EP1883903A1

EP1883903A1 - Verfahren und vorrichtung zur simulation eines visuellen flächenmusters eines faserproduktes sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung eines bcf-garnes

Info

Publication number: EP1883903A1
Application number: EP06742902A
Authority: EP
Inventors: Björn GÖDDERZ; Carsten VOIGTLÄNDER; Matthias Schemken
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-14
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2008-02-06
Also published as: US20080126039A1; WO2006122722A1; CN101223554A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mehrfarbigen BCF-Garnes. Hierbei wird zumindest ein Parameter eines strangförmigen Faserbündels sensiert und zu Daten digitalisiert, die mit Hilfe einer Auswertungselektronik zu einem Flächenmuster überführt werden. Erfindungsgemäß wird als Parameter des strangförmigen Faserbündels die optische Erscheinung eines Längenabschnittes des Faserbündels als ein Abbild erfasst. Damit ist eine schnelle und reproduzierbare Simulation des visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes möglich. Zudem lässt sich die Herstellung des Faserproduktes insbesondere eines BCF-Garnes anhand der Simulationsergebnisse überwachen, so dass beispielsweise zumindest ein Prozessparameter wählbar und / oder überwachbar ist. Hierzu ist ein Bilderfassungsgerät vorgesehen, das einer Spule oder dem BCF-Garn zugeordnet ist und das mit einer Auswertungseinrichtung für einen Ist-Soll-Vergleich verbunden ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines

BCF-Garnes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines BCF-Garnes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 22.

Bei der Herstellung von flächigen Faserprodukten wird als Vorprodukt eine strangförmige Faser oder Faserbündel in einem vorgeschalteten separaten Prozess hergestellt. Das flächige Faserprodukt lässt sich dann durch Weiterbearbeitung der Fasern und Faserbündel durch Stricken, Weben, Legen usw. in einem nachgeschalteten Prozess herstellen. Die Beschaffenheit insbesondere das visuelle Erscheinungsbild des flächigen Faserproduktes wird dabei wesentlich durch die Beschaffenheit der Faser und deren Herstellungsprozess beeinflusst. Insbesondere bei der Herstellung von Teppichen ist es bekannt, dass als Faserbündel ein BCF- Garn verwendet wird, welches aus mehreren verschieden farbigen multifilen Fäden gebildet ist. In Abhängigkeit von dem Vermischungsgrad der einzelnen Fasern innerhalb des BCF-Garnes ergeben sich unterschiedliche Farbmuster in dem Teppichgewebe, um beispielsweise das Hervorstechen einzelner Farben zu vermeiden, ist eine intensive Vermischung aller Fäden in dem BCF-Garn erforder- lieh.

Um bereits bei der Herstellung der Faser oder Faserbündel auf ein draus in einem Nachfolgeprozess hergestellten Faserprodukt schließen zu können, sind Simulationsverfahren bekannt, bei welchen Flächenmuster des Faserproduktes theoretisch aus Parameter des Faserbündels berechnet werden. Aus der US 5,680,333 ist ein derartiges Verfahren zur Simulation eines flächigen Faserproduktes bekannt. Hierbei werden die Parameter eines BCF-Garnes in Form von Anzahl der Fadenkomponenten, Farben der Fadenkomponenten und insbesondere ein Maß der Mischung der Komponenten herangezogen, um mit Hilfe einer Auswertungselektronik und entsprechender Analysealgorhythmen das Erscheinungsbild eines aus dem BCF-Garn hergestellten Teppichs zu simulieren. Derartige Verfahren sind jedoch äußerst komplex und im wesentlichen von der Datenvorgabe abhängig. Zudem erfordert die Festlegung und Beschreibung der gewählten Parameter des Faserbündels eine besondere Erfahrung, um die für das spätere Erscheinungsbild des flächigen Faserproduktes maßgeblichen Größen zu erhalten.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit welchem eine einfache und reproduzierbare Vorausschau auf das visuelle Erscheinungsbild des Faserproduktes möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes bereitzustellen, das unmittelbar in einem Herstellungsprozess eines Faserbündels integrierbar ist, um somit vor oder während des Herstellungsprozesses definierte Prozessparame- tereinstellungen vornehmen zu können.

Dementsprechend ist es auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines BCF-Garnes derart weiterzubilden, dass ein die Soll-Vorgaben eines Flächenmusters eines Teppichs entsprechendes Garn her- stellbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Verfahren zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes mit den Merkmalen nach Anspruch 1 , durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen nach Anspruch 14, durch ein Verfahren zur Herstellung eines BCF-Garnes mit den Merkmalen nach Anspruch 18 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 22 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merk- malskombinationen der j eweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Aussehen eines flächigen Faserproduktes beispielsweise eines Teppichs im wesentlichen von dem Aussehen der Faser geprägt ist. Hierbei erzeugen die Herstellungsverfahren der flächigen Faserprodukte ein mehr oder weniger vordefinierte und regelmäßige Ablage und Verknüpfung von kurzen Längenabschnitten des Faserbündels, die an der Oberfläche des Faserproduktes zum Aussehen beitragen. Insbesondere bei der Herstellung von farbigen Faserbündeln wurde festgestellt, dass ein Zusammenhang zwischen einem Abbild eines Längenabschnittes des Faserbündels und einem visuel- len Flächenmuster des zu einem Faserprodukt flächig verarbeiteten Faserbündel besteht. Durch entsprechende Analysealgorhythmen, die den Herstellungsprozess des Faserproduktes berücksichtigen, lässt sich aus einem Abbild eines Längenabschnittes des Faserbündels das visuelle Flächenmuster vorausberechnen. Als Parameter zur Simulation eines visuellen Flächenmusters wird somit nur die opti- sehe Erscheinung des strangförmigen Faserbündels herangezogen. Eine detaillierte Erfassung mehrerer Parameter des Faserbündels kann somit völlig entfallen. Das Abbild des Faserbündels lässt sich ohne Mitwirkung einer Bedienperson automatisiert erfassen und führt bei vorgegebenen Analysealogorhythmen schnell und präzise zu einer Vorschau des endgültigen Faserproduktes. Als Abbild wird hier jedes Informationsmittel verstanden, das die optische Beschaffenheit eines Faserstrangs insbesondere das Farbspektrum des Faserstrangs speichert.

Die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchen ein laufender Faden sensiert wird, ist besonders vorteilhaft, um in einem Herstellungsprozess eines Faserstranges beispielsweise eines BCF-Fadens aus mehreren farbigen Einzelfäden eine Online-Bestimmung der Teppichqualität vornehmen zu können. Um mit möglichst geringem Rechnungsaufwand zu präzisen theoretischen Flächenmustern zu gelangen, sind die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Ansprüchen 3 und 4 besonders vorteilhaft. Hierbei werden die Längenabschnitte des Faserbündels in mehreren nebeneinander liegenden Fadenlagen gelegt, um als Abbild einen Teilausschnitt der Fadenlagen zu erfassen.

Die Längenabschnitte des Faserbündels können jedoch auch zu einer Spule gewickelt sein, so dass das Abbild von zumindest einem Teilausschnitt der Spule er- faßt wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Erfassung des Abbildes von einem Teilausschnitt einer der Stirnseiten der Spule oder der kompletten Stirnseite der Spule herausgestellt. Hierbei sind die Längsabschnitte des Faserbündels eng aneinand- dergelegt, so dass die Bildinformation nur durch wenige Rechenoperationen in das Flächenmuster des Faserproduktes umrechenbar ist.

Das Abbild wird dabei vorteilhaft durch ein oder mehrere Fotozellen aufgenommen, so dass die Signale der Fotozellen direkt einer Bildanalyse zuführbar sind. Hierbei lassen sich die Lichtsignale durch die Fotozellen unmittelbar in elektrische Ladungen umwandeln. Die digitalen Daten werden einer Bildanalyseeinheit zugeführt, die mit entsprechenden Bildanalysenalgorhythmen die erforderlichen Rechnungsdaten extrahieren und der Auswertungselektronik zur Berechnung der visuellen Flächenmuster weiterleiten.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Abbild jeweils als ein Digitalmuster gespeichert und die Daten mehrerer Digitalmuster der Bildanalyseeinheit zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besondere effektiv bei der Herstellung von mehrfarbigen Garnen, die zur Herstellung eines Farbmusters in einem Faserpro- dukt dienen. Insoweit sind die Verfahrensvarianten gemäß Anspruch 9 und 10 bevorzugt verwendet.

Hierbei ist die Integration in einem Herstellungsprozess des Faserbündels gemäß den Ansprüchen 12 und 13 besonders vorteilhaft, da die Simulationsergebnisse unmittelbar zur Einstellung und Veränderung von Prozessparametern in dem Herstellungsprozess des Faserbündels genutzt werden können. So lassen sich die Prozessparameter des Herstellungsprozesses des Faserbündels um einen nachgeschalteten Prozess zur Herstellung eines vorbestimmten Faserproduktes beeinflussen. Dabei können bei einer ersten Verfahrensvariante die Änderungen von einem oder mehreren Prozessparametern derart generiert werden, dass das simulierte Flächenmuster mit einem hinterlegten Soll- Vorgabe-Flächenmuster verglichen wird. Es ist jedoch auch möglich, aus einer reinen Analyse des Flächenmusters entsprechende Prozessparametergenerierungen zu erhalten.

Bei einer zweiten Verfahrensvariante wird bereits die Analyse eines Abbildes oder ein Vergleich des Abbildes mit einem hinterlegten Musterabbild dazu genutzt, um Änderungen von einem oder mehreren Prozessparametern zu generieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Simulation von visuellen Flächenmustern eines Faserproduktes ermöglicht somit völlig neue Verfahren zur Herstellung von Faserbündeln. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines BCF- Garnes bestehend aus mehreren verschieden farbigen multifilen Fäden in einem BCF-Spinnprozess zeichnet sich dadurch aus, dass ein BCF-Garn bereitgestellt wird, das bei der Weiterverarbeitung zu einem Teppich die gewünschten Flächenmuster liefert. Hierbei lassen sich die Simulationsergebnisse bereits vor Prozessstart auswerten, um unmittelbar die Prozessparameter zum Spinnen, Verstrecken, Kräuseln, Verwirbeln und Aufwickeln der Fäden zu definieren. Darüberhi- naus besteht jedoch auch die Möglichkeit trotz einer gewählten Prozessparametereinstellung während des Prozesses eine laufende Simulierung durchzuführen, um die Einstellung von zumindest einem der Prozessparameter in Abhängigkeit von einem Simulationsergebnis zu ändern.

Alternativ kann bei einer Simulation vor Prozessbeginn der laufende Herstel- lungsprozess dadurch überwacht und gesteuert werden, in dem ein Abbild eines Längsabschnittes vom BCF-Garn erfasst wird und mit einem hinterlegten Musterabbild verglichen wird. Die Einstellung des Parameters lässt sich dann in Abhängigkeit von dem Vergleich ändern.

Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass zu jeden digtalisierten Daten des Abbildes ein visuelles Flächenmuster des Teppichs errechnet wird, um aus einem Vergleich mit einem Sollvorgabemuster des Teppichs entsprechende Parameteränderungen vornehmen zu können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 14 zeichnet sich durch einen einfachen und flexibel einsetzbare Anordnung aus. So lässt sich das Bilderfassungsgerät zum Sensieren es Abbildes eines Längenabschnittes vom Faserbündel vorteilhaft auch in einem Herstellungsprozess des Faserbündels einsetzen. Das Bilderfassungsgerät kann dabei den Längenabschnitt des Faserbündels an beliebi- gen Positionen innerhalb des Prozesses erfassen. Vorteilhaft ist das Bilderfassungsgerät einer Spulenhandlingseinrichtung oder der Aufspulmaschine des Herstellungsprozesses zugeordnet.

Um eine hohe Auflösung des Erscheinungsbildes des Faserbündels zu erhalten, ist das Bilderfassungsgerät vorzugsweise mit ein oder mehreren Fotozellen bestückt, die zu einem Flächensensor oder einem Zeilensensor angeordnet sind. Derartige

CCD-Sensoren sind besonders geeignet, um ein Höchstmaß an Auflösung und

Farbwiedergabequalitäten zu erreichen. Dem Bilderfassungsgerät können dabei

Optiken zur Lichtbrechung oder Leuchtmittel zur Lichtverstärkung zugeordnet sein. Zur direkten Verarbeitung der Sensorsignale ist das Bilderfassungsgerät mit einer der Auswertungseinrichtung zugeordneten Bildanalyseeinrichtung verbunden.

Zur Einbindung in einen Herstellungsprozess eines Faserbündels weist die Aus- Wertungselektronik unmittelbar eine Schnittstelle zu einer Steuereinrichtung auf, durch welche der Herstellungsprozess steuerbar ist. Insoweit können direkte Daten ausgetauscht und Parameteränderungen der Prozessparameter ohne Verzögerung eingeleitet werden.

Bei Einbindung in den Herstellungsprozess lassen sich somit auch vorteilhaft Klassifizierungen der erzeugten Spulen vornehmen, so dass bei der Verarbeitung der Spulen zu einem Teppichgewebe eine hohe Gleichmäßigkeit des Vorlageproduktes erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 22 ist besonders geeignet, um ein Verbundfaden aus mehreren visuell unterschiedlichen Einzelfäden nach vorgegebenen Musterabbildungen herzustellen, um eine für ein späteres Flächenprodukt gleichmäßige Qualität des Verbundfadens zu erhalten. Insbesondere für die Herstellung von Teppichgarnen lässt sich durch die erfindungsgemäße Vor- richtung ein hohe Gleichmäßigkeit der visuellen Eigenschaften erreichen. So ist ein Bilderfassungsgerät vorgesehen, um unmittelbar durch Kopplung mit einer Auswertungseinheit ein Ist-Soll-Vergleich zwischen Abbildungen beispielsweise der Farbspektren vornehmen zu können.

Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung der Vorrichtung, bei welcher das Bilderfassungsgerät im Fadenlauf des BCF-Fadens vor der Aufwickeleinrichtung angeordnet ist. Damit wird eine Online-Überwachung erreicht, die Gleichmäßigkeit des projezierten Fadens überwacht.

Um während des Herstellungsprozesses mögliche Abweichungen zwischen einem Ist- Abbild und einem Musterabbild zu bewerten und möglichst unmittelbar in ein simuliertes Flächenmuster zu überfuhren, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher das Bilderfassungsgerät an einer durch die Aufwickeleinrichtung erstellten Spule zugeordnet ist. Somit lässt sich ein in mehreren Lagen gelegter Längenabschnitt des Faserbündels erfas- sen und ggf. in einer Flächenmuster überfuhren.

Unabhängig von der Anordnung des Bilderfassungsgerätes ist es besonders vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, durch welche zumindest ein Prozessparameter änderbar ist. Damit lassen sich mögliche Abweichungen in dem visuellen Erscheinungsbild des Faserstranges unmittelbar in Prozessänderungen überfuhren.

Weiter Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 3 schematisch eine Abbildung eines Längenabschnittes eines Faserbündels Fig. 4 schematisch ein Abbild eines Teilausschnittes einer Spule Fig. 5 schematisch ein visuelles Flächenmuster eines Faserproduktes

Fig. 6 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines BCF- Garnes

In Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes schematisch gezeigt. Die Vorrichtung weist eine Sensoreinrichtung 2 auf, die in der Nähe eines Faserbündels 1 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 2 ist als ein Bilderfassungsgerät 3 ausgebildet, durch welches ein Abbild eines Längenabschnittes des Faserbündels 1 erfaßt wird. Das Fa- serbündel 1 kann als stationär eingespannte Faserprobe oder in einem laufenden Prozess durch die Sensoreinrichtung 2 sensiert werden.

Die Sensoreinrichtung 2 ist mit einer Bildanalyseeinrichtung 4 gekoppelt, die einer Auswertungseinrichtung 5 zugeordnet ist. Die Auswertungseinrichtung 5 ist mit einer Visualisierungseinrichtung 6 gekoppelt, durch welche eine Anzeige von Ergebnissen möglich ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Abbild eines Längenabschnittes des Faserbündels 1 erfaßt. Hierzu weist das Bilderfassungsgerät 3 vorzugsweise CCD-Sensoren auf, durch welche die Lichtsignale unmittelbar in Ladungen umwandelbar sind. Die Sensorsignale werden der Bildanalyseeinrichtung 4 zugeführt, in welcher einer Bildanalyseeinheit durch entsprechende Algorithmen eine Aufbereitung und Analyse der Daten vornimmt und extrahierte Berechnungsdaten ermittelt. Die extrahierten Berechnungsdaten werden der Auswertungseinrichtung 5 zugeordnet, welche über eine Auswertungselektronik mit entsprechender Berechnungssoftware besteht, um durch Simulation ein visuelles Flächenmuster eines Faserproduktes zu errechnen. Das visuelle Flächenmuster lässt sich sodann über die Visualisierungseinrichtung 6 anzeigen. Als Visualisierungseinrichtung 6 wird vorzugsweise ein Monitor ver- wendet.

Die in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens lässt sich bei der Erfassung des Abbildes derart verbessern, dass dem

Bilderfassungsgerät 3 ein Leuchtmittel zugeordnet, um die von dem Faserbündel ausgehenden Lichtsignale zu verstärken. Als Leuchtmittel könnte beispielsweise ein Laser verwendet werden. Ebenfalls können Optiken eingesetzt werden, um eine Bündelung der Lichtstrahlen zur Erzeugung des Abbildes zu ermöglichen.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich- tung zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch gezeigt. Die Ausbildung der Vorrichtung ist im wesentlichen identisch zu dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1, so dass auf die vorgenannte Beschreibung Bezug genommen wird und an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist der Längenabschnitt des Faserbündels zu einer Spule 8 aufgewickelt. Als Abbild wird ein Teilausschnitt der Stirnseite 9 der Spule 8 von dem Bilderfassungsgerät 3 aufgenommen. Das Abbild kann hierbei sich sowohl nur über einen Teilausschnitt oder auch über die gesamte Stirnseite 9 der Spule 8 erstrecken. Hierzu lässt sich das Bilderfassungs- gerät derart beweglich führen, dass beispielsweise durch einen Zeilensensor die Stirnseite komplett erfasst wird.

Das Bilderfassungsgerät 3 ist mit der Bildanalyseeinrichtung 4 und der Auswertungseinrichtung 5 gekoppelt. Die Auswertungseinrichtung 5 weist eine zusätzli- che Schnittstelle zu einer Steuereinrichtung 7 auf, die beispielsweise dem Herstel- lungsprozess des Faserbündels zugeordnet ist. Insoweit ist eine unmittelbare Datenverbindung zwischen der Auswertungseinrichtung 5 und der Steuereinrichtung 7 gegeben, um aus den Simulationsergebnissen heraus mögliche Parameteränderungen des Herstellungsprozesses vornehmen zu können. Gleichzeitig ist die Auswertungseinrichtung 5 mit der Visualisierungseinrichtung 6 gekoppelt, um die simulierten Flächenmuster anzeigen zu können.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung lässt sich sowohl in einer Station zur Inspektion zur Spulen verwenden, um beispielsweise eine Spulensortierung und Klassifizierung vornehmen zu können. Es ist jedoch auch möglich, die Vorrich- tung unmittelbar in dem Herstellungsprozess des Faserbündels einzusetzen, um in eine Online-Schaltung gleichzeitig in den Prozess eingreifen zu können.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens basieren im wesentlichen auf einer Bildverarbeitung. So wird bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durch das Bilderfassungsgerät ein Abbild des Faserbündels 1 erzeugt. Als Beispiel ist in Fig. 3 eine Abbildung von einem mehrfarbigen Faserbündel gezeigt. Die Darstellung in Fig. 3 ist schwarz/weiß, so dass sich die Farbunterschiede in verschiedenen Grautönen wiedergibt. Das Faserbündel stellt hierbei ein BCF-Garn dar, das aus insgesamt drei unterschiedlich gefärbten Einzelfäden gebildet ist. Die Einzelfäden werden wiederum durch eine Vielzahl von Filamenten gebildet. Bei der in Fig. 3 dargestellten Abbildung ist zu erkennen, dass die Einzelfäden innerhalb des BCF- Garnes eine sehr geringe Vermischung aufweisen, die bei der späteren Weiterver- arbeitung zu einem Teppich zu einem typischen Farbmuster mit sich klar abgrenzenden Farben führt. Mit Hilfe der Bildanalyse lässt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren aus dem Abbild Informationen generieren, die mit Hilfe von Analysealgorithmen in ein theoretisches Flächenmuster überführt werden. Das simulierte Flächenmuster ermöglicht somit eine Vorschau zu dem endgültigen Faserprodukt. Für den Fall, dass bestimmte Flächenmuster in dem Faserprodukt - in diesem Fall ein Teppich - gewünscht werden, lassen sich nun in dem Herstellungsprozess des BCF-Garnes beispielsweise in der Vermischung der Einzelfaden in dem BCF-Garn verändern. Somit lässt sich bereits bei der Herstellung des Faserbündels ein vorbestimmtes Flächenmuster des Faserproduktes einhalten.

An dieser Stelle soll ausdrücklich erwähnt werden, dass das in der Erfindung verzeichnete Abbild nicht gleichzusetzen ist mit dem in Fig. 3 gezeigten Abbildung. Als Abbild wird hierbei ein analoges oder digitales Informationsmittel bezeichnet, mit welcher die visuelle charakteristische Eigenschaft des Faserstranges spezifi- ziert werden kann. So lässt sich beispielsweise bei einem mehrfarbigen Faden das Abbild durch ein Farbspektrum bilden, welches die Zusammensetzung der einzelnen Farben in dem Längenabschnitt des Faserstranges spezifiziert.

In Fig. 4 ist ein Abbild von einer Teilansicht einer Spule gezeigt. Hierbei zeigt das Abbild eine Vielzahl von Fadenlagen, wobei die Teilstücke der Faserbündel nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Die Abbildung zeigt bereits ein Flächenmuster, das durch Wickeln des Faserbündels gebildet wurde. Durch entsprechende Anlaysealgorhythmen, die insbesondere den Weiterverarbeitungspro- zess des Faserbündels zu dem Faserprodukt berücksichtigen, lassen sich die aus der Abbildung extrahierten Informationen mit relativ geringem Rechenaufwand zu einem Flächenmuster des Faserproduktes berechnen.

Ein Beispiel eines simulierten Flächenmusters ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein mehrfarbiges Flächemusters eines Teppichs, welche in der S chwarzAVeiß- Abbildung durch unterschiedliche Grautöne erscheint. Das in Fig. 5 dargestellte Flächenmuster könnte beispielsweise aus dem in Fig. 3 dargestellten Abbild des Faserbündels oder aus dem in Fig. 4 dargestellten Abbild der Spule errechnet worden sein.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eines BCF-Spinnprozesses dargestellt, um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines BCF-Garnes durchzuführen. Hierzu weist die Vorrichtung eine Spinneinrichtung 12 auf, in welcher mehrere Spinndüsen nebeneinander zum Extrudieren mehrerer Filamentbündel angeordnet sind. In diesem Ausführungs- beispiel sind drei Spinndüsen 13.1, 13.2 und 13.3 nebeneinander angeordnet. Jede der Spinndüsen 13.1 bis 13.3 wird eine eingefärbte Polymerschmelze zugeführt, wobei in jeder der Spinndüsen eine verschiedenfarbige Polymerschmelze extru- diert wird. So lassen sich beispielsweise drei verschiedenfarbige Filamentbündel gleichzeitig extrudieren. Unterhalb der Spinndüsen 13.1 bis 13.3 ist eine Kühlein- richtung 16 zur Abkühlung der Filamentbündel vorgesehen, die durch eine Präpa- rationseinrichtung 15 zu jeweils einem Faden 14.1, 14.2 und 14.3 zusammengefaßt werden.

Die Fäden 14.1, 14.2 und 14.3 werden parallel in mehreren Behandlungsstufen zusammengeführt und mittels einer Kräuselvorrichtung 19 zu einem BCF-Garn 21 gekräuselt. Die Behandlungsstufen enthalten hierbei eine Vortangeleinrichtung 17 zum separaten Vortangeln der Fäden 14.1 bis 14.3, eine Abzugseinrichtung 18 zum Abziehen und Verstrecken der Fäden. Die Kräuseleinrichtung 19 ist hierbei als eine Stauchkräuseleinrichtung ausgebildet, durch welche die Fäden 14.1 bis 14.3 zu einem Fadenstopfen texturiert werden. Der Fadenstopfen wird anschließend über eine Kühltrommel 20 gekühlt und zu dem BCF-Garn 21 abgezogen. Vor dem Aufwickeln durch die Aufspulvorrichtung 23 erfolgt eine Nachverwirbe- lung durch die Nachverwirbelungseinrichtung 22.

In der Aufspulvorrichtung wird das BCF-Garn 21 zu einer Spule 8 gewickelt. Der Spule 8 ist ein Bilderfassungsgerät 3 zugeordnet, durch welches ein Abbild eines Teilausschnittes der Spule 8 erfaßt wird. Das Bilderfassungsgerät 3 ist mit einer Bildanalyseeinrichtung 4 gekoppelt, durch welche die Daten des Abbildes analysiert und extrahiert werden. Aus den extrahierten Berechnungsdaten wird mittels der Auswertungseinrichtung 5 eine Anlayse durchgeführt. Die Auswertungseinrichtung 5 ist mit einer Steuereinrichtung 7 gekoppelt, die den gesamten BCF- Spinnprozess steuert.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Herstel- hing eines BCF-Garnes lassen sich verschiedene Verfahrensvarianten ausfuhren. Bei einer ersten Ausführungsvariante könnte in der Auswertungseinrichtung 5 ein Muster- Abbild einer gewünschten Spulenansicht hinterlegt sein, die mit dem Ist- Abbild der Spule 8 verglichen wird. Für den Fall, dass unzulässige Abweichungen bei der Vergleichsanalyse festgestellt werden, erfolgt die Generierung eines Steu- erbefehls, der unmittelbar der Steuereinrichtung 7 aufgegeben wird. Innerhalb der Steuereinrichtung 7 könnten anhand des Steuerbefehls ein oder mehrere Parame- teränderungen der Prozessparameter ermittelt und eingeleitet werden. Somit können insbesondere die Beschaffenheit der Einzelfäden und die Vermischung der Fäden zu dem BCF-Garn derart beeinflusst werden, dass ein gewünschtes Aussehen der Spulen 8 erreicht wird.

Diese Verfahrensvariante lässt sich auch vorteilhaft mit einer modifizierten Vorrichtung für eine Online-Überwachung eines BCF-Garnes nutzen. Dabei ist das Bilderfassungsgerät 3 im Bereich zwischen der Nachverwirbelungseinrichtung 22 und der Aufspulvorrichtung 23 angeordnet. Diese Situation ist in Fig. 6 gestrichelt dargestellt. Das Bilderfassungsgerät 3 ist unmittelbar dem laufenden Faden 21 zugeordnet, so dass kontinuierlich eine Erfassung eines Ist-Abbildes eines definierten Längenabschnittes des BCF-Garnes 21 erfolgt. Das Ist- Abbild lässt sich über die Auswertungseinrichtung 5 mit einem hinterlegten Musterabbild, beispielsweise ein vordefiniertes Farbspektrum des BCF-Garnes vergleichen. Durch die Kopplung der Auswertungseinrichtung 5 mit der Steuereinrichtung 7 können dabei ungewünschte Abweichungen zwischen dem Ist- Abbild und dem Musterabbild in entsprechende Steuersignale generiert werden, um einen oder mehrere Einstellungen von Prozessparametern zu ändern. Es ist jedoch auch möglich, die Abweichung anzuzeigen und zu dokumentieren, um anschließend eine Klassifizie- rung der erzeugten Spulen vornehmen zu können.

Bei einer weiteren Alternative zur Durchführung des Verfahrens besteht die Möglichkeit, dass in der Auswertungseinrichtung 5 aus den Berechnungsdaten des Abbildes eine Simulationsberechnung erfolgt, um das visuelle Flächenmuster ei- nes Teppichs zu ermitteln. Das berechnete Flächenmuster wird mit einem hinterlegten Soll- Vorgabe-Flächenmuster verglichen, m Abhängigkeit von der Vergleichsanalyse erfolgt über die Steuereinrichtung 7 die gewünschten Parameteranpassungen. Die Verfahrensvariante lässt sich vorteilhaft mit beiden Vorrichtungsvarianten ausführen, so dass sowohl die sensierte Spule als auch der sensierte Fa- den zu einer Online-Simulation genutzt werden kann. Bei den in Fig. 6 dargestellten Ausfuhrungsbeispielen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines BCF-Garnes besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass vor Prozessbeginn die Einstellungen der Prozessparameter in Abhängigkeit von einer Simulationsberechnung oder in Abhängigkeit von eines tatsächlichen Flächenmusters eines Teppichs vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen somit völlig neue Wege bei der Herstellung von Faserprodukten, die in einem Weiterverarbeitungsprozess durch Stricken, Weben oder Legen zu einem Flächenmuster eines Faserproduktes verarbeitet werden. So können durch Simulationen neue Flächenmuster des Faserproduktes kreiert werden. Die Erfindung ermöglicht eine auf das Endprodukt zielgerichtete Fertigung in der Faserherstellung.

Bezugszeichenliste

1 Faserbündel

2 S ensoreinrichtung

3 Bilderfassungsgerät

4 Bildanalysegerät

5 Auswertungseinrichtung

6 Visualisierungseinrichtung

7 Steuereinrichtung

8 Spule

9 Stirnseite

10 Spulhülse

11 Flächenmuster

12 Spinneinrichtung

13.1, 13.2, 13.3 Spinndüse

14.1, 14.2, 14.3 Fäden

15 Präparationseinheit

16 Kühleinrichtung

17 Vortangeleinrichtung

18 Abzugseinrichtung

19 Kräuselvorrichtung

20 Kühltrommel

21 BCF-Garn

22 Nachverwirbelungseinrichtung

23 Aufspulvorrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Simulation eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes, bei welchem zumindest ein Parameter eines strangförmigen Faserbündels sensiert und zu Daten digitalisiert wird und bei welchem die Daten des Parameters mit Hilfe einer Auswertungselektronik zu dem Flächenmuster überfuhrt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter des strangförmigen Faserbündels die optische Erscheinung eines Längenabschnitts des Faserbündels als ein Abbild erfasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenabschnitt des Faserbündels an einem kontinuierlich laufenden Faden sensiert und zu dem Abbild geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenabschnitt des Faserbündels in mehrere nebeneinander liegende Fadenlagen gelegt ist und das Abbild von zumindest einem Teilausschnitt der Fadenlagen erfasst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längenabschnitt des Faserbündels zu einer Spule gewickelt ist und das Abbild von zumindest einem Teilausschnitt der Spule erfasst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild von einem Teilausschnitt einer der Stirnseiten der Spule oder von einer kompletten Stirnseite der Spule erfasst wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild durch eine oder mehrere Fotozellen aufgenommen wird und dass die Signale der Fotozellen direkt einer Bildanalyseeinheit zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild als ein Digitalmuster gespeichert wird und dass die Daten mehrerer Digitalmuster gleichzeitig einer Bildanalyseeinheit zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildanalyseeinheit extrahierten Berechnungsdaten liefert, welche mit Hilfe der Auswertungselektronik zu dem visuellen Flächenmuster überführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Flächenmuster als ein Bild auf einem Monitor angezeigt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserbündel als ein BCF-Garn aus mehreren unterschiedlich gefärbten multifilen Fäden gebildet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das visuelle Flächenmuster als Vorschau zu einem Gewebemusters eines Teppichs dient.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild während eines Herstellungsprozesses des Faserbündels erfasst wird und dass mittels einer Analyse des Flächenmusters und/oder einem Vergleich des Flächenmusters mit einem hinterlegten Sollvorgabemuster Ände- rangen von einem oder mehreren Prozessparameter generiert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbild während eines Herstellungsprozesses des Faserbündels erfasst wird und dass mittels einer Analyse des Abbildes und/oder einem Vergleich des Abbildes mit einem hinterlegten Sollvorgabeabbild Änderungen von einem oder mehreren Prozessparameter generiert werden.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Parameters eines Faserbündels, mit einer Auswertungseinrichtung zur Ermittlung eines visuellen Flächenmusters eines Faserproduktes und einer Visualisierungseinrichtung zur Darstellung des Flächenmusters, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein Bilderfassungsgerät aufweist, durch welches ein Abbild eines Längenabschnittes vom Faserbündel sensierbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsgerät zumindest eine oder mehrere Fotozellen enthält, die zu einem Flächensensor oder einem Zeilensensor angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bilderfassungsgerät eine Optik zur Lichtbrechung und/oder Leuchtmittel zur

Lichtverstärkung zugeordnet ist/sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsgerät mit einer der Auswertungseinrichtung zugeord- nete Bildanalyseeinrichtung verbunden ist.

18. Verfahren zur Herstellung eines BCF-Garnes bestehend aus mehreren verschiedenfarbigen multifilen Fäden in einem BCF-Spinnprozess, bei welchem das Spinnen, das Verstecken, das Kräuseln, das Verwirbeln und das Aufwi- ekeln der Fäden durch wählbare Prozessparameter bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein visuelles Flächenmuster eines Teppichs mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 vor Beginn des Spinnprozesses oder während des Spinnprozesses simuliert wird und dass die Einstellung von zumindest einem der Prozessparameter in Abhängigkeit von dem Simulati- onsergebnis gewählt und/oder überwacht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Simulationsergebnissen ein Musterabbild eines Längenabschnitts eines Faden generiert wird, dass ein Ist-Abbild eines Längenabschnitts vom BCF-Garn erfasst wird, dass das Ist- Abbild mit dem hinterlegten Musterabbild verglichen wird und dass Abweichungen zwischen dem Ist- Abbild und dem Musterabbild angezeigt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die signalisierte Abweichung zwischen dem Ist-Abbild und dem Musterabbild in eine Ände- rung des Prozessparameters überfuhrt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten Daten des Ist-Abbilds zu dem visuellen Flächenmuster des Teppichs überführt werden, dass das Flächenmuster mit einer Sollvorgabenmuster vergli- chen wird und die Einstellung des Parameters in Abhängigkeit von dem Vergleich geändert wird.

22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 18 bis 21 mit einer Spinneinrichtung (12) zum Schmelzspinnen mehrerer farbi- ger Fäden (14.1, 14.2, 14.3), mit einer Kräuselvorrichtung (19) zum Texturieren der Fäden zu einem BCF-Faden (21) und mit einer Aufwickelvorrichtung (23), dadurch gekennzeichnet, dass ein Bilderfassungsgerät (3) zur Sensie- rung eines Längenabschnitts des BCF-Fadens (21) vorhanden ist uns dass das Bilderfassungsgerät (3) mit einer Auswertungseinrichtung (5) verbunden ist, durch welche ein Vergleich zwischen einem Ist- Abbild und einem hinterlegten Musterabbild ausführbar und anzeigbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsgerät (3) im Fadenlauf des BCF-Fadens (21) vor der Aufwickel einrich- tung (23) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilderfassungsgerät (3) einer durch die Aufwickeleinrichtung (23) erstellten Spule (8) zugeordnet ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (5) mit einer Steuereinrichtung (7) gekoppelt ist, durch welche zumindest ein Prozessparameter änderbar ist.