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Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Faserverbänden
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Faserverbunden, vorzugsweise von
Faservli@sen, auf ano@@le Dickstellen, nämlich Trash oder Nissen, und eine Prüfvorrichtung
nur Durchführung des Verfahrens.
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In Faserverbänden sind sowohl Nissen als auch Verunreinigungen, die
als Trash bezeichnet worden, enthalten. Bei B@umwolle besteht Crash zus überwiegenden
Teil aus Schalenresten. Doch können Trash-Partikel auch aus anderen Verunreinigungen
bestehen, beispielaweise Einlagerungen von Teerpartikeln und ähnlichem.
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Bei einer bekannten Prüfvorrichtung wird das Faservlies streitenwelse
mittels eines schmalen von der Vliesoberfläche reflektierten Strahlungsbündels abgetastet.
Da bei Faservlieaen Nissen einen höheren Reflektionskoeffizienten als der übrige
Faseruntergrund aufweisen, erzeugt Jede Niese eine Signalüberhöhung, @o daB die
Anzahl der abgetasteten Nissen gezählt werden kann. 3.i einer anderen bekannten
Prüfvorrichtung dieser Art beaufschlagt das durch das Faservlies hindurchgehende
Strahlenbündel eine Fühlervorrichtung. Beil Abtasten von Nissen und Trash wird die
durch gehende Strahlung geschwächt, und so Nissen und Traah durch Dunkelsignale
angezeigt. Die unzahl der Dunkelsignale entspricht dann der Anzahl der abgetasteten
@issen- und Trash-Teilchen. Die Dunkelsignals von Nissen und Trash unterechoidon
sich nicht, so daB beide b@kennten Prüfvorrichtungen nur Informationen über die
Anzahl der Nissen oder die Ans@hl der Nissen @usüglich @@@ Anzahl
der
Trash-Teilchen liefern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Prüfvorrichtungen ist,
daß im allgemeinen nur größere Traah-Teilchen und größere Nissen eine fUr ihre Identifizierung
ausreichende Signalüberhöhung über den Signaluntergrund liefern. Kleinere anomale
Dickstellen bleiben deshalb vielfach ueerkannt, wodurch das Neßergebnis gefälscht
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren zu schaffen,
das die Nachteile der bekannten Verfahren dieser Art vermeidet. Insbesondere ist
es ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen der betreffende
Faserverband auf Trash gevrU£t werden kann, ohne daß durch Nissen das Ma#-ergebnis
verfälscht wird. Auch ist es ein Ziel der Erfindung, ein Prüfverfahren zu schaffen,
mittels d@@@@@ Trash und listen getrennt geprüft werden können, ohne daß die Ma#ergebnisse
durch die jeweils andere Gattung von anomalen Dickstellen verfäl@cht werden, Zur
Lösung dieser Aufg@be wird bei einz Verfahren der eing@ngs gen@nnten Art erfindungsgemä#
vorgeschlagen, da# der Faservarband mittels einer Str@hlung b@@ufschlagt und @owchl
die von dem Faserverband reflektiert@ als auch die durchgehende Str@hlung gefühlt
und aus den in den Fühlersign@len enthaltenen Informationen eine Information über
crash und vorzugsweise auch eine Inforkation über Nissen entnommen wird.
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Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zunutse, daß und Nissen
deutlich unterschiedliche Reflektionskoeffisienten autweisen.
Die
Größe des Unterschiedes der beiden Reflektionskoeffidienten knnn noch durch Auswahl
einer geeigneten Strahlung gefördert werden. Als besonders günstig haben sich elektromagnetische
Strahlungen des kurzwelligen sichtbaren und/oder ultravioletten Wellenlängenbereiches
erwiesen. Bestimmte Wellenlängenbereiche ergeben hierbei besonders große Unterschiede
der erwähnten Reflektionskoeffizienten. Beispielsweise haben Baumwoll-Nissen bei
einer Wellenlänge von 365 mm # einen Reflektionskoeffizienten von etwa 65 %, während
Trash einen Reflektionskoeffizienten von ungefähr 3 - 5 % hat. Selbst bei ungünstigen
Trashkomponenten steigt der Reflektionskoeffizient bei dieser Wellenlönge nicht
über 12 % an. Pur die durch den Faserverband hindurchgehende Strahlung gilt dagegen,
daß die Absorptionskoeffizienten von Nissen und Trauh ungefähr gleich groß sind.
Demnach sind die durch Nissen und Trash hervorgerufenen Dunkelsignale bei gleicher
Größe der betreffenden Partikeln ungefähr gleich groß, während die durch dieselben
Partikeln verursachten Signalüberhöhungen in der reflektierten Strahlung außerordentlich
unterschiedlich sind Trash tritt hier praktisch nicht mehr TOD Signaluntergrund
unterscheidbar in Erscheinung, während die Nissen eine deutliche Signalüberhöhung
ergeben.
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Dieser Effekt wird erfindungsgemäß fUr die Prüfung von Fasserverbänden
auf Trash verwendet. Bevorzugt ist hierbei vorgeschen, daß die reflektierte und
die durchgehende Strahlung in Je ein elektrisches Signal umgewandelt wird, daß ferner
die Signalhöhen der bei.
den elektrischen Signale durch Beeinflussung
der durchgehenden undXoder reflektierten Strahlung und/oder der elektrischen 8ignale
so eingestellt werden, daß die dieselbe Nasse anzeigenden Informationspakete der
beiden elektrischen Signale gleiche Größe aufweisen, und daß anschließend beide
Signale so Uberlagert werden, daß sich die in ihnen enthaltenen Informationspakete
Q" r dieselbe Niese löschen, wodurch die in dem Signal verbleibenden Informationspakete
ausschließlich durch Trash verursacht sind.
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Wenn gleichzeitig noch eine Information über Nissen gewünscht wird,
so kann vorgesehen sein, daß die in der reflektierten Strahlung enthaltenen Informationspakete
ausgewertet werden.
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Wie erwähnt, gehen diese Informationspakete bei einer geeignet gewählten
Strahlung ausschließlich auf Nissen zurück.
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Die in den reflektierten und durchgehenden Strahlungen enthaltenen
Informationen kennen auf irgendeine geeignete Weise aus diesen Strahlungen abgeleitet
werden. Wenn es erwünscht ist, die ansahl der Trash-Teilchen zu zählen, kann das
Verfahren nit Torteil so getroffen sein, da# die Anzahl der in der reflektierten
Strahlung auftretenden Informationspakete von der in der durchgehenden Strahlung
Crash und @issen anzeigenden anzahl von Informationspaketen @bgezogen wird. Die
Subtr@ktion kann Ln manchan Fällen mit PorteLL so durchgeführt werden, da# zunächst
die Informationspakete in belden Strahiungen gezählt und dann die Differens gebildet
wird. Dis Anzahl der in der reflektlerten Strahlung rerhandenen
Informationspakete
entspricht hierbei gleichzeitig der Anzahl der gefühlten Nissen. Das Verfahren kann
jedoch in vielen Prallen besonders zweckmä#ig auch so durchgefUhrt werden, daß beide
Strahlungen, wie weiter oben erwähnt, nach ihrer Umwandlung in elektrische Signale,
wobei die Signalhöhen der von derselben Nisse abgeleiteten Informationspakete in
beiden Signalen auf gleiche Grö#e eingestellt werden, so gegenseitig überlagert
werden, da# sich die in ihnen enthaltenen Informationspakete über dieselbe Nisse
löschen.
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Die Auslöschung der von derselben Nisse stammenden Informations pakete
kann mit Vorteil so durchgeführt werden, dsß sich gleichzeitig die Untergrund signale
der reflektierten und durchgehenden Strahauch wesentlichen kompensieren, so daß
mit einer großen Fühlerfläche derselbe Konstrast wie bei bekannten Vorrichtungen
mit kleineren Fühlerflächen erzielt wird, wodurch Fühler eingespart werden können
oder die Abtastbreite @@@ abgetasteten Streifens des Faserverbendes vergrö#ert wird.
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Aus den in den Strahlungen oder den aus diesen Strahlungen abgeleiteten
elektrischen Signalen enthaltenen Informationspaketen über Trash undoder Nissen
können sowohl Informationen über dt Anzahl der Nissen- oder Trash-Teilchen als nuch
-falls @s gewllnscht ist- Informationen über die Grä#e (Durchmesser, Flächel der
betreffenden njnoma@en Dick@tallon en@nomman werden. @@@@@@@@@ @@@@@@@@ verfahren
sind beispiel@weise ln der @@beren @@@@@@@@@ Patentanmeldung
1)
47 332 IXb/42k derselben Anmelderin beschrieben.
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Eine bevorzugte Prüfvorrichtung zur Durchführung des neuartigen Verfahrens
ist gekennzeichnet durch eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung einer den Paserverband
beaufschlagenden Strahlung, eine erste Plihlervorrichtung ml. Fühlen von von dem
Faserverband reflektierter Strahlung und eine zweite ZUblersorrichtung zum Fühlen
von durch den Paserverband hindurchgedrungener Strahlung, wobei die Größe der Querschnitte
der auf die Fühler der Fühlervorrichtungen suftreffenden Strahlungsfelder der Strahlungen
vorzugsweise ungefähr der Grö#e der ru prüfenden kleinsten Nissen- oder Trash-Teilchen
ent@pricht, und eine Auswertevorrichtung zum Auswerten der Ausgamgseignale der Fühlervorrichtungen.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nechfolgenden Beschreibung,
den Patentansprüchen und der Zeichnung beschrieben bzw. dargestellt, wobei es sich
versteht, daß die Erfindung in zahlreichen weiteren Ausführungsformen verwirklicht
werden kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen@ Pig.1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemä#en PrUtrorrichtung, Fig. 2 ein Diagramm zur Erlänterung der
Art, wie zwischen Trash und Nissen unterschieden wird,
Fig.3 ein
Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Auswertevorrichtung, Fig.
4 ein Blockschaltbild einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Auswertevorrichtung.
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In der Zeichnung sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die ir. Fig. 1 dargestellte Prüfvorrichtung weist eine Projekti@nsvorrichtung
10 sum Erzeugen einer parallelen Strahlung 41, die senkrecht zur Ebene eines zu
prüfenden Faservlieses 13 verläuft, ferner einen schräg sur Strahlung 11 gestellten
halbdurchlässigen Strahlungsteiler, vorzugsweise eine halbdurchlässigen Spiegel
12, eine erste Fühlervorrichtung 14 zum Fühlen der von dem Pnservlies reflektierten
Strahlung 20, eine zweite Fühlervorrichtung 15 zum Fühlen von durch das Faservlies
hindurchgehender Strahlung 23, einen in Richtung des Doppelpfeiles b längsverstellbaren
Absorptionsfilter-Keil 17 zum einstellen der Stärke der Strahlung 23 relativ su
der Strahlung 20, und eine Auswertevorrichtung 16, die über Kabel 18 und 19 mit
der ersten und zweiten Fühlervorrichtung elektrisch leitend verbunden ist, auf.
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Dte Wirkungsweise dieser Prüfvorrichtung sei in Verbindung mit Fig.2
näher erläutert: Das Strahlenbündel 11 geht durch den halbdurchlässigen Spiegel
12 hindurch und beaufschlagt dae Faservlies
13 senkrecht. Die
Größe der Querschnittsflächen der dio Fühler der Fühlervorrichtung beaufschlagenden
Strahlungsfelder der Strahlungen 20, 23 ist so getroffen, daß eine genügend große
Auflösung der in den Faservlies ». 13 enthaltenen anomalen Dickstellen, wie Trash
oder Nissen, erzielt wird Beispielsweise kann das einzelne Strahlungsfeld quadratisch
sein und eine Kantenlänge von 0,25 mm aufweisen. Dns Faservlies ist mittels nicht
näher dargestellter Bewegungsmittel in Richtung des Pfeiles B bewegbar. Ferner ist
bevorzugt vorgesehen, daß die die Teile 10, 12,14,15 und 17 aufweisende Projektions-
und Fühlervorrichtung zu einem Gerät zusammengefaßt ist und das Gerät senkrecht
zur Bildebene langsam über die Breite des Paservileses 13 eine und herbewegt wird.
Hierdurch wird das Faservlies streifenförmig abgetastet, wobei der abgetastete Streifen
mit den Rändern des Faservlieses einen verhältnismäßig kleinen Winkel bildet. Ubor
die gesamte Länge des abgetasteten Faservlieses verläuft dann der abgetastete Streifen
zickzackförmig zwischen den Außenrändern des Faservlieses. Es wird hierbei nicht
die gesamte Fläche des Faservlieses abgetastet, sondern nur eine verhältnismäßig
kleine Teilfläche der Gesamtfläche, deren Abtastung Jedooh eine repräsentative Information
Uber die anomalen Dickstellen des Faservlieses liefert. Die Vorrichtung sum Bewegen
des Faservlieses, das beispielsweise ein Kardenvlies sein kann, und die Vorrichtung
sum Bewegen der Projektions- und Fühler-Vorrichtung können von irgendeiner bekannten
Bauart sein und sind deshalb nicht näher dargestellt und erläutert.
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Die von dem Faservlies reflektierte Strahlung 20 wird an dem Spiegel
12 rechtwinklig reflektiert und beaufschlagt anschließend die Fühlervorrichtung
14.
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Die durch das Faservlies 13 hindurchgehende Strahlung durchdringt
den Absorptionsfilter-Keil 17 und beaufschlagt anschließend die Fühlervorrichtung
15.
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In manchen Fällen ist es vortellhaft, die Strahlungen 20, 23 mittels
Optiken, die strichpunktiert bei 18, 19 angedeutet sind, auf die Fühlervorrichtungen
su projizieren, wie es in der vorgenannten älteren deutschen Patentanmeldung D 47
332 Ixb/42k beschrieben ist.
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Die Fulilervorrichtungen 14 und 15 und die Fühler dieser Vorrichtungen
können von irgendeiner geeigneten, an sich bekannten Bauart sein und sind deshalb
ebenfalls nicht in allen Einzelheiten erläutert. Im einfachsten Fall weist jede
Fühlervorrichtung Je einen einzigen photosensitiven Fühler, vorzugsweise ein Photoelement
auf. Falls ein extrem großes Auflösungsvermögen gewünscht wird, können die Fühlervorrichtungen
auch eine ausbildung aufweisen, wie sie in der älteren deutschen Patentanmeldung
D 47 332 IXb/42k derselben Anmelderin beschrieben ist. Diese besonders vorteilhafte
Fühlervorrichtung weist eine Vielzahl von photosensitiven Einselfühlern auf, deren
Fühlersignals zu eines resultierenden Ges@@tsignal zusammengesetzt werden.
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In Fig.2 ist bei a das Faservlies 13 sphematisoh angedeutet0 In dieses
Faservlies sind schematisch angedeutete Nissen 24, 24' und ebenfalls schematisch
angedeutete Trash-Teilchen 25, 25t ein gebettet Das Ausgangesignal des photosensitiven
Einzelfühlers der Fühlervorrichtung 14 ist bei b dargestellt. Jede Nisse ergibt
eine deutlich sichtbare Signalüberhöhung oder Informationspaket 26, 26', während
die Trash-Teilchen infolge ihres geringen Reflektionsvermögens keine sich vom Signaluntergrund
27 abhebende Signalüberhöhung ergeben.
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Bei c ist das am Ausgang des photosensitiven Einzelfühlers der Fühlervorrichtung
15 auftretende Signal in demselben Zeitma#-stab wie dnu Signal b dargestellt. Sowohl
die Nissen 24, 24' als auch die Trash-Teilchen 25 ergeben ungefähr gleich große
Dunkelsignale oder Informationspakete 28, 28', 29, 29', da sie die Strahlung 11
praktisch gleichmä#ig absorbieren. Wie zu sehen ist, erlauben diese Dunkelsignale
28, 28', 29, 29' keine Unterscheidung swischon Nissen und Trash.
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Zur Identifizierung von Trash werden deshalb in dieses bevorzugten
Ausführungsbeispiel die Signale b und c addiert. Damit hierbei die über dieselbe
Nisse, wie 24, in den beiden Signalen b und c enthaltenen Informationspakete, wie
26 und 28, bei der Addition dieser Signale ausgelöscht werden, werden die Signalhöhen
der Signale b und c durch Versohiebung des Asorptionsfilterkeils 17; auf gleiche
Höhe eingestellt. Falls es erwünscht ist1 kann dies
auch durch
geeignete einstellbare Verstärkung der Fühlersignale oder dergleichen erfolgen.
Die Addition von b und o kann zweckmäßig bei vorhandenem Signaluntergrund erfolgen,
da hierbei der Signaluntergrund weitgehend kompensiert wird, wodurch die weiter
oben erwähnten Vorteile erreicht werden. Das durch die Addition der Signale b und
c erhaltene Signal ist bei d dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind in diesem Signal
nur noch Informationspakete 22, 22' enthalten, die durch die Trash-Teilchen 25,
25' hervorgerufen sind.
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In Fig.3 ist ein erstes ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Auswertevorrichtung
in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Die Uber die Kabel 18 und 19 von Fühlern
48, 49 der Fühlervorrichtungen 14, 15 eintreffenden Signale b und o werden zunächst
in getrennten Verstärkerstufen 30 und 31 verstärkt.
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Die Verstärkungen dieser Stufen sind so eingestellt, daß ie an den
Ausgängen der Verstärkerstufen auftretenden Signale für die Infor-tionspakete, die
von derselben Nisse Stammen, gleiche HOhe aufweisen. Diese verstärkten Signale werden
einer Kompensationsstufe, die hier als Additionsstufe 32 ausgebildet ist, aufgedrückt.
dui der Ausgengsleitung 33 tritt dann ein Signal auf, da dem in Fig.2 dargestellten
Signal d entspricht. Dieses Signal wird zur Befreiung von dem restlichen Signaluntergrund
in einer Olipperstufe 34 beschnitten, anschließend in einer Impulsformerstufe 35
in ein Rechtecksignal umgewandelt und einer Zählschaltung
36 zum
Zählen der Trash-Teilchen aufgedrückt.
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Zur Prüfung von Nissen - hier dem Zählen von Nissen - zweigt nach
dem Verstärker 30 eine Nissenauswerteschaltung 37 ab, die einen Clipper 38 zum Abschneiden
des Signaluntergrundes, eine Impulsformerstufe 39 und eine Zählschaltung 40 zum
Zählen der Nissen aufweist.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante des blockschaltbildes nach
rig. 3 ist die Auswertevorrichtung so ausgebildet, daß es nicht erforderlich ist,
die beiden Signale b und e auf gleiche Signalhöhe abzustimmen. Zu diesem Zweck sind
im Anschluß an die mit den Fühlervorrichtungen 14, 15 verbundenen Verstärkerstufen
30' und 31' je ein die Signale b und e doppelseitig beschneidender Clipper 41 und
42 angeschlossen. Die an den Ausgängen dieser Olipper 41 und 42 auftretenden Informationspakete
haben dann stete dieselbe Signalhöhe. Diese Signsle werden dann den Impulsformerstufen
43 und 44 aufgedrückt, die diese Signale in Rechteckimpulse gleicher Gestalt umwandeln.
Anschließend worden die Ausgangssignale der Impulaformerstufen 43 und 44 einer Additionsschaltung
45 autgedrückt, so daß am Ausgang dieser Additionsstufe ein Signal auftritt, das
nur noch Rechteckimpulse aufweist, die Trash-Teilchen anseigen. In einer Zählschaltung
46 wird die Anzahl der gefühlten Trash-Teilchen gezählt.
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Die in den Pig. 3 und 4 dargöstellten Auswertevorrichtungen sind
zum Zählen von Trash-Teilchen bzw. Nissen ausgebildet. Es
versteht
sich, daß, falls es erwünscht ist, die auswerteschaltungen auch so ausgebildet sein
können, da# andere oder weitere Informationen über die geprüften Teilchen erhalten
werden können.
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Beispielsweise Mann die Auswertevorrichtung eine flassierschaltung
zum Klassieren der geprüften Teilchen nach ihrer Grö#e oder Durchmesser aufweisen.
Geeignete Auswertevorrichtungen sind beispielsweise in der vorgenannten älteren
deutschen Patentanmeldung D 47 332 IXb/42k beschrieben.
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Die als Blöcke dargestellten Baugruppen der in den Fig.3 und 4 dargestellten
Blockschaltbilder können von irgendeiner geeigneten, an sich bekannten Bauart sein
und sind deshalb nicht näher dargestellt und erläutert.