WO2005015202A9 - Verfahren und vorrichtung zum messen der bandmasse und/oder der bandmasseschwankungen eines laufenden faserverbandes sowie spinnereivorbereitungsmaschine mit einer messvorrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum messen der bandmasse und/oder der bandmasseschwankungen eines laufenden faserverbandes sowie spinnereivorbereitungsmaschine mit einer messvorrichtung

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measuring
sensors
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Rieter Ingolstadt GmbH
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Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36—Textiles
    • G01N33/362—Material before processing, e.g. bulk cotton or wool
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G31/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions
    • D01G31/006—On-line measurement and recording of process and product parameters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H5/00—Drafting machines or arrangements ; Threading of roving into drafting machine
    • D01H5/18—Drafting machines or arrangements without fallers or like pinned bars
    • D01H5/32—Regulating or varying draft
    • D01H5/38—Regulating or varying draft in response to irregularities in material ; Measuring irregularities
    • D01H5/42—Regulating or varying draft in response to irregularities in material ; Measuring irregularities employing electrical time-delay devices

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring the sliver mass and / or the flank fluctuations of a running fiber structure, in particular on a spinning preparation machine, wherein signals from several sensors with at least partially different transmission functions are processed.
  • the present invention relates to a device for measuring the strip mass and / or the strip mass fluctuations of a running fiber structure with a measuring transducer and several sensors with at least partially different transfer functions.
  • a spinning preparation machine in particular a card, draw frame, comber or a multi-stage machine, with at least one measuring device for measuring the sliver mass and / or the sliver mass fluctuations of a running fiber bundle, which comprises a transmitter and several sensors with at least partially different transfer functions.
  • the machine contains at least one open or closed control loop, which comprises at least one measuring device, a regulating unit and at least one drafting device for stretching a running fiber structure and is designed to compensate fluctuations in the belt mass of the fiber structure and / or a belt monitoring unit, which comprises at least one measuring device and an evaluation unit and is designed for calculating, displaying and / or storing quality data of the current fiber structure.
  • a multi-stage machine is designed to carry out at least two identical or different processing steps.
  • This can be, for example, a draw frame with several drafting systems or a card with a drafting system.
  • Such a machine can be modular or integrated.
  • the running fiber structure is mechanically scanned, for example with a feeler and grooved roller unit or a spring-loaded sensing element with a fixed counter surface. Due to the inertia of the sensing element, however, it is not possible with such devices to detect short-wave fiber band fluctuations, particularly in the case of fast-running fiber assemblies.
  • the moving mass can be reduced by using a leaf spring as a feeler element, but this also leads to a reduction in the fiber pressure, as a result of which the measurement result strongly depends on further band parameters, such as fiber parallelization or bulkiness. Another disadvantage is the lower mechanical stability.
  • Measuring devices with sensors without a moving mechanical probe element have a wider range, but deliver a measuring signal that depends heavily on the environmental conditions, for example the temperature or the humidity, but also on other band parameters, such as the fiber parallelization or the fiber moisture. This applies in particular to pneumatic, capacitive, optical, acoustic and radioactive sensors, but also to microwave sensors.
  • a combination measuring device is known from EP 0 631 136 B1, in which the running fiber structure is examined simultaneously by a mechanical and a pneumatic sensor. It is proposed to use the signal from the pneumatic sensor for belt regulation and the signal from the mechanical sensor for belt monitoring. Furthermore, it is disclosed that by comparing the signals of these different measuring systems, other characteristics of the band, such as. B. the fiber length, the bulk, the short fiber share, the share of floating fibers and the fineness of fibers and parallel parallels can be determined. However, it is not disclosed how the bandwidth and / or the measuring accuracy of the measuring device can be improved by using measuring signals from a plurality of sensors which are based on a different measuring principle.
  • the object is achieved by a method, a measuring device and a spinning preparation machine with the features of the independent claims.
  • the method according to the invention for measuring the strip mass and / or the strip mass fluctuations of a running fiber structure which consists of a single strip or of a combination of several strips signals from several sensors with at least partially different detection behavior are processed.
  • Sensors in particular if they work according to a different measuring principle, differ among other things in the extent to which they are able to record measured variables that change quickly over time.
  • the dynamics of a sensor can be characterized by its transfer function. This describes the amplitude and the phase position of the output signal as a function of the frequency of an input signal.
  • the sliver mass and / or the sliver mass fluctuation of a running fiber structure is a measurement variable which, depending on the running speed of the fiber structure, can change very quickly over time. It is therefore advisable to use several sensors with different dynamics or transfer functions to record this measured variable.
  • at least one defined frequency range is filtered out of the frequencies contained in the measurement signals of at least one sensor for further processing, and the band mass fluctuations of a wavelength range corresponding to the frequency range are determined.
  • the signals obtained by the filtering are used in the processing of signals from at least one further sensor.
  • “Use in the processing of signals” should be understood to mean any influence on the parameters or on the use of the signals to be processed in each case. Filtering can exclude signal components that are not required for further processing and which may even be disruptive from further processing. This can be, for example, signal components that result from resonance effects. It is also possible to suppress frequency ranges in which the sensor has an unfavorable interference / useful signal ratio. All in all, the filtering provides a signal which maps the band-mass fluctuations of the relevant frequency and thus wavelength range with great accuracy. The signal is therefore ideally suited as a reference signal for other sensors, but also as a partial signal for recording the entire fluctuations in the strip mass.
  • the limitation of the frequency range enables a sensor to be optimized in such a way that it works with great accuracy precisely in the relevant frequency range.
  • essential parameters such as, for example, the moving mass or the pressing force on the fiber band.
  • Band mass fluctuations of other wavelength ranges can be determined with one or more additional sensors. If necessary, the signals from the other sensors can also be filtered. As a result, the method allows a broadband detection of the band mass fluctuations or the band mass, with high measuring accuracy in the entire frequency range.
  • the signals of a sensor are filtered so that the respective sensor transmits one in this frequency range! ngs function with constant gain or amplitude response. In this way, an output signal is obtained in which the amplitude is independent of the frequency of the input signal, provided that only this frequency is because the frequency range is included. If the sensor has a constant phase response in this frequency range, the further processing of the signals is simplified.
  • the frequency range to be recorded is preferably divided into a number of adjacent intervals.
  • a specific sensor can be assigned to each interval, and the assignment between the interval and the sensor can be based on the transmission behavior of the respective sensor.
  • the respective sensor preferably has a constant amplitude transfer function in the respective interval.
  • the frequency range that corresponds to the interval assigned to it can now be filtered out from the signals of the respective sensor.
  • the filtered signals from a plurality of sensors can then be combined, so that an overall signal is obtained which represents the frequency range of interest as a whole.
  • the combination of two signals can be understood to mean the formation of a new signal which comprises at least parts of both original signals. For example, signals can be added.
  • At least a high pass, a low pass, a band pass and / or a band stop can be used to filter the measurement signals. It is irrelevant here whether the filters are designed in analog or digital technology, since the necessary A / D and / or D / A converters are available at low cost and are technically sophisticated.
  • the signals are filtered in such a way that they can be used directly to regulate a work process, such as, for example, the drawing of a sliver in a drafting system.
  • the signals can also be filtered in such a way that they are immediately suitable for recording certain quality data of the fiber structure. By filtering through a low-pass filter, for example, the strip weight averaged over a longer strip section can be determined directly.
  • data for the calibration of a further sensor and / or for the correction of the measurement errors of a further sensor are obtained from the filtered signals of a sensor. Calibration is understood in particular to mean the adaptation of the sensor characteristic to a reference characteristic. These characteristics describe the relationship between the input signal and the output signal of a sensor.
  • the sensor can be calibrated by adding a constant value (offset) to the output signal of the sensor.
  • the sensor can be calibrated by varying the gain.
  • the calibration can take place on the sensor itself or in a downstream processing unit, for example in a measuring transducer or measuring transducer. In the case of non-linear characteristic curves, calibration can also be carried out at intervals.
  • the calibration can relate, for example, to the zero point and / or to the gain of a sensor.
  • the measurement signals of a sensor working according to a mechanical principle are used for calibration and / or for correcting the measurement errors of a sensor working according to another measurement principle, which preferably has a highly dynamic behavior - be.
  • a mechanical sensor is preferred here, which works according to the tactile and grooved roller principle. This results from the fact that such a sensor, at least in the low-frequency range, has very precise delivers solute values and is also particularly insensitive to external influences, such as temperature, humidity or band structure.
  • the measurement error correction can relate to random and / or systematic measurement errors.
  • the measurement signals of the sensor working according to a mechanical principle can also be used advantageously to substitute unusually deviating measurement signals from the further sensor operating according to a different measuring principle.
  • a sensor operating on a different mechanical principle, a pneumatic, a capacitive, an optical, an acoustic, a radioactive sensor or a microwave sensor can be used as a further sensor.
  • the filtered signals of at least two sensors are combined for the purpose of regulating a work process and / or for recording quality data of the fiber structure. This enables the advantages of different measuring principles to be combined.
  • phase difference which is caused, for example, by the time difference between the measurement at a specific point in the current fiber structure with one sensor and the measurement of the same location in the fiber structure with another sensor, or by the phase changes of the sensors, transducers used, Filters and / or other elements of the arrangement can arise. If the phase difference is different at different frequencies, this can be corrected in relation to frequency.
  • the phase difference can be compensated for, for example, with an all-pass, preferably with an all-pass with a controllable phase shift or an intermediate store. With a buffer, the first-in / first-out principle can be applied.
  • the measurement value of a certain number of measurement values that has been in memory for the longest time is output for further processing and deleted in the memory.
  • the storage and removal process can be cycled depending on the running speed of the fiber structure. In this way it can be ensured that such measured values are combined which relate to the same place on the running fiber structure.
  • a narrow-band in particular a mechanical sensor
  • a broad-band in particular a mechanical sensor with less moving mass than the first sensor
  • a pneumatic, a capacitive, an optical, an acoustic, a radioactive sensor or a microwave sensor is used.
  • narrowband sensor can be understood to mean a highly dynamic sensor which is suitable for detecting high-frequency fluctuations in the band mass.
  • a narrowband sensor is a low-dynamic sensor which lacks this property.
  • the transmitter has at least one low pass, one high pass, one blocking pass and / or one band pass for filtering the measurement signals.
  • the transmitter can be designed in an analog, digital or a mixed version.
  • the measuring former has means for calibrating at least one sensor, for evaluating, for phase correction, for measuring error correction, for combining and / or for forwarding the filtered measurement signals of the at least two sensors.
  • the transmitter can have a phase shifter, in particular an all-pass, for phase correction of the filtered measurement signals from various sensors. This is particularly useful if the filtered measurement signals are combined further.
  • the transmitter has a computer, in particular a microprocessor. This is preferably designed for calibrating at least one sensor, for evaluating, for phase correction, for measuring error correction, for combining and / or for forwarding the measurement signals.
  • the transmitter filters out the measurement signals of a first sensor for detecting the long-wave band mass fluctuations and the measurement signals of a second sensor for detecting the short-wave or the short- and long-wave band mass fluctuations.
  • the first sensor is a narrowband sensor and the second sensor is a broadband.
  • a mechanical sensor can be present in the sensor.
  • the second sensor can in particular be a mechanical sensor with a smaller moving mass than the first sensor, a pneumatic, a capacitive, an optical, an acoustic, a radioactive sensor or a microwave sensor.
  • a spinning preparation machine according to the invention has at least one measuring device of the type described here in order to achieve the advantages according to the invention.
  • At least one measuring device can be arranged to measure the sliver mass and / or the sliver mass fluctuations of the incoming fiber structure at the entrance of the spinning preparation machine or at the entrance of a processing stage of the spinning preparation machine.
  • At least one measuring device for measuring the sliver mass and / or the sliver mass fluctuations of the emerging fiber structure can also be arranged at the exit of the spinning preparation machine or at the exit of a processing stage of the spinning preparation machine.
  • At least one measuring device is arranged at the input of the spinning preparation machine or at the input of a processing stage of the spinning preparation machine and at least one measuring device is arranged at the output of the spinning preparation machine or at the output of a processing stage of the spinning preparation machine.
  • the spinning preparation machine for feeding back or feeding signals forward from a measuring device (3 or 1) for the purposes of processing, in particular when regulating the gain, signals from at least one sensor of an upstream or downstream of the spinning preparation process Measuring device (1 or 3) is formed in at least one frequency range.
  • FIG. 1 shows an overall view of a spinning preparation machine according to the invention
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment for a measuring device according to the invention
  • FIG. 3-5 further exemplary embodiments of a measuring device according to the invention.
  • Figure 8 shows an example of different frequency responses of two sensors
  • FIG. 1 shows a route as an inventive embodiment of a spinning preparation machine.
  • a fiber structure FV which consists of a single band or a combination of several bands, runs through the route in the direction of the arrow LR.
  • the incoming fiber structure FVein passes through the measuring device 1 for recording the strip mass and / or the strip mass fluctuations.
  • the fiber structure FV is presented to the drafting unit 2, which consists of the pair of input rollers 21, the middle pair of rollers 22 and the delivery roller: pair 23. Due to the different peripheral speeds of the pairs of rollers, the sliver FV, z. B. warped by a factor of 6.
  • the delivery roller pair 23 generally has a constant speed, so that the stretching process is regulated by influencing the speed of the other two roller pairs.
  • the outgoing fiber structure FV from passes the measurement direction 3 and is placed in a can 4 by means of a tape guide means 41.
  • the measuring device 1 for the incoming fiber structure FV e j n has a first sensor 11, which is designed here as a touch-groove roller system.
  • a sensor has an essentially time-invariant transfer function and is largely insensitive to external interference.
  • due to the inertia of the portable probe element such a sensor is not able to reproduce high-frequency changes in the measurement variable.
  • a touch-and-groove roller system can be understood as a sensor with high accuracy but limited bandwidth.
  • the measuring device 1 has a second sensor 12.
  • the sensor 12 can in particular be designed as a pneumatic, capacitive, optical, acoustic, radioactive sensor or as a microwave sensor.
  • a mechanical sensor with a low moving mass for example a sensor with a leaf spring, is also possible.
  • the transfer function of the second sensor 12, for the purpose of detecting the high-frequency fluctuations in the band mass is broadband than the transfer function of the first sensor 11.
  • the measurement signals from sensors 11, 12 are fed to transducer 10 via transducers 110, 120.
  • the measuring transducers 110, 120 essentially have the task of converting the measuring signals into an electrical variable.
  • the transmitter 10 primarily generates control data SD1 from the measurement signals from the sensors 11, 12, which are fed to the regulating unit 5.
  • the regulating unit 5 is designed to influence the peripheral speed of the input roller pair 21 and the middle roller pair 22.
  • the measuring device 1, the regulating unit 5 and the drafting device 2 thus form an open control loop, also called a control unit, for regulation the stretching of the running fiber structure FV. If, for example, the measuring device 1 detects a thick spot in the running fiber structure, that is to say a fluctuation in the sliver mass, corresponding control data SD1 are transmitted to the regulating unit 5.
  • the pair of input rollers 21 and the middle pair of rollers 22 are braked, thus increasing the speed difference with respect to the pair of delivery rollers 23.
  • the sliver is stretched relatively more and the thick point is dissolved.
  • the transmitter 10 can be designed to obtain quality data of the incoming fiber structure FV e in. This can be useful, for example, if the upstream spinning preparation machine, for example a comber, does not have a means for checking the quality of the fiber bundle that is running out. In this case, the quality data QD2 are transmitted to an evaluation unit 6 described in more detail below.
  • the measuring device 3 is constructed similarly to the measurement device 1. It comprises a narrow-band sensor 31 and a wide-band sensor 32.
  • the signals from the two sensors are fed to the measuring transducer 30 via measuring transducers 310, 320.
  • the transmitter 30 primarily generates quality data QD1 from the measurement signals, which relate to the fiber bundle FV that is coming out and is transmitted to the evaluation unit 6.
  • the evaluation unit 6 is designed for the calculation, display and / or storage of quality data of the fiber bundle FVaus that is running out.
  • the transmitter 30 may generate data SD2 from the measurement signals from the sensors 31, 32 for regulating the stretching process. These data SD2 are then fed to the regulating unit 5 and can then be used as the basis for regulating the peripheral speed the roller pairs 21, 22 are used.
  • the measuring device 3, the regulating unit 5 and the drafting device 2 thus form a closed control loop for regulating the drawing process.
  • the closed control loop is not suitable for controlling short-wave disturbances of the belt mass, since the disturbance is only detected when it has already left the regulating drafting device. However, the measuring device 3 detects z. If, for example, the mean value of the strip mass increases, control data SD2 are generated and transmitted to the regulating unit 5, which then reduces the speed of the roller pairs 21, 22.
  • the regulating unit 5 is expediently designed such that the data SD1 of the open control loop and the data SD2 of the closed control loop can be processed simultaneously.
  • FIG. 2 shows a measuring device 1 according to the invention with a downstream regulating unit 5 and evaluation unit 6.
  • the measuring device has a narrow-band sensor 11, a broad-band sensor 12 each with an associated transmitter 110, 120.
  • the measurement signals of the first sensor 11 are filtered by a low-pass filter 17, so that a signal x tp2 is generated and fed to the microprocessor 14.
  • the signals of the broadband sensor 12 are filtered via a low pass 16, a signal X t p ⁇ being generated and fed to the microprocessor 14.
  • the low passes 16, 17 have a similar pass characteristic.
  • the pass characteristic is determined in such a way that the pass range lies in the working range of both sensors 11, 12.
  • signals xt p ⁇ and x tP2 which can be sensibly compared with regard to the amplitude.
  • the microprocessor 14 can now determine a deviation in the gain factor, also called the proportionality factor, by comparison.
  • An actuating signal z v for regulating the amplifier 13 can now be determined from this.
  • a constant gain can thus be assigned to the subsystem consisting of the broadband sensor 12, the transducer 120 and the amplifier 13.
  • the output signal x v of the amplifier 13 is thus in the amplitude de independent of a systematic amplitude error of the sensor 12. In particular, measurement errors caused by band parameters are corrected.
  • the broadband sensor 12 is based on an optical measurement principle, the measurement error which is generated by a change in the color of the fiber structure FV is corrected.
  • the output signal x v of the amplifier 13 thus contains precise and broadband information about the tape mass or the fluctuation of the tape mass of the fiber structure FV and can easily be converted into a control signal SD1 by the microprocessor 14 and passed on to the regulating unit 5.
  • the output ⁇ gnal x hP of a high pass 15 and the output signal xt 2 of the low pass 17 are used.
  • the signals from the second sensor 12 are filtered by the high pass 15.
  • the high pass 15 and the low pass 17 preferably have the same cutoff frequency, so that the data stream QD2 contains a broadband image of the fluctuations in the band mass of the fiber structure FV.
  • the output signal of the amplifier x v could also be used to generate the quality data QD2.
  • the evaluation unit 6 can now determine common parameters of the fiber structure, such as the strip weight deviation A%, the variation coefficient CV or a variation coefficient CV än e. It is also possible to determine several CV length variation coefficients which relate to different lengths of the fiber structure. Spectral analysis can also be carried out.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a measuring device 1 according to the invention.
  • the signals of the narrowband sensor 11 are via a low pass 17 and one here Phase shifters designed as an all-pass 19 are fed to a summer 25. Furthermore, the measurement signals of the broadband sensor 12 are fed to the same summer 25 via a high pass 15 and an amplifier 13.
  • the output signal x s of the adder 25 is an accurate and broadband image of the band mass fluctuations of the fiber structure FV, provided the cut-off frequency of the high-pass filter 15 and the cut-off frequency of the low-pass filter 17 correspond to one another. In other words, the signals above the cutoff frequency are transmitted through the high pass 15 and the signals below the cutoff frequency through the low pass 17.
  • the signal of the sensor 11 a bandpass 18 and its output signal X b p supplied to the microprocessor 14.
  • the pass band of the bandpass 18 is advantageously above the cut-off frequency of the high pass 15.
  • the IVlikroprocessor 14 now evaluates the output signal x P of the bandpass and the output signal x v of the amplifier 13 and thus calculates a control signal z v for regulating the gain factor of the Amplifier 13.
  • the low-pass filtered signals from the narrowband sensor 11 could also be routed via a regulated amplifier 13.
  • the measurement signal of the sensor measuring first, here of the narrowband sensor 11 is implemented via an allpass 19 here Phase shifter led.
  • the all-pass 19 essentially has the task of forwarding the signals with a time delay but with the same amplitude and is designed to be controllable with respect to the phase shift.
  • the low-pass filter 17 connected upstream of the phase shifter also causes a delayed phase shift, but this cannot be regulated.
  • the frequency-dependent phase delay of the all-pass is controlled by a signal z a from the microprocessor 14.
  • the signal z a is generated, for example, from a comparative analysis or Correlation of the signals xt p and x v .
  • a buffer not shown, which works for example according to the first-in / first-out principle, could also be used for the controlled phase correction.
  • the control data SD1 which are supplied to the regulating unit 5, can essentially be calculated from the output signal x s of the summer 25.
  • the quality data QD2 which are fed to the evaluation unit 6, can be generated from the output signal X t P of the low-pass filter 17 and from the output signal x v of the amplifier 13.
  • x can tp the weight deviation band A% and x v, the variation coefficient CV or the interest Variati- onskostoryen from the signal are determined CV Len ge in a simple manner from the signal.
  • the signal x s is a signal which contains broadband and precisely information about the band mass and / or the band mass fluctuations of the fiber structure FV.
  • the signal x s can also be used to carry out a spectral analysis.
  • Such a measuring device 1 can preferably be used at the input of a spinning preparation machine, but in principle alternatively or additionally also at the output of the same. It is characteristic of the exemplary embodiment described that both the advantages of a narrowband sensor 11 and the advantages of a broadband sensor 12 are optimally combined.
  • the measuring device 1 shown in FIG. 4 also has a broadband sensor 12 and a narrowband sensor 11. Regarding the running direction LR of the fiber assembly FV, however, the sensors are spatially interchanged, ie a certain point of the fiber assembly FV first passes through the broadband sensor 12, then the narrowband sensor 11. This sensor arrangement is preferred if it is based on precise guidance. tion of the fiber assembly leaving the measuring device 1 and FV arrives.
  • the structure, mode of operation and purpose of the transmitter 10 essentially correspond to the exemplary embodiment described above. However, due to the changed sensor arrangement, the allpass 19 is arranged here between the amplifier 13 and the summer 25. This means that the signals of the broadband sensor 12 are delayed before the summation with the signals of the narrowband sensor 11.
  • a buffer not shown, which works for example according to the first-in / first-out principle, could also be used for the controlled phase correction.
  • the buffer can be used, for example, for phase correction, which is necessary due to the spatial separation of the sensors 11, 12, and the all-pass for correcting the phase shift, which is brought about by the filters or other elements of the arrangement.
  • the control data SD1 and the quality data QD2 can be calculated and forwarded in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the measuring device 1 shown can preferably be used at the input of a spinning preparation machine. However, it is generally possible to arrange them alternatively or additionally at the exit of such a machine.
  • FIG. 5 shows a simplified measuring device 3 according to the invention, which supplies quality data QD1 to an evaluation unit 6.
  • a measuring device 3 is advantageously arranged at the output of a spinning preparation machine that works without a closed control loop.
  • the measuring device 3 has a narrowband sensor 31 and a broadband sensor 32 as well as corresponding measuring transducers 310 and 320.
  • the fiber structure FV aU s first passes through the narrowband sensor 31, then the broadband sensor 32.
  • the arrangement of the sensors 31, 32 can be interchanged with respect to the running direction. This is particularly useful if the broadband sensor for compressing and solidifying the fiber structure FV is made funnel-shaped. be used.
  • the control data SD1 and the quality data QD2 can be calculated and forwarded in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the measuring device 1 shown can preferably be used at the entrance to a spinning preparation machine. However, it is generally possible to arrange them alternatively or additionally at the exit of such a machine.
  • FIG. 5 shows a simplified measuring device 3 according to the invention, which supplies quality data QD1 to an evaluation unit 6.
  • a measuring device 3 is advantageously arranged at the output of a spinning preparation machine that works without a closed control loop.
  • the measuring device 3 has a narrowband sensor 31 and a broadband sensor 32 as well as corresponding measuring transducers 310 and 320.
  • the fiber structure FV passes from the first narrowband ended sensor 31, then the wide band sensor 32.
  • the arrangement of the sensors 31, 32 are reversed with respect to the running direction. This is particularly useful if the broadband sensor for compressing and solidifying the fiber structure F ⁇ sus is funnel-shaped.
  • the signals from the two sensors 31, 32 are fed to the transmitter 30.
  • the signals from the narrowband sensor 31 are fed to the microprocessor 34 via a low pass 37.
  • the signals from the broadband sensor 32 are also fed to the microprocessor 34 via a high pass 35 and an amplifier 33.
  • the amplifier 33 is regulated via an actuating signal z v , which is generated by the microprocessor 34 on the basis of the band-pass filtered signals from the narrowband sensor 31. This ensures that the signals y v and y tp fed to the microprocessor 34 have a comparable amplitude. From this, the microprocessor 34 can determine the quality data QD1. These can then be fed to the evaluation unit 6.
  • FIG. 6 shows a sensor arrangement with double mechanical scanning.
  • the running fiber structure FV first passes through a narrow-band sensor 11, which is designed here as a touch-groove roller unit.
  • the fiber structure FV then passes through a broadband sensor 12, which is also designed as a mechanical sensor with a movable sensing element 124.
  • the scanning element 124 is designed as a sliding plate and is pressed against the running sliver by a spring.
  • the moving mass can be much smaller than with a touch-and-groove roller unit. This results in a higher bandwidth of the sensor 12.
  • a vertical movement of the key element 124 is a measure of a fluctuation in the tape mass of the fiber structure FV and can be recorded by any displacement sensor 125. If the sensor arrangement shown is part of a measuring device or machine according to the invention, there are all the advantages already described.
  • FIG. 7 shows a preferred embodiment of a double mechanical scanning sensor arrangement.
  • Sensor 12 is designed as a mechanical sensor with sensing element 224.
  • the contact pressure of the running fiber structure FV is a measure of the strip mass or the strip mass fluctuation.
  • the contact pressure causes an elastic deformation of the feeler element 224.
  • This elastic deformation can be measured, for example, by a piezoelectric sensor 225.
  • the sensor 12 is very broadband.
  • Such a mechanical double scanning can advantageously be used in a measuring device or machine according to the invention.
  • the sensors 11, 12 can also be arranged in a different order with respect to the running direction of the fiber structure FV. This can result in advantages with regard to the mechanical guidance of the fiber structure FV.
  • FIG. 8 shows an example for different frequency responses of two sensors.
  • the frequency response is the amplitude-related part of the transmission function.
  • the frequency responses shown relate to sensor combinations 11 and 12 or 31 and 32 of the exemplary embodiments described above.
  • the frequency f is plotted on the abscissa on a logarithmic scale from 3 to 100 Hertz.
  • the ordinate - also on a logarithmic scale - shows the relative amplitude of the respective sensor signal in relation to a standard value K as a function of the frequency f.
  • Curve An (f) shows the frequency response of a narrowband sensor (see sensors 11, 31 in FIGS. 1-7) and curve A ⁇ 2 (f) shows the frequency response of a broadband sensor (see sensors 12, 32 in FIGS. 1-7) ).
  • the dimension of the factor K corresponds to the dimension of the output signals of the transducers 110 or 310 and 120 or 320.
  • the numerical value of K describes a setpoint.
  • a mechanical sensor 11 or 31 with a movable probe element approximately has a PT 2 transmission behavior.
  • the curve An (f) shows such a frequency response as an example.
  • the sensor 11 or 31 has an almost constant gain.
  • the amplitude first shows a resonance increase and then a steady decrease of about 40 dB per decade.
  • the resonance increase depends on a damping constant of the respective sensor and decreases or even disappears with stronger damping.
  • Broadband sensors 12 and 32 often have a P-Ti transmission behavior.
  • the curve A- ⁇ 2 (f) which is an example of this, has an almost constant amplification at frequencies below approximately 30 Hz. However, the amplitude is 10 dB above the setpoint. This amplitude deviation is dependent on disturbance variables and can be changed over time. For higher frequencies there is a drop in ampacity of 20 dB per decade. If sensors with such frequency responses are used in combination, the frequency range of 0 to 30 Hz that is of interest, for example, can be divided into intervals 1 and 2.
  • the narrowband sensor 11 and 31 has an essentially constant gain in the interval 1, while the broadband sensor 12 and 32 shows this property in both intervals.
  • signal sections in the area of the interval 1 can be obtained by filtering, for example with a bandpass. These signal sections are free from disturbing resonance and amplitude drop effects.
  • the amplitude difference of the signal sections for gain regulation for the broadband sensor 12; 32 can be used.
  • curve A ⁇ 2 (f) is corrected by -10 dB.
  • a signal which represents the entire measuring range from 0 to 30 Hz can be obtained, for example, by interval 1 from the signals of the narrowband sensor 11 or 31 and interval 2 from the amplitude-corrected signals from the broadband sensor 12 or 32 is filtered out and these two filtered signals are combined.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes (FV), wobei Signale mehrerer, die Bandmasse bzw. Bandmasseschwankungen registrierender Sensoren (11, 12; 31, 32) mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen verarbeitet werden und aus den in einem Messsignal wenigstens eines Sensors enthaltenen Frequenzen wenigstens ein definierter Frequenzbereich herausgefiltert wird und wenigstens ein Teil des gefilterten Signals bei der Verarbeitung von Signalen wenigstens eines weiteren Sensors herangezogen werden. Weiterhin wird eine Messvorrichtung (1; 3) zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes FV sowie eine Spinnereivorbereitungsmaschine mit einer derartigen Messvorrichtung (1; 3) vorgeschlagen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM MESSEN PER BANDMASSE UND/ODER DER BANDMASSESCHWANKUNGEN EINES LAUFENDEN FASERVERBANDES SOWIE SPINNEREIVORBEREITUNGSMASCHINE MIT EINER MESSVORRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Bandmasse und/oder der Ban masseschwankungen eines laufenden Faserverbandes, insbesondere an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, wobei Signale mehrerer Sensoren mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen verarbeitet werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes mit einem Messumformer und mehreren Sensoren mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen.
Ebenso wird eine Spinnereivorbereitungsmaschine, insbesondere eine Kar- de, Strecke, Kämmmaschine oder eine Mehrstufenmaschine, mit wenigstens einer Messvorrichtung zur Messung der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes, welche einen Messumformer und mehrere Sensoren mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen umfaßt, vorgeschlagen. Die Maschine enthält dabei wenigstens einen offenen oder geschlossenen Regelkreis, der wenigstens eine Messvorrichtung, eine Reguliereinheit und wenigstens ein Streckwerk zum Verstrecken eines laufenden Faserverbandes umfaßt und zur Ausregulierung von Bandmasseschwankungen des Faserverbandes ausgebildet ist und/oder eine Bandüberwachungseinheit, die wenigstens eine Messvorrichtung und eine Auswerteeinheit umfaßt und zur Berechnung, Anzeige und/oder Speicherung von Qualitätsdaten des laufenden Faserverbandes ausgebildet ist.
Eine Mehrstufenmaschine ist zur Durchführung von wenigstens zwei gleichartigen oder verschiedenartigen Bearbeitungsschritten ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Strecke mit mehreren Streckwerken oder um eine Karde mit Streckwerk handeln. Eine derartige Maschine kann modular oder integriert ausgeführt sein.
Bei Maschinen zum Transport und/oder zur Verarbeitung eines Faserverbandes ist es häufig erforderlich, die Bandmasse und/oder die Bandmasseschwankungen des schnell laufenden Faserverbandes zu messen. Dies gilt insbesondere für Spinnereivorbereitungsmaschinen, wie z. B. Karden, Strek- ken oder Kämmmaschinen. Dabei werden die gewonnenen Messergebnisse vor allem zur Regulierung des Arbeitsprozesses der betreffenden Maschine und/oder zur Gewinnung von Qualitätsdaten des laufenden Faserverbandes benötigt.
Bei gängigen Messvorrichtungen wird der laufende Faserverband, beispielsweise mit einer Tast- und Nutwalzeneinheit oder einem federbelasteten Tastelement mit fixierter Gegenfläche, mechanisch abgetastet. Aufgrund der Masseträgheit des Tastelementes ist es jedoch mit derartigen Vorrichtungen nicht möglich, insbesondere bei schnell laufenden Faserverbänden kurzwellige Faserbandschwankungen zu erfassen. Durch Verwendung einer Blattfeder als Tastelement kann zwar die bewegte Masse verringert werden, dies führt jedoch ebenfalls zur Verminderung der Faserpressung, wodurch das Messergebnis stark von weiteren Bandparametern, wie beispielsweise der Faserparalleüsierung oder der Bauschigkeit abhängt. Nachteilig ist ebenfalls die geringere mechanische Stabilität. Messvorrichtungen mit Sensoren ohne bewegtem mechanischem Tastelement weisen zwar eine größerer Bandbreite auf, liefern jedoch ein Messsignal, welches stark von den Umweltbedingungen, beispielsweise der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit, aber auch von weiteren Band Parametern, wie beispielsweise der Faserparalleüsierung oder der Faserfeuchtigkeit, abhängen. Dies gilt insbesondere für pneumatische, kapazitive, optische, akustische und radioaktive Sensoren, aber auch für Mikrowellensensoren.
Aus der EP 0 631 136 B1 ist eine Kombimessorgan bekannt, bei dem der laufende Faserverband gleichzeitig durch einen mechanischen und einen pneumatischen Sensor untersucht wird. Dabei wird vorgeschlagen, das Signal des pneumatischen Sensors zur Bandregulierung und das Signal des mechanischen Sensors zur Bandüberwachung heranzuziehen. Weiterhin wird offenbart, dass durch den Vergleich der Signale dieser verschiedenarti- gen Messsysteme weitere Kenngrößen des Bandes, wie z. B. die Faserlänge, die Bauschigkeit, der Kurzfaseranteil, der Anteil schwimmender Fasern sowie die Faserfeinheit und Faserparalleüsierung, ermittelt werden können. Es wird jedoch nicht offenbart, wie durch die Nutzung von Messsignalen mehrerer Sensoren, denen ein unterschiedliches Messprinzip zugrunde liegt, die Bandbreite und/oder die Messgenauigkeit der Messvorrichtung, verbessert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Bandrnasse und/oder der Bandmasseschwankun- gen eines laufenden Faserverbandes sowie eine Spinnereivorbereitungsmaschine mit einer Messvorrichtu ng zu schaffen, welche die genannten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Messvorrichtung und eine Spinnereivorbereitungsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes, welcher aus einem Einzelband oder aus einem Verbund mehrerer Bänder besteht, werden Signale mehrerer Sensoren mit zumindest teilweise unterschiedli- chen Erfassungsverhalten verarbeitet.
Sensoren, insbesondere wenn sie nach einem unterschiedlichen Messprinzip arbeiten, unterscheiden sich unter anderem darin, inwieweit sie in der Lage sind, zeitlich schnell veränderliche Messgrößen zu erfassen. Man kann dann von einem unterschiedlichen dynamischen Verhalten oder kurz von einer unterschiedlichen Dynamik der Sensoren sprechen. Charakterisiert werden kann die Dynamik eines Sensors durch seine Übertragungsfunktion. Diese beschreibt die Amplitude und die Phasenlage des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Frequenz eines Eingangssignals.
Bei der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankung eines laufenden Faserverbandes handelt es sich um eine Messgröße, welche in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Faserverbandes, zeitlich sehr schnell veränderlich sein kann. Zur Erfassung dieser Messgröße ist es daher sinnvoll, mehrere Sensoren mit unterschiedlicher Dynamik bzw. Übertragungsfunktion zu verwenden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird aus den in den Messsignalen wenigstens eines Sensors enthaltenen Frequenzen wenigstens ein definierter Frequenzbereich zur weiteren Verarbeitung herausgefiltert und die Bandmasseschwankungen eines dem Frequenzbereich entspre- chenden Wellenlängenbereiches ermittelt. Die durch die Filterung erhaltenen Signale werden bei der Verarbeitung von Signalen wenigstens eines weiteren Sensors herangezogen.
Unter „Heranziehung bei der Verarbeitung von Signalen" soll jedes Einwirken auf die Kenngrößen oder auf die Nutzung der jeweils zu verarbeitenden Signale verstanden werden. Durch eine Filterung können Signalanteile, die bei der weiteren Verarbeitung nicht erforderlich und gegebenenfalls sogar störend sind, von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Signalanteile handeln, die durch Resonanzeffekte entstehen. Weiterhin ist es möglich, Frequenzbereiche zu unterdrücken, bei dem der Sensor ein ungünstiges StörJNutzsignal-Verhältnis aufweist. Insgesamt steht also durch die Filterung ein Signal zur Verfügung, welches die Bandmasseschwankungen des betreffenden Frequenz- und damit Wellenlängenbereichs mit großer Genauigkeit abbildet. Das Signal eignet sich damit in hervorragender Weise als Referenzsignal für weitere Sensoren, aber auch als Teilsignal für die Erfassung der gesamten Bandmasseschwankungen.
Weiterhin ermöglicht die Begrenzung des Frequenzbereiches, dass ein Sensor so optimiert wird, dass er gerade im betreffenden Frequenzbereich mit großer Genauigkeit arbeitet. Gerade bei mechanischen Sensoren mit einem beweglichen Tastelement ist es vorteilhaft, wesentliche Parameter, wie beispielsweise die bewegte Masse oder die Anpresskraft an das Faserband, auf einen bestimmten Frequenzbereich hin zu optimieren. Durch die Begrenzung des Frequenzbereiches eines Sensors kann dieser auch in vielen Fällen ein- facher ausgeführt werden, was dann auch zu einer entsprechenden Kosteneinsparung führt. Bandmasseschwankungen anderer Wellenlängenbereiche können mit einem oder mehreren weiteren Sensoren ermittelt werden. Falls erforderlich können auch die Signale der weiteren Sensoren gefiltert werden. Im Ergebnis erlaubt das Verfahren eine breitbandige Erfassung der Band- masseschwankungen bzw. der Bandmasse, bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit im gesamten Frequenzbereich.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Signale eines Sensors so gefiltert werden, dass der jeweilige Sensor in diesem Frequenzbereich eine Übertragt! ngs- funktion mit konstanter Verstärkung bzw. Amplitudengang aufweist. Auf diese Weise erhält man ein Ausgangssignal, bei dem die Amplitude unabhängig von der Frequenz des Eingangssignals ist, sofern nur diese Frequenz irn je- weiligen Frequenzbereich enthalten ist. Sofern der Sensor in diesem Frequenzbereich einen konstanten Phasengang aufweist, wird die weitere Verarbeitung der Signale vereinfacht.
Bevorzugt wird der zu erfassende Frequenzbereich in mehrere, angrenzende Intervalle aufgeteilt. Jedem Intervall kann ein bestimmter Sensor zugeordnet werden, wobei die Zuordnung zwischen Intervall und Sensor anhand des Übertragungsverhaltens des jeweiligen Sensors erfolgen kann. Bevorzugt weist der jeweilige Sensor im jeweiligen Intervall eine konstante Amplituden- Übertragungsfunktion auf. Aus den Signalen des jeweiligen Sensors kann nun derjenige Frequenzbereich herausgefiltert werden, der dem ihm zugeordneten Intervall entspricht. Die ausgefilterten Signale mehrerer Sensoren können dann kombiniert werden, so dass sich ein Gesamtsignal ergibt, welches den interessierenden Frequenzbereich insgesamt repräsentiert. Unter der Kombination zweier Signale kann die Bildung eines neuen Signals verstanden werden, welches zumindest Teile beider ursprünglichen Signale um- fasst. Beispielsweise können Signale addiert werden.
Zur Filterung der Messsignale kann mindestens ein Hochpass, ein Tiefpass, ein Bandpass und/oder eine Bandsperre benutzt werden. Hierbei ist es unerheblich, ob die Filter in analoger oder digitaler Technologie ausgeführt sind, da gegebenenfalls erforderliche A/D- und/oder D/A-Wandler kostengünstig und technisch ausgereift zur Verfügung stehen.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Signale so gefiltert werden, dass sie unmittelbar zur Regulierung eines Arbeitsprozesses, wie beispielsweise der Verstreckung eines Faserbandes in einem Streckwerk, verwendet werden können. Auch können die Signale so gefiltert werden, dass sie sich unmittelbar zur Erfassung von bestimmten Qualitätsdaten des Faserverbandes eig- nen. Durch die Filterung durch einen Tiefpass kann beispielsweise das über einen längeren Bandabschnitt gemittelte Bandgewicht unmittelbar ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus den gefilterten Signalen eines Sensors Daten zur Kalibrierung eines weiteren Sensors und/oder zur Korrektur der Messfehler eines weiteren Sensors gewonnen werden. Unter Kalibrierung wird insbesondere die Anpassung der Sensorkennlinie an eine Referenzkennlinie verstanden. Diese Kennlinien beschreiben die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal eines Sensors. Sofern die Sensorkennlinie bezüglich der Referenzkennlinie parallel verschoben ist, kann der Sensor durch hinzufügen eines konstanten Wertes (Offset) zum Ausgangssignal des Sensors kalibriert werden. Liegt jedoch eine Abweichung bezüglich der Steilheit der Kennlinie, also eine Abweichung in der Messempfindlichkeit vor, so kann der Sensor durch eine Variation der Verstärkung kalibriert werden. Die Kalibrierung kann am Sensor selbst oder in einer nachgeschalteten Verarbeitungseinheit, beispielsweise in einem Mess- umformer oder Messwandler erfolgen. Bei nicht-linearen Kennlinien kann die Kalibrierung auch intervallbezogen erfolgen.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn Messsignale verglichen werden, die in einem gemeinsamen Frequenzbereich von mindestens zwei Sensoren gemessen wurden. Hierdurch ist es möglich, sowohl den erforderlichen Offset, als auch die erforderliche Änderung der Verstärkung genau zu bestimmen. Die Kalibrierung kann sich beispielsweise auf den Nullpunkt und/oder auf die Verstärkung eines Sensors beziehen.
Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Messsignale eines nach einem mechanischen Prinzip arbeitenden Sensors, welcher in der Regel ein niederdynamisches Verhalten aufweist, zur Kalibrierung und/oder zur Korrektur der Messfehler eines nach einem anderen Messprinzip arbeitenden Sensors, welcher vorzugsweise ein hochdynamisches Verhalten aufweist, herangezo- gen werden. Bevorzugt wird hier ein mechanischer Sensor, welcher nach dem Tast- unä Nutwalzenprinzip arbeitet. Dies ergibt sich daraus, dass ein derartiger Sensor, zumindest im niederfrequenten Bereich, sehr genaue Ab- solutwerte liefert und darüber hinaus besonders unempfindlich für äußere Einflüsse, wie beispielsweise die Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Bandstruktur, ist. Die Messfehlerkorrektur kann sich dabei auf zufällige und/oder systematische Messfehler beziehen.
Die Messsignale des nach einem mechanischen Prinzips arbeitenden Sensors mit vorzugsweise einer ast- und Nutwalzeneinheit können ebenso vorteilhaft zur Substitution außergewöhnlich abweichender Messsignale des weiteren, nach einem anderen Messprinzip arbeitenden Sensors, herange- zogen werden.
Als weiterer Sensor kann ein nach einem anderen mechanischen Prinzip arbeitender Sensor, ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensensor verwendet wer- den.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die gefilterten Signale wenigstens zweier Sensoren zum Zwecke der Regulierung eines Arbeitsprozesses und/oder zur Erfassung von Qualitätsdaten des Faserverbandes kombiniert werden. Hier- durch lassen sich die Vorteile unterschiedlicher Messprinzipien kombinieren .
Weiterhin ist es sinnvoll, wenn ein Phasenunterschied, welcher beispielsweise durch die Zeitdifferenz zwischen der Messung an einer bestimmten Stelle des laufenden Faserverbandes mit einem Sensor und der Messung dersel- ben Stelle des Faserverbandes mit einem weiteren Sensor oder durch die Phasengänge der verwendeten Sensoren, Messwandler, Filter und/oder sonstiger Elemente der Anordnung entstehen kann, ausgeglichen wird. Sofern der Phasenunterschied bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich ist, kann dieser frequenzbezogen korrigiert werden. Der Phasenunterschied kann beispielsweise mit einem Allpass, vorzugsweise mit einem Allpass mit regelbarer Phasenverschiebung oder einem Zwischenspeicher ausgeglichen werden. Bei einem Zwischenspeicher kann das First-In/First-Out-Prinzip ver- wendet werden. Beim Speichern eines neuen Messwertes wird der am längsten im Speicher befindliche Messwert einer bestimmten Anzahl von Messwerten zur weiteren Verarbeitung ausgegeben und im Speicher gelöscht. Die Taktung des Speicher- und Entnahmeprozesses kann in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Faserverbandes erfolgen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass solche Messwerte kombiniert werden, welche sich auf die selbe Stelle am laufenden Faserverband beziehen.
Besonders vorteilhaft ist es, -wenn als erster Sensor ein schmalbandiger, ins- besondere ein mechanischer Sensor und als zweiter Sensor ein breitbandi- ger, insbesondere ein mechanischer Sensor mit geringerer bewegter Masse als der erste Sensor, ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensensor verwendet wird.
Unter dem Begriff „breitband iger Sensor" kann ein hochdynamischer Sensor verstanden werden, welcher zur Erfassung von hochfrequenten Bandmasseschwankungen geeignet ist. Ein schmalbandiger Sensor ist ein niederdynamischer Sensor, dem diese Eigenschaft fehlt.
Bei einer derartigen Ausgestaltung können die Vorteile unterschiedlich arbeitender Sensoren gemeinsam zur Wirkung gebracht werden. Messungen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines Faserverbandes können genau und breitbandig durchgeführt werden. Gleichzeitig sinkt die Abhängigkeit von Störgrößen. Weiterhin ergibt sich durch die zumindest teilweise Redundanz eine hohe Zuverlässigkeit des Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung weist einen Messumformer auf, der aus dem Messsignal wenigstens eines Sensors einen definierten Frequenz- bereich zur Erfassung von Bandmasseschwankungen eines bestimmten Wellenlängenbereiches heraus filtert. Bei bekannter Geschwindigkeit v des Faserbandes kann die Wellenlänge λ einer Bandmasseschwankung aus der Frequenz f eines periodischen Messsignals gemäß folgender Beziehung bestimmt werden: λ = v / f.
Vorteilhaft ist, wenn der Messumformer wenigstens einen Tiefpass, einen Hochpass, einen Sperrpass und/oder einen Bandpass zur Filterung der Messsignale aufweist. Der Messumformer kann dabei in analoger, in digitaler oder in einer gemischten Ausführung ausgebildet sein.
Bevorzugt ist, dass der Messunnformer Mittel zur Kalibrierung wenigstens eines Sensors, zur Auswertung, zur Phasenkorrektur, zur Messfehlerkorrektur, zum Kombinieren und/oder zur Weiterleitung der gefilterten Messsignale der mindestens zwei Sensoren aufweist.
Zur Phasenkorrektur der gefilterten Messsignale verschiedener Sensoren kann der Messumformer einen Phasenschieber, insbesondere einen Allpass, aufweisen. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die gefilterten Messsignale im weiteren kombiniert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Messumformer einen Rechner, insbe- sondere einen Mikroprozessor, aufweist. Dieser ist bevorzugt zur Kalibrierung wenigstens eines Sensors, zur Auswertung, zur Phasenkorrektur, zur Messfehlerkorrektur, zur Kombinieren und/oder zur Weiterleitung der Messsignale ausgebildet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung filtert der Messumformer die Messsignale eines ersten Sensors zur Erfassung der langwelligen Bandmasseschwankungen sowie die Messsignale eines zweiten Sensors zur Erfassung der kurzwelligen oder der kurz- und langwelligen Bandmasseschwankungen heraus.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Sensor ein schmalbandiger Sensor und der zweite Sensor ein breitbandiger ist. Als erster, schmalbandiger Sensor kann insbesondere ein mechanischer Sensor vorhanden sein. Der zweite Sensor kann insbesondere ein mechanischer Sensor mit geringerer bewegter Masse als der erste Sensor, ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensen- sor sein.
Eine erfindungsgemäße Spinnereivorbereitungsmaschine weist zur Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile wenigstens eine Messvorrichtung der hier beschriebenen Art auf.
Wenigstens eine Messvorrichtung kann zur Messung der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen des einlaufenden Faserverbandes am Eingang der Spinnereivorbereitungsmaschine oder am Eingang einer Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsmaschine angeordnet sein. Auch kann wenigstens eine Messvorrichtung zur Messung der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen des auslaufenden Faserverbandes am Ausgang der Spinnereivorbereitungsmaschine oder am Ausgang einer Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsmaschine angeordnet sein.
Bevorzugt ist jedoch, wenn wenigstens eine Messvorrichtung am Eingang der Spinnereivorbereitungsmaschine oder am Eingang einer Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsmaschine und wenigstens eine Messvorrichtung am Ausgang der Spinnereivorbereitungsmaschine oder am Ausgang einer Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsmaschine angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Spinnereivorbereitungsmaschine zur Rückführung bzw. Vorwärtskopplung von Signalen einer Messvorrichtung (3 bzw. 1) zum Zwecke der Heranziehung bei der Verarbeitung, insbesondere bei der Regelung der Verstärkung, von Signalen wenigstens eines Sensors einer im Spinnereivorbereitungsprozess vorgelagerten bzw. nachgelagerten Messvorrichtung (1 bzw. 3) in wenigstens einem Frequenzbereich ausgebildet ist. Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Spinnereivorbereitungsmaschine,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Messvorrichtung,
Figur 3-5 weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
Figur 6, 7 zwei Beispiele für eine Sensoranordnung mit doppelter mecha- nischer Abtastung.
Figur 8 ein Beispiel für unterschiedliche Frequenzgänge zweier Sensoren
Figur 1 zeigt eine Strecke als erfin dungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Spinnereivorbereitungsmaschine. Ein Faserverband FV, welcher aus einem Einzelband oder aus einem Verbund mehrerer Bänder besteht, durchläuft die Strecke in Richtung des Pfeiles LR. Zunächst durchläuft der einlaufende Faserverband FVein die Messvorrichtung 1 zur Erfassung der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen. Der Faserverband FV wird dem Streckwerk 2, welches aus dem Ei ngangswalzenpaar 21 , dem mittleren Walzenpaar 22 sowie dem Lieferwalz:enpaar 23 besteht, vorgelegt. Durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzenpaare wird das Faserband FV, z. B. um den Faktor 6, verzogen. Das Lieferwalzenpaar 23 weist im Regelfall eine konstante Drehzahl auf, so dass die Regulierung des Streckprozesses durch Beeinflussung der Drehzahl der anderen beiden Walzenpaare erfolgt. Der auslaufende Faserverband FVaus passiert die Messvor- richtung 3 und wird mittels eines Bandführungsmittels 41 in eine Kanne 4 abgelegt.
Die Messvorrichtung 1 für den einlaufenden Faserverband FVejn weist einen ersten Sensor 11 auf, der hier als Tast-Nut-Wal:zensystem ausgeführt ist. Ein derartiger Sensor weist eine im wesentlichen zeitinvariante Übertragungsfunktion auf und ist gegen äußere Störeinflüsse weitgehend unempfindlich. Durch die Masseträgheit des ortsbeweglichen Tastelementes ist ein derartiger Sensor jedoch nicht in der Lage, hochfrequente Änderungen der Mess- große wiederzugeben. Im Ergebnis kann ein Tast-Nut-Walzensystem als Sensor hoher Genauigkeit, aber begrenzter Bandbreite aufgefaßt werden.
Weiterhin weist die Messvorrichtung 1 einen zweiten Sensor 12 auf. Der Sensor 12 kann insbesondere als pneumatischer, kapazitiver, optischer, akustischer, radioaktiver Sensor oder als Mikrowellensensor ausgeführt sein. Alternativ ist auch ein mechanischer Sensor mit geringer bewegter Masse, beispielsweise ein Sensor mit einer Blattfeder, möglich. Bevorzugt ist lediglich, dass die Übertragungsfunktion des zweiten Sensors 12, zum Zwecke der Erfassung der hochfrequenten Schwankungen der Bandmasse, breit- bandiger als die Übertragungsfunktion des ersten Sensors 11 ist.
Die Messsignale der Sensoren 11 , 12 werden über die Messwandler 110, 120 dem Messumformer 10 zugeführt. Die Messwandler 110, 120 haben im wesentlichen die Aufgabe, die Messsignale in e ine elektrische Größe zu ver- wandeln.
Der Messumformer 10 generiert primär aus den Messsignalen der Sensoren 11, 12 Steuerdaten SD1, welche der Reguliereinheit 5 zugeführt werden. Die Reguliereinheit 5 ist zur Beeinflussung der Umfangsgeschwindigkeit des Eingangswalzenpaares 21 und des mittleren V alzenpaares 22 ausgebildet. Damit bilden die Messvorrichtung 1, die Reguiiereinheit 5 und das Streckwerk 2 einen offenen Regelkreis, auch Steueru ng genannt, zur Regulierung der Verstreckung des laufenden Faserverbandes FV. Erfaßt beispielsweise die Messvorrichtung 1 eine Dickstelle im laufenden Faserverband, also eine Schwankung der Bandmasse, so werden entsprechende Steuerdaten SD1 an die Reguliereinheit 5 übermittelt. Sobald die Dickstelle das Streckwerk erreicht hat, werden das Eingangswalzenpaar 21 und das mittlere Walzenpaar 22 abgebremst und so die Drehzahldifferenz bzgl. dem Lieferwalzen- paar 23 erhöht. Dadurch wird das Faserband verhältnismäßig stärker gestreckt und die Dickstelle aufgelöst.
Zusätzlich kann der Messumformer 10 zur Gewinnung von Qualitätsdaten des einlaufenden Faserverbandes FVein ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn die vorgeschaltete Spinnereivorbereitungsmaschine, beispielsweise eine Kämmmaschine, nicht über ein Mittel zur Kontrolle der Qualität des auslaufenden Faserverbandes verfügt. In diesem Fall werden die Qualitätsdaten QD2 an eine weiter unten genauer beschriebene Auswerteeinheit 6 übermittelt.
Der aus dem Streckwerk 2 auslaufende Faserverband FVaus passiert die Messvorrichtung 3. Die Messvorrichtung 3 ist ähnlich aufgebaut wie die Messvorrichtung 1. Sie weist einen schmalbandigen Sensor 31 und einen breitbandigen Sensor 32 auf. Die Signale der beiden Sensoren werden über Messwandler 310, 320 dem Messumformer 30 zugeführt. Der Messumformer 30 generiert aus den Messsignalen primär Qualitätsdaten QD1 , welche den auslaufenden Faserverband FVaus betreffen und der Auswerteeinheit 6 übermittelt werden. Dabei ist die Auswerteeinheit 6 zur Berechnung, Anzeige und/oder Speicherung von Qualitätsdaten des auslaufenden Faserverbandes FVaus ausgebildet.
Zusätzlich ist es möglich, dass der Messumformer 30 aus dem Messsignalen der Sensoren 31, 32 Daten SD2 zur Regulierung des Streckvorganges generiert. Diese Daten SD2 werden dann der Reguliereinheit 5 zugeführt und können dann als Grundlage für die Regulierung der Umfangsgeschwindigkeit der Walzenpaare 21 , 22 herangezogen werden. Die Messvorrichtung 3, die Reguliereinheit 5 und das Streckwerk 2 bilden damit einen geschlossenen Regelkreis zur Regulierung des Streckvorganges. Der gesch lossene Regelkreis ist nicht geeignet, um kurzwellige Störungen der Bandmasse auszure- geln, da die Störung erst erfaßt wird, wenn sie das Regulierstreckwerk bereits verlassen hat. Erfaßt die Messvorrichtung 3 jedoch z. B. ein Ansteigen des Mittelwertes der Bandmasse, so werden Steuerdaten SD2 generiert und an die Reguliereinheit 5 übermittelt, welche dann die Geschwindigkeit der Walzenpaare 21 , 22 verringert. Hierdurch wird der Faserverband FV stärker verstreckt und die mittlere Bandmasse des auslaufenden Faserverbandes FVaus wird verringert. Sinnvollerweise ist die Reguliereinheit 5 so ausgebildet, dass die Daten SD1 des offenen Regelkreises und die Daten SD2 des geschlossenen Regelkreises gleichzeitig verarbeitet werden können.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 mit nachgeschalteter Reguliereinheit 5 und Auswerteeinheit 6. Die Messvorrichtung weist einen schmalbandigen Sensor 11, einen breitbandigen Sensor 12 jeweils mit zugehörigem Messumformer 110, 120 auf. Die Messsignale des ersten Sensors 11 werden durch einen Tiefpass 17 gefiltert, so dass ein Signal x tp2 erzeugt und dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird. Weiterhin werden die Signale des breitbandigen Sensors 12 über einen Tiefpass 16 gefiltert, wobei ein Signal X tpι erzeugt und dem Mikroprozessor 14 zugeführt wird. Die Tiefpässe 16, 17 weisen dabei eine gleichartige Durchlasscharakteristik auf. Die Durchlasscharakteristik wird so festgelegt, dass der Durchlassbereich im Ar- beitsbereich beider Sensoren 11 , 12 liegt. Man erhält so Signale x tpι und x tP2 , die bezüglich der Amplitude sinnvoll verglichen werden können. Der Mikroprozessor 14 kann durch Vergleich nun eine Abweichu ng im Verstärkungsfaktor, auch Proportionalitätsfaktor genannt, feststellen. Hieraus kann nun ein Stellsignal z v zur Regulierung des Verstärkers 13 ermittelt werden. Dem Subsystem aus dem breitbandigen Sensor 12, dem Messwandler 120 und dem Verstärker 13 kann so eine konstante Verstärkung zugewiesen werden. Das Ausgangssignal x v des Verstärkers 13 ist damit in der Amplitu- de unabhängig von einem systematischen Amplitudenfehler des Sensors 12. Insbesondere werden Messfehler, die durch Bandparameter bewirkt werden, ausgeregelt. Liegt dem breitbandigen Sensor 12 beispielsweise ein optisches Messprinzip zugrunde, so wird der Messfehler, der durch eine Änderung der Farbe des Faserverbandes FV erzeugt wird, ausgeregelt. Ebenso kann eine langfristige Drift des Sensors 12, die durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise eine Änderung der Luftfeuchtigkeit, kompensiert werden. Das Ausgangssignal x v des Verstärkers 13 enthält damit eine genaue und breitban- dige Information über die Bandmasse bzw. die Schwankung der Bandmasse des Faserverbandes FV und kann durch den Mikroprozessor 14 ohne weiteres in ein Steuersignal SD1 umgewandelt und an die Reguliereinheit 5 weitergeleitet werden.
Zur Ermittlung von Qualitätsdaten QD2 wird das Ausganges ϊgnal x hP eines Hochpasses 15 und das Ausgangssignal xt 2 des Tiefpasses 17 herangezogen. Dabei werden durch den Hochpass 15 die Signale des zweiten Sensors 12 gefiltert. Der Hochpass 15 und der Tiefpass 17 weisen vorzugsweise dieselbe Grenzfrequenz auf, so dass der Datenstrom QD2 ein breitbandiges Abbild der Bandmasseschwankungen des Faserverbandes FV enthält. Alter- nativ könnte auch das Ausgangssignal des Verstärkers x v zur Generierung der Qualitätsdaten QD2 verwendet werden. Mittels der Qual ϊtätsdaten QD2 können nun durch die Auswerteeinheit 6 gängige Kenngrößen des Faserverbandes, wie beispielsweise die Bandgewichtsabweichung A%, der Variationskoeffizient CV oder ein Variationskoeffizient CV än e, ermittelt werden. Dabei können auch mehrere Variationskoeffizienten CV Länge bestimmt werden, welche sich auf unterschiedliche Längenabschnitte des Faserverbandes beziehen. Ebenso kann eine Spektralanalyse durchgeführt werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Messvorrich- tung 1. Die Anordnung der Sensoren 11, 12 sowie der Messwandler 110 und
120 entspricht der vorher beschriebenen Ausführung. Die Signale des schmalbandigen Sensors 11 werden über einen Tiefpass 17 und einen hier als Allpass 19 ausgeführten Phasenschieber einem Summierer 25 zugeführt. Desweiteren werden die Messsignale des breitbandigen Sensors 12 über einen Hochpass 15 und einen Verstärker 13 demselben Summierer 25 zugeführt. Das Ausgangssignal x s des Summierers 25 ist ein genaues und breit- bandiges Abbild der Bandmasseschwankungen des Faserverbandes FV, sofern die Grenzfrequenz des Hochpasses 15 und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 17 einander entsprechen. Mit anderen Worten, die Signale oberhalb der Grenzfrequenz werden durch den Hochpass 15 übertragen und die Signale unterhalb der Grenzfrequenz durch den Tiefpass 17. Um sicherzu- stellen, dass dem Summierer 25 hoch- und niederfrequente Signale entsprechender Amplituden zugeführt werden, wird das Signal des Sensors 11 einem Bandpass 18 und dessen Ausgangssignal X bp dem Mikroprozessor 14 zugeführt. Der Durchlassbereich des Bandpasses 18 liegt dabei vorteilhafterweise oberhalb der Grenzfrequenz des Hochpasses 15. Der IVlikroprozes- sor 14 wertet nun das Ausgangssignal x P des Bandpasses u nd das Ausgangssignal x v des Verstärkers 13 aus und berechnet so ein Stellsignal z v zur Regulierung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 13. Alternativ könnten auch die tiefpassgefilterten Signale des schmalbandigen Sensors 11 über einen geregelten Verstärker 13 geführt werden.
Um weiterhin sicherzustellen, dass dem Summierer 25 Messsignale der beiden Sensoren 11 und 12 zugeführt werden, die sich auf dieselbe Stelle des laufenden Faserbandes beziehen, wird das Messsignal des zuerst messenden Sensors, hier also des schmalbandigen Sensors 11 , über einen hier als Allpass 19 realisierten Phasenschieber geführt. Der Allpass 19 hat im wesentlichen die Aufgabe, die Signale mit einer Zeitverzögerung, aber gleicher Amplitude weiterzuleiten und ist bezüglich der Phasenverschiebung steuerbar ausgelegt. Der dem Phasenschieber vorgeschaltete Tiefpass 17 bewirkt zwar ebenfalls eine verzögernde Phasenverschiebung, diese kann jedoch nicht geregelt werden. Die frequenzabhängige Phasenverzögerung des Allpasses wird über ein Signal z a des Mikroprozessors 14 gesteuert. Erzeugt wird das Signal z a beispielsweise aus einer vergleichenden nalyse bzw. Korrelation der Signale xtp und x v. Alternativ oder zusätzlich könnte auch ein nicht dargestellter Zwischenspeicher, welcher beispielsweise nach dem First- In/First-Out-Prinzip arbeitet, zur gesteuerten Phasenkorrektur verwendet werden.
Die Steuerdaten SD1, welche der Reguliereinheit 5 zugeführt werden, können im wesentlichen aus dem Ausgangssignal x s des Summierers 25 berechnet werden.
Die Qualitätsdaten QD2, welche der Auswerteeinheit 6 zugeführt werden, können aus dem Ausgangssignal X tP des Tiefpasses 17 und aus dem Ausgangssignal x v des Verstärkers 13 erzeugt werden. Dabei können in einfacher Weise aus dem Signal x tp die Bandgewichtsabweichung A% und aus dem Signal x v der Variationskoeffizient CV oder die interessierenden Variati- onskoeffizienten CV Länge bestimmt werden. Vorteilhaft bei dieser -Ausführungsform ist insbesondere, dass mit dem Signal xs ein Signal zur Verfügung steht, welches breitbandig und genau Informationen über die Bandmasse und/oder die Bandmasseschwankungen des Faserverbandes FV enthält. Das Signal x s kann auch zur Durchführung einer Spektralanalyse herange- zogen werden. Eine derartige Messvorrichtung 1 kann bevorzugt am Eingang einer Spinnereivorbereitungsmaschine, jedoch prinzipiell alternativ oder zusätzlich auch am Ausgang derselben eingesetzt werden. Kennzeichnend für das beschriebene Ausführungsbeispiel ist es, dass sowohl die Vorteile eines schmalbandigen Sensors 11 als auch die Vorteile eines breitbandigen Sen- sors 12 optimal kombiniert werden.
Die in Figur 4 gezeigte Messvorrichtung 1 weist ebenfalls einen bre itbandigen Sensor 12 und einen schmalbandigen Sensor 11 auf. Bezügl ich der Laufrichtung LR des Faserverbandes FV sind die Sensoren jedoch räumlich vertauscht, d. h., eine bestimmte Stelle des Faserverbandes FV passiert zunächst den breitbandigen Sensor 12, dann den schmalbandigen Semsor 11. Diese Sensoranordnung ist dann bevorzugt, wenn es auf eine genaue Füh- rung des die Messvorrichtung 1 verlassenden Faserverb andes FV ankommt. Aufbau, Funktionsweise und Zweck des Messumformers 10 entsprechen im wesentlichen dem vorher beschriebenen Ausführungsfceispiel. Jedoch ist aufgrund der geänderten Sensoranordnung hier der Allpass 19 zwischen dem Verstärker 13 und dem Summierer 25 angeordnet. Das bedeutet, dass hier die Signale des breitbandigen Sensors 12 vor der Summierung mit den Signalen des schmalbandigen Sensors 11 verzögert werden. Alternativ oder zusätzlich könnte auch ein nicht dargestellter Zwischenspeicher, welcher beispielsweise nach dem First-In/First-Out-Prinzip arbeitet, zur gesteuerten Phasenkorrektur verwendet werden. Der Zwischenspeicher kann beispielsweise zur Phasenkorrektur, welche durch das räumliche Auseinanderfallen der Sensoren 11 , 12 erforderlich wird und der Allpass zu r Korrektur der Phasenverschiebung, welche durch die Filter oder sonstigen Elemente der Anordnung bewirkt wird, verwendet werden. Die Steuerdate n SD1 und die Qua- ütätsdaten QD2 können in gleicher Weise wie im Ausfü Iπungsbeispiel nach Figur 3 berechnet und weitergeleitet werden. Bevorzugt kann die gezeigte Messvorrichtung 1 am Eingang einer Spinnereivorbereϊtungsmaschine eingesetzt werden. Es ist jedoch generell möglich, diese alternativ oder zusätzlich auch am Ausgang einer solchen Maschine anzuordnen.
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße, vereinfachte Messvorrichtung 3, welche Qualitätsdaten QD1 an eine Auswerteeinheit 6 liefert. Eine derartige Messvorrichtung 3 wird vorteilhafterweise am Ausgang einer Spinnereivorbereitungsmaschine angeordnet, die ohne geschlossenen Regelkreis arbeitet. Die Messvorrichtung 3 weist einen schmalbandigen Sensor 31 und einen breitbandigen Sensor 32 sowie entsprechende Messwandler 310 und 320 auf. In Figur 5 durchläuft der Faserverband FV aUs zunächst den schmalbandigen Sensor 31 , dann den breitbandigen Sensor 32. Alternativ kann jedoch die Anordnung der Sensoren 31, 32 in Bezug auf die Laufrichtung vertauscht werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der breitbandige Sensor zur Komprimierung und Verfestigung des Faserverbandes FV aus trichterförmig ausgebildet ist. verwendet werden. Die Steuerdaten SD1 und die Qualitätsdaten QD2 können in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 berechnet und weitergeleitet werden. Bevorzugt kann die gezeigte Messvorrichtung 1 am Eingang einer Spinnereivorbereitungsmaschine eingesetzt werden. Es ist jedoch generell möglich, diese alternativ oder zusätzlich auch am Ausgang einer solchen Maschine anzuordnen.
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße, vereinfachte Messvorrϊchtung 3, welche Qualitätsdaten QD1 an eine Auswerteeinheit 6 liefert. Eine derartige Messvorrichtung 3 wird vorteilhafterweise am Ausgang einer Spinnereivorbereitungsmaschine angeordnet, die ohne geschlossenen Regelkreis arbeitet. Die Messvorrichtung 3 weist einen schmalbandigen Sensor 31 und einen breitbandigen Sensor 32 sowie entsprechende Messwandler 310 und 320 auf. In Figur 5 durchläuft der Faserverband FV aus zunächst den schmalban- digen Sensor 31, dann den breitbandigen Sensor 32. Alternativ kann jedoch die Anordnung der Sensoren 31 , 32 in Bezug auf die Laufrichtung vertauscht werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der breitbandige Sensor zur Komprimierung und Verfestigung des Faserverbandes F\ sus trichterförmig ausgebildet ist.
Die Signale der beiden Sensoren 31 , 32 werden dem Messumformer 30 zugeführt. Die Signale des schmalbandigen Sensors 31 werden über einen Tiefpass 37 dem Mikroprozessor 34 zugeführt. Die Signale des breitbandigen Sensors 32 werden über einen Hochpass 35 und einen Verstärker 33 ebenso dem Mikroprozessor 34 zugeführt. Der Verstärker 33 wird über ein Stellsignal z v, welches durch den Mikroprozessor 34 anhand der band passgefilterten Signale des schmalbandigen Sensors 31 erzeugt wird, geregelt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die dem Mikroprozessor 34 zugeführten Signale y v und y tp eine vergleichbare Amplitude aufweisen. Hieraus kann der Mikroprozes- sor 34 die Qualitätsdaten QD1 bestimmten. Diese können dan der Auswerteeinheit 6 zugeführt werden. Figur 6 zeigt eine Sensoranordnung mit doppelt mechanischer Abtastung. Der laufende Faserverband FV passiert zunächst einen schmalbandigen Sensor 11 , welcher hier als Tast-Nut-Walzenein ieit ausgeführt ist. Dann passiert der Faserverband FV einen breitbandigen Sensor 12, welcher eben- falls als mechanischer Sensor mit ortsbeweglichem Tastelement 124 ausgeführt ist. Das Abtastelement 124 ist als Gleitplatte ausgelegt, und wird durch eine Feder gegen das laufende Faserband gedrückt. Die bewegt Masse kann hierbei sehr viel kleiner sein als bei einer Tast-Nut-Walzeneinheit. Daraus ergibt sich eine höhere Bandbreite des Sensors 12. Eine vertikale Bewegung des Tasteiementes 124 ist dabei ein Maß für eine Bandmasseschwankung des Faserverbandes FV und kann durch jeden beliebigen Wegaufnehmer 125 aufgenommen werden. Sofern die gezeigte Sensoranordnung Teil einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung oder Maschine ist, ergeben sich alle bereits beschriebenen Vorteile.
Eine bevorzugte Ausführung einer doppelt mechanisch abtastenden Sensoranordnung zeigt Figur 7. Der Sensor 12 ist als mechanischer Sensor mit Tastelement 224 ausgeführt. Die Anpresskraft des laufenden Faserverbandes FV ist hier ein Maß für die Bandmasse bzw. die Bandmasseschwankung. Die Anpresskraft bewirkt eine elastische Verformung des Tastelementes 224. Diese elastische Verformung kann beispielsweise durch einen piezoelektrischen Aufnehmer 225 gemessen werden. Der Sensor 12 ist sehr breitbandig. Eine derartige mechanische doppelte Abtastung kann vorteilhaft in einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bzw. Maschine eingesetzt werden.
Bei der doppelten mechanischen Abtastung können die Sensoren 11, 12 bezüglich der Laufrichtung des Faserverbandes FV auch in anderer Reihenfolge angeordnet werden. Hierdurch können sich Vorteile bezüglich der mechanischen Führung des Faserverbandes FV ergeben.
Figur 8 zeigt ein Beispiel für unterschiedliche Frequenzgänge zweier Sensoren. Der Frequenzgang ist der amplitudenbezogen Teil der Übertragungs- funktion. Die dargestellten Frequenzgänge beziehen sich auf Sensorkombinationen 11 und 12 bzw. 31 und 32 der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele. Auf der Abszisse ist die Frequenz f im logarithmischen Massstab von 3 bis 100 Hertz aufgetragen. Die Ordinate gibt - ebenfalls im logarithmi- sehen Massstab - in Abhängigkeit der Frequenz f die relative Amplitude des jeweiligen Sensorsignals bezogen auf einen Normwert K wieder. Die Kurve An(f) zeigt den Frequenzgang eines schmalbandigen Sensors (siehe Sensoren 11, 31 in den Figuren 1-7) und die Kurve Aι2(f) den Frequenzgang eines breitbandigen Sensors (siehe Sensoren 12, 32 in den Figuren 1-7). Die Di- mension des Faktors K entspricht der Dimension der Ausgangssignale der Messwandler 110 bzw. 310 und 120 bzw. 320. Der Zahlenwert von K beschreibt einen Sollwert.
Ein mechanischer Sensor 11 bzw. 31 mit beweglichem Tastelement weist näherungsweise ein P-T2 Übertragungsverhalten aut. Die Kurve An(f) gibt einen derartigen Frequenzgang beispielhaft wieder. Für kleinere Frequenzen als etwa 10 Hz weist der Sensor 11 bzw. 31 eine nahezu konstante Verstärkung auf. Die Amplitude weist bei steigender Frequenz zunächst eine Resonanzüberhöhung und dann einen stetigen Abfall von etwa 40 dB pro Dekade auf. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass die Resonanzüberhöhung von einer Dämpfungskonstante des jeweiligen Sensors abhängt und mit stärkerer Dämpfung abnimmt oder gar ausbleibt.
Breitbandige Sensoren 12 bzw. 32 weisen häufig ein P-Ti Übertragungsver- halten auf. Die hierfür beispielhafte Kurve A-ι2(f) weist bei Frequenzen unterhalb von etwa 30 Hz eine nahezu konstante Verstärkung auf. Dabei liegt die Amplitude jedoch um 10 dB über dem Sollwert. Diese Amplitudenabweichung ist von Störgrößen abhängig und mit diesen i Zeitverlauf veränderlich. Für höhere Frequenzen ergibt sich ein Ampiitudenabfall von 20 dB pro Dekade. Werden Sensoren mit derartigen Frequenzgängen in Kombination eingesetzt, so kann der beispielsweise interessierende Frequenzbereich von 0 bis 30 Hz in die Intervalle 1 und 2 aufgeteilt werden. Der schmalbandige Sensor 11 bzw. 31 weist im Intervall 1 eine im wesentlichen konstante Verstärkung auf, während der breitbandige Sensor 12 bzw. 32 diese Eigenschaft in beiden Intervallen zeigt.
Aus den Signalen des schmalbandigen Sensors 11 bzw. 31 und des breitbandigen Sensors 12 bzw. 32 können durch Filterung, beispielsweise mit einem Bandpass, Signalausschnitte im Bereich des Intervalls 1 gewonnen werden. Diese Signalausschnitte sind frei von störenden Resonanz- und Amplitudenabfalleffekten. Somit kann die Amplitudendifferenz der Signalausschnitte zur Verstärkungsregulierung für den breitbandigen Sensor 12; 32 verwendet werden. Im Beispiel wird damit die Kurve Aι2(f) um -10 dB korri- giert.
Ein Signal, welches den gesamten Messbereich von 0 bis 30 Hz repräsentiert, kann beispielsweise gewonnen werden, indem aus den Signalen des schmalbandigen Sensors 11 bzw. 31 das Intervall 1 und aus den amplitu- denkorrigierten Signalen des breitbandigen Sensors 12 bzw. 32 das Intervall 2 ausgefiltert wird und diese beiden herausgefilterten Signale kombiniert werden.
Da sich die dargestellten Übertragungsfunktionen lediglich auf den Wechsel- anteil der Signale beziehen, kann auch ein Abgleich bezüglich der Gleichanteile der Signale (Offset) erforderlich sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentan- sprüche sind jederzeit möglich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes, insbesondere an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, wobei Signale mehrerer, die Bandmasse bzw. Bandmasseschwankungen registrierender Sensoren mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den i einem Messsignal wenigstens eines Sensors enthaltenen Frequenzen wenigstens ein defi- nierter Frequenzbereich herausgefiltert wird und wenigstens ein Teil des gefilterten Signals bei der Verarbeitung von Signalen wenigstens eines weiteren Sensors herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Frequenzbereich so ausgewählt wird, dass der jeweilige Sensor in diesem Bereich eine Übertragungsfunktion mit konstantem Amplitudengang und vorzugsweise konstantem Phasengang aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erfassende Frequenzbereich der Bandmasseschwan kungen in mehrere, im wesentlichen überschneidungsfreie Intervalle aufg eteilt wird und diese Frequenzintervalle aus den Signalen unterschiedlicher Sensoren herausgefiltert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Intervall ein bestimmter Sensor, welcher in dem jeweiligen Intervall eine Über- tragungsfunktion mit konstantem Amplitudengang aufweist, zugeordnet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Filterung der Messsignale wenigstens ein Hochpass, Tiefpass, Bandpass oder eine Bandsperre verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale so gefiltert werden, dass sie unmittelbar zur Regulierung eines Prozesses und/oder zur Erfassung von Qualitätsdaten des Faserverbandes verwendet werden können.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gefilterten Signalen wenigstens eines Sensors Daten zur Kalibrierung wenigstens eines weiteren Sensors und/oder zur Korrektur der Messfehler wenigstens eines weiteren Sensors gewonnen werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass Messergebnisse, die in einem gemeinsamen Frequenzbereich von den mindestens zwei Sensoren gemessen wurden, verglichen werden und zur Kalibrierung und/oder zur Messfehlerkorrektur der Messungen mindestens eines Sensors verwendet wer- den.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale eines nach einem mechanischen Prinzip arbeitenden Sensors mit vorzugsweise einer Tast- und Nutwalzeneinheit für die Kalibrierung und/oder die Korrektur der Messfehler eines weiteren, nach einem anderen Messprinzip arbeitenden Sensors herangezogen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale des nach einem mechanischen Prinzip arbeitenden Sensors mit vorzugsweise einer Tast- und Nutwalzeneinheit anstelle außergewöhnlich abweichender Messsignale des weiteren, nach einem anderen Messprinzip arbeitenden Sensors weiterverarbeitet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Sensor ein Sensor, welcher nach einem weiteren mechanischen Prinzip arbeitet, ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensensor verwendet wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren (der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gefilterten Signale wenigstens zweier Sensoren zum Zwecke der Regulierung eines Prozesses und/oder zur Erfassung von Qualitätsdaten des Faserverbandes kombiniert werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasen unterschied in den Signalen wenigstens zweier Sensoren ausgeglichen wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den IVlesssignalen eines ersten Sen- sors ein niederfrequenter Bereich zur Erfassung der langwelligen Bandmasseschwankungen sowie aus den Messsignalen eines zweiten Sensors ein hochfrequenter bzw. breitbandϊger Bereich zur Erfassung der kurzwelligen bzw. der kurz- und langwelligen Bandmasseschwankungen herausgefiltert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Sensor ein schmalbandiger, insbesond ere ein mechanischer Sensor und/oder als zweiter Sensor ein breitbandiger, insbesondere ein mechanischer Sensor mit geringerer bewegter Masse als der erste Sensor, ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensensor verwendet wird.
16. Vorrichtung zum Messen der Bandmasse und/oder der Bandmasseschwankungen eines laufenden Faserverbandes, insbesondere nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit - einem Messumformer (10; 30) und - mehreren Sensoren (11 , 12; 31 , 32) mit zumindest teilweise unterschiedlichen Übertragungsfunktionen, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer (1 0; 30) derart ausgebildet ist, dass er aus dem Messsignal wenigstens eines Sensors (11 , 12; 31 , 32) einen definierten Frequenzbereich herausfiltert und bei der Verarbeitung der Signale wenigstens eines weiteren Sensors heranzieht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) derart ausgebildet ist, dass er zur Ermittlung der Bandmasseschwankungen den zu erfassenden Frequenzbereich in mehrere Intervalle aufteilt und diese Frequenzintervalle a s den Signalen unterschiedlicher Sensoren herausfiltert.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) wenigstens einen Tiefpass (16, 17), einen Hochpass (15), einen Sperrpass und/oder einen Bandpass (18) zur Filterung der Messsignale aufweist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüiche 15 bis 17, dar durch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) Mittel zur Kalibrierung wenigstens eines Sensors, zur Auswertung, zur Zeitkorrektur, zur Messfehlerkorrektur, zum Kombinieren und/oder zur Weiterleitung der gefilterten Messsignale der mindestens zwei Sensoren (11 , 12; 31, 32) aufweist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, d ; durch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) zur Phasenkorrektur der gefilterten Messsignale wenigstens zweier Sensoren mindestens einen Phasenschieber, insbesondere einen A Ipass (19), aufweist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, da; durch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) einen Rechner, insbesondere einen Mikroprozessor (14; 34), zur Kalibrierung wenigstens eines Sensors und/oder zur Auswertung und/Oder zur Zeitkorrektur und/oder Messfehlerkorrektur und/oder Kombinieπung und/oder Weiterleitung der Messsignale aufweist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ans rüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer (10; 30) die Messsignale eines ersten Sensors (11 ; 31) zur Erfassung der la ngwelligen Bandmasseschwankungen sowie die Messsignale eines zweiten Sensors (12; 32) zur Erfassung der kurzwelligen oder der kurz- und langwelligen Bandmasseschwankungen herausfiltert.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (11 ; 31) ein schmalbandiger, insbesonde re ein mechanischer Sensor (11 ; 31) und der zweite Sensor (12; 32) ein breitbandiger, insbesondere ein mechanischer Sensor (11; 31) mit geringerer bewegter Masse als der erste Sensor (11; 31), ein pneumatischer, ein kapazitiver, ein optischer, ein akustischer, ein radioaktiver Sensor oder ein Mikrowellensensor ist.
24. Spinnereivorbereitungsmaschine, insbesondere eine Karde, Strecke, Kämmmaschine oder eine Mehrstufenmaschine, mit wenigstens einem offenen oder geschlossenen Regelkreis, der wenigstens eine Messvorrichtung (1 ; 3), eine Reguliereinheit (5) und wenigstens ein Streckwerk (2) zum Verstrecken eines laufenden Faserverbandes (FV) umfasst und zur Ausregulierung ΌΠ Bandmasseschwan- kungen des Faserverbandes (FV) ausgebildet ist und/oder einer Bandüberwachungseinheit, die wenigstens eine Messvorrichtung (1 ; 3) und eine Auswerteeinheit (6) umfasst und zur Berechnung, Anzeige und/oder Speicherung von Quaütätsdaten des laufenden Faserverbandes (FV) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine wenigstens eine Messvorrichtung (1; 3) nach einem der Ansprüche 15 bis 22 umfasst.
25. Spinnereivorbereitungsmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekenn- zeichnet, dass wenigstens eine Messvorrichtung (1) am Eingang der Spinnereivorbereitungsmaschine bzw. am Eingang einer Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsmaschine und/oder wenigstens eine Messvorrichtung (3) am Ausgang der Spinnereϊvorbereitungsmaschine bzw. am Ausgang der Bearbeitungsstufe der Spinnereivorbereitungsma- schine angeordnet ist.
26. Spinnereivorbereitungsmaschine nach Anspruch 23 oder 24. dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Rückführung bzw. Vorwärtskopplung von Signalen einer Messvorrichtung (3 bzw. 1) zum Zwecke der Heranzie- hung bei der Verarbeitung, insbesondere bei der Regelung der Verstärkung, von Signalen wenigstens eines Sensors ei ner im Spinnereivorbereitungsprozess vorgelagerten bzw. nachgelagerten Messvorrichtung (1 bzw. 3) in wenigstens einem Frequenzbereich ausgebildet ist.
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