CH671041A5 - - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un dispositivo sensore elet-tro-ottico secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Questo dispositivo, prevedendo una uniforme illuminazione della finestra ed una compensazione dei disturbi creati dalla luce ambiente ed adottando una normalizzazione dei segnali nonché una loro manipolazione analogica/digitale e digitale/analogica, permette, oltre ai tradizionali controlli del filato, di determinare con alta risoluzione e stabilità anche caratteristiche del filato tipiche di laboratorio, quali il coefficiente di variazione percentuale del diametro o CWo, pari allo scarto quadratico medio in percentuale del valore medio del diametro del filato,

10 spettrogramma o analisi spettrale delle irregolarità presenti nel filato ed il rilevamento delle piccolissime irregolarità periodiche presenti nel filato o Moiré, ed è quindi specifico per essere applicato sui filatoi open-end.

Dallo stato della tecnica sono già note molte soluzioni di dispositivi sensori elettro-ottici atte al rilevamento dei difetti dei filati tipici delle roccatrici, quali ingrossamenti e/o assottigliamenti del diametro più o meno estesi in lunghezza.

La sempre maggior richiesta da parte dei tessitori di una sempre migliore qualità dei filati ha comportato un continuo miglioramento nelle tecniche di filatura che nell'open-end danno luogo a livelli di difettosità molto inferiori a quelli tipici dei filatoi tradizionali per il cui rilevamento vengono quindi richiesti dispositivi di più alta sensibilità. D'altra parte nell'open-end si presentano ulteriori difetti, tipici della filatura open-end, che devono essere individuati ed eliminati, di cui il più tipico e più temuto è il cosiddetto Moiré il quale compromette gravemente la qualità del filato creando restringimenti ed ingrossamenti localizzati del diametro che si ripresentano a distanza costante (periodici) e che, anche se di molto debole entità, possono dar luogo a fastidiose venature.

Tutti questi difetti tipici dell'open-end richiedono quindi per

11 loro rilevamento un dispositivo con risoluzione, precisione e stabilità delle misure nettamente superiori a quelle standard attuali, ciò che sostanzialmente comporta una migliore unifor-mizzazione della luce in tutta la feritoia del rivelatore ottico mediante compensazione efficace dei disturbi termici, di sporco e di decadimento nonché compensazione dell'illuminazione esterna. D'altra parte l'intercettazione del Moiré richiede evidentemente anche la messa a punto di un opportuno filtro digitale che, permettendo di manipolare i segnali in modo digitale, agevoli non solo la determinazione del Moiré ma anche il rilevamento dello spettrogramma del filato e soprattutto il rilevamento del coefficiente di variazione percentuale, definito CV% dai tessitori, che caratterizza nel modo più univoco la effettiva qualità, o meglio irregolarità del filato.

Orbene, nei dispositivi noti sono stati utilizzati diversi mezzi ed artifizi per uniformare il fascio luminoso di misura su tutta la finestra, quali la curvatura del piano di emissione e ricezione della finestra, la riflessione del fascio luminoso su uno specchio omogeneizzante ed anche la correzione della riflessione dello specchio con rigature e rilievi nonché l'inserimento di filtri o reticoli diffusori, ma tutti questi accorgimenti portano ad una diminuzione dell'energia del fascio luminoso che peggiora il rapporto segnale-disturbo e danno risultati che, se possono essere sufficienti per i dispositivi da roccatrice, non lo sono per le precisioni richieste nell'open-end, soprattutto per la determinazione del Moiré e dello spettrogramma.

Un secondo grave disturbo proprio dei dispositivi noti è dato dalla variazione della emissione dei fotodiodi con la temperatura.

Anche i fotoricevitori hanno lo stesso tipo di difetto per cui con una opportuna scelta di componenti è possibile ottenere una certa compensazione a patto però di avere la stessa temperatura per ambedue gli elementi.

Nelle geometrie attuali dello stato dell'arte c'è però sempre installato il lato ricevitore da un lato e l'emettitore dall'altro per cui a causa delle loro distanze, nei transitori di riscaldamento conseguenti all'accensione o in seguito ad un irraggiamento esterno, i due elementi possono avere temperature diverse e dare luogo quindi ad errori notevoli.

L'entità di questi errori può essere accettata per le precisioni richieste dalle roccatrici ma non già per l'open-end ove viene richiesta la misurazione del Moiré e quindi occorrono elevate precisioni di misura.

Per quanto riguarda poi la diminuzione o eliminazione dei disturbi esterni causati dall'illuminazione ambientale, i mezzi noti non hanno risolto due problemi quali la saturazione degli amplificatori e la presenza di variazioni del segnale misura del diametro, sempre in presenza di disturbi da luce esterna, a causa sia dell'impiego non corretto del diodo sia di una diversa risposta dinamica dei circuiti amplificatori quando i segnali assumono livelli molto diversi.

Allo stato dell'arte non esistono accorgimenti atti a ridurre il fenomeno della saturazione se non l'inserimento di filtri messi davanti al ricevitore che attenuano tutte le lunghezze d'onda diverse dalla banda dell'infrarosso in cui lavora l'emettitore.

Non esistono in commercio dispositivi sensori elettro-ottici capaci di sopportare una sciabolata di luce dovuta all'ingresso della luce solare diretta o riflessa nel locale di filatura.

Il segnale raccolto ed amplificato è sempre il segnale totale per cui un guadagno del primo stadio di amplificatori, ottimale per il segnale modulato, amplifica ovviamente anche la luce che può arrivare a livelli d'intensità molto elevati.

Per quanto riguarda la variazione apparente di diametro del filo in presenza di luce disturbo, essendo questa di non grande entità, non è stata corretta nelle realizzazioni dello stato dell'arte perchè non critica per le precisioni tipiche delle roccatrici.

Lo stato dell'arte, completamente analogico per quanto riguarda la soluzione del problema della compensazione dello sporco e dell'efficienza ottica come decadimento e come disturbo termico, prevede al massimo un tipo di circuito in cui tutti i tipi di degradazione che fanno variare l'uscita lentamente vengono compensati variando l'emissione di quel tanto che il valore medio dell'uscita, corrispondente al diametro medio prefissato del filo controllato, resti costante.

Tipicamente un integratore, a costante di tempo molto lunga, integra la differenza tra il segnale e il valore medio desiderato e la sua uscita viene mandata come set del livello di emissione.

Il limite di questa impostazione è che la emissione varia sempre anche in presenza di variazioni di diametro di periodicità più o meno lunga e che il compromesso di taratura della costante di tempo di integrazione in modo che realizzi una sufficiente dinamica di inseguimento dello sporco non può contemporaneamente evitare che il sistema si adegui ad esempio ad un doppio filo che venga inserito come diametro variabile lentamente.

L'intercettazione poi dei difetti che danno effetto Moiré non è risolta dallo stato attuale della tecnica se non quando i picchi

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dovuti all'ispessimento sono così grandi da essere contabilizzatali come catena di Bottoni e cioè come sequenza non necessariamente periodica di piccoli ingrossamenti.

Questo approccio porta alla possibilità di bloccare difetti Moiré solo quando sono già ben evidenti poiché non è possibile rilevare la periodicità degli assottigliamenti e degli inspessimenti usando mezzi analogici semplici.

Nelle soluzioni note quindi, per bloccare il difetto Moiré occorre mettere un limite molto stretto alla irregolarità del filato, oppure ammettere una certa irregolarità, che può lasciare passare dei livelli di Moiré già ben evidenti.

È invece una necessità dei tessitori tenere separate le due misure potendosi dare il caso che una relativamente marcata irregolarità sia accettabile senza però rinunciare a bloccare gradi di Moiré appena visibili.

Come già anticipato per il Moiré, anche per l'altra caratteristica, la irregolarità del filato, i mezzi analogici dello stato dell'arte realizzano una misura che è solo approssimativamente correlata alla definizione più precisa della irregolarità che è il CV%, coefficiente di variazione, definita matematicamente dallo scarto quadratico medio in percentuale del valor medio del diametro.

Nelle soluzioni note la irregolarità non viene misurata e quindi eventualmente confrontata con un limite, ma vengono contabilizzati i picchi e cioè il numero delle volte che il diametro misurato supera un livello prefissato e viene dato il blocco per eccesso di irregolarità, quando il numero di questi eventi supera un valore prefissato.

Questa taratura è quindi la stessa del difetto Moiré e se anche permette di bloccare determinati livelli di irregolarità, questi non coincidono con il livello di CV% ed inoltre, quando non avviene il blocco, non è disponibile per il filo accettato una misura dell'effettivo valore del CWo.

Lo spettrogramma o analisi spettrale delle irregolarità presenti in un filato è poi una tipica funzione attualmente svolta da apparecchiature delicate da laboratorio, che hanno un costo ed una complessità tale da rendere lo spettrogramma applicabile solo a campioni di filato, relativamente poco rappresentativi della qualità effettiva dell'intera produzione.

L'elaborazione dello spettrogramma direttamente sul dispositivo non è stata mai fatta dato che lo stato dell'arte è analogico.

Anche la disponibilità di un microprocessore su ogni dispositivo non risolve automaticamente questo problema poiché la velocità e complessità delle operazioni, oltre che le memorie richieste dal calcolo dei coefficienti di Fourier, non sono compatibili con la struttura ed il costo dei monochip commerciali e impiegabili per i comandi di stabbiatura.

Scopo della presente invenzione è di ovviare ai suddetti in-covenienti e di fornire quindi un dispositivo sensore elettro-otti-co che, sfruttando ottimalmente uin convertitore analogico-di-gitale a otto bit, non solo migliori e renda più precise le prestazioni dei dispositivi sensori elettro-ottici ma concentri anche sul dispositivo stesso tutte le funzioni di supervisione elettronica dell'unità di filatura, attualmente assolte da costose apparecchiature da laboratorio o montate ad hoc, che possono così essere eliminate. In conformità ad una forma d'esecuzione del dispositivo, l'alta sensibilità del sistema ha permesso di comparare un difetto Moiré con due valori di soglia, di cui uno è un livello di blocco e l'altro un livello di preavviso quando il fenomeno è incipiente ma ancora accettabile, in modo da provocare la richiesta d'intervento per la pulizia del rotore senza arrestare nel frattempo la filatura, e ciò nell'ottica di massimizzare la produttività dell'impianto di filatura.

Ciò viene sostanzialmente conseguito da un dispositivo del tipo menzionato, caratterizzato dalla combinazione di elementi indicati nella rivendicazione 1. Sviluppi vantaggiosi del dispositivo si danno dalle rivendicazioni dipendenti.

L'invenzione viene ora nel seguito descritta con riferimento ai disegni allegati che illustrano una forma preferenziale di realizzazione pratica data a solo titolo esemplificativo ma non limitativo in quanto varianti tecniche o costruttive potranno essere sempre apportate senza uscire dall'ambito della presente invenzione.

In detti disegni:

la Fig. 1 mostra in uno schema a blocchi il dispositivo oggetto dell'invenzione chiamato pure talvolta "stribbia", associato ad una linea di comunicazione seriale, alla quale sono collegate tutte le altre stribbie e l'unità Master, nonché all'elettroniche di gestione dell'unità di filatura;

la Fig. 2 mostra una vista sezionata dall'alto della testina ottica di misura della stribbia di Fig. 1;

la Fig. 3 mostra lo schema circuitale dell'unità di compensazione disturbi luce ambiente e normalizzazione segnale, della stribbia di Fig. 1;

la Fig. 4 mostra un grafico relativo al funzionamento dell'unità di compensazione di cui alla Fig. 3;

la Fig. 5 mostra lo schema circuitale dell'unità di correzione automatica dello zero, della stribbia di Fig. 1;

la Fig. 6 mostra lo schema circuitale dell'unità di modulazione emissione fotodiodo con convertitore digitale-analogico, della stribbia di Fig. 1;

la Fig. 7 mostra lo schema funzionale dell'unità di rivelazione dei difetti Moiré della stribbia di Fig. 1;

le Fig. 8 e 9 mostrano grafici relativi al funzionamento dell'unità di cui alla Fig. 7;

la Fig. 10 mostra lo schema circuitale dell'unità di rilevazione della irregolarità del coefficiente di variazione percentuale CV%;

la Fig. 11 mostra lo schema circuitale dell'unità di elaborazione dello spettrogramma;

la Fig. 12 mostra un grafico relativo al funzionamento dell'unità di cui alla Fig. 1.

Con riferimento alle Figure ed in particolare alla Fig. 1 vengono identificati i seguenti blocchi funzionali fondamentali:

— una testina ottica 1 di misura del diametro del filato;

— una unità di modulazione della luce dell'emettitore munita di convertitore digitale-analogico, 2;

— una unità di compensazione disturbi luce ambiente e normalizzazione del segnale, 3;

— una unità di processo dei dati CPU (Central Process Unit) 4;

— un temporizzatore e generatore di sequenze, 5;

— un convertitore analogico/digitale 6;

— un blocchetto di personalizzazione stribbia a resistenze, 7,

— una unità di interfacciamento alla linea seriale, 8;

— una unità MASTER 9;

— l'elettronica di comando delle unità di filatura 10;

— una linea seriale 11 per la connessione delle altre stribbie alla MASTER;

— una unità di rilevazione dei difetti Moiré, 12;

— una unità di rilevazione della irregolarità CV%, 13;

— una unità di elaborazione dello spettrogramma, 14;

— una unità di correzione automatica dello zero, 15;

— una unità di controllo del diametro (titolo) 16;

— una unità di calcolo del diametro unitario, 17;

— una unità di rilevamento del filo in movimento 18;

— una unità di rilevamento dei difetti individuali di qualche entità (difetti corti) 19;

— una unità di calcolo dell'efficienza 20;

— una unità di rilevamento della catena di Bottoni e cioè dei piccoli ingrossamenti aperiodici, 21;

— una unità di rilevamento dei difetti di grande lunghezza, 22;

— una unità di impostazione del diametro medio di riferimento Dm, 23;

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— una unità di elaborazione indirizzo stribbia 24;

— una unità di rilevamento dell'eccesso di sporco nell'ottica della testina, 25;

— una unità di rilevamento dell'arrivo a metratura della rocca, 26;

— un generatore d'impulsi 27 calettato sul rullo estrattore del filato;

— un nodo sottrattore 60.

Il funzionamento del dispositivo (stribbia) è il seguente.

Una unità 2 di modulazione della luce dello emettitore 28 della testina ottica 1 provvede ad alimentare detto emettitore con una corrente pulsante con periodi di accensione e spegnimento uguali (ma potrebbero anche non essere uguali) e pilotati dal temporizzatore generatore di sequenze 5.

La corrente di emissione 31 viene regolata ad un livello determinato dall'unità di correzione automatica dello zero, 15.

Detta unità 15 è connessa alla unità di modulazione da due canali 29 e 30 che trasmettono serie di impulsi rispettivamente, il canale 29 per incrementare e il canale 30 per decrementare il livello di emissione 31 del diodo emettitore.

La luce emessa viene convogliata nel fotoricevitore 32, attraverso una finestra di rilevamento 33 nella quale scorre il filato in esame 34.

Il quantitativo di luce ricevuta dal ricevitore 32 diminuisce linearmente con l'aumentare del diametro del filo 34 fino al massimo diametro compatibile con le dimensioni della finestra 33.

Il fotoricevitore 32 viene fatto funzionare come un generatore di corrente per cui la corrente generata è proporzionale alla luce ricevuta e quindi le variazioni di corrente risultano proporzionali al diametro del filato in esame.

Il segnale del fotoricevitore viene amplificato e demodulato dal relativo circuito 3 che provvede anche alla normalizzazione di questo segnale tramite un amplificatore a guadagno variabile digitalmente pilotato, tramite il collegamento 35, dall'unità di calcolo del diametro unitario 17.

Il segnale analogico normalizzato e quindi costante al variare del diametro del filato da stribbiare, viene convogliato, tramite il collegamento 36, al convertitore analogico digitale a 8 bit, 6, che lo trasforma in un valore numerico a 8 bit e cioè in un numero variabile da 0 a 256, con una cadenza o periodo di campionamento corrispondente ad una lunghezza prefissata di filato, ad es. 2,5 mm.

Il numero corrispondente al diametro misurato viene inviato, a mezzo del collegamento 38 nel microprocessore 37, rispettivamente al nodo sottrattore 60 e alla unità di calcolo del diametro unitario 17.

Nella prima fase di funzionamento della stribbia, all'atto del rilevamento del diametro nominale, nella suddetta unità 17 viene fatta una media dei valori letti su un tratto prefissato e variabile da 64 a 256 metri di filato.

In questa fase all'amplificatore a guadagno variabile dell'unità 3 viene dato, dalla unità 17, una configurazione particolare, prossima al guadagno massimo, tale che il numero corrispondente alla media dei valori rilevati, oltre a rappresentare numericamente il diametro medio unitario, costituisca anche, nella sua configurazione di numero binario, il guadagno da dare alla unità, 3, di normalizzazione per ottenere, con quel filato, valori normalizzati.

Il diametro medio calcolato in 17 viene spedito, a mezzo della interfaccia alla linea seriale 8, alla master 9.

La master 9, ricevuti i valori di diametro medio di tutte le stribbie abilitate a questa operazione, ne fa la media e rispedisce questo valore medio a tutte le stribbie nelle quali esso viene inpiegato come comando attraverso l'unità 17 per la configurazione dello amplificatore a guadagno variabile dell'unità 3.

Finito l'apprendimento del diametro medio, inizia la strib-biatura, che opera sempre a partire dalla differenza del diametro misurato, eseguita nel nodo sottrattore 60, rispetto ad un valore, 23, che rappresenta il diametro medio di riferimento.

Detta differenza che rappresenta numericamente con il segno + o — l'errore rispetto al diametro di riferimento, viene riportata a mezzo del conduttore 90, alle varie unità funzionali per la rilevazione dei difetti e alle unità di servizio per il funzionamento del sistema.

Cominciando dalle unità di servizio, la prima, 18, provvede al rilevamento del filo in movimento.

In questa unità, 18, valori uguali ripetuti di detta differenza determinano un segnale di filo «fermo» o «assente», mentre la variabilità di dette differenze su più campioni, in misura superiore alle incertezze del convertitore, 6, determina il segnale di filo «in movimento».

Il segnale di filo «in movimento» abilita, attraverso il collegamento 39, tutte le funzioni di stribbiatura e anche la unità che calcola la metratura, 26.

Il segnale filo «fermo» viene usato per abilitare il conteggio del tempo di fermo nella unità 20 che presiede alla elaborazione dei dati di rendimento della unità di filatura.

La seconda unità di servizio, 15, provvede alla correzione dello zero a seguito di disturbi come lo sporco nella unità ottica 1, la deriva termica dell'emettitore 28 e del ricevitore 32 e la deriva termica dei circuiti di regolazione della emissione 2 e dell'amplificatore demodulatore dell'unità 3.

Il meccanismo di funzionamento è il seguente:

nella unità 15 viene fatta una sommatoria, estesa ad un tratto di filato di 16-32 metri, delle suddette differenze che rappresentano lo scostamento rispetto al diametro di riferimento.

In un tratto di lunghezza così considerevole di filato il valore della media delle suddette differenze dovrebbe essere nullo, dato che tutte le irregolarità hanno generalmente una lunghezza molto inferiore, e che si suppone che il nastro di alimentazione delle unità di filatura abbia un titolo ben costante.

Se così non è, a valori relativamente piccoli corrispondenti a qualche per cento della media di detti scostamenti, viene attribuito il significato di errore di zero di tipo strumentale, causato dai disturbi prima menzionati.

La correzione di detto errore di zero avviene automaticamente, a fine integrazione, ad opera della unità 15, che va a incrementare, a mezzo delle connessioni 20 e 30, o a decrementare il livello di emissione del fotoemettitore 28, attraverso il circuito 2.

Per ottenere questo, il risultato dalla integrazione di detti scostamenti su 16-32 metri, viene moltiplicato per l'inverso del guadagno di normalizzazione del segnale prodotto dalla unità 17 e spedito a questo scopo anche alla unità 15, a mezzo della connessione 35, e il numero ricavato viene convertito in impulsi di incremento o decremento del livello di emissione.

La risoluzione e precisione del sistema permette un esatto recupero dell'errore trovato con una ritaratura, quindi, automatica dello zero. '

L'integrazione digitale su una grande lunghezza del filato impedisce di considerare errori di zero eventuali fluttuazioni del diametro anche di media lunghezza e di portare di conseguenza inopportune e pericolose correzioni alla taratura dello zero.

A questo proposito, al di sopra di un certo valore percentuale di detta media degli scostamenti la correzione non viene ulteriormente incrementata e in più il valore di detta media viene riportato, a mezzo della connessione 40, alla unità di controllo titolo 16 dove viene confrontato con un limite che viene definito massimo scarto di titolo ammesso; se lo supera, dalla unità 16 viene prodotto un segnale di blocco della filatura che, attraverso la connessione 42, viene riportato alla elettronica di comando della unità di filatura 10, provocando la chiamata dell'operatore e cioè l'allarme.

La sofisticazione delle operazioni descritte e in particolare l'impiego della media digitale e aggiornamento periodico e non

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continuo dello zero sono volti a rendere remoto un inconveniente, tipico dei sistemi di stabbiatura con ritaratura automatica dello zero, quale è l'apprendimento di un titolo errato.

Nel sistema descritto questo fatto si potrebbe verificare solo nel caso assai improbabile che la variazione del diametro sia graduale e pari a pochi % ogni 16-32 m di filato.

Ad ogni campionamento il valore dello scostamento rispetto al diametro medio viene poi spedito all'unità 12 che elabora il controllo dei difetti che danno Moiré; a seguito di queste elaborazioni può essere prodotto un segnale di preavviso o di blocco, che viene spedito alla elettronica di gestione della unità di filatura 10, a mezzo rispettivamente delle connessioni 56 e 55. Un'altra unità 19 elabora in base ai valori campionati degli scostamenti rispetto al diametro medio, il controllo dei difetti individuali di qualche entità. Il risultato della elaborazione è un altro segnale di blocco, se i difetti eccedono i limiti.

Una ulteriore unità 21 provvede, sempre a partire dai valori campionati degli scostamenti rispetto al diametro medio, al controllo dei piccoli ingrossamenti non periodici, detti anche catene di Bottoni, con la eventuale produzione di un segnale di blocco.

Di seguito, nella unità 13 viene elaborato lo scarto quadratico medio dei valori campionati degli scostamenti rispetto al diametro medio, che rappresenta il grado di irregolarità del filato, definito CWo, coefficiente di variazione %, dai tessitori.

Anche questa unità può dare il blocco per eccesso di irregolarità.

Un'altra unità funzionale, 14, provvede alla elaborazione dello spettrogramma e può anche dare un segnale di blocco se il livello massimo di ampiezza del coefficiente di Fourier, a una qualsiasi lunghezza d'onda, supera un valore prefissabile. Il significato del superamento di un limite prefissato del livello di spettro è un indice di eccessiva irregolarità e anche di un difetto tipo Moiré di una certa entità.

Alla fine alcune funzioni ausiliarie od opzionali sono svolte da altre unità, a partire dai segnali prodotti dalla circuiteria elettronica precedentemente citata.

La prima di queste unità, 24, provvede ad elaborare l'indirizzo della stribbia a partire dal rilevamento dei valori di due resistenze, 44 e 43, contenute in un blocchetto definito di personalizzazione dispositivo a resistenza, 7, che è alloggiato nella parte fissa del connettore di alimentazione e allacciamento, 50, alla linea seriale 11 di interconnessione del dispositivo alla master, 9.

Detti valori vengono letti e, convertiti in numeri dal convertitore analogico digitale 6, vengono trasferiti alla unità 25 che, usando solo 4 bit, i più significativi di ciascuno dei due numeri, compone l'indirizzo a 8 bit del dispositivo (sono così possibili 256 indirizzi).

Una seconda unità 25 provvede al rilevamento del grado di sporco e degradazione nell'ottica della testina 1.

Detto rilevamento è ottenuto dalla misura del livello di emissione raggiunto dal circuito 2, che viene inviato al convertitore analogico digitale 6 attraverso la connessione 52. Il principio di funzionamento è basato sul fatto che, più aumenta lo sporco, più bisogna aumentare la emissione, per cui un livello massimo stabilito per la emissione viene utilizzato dalla unità 25 come limite per la chiamata per la puliura da parte dell'operatore (allarme).

Il segnale di allarme prodotto dalla suddetta unità 25 viene spedito alla elettronica di gestione della unità di filatura 10, attraverso il conduttore 53 e, attraverso il conduttore 54, alla unità 8 di interfacciamento alla master 9.

Un'altra unità, 20, realizza il calcolo dell'efficienza dell'unità di filatura a partire dalla totalizzazione dei tempi di fermo dell'unità di filatura.

Vengono totalizzati separatamente i tempi di fermo dovuti ad un blocco, comunicati alla elettronica di gestione dell'unità

di filatura 10 attraverso il collegamento 55, cui fa seguito l'intervento automatico del carrello robot che esegue la pulizia del rotore dell'open-end e il riannodamento del filo, da quelli dovuti ad un allarme, che corrisponde ad una chiamata dell'operatore per tutti quegli interventi che non possono essere automatici.

Questi dati comunicati alla master 9, attraverso l'unità di interfaccia alla linea seriale 8, permettono di calcolare il rendimento del carrello, il rendimento dello operatore e il rendimento complessivo.

Alla fine, l'unità che provvede al calcolo della metratura, 26, viene presettata dalla master a un numero di metri corrispondente al riempimento della rocca; dopo l'azzeramento conseguente allo scarico della rocca piena, vengono contati i campionamenti, che corrispondono a lunghezze unitarie ben precise del filato in movimento, fino al raggiungimento del numero che corrisponde al riempimento della rocca.

A questo punto viene dato il segnale di scarico rocca.

Secondo poi una realizzazione preferenziale della presente invenzione, la detta testina ottica di misura 1 è costituita da un blocco di plastica o vetro 46 (v. specificatamente la fig. 2) sagomato sostanzialmente a forma di U, che funge da guida per il fascio di luce 47 emesso da un fotoemettitore 28 posizionato all'estremità di un ramo di detta U. Detto fascio di luce 47 subisce una doppia riflessione sulle due superfici riflettenti lisce 48 e 49, disposte inclinate a 45°, e, dopo aver attraversato la finestra ottica 33 di rilevamento del filato 34 ed avere quindi variato la propria intensità in modo inversamente proporzionale al diametro di detto filato, perviene ad un fotoricevitore 32 posizionato all'estremità dell'altro ramo della U ed inglobato, unitamente al fotoemettitore 28, in un blocco 51 di materiale adatto a mantenere eguale la temperatura dei due elementi.

Una siffatta realizzazione risolve in modo efficace i due principali problemi caratteristici di questo tipo di componente che sono la linearità ed omogeneità di illuminazione della finestra di misura 33, ove passa il filo 34, e la minimizzazione dei disturbi dovuti ad una diversità di temperatura tra emettitore 28 e ricevitore 32.

Infatti, la doppia riflessione consente di ottenere un ottimo effetto di rimescolamento dei raggi e quindi la omogeneizzazione del fascio di luce, la quale viene esaltata anche dal lungo cammino ottico che serve pure a rinforzare il fascio di luce ai bordi, dove l'emissione è più debole, con le riflessioni dei raggi contro le pareti del blocco 46.

Detta omogeneizzazione non va inoltre a scapito dell'efficacia del sistema in quanto non comporta perdita di energia luminosa.

D'altra parte la possibilità di avere l'emettitore 28 ed il ricevitore 32 molto vicini tra loro fa si che essi abbiano sostanzialmente sempre la stessa temperatura, mentre il blocco 51 garantisce che una variazione di temperatura si ripercuota in modo uguale sui due elementi 28 e 32.

Secondo poi un'altra caratteristica di questa invenzione l'unità 3 di compensazione dei disturbi luce ambiente e normalizzazione segnale, v. Fig. 3, provvede alla demodulazione del segnale prodotto dal fotodiodo ricevitore 32, che è connesso circuitalmente all'amplificatore 57 in modo da funzionare come generatore di corrente puro e cioè cortocircuitato e questo allo scopo di ottenere la massima linearità tra luce ricevuta e corrente.

L'andamento del segnale ricevuto è riportato nella fig. 4 ed è indicato dalla curva 58.

Nella stessa fig. 4 è anche riportata la spezzata 59 che ràp-presenta la legge pulsante della corrente che viene mandata al fotodiodo emettitore 28.

Nel fotoemettitore 28 la emissione scende periodicamente a zero mentre il fotoricevitore 32 dà un segnale che, nei punti di minimo, non è a zero ma ad un livello sopra lo zero, 61, dovu-

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to alla luce ambiente che dà un disturbo sollevando, anche considerevolmente, il livello di continua del segnale. Allo scopo di evitare di far saturare l'amplificatore 57 a causa di questo disturbo, è stato predisposto, secondo una caratteristica della presente invenzione, un sistema di riduzione di detto segnale continuo, senza diminuire la dinamica del segnale, consistente sostanzialmente nel sottrarre al valore del segnale, rappresentato dalla curva 58, ricavato nei punti di massimo 62, il valore nei punti di minimo 63.

Detto sistema consiste nel campionare tramite la porta 64 e il condensatore 65 il segnale 58 nei punti di minimo 63, su comando del temporizzatore e generatore di frequenza 5 agente sulla porta 64 attraverso il conduttore 125.

Questo segnale viene mandato, come livello costante 61, in reazione positiva all'amplificatore 57, con il risultato di traslare in basso, come è visibile in fig. 4 la curva 66, il segnale in uscita dall'amplificatore 57, evitandone la saturazione.

Attraverso il condensatore 67, il segnale completamente privato della residua componente continua 69, è riportato tramite il diodo 68, tutto al di sopra dello zero in modo da far campionare al sistema costituito dalla porta 70 e dal condensatore 71 segnali sempre maggiori di zero.

Detto campionatore, sempre su comando del temporizzatore e generatore di frequenza 5 agente attraverso il collegamento 126, raccoglie il segnale al massimo livello 62, mentre l'amplificatore 72 lo potenzia correggendo un tipico errore di detto segnale, causato dal disturbo luce ambiente, con un accorgimento circuitale caratteristico della presente invenzione.

Detto errore si presenta sistematicamente come una apparente non linearità del diodo fotoricevitore 32, ma è dovuta in effetti alla dinamica di elaborazione circuitale del segnale e comporta un aumento della modulazione e del segnale, corrispondente ad una diminuzione del diametro rilevato del filato, quando aumenta la intensità del disturbo luce ambiente. L'eliminazione di questo errore è stata ottenuta sommando in ingresso all'amplificatore 72, nel nodo 73, una parte della tensione campionata nel condensatore 65, e che rappresenta parte del livello di disturbo luce ambiente, a seconda della taratura del potenziometro 74.

Il valore ottimale di questa taratura è ottenuto sottoponendo la stribbia a livelli diversi di illuminazione disturbo e minimizzando, con correzioni al potenziatore 74, le variazioni in uscita dello amplificatore 72.

Detta uscita dell'amplificatore 72 viene inviata, v. sempre la fig. 3, ad un ulteriore amplificatore invertitore 75, dotato di resistenze 76 inseribili in parallelo sulla reazione in modo da variarne il guadagno.

Dette resistenze 76 vengono inserite a mezzo delle porte 77, comandate a loro volta, attraverso il collegamento 35, dalla unità 17, che può configurare, quindi, in digitale il guadagno di detto amplificatore 75, a seconda della combinazione delle resistenze inserite.

Secondo una caratteristica della presente invenzione i valori di dette resistenze 76 sono rapportati l'uno àll'altro dalla legge del raddoppio, realizzando quindi una serie di potenze di due, con il risultato che l'inverso del guadagno di questo amplificatore è proporzionale linearmente al numero binario corrispondente alla configurazione delle resistenze inserite. L'amplificatore 75, con questa caratteristica, provvede a rendere il segnale in uscita da detto amplificatore, che rappresenta il diametro misurato del filo, costante in relazione a un diametro unitario impostato, poiché opera, in pratica, la divisione del segnale in ingresso per un numero proporzionale al diametro unitario di taratura.

Impostando, quindi, dette resistenze 76, secondo un numero proporzionale al diametro unitario di taratura della stribbia, si ottiene un segnale che rappresenta sempre il valore percentuale del diametro misurato rispetto al diametro di taratura e quindi un segnale normalizzato.

Secondo un'altra caratteristica della presente invenzione il riferimento di detto amplificatore 75 è messo ad una tensione diversa da zero in modo che il segnale in uscita, all'azzeramento del diametro misurato corrispondente alla assenza del filo, non sia nullo.

Al di sotto di questo segnale di zero, detto anche zero vivo, il segnale rappresenta quindi diametri negativi il cui significato fisico non può che essere una staratura circuitale, che può in questo modo essere rilevata.

Detto segnale viene inviato, attraverso la connessione 36, al convertitore analogico digitale 6 che lo converte periodicamente in un numero che assume, a causa della suddetta normalizzazione, in corrispondenza di mancanza di filo e quando viene inserito un filo che ha un diametro esattamente uguale al diametro unitario di taratura, sempre due .valori ben precisi. Nel nodo sottrattore, 60, al segnale in ingresso viene sottratto un valore.fisso, 23, pari al detto numero corrispondente al diametro unitario, per cui in uscita a detto nodo è disponibile un valore campionato dello scostamento del diametro misurato rispetto a detto diametro unitario.

Secondo un'altra caratteristica di questa invenzione una unità di correzione automatica dello zero, 15, provvede alla correzione della taratura dello zero in modo tale da far diventare lo scostamento suddetto riferibile al diametro medio del filato.

Nello schema circuitale di fig. 5 è rappresentata la elaborazione dei segnali della suddetta unità di correzione automatica dello zero che sono, in ingresso, il valore campionato dello scostamento suddetto e il valore dell'inverso del guadagno impostato nell'amplificatore 75, e, in uscita, due segnali, uno a incrementare 29 e l'altro a decrementare 30, il livello di corrente dell'emettitore 28 della testina ottica 1.

La correzione dello zero avviene, quindi, attraverso la correzione del livello di emissione della luce.

Questa correzione è resa necessaria dalla possibilità di accumulo di sporco nella finestra ottica 33 della testina di misura, dallo invecchiamento della plastica conduttrice della luce emessa, dalla degradazione e dalle derive termiche dell'emettitore 28 e del ricevitore 32, oltre che dalle derive termiche dei circuiti contenuti nell'unità di compensazione disturbi ambiente 3 e nell'unità di modulazione della luce dell'emettitore 2.

Il meccanismo della taratura automatica dello zero si basa sull'annullamento, con una azione di tipo integrale, del segnale in ingresso della unità 15.

È caratteristico della presente invenzione che l'integrazione venga eseguita digitalmente sui valori campionati degli scostamenti, a mezzo del totalizzatore 78, per un numero di campioni pari a un tratto molto lungo di filato (ad es. 16:32 m), in modo da non risentire nel valore finale ottenuto, che rappresenta la media degli scostamenti, delle variazioni di diametro di piccola e media lunghezza, e che, inoltre, non venga apportata alcuna correzione alla emissione, conseguente a detta integrazione, se non al completamento della totalizzazione e solo in seguito ad un controllo volto ad evitare che la correzione dello zero impedisca il rilevamento di una effettiva variazione del diametro medio a causa di un errore di titolo.

A questo scopo il risultato delle sommatorie effettuate dal totalizzatore 78, viene comparato con un limite prestabilito 79 e, solo nel caso che detto limite non venga oltrepassato, viene abilitato attraverso la porta 80 il rasferimento del valore dello scostamento medio al moltiplicatore 81, dove viene moltiplicato per l'inverso del guadagno dell'amplificatore 75.

Il limite sopraddetto serve a discriminare i piccoli scostamenti della media degli scostamenti campionati imputabili ai disturbi sopraddetti, tipo Io sporco, da quelli più grandi imputabili invece ad errori di titolo.

Solo nel caso dei primi avviene la correzione che viene ottenuta, per ottenere l'esatto annullamento di detto scostamento,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

671 041

8

proprio moltiplicando lo scostamento medio per l'inverso del guadagno dell'amplificatore 17, per rendere detta correzione assoluta a partire da un valore di scostamento che è invece normalizzato.

Il risultato numerico di detta moltiplicazione viene convertito dal discriminatore di segno 82 in una serie di impulsi su due canali, 29 e 30, in funzione del segno di detta media degli scostamenti.

Detta media degli scostamenti viene anche inviata, attraverso la connessione 40, alla unità di controllo del diametro (titolo) 16, dove viene comparata con un valore limite, taratale dall'operatore, per produrre un segnale di allarme conseguente ad un titolo errato, e alla unità di rilevazione delle irregolarità CV %, 13, dove viene utilizzato per rendere più esatto il calcolo del suddetto coefficiente di variazione CY %.

Secondo un'altra caratteristica di questa invenzione una unità 2 di modulazione emissione del fotodiodo con convertitore digitale analogico provvede alla conversione delle suddette serie di impulsi in un livello analogico di tensione cui corrisponde un determinato livello della corrente mandata all'emettitore 28, v. fig. 6. La funzione di convertitore digitale analogico viene svolta dal circuito integratore che fa capo all'amplificatore 83, con aumento o diminuizione del livello di uscita provocato rispettivamente dalla porta 84 e dalla porta 85, pilotate dai canali 29 e 30, e il cui punto centrale è collegato all'integratore suddetto, che ha a sua volta il proprio riferimento ancorato ad una tensione intermedia a quella applicata alle due porte 84 e 85.

L'alta risoluzione realizzata da questo convertitore è resa necessaria dalla grande variabilità del numero di impulsi calcolati dalla unità 15, per otenere un esatto recupero dell'errore di zero.

Il risultato di questa conversione viene spedito, a mezzo della connessione 52, al convertitore analogico digitale 6 allo scopo di monitorare, secondo una caratteristica della presente invenzione, un eventuale eccesso di sporco dell'ottica 1, che viene rilevato dalla unità 25 di rilevamento dello eccesso di sporco nell'ottica della testina con la produzione di un segnale di allarme per richiamare l'intervento dell'operatore.

Allo scopo di espandere il campo di intervento del suddetto convertitore digitale analogico per inseguire gradi di sporco molto elevati, secondo una caratteristica della presente invenzione sul nodo di ingresso 86 dell'amplificatore 88, che realizza la regolazione della corrente inviata al fotoemettitore 28, sono state collegate una serie di resistenze 87, collegate ad altrettante uscite logiche della unità di processo dati C.P.U., 4, che permettono di traslare in aumento, in funzione di quante ne sono state inserite, il segnale di regolazione della corrente di emissione.

Alla fine, con l'accensione e lo spegnimento in sequenza del diodo fotoemettitore 28, pilotate dalla unità 5 attraverso la connessione 61 e la porta 89, viene ottenuta quella modulazione della luce che consente, a mezzo del circuito 3, la eliminazione degli effetti del disturbo luce ambiente.

Secondo un'altra caratteristica della presente invenzione unità di rilevazione dei difetti Moiré, 12, è costituita dal circuito descritto a blocchi in fig. 7.

In detto circuito l'ingresso è costituito dai valori campionati degli scostamenti rispetto al diametro medio ricavati dalla connessione 90.

Detti valori campionati vengono sommati oppure sottratti in un certo numero di totalizzatori integratori 91 secondo una sequenza, pilotata attraverso le connessioni 94 dal sequenziatore 95, che prevede periodicamente, dapprima la sottrazione di Z successivi valori campionati e poi la somma di Z altri successivi valori campionati e quindi l'attesa, senza effettuare operazioni, di un numero di campionamenti tale da ricominciare il ciclo dalla sottrazione, dopo il passaggio di un tratto di filato corrispondente ad un giro del rotore e cioè pari, ma non necessariamente, allo sviluppo del diametro interno del rotore stesso.

Su ciascun integratore 91, la sequenza inizia sfasata rispetto al precedente di Z campioni e il numero di detti integratori è stabilito in base al numero dei campioni Z per fase e allo sviluppo del diametro del rotore, per non perdere alcun campionamento e quindi controllare tutto il filato.

Detta sequenza viene ripetuta per un tratto di filato corrispondente ad alcuni metri.

Alla fine di detta sequenza l'uscita di ciascun totalizzatore viene portata a due nodi comparatori, 92 e 93, dove viene comparata, rispettivamente, con un valore di soglia di preavviso Moiré, 94, e con un valore di soglia corrispondente ad un livello di difetto Moiré inaccettabile, 95.

Nel caso del superamento di uno di questi limiti viene prodotto un segnale, rispettivamente, di preavviso di Moiré lungo la connessione 56, o di blocco, lungo la connessione 55, che viene inviato alla elettronica di gestione unità di filatura, 10.

La spiegazione della funzione svolta dal suddetto circuito di fig. 7, porta a definire detto circuito un filtro digitale che ha origine dalla discretizzazione della formula di calcolo dei coefficienti di Fourier.

Il coefficiente di Fourier:

nX,

1 f 2nx a-A = — ! f(x)cos dx (I)

nX. j X

o dove X è la lunghezza d'onda nota, della quale in un segnale f(x), quale la curva 97 in fig. 8, che rappresenta la funzione diametro del filato esaminato, si ricerca il contenuto in ampiezza come coefficiente a?., può essere calcolato con risultati approssimati, ma sufficienti allo scopo di questa apparecchiatura, discretizzando la formale (I) e cioè dando agli intervalli di integrazione dx dei valori finiti Ax che, nel nostro caso, vengono posti pari a X/2.

2nx

In questo modo, v. fig. 8, il termine cos , curva 98, può

X

assumere i valori +1 e —1 mentre l'integrale, nel caso che la

X

funzione f(x) sia a campionamenti per ogni tratto di filo — di-

2Z

venta la sommatoria di detti campioni 108, con segno + o se-X

gno —, spezzata 99, ogni — tratti di filo o Z campioni. La for-Z

mula di calcolo discretizzata assume così, secondo una caratteristica della presente invenzione, il seguente aspetto:

2nZ

1

Partendo dalla constatazione che nella formazione del difetto Moiré, Fig. 9, un grumo di sporco nel rotore dell'open-end provoca nel filato 100 un piccolo restringimento 103, quindi un ingrossamento localizzato 102, il cui contenuto armonico, curva 101, riferito alla lunghezza d'onda X = n D, dove D è il diametro del rotore dell'open-end, è molto piccolo, come è evidenziato dalla piccolezza del rapporto delle aree, corrispondenti alle sezioni delle variazioni suddette 102 e 103, rispetto alle aree, 104 e 105, secondo una caratteristica della presente invenzione, per ottenere il rilevamento è stato utilizzato l'accorgimento di operare l'integrazione dei segnali per piccoli periodi, spezzata 106, pari a 2Z campioni, interrompendo l'integrazione per un certo periodo di tempo e riprendendola con periodicità, il tutto ripetuto n volte.

Se il difetto si presenta perfettamente in fase con questo filtro e il numero n è sufficientemente alto, tipicamente 16 volte,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

9

671 041

il risultato è una sensibilità molto alta, capace di rilevare difetti allo stato incipiente.

Oggetto della presente invenzione è anche il metodo per risolvere il problema della fase. Operando in digitale vengono fatti funzionare più integratori in parallelo, ciascuno sfasato rispetto all'altro di Z' periodi di campionamento, fino a coprire tutta la lunghezza d'onda X = 7tD.

Ciascuno di questi integratori svolge l'operazione di formula (II) e quello che dà luogo al risultato più alto definisce sia che è quello l'integratore in fase e inoltre che il risultato ottenuto rappresenta l'ampiezza, approssimata, del difetto.

Il risultato axmax trovato viene confrontato con due soglie che rappresentano, la maggiore il livello di Moiré non accettabile e che richiede il blocco della filatura e la minore un livello di Moiré accettabile ma già rilevabile per cui si può continuare a filare, richiedendo però la pulizia del rotore al primo passaggio dell'unità addetta allo scopo. È una caratteristica della presente invenzione l'esistenza di questa seconda soglia detta di «preavviso del Moiré» e tutto il metodo per ottenere risultati sufficientemente precisi per giustificarla.

Una migliore approssimazione del calcolo dell'ampiezza del difetto richiederebbe il metodo, comunque rivendicato nella unità di rilevazione dello spettrogramma 14, di far funzionare un secondo integratore associato a ciascuno dei già citati, sfasato di Z' /2 campionamenti (v. onda 109 di Fig. 9) e di calcolare il termine ]/a\ + b\ corrispondente al modulo dei due coefficienti a*. e bx ricavati da due integratori che campionano sfasati di 90 gradi e quindi relativi al seno e al coseno secondo Fourier, e che darebbe l'ampiezza esatta del difetto indipendentemente dalla sua fase rispetto a quella degli integratori.

Per il Moiré non è necessaria questa procedura poiché piccoli scorrimenti di fase, tra il periodo 7t D di campionamento teorico e l'effettivo scorrimento del filo, assolvono al compito di portare rapidamente uno degli integratori in fase e di rivelare quindi il segnale eventuale di Moiré.

A proposito della prontezza di rivelazione, dato che i periodi di campionamento sono ad esempio 16 e la grandezza n D è, ad esempio, intorno ai 0,2 m, a questo sistema, per rilevare il Moiré, è sufficiente l'ispezione di 3,2 m ad esempio (+ in funzione del n D che può variare, ad esempio, da 0,1 a 0,3 m) o poco più, se il segnale non è in fase, mentre lo stato dell'arte, che non usa un filtro digitale, derivato da Fourier, prevede, per rilevare livelli di Moiré molto marcati, l'analisi del filato per lunghezze di 30-50 metri (un'ordine di grandezza più del presente ritrovato).

Questa caratteristica è importante per il presente ritrovato, perchè comporta un rendimento teorico dell'impianto migliore di quello ottenibile con le stribbie dello stato dell'arte.

La differenza consiste in questo: con il presente ritrovato, dopo il blocco per Moiré, si ha avvolto in rocca solo qualche metro di filato, che può essere tolto nella normale operazione di pulizia automatica del rotore, senza interventi dell'operatore.

Con i dispositivi dello stato dell'arte si ha, dopo il blocco, un quantitativo di filo difettoso avvolto nella rocca che può essere di 30-100 m e che non può venire eliminato automaticamente, ma solo dall'operatore.

Ora, tutti i tipi di difetti non eliminabili automaticamente, aumentando l'intervento dell'operatore, portano ad una riduzione del numero di teste di filatura per operatore o, comunque, ad una minore produttività per attesa dell'operatore.

Secondo un'altra caratteristica della pesente invenzione una unità, 10, che provvede alla rilevazione della irregolarità sotto forma di coefficiente di variazione percentuale CV%, è composta dai blocchi circuitali descritti dalla fig. 10.

Un totalizzatore 127, con elevazione al quadrato dei valori in ingresso, riceve due segnali di cui uno è costituito dai valori degli scostamenti del diametro medio, provenienti dal nodo sottrattore 60 lungo la connessione 90, l'altro, che viene sottratto,

è costituito dalla media dei valori degli stessi scostamenti eseguita dalla unità di correzione automatica dello zero 15 ricevuta a mezzo della connessione 40, e moltiplicata dall'operatore 128 per il fattore di riduzione di 2/]/$.

L'operazione di totalizzazione viene estesa per un numero di campioni corrispondenti a 150 m. di filato, dopo di che il risultato in uscita a detto totalizzatore 127 viene comparato 130 con un limite di livello massimo di CV% accettabile che produce, al superamento, un segnale di blocco per eccesso di CV%, comunicato con la connessione 55 alla elettronica di gestione unità di filatura 10, mentre comunque, detto valore in uscita viene spedito lungo la connessione 55 alla unità master 9, a mezzo della unità di interfacciamento alla linea seriale 8.

In riferimento alle operazioni precedentemente descritte, l'algoritmo svelto dallo schema illusrato è quello teorico: CV% = l/Ze2d corrispondente al calcolo dello scarto quadratico medio.

Nel totalizzatore 127 ad ogni campionamento viene sommato il valore dello scostamento elevato al quadrato per un totale di campioni corrispondente a 150 metri.

Alla fine è disponibile un totale del quale non viene estratta la radice poiché è equivalente e meno oneroso fare i quadrati del valore limite 129 moltiplicato per il numero dei campioni, per rendere i due numeri confrontabili.

Nella Master, invece, che ha ampie capacità di calcolo, viene normalizzato il dato ed esratta la ]/ per visualizzare il dato teorico in % del CV e per realizzare le medie sulla intera produzione.

Secondo una caratteristica della pesente invenzione il circuito accessorio che sottrae una parte, pari a 2/J/3 del valore dello scostamento medio su una determinata lunghezza, elaborato dalla unità di correzione automatica dello zerol5, permette di rendere più preciso il calcolo del CVfo.

Durante il funzionamento della sribbia, infatti, i valori degli scartamenti possono essere afflitti da un piccolo errore dovuto allo sporco, alla deriva termica, ecc., che, a ogni determinata lunghezza del filato, viene recuperato dal circuito di traking (inseguimento) del diametro medio, attraverso la correzione della emissione.

Detto errore può falsare il calcolo del CV'ito. Il circuito accessorio suddetto elimina esattamente questo errore nella ipotesi che lo slittamento dello zero sia lineare nel tempo, mentre il fattore moltiplicativo 2/1/3 rende omogeneo, secondo una ovvia relazione matematica della quale si omette la giustificazione, i valori integrati della media degli scostamenti, con la media dei quadrati di detti scostamenti alla quale, detti valori integrati vengono sottratti, previa elevazione al quadrato.

Secondo poi un'altra caratteristica della presente invenzione una unità di elaborazione dello spettrogramma 14 è realizzata secondo lo schema circuitale-funzionale di fig. 11.

Due totalizzatori integratori, 111 e 112, ricevono in ingresso i valori campionati degli scostamenti rispetto al diametro medio, provenienti dal nodo sottrattore 60 lungo la connessione 90, secondo una sequenza assicurata dalle quattro porte, 113, 113' e 114, 114' abilitate, una per volta e una dopo l'altra, dal sequenziatore 115, mentre al segnale in ingresso a due delle suddette porte, rispettivamente 113 e 113' un operatore 116 provvede a invertire il segno, quanto a dire che, in corrispondenza delle suddette porte, i valori campionati suddetti vengono sottratti al contenuto dei totalizzatori.

Al termine di una opportuna sequenza di dette operazioni, l'uscita di detti totalizzatori 111 e 112 viene spedita a due divisori 117 che, dividendo il risultato per il numero dei,campioni acquisiti e per il fattore 0,45, lo normalizzano alla stessa scala dei valori campionati degli scostamenti, per cui si ottengono due valori pari ai due coefficienti, nel seno e nel coseno, di Fourier.

Le uscite di detti valori vengono quindi mandate in ingresso

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

671 041

10

a due operatori 118 che operano la elevazione al quadrato e le rispettive uscite sono sommate nel modo sommatore 119, dal quale risulta disponibile quindi il quadrato del modulo dei due coefficienti.

Detto modulo al quadrato viene inviato, a mezzo della connessione 54 e dell'interfaccia 8, alla master 9 e viene inoltre comparato, a mezzo del nodo comparatore 120, con un valore di soglia 121 che rappresenta il limite di irregolarità periodica al di là del quale il circuito provvede a dare un segnale di blocco, a mezzo della connessione 55.

La spiegazione del funzionamento come rilevatore di spettro del circuito descritto di fig. 11 e la giustificazione del grado di approssimazione raggiunto con mezzi così semplici, fa capo ad alcune semplificazioni e ipotesi che sono caratteristiche del sistema trovato.

La prima semplificazione consiste nell'ipotizzare che il contenuto armonico sia costante in tutto il filato in esame per cui è possibile eseguire l'analisi in sequenza, una frequenza e cioè una lunghezza d'onda, alla volta.

Questa approssimazione, anche se non è scientificamente esatta, è ben accettabile per definire la qualità del filato. Non è detto, infatti, che un perfetto spettrogramma costruito secondo la normativa di prova in uso nel settore tessile, esaminando il contenuto armonico in parallelo di un solo campione di 150 m di filato, sia più indicativo della qualità di un grosso lotto di filato dello spettrogramma oggetto della presente invenzione che riguarda sì tratti definiti di filato per ogni lunghezza d'onda, ma può essere ripetuto in continuazione per tutta la rocca e inoltre i risultati possono essere mediati, con una rappresentatività finale quindi ben migliore dello standard.

Una seconda semplificazione è quella di stabilire le lunghezze d'onda in esame non secondo una distribuzione omogenea e a passi costanti su scala logaritmica, ma secondo multipli del periodo di campionamento con il risultato di una non costante distribuzione del grado di sensibilità, a cavallo tra una lunghezza d'onda e un'altra.

Anche per le approssimazioni causate da questa ipotesi vale quanto detto per le precedenti.

Dato per scontato quanto detto in merito alla discretizzazio-ne delle formule di calcolo dei coefficienti di Fourier per il calcolo del CV%, per lo spettrogramma è stato introdotto un perfezionamento rispetto a quanto descritto in figura 8.

Nel caso dello spettro bisogna infatti costruire il modulo, poiché la fase della irregolarità non è nota rispetto a quella del filtro, per cui è necessario calcolare sia gli a.\ che i bx di Fourier dai quali dedurre quindi il modulo: r = \/a\+b\.

Usando il filtro digitale di fig. 8 la funzione r è variabile in funzione della fase, seppure non di molto, in presenza di un segnale di modulo costante.

Il filtro descritto in fig. 11 raggiunge invece il risultato, operando la integrazione nei due totalizzatori 111 e 112 con la legge dei segni che è rappresentata dalla spezzata 122 e 123, di fig. 12, di ottenere la funzione r costante al variare della fase del segnale ed esattamente uguale al modulo reale del segnale in esame.

In questo filtro la lunghezza d'onda X è pari a 4.Z.m, dove Z è il numero dei campioni per ogni fase ed m è la lunghezza corrispondente ad un campionamento.

Le lunghezze d'onda X del filtro si ottengono dando al valore di Z valori crescenti secondo una tabella tale da ottenere, ad esempio, con 64 valori di Z lunghezze d'onda variabili da 4 cm a 64 m.

Secondo una caratteristica non esclusiva del presente ritrovato, una particolae scelta del valore di lunghezza di m = 2,5 mm consente di avere la coincidenza numerica dei valori di Z, numero dei campionamenti per fase, con la lunghezza d'onda in cm del filtro relativo.

Le formule relative al calcolo dei coefficienti assumono la forma seguente:

4nZ

ì

4nZ

2,22 >4 *

bi-5z £±e°

ì

r = j/a\+b\ (V)

Per la scelta di n vale la considerazione della selettività, crescente con n, ma che non può essere spinta poiché la sequenza dei X è discreta e ad una alta selettività corrisponderebbe non raccogliere segnale quando la lunghezza effettiva d'onda del difetto è intermedia tra due X tabulati.

Per le esigenze pratiche del tessile, n deve essere scelto nei dintorni di 8 (6+10), ad esempio.

2,22

Il fattore di normalizzazione è composto da un fattore

4nZ

2,22, il cui inverso è 0,45 che rappresenta il rapporto tra l'area 124 e l'area 125 di fig. 12, e del numero complessivo dei campionamenti 4nZ.

Si omette, poiché elementare, la giustificazione del fatto che questo fattore di normalizzazione consente di avere i coefficienti di Fourier nella stessa scala dei valori campionati degli scostamenti.

Una ultima caratteristica della presente invenzione è costituita dal dispositivo di limite massimo al modulo di Fourier realizzato come dallo schema 11, che permette una alternativa alla intercettazione dei difetti Moiré rispetto allo schema della unità 12, utile a bloccare difetti tipo Moiré di una certa intensità durante la elaborazione dello spettrogramma nel caso non sia possibile far funzionare in parallelo anche la apposita unità di rilevamento dei difetti Moiré 12.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

V

5 fogli disegni

Claims (8)

1. 671 041

   2

   RIVENDICAZIONI

   1. Dispositivo sensore elettro-ottico dalle caratteristiche geometriche del filato per il controllo di una unità di filatura tipo open-end, in cui una testina ottica (1) di misura del diametro del filato in esame fornisce un segnale elettrico proporzionale a detto diametro che viene utilizzato per controllare il filato e determinarne i difetti e le caratteristiche, comprendente un temporizzatore e generatore di sequenze (5), un convertitore analogico-digitale (6) a 8 bit, un blocchetto di personalizzazione del dispositivo a resistenze (7), una unità di elaborazione indirizzo del dispositivo, una unità di impostazione del diametro medio di riferimento, un nodo sottrattore, un'unità di interfacciamento (8) ad una linea seriale per la connessione di altri dispositivi (11), alla quale linea seriale è pure collegata una unità Master (9) previo altra unità di interfacciamento, mezzi di connessione all'elettronica di comando dell'unità di filatura (10), una unità di processo dati nonché una unità di controllo del titolo, una unità di calcolo del diametro unitario (17), una unità di rilevamento del filo in movimento (18), una unità di rilevamento dei difetti corti (19), una unità di calcolo dell'efficienza (20), una unità di rilevamento della catena di Bottoni (21), una unità di rilevamento dei difetti di grande lunghezza (22) ed una unità di rilevamento dell'arrivo a metratura della rocca (26), caratterizzato dal fatto di comprendere pure una unità di compensazione disturbi luce ambiente e normalizzazione del segnale (3), una unità di rilevamento dei difetti Moiré (12), una unità di rilevazione del coefficiente di variazione quadratica percentuale del diametro del filo (CV%, 13), una unità di elaborazione dello spettrogramma (14), una unità di correzione automatica dello zero (15) ed una unità di modulazione della luce dell'emettitore (2) della detta testina ottica, munita di convertitore digitale-analogico.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta testina ottica di misura è costituita da un blocco di plastica o vetro sagomato (46) ad U costituente un cammino ottico per la luce emessa da un fotoemettitore (28) posizionato alle estremità di un ramo della U, mentre il fotoricevitore (32) è posizionato all'estremità dell'altro ramo, detta luce emessa essendo deviata due volte da superfici riflettenti lisce, a 45°, prima di attraversare la finestra ottica (33) di rilevamento del filato ed essendo detti fotoemettitori e fotoricevitori inglobati in un blocco (51) di materiale adatto a mantenere eguale la temperatura dei due componenti.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta unità di compensazione disturbi luce ambiente e normalizzazione del segnale è costituita da un circuito amplificatore (3) al cui ingresso è inviato il segnale di uscita dalla testina ottica di misura e la cui uscita viene collegata ad un chopper, provvedente a campionare detto segnale amplificato in corrispondenza dei valori minimi che vengono inviati in retroazione positiva al suddetto amplificatore per impedirne la saturazione, detta uscita amplificata essendo anche collegata attraverso un condensatore eliminatore della componente continua e previa traslazione del segnale a livello tutto positivo a mezzo di un diodo collegato a massa, ad un secondo chopper provvedente a campionare il suddetto segnale in corrispondenza dei valori massimi che, livellati tramite un condensatore collegato a massa, vengono inviati in ingresso ad un secondo amplificatore operazionale che viene reazionato con il suo segnale di uscita sommato ad una parte del detto segnale campionato dal primo chopper preventivamente livellato tramite un condensatore collegato a massa, per eliminare la variazione del segnale causato dalla luce ambiente, detta uscita del secondo amplificatore essendo a sua volta collegata all'ingresso di un terzo amplificatore invertitore polarizzato ad un livello di polarizzazione prefissato e retroazionato da una serie di resistenze in parallelo, inseribili a comando, aventi valori rispettivamente ordinati e crescenti secondo le potenze di due.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta unità di rilevamento dei difetti Moiré (12) è costituita da una serie di totalizzatori ai cui ingressi vengono inviati i valori campionati degli scarti rispetto al diametro medio pervenuti dal nodo sottrattore, detti totalizzatori essendo comandati da un sequenziatore a sommare un certo predeterminato numero di successivi valori,campionati e poi a sottrarre un ugual numero di successivi valori, a ripetere le suddette operazioni con una cadenza prefissata pari alla lunghezza del filo svolta durante un giro del rotore dell'open-end ed a ripetere il suddetto campionamento per un certo numero prefissato di volte, ciascun totalizzatore essendo inoltre abilitato ad operare con un ritardo rispetto al precedente pari al suddetto predeterminante numero di successivi valori campionati ed avendo l'uscita comparata con due valori di soglia in corrispondenza dei quali si ha, rispettivamente, il preavviso o il blocco per difetti Moiré.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui l'unità di rilevazione del coefficiente di variazione del diametro del filo (CV%, 13) comprende un totalizzatore elevatore al quadrato al cui ingresso vengono inviati i valori campionati degli scarti rispetto al diametro medio e la cui uscita, rappresentante la somma dei quadrati di detti valori su una lunghezza prefissata di filato, viene inviata rispettivamente ad un comparatore, ove viene confrontata con un valore limite di accettabilità per dare un segnale di blocco per eccesso di irregolarità CV%, e all'unità di interfacciamento seriale con la master, caratterizzato dal fatto che al suddetto ingresso del totalizzatore elevatore al quadrato viene pure inviata e sottratta l'uscita di un operatore che moltiplica per un valore prefissato pari a j/3 il segnale di ingresso, costituito dalla media lineare di detti valori campionati degli scarti rispetto al diametro medio, effettuata su una determinata lunghezza del filato.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta unità di elaborazione dello spettrogramma (14) è costituita da due integratori totalizzatori in ingresso ai quali vengono inviati i valori campionati dello scarto rispetto al diametro medio, attraverso quattro porte chiuse una per volta in sequenza ciclica da un sequenziatore, due delle quali connesse ad un invertitore, le uscite di detti integratori totalizzatori essendo rispettivamente collegate all'ingresso di un divisore operante una divisione per un valore costante proporzionale al numero totale dei valori campionati rilevati, la cui uscita è a sua volta inviata all'ingresso di un elevatore al quadrato, le uscite dei due detti elevatori al quadrato essendo sommate tra loro e detta somma inviata rispettivamente alla unità di interfacciamento seriale con la master e ad un comparatore ove viene confrontata con un valore limite prefissato per bloccare la filatura in caso di eccessiva irregolarità.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta unità di correzione automatica dello zero (15) è costituita da un integratore totalizzatore al cui ingresso vengono inviati i valori campionati dello scarto rispetto al diametro medio e la cui uscita viene collegata ad un comparatore nel quale la sommatoria di tutti i suddetti valori campionati, relativi ad una lunghezza prefissata, viene da un lato confrontata con un valore limite, l'uscita di detto comparatore essendo connessa a sua volta con una porta collegante l'uscita del totalizzatore con l'ingresso di un moltiplicatore il cui altro ingresso è collegato con l'unità di calcolo del diametro unitario, mentre l'uscita di detto moltiplicatore è collegata con un discriminatore di segno le cui due uscite sono collegate con il convertitore digitale-analogico dell'unità di modulazione della luce del fotoemettitore della testina ottica, e dall'altro lato viene collegata all'ingresso dell'unità di controllo del diametro (titolo) del filato.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta unità di modulazione della luce dell'emettitore (2), munita di convertitore digitale-analogico, è costituita da un integratore polarizzato ad un prefissato valore di tensione, all'ingresso del quale è connesso il punto intermedio di

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   3

   671 041

   due porte collegate in serie, sottoposte ad una tensione positiva doppia della suddetta tensione di polarizzazione e pilotate dalla detta unità di correzione automatica dello zero, l'uscita di detto integratore essendo collegata ad un regolatore della corrente di alimentazione del fotoemettitore della detta testina ottica di misura, il cui livello d'ingresso è polarizzato a mezzo di una serie di resistenze in parallelo collegate alle uscite logiche della detta unità di processo dei dati del dispositivo, mentre la sua uscita viene chopperata da un circuito porta comandato dal detto temporizzatore e generatore di sequenze del dispositivo.