CN104278375A - 用于监视线性纺织品形成的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监视线性形成、尤其是移动线性纺织品形成的方法，其中在垂直于线性形成的运动方向的平面中生成发散成捆辐射束，由此在线性形成后面监视线性形成的图像。该发散成捆辐射束在线性形成前面被光学变换成准直成捆辐射束，创建光场（6），由此，线性材料当在此光场（6）的整个可用宽度内在横向方向上移动时被监视，因此，在光场（6）后面，准直成捆辐射束被光学变换成会聚成捆辐射束，其在射束的交叉点区域中被监视。本发明还涉及一种用于监视线性纺织品形成的设备。

Description

用于监视线性纺织品形成的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于监视线性形成（linear formation）、尤其是移动线性纺织品形成的方法，其中在垂直于线性形成的运动方向的平面中生成一捆辐射束，由此在线性形成后面监视线性形成的图像。

本发明还涉及一种用于监视线性形成、尤其是移动线性纺织品形成的设备，包括辐射源和光学辐射接收机，在其之间布置光场，被监视纺织品形成垂直于辐射束通量的轴线通过该光场。

背景技术

为了监视线性纺织品形成，在纺织工业中使用多个不同类型的传感器。借助于传感器，在其生产过程期间监视纱线的参数或者一般地纤维形成的参数。执行纱线在给定位置中的存在、纱线直径及其波动的检测和/或外来颗粒的存在的检测以便控制特定纺织品过程或者以便找出最终产品的质量水平。此类传感器常常基于光学原理。

在被监视时，纱线在辐射源与辐射接收机之间的光场中出现和/或在其长度方向上移动。因此，光场受到线性纺织品形成的存在和/或运动的影响。

最经常地，辐射源是可见光谱中或不可见光谱中发射辐射的发光二极管，接收机通常是光电二极管或光电晶体管。以这种方式生成的光场由于被监视线性形成的不稳定位置而是窄的。线性形成位于其中的受限空间对将确保线性形成在传感器的光场内的精确定位的结构提出高要求。辐射源与接收机之间的相对窄的射束被用于检测移动纱线，当在光束区域中振荡时，其中断射束或至少改变辐射通量的调制，这指示移动纱线的存在。此类解决方案由例如文献CH660585、DE3830665或CZ281815B6呈现。然而，纱线直径的改变只能由这些设备在有限程度上检测。

根据CZ299647B6，设备利用点辐射源，线性光学传感器CMOS被定位成抵靠着该点辐射源。由于移动纱线的振荡，纱线必须处于离点辐射源的更大距离，并且此外，线性传感器是相对昂贵的。向前的步骤是使用凸透镜，其被布置在光学接收机前面。然而，这种解决方案的效率通常不是非常高的。

根据CN202372151U，该解决方案涉及感测从相互紧挨着定位的丝绸样本反射的辐射。点辐射源是半导体激光器，其辐射通过圆筒形透镜而被发散，在该圆筒形透镜后面，一捆（bunch）射束被凸透镜准直（collimate）。这捆射束照亮丝绸样本，反射射束通过另一凸透镜，在其焦点后面放置了线性光学光传感器CMOS。

并且，为了监视移动线性纺织品形成的存在和/或测量其直径，使用线性地定位的多个辐射源，相同数目的光学接收机与之相对地定位。然而，缺点是相对高的价格。

本发明的目的是提出一种用于生成光场及其监视的方法和设备，其将使得能够可靠地检测线性纺织品形成的存在和/或运动和/或评估其直径的改变，提出的设备与根据背景技术的技术上尖端的设备相比更不昂贵。

发明内容

本发明的目的由用于监视线性形成的方法实现，其中，在垂直于线性形成的移动方向的平面中生成发散的一捆辐射束，由此，在线性形成后面监视线性形成的图像。本发明的原理在于发散成捆辐射束在线性形成之前被光学变换成形成光场的准直成捆辐射束，由此，线性材料当在此光场的整个可用宽度内在横向（crosswise）方向上移动时被监视，因此，在光场后面，准直成捆辐射束被光学变换成会聚成捆辐射束，其在射束的交叉点区域中被监视。在点接收机的位置中相互交叉的会聚成捆射束向点接收机载送大量光能，其使得能够非常好地评估线性材料的被监视参数，由此，设备的价格至少由于点接收机与常规线性接收机之间的价格差异而较低。

本发明的目的还由用于监视线性形成的设备实现，其原理在于光学接收机是点辐射接收机，由此，在点辐射源与光场之间布置有由圆筒形凸透镜形成的第一光学活性元件，而在光场与点辐射接收机之间布置有由圆筒形凸透镜形成的第二光学活性元件，由此，这些透镜的圆筒的轴线相互歪斜垂直（skew perpendicular），相对于辐射束通量的轴线也是垂直的。因此，获得相对宽的光场，其中，在纺织机的操作期间，发生移动线性形成，并且其实际上被限于此。此外，光能被聚焦到点接收机的小区域中，并且因此其被高效地使用。

点辐射源在线性形成的方向上具有有限的辐射角，由此，第一光学活性元件是双凸圆筒形透镜，其向点辐射源倾斜的部分组成凸面圆筒形表面，而其圆筒的轴线歪斜垂直于线性形成，由此，其远离点辐射源转动的部分组成凸面圆筒形表面，而其圆筒的轴线平行于线性形成，而第二光学活性元件是平凸圆筒形透镜，其向纺织品形成倾斜的部分组成平面表面，并且其远离线性形成转动的部分组成圆筒形表面，而其圆筒的轴线平行于线性形成。光学***的此类布置带来上述优点。

有利辐射源是在可见或不可见光谱中工作的发光二极管，辐射接收机由在对应于辐射源的光谱区中工作的光电二极管或光电晶体管组成。一般地，这些装置是普通且可靠的，并且使用它们对设备的低购买成本和高可靠性贡献相当大。

当光学活性元件被设计为由适合于特定辐射光谱的材料制成的通用模制件（common moulded piece）时，另一优点是紧凑式布置的可能性。此通用模制件包括辐射源和辐射接收机，并且使得发光辐射能够从辐射源通过至辐射接收机，但是充当针对从周围环境到辐射接收机的穿透辐射的滤波器。

有利地，该紧凑式模制件包括防止被监视线性形成离开光场的装置。这在发生跨光场移动的线性形成的过度振荡的情况下是有利的。

附图说明

在图中示意性地表示了根据本发明的设备的实施例的本示例，其中图1示出了位于辐射源与辐射接收机之间的两个光学活性元件的相互布置的斜视图，以及图2示出了设备的紧凑式布置的示例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于监视移动线性纺织品形成的存在和/或直径的设备的实施例的布置。该设备在由形成纱线1的地方的纱线1的出口与对应缠绕设备之间的区域中被布置在开端纺纱机上。

该设备利用作为在红外区中发射辐射的发光二极管的具有有限辐射角的实际点辐射源2以及作为光电晶体管的实际点接收机3。在实施例的本示例中，使用高性能发光二极管SFH4244和光电晶体管TEFT4300。

位于辐射源2与点辐射接收机3之间的是由两个活性光学元件组成的光学***。

位于点辐射源2与移动纱线1之间的这些活性元件中的第一个是会聚类型的双凸圆筒形透镜4。向点源2倾斜的其进口部分组成凸面圆筒形表面41，而对应圆筒的轴线歪斜垂直于移动纱线1的方向。在实施例的本示例中，凸面圆筒形表面41具有直径R ₄₁ ＝5mm，并且在凸面圆筒形表面41的圆筒的轴线方向上的透镜的长度L ₄ 在实施例的本示例中为10mm。远离点辐射源2转动的双凸圆筒形透镜4的出口部分组成具有更大直径R ₄₂ 的凸面圆筒形表面42，而对应圆筒的轴线歪斜垂直于双凸圆筒形透镜4的凸面圆筒形表面41的圆筒的轴线。直径R ₄₂ 形成断裂表面，在其后面存在准直成捆射束。

第二活性光学元件是位于移动纱线1与点辐射接收机3之间的平凸圆筒形透镜5。向移动纱线1倾斜的其进口部分组成平面表面51，其平行于移动纱线12和双凸圆筒形透镜4的两个凸面表面41、42的圆筒的轴线。向点接收机3倾斜的平凸圆筒形透镜5的出口部分是具有直径R ₅₂ ＝5mm的凸面圆筒形表面52，而凸面圆筒形表面52的圆筒的轴线平行于移动纱线1。平凸圆筒形透镜5在凸面圆筒形表面52的圆筒的轴线方向上的长度L ₅ 是10mm。凸面圆筒形表面41、凸面圆筒形表面52的轴线、移动纱线1的理论轴线、点源2和点接收机3位于公共平面中。

假设双凸圆筒形透镜4的点辐射源2的适当相互距离，在透镜4和5之间用宽光场i6创建光学区。光场6由准直辐射形成，该准直辐射在平凸圆筒形透镜5的平面表面51上创建直线形状的图像或窄矩形表面50，其具有高度V和宽度L且垂直于凸面圆筒形表面52的圆筒的轴线。

由于透镜4的凸面圆筒形表面41和透镜5的凸面圆筒形表面52是由在垂直于辐射的传输的平面中相互转动90°的凸面圆筒形透镜组成的相同光学活性元件的事实，在透镜5的焦点上出现点辐射4的图像。点辐射接收机3被放置在此点上。在实施例的示例中，光图像区域的高度V为约3mm且其宽度L为10mm。光场6的可用宽度L ₆ 在实施例的本示例中为8mm，由此，其相对于辐射的传输的轴对称地分布。光场6的此宽度L ₆ 足以防止在横向方向上振荡的移动纱线1离开光场6。具有高度V的光图像的区域与直线光图像相比较表示由点传感器接收到的更大的辐射能量，并且因此，其使得能够更准确地识别被监视的线性形成。

显而易见的是对于由点源生成的射束捆到由准直辐射创建的光场的变换而言，还可能使用例如放置在对应的相互位置上的两个平凸圆筒形透镜而不是双凸圆筒形透镜4。

在未示出的实施例中，由适合于特定辐射光谱的材料将光学活性元件制作为通用紧凑式模制件（common compact moulded piece）。

在图2中所示的另一实施例中，通用紧凑式模制件7不仅包括双凸圆筒形透镜4和平凸圆筒形透镜5，而且包括辐射源2和辐射接收机3。自然地，允许辐射从辐射源2到辐射接收机3的自由通过。另外，在紧凑式模制件7的板的切口71的位置上，能够布置移动纱线1的横向振荡的未示出固定约束设备。至少约束设备的引导表面在实施例的本示例中被提供有基于合成刚玉形成的耐磨层。在另一实施例中，紧凑式组件7同时也由针对从周围环境到辐射接收机3的穿透辐射的未示出滤波器组成。图2中所示的紧凑式模制件的实施例仅是在专利权利要求的范围内能够修改的布置的示例。

根据本发明的布置使得能够使用单一辐射源和单一辐射接收机来创建宽光场，由此，光场在不必需线性形成的精确位置稳定化的情况下可靠地监视线性形成。其相对于可用于纺织机的操作单元处的纱线传感器的有限空间以及相对于昂贵的成行的辐射源和接收机的价格而言是重要的。

1          纱线

　　　2          点辐射源

　　　3          点辐射接收机

　　　4          双凸圆筒形透镜

　　　41        （双凸圆筒形透镜的进口部分的）凸面圆筒形表面

　　　42        （双凸圆筒形透镜的出口部分的）凸面圆筒形表面

　　　5          平凸圆筒形透镜

　　　51        （平凸圆筒形透镜的进口部分的）平面表面

　　　52        （平凸圆筒形透镜的出口部分的）凸面圆筒形表面

　　　6          光场

　　　7          （用于监视线性纺织品形成的设备的）紧凑式模制件

　　　71        紧凑式模制件的切口

　　　L         矩形表面的宽度（成捆准直射束）

　　　L₄       （双凸圆筒形透镜在其进口部分的圆筒的轴线方向上的）长度

　　　L₅       （双凸圆筒形透镜在其出口部分的圆筒的轴线方向上的）长度

　　　L₆       光场的可用宽度

　　　R₄₁     凸面圆筒形表面（41）的直径

　　　R₄₂     凸面圆筒形表面（42）的直径

　　　R₅₂     凸面圆筒形表面（52）的直径

　　　V         矩形表面的高度（成捆准直射束）。

Claims (7)

1.一种用于监视线性形成，特别是移动线性纺织品形成的方法，其中，在垂直于线性形成的运动方向的平面中生成发散成捆辐射束，由此，在线性形成后面监视线性形成的图像，其特征在于在线性形成前面将发散成捆辐射束光学变换成准直成捆辐射束，创建光场（6），由此，当在光场（6）的整个可用宽度内在横向方向上移动时线性材料被监视，由此，在光场（6）后面，将准直成捆辐射束光学变换成会聚成捆辐射束，其在射束的交叉点的区域中被监视。

2.一种用于监视线性形成、特别是移动线性纺织品形成的设备，包括点辐射源（2）和光学辐射接收机（3），在其之间布置有光场（6），被监视纺织品形成垂直于辐射束通量的轴线通过该光场（6），其特征在于所述光学接收机是点辐射接收机（3），由此，在点辐射源（2）与光场（6）之间布置有由圆筒形凸透镜形成的第一光学活性元件，而在光场（6）与点辐射接收机（3）之间布置有圆筒形凸透镜特征的第二光学活性元件，由此，这些透镜的圆筒的轴线是相互歪斜垂直的，相对于辐射束通量的轴线也是垂直的。

3.根据权利要求2的用于监视线性形成的设备，

其特征在于所述点辐射源（2）在线性形成的方向上具有有限辐射角，其中，第一光学活性元件由双凸圆筒形透镜（4）形成，其向点辐射源（2）倾斜的部分组成凸面圆筒形表面（41），而其圆筒的轴线歪斜垂直于线性形成，由此，其远离点辐射源（2）转动的部分组成凸面圆筒形表面（42），其圆筒的轴线平行于线性形成，而第二光学活性元件由平凸圆筒形透镜（5）形成，其向纺织品形成倾斜的部分组成平面表面（51），而其远离线性形成转动的部分组成凸面圆筒形表面（52），其圆筒的轴线平行于线性形成。

4.根据权利要求2或3的用于监视线性形成的设备， 

其特征在于辐射源（2）是在可见或不可见光谱中工作的发光二极管，并且辐射接收机（3）由在对应于辐射源（2）的光谱区中工作的光电二极管或光电晶体管组成。

5.根据权利要求2至4的任一项的用于监视线性形成的设备，其特征在于所述光学活性元件被设计为由适合于特定辐射光谱的材料制成的通用紧凑式模制件。

6.根据权利要求5的用于监视线性形成的设备， 

其特征在于通用紧凑式模制件（7）包括辐射源（2）和辐射接收机（3），并且使得光辐射能够从辐射源（2）通过至辐射接收机（3），但是其充当针对从周围环境到辐射接收机（3）的穿透辐射的滤波器。

7.根据权利要求5或6的设备，其特征在于所述紧凑式模制件（7）包括防止被监视线性形成离开光场（6）的装置。