CN1109596A - 确定纱表面范围结构的方法和装置 - Google Patents

Abstract

纱G的表面在有很多不同结构的敏感元件传感 器(7)上成象。每一个敏感元件的信号彼此进行比 较，而待测的纱的表面结构是根据同相应的敏感元件 相符合的条件来确定的。

待测的结构由实际的纱表面和包括伸出的纤维 及可能的包含物在内的纱边缘两者所组成。包含物 也包括杂质，特别是那些由其它纤维引起的杂质。

Description

人们熟知对于转杯纱而言经常反复发生着以下事实：在测定它的均匀度和起毛性时虽具有几乎相同的测量值，但在加工成织物结构时其外观有很大的不同而且相互间特性也不同（例如，在“手感”方面）。由此能得出结论对转杯纱特别缺少一种用纺织术语来确定纱表面特性的量值或参数。目前，在确定结构方面所采用的仪器是通过理论设定与实际测定捻度之间的此较来测定的，这样的测定是通过解捻和加捻方法来实现的。

这种解捻和加捻方法对转杯纱来说不仅是不精确和耗费时间，而且还对被测定的纱造成破坏，因此它已不能满足现时的需要。此外，特别对于转杯纱而言即使能正确地，快速地和无破坏地测定它的捻度，也不是一种表面结构的理想测定，因为在很大程度上它还受其它现象的影响，例如所谓的包缠纤维或缠绕纤维。

对于环绽纱，捻度同样是用机械方法藉解捻或加捻来测定的，而且机械方法也同样用于股线（见EP-A-118，466）。此外，还有用光学方法在机器上在线确定捻度的波动。这类方法已在例如CH-A-675，133，WO-A-91/12490，US-A-4，887，155和DE-A-2，443，692中说明。

现在的发明关系到一种用以确定纱线表面范围内的结构的方法和装置。特别是，它关系到实际的纱表面和纱边缘两方面的结构，包括在这中间所包含的异物或从纱线中伸出的纤维。这种方法工作正确，无破坏作用而且很快，并且还能对运行中的机器进行在线测量，它所确定的参数能够用适当的纺织术语来确定纱线表面的特性。

按照本发明，这一目的是这样来实现的，纱表面被映射到一个传感器上，此传感器具有很多不同结构排列的敏感元件，对每个敏感元件的信号进行检查以与待测的结构相一致，并通过对敏感元件提供的信号进行处理而确定待测的结构。

敏感元件的不同结构排列的意思是指每一个元件有不同的排列方向或掩蔽。这样为了用于捻度的测定，敏感元件就能设计成带不同倾斜角的条纹形或是不同斜度的缝型光电二极管，并用以确定其它的组织特征，例如，作为典型包缠纤维不同翻板的包缠纤维。

待求结构的确定可如此进行：对一个特殊参数只使用传感器;然后根据发出最佳识辨信号的敏感元件的结构来确定纱结构。然而，也可把多种类型的传感器用在很多的参数，而且对不同参数的传感器信号是相互关联的，因此在某些情况下对应于一个特殊参数即使产生一个极不相符的传感信号也将有助于待求结构的确定。

换句话说，本发明的目的是这样完成的：纱由单色光照射，而纱反射出的光有引导的通过一个透镜到达放置在此透镜焦距面上的、有很多不同结构的敏感元件的传感器上;对每一个敏感元件的信号进行检查以与待测的结构相一致，并通过对敏感元件提供的信息进行处理而确定待测的结构。

根据本发明的装置的特性在于传感器是由不同结构的许多光电管所组成，并有一个由敏感元件所提供的含有相关矩阵的信号进行处理的评定装置。

根据本发明装置的一个优化实施例的特性在于：敏感元件由排列在一个集成光电基片上的光电管所组成，并在光电基片上附加有一个用于评定的集成电路。

下面以一个实施例和附图对本发明作更为详细的说明;其中：

图1表示一个按照本发明的装置的简图;

图2表示一从图1装置的传感器表面切出的放大图。

图1所示，在底部，一根纱G由传送装置（图上未表示）以箭头P方向进行传送，通过一个装置以确定纱G的表面结构。无论传送是连续地进行因而测量是在运动着的纱上进行，还是间隙的传送，测量是在静止的纱G上进行，这对于这样的测量方法是并不重要的。在两种情况中，纱G由导纱器1导向，导纱器在本装置光束通道中对纱起定位和稳定位置的作用。

纱G的每一捻回间相对于纱的轴线有一个节距a。当纱受到垂直于其轴线的光照时将产生反射并在一个适应的传感器上成象以确定纱的表面结构。虽然表面结构主要是表示纱的捻度，但更复杂的结构，例如具有高度曲型结构的纤维交迭或包缠纤维，也是由这一表面结构来表示。

纱G由光源2通过聚光镜3和光分束镜4垂直地从上面被照射，由纱表面反射的光通过光分束镜4和物镜5到达聚光镜6，它将光线聚合并将它集中到光电传感器7上。这就在传感器7上产生纱G表面结构的图象，并由连接于传感器7的一个评定装置8作更详细的确定。当然，纱G也能够被直接地照射。

为了能够确定纱G的表面结构，传感器7在它的表面上具有许多以不同结构进行布置的光电管，这些结构代表着待确定的曲型结构的图象。纱表面的图象将同时或相继地与这些单独的结构类型相比较，并通过一种相关法来确立哪一种结构类型与待确定的结构最为相符。

术语“表面范围的结构”的意义不仅是实际纱表面的结构，而且还包括从纱表面伸出纤维的纱边的结构，在这种情况下必须考虑伸出的纤维从纱边保持在一个特定距离以内，包括一些可能的包含异物。包含异物中包括杂质，特别是那些由其它纤维引起的杂质。这类杂质能由它们的形状和/或是它们的颜色来识别。

在最简单的情况下，结构的确定涉及对纱表面上纤维角度a的测定。对于环锭纱而言由纱的直径和角度a就能算出捻度。在这一用途的例子中，传感器7最好按图2所表达的进行设计，在这情况下有许多，也就是说，实际上有20个或更多的条纹图形SMI到SMn的光电管，它们之间对于水平的夹角b是互不相同的，并被布置在一个集成光电基片上。

在图2中，条纹图形SMI的角度b为40°而在条纹图形SMn中为50°;每一条纹的宽度大约为图象纤维的直径。每一条纹形光电管产生的光电流交替的与两个线路点SP+和SP-中的一个相导通并由此得到总和，也就是说偶数的光电管连接到一个线路点、奇数的光电管连到另一个线路点，它们分别为SP+和SP-。评定装置8最好由一个IC（集成线路）集成在光电基片上，两个线路点上电流总和之差被确定和评定。在整个时间内平均的绝对差是对纤维方向性的一种测定，当条纹图形的角度b与纱表面的纤维角度a最为相符时，其值为最大。纤维角度a的准确值可用***法由每个条纹图形的电流总和之差求得。

所说明的方法是相应于在局部空间内的高通滤波（梯度生成），它和运动没有关系因此对于一个静止的和运动的纱G具有相同的作用。如果对于每一个角度只用一个单缝型的光电管来取代一个条纹图形，那么测定是和运动有关，在这种情况下对于一个运动着的纱，对每一个光电管就要得到一个与时间有关的信号。由纤维产生的信号分率最好由带有适应极限频率的高通滤波器在时间范围内滤掉，为了这一目的必须知道纱的近似速度。然后每个光电管的这些高通滤波信号的幅值可进行线性的***。

最后，纱的捻度可由上面说明的两种传感器中的一种方法所确定的纤维角度a和纱G的直径进行确定。对于直径的测定最好用一串光电管（光电管行，CCD行，光电二极管行或晶体管行）来进行。它同样包含在光电基片上面。也可以用一个附加的吸嵌印刷加工出的具有任何光电灵敏度的光电管结构来取代一个简单的线性图形。因为对每一个固定的局部滤波器进行理论上的计算并在局部的空间内实现是可能的。因此例如用傅里叶转换法便能将矩形滤波器在频率空间内变为局部空间的一个sin（X）/X滤波器。纱直径的确定使得有可能对传感器或光进行调整使光一直对准纱的中心。

为了记录和确定更为复杂的表面结构，不同结构典型特性的图象被作为光电管放置到光电基片上。这类结构，例如，对于纤维交迭光电管能以St Andrew′s交错的形式放置。当进行测量时，纱表面的图象在光电管排列上经过。当纱中含有光电管排列那样的典型结构特点并映射在传感器上时，在具有相同结构的相应光电接收器中便立即会产生一个明显的信号折射，而那些不相同结构的接收器不会产生信号折射。与此同时，产生的信号大小是与相互关系乘以两个结构之间光对比度的乘积相对应。通过这一类结构的许多接收器对关联信号同时评定的结果，便能对纱结构进行分类。

用一行或更多行的光电管能增加对纱边缘测定的可能性，它能对分辨包缠纤维有所帮助。因为它形成波状的边并无缝地紧贴在纱体上，所以它不同于伸出的纤维。此外，纱的位置能够由这一行光电管来确定，而在纱直径和/或纱的位置有异常的大波动时能作出试验纱是否在有效测量范围之内的判定。

由于纱的边缘能在透光下看得特别清楚，相反的纱表面能在反射光下看得很清楚，因此推荐至少用两种不同类型的照明或照明装置。这些能由同一点用斩波法来实现或在不同点进行测定，但在后一种情况下两种类型的测定必须同步完成。

为对同一纱段在不同的传感器上成象，能用透镜以行或称为透镜阵列的矩阵形式进行布置。这些也能设计用于全息图象。表面结构的全息评定能够用神经元网络的方法来完成，由此不同结构参数可以得到检验和评定。这些不同参数跨过多维特征空间，其中一个特殊结构形成一个有限予空间。

衍射光学元件和透镜阵列在许多检测器上对一个及同一个纱段的成象，能很容易地用一个激光照明源来实现，而激光源是以单色光和聚合光进行工作的。采用单色光和一个透镜是为了保证局部图象的傅里叶转换处在不同透镜焦距平面内。根据这一特性的结果，用于结构的最佳滤波器也能限定在傅里叶平面中，并被具体化作为一个光电管结构。这样的优点是纱的位置和聚焦深度不起重要作用，因为转换是与位置无关的。

Claims (10)

1、用于确定纱表面范围结构的方法，其特征在于：此表面在一个传感器上成象，而传感器(7)具有很多不同结构的敏感元件(SMI，SMn)，每一个敏感元件的信号经过测试以期与待测结构相一致，并由此通过对敏感元件所提供的信号进行处理而确定待测的结构。

2、用于确定纱表面范围结构的方法，其特征在于：纱G由单色光照射，被纱反射出的光被导向通过一个透镜到放在此透镜焦距平面内的一个传感器（7）上，此传感器上有许多有不同结构的敏感元件（SM1，SMn），每一个敏感元件的信号经过测试以期与待测结构相一致，并由此通过对敏感元件所提供的信号进行处理而确定待测的结构。

3、根据权利要求1或2确定纱的捻度的方法，其特征在于：表面上的纤维角（a）由所述的敏感元件（SMl，SMn）确定而纱G的直径由另外的检测器确定，由此算出纱的捻度。

4、根据权利要求1或2的方法，其特征在于：为了确定复杂的结构，由传感器（7）产生代表这些结构典型特征的光电图象，而纱（G）的图象通过这些检测器的排列得到导定。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于：要确定的结构是纱的杂质，特别是由其它纤维引起的杂质。

6、用于实施权利要求1或2方法的装置，其特征在于：由不同结构的许多光电管（SM1，SMn）组成的传感器（7）和一评定装置（8）来处理由一个含有相互关联矩阵的敏感元件所提供的信息。

7、根据权利要求6的装置，其特征在于：敏感元件（SM1，SMn）由排列在一个集成光电基片上的光电管所组成并在光电基片中附加有用于评定的集成线路。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于：光电管（SM1，SMn）由光电管条纹图形所形成，并每个光电管导出光电流交替地与两个线路点（SP+，SP-）中的一个相联，由此得到电流总和，这样两个线路点上电流总和之差反映了对待测结构是否与不同条纹图形结构相符合的一个衡量。

9、根据权利要求7的装置，其特征在于：一个用于确定纱其它特征的第二种敏感元件是安排在集成光电其片（7）上。

10、根据权利要求6的装置，其特征在于：用于纱表面成象的安排包括一个用于同一纱段在许多传感器上成象的所谓的透镜阵列。