CN115516146A - 一种用于检测包括由包裹纤维和野生纤维绑在一起的来自平行纤维的芯的包缠纱的结构缺陷的方法、一种用于执行该方法的设备、一种用于该设备的计算机程序和一种具有该计算机程序的计算机可读介质 - Google Patents

一种用于检测包括由包裹纤维和野生纤维绑在一起的来自平行纤维的芯的包缠纱的结构缺陷的方法、一种用于执行该方法的设备、一种用于该设备的计算机程序和一种具有该计算机程序的计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于检测包缠纱的结构缺陷的方法，该包缠纱包括由平行纤维形成的芯，由此该芯通过纤维包裹层绑在一起，该纤维包裹层包括包裹纤维和野生纤维，其中移动纱线的图像由至少一个光学纱线传感器在纱线长度的至少一部分上捕获，由此光学纱线传感器包括至少一行辐射敏感元件和至少一个辐射源，并且光学传感器连接到配备有软件的电子装置，由此所捕获的纱线图像通过数字图像分析方法处理以获得关于纱线表面结构的数据，根据所获得的数据，评估纱线表面结构沿着纱线长度的变化，将纱线表面结构的这些变化与预设标准进行比较，并且如果纱线表面结构的这些变化超过这些预设标准，则纱线的相关位置被确定为纱线结构缺陷的出现。此外，本发明涉及用于执行该方法的设备、计算机程序和计算机可读介质。

Description

一种用于检测包括由包裹纤维和野生纤维绑在一起的来自平 行纤维的芯的包缠纱的结构缺陷的方法、一种用于执行该方 法的设备、一种用于该设备的计算机程序和一种具有该计算 机程序的计算机可读介质
技术领域
本发明涉及一种用于检测包缠纱的结构缺陷的方法，该包缠纱包括来自平行纤维的芯（core），所述芯通过包裹纤维（wrapper fiber）和野生纤维（wild fiber）绑在一起。
本发明还涉及一种用于检测包缠纱的结构缺陷的设备。
另外，本发明涉及一种包含指令的计算机程序（产品），该指令使用于检测包缠纱的结构缺陷的设备在其生产、加工或分析期间检测包缠纱的缺陷。
此外，本发明涉及具有其中存储的这个计算机程序的计算机可读介质。
背景技术
纱线（yarn）是在纺织机上生产的，所述纺织机被提供合适的设备，以用于将适当布置的纤维条转换成纱线的形式。已知各种方法和相关联的纱线生产设备。例如，纱线是在环锭纺纱机、转杯纺纱机上以及在喷气纺纱机上生产的，所述纺纱机已经取得了相当可观的进步，尤其是在最近。
各种类型的纱线是已知的，各个纱线的属性和结构由纱线生产技术和相应生产机器的设置来确定和影响。
所生产的纱线类型之一是包缠纱（fasciated yarn），其包括由一束基本上平行的纤维组成的芯，该束基本上平行的纤维通过纤维包裹层（wrapping layer of fiber）绑在一起。该纤维包裹层压缩构成纱芯的平行纤维，由此增加直接接触的各个纱线纤维之间的摩擦力。这个压缩对整体纱线强度具有积极的影响。该纤维包裹层包含包裹纤维（wrapperfiber）和野生纤维（wild fiber）。包裹纤维以相对稳定的方式以具有相对精确螺距（pitch）的螺旋来螺旋地缠绕在纱芯周围。确实，野生纤维也以螺旋来缠绕在纱芯周围，但是这些螺旋具有可变的螺距或者也许甚至具有可变的方向，或者野生纤维中的一些不完全地缠绕在纱芯周围。野生纤维在包缠纱芯周围的这个不完全（imperfect）包裹在整个纱线结构中基本上以两种方式表现自身。野生纤维在包缠纱芯周围的不完全包裹的第一个表现是：这样的野生纤维在其包裹在包缠纱芯周围的两端之间松弛，即，这样的野生纤维的中间部分在包缠纱表面上形成毛圈（loop）或毛簇（tuft）。野生纤维在包缠纱芯周围的不完全包裹的第二个表现是：野生纤维的末端在纱芯周围的不完整包裹，其中野生纤维的这个未缠绕末端从纱芯突出，并且因此从纱线本身突出。在包缠纱的整体结构中，包裹纤维的末端以及在某些情况下还有芯纤维的末端（即构成纱线的芯的平行纤维的末端）从包缠纱芯突出。其中形成包缠纱的典型生产技术是在喷气纺纱机上生产纱线，这是非常高效和经济上有利可图的。在喷气纺纱机上形成的包缠纱也称为“喷气纱（air-jet yarn）”，并且其特征在于上述特定结构，包括来自平行纤维的芯，该芯被包裹纤维和野生纤维包裹，即，芯被纤维包裹层包裹。
如今，对于通过各种技术生产的纱线，即，不仅对于上述包缠纱，纱线质量评估的指标之一是纱线毛羽（hairiness）的指标。纱线毛羽的特征在于从纱线或从平面纺织品（织物、针织织物、经编针织物、羊毛）突出的、或自由地可移动的多个纤维末端或纤维毛圈。因此，纱线毛羽的评估标准基本上是在垂直于纱线的方向上突出的纤维数量、或纤维末端距纱线的测量距离。
例如，在喷气纺纱机上生产包缠纱的技术也带来了新的问题和技术挑战，所述问题和技术挑战是迄今为止所使用的纱线生产技术（即环锭纺和转杯纺）所未知的。与包缠纱相关联的这些相对新近的问题之一是在包缠纱中偶然出现展现出包缠纱的特定结构缺陷的位置或长度部分，由此包缠纱的这些特定结构缺陷在包缠纱中乍一看是不值得注意的，但是它们是通过以下内容客观地表现出来的，例如，在那个特定位置或部分中包缠纱的不足强度、和/或在那个特定位置或部分中包缠纱的不令人满意的外观，由此，这样的结构缺陷的表现主要仅在已经生产的包缠纱的后续加工期间被检测到，例如，在包缠纱的整理（finishing）期间、或者在由包缠纱生产纺织产品（织造、针织）期间。在一些情况下，包缠纱的这些结构缺陷只在染色前或在染色后的完成产品中出现，例如，在成品织物或针织品上，其中先前人眼看不到的这些缺陷变成了织物或针织品等的某些位置的差异，所述差异是肉眼可见的。在下文中，这些缺陷将被称为“结构缺陷”，因为它们的起源是在包缠纱的某个部分的更改的结构中。
纱线的这些结构缺陷目前例如在喷气纺纱机上生产纱线中，通过在线包缠纱质量控制的常规方法是不可检测到的，以及此外，通过在包缠纱的生产期间使用监视包缠纱质量的非接触方法，纱线的这些结构缺陷是根本不可检测到的。通常，喷气纺纱技术的使用者（即包缠纱的生产者）试图通过借助于设定包缠纱生产过程的参数的经验方法来防止这些结构缺陷的出现，由此通常不可能在纱线生产期间检查该设定是否已经成功，但是这可以在纱线被生产之后的反馈（例如，通过实验室中的详细纱线检查、或者通过从随后的纱线处理器接收响应）中检查，这由于大量包缠纱的实验室测试的高成本、或者由于生产潜在大量的交付给客户的不足质量的包缠纱的高风险而是高度不合期望的。
纱线形成的过程及其特定结构对喷气纺纱机的影响在例如作者Moaaz AhmedSamy Moustafa Eldeeb的题为Different Approaches for Predicting Air Jet SpunYarn Strength（预测喷气纺纱强度的不同方法）（2017）的博士论文中被全面描述，该论文在https://dspace.tul.cz/handle/15240/26033处可获得。该论文旨在描述纱线形成的过程，以调查喷气纺纱机的所选技术参数对纱线属性的影响，尤其是对喷气纱强度的影响，并且最重要的是，阐明预测喷气纱强度的问题。该论文涉及对喷气纱线结构的分析，并且提供了对作为一束平行纤维的纱芯的强度的计算，以及对作为以螺旋形式缠绕在纱芯周围的一束纤维的纤维的振打层（rapping layer）的强度的计算。该论文还考虑了纱线包裹中的纤维与纱芯中的纤维之间的相互作用效果。除了纤维参数之外，纱线结构参数也被用作模型的输入参数，以用于计算短标距长度下的理论纱线韧度（tenacity）。作为预测纱线强度的替换方法（在短长度部分上），已提出了统计模型。通过使用这个模型，已研究了可拉长试验机标距长度对环锭、转杯和喷气纺纱线强度的影响及其变化系数。
包缠纱（例如在喷气纺纱机上生产的纱线）的结构缺陷之一是出现包缠纱强度降低的纱线位置或部分，但是同时不会显著影响包缠纱的质量和/或直径特性，或者不会显著影响包缠纱的这些位置或部分中的纱线毛羽参数。然而，在例如在喷气纺纱机上生产包缠纱期间，用于评估包缠纱质量的是对包缠纱的质量和/或直径特性的监视以及对纱线毛羽的监视。上述包缠纱的毛羽基本上作为通过测量长纱段（即，具有数十至数百米长度的纱段）获得的统计数字来评估，由此包缠纱的毛羽随后被重新计算回到1 cm或1 m的包缠纱长度，这不适合评估仅局部出现或仅在包缠纱的短段上出现的纱线缺陷。
为了检测包缠纱的具有降低的纱线强度的位置或部分的出现，但是同时不显著影响包缠纱的质量和/或直径特性，或者不显著影响喷气纺纱机上包缠纱的这些位置或部分中的纱线毛羽参数，可以使用EP2565307中公开的解决方案。这个文档描述了一种用于检测喷气纺纱机上的移动纱线的张力变化的传感器，其中，这个传感器包括采用滑轮形式的接触元件，被测量纱线传过该接触元件，由此该滑轮安装在变形测量构件的臂上，并且由结构纱线缺陷的局部出现引起的纱线张力的变化会导致变形测量构件的变形的变化。变形测量构件的这些变形的变化例如通过应变仪来检测，并且被评估以确定具有降低的纱线强度的包缠纱（所谓的弱纱线）的位置或部分的出现。
在根据EP2565307的解决方案中，对正在生产的包缠纱的附加机械作用（摩擦和增加的纱线负载）可使正在生产的包缠纱的质量降低、破坏包缠纱生产的连续性、降低包缠纱生产的生产率，或者甚至影响包缠纱的后续加工。纺织品制造过程中杂质的自然出现可能会导致测量构件本身的机械问题。因为它是机械的或机电一体化的设备，所以在维护、针对所生产的不同类型和不同细度的纱线的调节方面、以及在纱线生产过程的长期稳定性方面等，它也是相对昂贵且要求高的。
用于纱线监视的许多类型的纱线传感器是公知的。已知的是接触式纱线传感器，参见上述专利EP2565307，以及非接触式纱线传感器。
接触式纱线传感器（即为了确定纱线参数，要求纱线在测量期间与传感器的测量构件直接接触的传感器）主要用在实验室中和用于附加的纱线质量评估，因为在测量期间，纱线必须处于静止或者仅以有限的速度移动。然而，如EP2565307所证明的，接触式纱线传感器也用于在喷气纺纱机上生产纱线中，尤其是在不存在足够可靠和强大的非接触式传感器来替代纱线传感器的情况下。
非接触式纱线传感器基于各种物理原理，诸如电容传感器、超声波传感器、电荷传感器，或者非接触式纱线传感器基于光学原理。
在众多文档中描述了不同类型的光学纱线传感器，例如CZ 306117、CZ305265、EP2827132、US371274、EP0627623、JP4756411、US6219135、US5270787、US5654554、US5521395、WO2011026249以及其他。
在光学纱线传感器领域中的背景技术的共同缺点是没能力来监视和评估上述或提及的结构缺陷的出现，所述结构缺陷主要仅表现在纱线的后续加工（processing）中。迄今为止用于非接触评估包缠纱质量的方法和技术、以及迄今为止用于非接触评估包缠纱质量的定量（质量或直径）参数，例如在喷气纺纱机上生产包缠纱期间，诸如CV、IPI、纱线直径、纱线细度，其基本上是基于监视包缠纱的质量和/或直径特性和缺陷，在包缠纱通过具有结构缺陷的包缠纱的位置或部分期间，评估包缠纱毛羽的技术基本上没有显示出任何指示，该指示为在所生产的包缠纱的那个特定位置或部分中存在包缠纱的特定结构缺陷的出现的增加的可能性，或者包缠纱的结构缺陷实际上出现在那个位置中。
因此，本发明的目的是消除或至少最小化背景技术的缺点，尤其是提供一种方法、一种设备、软件和软件载体，用于非接触测量包缠纱的结构缺陷的出现，该包缠纱即是包括来自平行纤维的芯的纱线，由此芯被包括包裹纤维和野生纤维的纤维包裹层包裹。
发明内容
本发明的目的通过一种用于检测包缠纱的结构缺陷的方法来实现，该包缠纱包括由平行纤维形成的芯，由此该芯通过纤维包裹层绑在一起，该纤维包裹层包括包裹纤维和野生纤维，其中移动纱线的图像由至少一个光学传感器在纱线长度的至少一部分上捕获，由此光学纱线传感器包括至少一行辐射敏感元件和至少一个辐射源，由此通过数字图像分析方法处理所捕获的纱线图像，以获得关于纱线表面结构的数据，并且根据所获得的数据，评估沿着纱线长度的纱线表面结构，将纱线表面结构的变化与预设标准进行比较，并且如果纱线表面结构的变化超过这些预设标准，则纱线的相关位置被确定为纱线结构缺陷的出现位置。
为了简化和加速用于捕获包缠纱图像的方法以及用于对这个包缠纱图像进行图像分析以用于评估包缠纱的结构缺陷的出现的方法，有利的是，如果纱线图像由光学纱线传感器沿着纱线边缘捕获，通过数字图像分析方法处理所捕获的纱线图像，以获得关于在沿着纱线边缘的区域中的纱线结构的数据，根据所获得的数据，评估沿着纱线边缘的纱线结构的变化，将沿着纱线边缘的纱线结构的这些变化与预设标准进行比较，并且如果沿着纱线边缘的纱线结构的这些变化超过预设标准，则将相关的纱线位置分类为纱线结构缺陷出现的位置。
如果光学纱线传感器在沿着纱线边缘的区域中捕获纱线包络的图像，则这对于捕获包缠纱的图像是有利的，该区域是沿着纱线边缘的图像场的有限区域，该图像场既延伸到纱线中又延伸到纱线外部的区中，其中这个区沿着纱线边缘定位。同时，通过数字图像分析方法对纱线包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差进行分析和/或执行对纱线结构的无序的分析。
根据一个实施例，为了分析包缠纱包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差，评估纱线图像的边缘相对于光学纱线传感器的方位的变化，其中，确定或设定纱线边缘方位的频谱的至少一个频率范围，并且在至少一个确定或设定的频率范围中监视和连续评估纱线图像的边缘方位的频谱。根据在至少一个确定或设定的频率范围中的纱线图像的边缘方位的被监视和连续评估的频谱，作为纱线包络与纱线的直线方向的偏差的函数来确定纱线表面的波纹度（waviness）。纱线包络图像与纱线的直线方向的当前横向偏差被连续地统计评估并与纱线表面的波纹度的参考值进行比较，其中纱线表面的波纹度的参考值由来自相同纺纱单元的纱线表面的波纹度值的长期平均、和/或由来自被设定成生产相同纱线的多个纺纱单元的纱线表面的波纹度值的长期平均形成，和/或纱线表面波纹度的参考值是根据在喷气纺纱机的纺纱工位（station）处的当前生产或加工或测量参数，例如借助于生产或加工或测量机器的中央控制***来设定的。在纱线表面的波纹度相对于表面波纹度的参考值的当前偏差的出现超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷。
根据一个实施例，取决于当前的纱线参数，尤其是取决于用于纱线生产的纤维材料的类型、纱线移动的速度、纺纱喷嘴中的纺纱压力、所纺纱线的细度以及取决于纺纱单元的当前部件，尤其是纺纱喷嘴的类型来设定包缠纱的边缘方位的频谱的上述所分析的频率的范围。
根据一个实施例，为了分析包缠纱结构的无序，在对监视纱线结构中的无序重要的纱线长度的至少一部分上确定或设定至少一个用于监视野生纤维图像的区域，并且在这个区域中监视和评估纱线无序。根据纱线结构中的无序，作为包缠纱结构中的不规则性的出现的函数和/或作为包缠纱表面结构中的不规则性的出现的函数来确定纱线野生度。监视纱线野生度并将其与纱线野生度的参考值进行比较，由此纱线野生度的参考值是来自相同纺纱单元的纱线野生度的值的长期平均，和/或它是来自被设定成生产相同纱线的多个纺纱单元的纱线野生度的值的长期平均，和/或纱线野生度的参考值是根据生产或加工或测量机器的当前生产或加工或测量参数设定的，以及在当前纱线野生度与参考纱线野生度的偏差的出现超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷。
有利的是以下情况，取决于当前的纱线参数，尤其是取决于用于纱线生产的纤维材料的类型、纱线移动的速度、纺纱喷嘴中的纺纱压力、所纺纱线的细度以及取决于纺纱单元的当前部件，尤其是纺纱喷嘴的类型来设定用于监视在包缠纱长度的至少一部分上的野生纤维图像的区域。
为了增加检测包缠纱的结构缺陷的准确性和可靠性，同时执行对纱线包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差的分析和对纱线结构中的无序的分析。
为了在捕获纱线图像的同时复杂地确定包缠纱参数以检测纱线的结构缺陷，纱线质量的光学传感器感测至少一个纱线直径参数，特别是纱线直径。
用于检测包缠纱的结构缺陷的设备的原理在于（其中该设备包括具有至少一行辐射敏感元件的至少一个光学纱线传感器，并且进一步包括至少一个辐射源）该设备具有适于根据上述方法执行用于检测包缠纱的结构缺陷的方法的装置。
从生产或加工或测量机器的工作装置的高效使用的视角来看，如果光学纱线传感器由纱线质量的光学传感器形成，则是有利的。
为了确保设备的计算和控制性能，如果适于执行根据上述方法的检测包缠纱的结构缺陷的方法的装置包括具有存储器的微处理器或门阵列或ASIC类型的用户电子电路，或者包括这些元件中的至少两个的组合，则是有利的。
计算机程序（产品）的原理在于其包含指令，该指令使得根据前述段落的设备执行根据前述段落的检测包缠纱的结构缺陷的方法的步骤。
用于本发明的计算机可读介质的原理在于，它具有存储在其中的计算机程序，该程序包含指令，该指令使根据前述段落的设备执行根据前述段落的检测包缠纱设备的结构缺陷的方法步骤。
本发明基于这样的事实，即包缠纱的结构缺陷的出现也可以通过光学纱线传感器检测，该包缠纱即包括由平行纤维形成的芯的纱线，由此芯通过由包裹纤维和野生纤维组成的纤维包裹层绑在一起，该光学纱线传感器通过使用特殊的方法对所获得的描述包缠纱结构的视觉特征或视觉特征变化的数据进行详细处理，尤其是包缠纱的表面结构，由此根据由光学传感器捕获的纱线结构或纱线表面结构的特征变化，有可能确定纱线结构的这样的变化，或者更具体地，纱线表面结构的这样的变化，基于这些变化，有可能确定在纱线生产本身之后的后续纱线加工过程中，即在纱线使用的加工阶段中，落入在其上表现出结构纱线缺陷（即所谓的加工纱线缺陷）的包缠纱的位置或部分的类别中的包缠纱位置或包缠纱部分。
因此，根据本发明的方法不检测影响由常规纱线质量参数描述的纱线质量的纱线缺陷，诸如薄和厚位置的出现、毛羽等，而是它只在纱线的后续加工期间，例如在机织或针织织物的生产期间，或者在机织或针织织物的生产之后，检测由于其特定特征或表现而出现在包缠纱的短部分上的缺点，当这些先前隐藏的缺陷在这个机织或针织织物上的某些位置或区域中作为某些位置或区域的光学差异出现时，其例如基于染色之后这些先前不可区分的纱线位置或部分的不同颜色，或者由于来自这些先前不可区分的纱线位置或部分的不同光反射等等。应该注意的是，这样的具有结构缺陷的纱线位置或部分不展现通常监视到的质量缺陷或纱线直径缺陷或纱线毛羽缺陷，由此通常这些具有结构纱线缺陷的位置具有降低的轴向强度，但是即使这个降低的轴向强度仍然足以用于纱线生产和用于这样的纱线的后续加工。然而，同时应该注意的是，如果纤维的包裹层不稳定、不均匀等，则纱芯没有被充分压缩。结果，纱线的径向强度降低，这继而导致这个纱线的更快磨损，这是作为结构纱线缺陷的表现。纱线的径向强度例如通过滚动试验来评估。自然地，光学纱线传感器不能在包缠纱的生产或加工或分析等期间监视纱线强度，或者它们不能在包缠纱的生产、加工或分析期间监视纱线张力的变化。
因此，根据本发明的解决方案在这样的事实下工作，即具有结构纱线缺陷的纱线的位置或部分的出现通过包缠纱的结构和特征的局部和短暂变化来表现，这在随后将纱线加工成产品（织物）中（在其期间上述部分与没有结构缺陷的纱线混合）导致在产品中形成可见的差异。应该注意的是，这个可见的差异不是由纱线强度的差异引起的，而是它是由包缠纱的结构和特征的差异代替了包缠纱的结构缺陷引起的。
应该添加的是，原则上，根据本发明的对具有结构缺陷的纱线的位置或部分的光学监视和评估不限制通过光学方法或其他方法执行的其他监视过程和纱线质量的评估，诸如从纱线中的质量或直径缺陷的出现的视角或从纱线毛羽的视角等监视纱线质量。相反地，可以说通过光学方法监视纱线和评估具有结构缺陷的纱线的位置或部分的出现（这是本发明的主题）将包缠纱的质量评估带到了全新的水平，其中包缠纱的评估更加详细得多，因为它聚焦于纱线结构的快速变化或纱线表面结构的快速变化的出现上，其目前在纱线生产期间或在包缠纱的后续加工或分析中没有以任何方式被应用。
因此，根据本发明详细分析包缠纱特征的主题是包缠纱结构的快速变化，特别是包缠纱表面结构的快速变化，尤其是由包裹纤维和/或由野生纤维对纱芯的包裹的变化以及野生纤维的松弛部分或自由端的出现，其它成纱纤维的自由端和由于不充分包裹导致的可能的纱芯松弛，或者直接在包缠纱的表面上和/或在包缠纱的表面外（表面上方）的非常有限的区域中。出于本发明的目的，包缠纱表面结构的这些快速变化很好地表征为纱线表面的波纹度的变化和/或纱线表面的野生度（无序）的变化，根据所述变化，包缠纱的这样的位置或部分可以被归类为具有包缠纱的结构缺陷的位置或部分。
如下从事物的本质上来说，光学纱线传感器原则上是众所周知的，尤其是评估纱线直径缺陷（并且如果适当，还有纱线毛羽）的纱线质量的光学传感器。这些传感器可以用于本发明，只要它们允许足够详细和快速地采集纱线图像，并且对所采集的关于包缠纱结构的视觉特征的图像数据进行加工，或者更具体地说，关于包缠纱的表面结构的视觉特征。优选地，使用传感器，其一个或多个感测元件提供足够的分辨率来捕获详细的纱线图像，以用于评估包缠纱的表面结构。这样的一个（或多个）感测元件例如是单行或甚至多行光学感测元件，其具有足够密度的辐射敏感元件，所述辐射敏感元件横向于纱线移动路径彼此相邻地布置在行中，例如在喷气纺纱机的纺纱工位处或在绕线机的工作站处等。根据本发明的解决方案的另一优点是以下事实，即由光学纱线传感器获得关于包缠纱结构的视觉特征的图像数据，或者关于包缠纱的表面结构的视觉特征的图像数据，而没有任何附加的机械部件作用在包缠纱上，因此包缠纱不经受任何附加的应力，这使得有可能维持包缠纱的生产、加工或测量的高速度，并且不会影响所生产、加工或测量的包缠纱的质量。此外，对于不同类型的包缠纱中的结构纱线缺陷的光学监视和评估的设置的任何改变和调整可以仅通过软件修改和改变根据本发明的设备内的评估算法的相关参数来执行，这是快速且相对便宜的。另一优点是光学纱线传感器可以既对于根据本发明感测包缠纱又对于迄今为止使用的基于直径纱线缺陷、纱线毛羽等的原理的光学感测和纱线质量评估方法是通用的，这在经济上是有利的，并且简化了工作站的构造，例如，喷气纺纱机的纺纱单元或绕线机的工作站的构造。然而，同时应该注意的是，本发明也可以作为独立于评估包缠纱质量的现有手段的解决方案来实现。
从包缠纱图像加工的视角来看，使用数字图像分析，例如特定的图像分析程序，该程序在这里基于但不限于图像分析的这个特定程序，基于频域中信号的表示，该信号是光学纱线图像传感器的输出信号的表达，其中这个信号被理解为一系列适当选择的周期函数的和，该方法是与标准方法不同的方法，在标准方法中，光学纱线图像传感器的输出信号被理解为时间的函数。在实践中，三角函数（即正弦和余弦函数）的使用已被证明是最有效的。为此，例如通过傅立叶变换，将给定的输出信号分解成谐波分量（1，2.，3，……）并且创建给定信号的频谱。这个加工的输出是复数，因为每个频率具有其自己的振幅和相位。在这种情况下，通常使用振幅和相位谱。关于给定信号的信息由两个光谱一起携带，一个没有另一个就不包含完整的信息。频谱是某些信号频率在其重复、频率强度或还有振幅方面的表示。振幅谱是被测量的量的振幅对频率的依赖性。从频谱来看，对结果得到的复杂过程具有最大影响的简单振荡运动的频率是可见的。在我们的情况下，也有可能使用所谓的功率谱，通俗地说就是“信号的频率分量具有什么功率”，这可以简化为振幅谱的平方，但有必要考虑到功率谱指示能量信号比的事实，以及在一定程度上，这是与使用频域的经典方法的重要差异。
在我们的情况下，也有可能例如根据纺纱机、绕线机等的生产参数来确定，诸如纺纱速度、包缠纱移动速度等，对于本发明的目的来说重要的频谱的频率范围，并且有可能确定这个功率谱范围的“能量”。然后有可能用由此确定的值进行工作，例如，用于确定纱线表面的波纹度的标准。
另一选项是使用数字滤波器进行信号加工。在这种情况下，输入信号由数字带通滤波器处理，通过该数字带通滤波器，只有特定频率的信号可以传递到滤波器输出，由此特定频率是根据机器参数设定的、或者是以适当的方式确定的。
出于本发明的目的，纱线表面的波纹度意指纱线包络与纱线的直线方向的偏差。纱线表面的波纹度或纱线波纹度优选地通过存储来自线性光学感测元件上的纱线的每个图像的光学感测元件的第一个、或可能还有最后的连续遮蔽的辐射敏感元件的方位来确定，由此检测纱线边缘的当前方位，并且因此监视纱线包络，该纱线包络通过根据本发明的方法进一步分析。另外，对于线性光学感测元件上的每个纱线图像，首先过滤掉从纱芯突出的纤维，以及然后确定纱芯的至少一个边缘的光学传感器的被遮蔽的辐射敏感元件的方位。存储纱线边缘的方位，并且监视纱芯的包络。随后，根据本发明的方法来分析纱芯的包络。
术语“包缠纱的野生度（wildness）”基本上被理解为包缠纱评估的新的定性参数，其不同于今天用于包缠纱评估的定性参数，由此它也不同于称作纱线毛羽的参数。原则上，纱线野生度是包缠纱的指标（特性），其描述并量化了包缠纱结构中不规则性的出现，或者更具体地，包缠纱的表面结构中的不规则性，这主要是由于纤维包裹层对纱芯的包裹中的不规则性以及纱线结构本身中的其它不规则性导致的。因此，纱线野生度考虑了在纱芯上加捻（twist）的野生纤维、它们的数量、在纱芯上松弛的纤维的方向，并且还考虑了未加捻的自由端或野生纤维的其它部分的出现。此外，纱线野生度的参数考虑了由于纱芯的不充分局部包裹所致的纱芯松弛的出现。此外，纱线野生度的参数考虑了纤维从纱芯突出并沿着纱芯的边缘通过有限区域传到纱线毛羽评估区域等中的出现。因此，包缠纱的野生度是描述纱线结构中的无序度或包缠纱的短长度部分上的纱线结构中的无序度的特性。
一种监视和识别包缠纱结构的方法是：当由光学纱线传感器捕获纱线图像时，监视和识别沿着纱芯的边缘的窄带中的野生纤维的未加捻自由端，无论它是通过纱线将其阴影投射在光学感测元件的至少一行辐射敏感元件上而获得的纱线图像，还是它是通过来自纱线的辐射反射以及反射辐射入射在光学感测元件的至少一行辐射敏感元件上而获得的纱线图像。根据捕获的纱线图像，确定纱芯的方位和范围（大小、厚度、直径），并且沿着如此识别的纱芯在图像的设定窄带中记录的所有对象被认为是落在包缠纱的野生度的评估内的对象。
监视和识别包缠纱结构的另一方法是使用对纱线图像的图像分析，其具有对以下各项的方位和范围（大小、厚度、直径）的识别：纱芯、野生纤维的未加捻的自由端、以及缠绕在纱芯周围的野生纤维、包裹纤维的自由纤维端、从纱芯突出的纤维的自由端等，即位于纱线表面上的不规则性。
随后，例如，感测元件的被激活（被从纱线反射的辐射遮蔽或照射）的辐射敏感元件的数量被相加，由此辐射敏感元件位于沿着被识别的纱芯的设定窄带中的纱芯的被识别的图像之外。可选地，这些不规则性在所捕获的纱线图像内沿着纱芯在设定的窄带中被监视（例如，甚至跨传感器的几行敏感元件），包括整个纱线图像的图像分析，这使得能够沿着所捕获的包缠纱图像的整个宽度来识别包缠纱的结构中的不规则性等。
如上面已经提到的，也可以通过纱线图像的图像分析方法获得关于包缠纱的图像数据，或者更具体地，关于包缠纱的表面结构的图像数据，根据所述数据来通过图像分析方法确定描述包缠纱的视觉特征的数据，或者更具体地，描述包缠纱的表面结构的视觉特征的数据，并且根据本发明的方法使用这些数据来检测具有结构纱线缺陷的包缠纱的位置或部分。该图像分析是可能的，例如，借助于卷积方法、滤波方法、图像中的边缘或对象的检测等，例如，根据作者Klima，M.，Bernas，M.，Hozman，J.，
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
，P.的出版物：
Figure 741436DEST_PATH_IMAGE004
（图像信息处理），CVUT的教科书，Praha 1996，然后根据在http://teachme.free.fr/lmageProc.pdf处可获得的出版物《数字图像处理导论》，
Figure 658577DEST_PATH_IMAGE006
，以及根据作者
Figure 235051DEST_PATH_IMAGE008
的出版物：
Figure 364681DEST_PATH_IMAGE010
（图像数据分析方法）（5/2002）以及其他。
附图说明
附图中示意性地表示了本发明，其中：
图1示出了喷气纺纱机及其纺纱工位之一的布置，
图2示出了根据本发明的设备的总体布置的细节，
图2a示出了根据本发明的设备的一个实施例的布置的细节，
图2b示出了根据本发明的设备的第二实施例的布置的细节，
图3示出了根据本发明的包缠纱及其部分的结构的示例，
图4示出了具有结构缺陷的包缠纱的结构的示例，
图5示出了根据本发明的包缠纱的结构缺陷的评估的粗略流程图，
图5a示出了根据本发明的包缠纱的结构缺陷的评估的详细流程图，
图6示出了具有一个确定的或设定的频率范围的频域中的纱线表面边缘方位的频谱（边缘方位的变化），该频率范围对于监视纱线表面边缘方位的频谱（边缘方位的变化）是重要的；
图7示出了根据本发明的经受结构缺陷检测的实际包缠纱的捕获图像；
图8a示出了来自用于本发明的目的的实际包缠纱的边缘检测的图像，该图像例如由图2a的传感器的布置捕获，
图8b示出了来自用于本发明目的的实际包缠纱的纱芯、包裹纤维和野生纤维的检测的图像，该图像例如由图2b的传感器的布置捕获，
图8c示出了用于本发明的目的的从纱线结构的检测中捕获的图像，该图像由图8a和图8b的捕获图像的组合创建。
具体实施方式
将参照用于在喷气纺纱机的纺纱工位（station）1处生产包缠纱3期间检测包缠纱3的结构缺陷的方法的示例性实施例来描述本发明。然而，本发明适用于众多其他纺织机，特别是绕线机和用于测量包缠纱3的质量的机器。因此，本发明不仅适用于在包缠纱3的生产期间在线非接触检测包缠纱3的结构缺陷，而且适用于包缠纱3的后续加工阶段，例如，当卷绕包缠纱3时，当将包缠纱3加工成后续产品时，等等。
当在下文中仅使用术语“纱线”时，它将表示“包缠纱3”，其包括由平行纤维形成的芯30，芯30与纤维包裹层绑在一起，该纤维包裹层包括包裹纤维31和野生纤维32。
用于检测包缠纱3的结构缺陷的方法，该包缠纱3包括由平行纤维形成的芯30，芯30与纤维包裹层绑在一起，该纤维包裹层包括包裹纤维31和野生纤维32，该方法使用了这样的事实，即纱线3的图像由纱线3的至少一个光学传感器6在纱线3的至少一部分长度上捕获。光学纱线传感器6包括至少一行610辐射敏感元件6100和至少一个辐射源62，并且光学传感器6连接到配备有软件的电子装置7。通过数字图像分析方法处理纱线3的捕获图像，以获得关于纱线3表面结构的数据，并且根据这些所获得的数据，评估沿着纱线3长度的纱线3表面的结构变化。将纱线3表面的结构的这些变化与预设标准进行比较，并且如果纱线3表面的结构的这些变化超过预设标准，则纱线的相关位置被确定为包缠纱3的结构缺陷V的出现位置。
优选地，纱线的光学传感器6沿着纱线3的边缘H捕获包缠纱3的图像，并且通过数字图像分析方法处理所捕获的纱线3的图像，以获得关于沿着纱线的边缘的纱线3结构的数据，并且根据所获得的数据，评估沿着纱线3的边缘的纱线结构的变化。将沿着纱线3的边缘的纱线的结构的这些变化与预设标准进行比较，并且如果沿着纱线的边缘的纱线3表面的结构的这些变化超过预设标准，则将纱线的相关位置确定为包缠纱3的结构缺陷V出现的位置。
有利的是下面的情况，纱线的光学传感器6沿着纱线3的边缘捕获纱线包络的图像，并且通过数字图像分析来对纱线3的包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差进行分析，和/或执行对纱线结构的无序度的分析。
为了分析纱线3包络的图像与纱线3的直线方向的横向偏差，在纱线移动期间，例如在纱线生产或纱线卷绕期间，评估纱线图像的边缘H相对于纱线光学传感器6的方位变化等，由此连续地监视和评估在纱线移动期间纱线3的边缘H的方位的频谱的一个频率范围O和在确定或设定的至少一个频率范围0中的纱线3的图像的边缘H的方位的频谱E。根据在至少一个确定的频率范围O中的纱线3图像的边缘H的方位的监视和连续评估的频谱E，作为纱线3包络与纱线3的直线方向的偏差的函数来确定纱线3表面的波纹度K。纱线3包络的图像与纱线3的直线方向的当前横向偏差被连续地统计评估，并且与纱线表面的波纹度K的参考值Kref进行比较，其中，纱线3表面的波纹度K的参考值Kref形成为来自相同单元1的纱线3表面的波纹度K的值的长期平均和/或形成为来自多个单元1的纱线3表面的波纹度K的值的长期平均，该多个单元1被设置成生产或处理或测量相同纱线3，和/或纱线3表面的波纹度K的参考值Kref是根据生产或加工或测量机器的当前生产或加工或测量参数来设定的，以及在出现纱线3表面的波纹度K相对于纱线3的波纹度K的参考值Kref的当前偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷V。
根据一个实施例，取决于当前的纱线参数3，尤其是取决于用于纱线生产的纤维材料的类型3、纱线移动3的速度、纺纱喷嘴20中的纺纱压力、所纺纱线3的细度以及取决于纺纱单元2的当前部件，尤其是纺纱喷嘴20的类型等等来设定包缠纱3的边缘H的方位的频谱E的所分析的频率的范围。
为了分析包缠纱3结构的无序，确定或设定至少一个用于监视纱线长度3的至少一部分上的野生纤维32的图像的频域OL，该域OL对于监视纱线结构3中的无序是重要的，并且在这个域OL中监视和评估包缠纱3结构的无序。根据纱线3结构中的无序，作为包缠纱结构中的不规则性的出现的函数和/或作为包缠纱3表面结构中的不规则性的出现的函数来确定纱线3野生度（wildness）W。监视纱线3野生度W并将其与纱线3野生度W的参考值Wref进行比较，由此纱线3野生度W的参考值Wref形成为来自相同单元1的纱线野生度W的值的长期平均，和/或来自被设定成生产相同纱线的多个单元1的纱线野生度W的值的长期平均，和/或纱线3野生度W的参考值Wref是根据生产或加工或测量机器的当前生产或加工或测量参数设定的，并且在当前纱线野生度W与纱线野生度W的参考值Wref的偏差
Figure 319999DEST_PATH_IMAGE013
超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷V。
有利的是以下情况，取决于当前的纱线参数3，特别是取决于用于生产纱线3的纤维材料11、14的类型、纱线3移动的速度、纺纱喷嘴20中的纺纱压力、所纺纱线3的细度以及取决于纺纱单元2的当前部件，尤其是纺纱喷嘴20的类型等，设定用于监视在包缠纱3长度的至少一部分上的野生纤维32的图像的域OL。
优选地同时执行对包缠纱3包络的图像与纱线3的直线方向的横向偏差的分析和对纱线3结构中的无序的分析，以实现更准确的结果并且增加纱线3中的结构缺陷V的检测的可靠性。
为了高效地使用机器的工作站1处的装置，纱线3的至少一个平均参数，尤其是纱线3的直径
Figure 876882DEST_PATH_IMAGE014
，由纱线3质量的光学传感器6感测，该光学传感器6同时捕获包缠纱3的图像，以用于检测纱线的结构缺陷V。
用于检测包缠纱3的结构缺陷的设备具有纱线3的至少一个光学传感器6，该光学传感器6具有至少一行610辐射敏感元件6100。该设备进一步包括至少一个辐射源62，并且还被提供适于执行例如在喷气纺纱机上生产包缠纱3期间或者在卷绕先前生产的纱线3期间等等对包缠纱3的结构缺陷V进行光学检测的方法的装置。根据优选实施例，光学纱线传感器6由纱线质量的光学传感器形成。适于执行用于光学检测包缠纱3的结构缺陷V的方法的装置或电子装置7包括：具有存储器的微处理器或门阵列或ASIC类型的用户电子电路，或者包括这些元件中的至少两个的组合。
用于实施本发明的计算机程序（产品）包括：用于光学检测包缠纱3的结构缺陷的设备的指令，该设备执行用于光学检测包缠纱3的结构缺陷的方法的步骤。这个计算机程序优选地存储在计算机可读介质中。
下面的描述聚焦于描述用于生产包缠纱的喷气纺纱机的布置的示例，该包缠纱包括由平行纤维形成的芯30，该芯30被包括包裹纤维31和野生纤维32的纤维包裹层缠绕，并且聚焦于描述纱线3的图像采集和图像处理的示例，以及出于在喷气纺纱机上生产包缠纱3期间光学检测纱线3的结构缺陷V的目的对纱线3图像的评估。充分地，这个描述也可以用于处理包缠纱3或以其他方式处理包缠纱3的绕线机和其他纺织机，例如，专用纺织机或测量机器等。
喷气纺纱机包括至少一行彼此相邻布置的相同的纺纱工位1。每个纺纱工位1包括用于生产包缠纱3的纤维材料的容器。该容器通常由其中储存纤维条11的条筒10形成。纺纱工位1进一步包括牵伸设备13，从筒管10向该牵伸设备13馈送长条11，并且该牵伸设备13将长条11减小成适合馈送到纺纱喷嘴20的形成物14，该纺纱喷嘴20布置在纺纱单元2中，该纺纱单元2是纺纱工位1的一部分。
纺纱单元2适于将纺纱喷嘴20中的纤维形成物14转换成纱线3，纱线3通过布置在纺纱工位1处的抽出机构4沿纺纱单元2下游的纤维材料移动的方向从纺纱单元2中抽出，这里纤维材料已经处于纱线3的形式中。纺纱工位1进一步包括线筒50上的纱线3的横动和打结设备5，该设备5布置在纱线3的抽出机构4的下游沿纤维材料移动的方向上的纺纱工位1处，并且适于跨旋转线筒50的宽度横动纱线3并且将纱线3卷绕到旋转线筒50上。
纱线3的至少一个光学传感器6布置在来自纺纱单元2的纱线3的出口21与纱线3到线筒50上的横动和卷绕设备5之间。纱线3的光学传感器6适于在喷气纺纱机的纺纱工位1处生产纱线3期间执行纱线3的光学感测，即，在生产纱线3期间捕获纱线3图像。光学纱线3传感器6连接到配备有软件的电子装置7。根据本发明，纱线3的光学传感器6和电子装置7适于捕获纱线图像并对其进行处理，即，获得并处理关于包缠纱3的视觉特征的信息，或者更具体地，由光学传感器6提供的关于包缠纱的表面结构的视觉特征的数据，无论是以纱线图像的形式还是以对应于一些监视参数的输出信号的形式，两者都用于在喷气纺纱机的纺纱工位1处的纱线生产期间检测纱线3的结构缺陷。
光学传感器6通常包括至少一个辐射源60，其相对于纱线3布置在合适的方位中，或者相对于纱线3传过光学传感器6的路径布置在合适的方位中。光学传感器6进一步包括光学感测元件61，辐射源60也相对于该光学感测元件61适当地布置。
在图1至2a中所示的示例性实施例中，辐射源60与感测元件61相对布置，由此在辐射源60与感测元件61之间布置有测量槽62，用于在纱线3生产期间的感测纱线3期间纱线3的通过。因此，在纱线生产期间，纱线3随着其在纺纱工位1处被感测而传过测量槽62。
在另一示例性实施例中，存在辐射源60、感测元件61和纱线3路径的另一合适的相互布置，即，在纱线3的生产期间被感测的纱线3的方位，包括例如图2b中图示的实施例，其中存在用于通过由辐射源60发射并从纱线3反射的辐射来感测纱线3的布置，该布置位于感测元件61前面的测量空间中，辐射源60位于纱线3的与感测元件61相同的侧上，或者换句话说，辐射源60在这里从感测元件61从其指向纱线的相同的方向照射纱线3。
在未图示的示例性实施例中，光学传感器6包括至少一对辐射源60，其中一个辐射源60与感测元件61相对布置，并且测量槽62布置在这个辐射源60与感测元件61之间，并且其它辐射源60布置在纱线3的与感测元件61相同的侧上，即，辐射源60在这里从感测元件61从其指向纱线的相同的方向照射纱线3。因此，原则上这是图2a中所示实施例的辐射源60和图2b中所示实施例的辐射源的组合。辐射源60的这个组合是有利的，因为与感测元件61相对布置的辐射源60（参见图2a）用于在感测元件61上创建纱线3的轮廓，并且与感测元件61同向布置的辐射源60（参见图2b）用于感测从纱线3反射并入射在感测元件61上的辐射。在这种情况下，上述两个辐射源60相互同步，使得它们发射的辐射快速交替，因此一个感测元件61能够不仅交替地感测纱线3的轮廓，即边缘H、它们的横向位移、纱线3结构在纱线3表面投影上的不规则性的出现和参数，诸如包裹纤维31、野生纤维32、野生纤维的自由端320、野生纤维32的松弛部分321、纱线3芯30的短松弛部分LN、包裹纤维31的突出端310、纱线3芯30的纤维的突出端300等，参见图8a，但是它也能够从面向感测元件61的侧来感测纱线3结构的视觉外观，即纱线3芯30被包裹纤维31和被野生纤维32的包裹，以及包裹纤维31本身、野生纤维32本身、野生纤维32的自由端320、野生纤维32的松弛部分321、纱线3芯30的短松弛部分LN、包裹纤维31的突出端310、纱线3芯30的纤维的突出端300等，参见图8b。为了处理纱线图像和所获得的关于所生产的包缠纱3的结构的视觉数据，包缠纱3的图像采集的这些结果则可以单独处理，参见图8a和图8b，或者可能有利的是将它们组合起来，参见图8c，并且一起处理它们。
辐射源60由合适的辐射发射器形成，例如点或多点或平面发射器等，可选地，在它之前有合适的光学器件，用于优化辐射方向，以改善感测纱线3的过程。例如，在图2a的实施例中，在点辐射发射器的前面布置了准直光学器件600，用于将来自辐射源60的光射线通过测量槽62平行化到感测元件61上等。
感测元件61包括至少一行610彼此相邻布置的辐射敏感元件6100（像素），其中该行610辐射敏感元件6100被布置成以其长度L基本上横向于纱线3，在所示实施例中，该行610辐射敏感元件6100被布置成以其长度L基本上横向于纱线3生产期间纱线3移动的方向P，即横向于纱线3生产期间的纱线3路径。
在未图示的示例性实施例中，纱线传感器6包括至少两个感测元件61，每个具有至少一行610彼此相邻布置的辐射敏感元件6100，由此至少两个感测元件61相对于彼此以及还相对于纱线路径3在空间上定向，即相对于彼此以及相对于在喷气纺纱机的纺纱工位1处被感测的纱线3定向，其使得能够捕获纱线3的多维图像，并且对以这种方式捕获的纱线3的图像的结果执行多维加工，这尤其有助于增加确定纱线3的具有结构缺陷V的位置或部分的出现的准确性。
在另一未图示的示例性实施例中，物理上不同的纱线3传感器被分配给光学纱线传感器6，例如纱线3张力传感器、电容式纱线传感器、纱线振动传感器、声音纱线传感器等，这使得有可能根据当前的需要将根据本发明的感测纱线3的结构缺陷的光学原理与纱线3的物理上不同的感测适当地组合。
优选地，光学纱线3传感器6由纱线3质量的光学传感器组成，其可以提供关于被感测的纱线3的视觉外观的全面和详细的数据，即，其可以以所需的质量且以所需的速度来捕获纱线图像。
具有软件的电子装置7包括硬件元件，该硬件元件提供计算性能和逻辑操作以执行软件操作，用于处理由光学传感器6捕获的输出纱线3的图像，以及用于在喷气纺纱机的纺纱工位1处的纱线3生产期间检测纱线3的结构缺陷V。
如果电子装置7包括具有存储器的微处理器或门阵列或ASIC类型的用户电子电路或这些元件中的至少两个的适当组合，即微处理器、门阵列或ASIC类型的用户电子电路，则是有利的，其由此构成适于执行软件操作以处理由光学传感器6捕获的输出纱线3的图像并且在喷气纺纱机的纺纱工位1处的纱线生产期间检测纱线3的结构缺陷V的装置。
包含在计算机可读介质中的软件是电子装置7的一部分，该软件被提供程序块或被提供指令，所述程序块或指令适于执行软件操作以处理由光学传感器6捕获的纱线3的图像并且检测纱线的结构缺陷V，并且使得根据本发明的用于检测纱线3的结构缺陷V的整个设备，其包括至少一个纱线3光学传感器6，该光学传感器6具有彼此相邻布置的至少一行610辐射敏感元件6100，光学纱线传感器6利用软件连接到电子装置7，以根据所需方法运行，即执行根据本发明的方法的步骤。
用于本发明的计算机可读介质包括根据以上段落的计算机程序和软件。
例如在喷气纺纱机的纺纱工位1处生产的包缠纱3包括：由一束基本平行的纤维形成的芯30，由此纱线3的芯30被纤维包裹层缠绕，该纤维包裹层包括包裹纤维31和野生纤维32。包裹纤维31以具有螺旋的相对规则的螺距R的螺旋来缠绕在纱线3的芯30周围。野生纤维32也以螺旋来缠绕在纱线3的芯30周围，但是这些螺旋沿着纱线3的长度具有可变的不规则螺距，如图3中借助于符号R1、R2、R3所示，或者野生纤维32具有纱线3的芯30的未完成缠绕，并且因此形成从纱线3的芯30突出的未加捻（自由）端320。替换地，野生纤维3具有在纱线表面上形成毛簇或毛圈的松弛部分321。此外，包缠纱表现出纱线3的芯的短松弛部分LN、包裹纤维31的突出端310、纱线3的芯纤维30的突出端300等、以及突出或自由端300、310和320。
本发明在喷气纺纱机的纺纱工位1处生产包缠纱3的应用示例在于，由光学纱线3传感器6捕获移动的包缠纱3的至少一部分长度的图像，由此获得关于纱线3的外观（图像）的数据D1，即，关于纱线3的视觉外观的数据，或者更具体地，关于纱线3的视觉结构的数据。根据这些数据D1，随后提取描述性数据D2，数据D2描述了纱线3的芯30如何被包裹纤维31和/或被野生纤维32缠绕，换句话说，描述了视觉纱线3的结构是什么。根据所提取的描述性数据D2，确定包裹纤维31和/或野生纤维32对纱线3的芯30的包裹S。在喷气纺纱机的纺纱工位1处生产纱线3期间，纱线3的芯30被包裹纤维31和/或野生纤维32的包裹S被连续地确定，由此检测纱线3的芯30被包裹纤维31和/或被野生纤维32的包裹S的变化。如果检测到（即发现）纱线3的芯30被包裹纤维31和/或野生纤维32的包裹S的变化，则确定纱线3的结构缺陷V的对应出现位置，例如如图4中所示。
另外，由于在喷气纺纱机的纺纱工位1处纱线3移动的速度，从纱线3表面结构的视觉变化，即，纱线3的边缘H附近的纱线3表面的结构，从纱线3边缘H的移动等，似乎有可能非常好地确定纱线3的芯30被包裹纤维31和/或野生纤维32的包裹S，这一切都在沿着纱线3的监视区Z中，或者在纱线3包络中。
似乎纱线3表面结构的视觉变化的确定可以通过对纱线3表面结构进行分析来执行，目的在于确定纱线3表面的波纹度K和/或根据野生纤维32的特征确定纱线3野生度W。
如果检测到纱线3表面的波纹度K的偏差
Figure 816020DEST_PATH_IMAGE015
，例如，与纱线3表面的波纹度K的长期统计平均相比超过设定的判定阈值，例如超过5%，和/或如果检测到纱线3野生度W的偏差
Figure 14920DEST_PATH_IMAGE016
，例如与纱线3野生度W的长期统计平均相比超过设定的判定阈值，例如超过5%，则确定纱线3的结构缺陷V的对应出现位置，如例如图4中图示的。
在光学传感器6的感测元件61的宽度方向上，或者在纱线3的光学传感器6的感测元件61的至少一行610元件6100（其彼此相邻布置）的长度方向上，在纱线3表面的边缘H的方位的频谱E的频域中，可以很好地确定包缠纱表面的波纹度K。在这个频域中，确定或设定至少一个频率范围O，该频率对于监视纱线3表面的边缘H的方位的频谱E（边缘方位的变化
Figure 418219DEST_PATH_IMAGE018
）是重要的，并且在至少一个确定或设定的范围O中，监视并连续评估纱线3表面的边缘H的方位的这个频谱E。根据在至少一个确定或设定的频率范围O中对纱线3表面的边缘H的方位的频谱E的监视和连续评估，确定了纱线3表面的波纹度K，其基本上描述了纱线3的芯30上的包裹纤维31的螺旋在长度方向或所感测的纱线3的移动方向P上的螺距R的行为，即，其基本上描述了包裹纤维31对纱线3的芯30的包裹。
纱线3的结构缺陷出现的对应位置的改进的确定是通过监视和连续统计评估纱线3表面波纹度的当前波纹度K与纱线3表面的参考波纹度Kref的偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE019
来执行的。纱线3表面的参考波纹度Kref或者被确定为来自相同纺纱单元2的纱线3表面的波纹度K的长期平均，和/或被确定为来自被设定成生产相同纱线3的多个纺纱工位2的纱线3表面的波纹度K的长期平均，和/或纱线3表面的参考波纹度Kref是根据喷气纺纱机的纺纱工位1处的当前生产参数来设定的。
为了检测纱线结构缺陷V的出现位置，检测当前检测到的纱线3表面的波纹度K与设定阈值的偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE021
的出现，例如超过5 %。
根据本发明的另一实施例，使用在光学传感器6的感测元件61的宽度方向上的纱线3表面的边缘H的方位的频谱E的频域中的纱线3表面的波纹度K的确定，与纱线3表面的边缘H的方位的频谱E的长期平均进行比较来设定至少一个频率范围O（这对于监视纱线表面的边缘H的方位的频谱E（边缘方位的变化
Figure 614845DEST_PATH_IMAGE022
）是重要的）取决于纱线3的当前生产参数、尤其是取决于用于纱线3生产的纤维材料11、14的类型、纱线3移动的速度、纺纱喷嘴20中的纺纱压力、所纺纱线3的细度，以及取决于纺纱单元2的当前部件，尤其是纺纱喷嘴20的类型来执行。
纱线3的芯30的包裹S可以通过确定纱线3野生度W来很好地确定，其原则上评估纱线3结构的无序度，由此这个评估包括评估纱线3的芯30被包裹纤维31以及被野生纤维32的包裹，以及评估包裹纤维31本身、野生纤维本身、野生纤维32的自由端320、野生纤维32的松弛部分321、纱线3的芯30的短松弛部分LN、包裹纤维31的突出端310、纱线3的芯30纤维的突出端300等，这一切都在野生纤维32的频谱的时域中，其中在沿着纱线3的芯30的边缘H的有限区域Z中确定或设定至少一个域OL，该域OL对于监视由上述参数表示的纱线3结构中的无序是重要的。在纱线3结构3中的无序频谱的这个确定或设定域OL中，纱线3的芯30的包裹被监视和评估，即，纱线3的芯30被包裹纤维31和被野生纤维32包裹，包裹纤维31本身，野生纤维本身，野生纤维32的自由端320，野生纤维32的松弛部分321，纱线3的芯30的短松弛部分LN、包裹纤维31的突出端310、纱线3的芯30的纤维的突出端300等。
根据本发明，通过监视和连续统计评估当前纱线3野生度W与纱线3野生度的参考值Wref的偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，使用包缠纱3的野生度W来评估纱线3的结构缺陷。纱线3野生度的参考值Wref或者是来自相同纺纱单元2的纱线3野生度W的长期平均，和/或是来自被设定成生产相同纱线3的多个纺纱工位2的纱线3野生度W的长期平均，和/或纱线3野生度的参考值Wref是根据喷气纺纱机的纺纱工位1处的当前生产参数设定的。
为了容易和快速的评估，检测纱线3野生度W的偏差
Figure 103596DEST_PATH_IMAGE024
的出现超过设定的判定阈值，例如超过5%，以确定纱线3的结构缺陷V的出现。
为了便于设定纱线3的结构缺陷V的出现的检测，根据本发明的另一实施例，根据当前的纱线3生产参数，尤其是根据用于纱线3生产的纤维材料11、14的类型，纱线3移动的速度，纺纱喷嘴20中的纺纱压力，所纺纱线3的细度以及根据纺纱单元2的当前部件，尤其是纺纱喷嘴20的类型等来执行对于确定纱线3野生度的值W重要的区域的设定。
为了改进检测纱线3的结构缺陷V的准确度，连续监视纱线3表面的波纹度K和纱线3野生度W，并且根据纱线3表面的波纹度K的偏差以及根据纱线3野生度W的偏差来确定包裹纤维31和野生纤维32对纱线3的芯30的整体包裹KWS。
为了检测纱线3的结构缺陷V，纱线3的芯30的当前整体包裹KWS与纱线3的芯30的整体包裹KWS的参考度KWSref的偏差
Figure 637345DEST_PATH_IMAGE026
被监视并被连续统计评估。纱线3的芯30的整体包裹KWS的参考度KWSref或者是在相同纺纱单元2处生产的纱线3的芯30的整体包裹KWS的长期平均，和/或是在多个纺纱工位2处生产的纱线3的芯30的整体包裹KWS的长期平均，该多个纺纱工位2被设定成生产相同的纱线3，和/或纱线3的芯30的整体包裹KWS是根据喷气纺纱机的纺纱工位1处的当前生产参数来设定的。
在另一示例性实施例中，包缠纱3由纱线3质量的光学传感器6感测，该光学传感器6同时感测纱线3的至少一个直径参数，特别是纱线3的直径
Figure DEST_PATH_IMAGE027
。
工业实用性
本发明适用于生产包缠纱的喷气纺纱机。此外，它适用于绕线机，并且原则上它通常也适用于用于生产和/或加工和/或分析或测量包缠纱的其它类型的纺织机，其中不仅从直径特性的角度和毛羽方面，而且从生产和/或加工的纱线的结构变化的角度来评估生产或加工的包缠纱是必要的或合期望的。
参考列表
1 纺纱工位
10 条筒
11 长条
13 牵伸设备
14 纤维形成物
2 纺纱单元
20 纺纱喷嘴
21 来自纺纱喷嘴的纱线出口
3 包缠纱
30 包缠纱的芯
300 包缠纱芯的突出端
31 包裹纤维
310 包裹纤维的突出端
32 野生纤维
320 野生纤维的自由端
321 野生纤维的松弛部分
4 抽出机构
5 卷绕设备
50 线筒
6 光学纱线传感器
60 辐射源
600 准直光学器件
61 光学感测元件
610 彼此相邻布置的辐射敏感元件的行
6100 辐射敏感元件
62 测量槽
7 电子装置
D1 关于（在纱线图像上）纱线的视觉外观的数据
D2 关于纱芯如何被包裹纤维和/或野生纤维缠绕的描述性数据，或者关于纱线的视觉结构是什么的描述性数据
E 纱线表面的边缘的方位在光学传感器的感测元件的宽度方向上的频谱
Figure 570185DEST_PATH_IMAGE028
纱线直径
H 纱线边缘
Figure DEST_PATH_IMAGE029
纱线边缘的方位变化
K 纱线表面波纹度
Figure 531187DEST_PATH_IMAGE031
纱线表面波纹度的偏差
Kref 纱线表面的参考波纹度
KWS 包裹纤维和野生纤维对纱芯的整体包裹
Figure 507234DEST_PATH_IMAGE032
纱芯的参考整体包裹
L 布置的辐射敏感元件行的长度
LN 纱芯中的短松弛部分
O 对于监视纱线表面的边缘方位的频谱（边缘方位变化）而言重要的频率范围
OL 对于监视在沿着纱芯的边缘的有限区域中的野生纤维频谱的时域中的纱线结构中的无序而言重要的频域
P 在生产期间纱线移动的方向
R 包裹纤维的螺旋的螺距
R1、R2、R3 野生纤维的螺旋的螺距
S 纱芯的包裹
V 纱线的结构缺陷
W 纱线野生度
Figure 782357DEST_PATH_IMAGE033
纱线野生度的偏差
Wref 参考纱线野生度
Z 沿着纱线的监视区

Claims (14)

1.一种用于检测包缠纱的结构缺陷的方法，所述包缠纱包括由平行纤维形成的芯，由此所述芯通过纤维包裹层绑在一起，所述纤维包裹层包括包裹纤维和野生纤维，其中
-移动纱线的图像由至少一个光学纱线传感器在纱线长度的至少一部分上捕获，
-由此所述光学纱线传感器包括至少一行辐射敏感元件和至少一个辐射源，
-所述光学传感器连接到配备有软件的电子装置，
-由此所捕获的纱线图像通过数字图像分析方法处理以获得关于纱线表面结构的数据，
-根据所获得的数据，评估纱线表面结构沿着纱线长度的变化，
-将所述纱线表面结构的这些变化与预设标准进行比较，
-并且如果所述纱线表面结构的这些变化超过所述预设标准，则纱线的相关位置被确定为纱线结构缺陷的出现位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
-所述光学传感器沿着所述纱线边缘捕获包缠纱的图像，
-所捕获的纱线图像通过使用数字图像分析方法处理，以获得关于沿着所述纱线边缘的所述纱线结构的数据，
-根据所获得的数据，评估沿着所述纱线边缘的纱线结构的变化，
-将沿着所述纱线边缘的纱线结构的这些变化与预设标准进行比较，
-并且如果沿着所述纱线边缘的纱线结构的这些变化超过所述预设标准，则纱线的相关位置被确定为纱线结构缺陷的出现位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
-所述光学纱线传感器沿着所述纱线边缘捕获包缠纱的包络的图像，
-通过数字图像分析方法对纱线的包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差进行分析，和/或对所述纱线结构中的无序进行分析。
4.根据权利要求3所述的方法，其中
-为了分析包缠纱包络的图像与纱线的直线方向的横向偏差，评估纱线图像的边缘相对于所述光学纱线传感器的方位的变化，
-由此确定或设定所述纱线表面边缘的方位的频谱的至少一个频率范围，以及
-在至少一个确定或设定的频率范围中，监视和连续评估纱线图像的边缘的方位的频谱，
-根据在至少一个确定或设定的频率范围中的纱线图像的边缘的方位的监视和连续评估的频谱，作为纱线包络与直线纱线方向的偏差的函数来确定所述纱线表面的波纹度，
-所述纱线包络的图像与所述直线纱线方向的当前横向偏差被连续地统计评估，并且与纱线表面波纹度的参考值进行比较，其中，所述纱线表面波纹度的参考值由来自相同单元的纱线表面波纹度的值的长期平均和/或来自为生产或加工或分析相同纱线而设定的多个单元的纱线表面波纹度值的长期平均形成，和/或所述纱线表面波纹度的参考值是根据生产或加工或测量机器的当前生产或加工或测量参数来设定的，以及
-在纱线表面的波纹度与表面波纹度的参考值的当前偏差的出现超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
-取决于当前的纱线参数，尤其是取决于用于纱线生产的纤维材料的类型、纱线移动的速度、纺纱喷嘴中的纺纱压力、所纺纱线的细度以及取决于纺纱单元的当前部件，尤其是纺纱喷嘴的类型来设定包缠纱的边缘的方位的频谱的所分析的频率的范围。
6.根据权利要求3所述的方法，其中
-为了分析包缠纱结构的无序，确定或设定用于监视纱线长度的至少一部分上的野生纤维图像的至少一个区域，所述区域对于监视所述纱线结构中的无序是重要的，以及
-在这个区域中，监视和评估所述纱线无序，以及
-根据所述纱线结构中的无序，作为所述包缠纱结构中的不规则性的出现的函数和/或作为包缠纱表面结构中的不规则性的出现的函数来确定纱线野生度，以及
-监视所述纱线野生度并将其与所述纱线野生度的参考值进行比较，由此所述纱线野生度的参考值是来自相同单元的纱线野生度的值的长期平均，和/或是来自被设定成生产或加工或测量相同纱线的多个单元的纱线野生度的值的长期平均，和/或所述纱线野生度的参考值是根据生产或加工或测量机器的当前生产或加工或测量参数设定的，以及
-在所述纱线野生度与所述纱线野生度的参考值的当前偏差的出现超过设定的判定阈值时，检测到纱线的结构缺陷。
7.根据权利要求6所述的方法，其中
-取决于当前的纱线参数，尤其是取决于用于纱线生产的纤维材料的类型、纱线移动的速度、纺纱喷嘴中的纺纱压力、所纺纱线的细度以及取决于纺纱单元的当前部件，尤其是纺纱喷嘴的类型来设定用于监视在包缠纱长度的至少一部分上的野生纤维图像的区域。
8.根据权利要求3至7所述的方法，其中
-同时执行对所述包缠纱包络的图像与所述纱线的直线方向的横向偏差的分析和对所述纱线结构中的无序的分析。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中
-在捕获纱线图像以用于检测包缠纱的结构缺陷的同时，所述光学纱线质量传感器感测至少一个纱线直径参数，特别是纱线直径。
10.一种用于检测包缠纱的结构缺陷的设备，所述设备具有至少一个光学纱线传感器，该光学纱线传感器具有至少一行辐射敏感元件，并且所述设备进一步具有至少一个辐射源，以及适于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的装置。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于
-所述光学纱线传感器，其由纱线质量的光学传感器形成。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于
-适于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的装置，包括具有存储器的微处理器或门阵列或ASIC类型的用户电子电路，或者包括这些元件中的至少两个的组合。
13.一种计算机程序（产品），包含使根据权利要求10至12中任一项所述的设备执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤的指令。
14.一种计算机可读介质，其具有其中存储的根据权利要求13所述的计算机程序。
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