DE2707538B2

DE2707538B2 - Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung textiler Flächengebilde

Info

Publication number: DE2707538B2
Application number: DE2707538A
Authority: DE
Inventors: Jordan Lewis Greenwood S.C. Dorrity; Harvey Lee Van Nuys Kasdan; Donald Carleton Granada Hills Mead
Original assignee: Greenwood Mills, Inc., Greenwood, S.C. (V.St.A.)
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1977-02-22
Publication date: 1980-05-29
Also published as: JPS52116281A; GB1567497A; CH615756A5; DE2707538A1; DE2707538C3; US4124300A; CA1071732A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung textiler oder textilähnlicher Flächengebilde mit einander kreuzenden Fäden, wie von Geweben mit Kett- und Schußfäden. Nachfolgend wird zur Vereinfachung der Terminologie Bezug genommen speziell auf die Fehlerprüfung an einem Gewebe, jedoch versteht sich, daß das Gewebe jederzeit auch durch ein Gewirk oder Gestrick ersetzt werden könnte.

Bei einem bekannten, dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechenden Verfahren zur Fehlerprüfung von Geweben, Gewirken oder dgl. gemäß US-PS 37 83 296 erfolgt eine Beaufschlagung des Gewebes mit einem Lichtbündel, dessen Durchmesser offensichtlich eine relativ große Anzahl von Kett- und Schußfäden einschließt Das monochromatische Lichtbündel bildet beim Durchtritt durch das Gewebe ein Beugungsmuster aus, welches Haupt- und Nebenmaxima aufweist. Zur Fehlerermittlung wird das Beugungsmuster eines fehlerfreien Gewebestückes ermittelt, welches dem zu untersuchenden Gewebe entspricht. Das sich dabei ergebende Beugungsmuster wird in geeigneter Weise auf einer Maske nachgeahmt, die bei Beaufschlagung durch das Beugungsmuster des fehlerfreien Gewebes dieses Beugungsmuster durch das zuvor ermittelte und auf der Maske aufgebrachte entsprechende Referenz-Beugungsmuster weitgehend abdeckt. Hinter der Maske ist ein Fotodetektor oder dgl. angeordnet, der die Intensität des hinter der Maske durchtretenden Lichtes erfaßt.

Beim Auftreten von Gewebefehlern ändert sich das vom Gewebe erzeugte Beugungsmuster, wodurch sich der Grad der Übereinstimmung dieses Beugungsmusters mit dem Muster auf der Maske ändert Dadurch ändert sich das hinter der Maske durchtretende Licht, so daß die Intensitätsänderung eine Anzeige dafür ist, daß ein Webfehler vorliegt

Zwar hängt die Änderung des vom Detektor empfangenen Lichtes von der Art des Webfehlers ab; jedoch wird grundsätzlich nur die Tatsache der Abweichung des Beugungsmusters vom zuvor ermittelten fehlerfreien Beugungsmuster ermittelt, um einen entsprechenden Alarm oder sonstige Maßnahmen auszulösen. Eine weitergehende Aussage über Art und Umfang des Fehlers läßt sich nicht machen, und zwar deshalb, weil nur zwei Kriterien — mehr oder weniger

durch die Maske durchtretendes Licht — zur Verfugung stehen, die bei einer Vielfalt möglicher Fehler keinen Rückschluß auf eine spezifische Fehlerart mehr zulassen. Wenn also bei dem bekannten Verfahren die bloße Tatsache eines Fehlers festgestellt worden ist, so muß anschließend untersucht werden, um weichen Fehler im einzelnen es sich handelt, ob dieser tragbar ist oder ob die Produktion unterbrochen und der Fehler beseitigt werden muß. Sollte es sich um einen Fehler handeln, der im Einzelfall unkritisch ist, dennoch aber in bereits das Fehlersigna] auslöst, so kann im Falle eines systematischen Fehlers die Felllerprüfung nicht fortgesetzt werdea da eine ständige Fehleranzeige erfolgen würde, ohne daß tatsächlich ein zu beseitigender Fehler vorliegt η

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegebenen Art zu schaffen, mit dem eine konkrete Aussage über die Art und die Größe des Fehlers erhalten wird, so daß eine differenzierte Reaktion des Bedienungspersonals oder einer Automatik auf das Fehlersignal möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. r>

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die spezifische Ausbildung eines Nebenmaximums hinsichtlich Intensitätshöhe und insbesondere Intensitätsverteilung eine Vielzahl von Detailinformationen über spezielle Fehlerarten enthält. Die Analyse de", einem κι Nebenmaximum entsprechenden Lichtflecks des Beugungsmusters im einzelnen ergibt somit überraschenderweise erheblich tieferen Einblick in die Art des Webfehlers als die Untersuchung der Lage der Haupt- und Nebenmaxima im Gesamtzusammenhang des r> Beugungsmusters, zumal wenn hierzu nur global in der bekannten Weise irgendeine Abweichung des momentanen Beugungsmusters vom Referenzmuster erfaßt wird, ohne irgendeinen Rückschluß auf die Art der Abweichung im einzelnen zu ermöglichen. Durch Untersuchung eines oder mehrerer Nebenmaxima einzeln bezüglich Intensitätshöhe und Intensitätsverteilung lassen sich somit fortlaufend differenzierte Rückschlüsse auf Art und Größe von Abweichungen im Gewebe vom Normalzustand ziehen.

Die Unteransprüche 2 bis 12 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt Dadurch lassen sich im Ergebnis viele unterschiedliche Fehlerarten des Gewebes als solche erkennen und in einem Zuge erfassen, so daß eine schnelle Einstufung eines bestimmten Gewebebereichs nach unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen erfolgen kann. Die tatsächliche differenzierte Qualitätseinstufung des untersuchten Gewebebereichs bietet eine sichere Grundlage für weitere Entscheidungen bezüglich einer etwa notwendigen Verbesserung der Qualität, aber auch bezüglich einer Korrelation zwischen der jeweiligen Qualität und dem vorgesehenen Einsatzzweck, so daß unnötige aufwendige Qualitätsverbesserungen oder gar unnötiger Ausschuß ebenso sicher vermieden sind wie ein Abfall der Qualität unter ein zu forderndes Niveaa Es hat sich gezeigt daß bei Geweben mit einer Schuß- und Kettfadendichte von wenigstens ca. 100 pro 10 cm ein Durchmesser des Lichtbündels zwischen 2,5 cm und 5 cm ein Beugungsmuster ergibt, welches eine bestmögliehe Auswertung durch Untersuchung der einzelnen Maxima zuläßt und gleichzeitig eine ausreichend schnelle Prüfung größerer Flächenbereiche ohne gleichzeitige Erfassung zu großer Flächenelemente mit nur noch geringer Aussagekraft hinsichtlich einzelner Fehler ermöglicht

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematisch stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Fehlerprüfung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines sich in der zeitlichen Folge ausbildenden Beugungsmusters auf der Untersuchungsebene des Detektors gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht eines der Nebenmaxima des Beugungsmusters gemäß F i g. 2,

Fig.4 eine stark vergrößerte Ansicht eines untersuchten Gewebeabschnittes mit einer ersten Fehlerart und

Fig.5 eine Fig.4 entsprechende Ansicht einer zweiten Fehlerart

In F i g. 1 ist ein Gewebe IO aus einer Weberei dargestellt, welches in einer vertikalen Ebene P gemäß dem eingezeichneten Pfeil nach unten bewegt wird. Hierzu kann jedes geeignete Fördersystem für das Gewebe 10 verwendet werden, welches beispielsweise eine Speicherrolle 11 und eine Aufwickelrolle 12 für die Bahn des Gewebes 10 aufweist.

Die wesentlichen Bauteile zur Durchführung des Verfahrens bestehen in einer monochromatischen Lichtquelle wie einer Laserquelle 13 zur Bestrahlung des Gewebes mit einem Parallellichtbündel, welches durch eine Kollimationslinse 14 ausgerichtet wird. Die bestrahlte Fläche ist mit Ar bezeichnet und weist einen so großen Querschnitt auf, daß eine große Anzahl von Kett- und Schußfäden des Gewebes 10 gleichzeitig beaufschlagt wird.

Typische Gewebe weisen eine Fadendichte zwischen etwa 150 und 400 Fäden pro 10 cm und zwar Schußfäden oder Kettfäden auf. Der Durchmesser des Lichtbündels aus der Kollimatorlinse 14 andererseits kann zwischen etwa 2,5 und 5 ein liegen, so daß unter einer großen Anzahl der erfaßten Fäden im vorliegenden Zusammenhang typischerweise etwa 40 bis 100 Kettfäden oder Schußfäden zu verstehen sind. Das Verfahren ist jedoch grundsätzlich auch für eine geringe Fadenzahl bis hinunter zu beispielsweise 25 Fäden anwendbar, jedoch übersteigt die Anzahl der Kettfaden oder Schußfäden auch für einen Lichtbündeldurchmesser von nur etwa 2,5 cm in der Regel diese Minimalzahl.

Wie ohne weiteres aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird das monochromatische Lichtbündel auf eine Seite des Gewebes 10 vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Gewebeebene gerichtet. Das Lichtbündel wird nach seinem Austritt auf der anderen Seite des Gewebes 10 durch eine Sammellinse 15 auf einen Detektor 16 fokussiert, wodurch ein Beugungsmuster in einer einzigen Untersuchungsebene 17 ausgebildet wird.

Damit die gesamte Fläche des Gewebes 10 geprüft werden kann, wird mit der Fläche At über die gesamte Breite b des Gewebes abgetastet, wie dies in gestrichelten Linien in F i g. 1 veranschaulicht ist, während gleichzeitig das Gewebe 10 nach unten durchläuft. Auf diese Weise wird in der Untersuchungsebene 17 des Detektors 16 in zeitlicher Folge das Beugungsmuster für aufeinanderfolgende, vom monochromatischen Lichtbündel bestrahlte Flächenbereiche erzeugt.

In F i g. 2 ist das erzeugte Beugungsmuster schematisch veranschaulicht, wobei das zentrale Hauptmaxi-

mum, also das Maximum nullter Ordnung, mit C bezeichnet ist und auch die umliegenden seitlichen Nebenmaxima erster Ordnung veranschaulicht sind. Die wesentlichen Nebenmaxima in diesem Beugungsmuster sind die auf Achsen X-X und Y-Y, die senkrecht zur ■> Richtung der Schußfäden bzw. der Kettfäden des Gewebes liegen.

Wenn somit die Kettfäden, die in Fig.4 mit 18 bezeichnet sind, im Gewebe 10 gemäß F i g. I die senkrechten Fäden sind, während die Schußfäden 19 die <o horizontalen Fäden sind, so rühren die mit W1 und IV2 entlang der Achse X-X in F i g. 2 bezeichneten seitlichen Nebenmaxima von den Kettfäden her, während die in Richtung der Achse X-X liegenden seitlichen Nebenmaxima Fl und F2 von den Schußfäden herrühren. Vor ^ allem diese seitlichen Nebenmaxima erster Ordnung entlang der Achsen X-X und Y- Y sind zusammen mit dem Hauptmaximum nullter Ordnung von wesentlicher Bedeutung zur Erzielung einer Information über die Gesamtqualität des Gewebes.

Die Maxima des Beugungsmusters bilden in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise räumliche Energieberge, wenn die Intensität die Höhendimension bildet. Zur Weiterverarbeitung des Beugungsmusters zur qualitativen Einstufung des Gewebes werden diese einzelnen Energieberge durch ein Zerrlinsensystem in Energieflächen umgewandelt. Jede dieser Energieflächen, die gewissermaßen ein eindimensionales Beugungsmuster in einer Linie der Untersuchungsflache 17 darstellt, wird sodann durch eine eigene Fotodetektoranordnung ->o weiterverarbeitet, welche die Lichtintensität in elektrische Energie umwandelt Jedes der derart aufeinanderfolgenden elektronischen Signale wird sodann einer Diskriminatorschaltung zugeführt, welche in »fehlerfrei« und »fehlerhaft« unterscheidet.

Somit werden verschiedene Bereiche des Beugungsmusters individuell weiterverarbeitet, wobei typische Bereiche für die Weiterverarbeitung in F i g. 2 durch die gestrichelten Kreislinien bei Ri, R 2 und R 3 veranschaulicht sind.

In Fig.3 ist beispielhaft ein Schnitt durch den Energieberg oder das Nebenmaximum Wl erster Ordnung im Bereich R1 veranschaulicht, wobei sich die in starker Linie veranschaulichte Intensitätsverteilung ergibt, wenn das Gewebe fehlerfrei ist Im Falle eines *5 Fehlers im Gewebe verändert sich die Höhe und die Form des Energieberges in der Regel derart daß die Intensitätsspitze des Nebenmaximums verringert wird und das Nebenmaximum breiter, also weniger diskret wird. Ein typischer Fehler ist in F i g. 4 veranschaulicht wo als Fehler # 1 ein Doppelfaden veranschaulicht ist der aus zwei eng benachbarten Kettfäden besteht Ein solcher Doppelfaden würde den mit durchgehenden Linien ausgezogenen Intensitätsverlauf gemäß Fig.3 hinsichtlich Größe und Form nach Art der gestrichelt in Fig.3 eingezeichneten Linie verändern, welche mit WV bezeichnet ist Dieser Webfehler wird als Doppelfadenfehler bezeichnet

Eine zweite Fehlerart ist in Fig.5 veranschaulicht und besteht in einer lokalen Aufdrillung der Garnfasem, «> was als Wulst bezeichnet wird. Ein solcher Fehler ist als Fehler #2 veranschaulicht und kann auch durch Fremdstoffanlagerung an einem der Kettfäden auftreten.

Wie Fig.3 mit der gestrichelten Kurve WV veranschaulicht führt auch ein solcher Fehler zu einer merklichen Veränderung der fehlerfreien, ausgezogenen Kurve Wi.

Wenn somit ganz einfach die Höhe und Form der jeweiligen Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen wird, so können die gewünschten Ausgangsdaten erhalten werden und ergibt sich eine Qualitätseinstufung des jeweils geprüften Flächenbereichs des Gewebes. Ein sehr wesentlicher Vergleichsmaßstab ergibt sich hierbei durch die Höhe und die Form des Hauptmaximums C. Das Hauptmaximum C enthält selbst wertvolle Informationen bezüglich größerer Fehler, da seine Intensität sich mit Änderungen in der Gesamtdichte des Gewebes ändert Durch die Verwendung des Hauptmaximums als Vergleichsbasis für die Nebenmaxima wird jedoch die Untersuchung der Nebenmaxima im wesentlichen unabhängig von Änderungen in der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes,

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die im Beugungsmuster enthaltene Information auch dahingehend ausgewertet werden, daß die Abstände zwischen den Flächenmittelpunkten bzw. Intensitätsspitzen der Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichsabständen verglichen werden, um den Abstand zwischen den Kettfäden und zwischen den Schußfäden des Gewebes zu bestimmen. Diese Abstände benachbarter Maxima sind in F i g. 2 mit a und b bezeichnet und dienen zur Bestimmung der Schußfadendichte und der Kettfadendichte des Gewebes.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Vergleichsgrundlagen für die durchzuführenden Vergleiche als Mittelwert vergangener Amplituden- und Formvergleiche der Nebenmaxima erhalten Wenn beispielsweise in irgendeinem der Amplituden-Quantisierungspegel eine Anzahl von Abweichunger auftritt die in positivem oder in negativem Sinn um mehr als eine Standardabweichung vom Mittelweri abweicht so erfolgt die Anzeige »fehlerhaft«. Solche Histogramme werden in der bereits erläuterten ArI vorzugsweise bezüglich des Hauptmaximums gemacht so daß die Fehlerentscheidungen unabhängig von det Lichtdurchlässigkeit des Gewebes sind.

Weiterhin kann bevorzugt eine sich ständig anpassende statistische Speicherung der Höhe und der Form dei Nebenmaxima erzeugt werden, so daß die Vergleichsspeicherung für laufende Entscheidungen nur auf der letzten wenigen untersuchten Proben beruht beispielsweise auf 32 Proben, die im Laufe des letzter untersuchten Meters analysiert worden sind.

Somit werden nicht nur aufeinanderfolgend einzelne lokale Flächenbereiche des Gewebes, welche von-Lichtbündel durchdrungen werden, hinsichtlich ihrei Güte analysiert und eingestuft sondern kann darübei hinaus die individuelle Güteeinstufung der lokaler Bereiche über einen großen Flächenbereich de! Gewebes aufsummiert werden und kann so eine Gesamtgüteeinstufung eines großen Flächenbereiche! des Gewebes erfolgen.

Die Vergleiche der Formen und Höhen dei Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichswerter kann durch einfache Beobachtung der sich ausbildender Beugungsmuster auf einem Sichtschirm erfolgen, dei vor dem Detektor 16 gemäß F i g. 1 angeordnet ist Ir diesem Falle wird das Beugungsmuster visuell beobachtet und mit einem einem fehlerfreien Gewebe entsprechenden Muster verglichen. Von dem Beugungsmuster auf dem Sichtschirm können fotografische Aufnahmen gemacht und mit früheren Aufnahmer verglichen werden.

Bevorzugt werden jedoch die Nebenmaxima erstei Ordnung durch eine Linse zusammengedrückt und ir

einer linearen Fotodiodenanordnung erfaßt. Ein solcher Diodendetektor ist beispielsweise in der US-PS 39 37 580 erläutert. Die US-PS 36 89 772 zeigt eine andere Fotodetektoranordnung, welche zur Weiterverarbeitung des Beugungsmusters des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen könnte. Mit einem Fotodetektor der aus der US-PS 36 89 772 bekannten Art ist das erfindungsgemäße Verfahren in der Praxis bereits

durchgeführt worden, wobei Teile des Fotodetektors ausgeblendet wurden, um eine lineare Anordnung zu erhalten, so daß die Nebenmaxima entweder entlang der Achse X-X oder der Achse Y- Ydadurch individuell untersucht werden konnten, daß die unabgeblendeten Bereiche der Anordnung parallel zur jeweils zu untersuchenden Achse in geeigneter Weise ausgerichtet wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur automatischen Fehlerprüfung textiler oder textilähnlicher Flächengebilde mit einander kreuzenden Fäden, wie von Geweben mit Kett- und Schußfäden, wobei das Gewebe mit einem monochromatischen Lichtbündel von einem solchen vorgegebenen Querschnitt bestrahlt wird, welcher eine große Anzahl von Kett- und Schußfäden einschließt, und bei dem das von dem Lichtbündel ι ο nach dem Durchtritt durch das Gewebe erzeugte Beugungsmuster mit einem Hauptmaximum und Nebenmaxima zur Fehlererkennung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Nebenmaximum getrennt vom restli- is chen Beugungsmuster erfaßt und zur Erzielung von Indikatordaten für die Qualität des Gewebes einzeln hinsichtlich Intensitätshöhe und Intensitätsverteilung untersucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu wenigstens einem Nebenmaximum auch das Hauptmaximum getrennt vom restlichen Beugungsmuster erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenmaximum mit dem Haupt- r-, maximum in Verhältnis gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis de· Intensitätshöhe zur Intensitätsverteilung eines erfaßten Nebenmaximums des Beugungsmusters wei- to ter verarbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Information über größere Fehler im Gewebe die Intensitätshöhe und die Intensitätsverteilung des r> Hauptmaximums mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Abstands zwischen Kettfäden und zwischen Schußfäden des Gewebes und somit zur Bestimmung der Fadendichte in Schuß- und Kettrichtung der Abstand zwischen den Zentren der Nebenmaxima mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in zeitlicher Aufeinanderfolge lokale Flächenbereiche des Gewebes vom Lichtbündel beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß individuelle Qualitätseinstufungen der lokalen Flä- so chenbereiche über eine vorgegebene große Fläche des Gewebes aufsummiert werden und der großen Fläche des Gewebes auf der Basis dieser Summation eine Gesamtqualitätseinstufung zugeordnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Gewebe eine Schuß- und Kettfadendichte von wenigstens ca. 100 pro 10 cm aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lichtbündels zwischen etwa 2,5 cm und 5 cm liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eo dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Eigenschaft eines momentanen Maximums mit einer vorangegangenen Entwicklung der entsprechenden Eigenschaft desselben Maximums verglichen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Vergleichswerte durch den Mittelwert vergangener Vergleiche hinsichtlich !ntensitätshöhe und Intensitätsverteilung der Nebenmaxima gebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorangegangene Entwicklung als angepaßte statistische Speicherung der Intensitätshöhe und Intensitätsverteilung von Nebenmaxima in aufeinanderfolgenden Beugungsmustern in der Untersuchungsebene während einer Bewegung des Gewebes erhalten wird, so daß die Entwicklung für eine momentane Maximumbeurteilung kontinuierlich aktuell zur Verfügung steht und lediglich eine vorbestimmte Anzahl von unmittelbar vorangegangenen Beugungsmustern erfaßt

12. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnung von Vergleichswerten aus der kontinuierlich aktualisierten Entwicklungsgeschichte im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes während seiner Bewegung durchgeführt wird.