DE102007011499B3 - Running thread parameter determining method for use in textile machine, involves transforming thread signals by fast Fourier-transformation into complex signal spectrums, and determining speed of thread from shift and distance of sensors - Google Patents

Running thread parameter determining method for use in textile machine, involves transforming thread signals by fast Fourier-transformation into complex signal spectrums, and determining speed of thread from shift and distance of sensors Download PDF

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Abstract

The method involves transforming thread signals, which are detected by optical sensors (6a, 6b), by a fast Fourier-transformation into complex signal spectrums. A common complex data field is formed from parts of the complex signal spectrums by a complex conjugated multiplication. The common complex data field is transformed back to a time domain by an inverse Fourier-transformation. Speed of a running thread (2) is determined from a temporal shift and distance of the sensors corresponding to a maximum complex data field.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Es dient bei Textilmaschinen zur berührungslosen Bestimmung von Parametern eines laufenden Fadens und/oder zur Überwachung und/oder Optimierung eines Spulprozesses eines laufenden Fadens, insbesondere bei der Bildung einer aus einem laufenden Faden aufgewickelten Spule. Dabei wird an einer Spulstelle einer Textilmaschine, an der ein laufender Faden vorbeigeführt wird, eine Sensoreinrichtung mit mindestens zwei in einem festen Abstand in Bewegungsrichtung des Fadens hintereinander angeordneten, berührungslos arbeitenden Sensoren eingesetzt. Mittels dieser Sensoren werden jeweils kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen von der Geschwindigkeit des laufenden Fadens abhängige, geschwindigkeitsproportionale Fadensignale erfasst und einer Recheneinheit zugeführt. Aus den so erfassten Fadensignalen, die auch von der Struktur des Fadens abhängen können, und aus dem bekannten Abstand der Sensoren wird dann durch die Recheneinheit die Geschwindigkeit des laufenden Fadens bestimmt.The The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1. It is used in textile machines for non-contact Determination of parameters of a running thread and / or for monitoring and / or optimizing a winding process of a running thread, especially in the formation of a wound from a running thread Kitchen sink. It is at a winding unit of a textile machine, at the a running thread passed is a sensor device with at least two in a fixed Distance in the direction of movement of the thread arranged one behind the other, contactless working sensors used. By means of these sensors will be either continuously or at predetermined intervals from the Speed of the current thread dependent, speed-proportional Detected thread signals and fed to a computing unit. Out the thus detected thread signals, which also depends on the structure of the thread depend can, and from the known distance of the sensors is then by the arithmetic unit determines the speed of the current thread.

Klassische mechanische Messverfahren zur Geschwindigkeitsmessung des laufenden Fadens arbeiten mit abrollenden Messrädern. Mit dem Auftreten von Schlupf ist jedoch Reibung zwischen dem Garn und der Oberfläche des Messrades verbunden. Neben der durch den Schlupf entstehenden Messungenauigkeit können durch die Reibung bei empfindlichen Fäden nachteilige Qualitätsbeeinträchtigungen auftreten. Um derartige Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, berührungslose Messverfahren in der Textilindustrie einzusetzen.Classical mechanical measuring method for measuring the speed of the current Thread work with rolling measuring wheels. With the appearance of However, slip is friction between the yarn and the surface of the yarn Measuring wheel connected. In addition to the resulting from the slip inaccuracy can due to the friction in sensitive threads adverse quality impairments occur. To avoid such disadvantages, it is known non-contact Use measuring methods in the textile industry.

So ist beispielsweise aus der EP 0 000 721 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Geschwindigkeit von Textilfäden an einer Wickeleinrichtung bekannt, die nach dem sogenannten Korrelationsmessverfahren arbeitet. Dabei ermitteln zwei in Laufrichtung des Fadens in festem Abstand zueinander angeordnete Sensoren fortlaufend berührungslos und damit fadenschonend Fadensignale, die sich aus Unregelmäßigkeiten der Fadenoberfläche in Längsrichtung des Fadens ergeben, und die somit von der Struktur und der Geschwindigkeit des laufenden Fadens abhängen. Die beiden berührungsfrei arbeitenden Sensoren können insbesondere auf optischer oder kapazitiver Basis arbeiten. Das am ersten Sensor ermittelte Signal bzw. der daraus resultierende Signalverlauf wird zeitlich so weit verschoben, bis es bzw. er eine maximale Ähnlichkeit mit dem am zweiten Sensor ermittelten Signal bzw. dem entsprechenden Signalverlauf hat. Die dabei ermittelte Verzögerung des ersten Signals entspricht der Zeitspanne, die der Faden vom ersten bis zum zweiten Sensor benötigt. Da der Abstand der beiden Sensoren bekannt ist, läßt sich auf diese Weise die Fadengeschwindigkeit ermitteln. Die Bestimmung der Zeitspanne erfolgt hierbei über ein digitales Korrelationsverfahren mittels eines Korrelators.For example, from the EP 0 000 721 A1 a device and a method for measuring the speed of textile threads on a winding device known, which operates according to the so-called correlation measurement method. In this case, determine two in the direction of the thread at a fixed distance from each other arranged sensors continuously non-contact and thread-saving thread signals resulting from irregularities of the thread surface in the longitudinal direction of the thread, and thus depend on the structure and speed of the current thread. The two non-contact sensors can work in particular on an optical or capacitive basis. The signal determined on the first sensor or the resulting signal course is shifted in time until it or he has a maximum similarity with the signal or the corresponding signal curve determined at the second sensor. The determined delay of the first signal corresponds to the time required for the thread from the first to the second sensor. Since the distance between the two sensors is known, can be determined in this way the thread speed. The determination of the time span takes place via a digital correlation method by means of a correlator.

Zu diesem bekannten Kreuzkorrelationsverfahren wurde in der DE 42 25 842 A1 mit dem Laufzeitkorrelationsverfahren eine weiterführende Verbesserung vorgeschlagen, die zwar berechnungstechnisch durchaus zügig funktioniert, jedoch in der Praxis nur eine geringe Dynamik erlaubt. Von Nachteil beim vorbekannten Kreuzkorrelationsverfahren ist jeweils die große Anzahl von Multiplikationen, die bei hochdynamischen Fadenspulvorgängen notwendig sind, um die Korrelationsfunktion korrekt zu ermitteln. Beispielsweise benötigt die Kreuzkorrelation zur gleitenden Berechnung der Kreuzkorrelationsfunktion bei einer Ringfeldgröße von ca. 1024 Abtastpunkten ca. 1 Million Multiplikationen und entsprechend viele Additionen. Wenn man von einer gleitenden Kreuzkorrelationsfunktions-Berechnung mit einer Abtastfrequenz von 1 kHz ausgeht, dann muss der Signalprozessor eine Multiplikation in weniger als 1 × 10–9 Sekunden (= 1 Nanosekunde) durchführen. Derartig schnelle Prozessoren sind abgesehen von ihren hohen Stückkosten aufgrund der damit einhergehenden großen Wärmeerzeugung auch mit aufwendigen Kühlungsmaßnahmen verbunden, was wiederum zu einer weiteren Kostensteigerung führt. Der Einsatz derartiger Hochleistungs-Prozessoren ist daher in einer Serienapplikation bei Textilmaschinen nicht realisierbar.This known cross-correlation method has been described in the DE 42 25 842 A1 proposed a further improvement with the time-of-flight correlation method, which indeed works very quickly in terms of calculation, but in practice allows only a small degree of dynamics. A disadvantage of the previously known cross-correlation method is in each case the large number of multiplications which are necessary in the case of highly dynamic thread-winding processes in order to correctly determine the correlation function. For example, the cross-correlation for the sliding calculation of the cross-correlation function for a ring field size of approximately 1024 sample points requires approximately 1 million multiplies and correspondingly many additions. Assuming a sliding cross-correlation function calculation with a sampling frequency of 1 kHz, then the signal processor must perform a multiplication in less than 1 x 10 -9 seconds (= 1 nanosecond). Such fast processors are apart from their high unit costs due to the associated large heat generation associated with complex cooling measures, which in turn leads to a further increase in costs. The use of such high-performance processors is therefore not feasible in a series application in textile machines.

Für eine unter Kostengesichtspunkten wirtschaftlich realisierbare Serienapplikation bietet sich als Alternative nur die Möglichkeit der Reduzierung der Messfeldgröße an. Das ist jedoch nicht sinnvoll, da das Korrelationsverfahren ein statistisches Verfahren ist und eine Reduzierung der Messfeldgröße somit zwangsläufig zu einer Verringerung der Messgenauigkeit führen würde. Diese kostengünstigere Durchführung des Messverfahrens mit einer geringeren Anzahl von Rechenoperationen kann daher nur durch den Nachteil einer schlechteren Qualität des Messergebnisses erkauft werden, was bei hochdynamischen Messvorgängen jedoch nicht akzeptabel ist.For a under Cost-effective, economically feasible series application As an alternative, there is only the possibility of reducing the Measurement field size. The However, it does not make sense because the correlation method is a statistical Procedure is and a reduction of the measuring field size thus inevitably would lead to a reduction in measurement accuracy. This cheaper implementation of the Measuring method with a lower number of arithmetic operations can therefore only by the disadvantage of a poorer quality of the measurement result However, this is not acceptable for highly dynamic measurement processes is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das hochdynamische Messvorgänge bei geringen Kosten dennoch mit einer sehr hohen Messgenauigkeit ermöglicht, und somit auch für den Serieneinsatz bei Textilmaschinen gut geeignet ist, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.task The present invention is therefore an improved process of the type mentioned above, the highly dynamic measurement processes at low cost nevertheless with a very high measuring accuracy, and therefore also for the series use in textile machines is well suited, as well as a Arrangement for carrying out the Process.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Anordnung gemäß Anspruch 23 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1 and by an arrangement according to claim 23. Advantageous embodiments and developments of the invention result from the dependent claims.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass das Verfahren die folgenden Schritt aufweist:

  • – die von den beiden Sensoren im Zeitbereich erfassten Fadensignale werden zunächst jeweils einer Fourier-Transformation unterzogen und dadurch jeweils in ein komplexes Signalspektrum im Frequenzbereich transformiert,
  • – zumindest aus Teilen der beiden komplexen Signalspektren oder aus den vollständigen Signalspektren wird von der Recheneinheit durch eine komplex konjungierte Multiplikation ein gemeinsames komplexes Datenfeld gebildet,
  • – das gemeinsame komplexe Datenfeld wird einer inversen Fourier-Transformation unterzogen und dadurch wieder in den Zeitbereich zurücktransformiert,
  • – es wird ein Maximum des in den Zeitbereich rücktransformierten komplexen Datenfeldes ermittelt, und
  • – aus der zeitlichen Verschiebung, die der Lage des ermittelten Maximums entspricht, sowie aus dem bekannten Abstand der beiden Sensoren wird die Geschwindigkeit des laufenden Fadens bestimmt.
It is essential with the solution according to the invention that the method comprises the following steps:
  • The thread signals detected by the two sensors in the time domain are first subjected to a Fourier transformation each time and thereby each transformed into a complex signal spectrum in the frequency domain,
  • At least from parts of the two complex signal spectra or from the complete signal spectra, a complex complex data field is formed by the arithmetic unit by a complex conjugated multiplication,
  • - the common complex data field is subjected to an inverse Fourier transformation and thereby transformed back into the time domain,
  • A maximum of the complex data field transformed back into the time domain is determined, and
  • - From the time shift, which corresponds to the position of the determined maximum, and from the known distance of the two sensors, the speed of the running yarn is determined.

Durch die Verwendung der Fourier-Transformation muss die Korrelation nicht mehr im Zeitbereich durchgeführt werden, sondern sie kann im sogenannten Frequenzbereich erfolgen. Obwohl die erfindungsgemäß ausgeführten Transformationen zunächst ein Umweg zu sein scheinen, kann auf diese Weise die Anzahl der benötigten Multiplikationen vor allem bei größeren Datenmengen erheblich verringert werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren mit wesentlich weniger leistungsstarken Prozessoren und somit zu deutlich geringeren Kosten ausgeführt werden, was auch einen wirtschaftlichen Einsatz als Serienapplikation bei Textilmaschinen ermöglicht.By the use of the Fourier transform does not have the correlation more performed in the time domain but it can be done in the so-called frequency range. Although the transformations carried out according to the invention first may seem like a detour, this way the number of required Multiplications especially for larger amounts of data considerably be reduced. As a result, the inventive method with much less powerful processors and thus too run significantly lower costs, which is also a economical use as serial application in textile machines allows.

Der erfindungsgemäße Vorteil zeigt sich dabei um so stärker, je größer die Messfelder gewählt werden, so dass gerade bei hochdynamischen Messvorgängen mit einer Vielzahl von erfassten Signalwerten schon mit einer sehr deutlich geringen Anzahl von Rechenoperationen hoch genaue Messergebnisse erzielt werden. So kann durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Anzahl der notwendigen Rechenschritte bei einer Ringfeldgröße von ca. 1024 Abtastpunkten auf ca. 80.000 Multiplikationen verringert werden, was einer Reduzierung um 92% entspricht und somit einen erheblichen Vorteil bedeutet.Of the inventive advantage shows itself all the more so the bigger the Measuring fields are selected, so that especially with highly dynamic measuring operations with a variety of recorded signal values already with a very small number of Arithmetic operations are achieved highly accurate measurement results. So can by applying the method according to the invention, the number of necessary computation steps with a ring field size of approx. 1024 sampling points be reduced to about 80,000 multiplies, a reduction of around 92% corresponds and thus means a considerable advantage.

Das erfindungsgemäß ausgeführte Rechenverfahren ergibt einen Ergebnisvektor, der unmittelbar die Übereinstimmung der beiden Signale anzeigt. Im Gegensatz zu dem, vorbekannten Kreuzkorrelationsverfahren werden daher keine Verschiebungsoperationen mehr durchgeführt.The Calculation method according to the invention gives a result vector that immediately matches the match of the two signals. In contrast to the previously known cross-correlation method Therefore, no more shift operations are performed.

Für die Durchführung der komplex konjungierten Multiplikation zur Bildung des gemeinsamen komplexen Datenfelds müssen die beiden komplexen Signalspektren nicht unbedingt vollständig verwendet werden. Vorteilhafterweise können bestimmte Teile des aufgenommenen Signalspektrums zuvor entnommen werden. So benötigt die komplexe Multiplikation beispielsweise nicht den sogenannten Gleichanteil der Messfunktion, der durch die erste komplexe Spektrallinie dargestellt wird. Werden also beispielsweise in beiden Spektren diese Werte unterdrückt bzw. entnommen, so erhält man für die komplex konjugierte Multiplikation nur die sogenannten Wechselanteile des Spektrums.For the implementation of complex conjugate multiplication to form the common complex Data field must the two complex signal spectra are not necessarily fully used become. Advantageously, can certain parts of the recorded signal spectrum previously removed become. So needed the complex multiplication, for example, not the so-called DC component the measuring function represented by the first complex spectral line becomes. So, for example, in both spectra these values become repressed or removed, so receives one for one the complex conjugate multiplication only the so-called alternating parts of the spectrum.

Vorteilhafterweise werden dabei zumindest über ein bestimmtes Zeitintervall hinweg die Fadensignale von jedem Sensor jeweils kontinuierlich als ein im Zeitbereich verlaufender Fadensignalverlauf erfasst. Die hierbei erfasste Vielzahl von einzelnen Fadensignalen ergibt einen kontinuierlichen oder quasi kontinuierlichen Verlauf, was eine kontinuierliche Überwachung bzw. Optimierung des Spulprozesses eines laufenden Fadens ermöglicht.advantageously, be at least about a certain time interval, the thread signals from each sensor each detected continuously as a running in the time domain thread waveform. The case recorded variety of individual thread signals results a continuous or quasi-continuous course, which continuous monitoring or optimization of the winding process of a running thread allows.

Besonders günstig ist es, wenn die von den Sensoren erfassten Fadensignale oder Fadensignalverläufe zumindest für die Berechnungsdauer eines definierten Zeitintervalls in jeweils einer Speichereinheit zwischengespeichert werden. Diese Speicherung kann insbesondere als Datenvektor in einem sogenannten FIFO-Feld (FIFO = First-in-First-out) erfolgen. Während dieser Zwischenspeicherung können die in einem vorangehenden Zeitintervall abgespeicherten Werte transformiert und bearbeitet werden.Especially Cheap it is when the detected by the sensors thread signals or thread waveforms at least for the Calculation duration of a defined time interval in each case one Memory unit be cached. This storage can in particular as a data vector in a so-called FIFO field (FIFO = First-in-first-out). During this caching can they transformed values stored in a preceding time interval and edited.

Eine besonders schnelle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann erhalten, wenn die Fourier-Transformationen als Fast-Fourier- Transformationen durchgeführt werden. In gleicher Weise kann auch die inverse Fourier-Transformation als inverse Fast-Fourier-Transformation durchgeführt werden.A particularly fast embodiment of the inventive method is then obtained when the Fourier transforms as fast Fourier transforms carried out become. In the same way, the inverse Fourier transformation be performed as inverse fast Fourier transform.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Geschwindigkeit des laufenden Fadens über mehrere Zeitintervalle hinweg bestimmt und hieraus ein Geschwindigkeitsprofil bzw. ein Geschwindigkeitsverlauf gebildet wird. Aus den so ermittelten Geschwindigkeitsverläufen können verschiedene Parameter des überwachten Spulprozesses ermittelt werden. Auch kann hieraus zur Überwachung bzw. Optimierung des Spulprozesses auf das mögliche Vorliegen bestimmter Fehler geschlossen werden.Especially It is also advantageous if the speed of the current Thread over determined over several time intervals and from this a speed profile or a speed profile is formed. From the so determined speed gradients can various parameters of the monitored Winding process can be determined. Also it can be used for monitoring or optimization of the winding process for the possible presence of certain Errors are closed.

Darüber hinaus kann durch die Aufsummierung mehrerer einzelner Geschwindigkeiten unter Berücksichtigung der jeweiligen Messzeiten der Zeitintervalle die Länge des laufenden Fadens besonders exakt bestimmt werden. Die Lauflängenmessung des bei der Spulenherstellung aufgespulten Materials entspricht dem Integral oder der Summe der Einzellängen über eine gesamte Spulenreise Da diese Längenmessung wesentlich genauer ist, als die in der heutigen Serie eingesetzte Längenmessung über die Zählung der Trommelumdrehungen, kann die aufgespulte Fadenlänge sehr viel exakter bestimmt werden. Dabei kann vorteilhafterweise der Spulprozess über eine Steuereinrichtung beendet werden, wenn eine vorgebbare Länge des aufgespulten Fadens erreicht ist.In addition, by the buzz tion of several individual speeds, taking into account the respective measurement times of the time intervals, the length of the running yarn to be determined particularly accurately. The run length measurement of the wound up in the coil production material corresponds to the integral or the sum of the individual lengths over an entire coil travel Since this length measurement is much more accurate than the length measurement used in today's series on the count of drum revolutions, the coiled thread length can be determined much more accurately , In this case, advantageously, the winding process can be ended via a control device when a predefinable length of the wound yarn is reached.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden über geeignete Filtermittel bzw. Filtertechniken aus mindestens einem Signalspektrum ein vorgegebener oder vorgebbarer Frequenzbereich extrahiert und anschließend im Hinblick auf bestimmte Parameter des laufenden Fadens analysiert. Diese Analyse kann sowohl direkt im Frequenzbereich als auch nach Anwendung einer inversen Fourier-Transformation im Zeitbereich durchgeführt werden. So kann beispielsweise die Fadenstruktur, insbesondere der Fadendurchmesser bestimmt werden, wobei lediglich die für die Bestimmung der Fadenstruktur notwendigen Frequenzbereiche extrahiert bzw. entnommen werden. Prinzipiell entspricht der Aufbau der Sensoreinrichtung zwei Abschattungslichtschranken, die auf die Empfängersensoren den Schattenwurf und damit die Struktur des Fadens abbilden. Durch Nutzung dieser Signale besteht die Möglichkeit, den Fadendurchmesser simultan zum Messprozess zu bestimmen. Auch besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit von den analysierten Signalen Einfluss auf den Spulprozess zu nehmen. So kann beispielsweise die Entnahme eines definierten Teils des analysierten Materials durchgeführt werden.According to one particularly preferred embodiment the method according to the invention be over suitable filter means or filter techniques from at least one Signal spectrum a predetermined or predetermined frequency range extracted and subsequently analyzed with regard to certain parameters of the current thread. This analysis can be done both directly in the frequency domain and after Application of an inverse Fourier transformation performed in the time domain become. For example, the thread structure, in particular the Thread diameter can be determined, with only those for the determination extracted or removed the necessary frequency ranges of the thread structure become. In principle, the structure of the sensor device corresponds two shading sensors, which are on the receiver sensors depict the shadow and thus the structure of the thread. By use of these signals it is possible to to determine the thread diameter simultaneously with the measuring process. Also it is possible, dependent on to influence the winding process from the analyzed signals. For example, the removal of a defined part of the analyzed material carried out become.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der Geschwindigkeitsverlauf bzw. das Geschwindigkeitsprofil mittels einer Vergleichsvorrichtung mit mindestens einem vorgegebenen oder vorgebbaren Geschwindigkeits-Sollprofil und/oder Geschwindigkeits-Grenzprofil verglichen wird. Auch kann hierzu vor dem Vergleich zunächst eine Frequenzanalyse des Geschwindigkeitsprofils durchgeführt und das Ergebnis der Frequenzanalyse mit entsprechenden Vorgabewerten verglichen werden. Durch den Vergleich mit Sollprofilen und/oder Grenzprofilen kann auf das Vorliegen eines fehlerfreien Spulvorgangs oder aber auf bestimmter Ereignisse bzw. Fehler im Spulprozess geschlossen werden.Especially Furthermore, it is advantageous if the course of the speed or the velocity profile by means of a comparison device with at least one predetermined or predefinable speed target profile and / or speed limit profile is compared. Also can this before the comparison first performed a frequency analysis of the velocity profile and the result of the frequency analysis with corresponding default values be compared. By comparison with nominal profiles and / or Boundary profiles can be based on the presence of a faultless winding process or but closed on certain events or errors in the winding process become.

Dabei wird als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn das Geschwindigkeitsprofil von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Geschwindigkeits-Sollprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Geschwindigkeits-Grenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet. Abweichungen des Geschwindigkeitsprofil von einem bestimmten Geschwindigkeits-Sollprofil oder die Annäherung oder Überschreitung eines bestimmten Geschwindigkeits-Grenzprofils kann beispielsweise auf bestimmte Fehler beim Spulen oder Aufwickeln des Fadens hindeuten.there is an advantageous embodiment of the method according to the invention proposed that a signal output by a control device and / or the winding process is automatically modified, in particular terminated, if the speed profile of a given or predeterminable Speed set profile in a predetermined or predefinable Dimensions deviates and / or a speed limit profile except for a predetermined one or approaches or exceeds a predetermined level. Deviations of the velocity profile from a certain nominal speed profile or the approach or exceeding for example, a certain speed limit profile indicate certain errors when winding or winding the thread.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Auswertung der erfassten Signale besteht darin, dass die Beschleunigung des laufenden Fadens als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit über mehrere Zeitintervalle hinweg bestimmt und hieraus ein Beschleunigungsprofil bzw. Beschleunigungsverlauf gebildet wird.A further advantageous possibility to evaluate the detected signals is that the acceleration of the current thread as a time derivative of the speed over several Time intervals determines and from this an acceleration profile or acceleration profile is formed.

In einer dem Vergleich der Geschwindigkeitsprofile entsprechenden Weise kann daraus ebenfalls auf bestimmte Eigenschaften oder Ereignisse des Spulprozesses geschlossen werden. So kann Vorteilhafterweise von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet werden, wenn das Beschleunigungsprofil von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Beschleunigungs-Sollprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Beschleunigungs-Grenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet.In a manner corresponding to the comparison of the velocity profiles It may also depend on certain characteristics or events the winding process are closed. So can advantageously output by a control device, a signal and / or the winding process automatically modified, in particular stopped when the acceleration profile from a predetermined or predefinable acceleration nominal profile in deviates from a predetermined or predeterminable dimensions and / or a Acceleration limit profile approaches to a predetermined or predeterminable degree or this exceeds.

Ferner kann es günstig sein, die Varianz oder Standardabweichung des Geschwindigkeitsprofils und/oder des Beschleunigungsprofils zu bilden, wobei von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn die Varianz von einer vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Varianz in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einer Grenzvarianz bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder diese überschreitet.Further it can be cheap be the variance or standard deviation of the velocity profile and / or of the acceleration profile, wherein a control device outputs a signal and / or automatically modifies the winding process, in particular, terminates when the variance of a given or predefinable desired variance in a predetermined or predefinable Dimensions deviates and / or a limit variance up to a predetermined or approximated measure approximates or this exceeds.

Insbesondere kann so die Höhe der Varianz des Beschleunigungsprofils als ein Maß für die Zugkraftbeanspruchung bzw. Fadenspannung des laufenden Fadens ausgewertet werden. Bestimmt man beispielsweise die Höhe des Rauschpegels auf dem Beschleunigungssignal durch die Berechnung der Standardabweichung, so ergibt sich ein Maß für die Fadenzugkraftschwankungen während des Spulprozesses. Dabei wird vorzugsweise ein Warnsignal ausgegeben und/oder die auf den Faden wirkende Zugkraft reduziert und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert und/oder ein Garnabzugbeschleuniger verstellt, wenn die Zugkraftbeanspruchung steigt oder ein vorgebbares Maß überschreitet.In particular, the amount of variance of the acceleration profile can be evaluated as a measure of the tensile load or thread tension of the current thread. If, for example, one determines the height of the noise level on the acceleration signal by calculating the standard deviation, then a measure of the yarn tension fluctuations during the winding process results. In this case, a warning signal is preferably issued and / or reduces the tensile force acting on the thread and / or reduces the winding speed and / or a Garnabzugbeschleuniger ver when the tensile load increases or exceeds a specifiable level.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das Geschwindigkeitsprofil bezüglich Fehlführungen des laufenden Fadens auf einer aus dem laufenden Faden aufgewickelten Spule und/oder bezüglich Fehlaufwicklungen des laufenden Fadens auf eine zum Antrieb der Spule vorgesehene Nutentrommel ausgewertet wird. Mitunter kann es beim Spulprozess vorkommen, dass das Garn nicht mehr auf die Spule aufgewickelt wird, sondern sich auf die Nutentrommel wickelt. Wenn der Spulprozess dann nicht unterbrochen wird, kann es zur Blockierung bis hin zur Verformung der Leitkontoren kommen. In Standardspulmaschinen setzt man hierfür üblicherweise einen speziellen Sensor ein, der den Spulprozess abschaltet. Nachteil dieses Sensors ist, dass die Abschaltung erst nach dem Austreten des Wickels aus der Nutentrommel und somit zu einem relativ späten Zeitpunkt festgestellt werden kann. Demgegenüber wird diese Fehlfunktion mit dem erfindungsgemäßen Verfahren schon sehr früh erfasst, so dass dementsprechend schnell reagiert werden kann. Dabei wird vorzugsweise ein Warnsignal ausgegeben und/oder die Spule gekennzeichnet und/oder die Spulgeschwindigkeit reduziert und/oder die Fadenspannung reduziert, wenn ein vorgebbares Maß an Fehlführungen überschritten wird.Especially It is also advantageous if the velocity profile with respect to miscarriages of the running thread wound on one of the running thread Coil and / or faulty windings of the current thread on a provided for driving the coil Grooved drum is evaluated. Sometimes it may be during the winding process occur that the yarn is no longer wound up on the spool, but wraps itself on the grooved drum. When the winding process then it is not interrupted, it can be blocked all the way to Deformation of Leitkontoren come. In standard winder sets usually one for this special sensor that shuts off the winding process. disadvantage This sensor is that the shutdown only after the exit the reel from the grooved drum and thus at a relatively late time can be determined. In contrast, this malfunction with the method according to the invention very early recorded, so that accordingly can be reacted quickly. there Preferably, a warning signal is output and / or the coil marked and / or reduces the winding speed and / or reduces the thread tension, if a specifiable measure Errors exceeded becomes.

Besonders vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Umdrehungsperiodendauer einer aus dem laufenden Faden aufgewickelten Spule vorzugsweise über einen Impulsgeber ermittelt und daraus unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des laufenden Fadens sowie bei einer konischen Spule unter Berücksichtigung des Verlegehubes bzw. der Fadenchangierung ein oder mehrere Durchmesser der Spule bestimmt werden. Dabei wird der Spulprozess vorzugsweise beendet, wenn ein vorgebbarer Durchmesser erreicht ist. Auch kann vorteilhafterweise die Lage des antreibenden Durchmessers ausgegeben werden.Especially it is also advantageous when the revolution period of a wound from the current thread Coil preferably over determines a pulse generator and from this, taking into account the speed of the running thread as well as a conical coil under consideration the laying stroke or the Fadenchangierung one or more diameters the coil can be determined. In this case, the winding process is preferably terminated when a predeterminable diameter is reached. Also can advantageously the position of the driving diameter are output.

Über die hochdynamische Geschwindigkeitsmessung des Fadens durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auch an den Umkehrpunkten der Fadenchangierung direkt der Außendurchmesser und/oder der Innendurchmesser einer konischen Spule berechnet werden. Dabei ergeben sich die folgenden Zusammenhänge: vAußen = rAußen·ωSpule und vInnen = rInnen·ωSpule wobei r der Radius und v die Umfangsgeschwindigkeit ist.By means of the highly dynamic speed measurement of the thread by the method according to the invention, the outer diameter and / or the inner diameter of a conical bobbin can also be calculated directly at the reversal points of the threading. This results in the following relationships: v Outside = r Outside · ω Kitchen sink and v Inside = r Inside · ω Kitchen sink where r is the radius and v is the peripheral speed.

Wenn man davon ausgeht, dass die Winkelgeschwindigkeit ωSpule der Spule konstant ist, ergibt sich der Zusammenhang:

Figure 00100001
Assuming that the angular velocity ω coil of the coil is constant, the relationship arises:
Figure 00100001

Wird gleichzeitig mit der Erfassung der Spulgeschwindigkeit auch die Spulendrehzahl bzw. ωSpule erfasst, so kann bei bekannter Konusgeometrie auch der Außen- bzw. Innendurchmesser der konischen Spule sehr genau bestimmt werden.Is detected simultaneously with the detection of the winding speed, the bobbin rotational speed ω or coil, with a known geometry of the cone and the outer or inner diameter of the conical bobbin can be determined very accurately.

Ferner kann die Dichte der aus dem laufenden Faden aufgewickelten Spule bestimmt werden unter Berücksichtigung der Garnfeinheit sowie der Fadenlänge und der Spulengeometrie, insbesondere der Durchmesser und Länge der Spule. Vorzugsweise kann eine Information zur ermittelten Spulendichte ausgegeben werden und/oder ein Warnsignal erzeugt werden, wenn die Spulendichte einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Die Bestimmung der Spulendichte aus der Garnfeinheit, der Spulengeometrie und der gespulten Garnlänge ist ein Qualitätsmerkmal der produzierten Spule. Ist beispielsweise die Spulendichte in einem statistisch vergleichbaren Kollektiv stark abweichend, so kann davon ausgegangen werden, dass die vom Kollektiv abweichenden Spulen infolge einer zu hohen Fadenspannung und/oder eines zu hohen Anpressdrucks durch den Spulenrahmen oder sonstiger Umstände als qualitätsmindernd zu bezeichnen sind.Further may be the density of the wound from the current thread spool be determined under consideration the yarn count as well as the thread length and the coil geometry, in particular the diameter and length of the coil. Preferably An information about the determined package density can be output and / or a warning signal are generated when the coil density one exceeds specified limit. The determination of the package density from the yarn count, the coil geometry and the spooled yarn length is a quality feature the produced coil. For example, is the bobbin density in one? statistically comparable collective strongly divergent, so can of it be assumed that the deviating from the collective coil due to a too high thread tension and / or excessive contact pressure the creel or other circumstances as a quality-reducing to be designated.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit einer zum Antrieb der aus dem laufenden Faden aufgewickelten Spule vorgesehenen Nutentrommel vorzugsweise über einen Impulsgeber ermittelt wird, wobei die Messsignale bezüglich eines Schlupfes zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Spule einerseits und der Umfangsgeschwindigkeit der Nutentrommel andererseits ausgewertet werden. Die zum Schlupf erhaltenen Kenntnisse können für drei verschiedene vorteilhafte Bereiche eingesetzt werden:
So ist beispielsweise der durch ein Bildstörverfahren gezielt erzeugte Schlupf zwischen der Nutentrommel und der Spule überwachbar. Wenn der Schlupf von einem bestimmten Zielwert abweicht oder einen bestimmten Grenzwert über- oder unterschreitet, kann ein Warnsignal ausgegeben und/oder vorteilhafterweise der Bildstörhub durch eine Steuereinheit automatisch korrigiert werden.It is furthermore particularly advantageous if the rotational speed or circumferential speed of a groove drum provided for driving the coil wound from the running thread is preferably determined by means of a pulse generator, the measurement signals being evaluated with respect to a slip between the peripheral speed of the coil on the one hand and the circumferential speed of the groove drum on the other hand become. The knowledge obtained for slippage can be used for three different advantageous areas:
Thus, for example, the slippage between the groove drum and the coil, which is specifically generated by a picture interference method, can be monitored. If the slip deviates from a certain target value or exceeds or falls below a certain threshold value, a warning signal can be output and / or advantageously the image disturbance can be automatically corrected by a control unit.

Auch kann der Schlupf zwischen der Nutentrommel und der Spule bezüglich eines Auftrages von Paraffin auf den Faden ausgewertet werden. Nutz man zu der exakten Durchmesserbestimmung über die vorangehend beschriebene Ermittlung der Geschwindigkeiten an den Umkehrpunkten die von der Spulenachse abgenommene Spulenwinkelgeschwindigkeit, so kann der treibenden Durchmesser der konischen Spule dynamisch also während des Spulprozesses erfasst werden. Aufgrund von Beschleunigungsmechanismen (Bildstörung), die während des Spulbetriebs auf die Spule wirken, wird die Position des antreibenden Durchmessers im Falle der Paraffinierung stark wandern, während ohne Paraffinauftrag die Position relativ konstant bleibt. Vorteilhafterweise kann ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch beendet werden, wenn der Paraffinauftrag von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.Also, the slip between the grooved drum and the spool can be evaluated for an order of paraffin on the thread. Use to the exact diameter determination on the above-described determination of the speeds at the reversal points of the Spool axis removed coil angular velocity, so the driving diameter of the conical coil can be detected dynamically so during the winding process. Due to acceleration mechanisms (image disturbance) acting on the bobbin during winding operation, the position of the driving diameter will greatly migrate in the case of waxing, while without paraffin coating the position will remain relatively constant. Advantageously, a warning signal can be output and / or the winding process can be terminated automatically if the paraffin application deviates from a predefinable target value or falls below a predefinable limit value.

Ferner kann der Schlupf zwischen der Nutentrommel und der Spule beim Hochlaufen des Spulprozess überwacht werden. Dabei wird der Antrieb vorzugsweise auf einen vorgebbaren Schlupf geregelt. Der Spulprozess ist ein diskontinuierlicher Prozess, der aufgrund der Kopsvorlagen mehrmals (abhängig vom Material und dem Spulendurchmesser beispielsweise mehr als 40 mal) unterbrochen wird. Der heutige Trend, die Spulgeschwindigkeiten stetig zu erhöhen (zur Zeit auf 1800 m/min), setzt aufgrund der immer wiederkehrenden Hochläufe der damit verbundenen Produktionssteigerung eine Grenze. Ein Ziel der Spulmaschinenhersteller ist es daher, möglichst schnelle Hochläufe auf die Produktionsgeschwindigkeit zu realisieren und dabei gleichzeitig den Schlupf zwischen der antreibenden Trommel und der Spule in einer qualitativ vorgegebenen Grenze zu halten.Further the slippage between the grooved drum and the spool during startup can supervised by the winding process become. The drive is preferably to a predetermined Slip regulated. The winding process is a discontinuous process due to the Kopsvorlagen several times (depending on the material and the coil diameter for example, more than 40 times) is interrupted. Today's trend, to steadily increase the winding speeds (currently to 1800 m / min), sets due to the recurring ramp-ups of the associated increase in production a border. A goal of the winding machine manufacturer is therefore, if possible fast ramp-ups to realize the production speed and at the same time the Slippage between the driving drum and the spool in one to maintain a qualitatively predetermined limit.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann über die Erfassung der exakten Spulgeschwindigkeit mit gleichzeitiger Erfassung der Tommeldrehzahl der Schlupf zwischen Antriebstrommel und Spule exakt bestimmt und damit über den Trommelantrieb eingestellt bzw. geregelt werden, so dass das Ziel einer größtmöglichen Produktionssteigerung bei gleichzeitig hoher Produktionsqualität optimal erreicht werden kann.By the inventive method can over the Detecting the exact winding speed with simultaneous detection Tommeldrehzahl the slip between the drive drum and coil exactly determined and thus over The drum drive can be adjusted or regulated so that the target the largest possible Increasing production while maintaining high production quality can be achieved.

Auch kann das Geschwindigkeitsprofil bezüglich eines möglichen Bruchs eines laufenden Fadens und/oder eines möglichen Einklemmens eines laufenden Fadens zwischen einer Spule, auf die der Faden aufgewickelt wird, und einer die Spule antreibenden Antriebswalze ausgewertet werden, wobei vorzugsweise der Spulprozess automatisch beendet wird, wenn ein Bruch oder eine Einklemmung des Fadens ermittelt wird.Also can the speed profile with respect to a possible Breakage of a running thread and / or possible jamming of a running thread Thread between a spool on which the thread is wound, and a drive roller driving the spool are evaluated, preferably, the winding process is automatically terminated when a break or entrapment of the thread is determined.

Besonders vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die Sensoren der Sensoreinrichtung optischen arbeiten und Licht erfassen, das von dem laufenden Faden abgeschattet und/oder reflektiert wird. Alternativ können auch andere Sensorarten eingesetzt werden. So können insbesondere mit elektrostatischen Sensoren auf dem laufenden Fanden vorhandene Fadenladungen erfasst werden.Especially It is advantageous in the inventive method when the sensors the sensor device work optically and capture light that shadowed by the current thread and / or reflected. Alternatively you can other types of sensors are used. So especially with electrostatic Sensors on the running found existing yarn filings become.

Vorzugsweise wird dabei vorgeschlagen, dass von einer Lichtquelle ein Laserstrahl erzeugt wird, der mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt wird, die beide, vorzugsweise parallel zueinander, auf den laufenden Faden gelenkt werden. Es zeigt sich, dass neben den Ausführungen der Messstrecke mit normalen Lichtsensoren der Einsatz eines Lasers besonders vorteilhaft ist. Der große Vorteil der Strahlenteilung ist die statistische Gleichheit der beiden Messstrahlen. Während bei einem herkömmlichen Strahlengang mit Blende eine Aufteilung des Lichts in zwei unterschiedliche Strahlen erfolgt, wird beim Strahlenteiler das Laserlicht quasi kopiert. Damit ist eine wichtige messtechnische Grundlage für das erfindungsgemäße Messverfahren gegeben, die in der Gleichheit der beiden Messsensoren besteht. Zur Strahlenteilung können auch andere Strahlenteiler, beispielsweise solche mit Infrarotsendedioden eingesetzt werden.Preferably It is proposed that from a light source, a laser beam generated by means of an optical part and steering device for dividing and steering the laser beam into at least two partial beams is shared, both, preferably in parallel, on the be guided current thread. It turns out that in addition to the explanations the measuring section with normal light sensors the use of a laser is particularly advantageous. The big advantage of beam splitting is the statistical equality of the two measuring beams. While at a conventional one Beam path with aperture dividing the light into two different Beams takes place, the laser beam is quasi at the beam splitter copied. This is an important metrological basis for the measurement method according to the invention given, which consists in the equality of the two measuring sensors. For beam splitting can also other beam splitters, for example those with infrared transmitting diodes be used.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens der vorangehend beschriebenen Art. Eine dem vorangehend beschriebenen Verfahren entsprechende Anordnung zum berührungslosen Bestimmen der Struktur und/oder der Geschwindigkeit eines laufenden Fadens an einer Spulstelle einer Textilmaschine umfasst eine Sensoreinrichtung mit mindestens zwei in einem festen Abstand in der Bewegungsrichtung eines laufenden Fadens hintereinander angeordneten, berührungslos arbeitenden Sensoren, eine Auswertungseinheit zur Auswertung der von den Sensoren erfassbaren Signale, und eine Recheneinheit, die mindestens einen Fourier-Transformator zur Durchführung der Fourier-Transformationen und der inversen Fourier-Transformation beinhaltet. Die Anordnung ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass sie zur Ausführung des vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.The The present invention further relates to an arrangement for carrying out a Method of the type described above. An the foregoing described method corresponding contactless Determine the structure and / or the speed of a running thread at a winding station of a textile machine comprises a sensor device with at least two at a fixed distance in the direction of movement a running thread arranged one behind the other, contactless working sensors, an evaluation unit for the evaluation of signals detectable by the sensors, and a computing unit which is at least a Fourier transformer to carry out the Fourier transforms and the inverse Fourier transform includes. The arrangement is advantageously designed in such a way that they are for execution the method according to the invention described above is suitable.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description and the embodiments illustrated in the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1: schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 : schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention;

2: schematische Darstellung der Strahlenteilung einer Laserquelle. 2 : schematic representation of the beam splitting of a laser source.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dient an einer nicht näher dargestellten Textilmaschine zur berührungslosen Bestimmung der Geschwindigkeit eines laufenden Fadens 2 sowie zur Überwachung und Optimierung des Spulprozesses, bei dem der laufende Faden 2 auf eine Spule 3 aufgewickelt wird, welche von einer Nutentrommel 4 angetrieben wird. Sie umfasst eine Sensoreinrichtung 5 mit mindestens zwei in einem festen Abstand d in der Bewegungsrichtung des laufenden Fadens 2 hintereinander angeordneten, berührungslos arbeitenden optischen Sensoren 6a und 6b. Beide Sensoren 6a, 6b erfassen nahezu die gleichen Signalverläufe x und y des laufenden Fadens 2 in zeitlich versetzter Abfolge.In the 1 illustrated inventive contraption 1 serves on a textile machine not shown in detail for the contactless determination of the speed of a running thread 2 and for monitoring and optimizing the winding process, in which the running thread 2 on a spool 3 which is wound by a grooved drum 4 is driven. It comprises a sensor device 5 with at least two at a fixed distance d in the direction of movement of the running thread 2 arranged successively, non-contact optical sensors 6a and 6b , Both sensors 6a . 6b capture almost the same waveforms x and y of the current thread 2 in a staggered sequence.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Auswertungseinheit 7, der die von den Sensoren 6a, 6b erfassten Signale xn und yn zur Auswertung zugeführt werden. Die Auswertungseinheit 7 beinhaltet eine Speichereinrichtung mit zwei Speicherfeldern 8a, 8b, 9a, 9b sowie eine Recheneinheit 10 mit einem Fourier-Transformator zur Durchführung der erfindungsgemäßen Transformation der beiden im Zeitbereich erfassten Signale xn und yn in jeweils ein komplexes Signalspektrum (X(jω), Y(jω)) im Frequenzbereich. Außerdem enthält die Recheneinheit 10 auch einen inversen Fourier-Transformator zur Durchführung der erfindungsgemäß vorgesehenen inversen Fourier-Transformation.Furthermore, the device comprises 1 an evaluation unit 7 that's from the sensors 6a . 6b detected signals x n and y n are fed to the evaluation. The evaluation unit 7 includes a memory device with two memory arrays 8a . 8b . 9a . 9b as well as a computing unit 10 with a Fourier transformer for carrying out the inventive transformation of the two signals detected in the time domain x n and y n in each case a complex signal spectrum ( X (jω), Y (jω)) in the frequency domain. In addition, the arithmetic unit contains 10 also an inverse Fourier transformer for carrying out the inventively provided inverse Fourier transformation.

Die Signale xn und yn werden mit einer hohen Abtastrate bei einer Abtastzeit von beispielsweise etwa 1 ms bzw. bei einer Abtastfrequenz von etwa 1 kHz über die als FIFO-Ringfelder ausgebildeten Speicherfelder 8a, 8b, 9a, 9b zwischengespeichert, wobei die Länge bzw. die Anzahl der Speicherplätze der FIFO-Felder einstellbar ist.The signals x n and y n are at a high sampling rate at a sampling time of, for example, about 1 ms or at a sampling frequency of about 1 kHz on the trained as FIFO ring fields memory fields 8a . 8b . 9a . 9b cached, wherein the length or the number of memory locations of the FIFO fields is adjustable.

Während auf der einen Seite die als Eingabefelder dienenden Felder 8a und 8b der Speichereinrichtung beschrieben werden, werden von den Inhalten der zu einem vorhergehenden Zeitpunkt beschriebenen FIFO-Felder 9a und 9b, die jetzt als Berechnungsfelder dienen, die Spektren mit Hilfe der Fourier-Transformation berechnet, komplex konjugiert miteinander multipliziert und anschließend über eine inverse Fourier-Transformation in den Zeitbereich zurücktransformiert.While on the one hand the fields serving as input fields 8a and 8b the memory device are described by the contents of the FIFO fields described at a previous time 9a and 9b , which now serve as computation fields, calculate the spectra using the Fourier transformation, multiply complex conjugated with each other and then transformed back into the time domain via an inverse Fourier transformation.

Eine weitere Komponente 11 der Auswertungseinheit 7 sucht bei der ausgegebenen rücktransformierten Zeitfunktion nach jeder neuen Berechnung den Maximalwert, dessen Position den zeitlichen Abstand t der beiden Signale xn und yn entspricht. Durch Einbeziehung des bekannten Sensorabstandes d kann hieraus die momentane Geschwindigkeit v des Fadens 2 berechnet werden.Another component 11 the evaluation unit 7 In the case of the output transformer which has been transformed back, it searches for the maximum value after each new calculation whose position corresponds to the time interval t of the two signals x n and y n . By including the known sensor distance d, the instantaneous velocity v of the thread can be deduced therefrom 2 be calculated.

Bei dem in 2 gezeigten Strahlengang wird von einer Lichtquelle 12 ein Laserstrahl 13 erzeugt, der mittels eines Prismas 14 in zwei Teilstrahlen 15a und 15b geteilt wird, die parallel zueinander beide auf den laufenden Faden 2 gelenkt werden. Das Prisma 14 besteht dabei aus zwei symmetrisch angeordneten Teilprismen 14a und 14b, die in der Mittelebene 14c des Prismas 14 aneinander gesprengt sind. Das als sogenanntes Köster-Prisma ausgebildete Prisma 14 dient als optische Teil- und Lenk-Einrichtung sowohl zur Teilung des Laserstrahls 13 als auch zur Lenkung der beiden so erhaltenen Teilstrahlen 15a und 15b.At the in 2 shown beam path is from a light source 12 a laser beam 13 generated by means of a prism 14 in two partial beams 15a and 15b is shared, the two parallel to each other on the running thread 2 be steered. The prism 14 consists of two symmetrically arranged partial prisms 14a and 14b in the middle plane 14c of the prism 14 blown up together. The prism formed as a so-called Köster prism 14 serves as an optical part and steering device both for the division of the laser beam 13 as well as the steering of the two sub-beams thus obtained 15a and 15b ,

Claims (23)

Verfahren zum berührungslosen Bestimmen von Parametern eines laufenden Fadens (2) und/oder zur Überwachung und/oder Optimierung eines Spulprozesses eines laufenden Fadens (2), insbesondere bei der Bildung einer aus einem laufenden Faden (2) aufgewickelten Spule (3), wobei an einer Spulstelle einer Textilmaschine eine Sensoreinrichtung (5) mit mindestens zwei in einem festen Abstand (d) in Bewegungsrichtung des Fadens (2) hintereinander angeordneten, berührungslos arbeitenden Sensoren (6a, 6b) eingesetzt wird, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – mittels zwei Sensoren (6a, 6b) werden jeweils kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen von der Struktur und/oder von der Geschwindigkeit des laufenden Fadens (2) abhängige Fadensignale (xn, yn) erfasst, – die Fadensignale (xn, yn) werden einer Auswertungseinheit (7) zugeführt, – aus den erfassten Fadensignalen (xn, yn) und dem Abstand (d) der Sensoren (6a, 6b) wird durch die Auswertungseinheit (7) die Geschwindigkeit (v) des laufenden Fadens (2) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, – dass die von den beiden Sensoren (6a, 6b) erfassten Fadensignale (xn, yn) zunächst jeweils durch eine Fourier-Transformation in zwei komplexe Signalspektren (X(jω), Y(jω)) transformiert werden, – dass zumindest aus Teilen der beiden komplexen Signalspektren (X(jω), Y(jω)) durch eine komplex konjugierte Multiplikation ein gemeinsames komplexes Datenfeld (Z(jω)) gebildet wird, – dass das gemeinsame komplexe Datenfeld (Z(jω)) durch eine inverse Fourier-Transformation in den Zeitbereich zurücktransformiert wird, – dass ein Maximum des in den Zeitbereich rücktransformierten komplexen Datenfeldes z(t) ermittelt wird, – und dass aus der der Lage des ermittelten Maximums entsprechenden zeitlichen Verschiebung und dem Abstand (d) der beiden Sensoren (6a, 6b) die Geschwindigkeit (v) des laufenden Fadens (2) bestimmt wird.Method for the contactless determination of parameters of a running thread ( 2 ) and / or for monitoring and / or optimizing a winding process of a running thread ( 2 ), especially in the formation of one of a running thread ( 2 ) wound coil ( 3 ), wherein at a winding station of a textile machine, a sensor device ( 5 ) with at least two at a fixed distance (d) in the direction of movement of the thread ( 2 ) arranged successively, non-contact sensors ( 6a . 6b ), comprising the following method steps: - by means of two sensors ( 6a . 6b ) are continuously or at predetermined intervals of the structure and / or the speed of the running thread ( 2 ) dependent thread signals (x n , y n ) are detected, - the thread signals (x n , y n ) are an evaluation unit ( 7 ), - from the detected thread signals (x n , y n ) and the distance (d) of the sensors ( 6a . 6b ) is determined by the evaluation unit ( 7 ) the speed (v) of the running thread ( 2 ), characterized in that - that of the two sensors ( 6a . 6b ) Yarn detected signals (x n, y n) are first in each case by a Fourier transform into two complex signal spectra (X (jω), Y (jω)) are transformed in that - at least from parts of the two complex signal spectra (X (jω) Y (jω)) is formed by a complex conjugate multiplication a common complex data field ( Z (jω)), - that the common complex data field ( Z (jω)) is transformed back into the time domain by an inverse Fourier transform, that - Maximum of the in the time domain retransformed complex data field z (t) is determined, - and that from the position of the determined maximum corresponding time shift and the distance (d) of the two sensors ( 6a . 6b ) the speed (v) of the running thread ( 2 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest über ein bestimmtes Zeitintervall hinweg die Fadensignale (xn, yn) kontinuierlich als im Zeitbereich verlaufende Fadensignalverläufe erfasst werden.A method according to claim 1, characterized in that at least over a certain Zeitin tervall away the thread signals (x n , y n ) are continuously detected as running in the time domain thread waveforms. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren (6a, 6b) erfassten Fadensignale (xn, yn) oder Fadensignalverläufe zumindest für die Berechnungsdauer eines Zeitintervalls in jeweils einer Speichereinheit (8a, 8b oder 9a, 9b) zwischengespeichert werden, wobei die komplexe Auswertung und Berechnung über die jeweils anderen Speichereinheiten (9a, 9b oder 8a, 8b) auf die im vorhergehenden Zeitintervall abgespeicherten Werte angewendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that that of the sensors ( 6a . 6b ) detected thread signals (x n , y n ) or thread signal waveforms at least for the calculation period of a time interval in each case a memory unit ( 8a . 8b or 9a . 9b ), whereby the complex evaluation and calculation via the respective other memory units ( 9a . 9b or 8a . 8b ) is applied to the values stored in the previous time interval. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fourier-Transformationen als Fast-Fourier-Transformationen (FFT) durchgeführt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the Fourier transforms as Fast Fourier transforms (FFT) become. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) des laufenden Fadens (2) über mehrere Zeitintervalle hinweg bestimmt und hieraus ein Geschwindigkeitsprofil gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed (v) of the running thread ( 2 ) is determined over several time intervals and from this a speed profile is formed. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aufsummierung mehrerer einzelner Geschwindigkeiten (v) unter Berücksichtigung der jeweiligen Messzeiten der Zeitintervalle die Länge des laufenden Fadens (2) bestimmt wird, wobei vorzugsweise der Spulprozess über eine Steuereinrichtung beendet wird, wenn eine vorgebbare Länge des aufgespulten Fadens (2) erreicht ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by adding several individual speeds (v) taking into account the respective measuring times of the time intervals, the length of the running thread ( 2 ), wherein preferably the winding process is ended via a control device, if a predefinable length of the wound thread ( 2 ) is reached. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Signalspektrum (X(jω), Y(jω)) über ein Filtermittel ein vorgegebener oder vorgebbarer Frequenzbereich extrahiert wird, und dass der extrahierte Frequenzbereich anschließend bezüglich bestimmter Eigenschaften und/oder Grenzwertverletzungen analysiert oder durch eine inverse Fourier-Transformation in den Zeitbereich zurücktransformiert und im Zeitbereich bezüglich bestimmter Eigenschaften und/oder Grenzwertverletzungen analysiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one signal spectrum ( X (jω), Y (jω)) is extracted via a filter means a predetermined or predeterminable frequency range, and that the extracted frequency range then with respect to certain properties and / or limit violations is analyzed or transformed back into the time domain by an inverse Fourier transformation and analyzed in the time domain with respect to certain properties and / or limit violations. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn die analysierten Eigenschaften von vorgegebenen oder vorgebbaren Eigenschaften in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweichen und/oder wenn eine Grenzwertverletzung festgestellt wird.Method according to claim 7, characterized in that in that a signal is output by a control device and / or the winding process is automatically modified, in particular terminated, if the analyzed properties of given or predeterminable Properties deviate in a predetermined or predeterminable dimensions and / or if a limit violation is detected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil mittels einer Vergleichsvorrichtung mit mindestens einem vorgegebenen oder vorgebbaren Geschwindigkeits-Sollprofil und/oder Geschwindigkeits-Grenzprofil verglichen wird.Method according to claim 5, characterized in that that the velocity profile by means of a comparison device with at least one predetermined or predetermined speed nominal profile and / or Speed limit profile is compared. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn das Geschwindigkeitsprofil von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Geschwindigkeits-Sollprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Geschwindigkeits-Grenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet.Method according to claim 9, characterized in that in that a signal is output by a control device and / or the winding process is automatically modified, in particular terminated, if the speed profile of a given or predeterminable Speed set profile in a predetermined or predefinable Dimensions deviates and / or a speed limit profile except for a predetermined one or predeterminable measure approximates or this exceeds. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des laufenden Fadens (2) als zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit (v) über mehrere Zeitintervalle hinweg bestimmt und hieraus ein Beschleunigungsprofil gebildet wird.Method according to claim 9 or 10, characterized in that the acceleration of the running thread ( 2 ) is determined as the time derivative of the speed (v) over a plurality of time intervals, and from this an acceleration profile is formed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn das Beschleunigungsprofil von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Beschleunigungs-Sollprofil in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einem Beschleunigungs-Grenzprofil bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder dieses überschreitet.Method according to claim 11, characterized in that in that a signal is output by a control device and / or the winding process is automatically modified, in particular terminated when the acceleration profile of a given or predefinable Acceleration nominal profile in a predetermined or predefinable Dimensions deviates and / or an acceleration limit profile except for a predetermined one or predeterminable measure approximates or this exceeds. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Varianz oder Standardabweichung des Geschwindigkeitsprofils und/oder des Beschleunigungsprofils gebildet wird und von einer Steuereinrichtung ein Signal ausgegeben und/oder der Spulprozess automatisch modifiziert, insbesondere beendet wird, wenn die Varianz von einer vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Varianz in einem vorbestimmten oder vorgebbaren Maße abweicht und/oder sich einer Grenzvarianz bis auf ein vorbestimmtes oder vorgebbares Maß annähert oder diese überschreitet.Method according to one of claims 9 to 12, characterized that the variance or standard deviation of the velocity profile and / or the acceleration profile is formed and by a control device outputs a signal and / or automatically modifies the winding process, in particular, terminates when the variance of a given or predefinable desired variance in a predetermined or predefinable Dimensions deviates and / or a limit variance up to a predetermined or approximated measure approximates or this exceeds. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Varianz des Beschleunigungsprofils als ein Maß für die Zugkraftbeanspruchung des laufenden Fadens (2) ausgewertet wird.A method according to claim 13, characterized in that the height of the variance of the acceleration profile as a measure of the tensile load of the current thread ( 2 ) is evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil bezüglich Fehlführungen des laufenden Fadens (2) auf der Spule (3) und/oder bezüglich Fehlaufwicklungen des laufenden Fadens (2) auf eine zum Antrieb der Spule (3) vorgesehene Nutentrommel (4) ausgewertet wird.Method according to one of claims 9 to 14, characterized in that the speed profile with respect to misconducting the running thread ( 2 ) on the spool ( 3 ) and / or with regard to faulty windings of the running thread ( 2 ) on one for driving the coil ( 3 ) provided groove drum ( 4 ) is evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umdrehungsperiodendauer einer aus dem laufenden Faden (2) aufgewickelten Spule (3) vorzugsweise über einen Impulsgeber ermittelt wird, und dass daraus unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit (v) des laufenden Fadens (2) sowie bei einer konischen Spule (3) unter Berücksichtigung des Verlegehubes mindestens ein Durchmesser der Spule (3) bestimmt wird.Method according to one of claims 9 to 15, characterized in that the rotation period duration of one of the running thread ( 2 ) wound coil ( 3 ) is preferably determined via a pulse generator, and that from this, taking into account the speed (v) of the running thread ( 2 ) and a conical coil ( 3 ) taking into account the laying stroke at least one diameter of the coil ( 3 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit einer zum Antrieb der Spule (3) vorgesehenen Antriebswalze oder Nutentrommel (4) vorzugsweise über einen Impulsgeber ermittelt wird, und dass das Geschwindigkeitsprofil bezüglich eines Schlupfes zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Spule (3) einerseits und der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalze bzw. Nutentrommel (4) andererseits ausgewertet wird.Method according to one of claims 9 to 16, characterized in that the rotational speed or peripheral speed of a for driving the coil ( 3 ) drive roller or grooved drum ( 4 ) is preferably determined via a pulse generator, and that the velocity profile with respect to a slip between the peripheral speed of the coil ( 3 ) On the one hand and the peripheral speed of the drive roller or grooved drum ( 4 ) is evaluated on the other hand. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der durch ein Bildstörverfahren erzeugte Schlupf zwischen der Nutentrommel (4) und der Spule (3) überwacht wird, und dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Bildstörhub durch eine Steuereinrichtung automatisch korrigiert wird, wenn der Schlupf von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet oder unterschreitet.A method according to claim 17, characterized in that the slip generated by a Bildstörverfahren between the grooved drum ( 4 ) and the coil ( 3 ) is monitored, and that a warning signal issued and / or the Bildstörhub is automatically corrected by a control device when the slip deviates from a predetermined target value or exceeds a predetermined limit or falls below. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Schlupfes zwischen der Antriebswalze oder Nutentrommel (4) und der Spule (3) bezüglich eines Auftrages von Paraffin auf den Faden (2) ausgewertet wird, und dass ein Warnsignal ausgegeben und/oder der Spulprozess beendet wird, wenn der Paraffinauftrag von einem vorgebbaren Zielwert abweicht oder einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet.A method according to claim 17 or 18, characterized in that the size of the slip between the drive roller or grooved drum ( 4 ) and the coil ( 3 ) concerning an application of paraffin to the thread ( 2 ) is evaluated, and that a warning signal issued and / or the winding process is terminated when the paraffin order deviates from a predetermined target value or falls below a predetermined limit. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf zwischen der Nutentrommel (4) und der Spule (3) beim Hochlaufen des Spulprozess überwacht wird, wobei vorzugsweise der Antrieb über eine Regelungseinheit auf einen vorgebbaren Schlupf geregelt wird.Method according to one of claims 17 to 19, characterized in that the slip between the grooved drum ( 4 ) and the coil ( 3 ) is monitored during startup of the winding process, wherein preferably the drive via a control unit is regulated to a predetermined slip. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit optischen Sensoren (6a, 6b) Licht erfasst wird, das von dem laufenden Faden (2) abgeschattet oder reflektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with optical sensors ( 6a . 6b ) Light is detected by the current thread ( 2 ) is shadowed or reflected. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Lichtquelle (12) ein Laserstrahl (13) erzeugt wird, der mittels einer optischen Teil- und Lenk-Einrichtung (14) zur Teilung und Lenkung des Laserstrahls in mindestens zwei Teilstrahlen (15a, 15b) geteilt wird, die beide, vorzugsweise parallel zueinander, auf den laufenden Faden (2) gelenkt werden.A method according to claim 21, characterized in that from a light source ( 12 ) a laser beam ( 13 ) generated by means of an optical part and steering device ( 14 ) for dividing and directing the laser beam into at least two partial beams ( 15a . 15b ), both, preferably parallel to each other, on the running thread ( 2 ) are steered. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Sensoreinrichtung (5) mit mindestens zwei in einem festen Abstand (d) in der Bewegungsrichtung eines laufenden Fadens (2) hintereinander angeordneten, berührungslos arbeitenden Sensoren (6a, 6b), eine Auswertungseinheit (7) zur Auswertung der von den Sensoren (6a, 6b) erfassbaren Signale (xn, yn), und eine Recheneinheit (10), die mindestens einen Fourier-Transformator zur Durchführung der Fourier-Transformationen sowie einen inversen Fourier-Transformator zur Durchführung der inversen Fourier-Transformation beinhaltet.Arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising a sensor device ( 5 ) with at least two at a fixed distance (d) in the direction of movement of a running thread ( 2 ) arranged successively, non-contact sensors ( 6a . 6b ), an evaluation unit ( 7 ) for the evaluation of the sensors ( 6a . 6b ) detectable signals (x n , y n ), and a computing unit ( 10 ) including at least one Fourier transformer for performing the Fourier transforms and an inverse Fourier transformer for performing the inverse Fourier transform.
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