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CN110485009B - 用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器 - Google Patents

用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器。为了光学检测沿其纵向运动的纱线(3)，提出一种纱线传感器(6)，其具有光源(19)、探测器(26)和光引导部件(21)。该纱线传感器(6)基于受抑全反射效应(受抑全内反射FTIR)。通过FTIR效应，在纱线(3)和光引导部件(21)的外表面(23)之间的接触区(24)中从光引导部件(21)射出的散射光(25)借助探测器(26)被探测，由此实现贴靠外表面(23)的纱线(3)的检测。或者，于是由探测器(26)检测全反射光的减弱强度。全反射光的强度基本上被减小了从光引导部件耦合输出的散射光。

Description

用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器
技术领域
本发明的主题涉及用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器。本发明也涉及具有该纱线传感器的纺织机和用于运行纱线传感器的方法。
背景技术
纱线传感器被应用在纺织机如纺纱机和卷绕机中。它们用于监测纱线和/或纱线质量。这样的纱线传感器具有光源和探测器，由此提供一种光学工作式监测系统以保证相应的信号采集。纱线的非接触式监测和扫描针对每个工位单独进行。纱线监测系统的使用对于纺织机且进而也对于纱线质量是尤其有意义的。
纱线监测系统提供与纱线存在相关的信息。在这样的情况下，纱线传感器构成所谓的纱线监测器。也知道了如下的纱线传感器，借此来监测纱线粗细或纱线质量。
因此，通过纱线的光学检测可以监测纱线存在与否，或者可以确定纱线质量。为了确定纱线质量，尤其确定纱线直径并且发现杂质尤其是异质纤维。
在已知的光学纱线传感器中，纱线在测量缝隙内被非接触地引导经过。纱线和纱线所拖曳的空气将灰尘、污垢颗粒和增柔处理剂带至纱线传感器。这些颗粒沉积在纱线传感器的传感器面上，由此可能出现导致测量值明显失真的脏污程度。
人们已经发现在纱线传感器中的脏污问题。由EP1655599B1公开了一种用于光学扫描沿其纵向在测量缝内运动的纱线的纱线传感器，在此，基本上只有光源的被纱线反射的光到达用于反射光的两个接收器。由此可以减小例如由纤维或灰尘带来的杂质影响。
出版物WO93/12028A1例如公开了纱线传感器的传感器面被清洁。为了做到传感器面的清洁，使纱线运动直至离传感器面有固定设定的较近距离。因为纱线具有一定的毛茸性，故获得相对于光学内表面的“毛刷作用”。因界层流而围绕运动纱线出现通风，通风或许可以具有清洁效果。
发明内容
鉴于此，本发明基于如下设定目标，提高纱线传感器的可靠性。
根据本发明，该任务通过一种纱线传感器完成。
在从属起草的权项中单独说明的特征能以任何技术上有意义的方式相互组合并限定出本发明的其它设计方案。此外，说明详细地准确表达和描述了在权利要求书中指出的特征，其中，本发明的其它优选实施例被示出。
根据本发明，提出一种用于光学检测沿其纵向运动的纱线的纱线传感器，其具有光源、探测器和用于引导光源所发出的光的光引导部件。设有多个导纱部件以使纱线接触到光引导部件的外表面。该光引导部件如此设计，至少一部分光因与纱线接触而被耦合输出(coupled out)光引导部件。该探测器如此布置和设计，它检测受到纱线影响的光。
本发明的纱线传感器基于受抑全反射(受抑全内反射FTIR)效应。全反射发生在具有不同大小的光传播速度的两个光吸收介质之间的界面处，此时入射角超出规定值即所谓的全反射极限角度。空气的光学密度比纱线的光学密度小得多。因纱线在纱线与光引导部件外表面之间的接触面处的接触而出现受抑全反射，因为纱线的折射系数大于空气的折射系数。
受抑全反射效应使得在纱线与光引导部件外表面之间的接触区域内从光引导部件射出的光在纱线上被散射。散射光自光引导部件中散播出。散射光可以借助该探测器被直接或间接探测，由此容许检测贴靠该外表面的纱线。或者换言之，纱线对由光源发出的光的影响被检测。对此，原则上有两种可能，它们能替代可选地或相互组合地应用。
根据第一实施方式，该探测器如此布置和设计，它检测经由纱线被耦合输出光引导部件的光。
根据第二实施方式，该探测器如此布置和设计，它检测余下的被引导经过光引导部件且未经由纱线被耦合输出的光。
在纱线传感器的根据本发明的第一设计方案中，通过探测器来探测自光引导部件耦合输出的散射光。它是这样的光，即，其在纱线与光引导部件外表面之间的接触面处被反射。替代地或附加地存在以下可能，该光引导部件适合且指定用于将在光引导部件的外表面上反射的光引导向探测器。借助探测器，于是评估全反射光的减弱强度。全反射光强度被基本上减小了从光引导部件中被耦合输出的散射光。
通过本发明光学纱线传感器的设计，迄今的研究背离了光学工作式纱线传感器并且走上了一条全新道路。在充分利用FTIR效应情况下，提供一种纱线传感器，其结构简单并且对环境影响不敏感。由于运动纱线在工作中贴靠光引导部件，故在已知的光学纱线传感器中知道的脏污影响问题基本上得以避免，因为纱线在与光引导部件接触的接触面区域内产生自清洁作用。
与接触面相邻的光引导部件区域也或许被清洁。纱线的毛茸性不仅消除了纱线与光引导部件外表面之间接触面的脏污，也消除了与接触面相邻的区域的脏污。这种清洁作用得到“烟囱”作用的加强，因为运动纱线和所形成的界层流产生了通风。
根据本发明的纱线传感器设计也允许很紧凑的结构，因为光学系统结构可以被尽量缩减到仅很少的零部件。
本发明的纱线传感器可以被用作所谓的纱线监测器。纱线监测器提供关于是否存在纱线的信息。
从光引导部件中耦合输出的散射光的强度与纱线接触光引导部件外表面的接触面成比例。在纱线张力恒定情况下，可以回推出纱线直径，因此纱线传感器也可以提供关于纱线质量的信息。因此，例如可以发现纱线是否有节。
在异质纤维、灰尘等具有不同于纱线体的折射系数的前提下，可以借助本发明的纱线传感器做到发现异质纤维。
作为导纱部件，考虑任何机构。重要的只是使该纱线接触到光引导部件。为此，导纱部件可以例如在纱线走向上在光引导部件的前后分别包含导环。
鉴于纱线在光引导部件上被接触引导，故有利的是该光引导部件至少部分由透明陶瓷材料构成。陶瓷材料的使用有如下优点，可以保持小的光引导部件磨损。透明陶瓷材料可以是光引导部件的外表层。因此，透明陶瓷材料例如可以与玻璃体或塑料体相连接，其中所述连接例如借助透明胶进行。如果透明陶瓷材料例如与塑料体粘接，则要保证该胶层不含夹杂空气。
该光引导部件的外表面最好呈凸弯形。由此获得纱线可靠贴在光引导部件的外表面上。
根据又一个有利的设计，该光引导部件具有圆形横截面。该光引导部件可以尤其设计成圆杆状。
该光源最好适合且指定用于输出红外光。尤其是该光源可以包括至少一个发光二极管。
该探测器尤其是空间分辨探测器。它例如具有CCB或CMOS阵列、CCD或CMOS行列。尤其提出该探测器是主动像素传感器。主动像素传感器具有包括一排像素传感器的集成电路。每个像素传感器例如可以包括一个带有主动发电器的光电二极管。
根据本发明纱线传感器的又一个有利设计而提出，该光引导部件是导纱部件的组成部分。这样构成的纱线传感器有如下优点，零部件数量可被减小。另外，可以通过纱线传感器的紧凑结构且尤其也因为光引导部件是导纱部件的组成部分而在纺纱过程中获得更高的监测质量。
本发明还涉及一种具有根据本发明的纱线传感器的纺织机。
此外，提出一种用于运行本发明纱线传感器的方法。本发明为此也涉及一种用于用光引导部件光学检测沿其纵向运动的纱线的方法。根据本发明的方法，光被引导经过光引导部件。使该纱线接触到光引导部件的外表面，使得至少一部分光从光引导部件被耦合输出。最后，受纱线影响的光被检测。为此，经纱线从光引导部件耦合输出的光可被检测。也可行的是检测余下的被引导过光引导部件且未经由纱线被耦合输出的光。
所采集的被纱线影响的光可以被分析。因此，可以掌握直径偏差和脏污。也可以仅分析纱或纱线的存在与否。
附图说明
结合两个优选实施例来描述本发明纱线传感器的其它优点和细节，但本发明的主题并不局限于这些具体实施例，其中：
图1示出一个工位的原理图，
图2示意性示出纱线传感器的第一实施例，
图3示意性示出纱线传感器的第二实施例，和
图4示出纱线的瞬间拍照和属于瞬间拍照的纱线传感器信号分析曲线图。
附图标记列表
1 纺纱箱
2 纤维条子
3 纱线
4 输出管
5 输出辊对
6 纱线传感器
7 横动装置
8 箍圈
9 导纱器
10 交叉卷绕筒子
11 摩擦辊
12 导纱杆
13 导纱传动装置
14 驱动装置
15 信号线
16 控制装置
17 信号线
18 信号线
19 光源
20 壳体
21 光引导部件
22 光
23 外表面
24 接触面
25 光
26 探测器
27 光
具体实施方式
图1示出了根据本发明的纺织机的一个工位的原理图。纺织机在此实施例中被设计成自由端纺纱机。给纺纱箱1供应纤维条子2。在纺纱箱2内产生的纱线3通过输出管4借助输出辊对5被抽出。纱线3经过本发明的纱线传感器6并经由箍圈8通过横动装置7的导纱器9的来回运动在预定宽度范围被卷绕成交叉卷绕筒子10。
摩擦辊11驱动交叉卷绕筒子10。导纱器9安置在导纱杆12上。导纱杆12被导纱传动装置13来回驱动运动。为了产生导纱传动装置13的来回运动，设有驱动装置14。
从图1的视图中能看到，纱线传感器6为了监测运动纱线3而在纱线3横动区域中设于输出辊对5上方。这不是必须的。也有可能在输出辊对5前方设置纱线传感器6。在此举例示出纱线传感器6的布置。纱线传感器6可设置在纱线走向的合适部位。
纱线传感器6通过信号线15与控制装置16相连。控制装置16通过信号线17与驱动装置14相连。驱动装置14优选是电动机。控制装置16通过信号线18与其它未示出的纺纱位、数据处理装置和纺纱机相连。
在图2中示出了纱线传感器6的第一实施例。纱线传感器6具有光源19。光源19优选是红外发光二极管。光源19设置在壳体20内。在所示实施例中，壳体19同时用作光引导部件21的支座。光引导部件21设计成圆杆状。光引导部件21的材料最好是透明陶瓷材料。
只用附图标记22来表示光源19所发的光以说明本发明原理。光22在外表面23上被反射。光源19和光引导部件21被设计成当没有纱线贴靠光引导部件21的外表面23时获得全反射。
在如图2所示的实施例中示意性示出纱线3。纱线3贴靠光引导部件21的外表面23。在纱线3和外表面23之间存在接触面24。纱线3与光引导部件21的接触造成在接触面24区域内的受抑全反射，因为纱线3的折射系数大于纱线传感器6周围空气的折射系数。受抑全反射使得在接触面24区域内射出光引导部件21的光在纱线上被散射。散射光经光引导部件21传播，这用光25表示。散射光通过探测器26被探测。探测器26所提供的信号可以被供给例如控制装置16。
图3示出了纱线传感器的第二实施例。纱线传感器6包括设于壳体20中的光源19。壳体20同时用作光引导部件21的支座。在此实施例中，纱线3也贴靠光引导部件21的外表面23。根据图3的实施方式与根据图2的实施方式的区别在于探测器26的布置和与之相关的分析方法。代替应由自光引导部件21耦合输出的光25表示的散射光，全反射光27的减弱强度被评估。
探测器26最好是像素传感器、尤其是主动像素传感器。在图4中示出了已到达探测器的散射光的瞬间拍照。拍照分析以曲线图来呈现。可以看到一根纱线贴靠光引导部件。
可以从探测器信号的宽度B推导出纱线直径，因为在纱线张力恒定情况下散射光与纱线直径成比例。为此也可以发现纱线中的细节和粗节。
从探测器信号的时间变化中也可以说明纱线张力是否已改变。

Claims (8)

1.一种用于光学检测沿其纵向运动的纱线(3)的纱线传感器(6)，该纱线传感器具有光源(19)、探测器(26)和用于引导自所述光源(19)发出的光的光引导部件(21)，其中设有导纱部件用于使纱线(3)接触到所述光引导部件(21)的外表面(23)，其中所述光引导部件(21)被设计成因接触所述纱线(3)而使至少一部分的光从所述光引导部件(21)被耦合输出，其中，所述光在所述纱线(3)与所述光引导部件(21)的所述外表面(23)之间的接触区域内离开所述光引导部件(21)，所述探测器(26)被布置和设计成检测通过所述纱线(3)从所述光引导部件(21)被耦合输出的光，或者所述探测器(26)被布置和设计成检测余下的、通过所述光引导部件(21)被引导且未经由所述纱线(3)被耦合输出的光。
2.根据权利要求1所述的纱线传感器(6)，其特征是，所述光引导部件(21)至少部分由透明陶瓷材料构成。
3.根据权利要求1所述的纱线传感器，其特征是，所述光引导部件(21)的外表面呈凸形弯曲。
4.根据权利要求1所述的纱线传感器，其特征是，所述探测器(26)是空间分辨探测器。
5.根据权利要求1所述的纱线传感器，其特征是，所述探测器(26)是主动像素传感器。
6.根据权利要求1所述的纱线传感器，其特征是，所述光引导部件(21)是导纱部件的组成部分。
7.一种纺织机，具有根据权利要求1至6中任一项所述的纱线传感器(6)。
8.一种用于利用光引导部件(21)光学检测沿其纵向运动的纱线(3)的方法，包括如下步骤：
-通过所述光引导部件(21) 引导光，
-使所述纱线(3)接触所述光引导部件(21)的外表面(23)，从而至少一部分光从所述光引导部件(21)被耦合输出，其中，所述光在所述纱线(3)与所述光引导部件(21)的所述外表面(23)之间的接触区域内离开所述光引导部件(21)，以及
-检测通过所述纱线(3)从所述光引导部件(21)被耦合输出的光，或者检测余下的、通过所述光引导部件(21)被引导且未经由所述纱线(3)被耦合输出的光。
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