DD274241B5

DD274241B5 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen optoelektronischen Messung von Faserbaendern an Spinnereimaschinen

Info

Publication number: DD274241B5
Application number: DD31825988A
Authority: DD
Inventors: Lothar Dr Sc Techn Simon; Lothar Dr-Ing Kaempf; Bernhard Dr-Ing Schwabe; Emil Dr-Ing Schlegl; Silke Dipl-Ing Hessberg; Dieter Dr Sc Nat Hinze
Original assignee: Grossenhainer Textilmaschinen; Univ Chemnitz Tech
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1988-07-25
Publication date: 1994-08-11
Also published as: DD274241A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen opto-elektronischen Messung, insbesondere der Gleichmäßigkeit von Faserbändern. Anwendbar ist die Erfindung an Spinnereimaschinen, vorwiegend zur automatischen Regulierung des Verzuges an Streckwerken.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur kontinuierlichen Messung von Masseschwankungen an textlien Faserbändern sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden. Danach werden Parameter gemessen, die von der Masse abgeleitete Größen darstellen und sie nur näherungsweise wiedergeben. In der ermittelten Meßgröße sind somit auch Anteile enthalten, die der Masse des Faserbandes nicht zuzuordnen sind. Die bekannten Lösungen sind zwar für die Erfüllung der Funktion geeignet, besitzen jedoch Mangel, die sich entweder auf die Meßgenauigkeit oder die Begrenzung des Einsatzgebietes auswirken. In der DE-OS 2323729 ist eine Vorrichtung zum Messen von Masseschwankungen eines Faserbandes beschrieben, bei der ein Bandtrichter aus das Faserband allseitig verdichtenden, radial federnd auslenkbaren, zentrisch symmetrisch angeordneten Gliedern besteht, denen ein oder mehrere Signalgeber hoher Empfindlichkeit zugeordnet sind, von denen jeder ein der Auslenkung entsprechendes Signal an den Verstärker abgibt. Nachteilig dabei ist, daß der gewonnene Meßwert von der momentanen Bandgeschwindigkeit beeinflußt wird, da die beiden Federzwingen massebehaftet und somit ein frequenzabhängig schwingungsfähiges System darstellen. Zur Auslenkung der beiden Federzwingen sind Kräfte notwendig, die durch Dichteschwankungen des Faserbandes aufgebracht werden. Dieser Umstand führt dazu, daß eine relativ hohe Kompression des Faserbandes notwendig ist, die für das Faserband schädlich ist. Besitzen die verwendeten Zungen eine sehr weiche Federkennlinie, wird wiederum die Meßdynamik verschlechtert.

In der DE-GM 7 609889 ist eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung von Remission und Transmission beschrieben, bei der eine Lichtquelle und zwei Fotozellen in einer Ebene sich gegenüberliegend angeordnet sind, also nur eine Meßstelle vorhanden ist. Die Messung erfolgt an einem in Ruhe befindlichen textüen Flächengebilde, von dem einmal das reflektierte Licht von einer Fotozelle und zum anderen das transmittierte Licht von einer anderen Fotozelle aufgenommen werden. Diese Erfindung bezieht sich auf die Nachweisführung bei der Qualitätsüberwachung an textlien Flächengebilden, insbesondere Anfärbbarkeit und Druckkraft sowie die Bauschigkeit der verwendeten Garne. Die Bestimmung einer der Masse äquivalenten Größe liegt dieser Erfindung nicht zugrunde.

Aus der CH-PS 595 615 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Messung des Querschnitts oder Volumens eines lautenden Fadens auf fotoelektrischem Wege in verschiedenen Richtungen im Wechsel durch mindestens zwei Empfangskanäle er'olyt, aber nur ein Empfangskanal zur gleichen Zeit Meßwerte ausgeben soll. Die Meßstrecken befinden sich allein einer Ebene der Vorrichtung, sie sind lediglich in einem Winkel zueinander angeordnet. Da immer nur ein Meßwert ausgegeben wird, muß zwangsläufig ein weiterer Meßwert, auch wenn er von einer anderen Meßstrecke kommt, an einer anderen Stelle des laufenden Fadens erfaßt werden, da die Fasergeschwindigkeit hoch ist.

Weiterhin nachteilig ist, daß hier lediglich Schattenbilder eines labenden Fadens in verschiedenen Richtungen erfaßt werden. Dabei geht nur die Projektion des Durchmessers in den Meßwert ein. Da bei der optischen Messung von textlien Faserbändern der Zusammenhang zwischen der Bandsubstanz und dem Durchmesser nicht eindeutig definierbar ist (Inhomogenität der Packungsdichte) muß die Druckmessererfassung fehlerhaft sein. Auch die CH-PS 478403 beschreibt eine Vorrichtung zum Prüfen der Gleichmäßigkeit von endlos zylindrischen Körpern nach dem Prinzip dor Schattenmethode. Es lassen sich lediglich Abweichungen von der äußeren Form bestimmen. Die Prüfung erfolgt in einer Ebene und jeder Lichtquelle liegt ein fotoelektrisches Bauelement gegenüber. Die vorgenannten Nachteile treffen auch auf diese Vorrichtung zu. Weiterhin sind pneumatische Meßverfahren bekannt, die darauf beruhen, daß entweder ein Luftstrom in das Faserband geleitet wird und die Druckänderung in einer Meßdüse ein Maß für die Faserbandmasse ist oder ein in eine Meßdüse einlaufendes Faserband in dieser einen der Faserbandmasse adäquaten Überdruck erzeugt. Diese pneumatischen Meßverfahren sind von der Geschwindigkeit des Faserbandes abhängig und weisen faserstoffspezifische Nachteile auf, die den Meßwert durch Störgrößen verfälschen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Qualität von Faserbändern im Prozeß der Fadenbildung zu verbessern, den Kontrollaufwand zu verringern und aufwandarm zu produzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der es ermöglicht wird, neben der üblichen Ermittlung der Masseänderung des Faserbandes auch die sonst unkontrollierten Störgrößen mit zu erfassen und zum Bestandteil des Meßwertes werden zu lassen, ohne daß durch das Meßprinzip die Struktur des Faserbandes beeinflußt wird. Mit diesem Meßprinzip soll die Masse des Faserbandes je Längo trägheits- und berührungslos dynamisch bestimmt werden.

Diese Aufgabe ist gelöst worden, indem verfahrensgemäß das geformte und verdichtete Faserband ein definiertes Kompressionsverhältnis erhält und ein Meßwert aus zwei unabhängig voneinander gewonnenen opto-olektronischsn Signalen gebildet wird, wobei das eine Signal aus der Messung des Reflexionsvermögens und das andere Signal aus der Messung des Transmissionsgrades des Faserbandes hergeleitet wird.

Vorzugsweise werden die Signale durch infrarotes Licht oder Laser erzeugt. Dabei weist der Meßtrichter zwei im Abotand hintereinander liegende Meßebenen mit mehreren Meßkanälen auf, in denen Lichtquellen sowie opto-elektronische Wandler angeordnet sind, die erste Meßebene eine Lichtquelle mit einem im definierten Winkel dazu befindlichen opto-elektronischen Wandler ist und jeweils zwei sich gegenüberliegende Lichtquellen und opto-elektronische Wandler die zweite Meßebene bilden. Jedem opto-elektronischen Wandler ist ein Verstärker und ein Potentiometer zugeordnet, die mit einer Schaltung zur Quotientenbildung und einer Logarithmierschaltung verbunden sind. Es besteht die Möglichkeit, den Meßtrichter am Meßkanal der ersten Meßebene mit einer Fotometerkugel zu bestücken.

Ausführungsbeispiel

Anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1: den Meßtrichter im Längsschnitt mit den Meßebenen A-A; B-B

Fig. 2: den Meßtrichter im Querschnitt an der Meßebene A-A

Fig. 3: den Meßtrichter im Querschnitt an der Meßebane B-B

Fig.4: die Lichtausbreitung im Faserband an der Meßebene B-B

Fig. 5: den Meßtrichter ι ^ch Fig."ι mit an der Meßebene A-A angebrachter Fotometerkugel (Meßebene B-B nicht mit dargestellt), Fig. 6: die Schaltungsar oHnung zur Erzeugung der Meßspannung aus beiden Meßebenen.

Innerhalb des speziellen Meßtrichters 1, in dem das Faserband 2 beim Durchlaufen geformt und verdichtet wird, erfolgt die optoelektronische Überwachung des Faserbandes 2 an zwei im Abstand hintereinander liegenden Meßebenen A-A, B-B.. wozu der Meßtrichter 1 an diesen Meßebenen A-A; B-B mehrere Me.lkansle aufweist, in denen Lichtquellen 3 und opto-elektronische Wandler 4 angeordnet sind.

Zur kontinuierlichen Feinheitsmessung am Faserband 2 werden demzufolge zwei voneinander unabhängige optische Signale gewonnen. Das Signal der Meßebene A-A wird vom Reflexionsvermögen des Faserstoffes bestimmt, während das Signal der Meßebene B-B vom Transmissionsvermögen des von Lichtquellen 3 ausgesandten Lichtes abgeleitet wird. Durch das Überlagern beider Signale ist eine Kompensation von faserstoffspezifischen Störgrößen, wie sie beispielsweise durch den Weißgrad des Faserstoffes entstehen, möglich. Die Erzeugung der beiden optischen Signale erfolgt vorzugsweise durch infrarotes Licht. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, mit Laser zu arbeiten. Die Meßwerte aus der Reflexion des Faserstoffes aus der Meßebene A-A ergeben sich durch den Einsatz nur einer Lichtquelle 3 und einem dazu im Winkel angeordneten optoelektronischen Wandler 4. Der Winkel ist dabei so zu wählen, daß der Glanz des Faserstoffes nicht zur Wirkung kommt und den Meßwert verfälscht. Das von der Lichtquelle 3 auf das Faserband 2 gebrachte Licht einer bestimmten Wellenlänge wird vom Faserband 2 reflektiert und gelangt zu dem opto-elektronischen Wandler 4 (Fig. 2).

Die empfangene Signalgröße entsteht aus dem Reflexionsvermögen des zu messenden Faserstoffes und ist ein Maß für die faserstoffspezifische Störgröße, welche über die Transmissionsmessung in der Meßebene B-B in den Meßwert gelangt. In der Meßebene B-B erfolgt gleichzeitig eine Durchleuchtung des Faserbandes 2. Dies geschieht mittels zweier gegenüberliegender

Lichtquellen 3 (Fig.3), die eine homogene Ausleuchtung des Faserbandes 2 gewährleisten. Das durch das Faserband 2 geschwächte Licht gelängt zu zwei sich ebenfalls gegenüberliegenden opto-elektronischen Wandlern 4 und erzeugt eine summierte elektronische Spannung am Ausgang der beiden opto-elektronischen Wandler 4. Diese Spannung ändert sich, soweit keine faserstoffspezifischen Störgrößen an der Meßstelle auftreten, proportional der Masseänderung des gemessenen Faserbandes 2. Die durch die gegenüberliegende Anordnung der Lichtquellen 4 erzeugte Homogenität der Ausleuchtung dos Fasorbandes 2 ist in Fig.4 dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, Unterschiede in der Faserverteilunq im Faserbandquerschnitt weitgehend zu kompensieren, so daß sie das Meßergebnis nicht verfälschen. Die Pfeile in der Fig.4 symbolisieren den Lichteintritt von der Lichtquelle 3 und das austretende Licht zum opto-elektronischen Wandler 4. Die schraffierten, sich überschneidenden Bereiche bringen die diffuse Lichtausbreitung im Faserband 2 zum Ausdruck. Für die in der Meßebene A-A erfolgende Reflexionsmessung zur Ermittlung faser.=toffspezifischer Störgrößen kann auch eine Fotometerkugel 5 zum Einsatz gelangen. Am Meßtrichter 1 ist die Fotometerkugel 5 so befestigt, daß sich zwischen dem Meßtrichter 1 und der Fotometerkugel 5 eine Öffnung 6 als Lichtdurchgang ergibt. Die Lichtquelle 3 der Fotometerkugei 5 beleuchtet diffus das Faserband 2, und das von der Faserbandoberfläche reflektierte Licht ist das Meßsignal, welches von dem opto-elektronischen Wandler 4 in der Fotometerkugel 5 aufgenommen wird. Auch hier ergibt sich die Größe des Meßsignals aus dem Reflexionsvermögen des Faserstoffes. Um unerwünschte und unkontrollierte Reflexionen zu vermeiden, sind an der Meßstelle alle Flächen, die optische Effekte erzeugen können, mit einem mattschwarzen Überzug versehen. Die bei der Messung gewonnenen Signale aus der Reflexion (Fig. 2 oder Fig. 5) und der Transmission (Fig. 3) werden in einer speziellen elektronischen Rechonschaltung so umgeformt, daß sich faserstoffspezifischo Störgrößen nicht auf den Meßwert auswirken, sondern der Meßwert zu einem Maß für die Masse/Länge Faserband wird.

Entsprechend der opto-elektronischen Zusammenhänge der Vielfachstreuung des Lichtes muß die gewonnene Meßspannung verstärkt werden. Die an den Mßßebenen A-A; B- B über die opto-elektronischen Wandler 4 abgegebenen Signale werden demzufolge zu den Verstärkerbausteinen 7 geleitet. Mittels der Potentiometer 8 ist deren Verstärkung einstellbar. Die so verstärkte Reflexionsspannung U_R und Transmissionsspannung Ut wird einer Schaltung zur Quotientenbildung 9 zugeführt und die Quotientenspannung UoZurLogarithmierschaltung 10 abgegeben, wo die tatsächliche Meßspannung U_M entsteht.

Das erzeugte elektrische Meßsignal verändert seine Größe als Folge von Masseschwankungen im Faserband 2. Es wird ständig mit einem einstellbaren Signal, das den Soll-Wert für eine gewünschte Faserbandfeinheit darstellt, verglichen. Mit der auf diese Weise erzeugten Spannungsdifferenz kann eine herkömmliche Stellvorrichtung zur Vergleichmäßigung des Faserbandes 2 angesteuert werden, wodurch die fehlerhafte Faserbandstelle auf den geforderten Soll-Wert gebracht wird. Faserstoffspezifische Störgrößen im Faserband 2, die sich durch Weißgrad, Faserfeinheit, Micronairwert, Reifegrad, Faserprofil u.a. ausdrucken, werden mit der Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung unwirksam.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1	= Meßtrichter
2	= Faserband
3	= Lichtquelle
4	= opto-elektronischerWandler
5	= Fotometerkugel
6	Öffnung
7	= Verstärker
8	= Potentiometer
9	= Schaltungzur Quotientenbildung
10	= Logarithmierschaltung
A-A	= 1. Meßebene
B-B	- 2.Meßebene
Ur	= Reflexionsspannung
Ut	= Transmissionsspannung
Uq	= Quotientenspannung
Um	= Meßspanriung

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen opto-elektronischen Messung von geformten und verdichteten Faserbändern an Spinnmaschinen, insbesondere der Gleichmäßigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserband ein definiertes Kompressionsverhältnis erhält und ein Meßwert aus zwei unabhängig voneinander gewonnenen opto-elektronischen Signalen gebildet wird, wobei das eine Signal aus der Messung des Reflexionsvermögens und das andere Signal aus der Messung des Transmissionsgrades des Faserbandes hergeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronischen Signale durch infrarotes Licht erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronischen Signale durch Laser erzeugt weiden.

4: Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, daß ein Meßtrichter (1) zwei im Abstand hintereinander liegende Meßebenen (A--A; B-B) mit mehreren Meßkanäleri aufweist, in denen Lichtquellen (3) sowie opto-elektronische Wandler (4) angeordnet sind, die erste Meßebene (A-A) eine Lichtquelle (3) mit einem im definierten Winkel dazu befindlichen opto-elektronischen Wandler (4) ist und jeweils zwei sich gegenüberliegende Lichtquellen (3) und opto-elektronische Wandler (4) die zweite Meßebene (B-B) bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem opto-elektronischen Wandler (4) ein Verstärker (7) und ein Potentiometer (8) zugeordnet ist, die mit einer Schaltung zur Quotientenbildung (9) und einer Logarithmierschaltung (10) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtrichter (1) am Meßkanal der ersten Meßebene (A-A) mit einer Fotometerkugel (5) bestückt ist.