專利名稱：確定紗表面范圍結(jié)構(gòu)的方法和裝置的制作方法
人們熟知對(duì)于轉(zhuǎn)杯紗而言經(jīng)常反復(fù)發(fā)生著以下事實(shí)在測(cè)定它的均勻度和起毛性時(shí)雖具有幾乎相同的測(cè)量值，但在加工成織物結(jié)構(gòu)時(shí)其外觀有很大的不同而且相互間特性也不同(例如，在“手感”方面)。由此能得出結(jié)論對(duì)轉(zhuǎn)杯紗特別缺少一種用紡織術(shù)語來確定紗表面特性的量值或參數(shù)。目前，在確定結(jié)構(gòu)方面所采用的儀器是通過理論設(shè)定與實(shí)際測(cè)定捻度之間的此較來測(cè)定的，這樣的測(cè)定是通過解捻和加捻方法來實(shí)現(xiàn)的。
這種解捻和加捻方法對(duì)轉(zhuǎn)杯紗來說不僅是不精確和耗費(fèi)時(shí)間，而且還對(duì)被測(cè)定的紗造成破壞，因此它已不能滿足現(xiàn)時(shí)的需要。此外，特別對(duì)于轉(zhuǎn)杯紗而言即使能正確地，快速地和無破壞地測(cè)定它的捻度，也不是一種表面結(jié)構(gòu)的理想測(cè)定，因?yàn)樵诤艽蟪潭壬纤€受其它現(xiàn)象的影響，例如所謂的包纏纖維或纏繞纖維。
對(duì)于環(huán)綻紗，捻度同樣是用機(jī)械方法藉解捻或加捻來測(cè)定的，而且機(jī)械方法也同樣用于股線(見EP-A-118，466)。此外，還有用光學(xué)方法在機(jī)器上在線確定捻度的波動(dòng)。這類方法已在例如CH-A-675，133，WO-A-91/12490，US-A-4，887，155和DE-A-2，443，692中說明。
現(xiàn)在的發(fā)明關(guān)系到一種用以確定紗線表面范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)的方法和裝置。特別是，它關(guān)系到實(shí)際的紗表面和紗邊緣兩方面的結(jié)構(gòu)，包括在這中間所包含的異物或從紗線中伸出的纖維。這種方法工作正確，無破壞作用而且很快，并且還能對(duì)運(yùn)行中的機(jī)器進(jìn)行在線測(cè)量，它所確定的參數(shù)能夠用適當(dāng)?shù)募徔椥g(shù)語來確定紗線表面的特性。
按照本發(fā)明，這一目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的，紗表面被映射到一個(gè)傳感器上，此傳感器具有很多不同結(jié)構(gòu)排列的敏感元件，對(duì)每個(gè)敏感元件的信號(hào)進(jìn)行檢查以與待測(cè)的結(jié)構(gòu)相一致，并通過對(duì)敏感元件提供的信號(hào)進(jìn)行處理而確定待測(cè)的結(jié)構(gòu)。
敏感元件的不同結(jié)構(gòu)排列的意思是指每一個(gè)元件有不同的排列方向或掩蔽。這樣為了用于捻度的測(cè)定，敏感元件就能設(shè)計(jì)成帶不同傾斜角的條紋形或是不同斜度的縫型光電二極管，并用以確定其它的組織特征，例如，作為典型包纏纖維不同翻板的包纏纖維。
待求結(jié)構(gòu)的確定可如此進(jìn)行對(duì)一個(gè)特殊參數(shù)只使用傳感器;然后根據(jù)發(fā)出最佳識(shí)辨信號(hào)的敏感元件的結(jié)構(gòu)來確定紗結(jié)構(gòu)。然而，也可把多種類型的傳感器用在很多的參數(shù)，而且對(duì)不同參數(shù)的傳感器信號(hào)是相互關(guān)聯(lián)的，因此在某些情況下對(duì)應(yīng)于一個(gè)特殊參數(shù)即使產(chǎn)生一個(gè)極不相符的傳感信號(hào)也將有助于待求結(jié)構(gòu)的確定。
換句話說，本發(fā)明的目的是這樣完成的紗由單色光照射，而紗反射出的光有引導(dǎo)的通過一個(gè)透鏡到達(dá)放置在此透鏡焦距面上的、有很多不同結(jié)構(gòu)的敏感元件的傳感器上;對(duì)每一個(gè)敏感元件的信號(hào)進(jìn)行檢查以與待測(cè)的結(jié)構(gòu)相一致，并通過對(duì)敏感元件提供的信息進(jìn)行處理而確定待測(cè)的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的特性在于傳感器是由不同結(jié)構(gòu)的許多光電管所組成，并有一個(gè)由敏感元件所提供的含有相關(guān)矩陣的信號(hào)進(jìn)行處理的評(píng)定裝置。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)化實(shí)施例的特性在于敏感元件由排列在一個(gè)集成光電基片上的光電管所組成，并在光電基片上附加有一個(gè)用于評(píng)定的集成電路。
下面以一個(gè)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作更為詳細(xì)的說明;其中

圖1表示一個(gè)按照本發(fā)明的裝置的簡(jiǎn)圖;
圖2表示一從圖1裝置的傳感器表面切出的放大圖。
圖1所示，在底部，一根紗G由傳送裝置(圖上未表示)以箭頭P方向進(jìn)行傳送，通過一個(gè)裝置以確定紗G的表面結(jié)構(gòu)。無論傳送是連續(xù)地進(jìn)行因而測(cè)量是在運(yùn)動(dòng)著的紗上進(jìn)行，還是間隙的傳送，測(cè)量是在靜止的紗G上進(jìn)行，這對(duì)于這樣的測(cè)量方法是并不重要的。在兩種情況中，紗G由導(dǎo)紗器1導(dǎo)向，導(dǎo)紗器在本裝置光束通道中對(duì)紗起定位和穩(wěn)定位置的作用。
紗G的每一捻回間相對(duì)于紗的軸線有一個(gè)節(jié)距a。當(dāng)紗受到垂直于其軸線的光照時(shí)將產(chǎn)生反射并在一個(gè)適應(yīng)的傳感器上成象以確定紗的表面結(jié)構(gòu)。雖然表面結(jié)構(gòu)主要是表示紗的捻度，但更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，例如具有高度曲型結(jié)構(gòu)的纖維交迭或包纏纖維，也是由這一表面結(jié)構(gòu)來表示。
紗G由光源2通過聚光鏡3和光分束鏡4垂直地從上面被照射，由紗表面反射的光通過光分束鏡4和物鏡5到達(dá)聚光鏡6，它將光線聚合并將它集中到光電傳感器7上。這就在傳感器7上產(chǎn)生紗G表面結(jié)構(gòu)的圖象，并由連接于傳感器7的一個(gè)評(píng)定裝置8作更詳細(xì)的確定。當(dāng)然，紗G也能夠被直接地照射。
為了能夠確定紗G的表面結(jié)構(gòu)，傳感器7在它的表面上具有許多以不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置的光電管，這些結(jié)構(gòu)代表著待確定的曲型結(jié)構(gòu)的圖象。紗表面的圖象將同時(shí)或相繼地與這些單獨(dú)的結(jié)構(gòu)類型相比較，并通過一種相關(guān)法來確立哪一種結(jié)構(gòu)類型與待確定的結(jié)構(gòu)最為相符。
術(shù)語“表面范圍的結(jié)構(gòu)”的意義不僅是實(shí)際紗表面的結(jié)構(gòu)，而且還包括從紗表面伸出纖維的紗邊的結(jié)構(gòu)，在這種情況下必須考慮伸出的纖維從紗邊保持在一個(gè)特定距離以內(nèi)，包括一些可能的包含異物。包含異物中包括雜質(zhì)，特別是那些由其它纖維引起的雜質(zhì)。這類雜質(zhì)能由它們的形狀和/或是它們的顏色來識(shí)別。
在最簡(jiǎn)單的情況下，結(jié)構(gòu)的確定涉及對(duì)紗表面上纖維角度a的測(cè)定。對(duì)于環(huán)錠紗而言由紗的直徑和角度a就能算出捻度。在這一用途的例子中，傳感器7最好按圖2所表達(dá)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這情況下有許多，也就是說，實(shí)際上有20個(gè)或更多的條紋圖形SMI到SMn的光電管，它們之間對(duì)于水平的夾角b是互不相同的，并被布置在一個(gè)集成光電基片上。
在圖2中，條紋圖形SMI的角度b為40°而在條紋圖形SMn中為50°;每一條紋的寬度大約為圖象纖維的直徑。每一條紋形光電管產(chǎn)生的光電流交替的與兩個(gè)線路點(diǎn)SP+和SP-中的一個(gè)相導(dǎo)通并由此得到總和，也就是說偶數(shù)的光電管連接到一個(gè)線路點(diǎn)、奇數(shù)的光電管連到另一個(gè)線路點(diǎn)，它們分別為SP+和SP-。評(píng)定裝置8最好由一個(gè)IC(集成線路)集成在光電基片上，兩個(gè)線路點(diǎn)上電流總和之差被確定和評(píng)定。在整個(gè)時(shí)間內(nèi)平均的絕對(duì)差是對(duì)纖維方向性的一種測(cè)定，當(dāng)條紋圖形的角度b與紗表面的纖維角度a最為相符時(shí)，其值為最大。纖維角度a的準(zhǔn)確值可用插入法由每個(gè)條紋圖形的電流總和之差求得。
所說明的方法是相應(yīng)于在局部空間內(nèi)的高通濾波(梯度生成)，它和運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系因此對(duì)于一個(gè)靜止的和運(yùn)動(dòng)的紗G具有相同的作用。如果對(duì)于每一個(gè)角度只用一個(gè)單縫型的光電管來取代一個(gè)條紋圖形，那么測(cè)定是和運(yùn)動(dòng)有關(guān)，在這種情況下對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的紗，對(duì)每一個(gè)光電管就要得到一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的信號(hào)。由纖維產(chǎn)生的信號(hào)分率最好由帶有適應(yīng)極限頻率的高通濾波器在時(shí)間范圍內(nèi)濾掉，為了這一目的必須知道紗的近似速度。然后每個(gè)光電管的這些高通濾波信號(hào)的幅值可進(jìn)行線性的插入。
最后，紗的捻度可由上面說明的兩種傳感器中的一種方法所確定的纖維角度a和紗G的直徑進(jìn)行確定。對(duì)于直徑的測(cè)定最好用一串光電管(光電管行，CCD行，光電二極管行或晶體管行)來進(jìn)行。它同樣包含在光電基片上面。也可以用一個(gè)附加的吸嵌印刷加工出的具有任何光電靈敏度的光電管結(jié)構(gòu)來取代一個(gè)簡(jiǎn)單的線性圖形。因?yàn)閷?duì)每一個(gè)固定的局部濾波器進(jìn)行理論上的計(jì)算并在局部的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)是可能的。因此例如用傅里葉轉(zhuǎn)換法便能將矩形濾波器在頻率空間內(nèi)變?yōu)榫植靠臻g的一個(gè)sin(X)/X濾波器。紗直徑的確定使得有可能對(duì)傳感器或光進(jìn)行調(diào)整使光一直對(duì)準(zhǔn)紗的中心。
為了記錄和確定更為復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)典型特性的圖象被作為光電管放置到光電基片上。這類結(jié)構(gòu)，例如，對(duì)于纖維交迭光電管能以St Andrew′s交錯(cuò)的形式放置。當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，紗表面的圖象在光電管排列上經(jīng)過。當(dāng)紗中含有光電管排列那樣的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并映射在傳感器上時(shí)，在具有相同結(jié)構(gòu)的相應(yīng)光電接收器中便立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的信號(hào)折射，而那些不相同結(jié)構(gòu)的接收器不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)折射。與此同時(shí)，產(chǎn)生的信號(hào)大小是與相互關(guān)系乘以兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間光對(duì)比度的乘積相對(duì)應(yīng)。通過這一類結(jié)構(gòu)的許多接收器對(duì)關(guān)聯(lián)信號(hào)同時(shí)評(píng)定的結(jié)果，便能對(duì)紗結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。
用一行或更多行的光電管能增加對(duì)紗邊緣測(cè)定的可能性，它能對(duì)分辨包纏纖維有所幫助。因?yàn)樗纬刹畹倪叢o縫地緊貼在紗體上，所以它不同于伸出的纖維。此外，紗的位置能夠由這一行光電管來確定，而在紗直徑和/或紗的位置有異常的大波動(dòng)時(shí)能作出試驗(yàn)紗是否在有效測(cè)量范圍之內(nèi)的判定。
由于紗的邊緣能在透光下看得特別清楚，相反的紗表面能在反射光下看得很清楚，因此推薦至少用兩種不同類型的照明或照明裝置。這些能由同一點(diǎn)用斬波法來實(shí)現(xiàn)或在不同點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，但在后一種情況下兩種類型的測(cè)定必須同步完成。
為對(duì)同一紗段在不同的傳感器上成象，能用透鏡以行或稱為透鏡陣列的矩陣形式進(jìn)行布置。這些也能設(shè)計(jì)用于全息圖象。表面結(jié)構(gòu)的全息評(píng)定能夠用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的方法來完成，由此不同結(jié)構(gòu)參數(shù)可以得到檢驗(yàn)和評(píng)定。這些不同參數(shù)跨過多維特征空間，其中一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)形成一個(gè)有限予空間。
衍射光學(xué)元件和透鏡陣列在許多檢測(cè)器上對(duì)一個(gè)及同一個(gè)紗段的成象，能很容易地用一個(gè)激光照明源來實(shí)現(xiàn)，而激光源是以單色光和聚合光進(jìn)行工作的。采用單色光和一個(gè)透鏡是為了保證局部圖象的傅里葉轉(zhuǎn)換處在不同透鏡焦距平面內(nèi)。根據(jù)這一特性的結(jié)果，用于結(jié)構(gòu)的最佳濾波器也能限定在傅里葉平面中，并被具體化作為一個(gè)光電管結(jié)構(gòu)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是紗的位置和聚焦深度不起重要作用，因?yàn)檗D(zhuǎn)換是與位置無關(guān)的。
權(quán)利要求
1.用于確定紗表面范圍結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于此表面在一個(gè)傳感器上成象，而傳感器(7)具有很多不同結(jié)構(gòu)的敏感元件(SMI，SMn)，每一個(gè)敏感元件的信號(hào)經(jīng)過測(cè)試以期與待測(cè)結(jié)構(gòu)相一致，并由此通過對(duì)敏感元件所提供的信號(hào)進(jìn)行處理而確定待測(cè)的結(jié)構(gòu)。
2.用于確定紗表面范圍結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于紗G由單色光照射，被紗反射出的光被導(dǎo)向通過一個(gè)透鏡到放在此透鏡焦距平面內(nèi)的一個(gè)傳感器(7)上，此傳感器上有許多有不同結(jié)構(gòu)的敏感元件(SM1，SMn)，每一個(gè)敏感元件的信號(hào)經(jīng)過測(cè)試以期與待測(cè)結(jié)構(gòu)相一致，并由此通過對(duì)敏感元件所提供的信號(hào)進(jìn)行處理而確定待測(cè)的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2確定紗的捻度的方法，其特征在于表面上的纖維角(a)由所述的敏感元件(SMl，SMn)確定而紗G的直徑由另外的檢測(cè)器確定，由此算出紗的捻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于為了確定復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由傳感器(7)產(chǎn)生代表這些結(jié)構(gòu)典型特征的光電圖象，而紗(G)的圖象通過這些檢測(cè)器的排列得到導(dǎo)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于要確定的結(jié)構(gòu)是紗的雜質(zhì)，特別是由其它纖維引起的雜質(zhì)。
6.用于實(shí)施權(quán)利要求1或2方法的裝置，其特征在于由不同結(jié)構(gòu)的許多光電管(SM1，SMn)組成的傳感器(7)和一評(píng)定裝置(8)來處理由一個(gè)含有相互關(guān)聯(lián)矩陣的敏感元件所提供的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于敏感元件(SM1，SMn)由排列在一個(gè)集成光電基片上的光電管所組成并在光電基片中附加有用于評(píng)定的集成線路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于光電管(SM1，SMn)由光電管條紋圖形所形成，并每個(gè)光電管導(dǎo)出光電流交替地與兩個(gè)線路點(diǎn)(SP+，SP-)中的一個(gè)相聯(lián)，由此得到電流總和，這樣兩個(gè)線路點(diǎn)上電流總和之差反映了對(duì)待測(cè)結(jié)構(gòu)是否與不同條紋圖形結(jié)構(gòu)相符合的一個(gè)衡量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于一個(gè)用于確定紗其它特征的第二種敏感元件是安排在集成光電其片(7)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于用于紗表面成象的安排包括一個(gè)用于同一紗段在許多傳感器上成象的所謂的透鏡陣列。
全文摘要
紗G的表面在有很多不同結(jié)構(gòu)的敏感元件傳感器(7)上成象。每一個(gè)敏感元件的信號(hào)彼此進(jìn)行比較，而待測(cè)的紗的表面結(jié)構(gòu)是根據(jù)同相應(yīng)的敏感元件相符合的條件來確定的。待測(cè)的結(jié)構(gòu)由實(shí)際的紗表面和包括伸出的纖維及可能的包含物在內(nèi)的紗邊緣兩者所組成。包含物也包括雜質(zhì)，特別是那些由其它纖維引起的雜質(zhì)。
文檔編號(hào)D01H13/26GK1109596SQ94103558
公開日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1994年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月2日
發(fā)明者R·亨塞爾, H·旺普弗勒, P·賽茲 申請(qǐng)人:澤韋格·烏斯特有限公司