CN101828116B - 用于确定行进的线的速度和/或长度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用设置在纺织机械的线行进中的光学传感器装置以非接触的方式确定行进的线(4)的速度和/或长度的方法，该光学传感器装置具有至少一个光学探测器(6b)，所述方法包括以下步骤：引导线(4)穿过测量空间(5)；由激光源(1)产生激光束(2)；通过光学器件(7)校准激光束；通过用于对激光束(2)进行分光及转向的光学分光及转向器件(3)将激光束(2)分成至少两路子光束(2a，2b)；两路子光束以下述方式被引导：使一路子光束作为测量空间(5)中的测量光束(2a)被偏转到行进的线(4)上，并且另一路子光束作为参考光束(2b)被引导经过行进的线(4)的旁边并到达光学探测器(6b)上；测量光束(2a)的被线(4)影响和/或反射的光与参考光束(2b)的光相叠加；对由光学探测器(6b)根据激光多普勒测速方法所产生的测量信号进行电子分析，以确定行进的线(4)的速度和/或长度。本发明还涉及一种适用于执行该方法的装置。

Description

用于确定行进的线的速度和/或长度的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种利用设置在纺织机械的线行进(Fadenlauf)中的光学传感器装置以非接触的方式确定行进的线(Faden)的速度和/或长度的方法。
背景技术
由专利文献DE 10342383A1公知一种方法和装置，其中，在利用激光多普勒测速方法(LDA)以非接触的方式确定行进的线的速度时，由光源产生光束，该光束至少部分地偏转到线上并被线遮挡。该光束的未被线遮挡的剩余部分会偏转到光学探测器(例如光电池)上，并且对光学探测器的信号进行电子分析以确定线的直径。
现代纺织机械(例如用于生产十字绕线(Kreuzspulen))配备有用于测量行进的线的速度和长度的装置。对纱线(Garn)质量不断增加的要求使得不仅在选取的生产单元中而且在每一个单独的生产单元中都要对纱线结构参数(例如纱线直径)进行监控。对纱线直径和/或纱线速度的监控特别用于识别质量下降，其中例如通常使用偏差的长度来鉴别，与标准纱线直径的偏差是否要归为纱疵(Garnfehler)。因此，确定准确的纱线直径是纱线质量监控的基本要素。
此外，纱线速度是用于监控纺织生产过程的重要过程参数。因此纱线速度的变化是用于监控纺织成品质量的重要特征。例如，如果在绕线过程(Spulprozess)中速度变化明显偏离预定的变化，则通过所谓的鼓形线轴(Trommelwickel)可能产生明显的质量下降或在最坏的情况下可能损坏生产单元。
如果没有采取特别的补救措施，由例如在专利文献DE 10342383A1中所描述的激光模块所产生的激光束总是具有一定的发散角。就此而言，其缺点在于，此处必须确保在测量空间(Messvolumen)中的精确的纱线位置，因为否则的话该测量方法无法足够准确地起作用或无法足够可靠地起作用。因此，激光束的发散角对于测量精度与在测量区域中行进的线的位置精度之间的关联性有显著的影响。这不仅适用于检测直径，而且还适用于通过LDA方法测定纱线速度。
此外，必须在任何时刻都确保，对于通过线的阴影图像所进行的纱线直径的可靠检测而言，线相对于测量装置并未完全遮住激光束。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种前述类型的改进的光学测量方法，其费用低廉，易于实施，由此可以避免上述缺点，并能够长期对线的速度和/或长度进行可靠、精确的检测。
根据本发明，上述目的通过如下技术方案实现的。并且本申请给出了本发明的优选设计方案和改进方案。
为此，本发明提供一种利用设置在纺织机械的线行进中的光学传感器装置以非接触的方式确定行进的线的速度和/或长度的方法，所述光学传感器装置具有至少一个光学探测器，所述方法包括以下步骤：
引导所述线穿过测量空间；
由激光源产生激光束；
通过光学器件校准所述激光束；
通过用于对激光束进行分光及转向的光学分光及转向器件将激光束分成为至少两路子光束；
以下述方式对这两路子光束进行引导：使得一路子光束作为在所述测量空间中的测量光束偏转到所述线上并且被所述线遮挡，并使得另一路子光束作为参考光束被引导经过所述线的旁边并到达光学探测器上；
所述测量光束的被所述线影响和/或反射的光与所述参考光束的光相叠加；
对由所述光学探测器根据激光多普勒测速方法所产生的测量信号进行电子分析，以便确定行进的所述线的速度和/或长度，
其中，通过该光学分光及转向器件将被校准的所述激光束分成至少两路被校准的子光束，其中所述至少两路被校准的子光束中的一路被校准的子光束能作为被校准的测量光束偏转到所述线上。
在根据本发明的解决方案中，其主旨在于，由激光源产生激光束，该激光束通过光学器件校准，随后通过用于对激光束进行分光及转向的光学分光及转向器件分成为至少两路子光束，这两路子光束以下述方式被引导：使一路子光束作为测量区域或测量空间中的测量光束偏转到行进的线上并被所述线遮挡，并使另一路子光束作为参考光束被引导经过行进的线的旁边并到达光学探测器上，其中测量光束的被行进的线影响的和/或反射的光与参考光束的光相叠加，从而可以对由光学探测器根据激光多普勒测速方法(LDA)所产生的测量信号进行电子分析，以确定行进的线的速度和/或长度。被引导经过行进的线的旁边的参考光束在此还可以被偏转通过测量空间或从测量空间的旁边通过。
在此，该校准致使激光束至少基本上不发散且不聚焦地行进。如此校准的激光束的优点在于，在通过LDA方法检测纱线直径和纱线速度时可以大大降低对线的位置依赖性。
同时，该方法易于实施，并避免了在迄今为止公知的方法中的可能的、主要归因于对线的位置依赖性的测量误差。由此可以更精确地确定行进的线的速度或长度。
特别有利的是，引导被线遮挡的测量光束，使得该测量光束至少部分到达第二光学探测器，并且对由第二光学探测器发送的、与接收到的光相关联的信号进行电子分析，以确定该线的直径。因此除了行进的线的速度和/或长度之外，还可以测定线的直径。
当测量光束的直径大于或至少等于线的公称直径或额定直径时，可以得到特别可靠的测量结果。由此确保不会发生完全遮挡测量光束的情况。
此外，有利的是，参考光束的直径与测量光束的直径相同，因为在这种情况下可以特别简单地实现光学分光及转向器件。
此外，特别有利的是，在其中引导测量光束的平面与在其中引导参考光束的平面相互平行。特别地，测量光束在此也可以完全平行于参考光束而被引导，或者从垂直于两个平行平面的方向观察时，两路光束可以以一定角度相互倾斜地行进并交叉。
此外，一种实施方式特别有利，其中测量光束的强度明显高于参考光束。由此，一方面确保了对于直径检测的足够高的测量灵敏度，另一方面参考光束强度的降低提高了LDA速度检测的信号调制深度。其中，特别有利的强度分配是：测量光束与参考光束的比例为95％∶5％。
此外，本发明还涉及一种执行上述类型的方法的装置。用于在纺织机械的线行进中以非接触的方式确定行进中的线的速度和/或长度的相应的装置包括：至少一个用于产生激光束的激光源；用于校准激光束的光学器件；光学分光及转向器件，通过该光学分光及转向器件能将激光束分成至少两路子光束；光学传感器装置，具有至少一个光学探测器，通过该光学传感器装置能够由受到行进的线影响的光产生测量信号；以及分析单元，其与传感器装置连接，该分析单元能够接收测量信号以确定行进的线的速度和/或长度。其中，通过该光学分光及转向器件将被校准的所述激光束分成至少两路被校准的子光束，其中所述至少两路被校准的子光束中的一路被校准的子光束作为被校准的测量光束偏转到所述线上。
在此，特别有利的是，光学传感器装置包括至少两个光学探测器，其中第二光学探测器与分析单元连接，该分析单元能接收第二光学探测器的测量信号，用以确定行进的线的直径。
附图说明
本发明的其它优点和特征将由以下的描述和在附图中示出的实施例给出。
其中：
图1：以侧视图示意性示出了用于执行根据本发明的方法的第一实施方式的装置；以及
图2：以侧视图示意性示出了用于执行根据本发明的方法的第二实施方式的装置。
具体实施方式
在图1所示出的根据本发明的方法中，通过光学准直器件7校准由激光源1产生的激光束2，使得激光束2至少近似不发散且不聚焦地继续行进。随后，如此校准的激光束2在此由楔形棱镜构成的光学分光及转向器件3分成两路子光束2a和2b。这两路子光束2a和2b偏转成，它们相互平行地行进并且不再共同聚集到纱线或行进的线4上。两路子光束2a和2b被引导穿过测量空间5，线4横穿该测量空间5。
第一子光束在此构成为被偏转到线4上的测量光束2a。这里不再需要测量光束2a的未被线4遮挡的剩余部分。第二子光束构成参考光束2b，其被偏转经过线的旁边并在测量空间5之后到达探测器6b。因为在其光路中并没有线存在，所以参考光束2b的强度损失在这里是最小的，这能够改善在探测器6b上的信号强度。也可以通过这种方式高动态地检测纱线或行进的线4的纱疵长度。
在此，由于测量光束2a的撞击(gestreuten)到线4上的散射球面波(Kugelwelle)使得通过参考光束2b产生波叠加的效应(即形成多普勒信号)。在此，测量光束2a具有至少线4的直径。
在图2示出的实施方式变型中，测量光束2a的未被线4遮挡的部分也被偏转到光学探测器6a中。因此，该光学探测器6a测量测量光束2a的被纱线或行进的线4遮挡的部分。对由该探测器6a传送的信号进行分析，以便确定纱线或行进的线4的直径。

Claims (8)

1.一种利用设置在纺织机械的线行进中的光学传感器装置以非接触的方式确定行进的线（4）的速度和/或长度的方法，所述光学传感器装置具有至少一个光学探测器（6b），所述方法包括以下步骤：
引导所述线（4）穿过测量空间（5）；
由激光源（1）产生激光束（2）；
通过光学器件（7）校准所述激光束；
通过用于对激光束（2）进行分光及转向的光学分光及转向器件（3）将激光束（2）分成为至少两路子光束（2a，2b）；
以下述方式对这两路子光束进行引导：使得一路子光束作为在所述测量空间（5）中的测量光束（2a）偏转到所述线（4）上并且被所述线（4）遮挡，并使得另一路子光束作为参考光束（2b）被引导经过所述线（4）的旁边并到达光学探测器（6b）上；
所述测量光束（2a）的被所述线（4）影响和/或反射的光与所述参考光束（2b）的光相叠加；
对由所述光学探测器（6b）根据激光多普勒测速方法所产生的测量信号进行电子分析，以便确定行进的所述线（4）的速度和/或长度，
其中，通过该光学分光及转向器件（3）将被校准的所述激光束（2）分成至少两路被校准的子光束（2a，2b），其中所述至少两路被校准的子光束中的一路被校准的子光束（2a）作为被校准的测量光束（2a）偏转到所述线（4）上；并且
其中，所述测量光束（2a）的强度比所述参考光束（2b）的强度高数倍。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，被所述线（4）遮挡的所述测量光束（2a）被引导成：所述测量光束（2a）至少部分到达光学探测器（6a），并且对由所述探测器（6a）发送的、与所接收到的光相关联的信号进行电子分析，以便确定所述线（4）的直径。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测量光束（2a）的直径具有至少所述线（4）的直径。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测量光束（2a）的直径与所述参考光束（2b）的直径相同。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在其中引导所述测量光束（2a）的平面与在其中引导所述参考光束（2b）的平面相平行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量光束（2a）的强度是所述参考光束（2b）的强度的10倍至20倍。
7.一种用于执行如权利要求1至6中任一项所述的方法的装置（A），包括：
激光源（1），用于产生激光束（2）；
光学器件（7），用于校准所述激光束（2）；
光学分光及转向器件（3），通过该光学分光及转向器件（3）能将所述激光束（2）分成至少两路子光束（2a，2b）；
光学传感器装置，具有至少一个光学探测器（6b），该光学传感器装置能由受到行进的线（4）影响的光产生测量信号，该测量信号能被传输到与所述传感器装置连接的分析单元，以确定行进的所述线（4）的速度和/或长度，
其中，通过该光学分光及转向器件（3）将被校准的所述激光束（2）分成至少两路被校准的子光束（2a，2b），其中所述至少两路被校准的子光束中的一路被校准的子光束（2a）能作为被校准的测量光束（2a）偏转到所述线（4）上；并且
其中，所述测量光束（2a）的强度比所述参考光束（2b）的强度高数倍。
8.如权利要求7所述的装置（A），其特征在于，所述光学传感器装置包括第二光学探测器（6a），该第二光学探测器（6a）的测量信号能够被输送到分析单元，以便确定行进的所述线（4）的直径。
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