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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten auf einer Spinnkopshülse, umfassend eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Spinnkopshülse mit Licht, eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erstellen eines digitalen Bildes der Spinnkopshülse und eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des digitalen Bildes zur Erkennung von Fadenresten. Die Erfindung betrifft ferner eine Spulmaschine mit einem Transportsystem für Spinnkopse und Spinnkopshülsen, umfassend Transportelemente zum stehenden Transport der Spinnkopse und der Spinnkopshülsen, und mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten auf ausgeschleusten Spinnkopshülsen.
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Auf Ringspinnmaschinen werden Spinnkopse mit relativ geringem Garnvolumen gefertigt. Die Spinnkopse werden auf Spulmaschinen zu großvolumigen Kreuzspulen umgespult. Die Spulmaschinen können ein Transportsystem für Spinnkopse und Spinnkopshülsen aufweisen. Das Transportsystem führt die Spinnkopse automatisiert den einzelnen Spulstellen der Spulmaschine zu. Der Transport der Spinnkopse erfolgt stehend beziehungsweise vertikal entsprechend der Abspulposition an den Spulstellen. Die Spinnkopse werden auf Transportelementen angeordnet. Solche Transportelemente können beispielsweise als Transportteller mit einem Aufsteckdorn für die Spinnkopse beziehungsweise Spinnkopshülsen ausgebildet sein. Die Transportteller können mittels Transportbändern innerhalb der Spulmaschine transportiert werden. Die leeren Spinnkopshülsen werden nach dem Abspulen des Garnkörpers ebenfalls automatisiert aus dem Transportsystem wieder ausgeschleust. Die leeren Spinnkopshülsen können an der Ringspinnmaschine zur Herstellung neuer Spinnkopse verwendet werden. Es kann jedoch vorkommen, dass die Spinnkopse an den Spulstellen nicht vollständig abgespult werden und Fadenreste auf der Spinnkopshülse verbleiben. Deshalb werden ausgeschleuste Spinnkopshülsen auf Fadenreste untersucht. Die Behandlung der Spinnkopshülsen erfolgt in Abhängigkeit von den detektierten Fadenresten. Bei noch verwertbaren Fadenresten werden die Spinnkopshülsen einer Kopsvorbereitung unterzogen und erneut den Spulstellen zugeführt. Bei nicht verwertbaren Fadenresten werden die Spinnkopshülsen einer Hülsenreinigung zugeführt, bevor sie an der Ringspinnmaschine wiederverwertet werden. Die Fadenreste würden ansonsten während des Spinnprozesses und dem Aufbau des Kopses zu Problemen führen.
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Die
DE 198 36 071 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten auf Spinnkopshülsen. Die Fadenreste sollen dabei mittels digitaler Bildverarbeitung detektiert werden. Es werden an sich bekannte Verfahren zur Bildverarbeitung und Kantenfilterung verwendet. Die Beleuchtung der Spinnkopshülsen erfolgt mittels einer Lichtquelle mit diffusem Licht. Das heißt, es wird hier bewusst Licht verwendet, das in alle Richtungen strahlt.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit einer solchen Anordnung insbesondere geringe Fadenreste, die im nachfolgenden Spinnprozess zu Problemen führen, nicht immer sicher erkannt werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennung von Restfäden auf Spinnkopshülsen zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Spulmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß sendet die Lichtquelle zur Bestrahlung der Spinnkopshülse gebündeltes Licht aus und die optische Achse der Lichtquelle bildet mit der Achse der Spinnkopshülse einen Winkel, der zwischen 2° und 8° liegt.
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Bei der Bestrahlung mit diffusem Licht trifft gleichermaßen Licht auf die Spinnkopshülse und die Fadenreste. Aufgrund der deutlichen größeren Fläche der Spinnkopshülse gegenüber den Fadenresten wird entsprechend mehr Licht von der Spinnkopshülse reflektiert als von den Fadenresten. In einem digitalen Bild der Spinnkopshülse grenzen sich die Fadenreste damit kaum gegenüber der Spinnkopshülse ab. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, gebündeltes Licht zu verwenden. Das heißt, das Licht wird auf einen bestimmten Richtungsbereich beschränkt ist. Durch die Anordnung der optischen Achse der Lichtquelle unter dem angegebenen Winkel zur Achse der Spinnkopshülse wird erreicht, dass mehr Licht an den Fadenresten reflektiert wird als an der Spinnkopshülse. Dadurch heben sich die Fadenreste auf einem digitalen Bild deutlich von der Spinnkopshülse ab. Eine Vergrößerung des Winkels kehrt den Effekt um. Das heißt, es wird wieder mehr Licht an der Hülse reflektiert. Ein kleinerer Winkel führt bei einer strukturierten Hülse zu einer Abschattung der Fadenreste durch die Struktur oder zu einer Abschattung von Fadenresten, die weiter von der Lichtquelle entfernt sind, durch Fadenreste, die näher an der Lichtquelle liegen. Damit würden die Fadenreste nicht oder teilweise nicht erkannt.
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Entsprechend den bekannten Transporteinrichtungen an Spulmaschine wird die Spinnkopshülse in der Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten vorzugsweise stehend positioniert. In diesem Fall ist die Lichtquelle vorzugsweise oberhalb der Spinnkopshülse angeordnet. Zum einen können so Fadenreste auf der gesamten Spinnkopshülse erkannt werden, zum anderen wird das Risiko einer Berührung zwischen der Lichtquelle und der Spinnkopshülse beseitigt. Bei einer tieferen Anordnung der Lichtquelle kommt es aufgrund des kleinen Winkels zwischen der optischen Achse der Lichtquelle und der Achse der Spinnkopshülse schnell zu einer Kollision zwischen der Lichtquelle und der Spinnkopshülse.
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Durch eine Lichtquelle mit annährend parallelem Licht wird erreicht, dass das gesamte Licht einen optimalen Winkel zu Achse der Spinnkopshülse aufweist. Eine solche Lichtquelle umfasst beispielsweise einen Kollimator, der als LED mit einer Linse ausgebildet sein kann. Es ist jedoch klar, dass reale Lichtquellen niemals exakt paralleles Licht erzeugen können.
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Deshalb weist die Lichtquelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Abstrahlwinkel auf, der kleiner oder gleich 7° ist. Bei einem Abstrahlwinkel bis 7° ist eine ausreichende Parallelität der Lichtstrahlen gegeben.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lichtquelle mehrere Teillichtquellen. Beispielsweise kann die Lichtquelle aus drei LEDs mit jeweils einer eigenen Linse bestehen. Durch mehrere Teillichtquellen kann die Abstrahlfläche der Lichtquelle erhöht werden und damit die Ausleuchtung der Spinnkopshülse verbessert werden, ohne den Abstrahlwinkel zu erhöhen und damit die Parallelität zu verschlechtern.
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Vorzugsweise bildet die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung mit der Achse der Spinnkopshülse einen Winkel, der zwischen 30° und 50° liegt. In diesen Bereich wird der größte Teil der auf die Fadenreste treffenden Lichtstrahlen reflektiert.
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Die Achse der Spinnkopshülse, die optische Achse der Lichtquelle und die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung liegen vorteilhafterweise in einer Ebene.
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Die Bildaufnahmeeinrichtung umfasst zumindest ein Objektiv und einen bildgebenden Sensor. Die Bildaufnahmeeinrichtung kann beispielswiese als Kamera ausgebildet sein.
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Die Auswerteeinrichtung umfasst vorzugsweise Mittel zur Festlegung eines Auswertefensters innerhalb der Außenkontur der Spinnkopshülse, wobei das Auswertefenster in Bezug auf Fadenreste ausgewertet wird. Die Festlegung eines Auswertefensters vereinfacht die Erfassung von Fadenresten. Bei der Auswertung kann zusätzlich berücksichtigt werden, dass Fadenreste immer als Umfangsfäden ausgebildet sind. Andere Anordnungen der Fadenreste kommen aufgrund des Wickelschemas der Spinnkopse nicht vor oder sind zumindest unkritisch für die weitere Verarbeitung. Die Außenkontur der Spinnkopshülse kann durch bekannte Kantenfilterverfahren erfolgen.
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Vorzugsweise sind die Mittel zur Festlegung des Auswertefensters derart ausgebildet, dass bei der Festlegung des Auswertefensters eine Ausrichtung des Auswertefensters an der Spinnkopshülse erfolgt. Damit wird ein Winkelversatz zwischen dem Auswertefenster und der Spinnkopshülse von vornherein vermieden.
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Es ist auch möglich, dass ein Standard-Auswertefenster festgelegt wird und die Mittel dazu ausgebildet sind, einen Winkelversatz zwischen dem Auswertefenster und dem Spinnkops zu erfassen und zu kompensieren. Ein solcher Winkelversatz kann in Verbindung mit gängigen Transportsystemen, die den Kops in die Vorrichtung führen, insbesondere in Transportrichtung, leicht vorkommen. Dadurch können Bereiche des Standard-Auswertefensters außerhalb der Außenkontur des Spinnkopses liegen und damit ohne Drehung des Standard-Auswertefensters in die Richtung der Spinnkopshülse zu Auswertefehlern führen.
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Vorzugsweise ist ein Hintergrund vorhanden, vor dem das digitale Bild der Spinnkopshülse erfasst werden kann. Wenn der Hintergrund ein Muster aufweist, erleichtert das die Ermittlung der Außenkonturen der Spinnkopshülse. Das Muster erleichtert außerdem, insbesondere bei der Ausbildung als Schachbrettmuster, die Ausrichtung der Spinnkopshülse und damit einen Winkelversatz gegenüber einem vertikal angeordneten Auswertefenster zu ermitteln. Ein Muster kann außerdem die Ausrichtung und Initialisierung der Bildaufnahmeeinrichtung erleichtern.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist der Hintergrund beleuchtet. Damit wird der Kontrast zwischen dem Hintergrund und der Spinnkopshülse weiter verbessert. Vorzugsweise erfolgt die Beleuchtung von der dem Spinnkops abgewandten Seite, damit kein unnötiges Streulicht auf die Spinnkopshülse fällt.
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Die Erfindung betrifft auch eine Spulmaschine mit einem Transportsystem für Spinnkopse und Spinnkopshülsen und mit einer Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten auf einer ausgeschleusten Spinnkopshülse, die Vorrichtung ist entlang des Transportweges der Spinnkopshülsen angeordnet und umfasst eine Lichtquelle zum Bestrahlen der Spinnkopshülse mit Licht, eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erstellen eines digitalen Bildes der vorbeifahrenden Spinnkopshülse, eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des digitalen Bildes zur Erkennung von Fadenresten. Erfindungsgemäß sendet die Lichtquelle gebündeltes Licht aus und die optische Achse der Lichtquelle bildet mit der Achse der Spinnkopshülse einen Winkel, der zwischen 2° und 8° liegt.
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Vorzugsweise weist das Transportsystem, wie an sich bekannt, Transportelemente zum stehenden Transport der Spinnkopse und Spinnkopshülsen auf. Bei einem stehenden Transport ist vorzugsweise die durch die Achse der in der Vorrichtung befindlichen Spinnkopshülse und die optische Achse der Lichtquelle aufgespannte Ebene senkrecht zur Transportrichtung der Spinnkopshülsen angeordnet. So lässt sich die Spinnkopshülse optimal in die Vorrichtung transportieren und im Vorbeifahren ein digitales Bild erzeugen.
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Das Transportsystem weist bei einem stehenden Transport der Spinnkopshülsen im Bereich der Vorrichtung vorzugsweise Mittel zur Stabilisierung der auf den Transportelementen stehenden Spinnkopshülsen in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung auf. Solche Mittel verhindern eine Schwankung der Ausrichtung der Spinnkopshülse und ermöglichen die genaue Einhaltung eines Winkels zwischen der Achse der Spinnkopshülse und der optischen Achse der Lichtquelle. Die Mittel zur Stabilisierung können beispielsweise als Führung im Bereich der Hülsenspitze ausgebildet sein.
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Es versteht sich, dass eine Stabilisierung der Spinnkopshülse in Transportrichtung nur schwierig zu realisieren ist, da die Transportbewegung sichergestellt werden muss. Deshalb werden Schwankungen in der Ausrichtung der Spinnkopshülse in diese Richtung, wie oben beschrieben, vorzugsweise bei der Auswertung kompensiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Spulmaschine;
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Fadenresten;
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3 eine Lichtquelle für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
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4 eine Spinnkopshülse vor einem Hintergrund mit Schachbrettmuster.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Spulmaschine 1. Zwischen den Endgestellen 5 und 6 sind eine Vielzahl von Spulstellen 2 angeordnet. An den Spulstellen 2 werden die in Abspulstellung 10 befindlichen Spinnkopse 9 zu großvolumigen Kreuzspulen 11 umgespult. Die dargestellte Spulmaschine 1 umfasst ein Transportsystem 3 für Spinnkopse 9 und Spinnkopshülsen 4. Sowohl die Spinnkopse 9 als auch die Spinnkopshülsen 4 sind auf Transporttellern 8 stehend angeordnet. Die Transportteller mit den vollen Spinnkopsen 9 werden zum Abspulen von der Rückseite der Spulmaschine 1 zu den Spulstellen 2 transportiert. Die Spinnkopse 9 befinden sich dann bereits in der für das Abspulen notwendigen stehenden Position. An der Vorderseite der Spulmaschine 1 ist eine Hülsenrückführstrecke 7 angeordnet. Über die Hülsenrückführstrecke 7 werden die leeren Spinnkopshülsen 4, die nach dem Abspulen aus der Spulstelle 2 ausgeschleust werden, immer noch stehend in Richtung des Endgestells 5 transportiert. Es kommt vor, dass die Spinnkopse 9 nicht vollständig abgespult werden und Fadenreste auf der Spinnkopshülse 4 verbleiben. Das passiert zum Beispiel dann, wenn nach einem Fadenbruch das Fadenende auf dem Spinnkops 9 nicht mehr aufgefunden werden kann und der nicht vollständig abgespulte Spinnkops 9 aus der Spulstelle ausgeschleust wird. Im Bereich des Endgestells 5 ist eine Vorrichtung 11 zum Erkennen von Fadenresten angeordnet. Die weitere Behandlung der Spinnkopshülsen 4 erfolgt in Abhängigkeit von den erkannten Fadenresten. Vollständig abgespulte Spinnkopshülsen 4 ohne Fadenreste können ohne weitere Bearbeitung an einer Ringspinnmaschine zur Herstellung neuer Spinnkopse 9 verwendet werden. Spinnkopshülsen 4 mit noch verwertbaren Fadenresten werden einer nicht dargestellten Kopsvorbereitung zugeführt. Die Kopsvorbereitung findet das Fadenende auf und bereitet die Spinnkopshülse 4 mit der Restbewicklung für die Weiterverarbeitung an einer Spulstelle 2 vor. Bei nicht verwertbaren Fadenresten ist eine Reinigung der Spinnkopshülse 4 erforderlich.
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Die 1 zeigt nur das Gehäuse der Vorrichtung 11 zur Erkennung von Fadenresten. Die 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung 11. Wie bereits erläutert, wird die Spinnkopshülse 4 mittels des Transportsystems 3 auf einem Transportteller 8 in die Vorrichtung 11 gebracht. Die Transportrichtung verläuft senkrecht zu der in der 2 dargestellten Zeichnungsebene, in der auch die Lichtquelle 12 und die Kamera 13 angeordnet sind. Im Bereich der Hülsenspitze kann eine nicht dargestellte Einrichtung zur Stabilisierung der Spinnkopshülse 4 in einer Richtung senkrecht zur Transportrichtung der Spinnkopshülse vorhanden sein. Diese Einrichtung soll Schwankungen der Spinnkopshülse 4 vermeiden. Die Achse der Spinnkopshülse 4 trägt das Bezugszeichen 15. Die Lichtquelle 12 hat die optische Achse 16. Die Lichtquelle 12 ist oberhalb der Spinnkopshülse 4 angeordnet. Die Lichtquelle 12 kann infrarotes Licht aussenden. Dadurch lassen sich Umgebungslichteinflüsse bei der Auswertung eliminieren. Außerdem treten bei Infrarotlicht keine störenden Einflüsse auf den Bediener der Spulmaschine 1 auf. Durch die Verwendung von Infrarotlicht kann außerdem eine beliebige Garnfarbe auf einer beliebigen Hülsenfarbe erkannt werden.
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Die optische Achse 16 der Lichtquelle 12 und die Achse 15 der Spinnkopshülse 4 bilden einen Winkel α. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 3,3°. Eine Kamera 13 mit einem Objektiv und einem bildgebenden Sensor erstellt ein digitales Bild der Spinnkopshülse 4. Die optische Achse 17 der Kamera, oder präziser die optische Achse des Objektivs der Kamera, bildet mit der Achse 15 der Spinnkopshülse 4 einen Winkel β. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel β 40°. Die Lichtquelle 12 und die Kamera 13 befinden sich in einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung der Spinnkopshülse 4.
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Das Bild der Spinnkopshülse 4 wird vor dem Hintergrund 18 erstellt. Vorzugsweise wird der Hintergrund 18 beleuchtet, damit sich die Spinnkopshülse 4 besser von dem Hintergund 18 abhebt. Die Beleuchtung erfolgt mittels der Lichtquelle 19 von der der Spinnkopshülse 4 abgewandten Seite des Hintergrundes 18. Durch die Beleuchtung des Hintergrundes 18 von hinten wird vermieden, dass Licht, welches die Erfassung der Fadenreste stört, auf die Spinnkopshülse 4 trifft.
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Zur Erfassung von Fadenresten ist die Erstellung eines einzigen Bildes ausreichend, dass im Vorbeifahren von der Spinnkopshülse 4 erstellt wird. Vorzugsweise wird die Lichtquelle 12 nur in dem Moment der Erstellung des Bildes aktiviert. Die Auswertung des digitalen Bildes im Hinblick auf mögliche Fadenreste erfolgt mittels der Auswerteeinrichtung 14. Anders als in 2 dargestellt, können die Auswerteeinrichtung 14 und die Kamera 13 auch eine Einheit bilden.
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Die 3 zeigt einen möglichen Aufbau der Lichtquelle 12. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Lichtquelle 12 drei Teillichtquellen 12A, 12B und 12C auf, um eine möglichst große Abstrahlfläche zu erreichen. Die Teillichtquellen 12A, 12B und 12C mit den optischen Achsen 16A, 16B und 16C sind konzentrisch um eine Mittelachse angeordnet, die die optische Achse 16 des Gesamtsystems definiert. Im unteren Teil der 3 sind Lichtstrahlen 20 der Lichtquellen 12A, 12B und 12C angedeutet. Der Abstrahlwinkel der Teillichtquellen 12A, 12B und 12C und damit auch der Lichtquelle 12 ist der Winkel γ. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel γ 7°. Damit ist eine ausreichende Parallelität des Lichtes gegeben.
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Die Erfassung von Fadenresten auf der Spinnkopshülse 4 kann mittels eines Auswertefensters 22 erfolgen. Das Auswertefenster 22 ist vorzugsweise rechteckig und so dimensioniert, dass es innerhalb der Außenkonturen der Spinnkopshülse 4 liegt. In Transportrichtung der Spinnkopshülse 4 sind je nach Transportsystem Schwankungen der Spinnkopshülse 4 um ihre vertikale Ausrichtung möglich. Damit kann sich die Spinnkopshülse 4 außerhalb eines vertikalen Auswertefensters 22 bewegen. Die 4 zeigt die Spinnkopshülse 4 vor einem Hintergrund 18 mit einem Schachbrettmuster 21. Das Schachbrettmuster 21 ist vertikal beziehungsweise horizontal ausgerichtet. Das Schachbrettmuster 21 lässt deutlich erkennen, dass die Spinnkopshülse 4 aus der vertikalen Position ausgelenkt ist. Das Auswertefenster 22 wird zunächst an dem Schachbrettmuster 21 ausgerichtet. Das Schachbrettmuster 21 ermöglicht also eine leichte Erfassung eines Winkelversatzes 6 zwischen dem Auswertefenster 22 und der Spinnkopshülse 4. Nach der Erfassung kann der Winkelversatz 6 leicht kompensiert werden, so dass das Auswertefenster 22 wieder innerhalb der Außenkontur der Spinnkopshülse 4 liegt.
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Alternativ ist es auch möglich, die Außenkontur der Spinnkopshülse 4 zu ermitteln und das Auswertefenster 22 von vornherein an der Außenkontur auszurichten. Auf diese Weise können Schwankungen der Spinnkopshülse 4 leicht ausglichen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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