專利名稱：用于采用一個光束掃描紗線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對在一個測量縫隙中沿其軸向運(yùn)動的紗線利用從一個光源發(fā)出的一個光束進(jìn)行掃描的裝置，該裝置具有一個用于在紗線上反射的光的接收器，并具有一個對來自接收器的電信號進(jìn)行處理的單元。
例如由EP 0 761 585已經(jīng)披露了這樣的一種裝置，其中設(shè)置一個光源，該光源發(fā)出光，在紗線上所述光一方面被反射，另一方面也被遮住。由此從探測器探測到的光以眾所周知的方式變換成電信號，為了例如識別紗線中的雜質(zhì)，可以設(shè)定范圍和閾值。
由此可以看出這種裝置的一個缺點(diǎn)，即例如紗線中那些與發(fā)出的光具有相同顏色的雜質(zhì)不能被識別出來。例如，這種情況也適用于像紗線中的塑料薄膜部分那樣的透明雜質(zhì)，因此這使得這種雜質(zhì)也不能被辨別出來。
這種方式的另一個裝置披露在WO95/29396中，其中給一個白光接收器分配三個不同的光源。在此這三個光源設(shè)計(jì)為三個發(fā)光二極管，每個二極管在可見光范圍內(nèi)發(fā)出一個其它的主波長的光。這些光源沿紗線縱向可見地一個挨一個地固定在紗線旁邊，并這樣對準(zhǔn)，使得光源照亮紗線以及一個位于其后的、吸收盡可能多光線的背景。這種通過在紗線上的光的反射在接收器內(nèi)形成的信號被這樣處理，使得由根據(jù)為在單一主波長內(nèi)的信號算出的值形成比值，該比值又能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)被重新衡量。
特別地，由此可以看出這種裝置的一個缺點(diǎn)，即其僅僅適用于對反射光與特別黑的背景前的紗線的分析。此外，三個或者更多二極管間隔地沿紗線排列的布置需要很多空間，在為這種裝置設(shè)計(jì)的紡織機(jī)中可能完全不存在這種設(shè)置。這種裝置還存在另外的問題，即對于單個光源的控制必須考慮紗線的運(yùn)動，并且要這樣設(shè)計(jì)，使得不同顏色的光總是照射在紗線的同一位置上。
如本發(fā)明在本專利權(quán)利要求書中所要求的那樣，本發(fā)明要解決的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一種上述種類的裝置，該裝置需要很少的空間，更簡單地被控制，并且能夠更加可選擇地且以更高的靈敏度識別在紗線上存在的雜質(zhì)。
這可以依照本發(fā)明用一種裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置設(shè)計(jì)了一個單一光源，用于在至少兩個波段中發(fā)射光線，其中該波段由主波長確定。在可見光波長范圍內(nèi)該主波長至少規(guī)定了兩種顏色。這些顏色最好為紅色、綠色或藍(lán)色。該光源最好設(shè)計(jì)為發(fā)光二極管，其在可見范圍內(nèi)能夠分別發(fā)射三種顏色的可見光。所述光源和接收器具有用于光的發(fā)射和接收的主軸，該光源和接收器共同確定了一個平面，該平面橫向于紗線的縱向。一個用于對于從反射光用的接收器中所獲得的電信號進(jìn)行處理的單元，可以從在至少兩個預(yù)先規(guī)定的波段的每一個中的信號產(chǎn)生一個處于一個平面或一個空間內(nèi)的向量，并且從用于不同信號的向量產(chǎn)生一個總向量。為空間中總向量的端點(diǎn)預(yù)先確定一個區(qū)域，其說明從接收器產(chǎn)生的被處理成總向量的電信號是否指示為紗線中的一種雜質(zhì)。所述向量在其中被計(jì)算和/或描繪的空間最好構(gòu)成一個具有轉(zhuǎn)軸的立方體，沿著三個主波長的強(qiáng)度值被著色。
由此可以看出通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，即單一的光源利用具有不同波長的光實(shí)用地從同一點(diǎn)發(fā)出照射到紗線上，使得在所有波段內(nèi)的光束以一個狹窄的受限制的角度擊打到紗線上。該光源也很少需要空間，由此可以為紗線構(gòu)造一個測量頭，該測量頭可以被集成在精紡機(jī)或絡(luò)筒機(jī)內(nèi)的一個狹窄的受限制的地方。此外上述光源實(shí)質(zhì)上比對每一種顏色都采用一個光源的組的成本低。此處，還可以設(shè)置更多的接收器，這些接收器將在紗線上反射的光提供給一個處理電信號的單元，這些單元按照嚴(yán)格相同的方式對所述信號進(jìn)行處理，從而可以檢測背向接收器的全部紗線表面。使用更多相同的用于白光的接收器能夠在排除光譜誤差情況下檢測紗線的顏色。對已獲得的信號的分析-該分析的目的是為了從單一的顏色的部分中產(chǎn)生一個總向量一允許可選擇地辨別出特定顏色和色調(diào)的雜質(zhì)相應(yīng)于哪一種材料。由此人們也可以有針對性地將雜質(zhì)留在紗線內(nèi)，為此通過首先對其進(jìn)行識別，或者通過為總向量的端點(diǎn)預(yù)先設(shè)定一個范圍，使得完全不會檢測確定的雜質(zhì)。考慮到特定的污染或雜質(zhì)，通過對紗線進(jìn)行有針對性的凈化，能夠使生產(chǎn)機(jī)器的效率得到顯著提高。
下面根據(jù)實(shí)施例并參考附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步解釋。其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的剖面圖；圖2、3和4分別是在不同階段中所述裝置一部分的示意圖；圖5是波長范圍的示意圖；圖6和7分別是對于已測量的信號進(jìn)行分析的示意圖8至10分別是用于分析的目標(biāo)區(qū)域的圖示；并且圖11和12分別是對于該裝置的光源控制的方案。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置、例如一個用于測量紗線特性或者用于一個紗線凈化器的測量頭，該裝置具有一個測量縫隙1，一條紗線2在其中沿其縱向移動，其中在此處所述縱向被取向?yàn)榕c圖紙平面近似垂直。一個光束3由一個光源4產(chǎn)生，并對準(zhǔn)紗線2。設(shè)置接收器5和6，以用于從紗線表面反射的光。當(dāng)光源被設(shè)計(jì)為一個發(fā)光二極管時、例如一個所謂的RGB-LED，如Nichia公司(在因特網(wǎng)中可由www.nichia.co.jp查看)制造的型號為NTSM 515的發(fā)光二極管。使用其它光源也是可理解的，例如采用激光原理的光源?？梢栽O(shè)置另一個被紗線2遮住的接收器7附加地用于光源。所述接收器5、6、7分別通過一個線路或一個總線8與一個單元9相連，該單元9用于處理來自所述接收器的電信號。該單元9由一個帶有一個存儲器的計(jì)算機(jī)構(gòu)成、例如由一個結(jié)構(gòu)熟知的微處理器構(gòu)成。光源4具有四個接頭10，通過該接頭可以對單一的波段或顏色進(jìn)行單獨(dú)控制。在本實(shí)施例中，單獨(dú)的光源4和接收器6具有用于發(fā)射和接收光的主軸11和12，他們共同構(gòu)成一個平面，該平面橫向于紗線的縱向，并且此處相應(yīng)于圖紙平面。
圖2示出了具有三個發(fā)光二極管13、14和15的光源4以及其中混雜有雜質(zhì)16的紗線2。相對于光源4的主軸11，雜質(zhì)緊挨在該主軸的前方，當(dāng)從運(yùn)動方向看去，如箭頭17所示。此處，該帶有雜質(zhì)16的紗線2例如通過由二極管13發(fā)出的紅光而被照亮，該光線照射在一個區(qū)域20內(nèi)，該區(qū)域20如圖由線18和19所限定。
圖3示出了參照圖2的圖示，其中帶有雜質(zhì)16的紗線2近似位于主軸11上。此處，該帶有雜質(zhì)16的紗線2例如通過由二極管14發(fā)出的綠光而被照亮，該光線照射在一個區(qū)域21內(nèi)，該區(qū)域21如圖由線22和23所限定。
圖4示出了參照圖2的圖示，其中帶有雜質(zhì)16的紗線2更確切地位于主軸11的上方。此處，該帶有雜質(zhì)16的紗線2例如通過由二極管15發(fā)出的藍(lán)光而被照亮，該光線照射在一個區(qū)域24內(nèi)，該區(qū)域24如圖由線25和26所限定。
圖5示出在一個軸線27上不同的波段的視圖，沿著該軸線用于波長的值可以被描繪。用于一個信號強(qiáng)度的值可被描繪為波長沿著一根軸線28的函數(shù)。例如此處通過曲線示出三個波段29，30和31，該波段給出在其三個主波長32，33和34的范圍中發(fā)出的光線的強(qiáng)度的曲線變化。在下面的附圖中為了簡化，這些波段也可以通過簡單的矩形35，36和37示出。
圖6示出了由軸36和37確定的一個平面35。沿著該軸36、37，可以將從紗線反射的光源4的光的每種顏色的強(qiáng)度值表示為向量。由此可以計(jì)算出一個總向量38。在平面35中，可以規(guī)定區(qū)域39、40、41，它們代表了紗線的確定的特性。這些特性可以是構(gòu)成紗線的基本材料的特性或者存在于紗線中的雜質(zhì)的特性。
類似于適用于來自兩個不同波段的光的圖6，圖7示出了為了描述向量而用立方體限定的空間42，該向量與在三個不同波段內(nèi)接收到的信號的強(qiáng)度相對應(yīng)。此處，空間的一個角43應(yīng)該作為向量44、45、46的起點(diǎn)，其中每一個代表一個確定的波段。利用47計(jì)算一個總向量，該總向量由所述三個向量44、45和46組合而成。該空間或立方體42可以被分割為不同的區(qū)域。每個這樣的區(qū)域分別描繪為在圖8中的區(qū)域48、圖9中的區(qū)域49和圖10中的區(qū)域50。這些區(qū)域48、49和50作為總向量47的端點(diǎn)51的目標(biāo)區(qū)域。根據(jù)該端點(diǎn)51是否位于這些區(qū)域48、49、50中的一個之內(nèi)，等價于紗線特性的一個確定的情況，例如，是否滿足確定的雜質(zhì)的存在。此處被描繪為立方體的空間42由軸線52、53和54構(gòu)成，沿著這些軸線描述三個主波長的強(qiáng)度值。
圖11示出了不同的波段，如圖5所已知的，現(xiàn)在在時間軸55上來描述。所得到的可能的例子通過光源4重復(fù)其發(fā)光順序。依照序列56，光源4依次發(fā)射紅、綠和藍(lán)光。序列57說明，在預(yù)定的時間內(nèi)具有減小強(qiáng)度的紅色光和具有增大強(qiáng)度的綠色光同時發(fā)射。人們采用三種顏色進(jìn)行工作，因此產(chǎn)生兩種或三種每種帶有兩種顏色的序列。三個序列結(jié)束后，又從第一序列57開始。
圖12更進(jìn)一步示出了類似于圖11的序列。用于三種顏色的序列58相互重疊，其組合得到一個預(yù)定的總強(qiáng)度。一個序列59又涉及三種顏色，這三種顏色用R，G和B表示并且相互重疊。由此，三種顏色中信號的強(qiáng)度總是固定不變的或者為最大。
所述裝置的作用方式會在隨后進(jìn)行補(bǔ)充描述，到目前其還不能從上述說明書部分明顯看出。為了舉例識別在紗線2內(nèi)和其上的一種確定的雜質(zhì)或者其它特性，對光源例如通過接口10進(jìn)行控制，使其僅在有限的波段內(nèi)發(fā)光。該光在紗線上被反射并投射到一個接收器5、6上，該接收器接收這些光，并轉(zhuǎn)換成一種電信號，接收器通過線路或者總線8將該電信號傳送到單元9，該單元9存儲該信號或者存儲由此導(dǎo)出的數(shù)字值。緊接著，光源4被如此控制，使其發(fā)射一種更寬波段的光等等，最終使得在單元9內(nèi)能夠存儲更寬的信號或更寬的值。由所存儲的值，向量44、45和可能的46以及由此最終得到的一個總向量38或47在單元9的計(jì)算機(jī)中被建立起來。數(shù)值被存儲在單元9中，該單元在平面35或空間42中至少定義了一個區(qū)域39、40、41或者48、49、50，使得能夠通過對比來確定總向量的端點(diǎn)是否位于這些區(qū)域中的一個之內(nèi)。作為這種比較的結(jié)果，能夠從單元9經(jīng)過一個線路60輸出一個信號，該信號表明，例如是否存在一種不尋常的特性，例如是否紗線中存在一種雜質(zhì)。
如果對于透射光存在另一個接收器7，那么該接收器例如可以發(fā)出另一個信號到單元9，該信號說明了紗線的直徑。由此，使得能夠采用公知的方法補(bǔ)償紗線直徑對于接收到的反射光的影響。
如已經(jīng)在圖11和12中指出的，對于光源4的控制存在不同的可能性。例如在兩個或多個波段之間進(jìn)行持續(xù)的轉(zhuǎn)換，類似于序列57和58所示，由此還可以在該序列期間的不同時間確定向量和總向量38、47。由此在序列期間，總向量38、47在平面或空間內(nèi)完成一個運(yùn)動，并且通過它能夠獲知時間或波段的分量，其中下端點(diǎn)位于確定的范圍22中。由此也可以從來自兩個波段的混合光出發(fā)獲得有關(guān)紗線特性的認(rèn)知，該認(rèn)識否則不能獲得。
為了根據(jù)一個序列56對紗線進(jìn)行分開的照明，節(jié)拍頻率一利用該節(jié)拍頻率對于光源4的單獨(dú)的二極管13、14、15進(jìn)行控制一至少應(yīng)該足夠高到使一個確定的位置、例如紗線2內(nèi)含有雜質(zhì)16的位置在一個確定的時間內(nèi)移動的范圍僅僅使得其落入到區(qū)域20、21和24內(nèi)。此處，該確定的時間持續(xù)三個節(jié)拍或者它的數(shù)倍。通過在單一光源4內(nèi)二極管13至15極其靠近的空間排列，對于采用三個波段的照明所需的時間非常短，并且因此三次捕捉到這樣的位置是很容易的，該位置是在此期間位于光源4之前的位置。
當(dāng)紅、綠和藍(lán)色被選擇作為波段時，由此在圖7的描述中能夠看出所述和更多的在空間42中的顏色的下列布置在角43中，黑色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角61中，紅色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角62中，綠色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角63中，藍(lán)色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角64中，紅紫色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角65中，藍(lán)綠色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。在角66中，黃色的強(qiáng)度應(yīng)該最大，并且在角67中，白色的強(qiáng)度應(yīng)該最大。
由哪個公式可以計(jì)算上述向量是公知的。為了完整起見，這里還補(bǔ)充一個例子。對于總向量47的長度，如圖7中所示，此處采用V47表示為|V47|=|V44|2+|V45|2+|V46|2]]>其中，向量44、45和46的長度由V44、V45、V46表示?？傁蛄康姆较虬凑展娜且?guī)則確定。一個相應(yīng)的相匹配的計(jì)算能夠被用于圖6的矢量。
根據(jù)總向量38、47的位置，現(xiàn)在例如可以獲得對此的提示，即是否存在雜質(zhì)，其為哪些種類，以及其是否干擾并且必須被清除。例如根據(jù)圖6可以確定，為了通過其端點(diǎn)給雜質(zhì)規(guī)定公差，圖6中的總向量38應(yīng)該位于區(qū)域41或者甚至位于區(qū)域39中。在圖7-10中，例如可以設(shè)想，例如如果沒有雜質(zhì)存在并且紗線是白色的或者近似白色的，總向量47的端點(diǎn)51應(yīng)該位于一個通過平面69而被限定并且靠近角67的區(qū)域68內(nèi)。如果該端點(diǎn)51位于區(qū)域48、49或50內(nèi)，那么由此認(rèn)為雜質(zhì)主要為藍(lán)的、綠的或紅的。然而雖然如此但這種雜質(zhì)是可以容忍的。例如這種情況是可以的，對于一種紅色的雜質(zhì)后來如果紗線緊接著將要被染成紅色的。
權(quán)利要求
1.對在一個測量縫隙(1)中沿其軸向運(yùn)動的紗線(2)利用從一個光源發(fā)出的一個光束(3)進(jìn)行掃描的裝置，該裝置具有一個用于在紗線上反射的光的接收器(5，6)、具有一個用于對來自該接收器的電信號進(jìn)行處理的單元(9)，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)在至少兩個波段(29，30)內(nèi)光線的輻射，設(shè)置一個單一的光源(4)，其中通過兩個主波長(32，33)確定所述波段，并且所述用于對來自接收光線用的接收器的電信號進(jìn)行處理的單元(9)具有一個計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)從至少兩個預(yù)先設(shè)定的波段中的每一個的值建立一個向量(44，45，46)，并由該向量形成一個總向量(47)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主波長確定在可見光的波長范圍內(nèi)的兩種顏色。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述主波長涉及紅色、綠色和藍(lán)色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單一光源(4)由發(fā)光二極管構(gòu)成，該發(fā)光二極管能夠在可見范圍內(nèi)分開地發(fā)射三種顏色的可見光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單一光源和一個接收器(6)具有用于光的發(fā)射和接收的主軸(11，12)，該主軸共同確定了一個橫向于紗線縱向的平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，對于在一空間(42)中的總向量(47)的端點(diǎn)(51)限定一個區(qū)域(48，49，50)，該區(qū)域說明來自接收器的處理成總向量的電信號是否表示紗線中的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述空間(42)構(gòu)成一個立方體，該立方體由軸線(52，53，54)構(gòu)成，沿著該軸線描述三個主波長的強(qiáng)度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對在一個測量縫隙(1)中沿其軸向運(yùn)動的紗線(2)利用從一個光源發(fā)出的一個光束(3)進(jìn)行掃描的裝置。該裝置具有一個用于在紗線上反射的光的接收器(5，6)和一個用于對來自該接收器的電信號進(jìn)行處理的單元(9)。本發(fā)明的目的是，開發(fā)一種類似種類的小尺寸的裝置，該裝置易于操作并且可以最多可選擇的方式以較高的靈敏性來探測一個包含在紗線中的異物。為了這個目的，在至少兩個波段(29，30)內(nèi)光線的輻射由光源(4)來進(jìn)行，所述波段由兩個主波長(32，33)確定。
文檔編號G01N21/952GK1711474SQ200380103170
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
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