专利名称：用于采用一个光束扫描纱线的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对在一个测量缝隙中沿其轴向运动的纱线利用从一个光源发出的一个光束进行扫描的装置，该装置具有一个用于在纱线上反射的光的接收器，并具有一个对来自接收器的电信号进行处理的单元。
例如由EP 0 761 585已经披露了这样的一种装置，其中设置一个光源，该光源发出光，在纱线上所述光一方面被反射，另一方面也被遮住。由此从探测器探测到的光以众所周知的方式变换成电信号，为了例如识别纱线中的杂质，可以设定范围和阈值。
由此可以看出这种装置的一个缺点，即例如纱线中那些与发出的光具有相同颜色的杂质不能被识别出来。例如，这种情况也适用于像纱线中的塑料薄膜部分那样的透明杂质，因此这使得这种杂质也不能被辨别出来。
这种方式的另一个装置披露在WO95/29396中，其中给一个白光接收器分配三个不同的光源。在此这三个光源设计为三个发光二极管，每个二极管在可见光范围内发出一个其它的主波长的光。这些光源沿纱线纵向可见地一个挨一个地固定在纱线旁边，并这样对准，使得光源照亮纱线以及一个位于其后的、吸收尽可能多光线的背景。这种通过在纱线上的光的反射在接收器内形成的信号被这样处理，使得由根据为在单一主波长内的信号算出的值形成比值，该比值又能够根据标准被重新衡量。
特别地，由此可以看出这种装置的一个缺点，即其仅仅适用于对反射光与特别黑的背景前的纱线的分析。此外，三个或者更多二极管间隔地沿纱线排列的布置需要很多空间，在为这种装置设计的纺织机中可能完全不存在这种设置。这种装置还存在另外的问题，即对于单个光源的控制必须考虑纱线的运动，并且要这样设计，使得不同颜色的光总是照射在纱线的同一位置上。
如本发明在本专利权利要求书中所要求的那样，本发明要解决的任务是实现一种上述种类的装置，该装置需要很少的空间，更简单地被控制，并且能够更加可选择地且以更高的灵敏度识别在纱线上存在的杂质。
这可以依照本发明用一种装置实现，该装置设计了一个单一光源，用于在至少两个波段中发射光线，其中该波段由主波长确定。在可见光波长范围内该主波长至少规定了两种颜色。这些颜色最好为红色、绿色或蓝色。该光源最好设计为发光二极管，其在可见范围内能够分别发射三种颜色的可见光。所述光源和接收器具有用于光的发射和接收的主轴，该光源和接收器共同确定了一个平面，该平面横向于纱线的纵向。一个用于对于从反射光用的接收器中所获得的电信号进行处理的单元，可以从在至少两个预先规定的波段的每一个中的信号产生一个处于一个平面或一个空间内的向量，并且从用于不同信号的向量产生一个总向量。为空间中总向量的端点预先确定一个区域，其说明从接收器产生的被处理成总向量的电信号是否指示为纱线中的一种杂质。所述向量在其中被计算和/或描绘的空间最好构成一个具有转轴的立方体，沿着三个主波长的强度值被着色。
由此可以看出通过本发明实现的优点在于，即单一的光源利用具有不同波长的光实用地从同一点发出照射到纱线上，使得在所有波段内的光束以一个狭窄的受限制的角度击打到纱线上。该光源也很少需要空间，由此可以为纱线构造一个测量头，该测量头可以被集成在精纺机或络筒机内的一个狭窄的受限制的地方。此外上述光源实质上比对每一种颜色都采用一个光源的组的成本低。此处，还可以设置更多的接收器，这些接收器将在纱线上反射的光提供给一个处理电信号的单元，这些单元按照严格相同的方式对所述信号进行处理，从而可以检测背向接收器的全部纱线表面。使用更多相同的用于白光的接收器能够在排除光谱误差情况下检测纱线的颜色。对已获得的信号的分析-该分析的目的是为了从单一的颜色的部分中产生一个总向量一允许可选择地辨别出特定颜色和色调的杂质相应于哪一种材料。由此人们也可以有针对性地将杂质留在纱线内，为此通过首先对其进行识别，或者通过为总向量的端点预先设定一个范围，使得完全不会检测确定的杂质。考虑到特定的污染或杂质，通过对纱线进行有针对性的净化，能够使生产机器的效率得到显著提高。
下面根据实施例并参考附图对本发明作进一步解释。其中
图1是根据本发明的装置的剖面图；图2、3和4分别是在不同阶段中所述装置一部分的示意图；图5是波长范围的示意图；图6和7分别是对于已测量的信号进行分析的示意图8至10分别是用于分析的目标区域的图示；并且图11和12分别是对于该装置的光源控制的方案。
图1示出了根据本发明的装置、例如一个用于测量纱线特性或者用于一个纱线净化器的测量头，该装置具有一个测量缝隙1，一条纱线2在其中沿其纵向移动，其中在此处所述纵向被取向为与图纸平面近似垂直。一个光束3由一个光源4产生，并对准纱线2。设置接收器5和6，以用于从纱线表面反射的光。当光源被设计为一个发光二极管时、例如一个所谓的RGB-LED，如Nichia公司(在因特网中可由www.nichia.co.jp查看)制造的型号为NTSM 515的发光二极管。使用其它光源也是可理解的，例如采用激光原理的光源。可以设置另一个被纱线2遮住的接收器7附加地用于光源。所述接收器5、6、7分别通过一个线路或一个总线8与一个单元9相连，该单元9用于处理来自所述接收器的电信号。该单元9由一个带有一个存储器的计算机构成、例如由一个结构熟知的微处理器构成。光源4具有四个接头10，通过该接头可以对单一的波段或颜色进行单独控制。在本实施例中，单独的光源4和接收器6具有用于发射和接收光的主轴11和12，他们共同构成一个平面，该平面横向于纱线的纵向，并且此处相应于图纸平面。
图2示出了具有三个发光二极管13、14和15的光源4以及其中混杂有杂质16的纱线2。相对于光源4的主轴11，杂质紧挨在该主轴的前方，当从运动方向看去，如箭头17所示。此处，该带有杂质16的纱线2例如通过由二极管13发出的红光而被照亮，该光线照射在一个区域20内，该区域20如图由线18和19所限定。
图3示出了参照图2的图示，其中带有杂质16的纱线2近似位于主轴11上。此处，该带有杂质16的纱线2例如通过由二极管14发出的绿光而被照亮，该光线照射在一个区域21内，该区域21如图由线22和23所限定。
图4示出了参照图2的图示，其中带有杂质16的纱线2更确切地位于主轴11的上方。此处，该带有杂质16的纱线2例如通过由二极管15发出的蓝光而被照亮，该光线照射在一个区域24内，该区域24如图由线25和26所限定。
图5示出在一个轴线27上不同的波段的视图，沿着该轴线用于波长的值可以被描绘。用于一个信号强度的值可被描绘为波长沿着一根轴线28的函数。例如此处通过曲线示出三个波段29，30和31，该波段给出在其三个主波长32，33和34的范围中发出的光线的强度的曲线变化。在下面的附图中为了简化，这些波段也可以通过简单的矩形35，36和37示出。
图6示出了由轴36和37确定的一个平面35。沿着该轴36、37，可以将从纱线反射的光源4的光的每种颜色的强度值表示为向量。由此可以计算出一个总向量38。在平面35中，可以规定区域39、40、41，它们代表了纱线的确定的特性。这些特性可以是构成纱线的基本材料的特性或者存在于纱线中的杂质的特性。
类似于适用于来自两个不同波段的光的图6，图7示出了为了描述向量而用立方体限定的空间42，该向量与在三个不同波段内接收到的信号的强度相对应。此处，空间的一个角43应该作为向量44、45、46的起点，其中每一个代表一个确定的波段。利用47计算一个总向量，该总向量由所述三个向量44、45和46组合而成。该空间或立方体42可以被分割为不同的区域。每个这样的区域分别描绘为在图8中的区域48、图9中的区域49和图10中的区域50。这些区域48、49和50作为总向量47的端点51的目标区域。根据该端点51是否位于这些区域48、49、50中的一个之内，等价于纱线特性的一个确定的情况，例如，是否满足确定的杂质的存在。此处被描绘为立方体的空间42由轴线52、53和54构成，沿着这些轴线描述三个主波长的强度值。
图11示出了不同的波段，如图5所已知的，现在在时间轴55上来描述。所得到的可能的例子通过光源4重复其发光顺序。依照序列56，光源4依次发射红、绿和蓝光。序列57说明，在预定的时间内具有减小强度的红色光和具有增大强度的绿色光同时发射。人们采用三种颜色进行工作，因此产生两种或三种每种带有两种颜色的序列。三个序列结束后，又从第一序列57开始。
图12更进一步示出了类似于图11的序列。用于三种颜色的序列58相互重叠，其组合得到一个预定的总强度。一个序列59又涉及三种颜色，这三种颜色用R，G和B表示并且相互重叠。由此，三种颜色中信号的强度总是固定不变的或者为最大。
所述装置的作用方式会在随后进行补充描述，到目前其还不能从上述说明书部分明显看出。为了举例识别在纱线2内和其上的一种确定的杂质或者其它特性，对光源例如通过接口10进行控制，使其仅在有限的波段内发光。该光在纱线上被反射并投射到一个接收器5、6上，该接收器接收这些光，并转换成一种电信号，接收器通过线路或者总线8将该电信号传送到单元9，该单元9存储该信号或者存储由此导出的数字值。紧接着，光源4被如此控制，使其发射一种更宽波段的光等等，最终使得在单元9内能够存储更宽的信号或更宽的值。由所存储的值，向量44、45和可能的46以及由此最终得到的一个总向量38或47在单元9的计算机中被建立起来。数值被存储在单元9中，该单元在平面35或空间42中至少定义了一个区域39、40、41或者48、49、50，使得能够通过对比来确定总向量的端点是否位于这些区域中的一个之内。作为这种比较的结果，能够从单元9经过一个线路60输出一个信号，该信号表明，例如是否存在一种不寻常的特性，例如是否纱线中存在一种杂质。
如果对于透射光存在另一个接收器7，那么该接收器例如可以发出另一个信号到单元9，该信号说明了纱线的直径。由此，使得能够采用公知的方法补偿纱线直径对于接收到的反射光的影响。
如已经在图11和12中指出的，对于光源4的控制存在不同的可能性。例如在两个或多个波段之间进行持续的转换，类似于序列57和58所示，由此还可以在该序列期间的不同时间确定向量和总向量38、47。由此在序列期间，总向量38、47在平面或空间内完成一个运动，并且通过它能够获知时间或波段的分量，其中下端点位于确定的范围22中。由此也可以从来自两个波段的混合光出发获得有关纱线特性的认知，该认识否则不能获得。
为了根据一个序列56对纱线进行分开的照明，节拍频率一利用该节拍频率对于光源4的单独的二极管13、14、15进行控制一至少应该足够高到使一个确定的位置、例如纱线2内含有杂质16的位置在一个确定的时间内移动的范围仅仅使得其落入到区域20、21和24内。此处，该确定的时间持续三个节拍或者它的数倍。通过在单一光源4内二极管13至15极其靠近的空间排列，对于采用三个波段的照明所需的时间非常短，并且因此三次捕捉到这样的位置是很容易的，该位置是在此期间位于光源4之前的位置。
当红、绿和蓝色被选择作为波段时，由此在图7的描述中能够看出所述和更多的在空间42中的颜色的下列布置在角43中，黑色的强度应该最大。在角61中，红色的强度应该最大。在角62中，绿色的强度应该最大。在角63中，蓝色的强度应该最大。在角64中，红紫色的强度应该最大。在角65中，蓝绿色的强度应该最大。在角66中，黄色的强度应该最大，并且在角67中，白色的强度应该最大。
由哪个公式可以计算上述向量是公知的。为了完整起见，这里还补充一个例子。对于总向量47的长度，如图7中所示，此处采用V47表示为|V47|=|V44|2+|V45|2+|V46|2]]>其中，向量44、45和46的长度由V44、V45、V46表示。总向量的方向按照公知的三角规则确定。一个相应的相匹配的计算能够被用于图6的矢量。
根据总向量38、47的位置，现在例如可以获得对此的提示，即是否存在杂质，其为哪些种类，以及其是否干扰并且必须被清除。例如根据图6可以确定，为了通过其端点给杂质规定公差，图6中的总向量38应该位于区域41或者甚至位于区域39中。在图7-10中，例如可以设想，例如如果没有杂质存在并且纱线是白色的或者近似白色的，总向量47的端点51应该位于一个通过平面69而被限定并且靠近角67的区域68内。如果该端点51位于区域48、49或50内，那么由此认为杂质主要为蓝的、绿的或红的。然而虽然如此但这种杂质是可以容忍的。例如这种情况是可以的，对于一种红色的杂质后来如果纱线紧接着将要被染成红色的。
权利要求
1.对在一个测量缝隙(1)中沿其轴向运动的纱线(2)利用从一个光源发出的一个光束(3)进行扫描的装置，该装置具有一个用于在纱线上反射的光的接收器(5，6)、具有一个用于对来自该接收器的电信号进行处理的单元(9)，其特征在于，为了实现在至少两个波段(29，30)内光线的辐射，设置一个单一的光源(4)，其中通过两个主波长(32，33)确定所述波段，并且所述用于对来自接收光线用的接收器的电信号进行处理的单元(9)具有一个计算机，该计算机从至少两个预先设定的波段中的每一个的值建立一个向量(44，45，46)，并由该向量形成一个总向量(47)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主波长确定在可见光的波长范围内的两种颜色。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主波长涉及红色、绿色和蓝色。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单一光源(4)由发光二极管构成，该发光二极管能够在可见范围内分开地发射三种颜色的可见光。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单一光源和一个接收器(6)具有用于光的发射和接收的主轴(11，12)，该主轴共同确定了一个横向于纱线纵向的平面。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对于在一空间(42)中的总向量(47)的端点(51)限定一个区域(48，49，50)，该区域说明来自接收器的处理成总向量的电信号是否表示纱线中的杂质。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述空间(42)构成一个立方体，该立方体由轴线(52，53，54)构成，沿着该轴线描述三个主波长的强度值。
全文摘要
本发明涉及一种对在一个测量缝隙(1)中沿其轴向运动的纱线(2)利用从一个光源发出的一个光束(3)进行扫描的装置。该装置具有一个用于在纱线上反射的光的接收器(5，6)和一个用于对来自该接收器的电信号进行处理的单元(9)。本发明的目的是，开发一种类似种类的小尺寸的装置，该装置易于操作并且可以最多可选择的方式以较高的灵敏性来探测一个包含在纱线中的异物。为了这个目的，在至少两个波段(29，30)内光线的辐射由光源(4)来进行，所述波段由两个主波长(32，33)确定。
文档编号G01N21/952GK1711474SQ200380103170
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月6日 优先权日2002年11月13日
发明者P·奥特 申请人:乌斯特技术股份公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
