WO2001019714A1

WO2001019714A1 - Verfahren und vorrichtung zur optischen kontrolle einer oberfläche einer fadenspule

Info

Publication number: WO2001019714A1
Application number: PCT/EP2000/008997
Authority: WO
Inventors: Gerald Berger; Jörg Oulabi
Original assignee: Barmag Ag
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2001-03-22
Also published as: DE10082757D2; ATA90032000A; AT411110B

Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Kontrolle einer Oberfläche (6) einer Fadenspule (5) beschrieben. Hierbei wird ein Lichtsignal (7) auf der Oberflächen (6) der Fadenspule (5) gesendet und an der Oberfläche als Reflexionssignal (10) reflektiert. Das Reflexionssignal wird von einem Sensor (2) aufgenommen und zu einer Höhenlage der Oberfläche ausgewertet. Zur Erfassung feinster Filamente (18) an der Oberfläche (16) wird das Reflexionssignal erfindungsgemäß in einen unmittelbar aus einer Ebene der Oberfläche reflektieren Hauptreflex (10) und in einen aus einer benachbarten Ebene reflektieren Nebenreflex (9) aufgeteilt. DerHauptreflex (10) wird zur Ermittlung der Höhenlage der Oberflächeausgewertet. Der Nebenreflex (9) wird zur Ermittlung einer Lichtintensität ausgewertet und stellt ein Maß für die Filamentbrüche dar.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Kontrolle einer Oberfläche einer Fadenspule

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Kontrolle einer Oberfläche einer Fadenspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind aus der EP 0 693 451 bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren wird eine Oberfläche einer Fadenspule durch ein Lichtsignal abgetastet. Dabei werden die an der Oberfläche durch das Lichtsignal bewirkten Reflexionssignale auf einen Sensor projeziert. Die projezierten Reflexionssignale werden durch Abgleich der Lage- und Abstandskoordinaten der Meßpunkte zu einer Höhenlage der Oberfläche ausgewertet.

Dieses Verfahren hat sich zur Kontrolle der Topografie der Oberfläche einer Fadenspule, um beispielsweise Fadenabschläger an Stirnseiten der Spulen aufzufinden, bewährt. Als Abschläger werden hierbei Fadenstücke bezeichnet, die sich beim Aufwickeln der Spule stirnseitig aus dem Spulenverband gelöst haben.

Neben den geometrischen Formabweichungen der Spule können beim Aufwickeln eines aus einer Vielzahl von einzelnen Filamenten bestehenden Fadens Filamentbrüche auftreten, die auch ein Maß für die Qualität des aufgewickelten Fadens darstellen. Da synthetische Fäden aus einer Vielzahl von einzelnen strangförmigen Filamenten gebildet werden, macht sich ein Filamentbruch dadurch bemerkbar, daß ein einzelnes Filament aus dem Fadenverbund heraussteht. Derartige hervorstehende Filamente treten ebenfalls beim Aufwickeln des Fadens an den Oberflächen der Spule hervor. Aufgrund der im Verhältnis zum Faden sehr geringen Durchmesser der Filamente lassen sich hervortretende Filamente auf der Oberfläche einer Fadenspule durch Vermessung der Topografie nicht einwandfrei identifizieren.

Aus den Druckschriften DE 42 16 792 AI, US 5,315,366 und WO 98/41466 sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei welchen die Reflexionssignale einer beleuchteten Stirnfläche einer Fadenspule durch einen Sensor erfaßt werden, der in der Ebene der Stirnfläche oder um einen zur Ebene spitzen Winkel versetzt zur Stirnfläche angeordnet ist. Damit wird eine schleifende Beobachtung der Oberfläche erreicht. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind in der Praxis jedoch unbrauchbar, da Spulen mit Böschungwinkel, Rillen, Spiralen und Ausbauchungen behaftet sind. Diese Eigenschaften einer üblichen Spule machen eine Filamentbrucherkennung mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen unmöglich.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart weiterzubilden, daß bei der optischen Kontrolle eine Oberfläche einer Fadenspule die hervorstehenden Filamente aufgrund von Filamentbrüchen zu erfassen und als Qualitätsmerkmal der Fadenspule auszuwerten.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.

Im Rahmen von Versuchen hat sich gezeigt, daß hervorstehende Filamente an der Oberfläche einer Fadenspule im Lichtsignal für das menschliche Auge sichtbar aufblitzen, jedoch von den herkömmlichen Sensoren nicht registriert werden können. Die Ursache liegt darin, daß bei Auftreffen eines Lichtsignals auf der Oberfläche einer Fadenspule zwei räumlich getrennte Reflexionssignale erzeugt werden. Das direkt von der Oberfläche reflektierte Lichtsignal wird hier als Hauptreflex und das von dem Filament reflektierte Lichtsignal als Nebenreflex bezeichnet. Werden nun der Hauptreflex und der Nebenreflex beispielsweise durch einen eindimensionalen Sensor abgebildet, ergibt sich nur eine Summeninformation, da der Nebenreflex im Verhältnis zum Hauptreflex aufgrund der Größenverhältnisse im Hauptreflex untergeht. Hier setzt nun die Erfindung an, die es ermöglicht, sowohl den Hauptreflex als auch den Nebenreflex getrennt auszuwerten. Dabei wird der Hauptreflex als ein Reflexionssignal aus einer Ebene der Oberfläche (Flächenebene) und der Nebenreflex als ein Reflexionssignal aus einer benachbarten Ebene (Abstandsebene) separiert. Der Hauptreflex wird zur Ermittlung der Höhenlage der Oberfläche und der Nebenreflex zur Ermittlung einer Lichtintensität ausgewertet. Damit Werden die als Lichtblitze auftretenden Nebenreflexe eindeutig identifiziert und als Filamentbruch bewertet. Alle Filamentbrüche in einer Ebene werden erfaßt. Die Abstandsebene und die Flächenebene beziehen sich jeweils auf den Meßpunkt der sensierten Oberfläche, der von dem Lichtsignal beleuchtet wird.

Um die Identifizierung der Filamente anhand der Lichtintensität für jeden

Meßpunkt einer Oberfläche zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, zwischen der

Flächenebene und der Abstandsebene einen Abstand einzuhalten, der im wesentlichen größer ist als eine durch Fadenlagen verursachte Unebenheit der Oberfläche. Damit läßt sich ein Mindestabstand zwischen der Flächenebene und der Abstandsebene definieren, so daß die Auswertung der Lichtintensität des

Nebenreflexes nicht durch die Lichtintensität des Hauptreflexes beeinträchtigt wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden der Hauptreflex und der Nebenreflex aus dem diffus reflektierten Reflexionssignal gewonnen. Hierzu ist in dem Strahlengang des diffus reflektierten Reflexionssignals eine Optik angeordnet, welche den Hauptreflex und den Nebenreflex voneinander separieren. Damit läßt sich das Verfahren unabhängig vom Strahlengang des Lichtsignals ausführen, was zu einer hohen Flexibilität bei der Kontrolle von Fadenspulen führt. Das Verfahren läßt sich grundsätzlich mit eindimensionalen Sensoren wie beispielsweise positionsempfindlichen Photodioden (PSD) oder mit zweidimensionalen Sensoren wie beispielsweise Flächensensoren (CCD) durchführen. Bei Einsatz von eindimensionalen Sensoren wird die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 4 vorgeschlagen. Hierbei wird der Hauptreflex von der Optik auf einen Sensor und der Nebenreflex auf einen zweiten Sensor projeziert und getrennt ausgewertet. Die Sensoren sind hierbei auf die Flächenebene und die Abstandsebene ausgerichtet, so daß jedes Filament einer Ebene erfaßt wird. Der den Hauptreflex aufnehmende Sensor wird zur Ermittlung der Höhenlage der Oberfläche und der den Nebenreflex aufnehmende Sensor zur Ermittlung der Filamentbrüche eingesetzt.

Bei Einsatz eines Flächensensors wird die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 5 vorteilhaft eingesetzt. Dabei wird der Hauptreflex und der Nebenreflex gemeinsam auf einen Sensor projeziert.

Um eine hohe Auflösung und eine ausreichende Intensität der reflektierten Signale zu gewährleisten, wird das Lichtsignal gemäß einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante durch einen Laser erzeugt. Der Laser hat zudem den Vorteil, daß ein gebündelter Lichtstrahl zur Abtastung der Oberfläche vorliegt.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Verfahrensvariante wird der Nebenreflex zur Ermittlung einer Höhenlage ausgewertet. Hierdurch läßt sich ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Abstandsebene und der Flächenebene in jedem Meßpunkt auf der Oberfläche einhalten.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher das von der Oberfläche diffus reflektierte Reflexionssignal durch eine Optik auf einen Sensor projeziert wird. Die Optik ist mit ihrem Linsensystem derart ausgebildet, daß das diffus reflektierte Reflexionssignal in den Hauptreflex und den Nebenreflex separiert wird. Damit ist die Möglichkeit gegeben, beide Reflexionssignale zur Kontrolle der Oberfläche der Fadenspule heranzuziehen und auszuwerten.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden zwei Sensoren der Optik zugeordnet, wobei der Hauptreflex auf einen der Sensoren, der beispielsweise als PSD-Sensor ausgebildet ist, projeziert und wobei der Nebenreflex auf den zweiten Sensor, der beispielsweise als Photodiode ausgebildet sein kann, projeziert. Durch diese Anordnung ist die optische Separation zweier Reflexe gewährleistet, wobei die Filamente in der Abstandsebene erfaßbar sind.

In dem Fall, in dem die Vorrichtung zur Messung nicht nur einzelner Meßpunkte sondern der gesamten Oberfläche eingesetzt wird, läßt sich die Vorrichtung vorteilhaft derart weiterbilden, daß die Lichtquelle in Abhängigkeit von dem Höhenprofil der Oberfläche kontinuierlich nachjustiert wird, um bei unterschiedlichen Höhenlagen den für die Messung erforderlichen Abstand zwischen der Flächenebene und der Abstandsebene zu gewährleisten. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn in einem ersten Meßgang das Höhenprofil der zu sensierenden Oberfläche erfaßt wird und einem Regler aufgegeben wird, der im zweiten Meßgang die Justierung der Lichtquelle zur Erfassung der Filamentbrüche vorgibt.

Um den Nebenreflex auszuwerten, werden vorzugsweise bei Verwendung von zwei Sensoren Photodioden eingesetzt. Hierbei wird das Nutzsignal digitalisiert und bildhaft dargestellt. Die Filamentbrüche erscheinen als mehr oder minder große Lichtpunkte. Nach der Bewertung mit einem Größenkriterium werden sie mit einem Zählalgorithmus ausgezählt. Diese numerische Information stellt ein Maß für die Qualität der Oberfläche der Fdenspule dar. In der praktischen Eφrobung hat sich gezeigt, daß einzelne sehr feine Filamentbrüche ab 0,5 mm Länge erfaßbar sind. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Optik ein Flächensensor - beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein Dioden- Sensor - zugeordnet, wobei der Hauptreflex und der Nebenreflex gemeinsam auf den Flächensensor projeziert werden. Hierbei bildet der CCD-Sensor die natürliche Topografie der Spule linienweise ab. Diese Linie wird aufgrund der Höheninformation gekrümmt auf dem Sensor abgebildet. Die vertikale Koordinate des Sensors repräsentiert die Lage des Meßpunktes und die horizontale Koordinate die Entfernung zum Sensor. Somit sind die auf der horizontalen Koordinate auftretenden separaten Lichtpunkte als Filamentbrüche zu identifizieren. Zur Auswertung wird zunächst ein komplettes Höhenprofil der sensierten Oberfläche aufgenommen. Dieses Höhenprofil wird als Bild dargestellt. Jeder Punkt der Konturenlinie liegt hierbei auf einer Flächenebene. Somit wird für jeden Punkt innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes nach separierten Lichtflecken eines Filamentbruchs gesucht. Das Toleranzband ist hierbei durch den Mindestabstand zwischen der Flächenebene und der Abstandsebene definiert. Das heißt, in dem Zwischenraum zwischen der Flächenebene und der Abstandsebene eines Meßpunktes werden keine Auswertungen der Lichtpunkte vorgenommen. Die Erfassung und Auswertung der Lichtflecken wird nach Größenkriterien mittels eines Zählalgorithmus vorgenommen und führt zu einer numerischen Information über die Qualität der Spule.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Flächensensoren vorgesehen, wobei in der Flächenebene und der benachbarten Abstandsebene jeweils einer der Sensoren zugeordnet sind. Dabei bildet die Laser/Sensor-Kombination, die der Flächenebene zugeordnet ist, einen kleineren Strahlenwinkel zwischen sich aus als die Laser/Sensor- Kombination der Abstandsebene. Durch diese Anordnung besteht die Möglichkeit, bei der Ermittlung der Höhenlage der sensierten Oberfläche eine möglichst hohe optische Auflösung zu erhalten und andererseits einen für die Separierung des Hauptrefelexes und des Nebenreflexes einen genügend großen Abstand zwischen beiden Reflexen zu erhalten. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind anhand einiger Ausfuhrungsbeispiele unter Hinweis auf die folgenden Zeichnungen näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungs gemäßen

Vorrichtung;

Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Kontrolle einer Oberfläche einer Fadenspule schematisch dargestellt. Die Fadenspule 5 ist nur teilweise wiedergegeben. Die Fadenspule 5 besitzt eine Oberfläche 6. Hierbei könnte es sich beispielsweise um die Stirnfläche der Fadenspule 5 handeln. Aus der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 ragt ein Filament 18 aufgrund eines Filamentbruchs hervor. In einer im wesentlichen vertikal zur Oberfläche 2 stehenden Meßebene ist eine Lichtquelle 1 angeordnet. In der Meßebene sind im Abstand zu der Lichtquelle 1 zwei Sensoren 2 und 13 im Abstand zu der Oberfläche 6 angeordnet. Die Sensoren 2 und 13 sowie die Lichtquelle 1 bilden mit einem Meßpunkt 19 auf der Oberfläche 6 ein Dreieck. Unmittelbar vor den Sensoren 2 und 13 ist eine Optik 4 angeordnet. Die Optik 4 besteht aus mehreren Linsen 3.1 und 3.2, die ein von der Oberfläche 6 reflektiertes Reflexionssignal auf die Sensoren 2 und 13 projeziert. Der Sensor 2 ist mit einer Auswertelektronik 14 verbunden. Der Sensor 13 ist mit der Auswertelektronik 15 gekoppelt. Die Lichtquelle 1, die vorzugsweise als Laser ausgebildet ist, erzeugt ein Lichtsignal 7, das in einem Meßpunkt 19 auf die Oberfläche 6 der Fadenspule 5 trifft. Ein in dem Strahlengang des Lichtsignals 7 hineinragendes Filament 18, das von der Oberfläche 6 hervorsteht, wird ebenfalls von dem Lichtsignal 7 verfaßt. Das Lichtsignal 7 trifft hierbei in einer Abstandsebene 12 auf das Filament 18. Der Meßpunkt 19 auf der Oberfläche 6 befindet sich in einer Flächenebene 11. Die Flächenebene 11 und die Abstandsebene 12 sind durch einen Abstand A voneinander getrennt.

Das Lichtsignal 7 wird im Meßpunkt 19 an der Oberfläche 6 und am Filament 18 jeweils reflektiert. Dabei entstehen an der Oberfläche 6 sowie an dem Filament 18 diffuse Reflexionssignale. Das von dem Meßpunkt 19 ausgehende Reflexionssignal wird hierbei als Hauptreflex 10 bezeichnet. Der von dem Filament 18 ausgehende Reflex wird als Nebenreflex 9 bezeichnet. Die Optik 4 ist derart angeordnet, daß die diffus reflektierten Lichtsignale des Hauptreflexes und des Nebenreflexes von der Optik 4 aufgenommen werden. Durch das Linsensystem in der Optik 4 werden der Hauptreflex und der Nebenreflex separiert und anschließend auf die Sensoren 2 und 13 projeziert. Der Sensor 2, der beispielsweise als PSD-Sensor ausgebildet ist, nimmt den Hauptreflex 10 auf, der anschließend über die Auswertelektronik 14 zu einer Höhenlage des Meßpunktes 19 ausgewertet wird. Der Nebenreflex 9 wird über die Optik 4 auf den Sensor 13 projeziert, der mittels der Auswertelektronik 15 die Lichtintensität 15 auswertet. Da ein Nebenreflex 9 nur auftreten kann, wenn in der Abstandsebene 12 ein Filament 18 von dem Lichtsignal 7 getroffen wird, wird eine Lichtintensität nur bei Vorhandensein eines Filamentes registriert. Somit läßt sich durch eine Photodiode als Sensor 13 eine Hell/Dunkelabbildung erzeugen, bei welcher die Lichtflecken unmittelbar als Filamentbrüche zu identifizieren sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist davon abhängig, daß der Abstand A zwischen der Flächenebene 11 und der Abstandsebene 12 eingehalten wird. Beim

Vermessen einer ebenen Spulenoberfläche läßt sich somit jeder in der Abstandsebene 12 befindliche Filamentbruch erkennen. Für den Fall, daß eine unebene Spulenoberfläche abgetastet werden soll, wird die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung mit den gestrichelt dargestellten Vorrichtungsteilen vorteilhaft ergänzt. Hierbei wird die Höhenlage des Meßpunktes 9 über die Auswertelektronik 14 einem Regler 20 zugeführt. In dem Regler 20 ist eine die Flächenebene 11 kennzeichnende Nullage hinterlegt. Bei Abweichung von der gemessenen Höhenlage zu der hinterlegten Nullage wird der Regler 20 ein Signal erzeugen, welches einem Stellglied 21 aufgegeben wird. Das Stellglied 21 ist mit der Lichtquelle 1 gekoppelt und bewirkt eine Veränderung des Einfallwinkels des Lichtsignals 7. Damit kann unabhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche jeder Meßpunkt auf der Oberfläche 6 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kontrolliert werden.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur optischen Kontrolle einer

Oberfläche einer Fadenspule dargestellt. Die Vorrichtung ist mit ihrer Lichtquelle

1 und der Optik 4 im wesentlichen identisch zu der in Fig. 1 beschriebenen

Vorrichtung. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist das Linsensystem der Optik 4 derart eingestellt, daß beide Reflexionssignale (der Hauptreflex 10 und der Nebenreflex 9) gemeinsam auf einen Sensor 16 projeziert werden. Der Sensor

16 ist als Flächensensor, beispielsweise als matrixförmiger CCD-Sensor, ausgebildet, der aus vielen einzelnen flächigen neben- und übereinander angeordneten CCD-Elementen besteht. Der Sensor 16 ist mit der Auswertelektronik 17 verbunden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird das Lichtsignal 7 durch die Lichtquelle 1, vorzugsweise einen Laser, erzeugt. Das Lichtsignal 7 trifft in der Abstandsebene 12 auf das Filament 18 und in der Flächenebene 11 auf den Meßpunkt 19 der Oberfläche 6. Von der Oberfläche 6 im Meßpunkt 19 und von dem Filament 18 werden die diffus reflektierten Signale entsprechend dem - dargestellten Strahlengang reflektiert und von der Optik 4 aufgenommen. Die Optik 4 besitzt mehrere Linsen 3.3 und 3.4, die zu einem Linsensystem zusammengefügt sind. Die Anzahl der Linsen ist hierbei beispielhaft angegeben. Die Optik 4 kann auch aus drei, vier oder fünf Linsen bestehen. Das Linsensystem der Optik 4 muß derart eingestellt sein, daß der Hauptreflex 10 und der Nebenreflex 9 separiert und gemeinsam auf den Flächensensor 16 projeziert werden. Auf dem Flächensensor wird die Höheninformation der Spule linienformig abgebildet. Somit können die Reflexionssignale aus einem Meßpunkt, bei welchem ein separater Nebenreflex auftritt, als Punkte auf einer Linie abgebildet werden. Zur Kontrolle der Oberfläche wird die Oberfläche in zahlreiche Meßpunkte unterteilt, die nacheinander vermessen werden. Somit ergibt sich eine Höhenpro fillinie, die beispielhaft in der Auswertelektronik 17 diagrammförmig dargestellt ist. Die in Nachbarschaft zum Höhenprofil abgebildeten Lichtflecke stellen ausgewertete Nebenreflexe 9 auf, die aufgrund von Filamentbrüchen erzeugt wurden. Die empfangenen Meßsignale werden dabei digitalisiert und bildhaft dargestellt. Die Filamentbrüche erscheinen dabei als mehr oder minder große Lichtflecken neben der Höhenlinie. Zur Auswertung werden die Lichtflecken nach einem Zählalgorithmus ausgezählt und als numerische Information zur Bestimmung der Qualität der Spule zur Verfügung gestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist der Abstand zwischen der Flächenebene 11 und der Abstandsebene 12 durch einen Mindestabstand A mi .n gekennzeichnet. Dieser Mindestabstand A _jn wird vorgegeben, um bei der Auswertung eine eindeutige Trennung zwischen Lichtfleck und Höhenprofil zu erhalten. Alle außerhalb der Ebenen reflektierten Nebenreflexsignale aufgrund von Filamentbrüchen können dabei erfaßt werden. Der Bereich ist ausschließlich von der Intensität der registrierten Lichtflecken abhängig.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur optischen Kontrolle einer Oberfläche einer Fadenspule gezeigt. Die Vorrichtung weist hierbei zwei Laser- Sensor-Kombinationen, die jeweils mit einem Meßpunkt 19 auf der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 zu einem Dreieck angeordnet sind. Die Laser-Sensor- Kombination mit dem Laser 1 und dem Sensor 16 ist zur Erfassung der Filamentbrüche an der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 vorgesehen. Diese Anordnung ist entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung aufgebaut. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen.

Die Laser-Sensor-Kombination mit dem Laser 1 und dem Sensor 2 ist ausschließlich zur Erfassung des Höhenprofils der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 vorgesehen. Die Vorrichtung weist somit nur einen Laser 1 auf, der ein Lichtsignal 7 auf der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 projeziert.

In einem ersten Meßgang wird das an der Oberfläche 6 in dem Meßpunkt 19 erzeugte Reflexionssignal 8 von der Linse 3 auf den Sensor 2 projeziert. Zwischen dem Lichtsignal 7 und dem Reflexionssignal 8 bildet sich dabei ein

Strahlenwinkel αl aus. Der Strahlenwinkel αl liegt im Bereich von 15° bis 45°. Der Sensor 2 ist mit der Auswertelektronik 14 verbunden. In der

Auswertelektronik 14 werden die aufgenommenen Reflexionssignale 8 zu einer Höhenlage der Oberfläche der Fadenspule bzw. bei mehreren Messungen zu einem Höhenprofil der Oberfläche 6 der Fadenspule 5 ausgewertet. Diese

Anordnung ist insbesondere geeignet, um die Geometrie der Oberfläche mit großer optischer Auflösung zu erfassen.

In einem zweiten Meßgang werden die in dem gleichen Meßpunkt 19 bewirkten Reflexionssignale des Lichtsignals 7 von der Optik 4 aufgenommen. In diesem Fall könnte gleichzeitig ein vom Lichtsignal 7 erfaßtes Filament 18 vermessen werden. Der in dem Meßpunkt 19 der Oberfläche 6 und einem Filament 18 erzeugte Hauptreflex 10 und Nebenreflex 9 werden von der Optik 4 aufgenommen und auf den Flächensensor 16 projeziert. Der Flächensensor 16 ist mit der Auswertelektronik 17 gekoppelt, die die Signale hinsichtlich einer Filamentbrucherkennung auswertet. In diesem Fall wird zwischen dem

Hauptreflex 10 und dem Lichtsignal 7 ein Strahlenwinkel α2 gebildet. Der

Strahlen winkel α2 ist größer als der Strahlenwinkel αl und liegt im Bereich von 70° bis 120°. Damit wird erreicht, daß die von einem Filament 18 und von der Oberfläche 6 erzeugten Reflexionssignale einen genügend großen Abstand aufweisen, um die Reflexionssignale zu separieren und getrennt auszuwerten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet, um einzelne feinste Filamentbrüche, Flusen und Schlaufen bei kleinster Länge zu erfassen. Es können hierbei Filamente mit einem Filamentquerschmtt von 2 μ_{m unc}j _ej_ner Län_ge von ca. 0,5 mm erfaßt werden. Somit ist das Verfahren eine vorteilhafte Ergänzung, um alle bei der Spuleninspektion auftretenden Fehler zu ermitteln und somit als Qualitätsparameter der jeweilig kontrollierten Fadenspule zuzuordnen.

Bezugszeichenliste

1 Lichtquelle, Laser

2 Sensor

3 Linse

4 Optik

5 Spule

6 Stirnfläche, Oberfläche

7 Lichtsignal

8 Reflexionssignal

9 Nebenreflex

10 Hauptreflex

1 1 Flächenebene

12 Abstandsebene

13 Sensor

14 Auswertelektronik

15 Auswertelektronik

16 Flächensensor

17 Auswertelektronik

18 Filament

19 Meßpunkt

20 Regler 1 Stellglied

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur optischen Kontrolle einer Oberfläche einer Fadenspule, bei welchem ein Lichtsignal auf die Oberfläche der Fadenspule gesendet wird, bei welchem das Lichtsignal an der Oberfläche ein Reflektionssignal bewirkt und bei welchem das Reflektionssignal zu einer Höhenlage der Oberfläche ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektionssignal in einen unmittelbar aus einer Ebene (Flächenebene) der Oberfläche reflektierten Hauptreflex und in einen aus einer benachbarten Ebene (Abstandssebene) reflektierten Nebenreflex aufgeteilt wird, daß der Hauptreflex zur Ermittlung der Höhenlage der Oberfläche ausgewertet wird und daß der Nebenreflex zur Ermittlung einer Lichtintensität ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen der Flächenebene und der Abstandsebene vorgesehen ist, der größer ist als eine durch Fadenlagen verursachte Unebenheit der Oberfläche.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflex und der Nebenreflex durch ein im Strahlengang des diffuse reflektierten Reflektionssignals angeordneten Optik voneinander getrennt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflex von einem Sensor und der Nebenreflex von einem zweiten Sensor aufgenommen und ausgewertet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflex und der Nebenreflex gemeinsam von einem Flächensensor aufgenommen und ausgewertet werden.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtsignal durch einen Laser erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenreflex zur Ermittlung einer Höhenlage ausgewertet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Lichtquelle (1), mit einem Sensor (2), mit einer dem Sensor (2) vorgeschalteten Linse (3) und einer abzutastenden Oberfläche (6) einer Fadenspule (5), wobei die Lichtquelle (1) und der Sensor (2) mit der

Oberfläche (6) derart zu einem Dreieck angeordnet sind, daß ein von der Lichtquelle (1) erzeugtes Lichtsignal (7) auf die Oberfläche (6) trifft und ein von der Oberfläche (6) diffus reflektiertes Reflexionssignal (9, 10) durch die Linse (3) auf den Sensor (2) projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) innerhalb einer Optik (4) angeordnet ist und daß die Optik (4) mit ihrem Linsensystem (3.1, 3.2) derart ausgebildet ist, daß das diffus reflektierte Reflektionsignal in einen unmittelbar aus einer Ebene (Flächenebene) (11) der Oberfläche (6) reflektierten Hauptreflex (10) und in einen aus einer benachbarten Ebene (Abstandssebene) (12) reflektierten Nebenreflex (9) separiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Optik (4) neben dem Sensor (2) ein zweiter Sensor (13) zugeordnet ist, wobei der Hauptreflex (10) auf einen der Sensoren (2) projiziert wird und der Nebenreflex (9) auf den anderen Sensor (13) projiziert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2, 13) als Fotodioden ausgebildet sind.

1 1. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Optik 84) ein Flächensensor (CCD-Sensor) (16) zugeordnet ist, wobei der Hauptreflex (10) und der Nebenreflex (9) gemeinsam auf den Flächensensoren (16) projiziert werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) als ein Laser ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensoren (2, 16) vorgesehen sind, wobei der Flächenebene (11) und der benachbarten Abstandsebene (12) jeweils einer der Sensoren (2, 16) zugeordnet sind, und daß die der Flächenebene (11) zugeordnete Laser-

Sensor-Kombination (1, 2) einen kleineren Strahlenwinkel (_α]) bilden als der durch die der Abstandsebene (12) zugeordnete Laser-Sensor-Kombination (1, 16) gebildete Strahlenwinkel (_α2).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser- Sensor-Kombination (1, 2) mit kleinem Strahlenwinkel (_α,) zwischen dem Sensor (2) und der sensierten Oberfläche (6) eine Linse (3) zum Projizieren der Reflektionssignale (8) aufweist und daß die Laser-Sensor-Kombination (1, 16) mit großem Strahlenwinkel (_α2) zwischen dem Sensor (16) und der sensierten Oberfläche (6) die Optik (4) zum Projizieren der Reflektionssignale

(9, 10) aufweist.