Abszissen werte der Stützpunkte P 1 -P4 können relativ zur Anzahl Messungen N angegeben werden, wodurch sie von dieser unabhängig werden. Die Ordinatenwerte der Stützpunkte P1 -P4 können direkt den entsprechenden Messwerten L entnommen werden, oder sie können durch Ausgleichsrechnung berechnet werden, bspw. aus der obigen exponentiellen Fitfunktion (1). Sie werden zur numerischen

Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung des Garns 9 ausgegeben.

Selbstverständlich können mehr oder weniger als vier Stützpunkte verwendet werden. Die Lage der Stützpunkte wird so gewählt, dass möglichst wenige Stützpunkte die

Haarigkeitslängenverteilung möglichst gut charakterisieren. Es ist vorteilhaft, zu jedem Stützpunkt P1 -P4 zusätzlich ein Vertrauensintervall für den entsprechenden -Wert anzugeben. Die Vertrauensintervalle können mit einer der gängigen statistischen Methoden bestimmt werden und sind in Figur 6 in Form von Fehlerbalken 55 eingezeichnet.

Eine weitere Art der numerischen Spezifikation der Rangliste veranschaulicht Figur 7. Sie berücksichtigt eine aus der Rangliste erhaltene Fläche 57. Im Ausführungsbeispiel von Figur 7 wird die Fläche 57 nach links und nach rechts durch vertikale Geraden bei n = 1 und n = N begrenzt, nach unten durch die Abszisse 5 1 . Nach oben wird die Fläche 57 durch eine Umhüllende 56 der Rangliste begrenzt. Die Stufen in der Umhüllenden 56 sind durch die oben erwähnte„Quantisierung" der Messresultate verursacht. Alternativ könnte für die obere Begrenzung eine Fitkurve (wie die Fitkurve 54 in Figur 6) verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel von Figur 7 erfolgt die numerische Spezifikation der Rangliste mittels eines Schwerpunktes S der Fläche 57. Die Koordinaten s des Schwerpunktes S einer ebenen Fläche 57 berechnen sich bekanntlich nach der folgenden Formel:

Λ = ~ ^xdA , (3)

A ₅₇ worin über die ganze Fläche 57 integriert wird und

A = ^dA (4)

57 der Flächeninhalt der Fläche 57 ist. Auch hier kann der Abszissenwert des Schwerpunktes S relativ zur Anzahl Messungen N angegeben werden Ausserdem kann für die beiden Koordinatenwerte des Schwerpunktes S je ein Vertrauensintervall angegeben werden, das mit einer der gängigen statistischen Methoden bestimmt wird. In Figur 7 ist eine elliptische Vertrauensfläche 58 um den Flächenschwerpunkt S herum eingezeichnet, deren

Projektionen auf die jeweilige Achse 51 , 52 den obigen Vertrauensintervallen entsprechen.

Unter Umständen kann es genügen, nur einen der beiden Koordinatenwerte des

Schwerpunktes S zur numerischen Spezifikation der Rangliste anzugeben. Ist dies die Abszisse 51 , die den Rang n angibt, so reduziert sich die Formel (3) im Wesentlichen auf das erste Moment

wobei L„ der zum Rang n gehörende Haarigkeitslängenmesswert ist.

Statt mit dem Flächenschwerpunkt S oder zusätzlich zu diesem kann die Fläche 57 mit der Lage ihres Konturenschwerpunktes numerisch spezifiziert werden. Der

Konturenschwerpunkt kann analog zu den Formeln (3) und (4) mit Integralen definiert werden, wobei statt über die Fläche 57 über die Konturlinien, welche die Fläche 57 begrenzen, integriert wird. Auch beim Konturenschwerpunkt kann nur einer der beiden Koordinatenwerte angegeben werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Fläche 57 durch ihren Flächeninhalt A gemäss Formel (4) numerisch spezifiziert werden, wobei auch für den Flächeninhalt A ein

Vertrauensintervall angegeben werden kann.

Figur 8 zeigt ein Diagramm 5 mit einer aus der Rangliste erhaltenen Fläche 57, ähnlich wie Figur 7. Ausserdem ist im Diagramm 5 von Figur 8 eine Referenzkurve 60

eingezeichnet. Die Referenzkurve 60 stellt eine Referenzrangliste dar, die eine ideale, gewünschte, erwartete oder typische Haarigkeitslängenverteilung charakterisiert. Die Referenzkurve 60 kann z. B. aus theoretischen Überlegungen berechnet und/oder aus mindestens einer Messung ermittelt werden. Im letzteren Fall werden vorzugsweise die Haarigkeitslängenverteilungen vieler Garne gemäss dem erfmdungsgemässen Verfahren bestimmt und auf geeignete Weise, bspw. durch Ausgleichsrechnung oder Mittelung, miteinander zu einer einzigen Referenzkurve 60 verknüpft. Solche Referenzkurven 60 können in einem Qualitäts-Referenzwerk wie den USTER* STATISTICS veröffentlicht und diesem entnommen werden. Die USTER^® STATISTICS sind eine von der Anmelderin des vorliegenden Schutzrechtes herausgegebene Zusammenstellung von textilen

Qualitätsdaten, die aus der weltweiten Produktion von textilen Rohmaterialien,

Zwischenprodukten und Endprodukten ermittelt wurden; siehe CD-ROM "USTER^® STATISTICS 200T Version 4.0, Uster Technologies AG, 201 1.

Die Verläufe der Umhüllenden 56 der Rangliste und der Referenzkurve 60 können miteinander verglichen werden. Aus einer signifikanten Abweichung der Verläufe voneinander kann auf eine Fehlerursache geschlossen werden. Die Fehlerursache liegt bspw. im Rohmaterial und/oder im Produktionsprozess des Garns 9.

Zum Zweck des Vergleichs kann z. B. ein Abstand b der Umhüllenden 56 und der Referenzkurve 60 definiert werden, der in Richtung der Ordinate 52 gemessen wird und somit der jeweiligen Differenz der Ordinatenwerte L entspricht. Solange sich der Abstand b innerhalb eines Grenzintervalls [b_\, befindet, d. h. solange b_\ < b < bi, sind die Verläufe der Umhüllenden 56 bzw. der Referenzkurve 60 genügend ähnlich, und es liegt keine signifikante Abweichung und somit auch kein Produktionsfehler vor. Die

Intervallgrenzen b_\, b₂ können in einer ersten Alternative fest vorgegeben werden, und zwar absolut oder relativ (z. B. bezogen auf den jeweiligen Wert der Referenzkurve 60). In einer zweiten Alternative können sie automatisch berechnet werden. Dazu kann bspw. ein mittlerer Abstand der Umhüllenden 56 und der Referenzkurve 60 bestimmt und die

Intervall grenzen b_\, b daraus berechnet werden (z. B. als 70% bzw. 130% des mittleren Abstandes). Eine grosse lokale Abweichung des Abstands b ist signifikant und weist auf einen Produktionsfehler hin. Zur Ermittlung der Fehlerursache wird vorzugsweise eine zwischen der Umhüllenden 56 und der Referenzkurve 60 liegende Fläche 61, 62 berücksichtigt. In Figur 8 sind zwei solche Flächen 61 , 62 eingezeichnet, von denen eine erste Fläche 61 unterhalb der Referenzkurve 60 und eine zweite Fläche 62 oberhalb der Referenzkurve 60 liegt. Die Lage der jeweiligen Fläche 61 , 62 bezüglich der Referenzkurve 60 kann wichtig sein für das Auffinden der Fehlerursache. Zur Charakterisierung der jeweiligen Fläche 61 , 62 können ein Flächenschwerpunkt Sj, S₂, ein Flächeninhalt, eine Ausdehnung der Fläche 61 , 62 in Richtung der Abszisse 51 und/oder der Ordinate 52, ein maximaler Abstand a innerhalb der Fläche 61 , 62 und/oder andere Parameter verwendet werden. Einer Fläche 61 , 62 können je nach ihrer Eigenschaft eine oder mehrere Fehlerursachen zugeordnet werden. Die folgende Tabelle 1 zeigt eine mögliche Zuordnung.

Tabelle 1

Statt der Umhüllenden 56 selbst kann eine entsprechende Fitkurve 54, wie sie in Figur 6 eingezeichnet ist. für das Auffinden einer Fehlerursache verwendet werden. Im Diagramm 7 von Figur 9 ist die Rangliste von Figur 5 anders dargestellt. Gegenüber Figur 5 sind hier die beiden Achsen miteinander vertauscht, so dass die Haarigkeitslänge L entlang der Abszisse 71 und der Rang /? entlang der Ordinate 72 aufgetragen ist.

Dementsprechend sind die gemessenen Haarigkeitslängen als horizontale, äquidistante Geraden 73 eingetragen, und ihre Umhüllende bzw. die entsprechende Fitkurve 74 kann ungefähr logarithmisch verlaufen. Auch wenn eine solche Darstellung zugrunde gelegt wird, können die oben beschriebenen Charakterisierungsmethoden angewendet werden. Dieses Beispiel soll veranschaulichen, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht auf eine bestimmte Darstellungsweise der Rangliste angewiesen ist.

Auch im Diagramm 8 von Figur 10 ist die Rangliste von Figur 5 anders dargestellt. Hier ist die vertikale Achse 82 logarithmisch eingeteilt. Somit transformiert sich die exponentielle Fitkurve 54 in eine Fitgerade 84 mit positiver Steigung. Eine solche halblogarithmische Darstellung oder andere Darstellungen der Rangliste können für die numerische Spezifikation der Rangliste vorteilhaft sein.

Voraussetzung für das erfindungsgemässe Verfahren ist, dass die Messresultate möglichst ohne Informationsverlust gespeichert werden, um ihre Weiterverarbeitung, d. h. die Erstellung der Rangliste und ihre numerische Spezifikation, zu ermöglichen. Idealerweise werden die Rohdaten der Messungen, d. h. jede gemessene Faserlänge, gespeichert.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten

Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können die verschiedenen

Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Vorrichtung

1 1 Gehäuse

12-15 Führungselemente für das Garn

16 Sensorabdeckung

17 Rollenabdeckung

18 Fördereinrichtung

3 optoelektronische Garnsensoreinrichtung

30 optische Achse der Gamsensoreinrichtun

31 Lichtquelle

32 B eleu chtungsoptik

33 Abbildungsoptik

34 Bildsensor

4 Histogramm

41 Abszisse

42 Ordinate

43 Säule

45 Fitkurve

5 Diagramm

51 Abszisse

52 Ordinate

53 die Messwerte darstellende Geraden

54 Fitkurve

55 Fehlerbalken

56 Umhüllende

57 Fläche

58 Vertrauensfläche

60 Referenzkurve

61, 62 Flächen

7 Diagramm

71 Abszisse

Ordinate

die Messwerte darstellende Geraden Fitkurve

8 Diagramm

81 Abszisse

82 Ordinate

84 Fitgerade

Garn

Garnlängsachse

Garnrumpf 92 Garnhaare

93, 94 Halbräume a Achsversetzung zwischen optischer Achse und Garnlängsachse b Abstand der beiden Kurven 56 und 60

H Häufigkeitsdichte

L Haarigkeitslänge

n Rang

N Anzahl Messungen

S Schwerpunkt der Fläche 57

Si, S₂ Schwerpunkte der Flächen 61 bzw. 62

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns (9), wobei

Haarigkeitslängen (L) am Garn (9) gemessen werden (101 ),

dadurch gekennzeichnet, dass

aus den Haarigkeitslängenmessungen (101) resultierende Haarigkeitslängen (L) gespeichert werden (102),

eine Rangliste der gespeicherten Haarigkeitslängen (L) erstellt wird (103), die Rangliste numerisch spezifiziert wird (104) und

mindestens ein Wert der numerischen Spezifikation als Charakteristikum für die Häufigkeitsverteilung ausgegeben wird (105).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die numerische Spezifikation (104) anhand

mindestens eines Quantiis Lo s) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die numerische Spezifikation (104)

anhand einer Ausgleichsrechnung erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ausgleichsrechnung auf einem Funktionsfit mit einer Fitfunktion, die mindestens eine Exponentialfunktion oder mindestens eine Logarithmusfunktion beinhaltet, basiert.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei zur numerischen Spezifikation (104) mindestens ein Wendepunkt, ein Linienschwerpunkt und/oder mindestens eine

Kurvensteigung berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die numerische

Spezifikation (104) anhand von Stützpunkten (P 1 -P4) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die numerische

Spezifikation (104) eine aus der Rangliste erhaltene Fläche (57) berücksichtigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die numerische Spezifikation (104) mindestens ein Element aus der folgenden Menge berücksichtigt: Flächeninhalt (A) der Fläche (57), geometrische Form der Fläche (57), Lage eines Flächenschwerpunktes (S) der Fläche (57) und Lage eines Konturenschwerpunktes der Fläche (57).

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rangliste mit einer Referenzrangliste verglichen wird und aus einer signifikanten Abweichung der beiden Ranglisten voneinander auf eine Fehlerursache in einem Produktionsprozess des Garns (9) geschlossen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei jede der beiden Ranglisten als Kurve (56, 60) grafisch dargestellt wird, ein lokales Abstandsmass (b) zwischen den beiden Kurven (56, 60) berechnet wird und eine signifikante Abweichung der beiden Ranglisten bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes (b \ , ö₂) durch das lokale Abstandsmass (b) vorliegt.

1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei als lokales Abstandsmass ein Abstand (b) der beiden Kurven (56, 60) definiert wird, der in Richtung der Ordinate (52) gemessen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei eine Fläche (61 , 62) zwischen den

beiden Kurven (56, 60) berechnet wird und der Fläche (61 , 62) je nach ihrer

Eigenschaft mindestens eine Fehlerursache zugeordnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Eigenschaft der Fläche (61 , 62) mindestens ein Element aus der folgenden Menge ausgewählt wird: ein Flächenschwerpunkt (Si , S₂), ein Flächeninhalt, eine Ausdehnung der Fläche (61 , 62) in Richtung der Abszisse (51 ), eine Ausdehnung der Fläche in Richtung der Ordinate (52) und ein maximaler Abstand (a) der beiden Kurven (56, 60) innerhalb der Fläche (61 , 62).

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Haarigkeitslängen optoelektronisch gemessen werden, indem das Garn (9) entlang seiner Längsrichtung durch eine optoelektronische

Garnsensoreinrichtung (3) bewegt wird,

die optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) nacheinander eine Mehrzahl von Bildern des Garns (9) aufnimmt und

aus den Bildern, vorzugsweise aus jedem einzelnen Bild aus der Mehrzahl von

Bildern, mittels Bildverarbeitung Haarigkeitslängen ausgewertet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Anzahl der in einer Messreihe

aufgenommenen und ausgewerteten Bilder zwischen 10 und 10Ό00 und

vorzugsweise zwischen 100 und 1000 liegt.

16. Vorrichtung (1 ) zur Charakterisierung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns (9), beinhaltend

eine Garnsensoreinrichtung (3) zur Messung von Haarigkeitslängen (L) am Garn (9), eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Ausgangssignalen der

Garnsensoreinrichtung (3),

eine Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe von Charakteristika der

Haarigkeitslängenverteilung und

eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung (1 ),

dadurch gekennzeichnet,

dass die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet sind.