Aidong XU. (2 Goldcrest Court, Cambourne, Cambridgeshire CB3 6BB, GB)
George, Ian (45 Brampton Road, Cambridge CB1 5AW, GB)
Emch, Beat (Promenadenstrasse 36, Eglisau, CH-8193, CH)
Palmer, Tim (137 The Butts, Soham Ely, Cambridgeshire CB7 5AW, GB)
Aidong XU. (2 Goldcrest Court, Cambourne, Cambridgeshire CB3 6BB, GB)
George, Ian (45 Brampton Road, Cambridge CB1 5AW, GB)
Emch, Beat (Promenadenstrasse 36, Eglisau, CH-8193, CH)
| 1. | 2,...) in ein digitales Sensorsignal angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ferner im Gehäuse (2) eine digitale elektronische Schaltung (5) zur Verarbeitung des digitalen Sensorsignals in ein konfigurierbares aktionsauslösendes Ausgangssignal angebracht ist. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das aktionsauslösende Ausgangssignal geeignet ist, eine im Zusammenhang mit der Warenbahn stehende Aktion, wie z. B. das Zählen von Fehlern, das Ignorieren eines Fehlers, das Abstellen eines Antriebs für die Warenbahn und/oder das Initiieren eines optischen und/oder akustischen Alarms, auszulösen. |
| 3. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltung (5) eine mit dem Analog/DigitalWandler (41) verbundene Eingangsleitung (51), ein mit der Eingangsleitung (51) verbundenes Verknüpfungsglied (52), ein mit dem Verknüpfungsglied (52) verbundenes digitales Prozessorelement (53) und eine mit dem Prozessorelement (53) verbundene Speichereinheit (54) beinhaltet. |
| 4. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das Verknüpfungsglied (52) als programmierbarer Logikbaustein, vorzugsweise als feldprogrammierbarer Logikbaustein, ausgebildet ist. |
| 5. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Speichereinheit (54) einen Schreibund Lesespeicher (55) und/oder einen NurLeseSpeicher (56) beinhaltet. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35, wobei die Schaltung (5) einen vorzugsweise mit dem Verknüpfungsglied (52) verbundenen EchtzeitTaktgeber (57) beinhaltet. |
| 7. | Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltung (5) eine Schnittstelle aufweist, welche zur Verbindung der Schaltung mit einer Bedieneinheit (110), mit einer Steuereinheit (120) der Textilmaschine und/oder mit einem Datennetzwerk (130), wobei die Schnittstelle vorzugsweise auf einer Erweiterungskarte (6) angebracht ist, geeignet ist. |
| 8. | Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem mindestens einen Analog/Digital Wandler (41) und der Schaltung (5) ein programmierbarer Logikbaustein (42), vorzugsweise ein feldprogrammierbarer Logikbaustein, und/oder ein digitales Prozessorelement (43) zwischengeschaltet ist. |
| 9. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei der Analog/DigitalWandler (41), der programmierbare Logikbaustein (42) und/oder das digitale Prozessorelement (43) auf einem lokalen Eingangsmodul (4) zusammengefasst sind. |
| 10. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Schaltung (5) mit mehreren lokalen Eingangsmodulen (4.14. 5) verbunden ist. |
| 11. | Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Gehäuse (2) eine Vielzahl von, vorzugsweise zueinander parallelen, Zeilensensoren (31.1, 31.2,...) angebracht ist, welche derart über die Länge des Gehäuses (2) verteilt sind, dass ihre Gesamtheit zur optischen Abtastung der Warenbahn (100) entlang ihrer Breite geeignet ist. |
| 12. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei jedem Analog/DigitalWandler (41) mehrere, vorzugsweise drei, Zeilensensoren (31.131. 3) zugeordnet sind. |
| 13. | Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Gehäuse (2) mindestens ein Geschwindigkeitssensor (32.132. 3) zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit der Warenbahn (100) angebracht ist. |
| 14. | Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Zeilensensor (3.13. 3) als optoelektronischer Zeilensensor und/oder als kapazitiver Zeilensensor ausgebildet ist. |
| 15. | Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, wobei im Gehäuse (2) mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise in Zeilen angeordnete Leuchtdioden, zur Beleuchtung der Warenbahn (100) angebracht ist. |
| 16. | Textilmaschine, insbesondere Webmaschine, Grossdocke oder Umwickelvorrichtung zur Warenschau, in welcher eine Warenbahn (100) entlang einer Bewegungsrichtung (101) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Textilmaschine eine Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche derart angebracht ist, dass die Warenbahn (100) mittels der Vorrichtung (1) permanent und lückenlos über ihre ganze Breite überwachbar ist. |
| 17. | Textilmaschine nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung (1) derart an der Textilmaschine angebracht ist, dass sich das Gehäuse (2) über die Breite der Warenbahn (100) erstreckt, und dass vorzugsweise die Längsrichtung des Gehäuses (2) im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung (101) der Warenbahn (100) steht. |
| 18. | Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1.1) nach einem der Ansprüche 115, dadurch gekennzeichnet, dass produktionsspezifische Einstellgrössen in einer zentralen Recheneinheit (300) verwaltet werden, der von der Vorrichtung (1.1) jeweils benötigte Teil dieser produktionsspezifischen Einstellgrössen von der zentralen Recheneinheit (300) in die Vorrichtung (1. 1) übertragen (310.1) wird und dieser Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen in der Vorrichtung (1.1) zur Verarbeitung des digitalen Sensorsignals in das aktionsauslösende Ausgangssignal verwendet wird. |
| 19. | Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen auf einem auswechselbaren, veränderbaren Datenträger, vorzugsweise einer Chipkarte mit integriertem Mikroprozessor und Speicher, von der zentralen Recheneinheit (300) in die Vorrichtung (1.1) übertragen (310.1) wird. |
| 20. | Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei zumindest ein Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen aus einer Datenbank (400), von einem tragbaren Abtastgerät (500) oder aus einem Datennetzwerk (600) in die zentrale Recheneinheit (300) geladen werden. |
Es ist erwünscht, bei Textilmaschinen, z. B. bei Webmaschinen, Grossdocken, Umwickelvorrichtungen zur Warenschau oder Stick-und Steppmaschinen, die entlang einer Bewegungsrichtung bewegte Warenbahn fortlaufend zu überwachen. Ziel einer solchen Überwachung ist es, fehlerhafte Abweichungen von der als normal bewerteten Grundstruktur der Warenbahn festzustellen und bei Feststellung einer untolerierbaren Abweichung eine Aktion auszulösen, bspw. ein Warnsignal auszusenden oder die Textilmaschine anzuhalten.
Früher war es üblich, dass Bedienungspersonal die Warenbahn von Auge überwachte. Eine derartige Überwachung durch
Menschen ist kostenintensiv, unzuverlässig und für das Bedienungspersonal anstrengend. Deshalb wird schon seit längerer Zeit versucht, die Überwachung zu automatisieren. Automatische Überwachungssysteme, wie sie z. B. aus der EP-0'162'134 bekannt sind, verwenden einen die Materialbahn überstreichenden optoelektronischen Abtastkopf mit einer Photodiode oder einer CCD-Kamera. Die Auswertung der entsprechenden Signale ist nicht trivial, denn sie erfordert ausser dem Aufbau des Bildes eines Teils der Materialbahn auch die Erkennung von möglichen Fehlern und die Auslösung der richtigen, dem Fehler zugeordneten Aktion. Die Signalauswertung erfolgt in einem externen Prozessor, entweder einem an der Textilmaschine angeschlossenen Personal Computer (PC) oder einem zentralen Rechner, mit dem einige wenige Textilmaschinen über ein Datennetzwerk verbunden sind.
Beide Lösungen sind mit Nachteilen behaftet. Jede Textilmaschine mit einem eigenen PC auszustatten bringt hohe Kosten mit sich. Ausserdem kann es unter Umständen wegen Platzmangels Schwierigkeiten bereiten, einen PC bei der Textilmaschine unterzubringen. Bei der Lösung mit einem zentralen Rechner entfallen zwar diese Nachteile, doch sind die wenigsten Websäle mit einem Datennetzwerk ausgerüstet.
Die Installation eines solchen Datennetzwerks ist wiederum mit hohen Kosten verbunden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur optischen Überwachung einer bewegten Warenbahn an einer
Textilmaschine zu schaffen, welche die obigen Nachteile vermeidet. Die Vorrichtung soll insbesondere kostengünstig sein. Sie soll ferner kompakt und platzsparend sein sowie eine hohe Lebensdauer von mehreren Jahren bei Dauerbetrieb haben. Ausserdem soll sie skalierbar sein, indem die Anzahl optoelektronischer Elemente und die Rechenleistung an die Bedürfnisse der jeweiligen Textilmaschine anpassbar sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Textilmaschine zu schaffen, in welcher die Warenbahn automatisch überwachbar ist, ohne die Nachteile des Stands der Technik aufzuweisen. Ferner soll ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung angegeben werden.
Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch die erfindungsgemässe Vorrichtung, die erfindungsgemässe Textilmaschine und das erfindungsgemässe Verfahren, wie sie in den unabhängigen Patenansprüchen definiert sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die komplette Datenverarbeitung bzw. Signalauswertung dezentral, auf niedrigster Ebene, in der Überwachungsvorrichtung selbst vorzunehmen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung funktioniert also als autonome Auswerteinheit direkt an der Textilmaschine. Dadurch kann, je nach Bedarf, auf externe, der Textilmaschine zugeordnete Rechner, auf Datennetzwerke
etc. verzichtet werden. Die in der Vorrichtung verwendeten optoelektronischen, elektronischen und/oder elektrischen Elemente sind nach Möglichkeit auf dem Markt erhältliche Standardkomponenten. Die Vorrichtung ist so einfach wie möglich aufgebaut, so dass sie nur die für ihre Funktion wirklich benötigten Elemente beinhaltet.
Die Vorrichtung ist modulartig aufgebaut. Der modulartige Aufbau erlaubt es einerseits, bei anspruchslosen Anwenderbedürfnissen eine sehr einfache und kostengünstige Version der Überwachungsvorrichtung anzubieten, welche nur ein Minimum an Modulen beinhaltet, und andererseits, diese Minimalvesion um weitere Module zu erweitern und so die Abtastbreite und die Rechenleistung je nach Anwenderbedarf zu erhöhen. Dank dem modulartigen Aufbau und der geometrischen Skalierbarkeit ist es möglich, die Vorrichtung den jeweiligen Gegebenheiten optimal anzupassen, wodurch auch eine Skalierbarkeit der Kosten erreicht wird. Mit anderen Worten : Der modulartige Aufbau hat zur Folge, dass die Kosten für die Vorrichtung ungefähr proportional zu ihrer Länge zunehmen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Überwachung einer entlang einer Bewegungsrichtung bewegten Warenbahn an einer Textilmaschine, insbesondere an einer Webmaschine oder an einer Umwickelvorrichtung zur Warenschau, hat ein Gehäuse. Im Gehäuse ist mindestens ein Zeilensensor derart angebracht, dass er zur Abtastung der Warenbahn entlang ihrer Breite
geeignet ist. Im Gehäuse ist auch mindestens ein Analog/Digital-Wandler zur Wandlung eines analogen Sensorsignals des mindestens einen Zeilensensors in ein digitales Sensorsignal angebracht. Ferner ist im Gehäuse eine digitale elektronische Schaltung zur Verarbeitung des digitalen Sensorsignals in ein konfigurierbares, aktionsauslösendes Ausgangssignal angebracht. Das aktionsauslösende Signal kann eine im Zusammenhang mit der Warenbahn stehende Aktion wie z. B. das Zählen von Fehlern, das Ignorieren eines Fehlers, das Abstellen eines Antriebs für die Warenbahn und/oder das Initiieren eines optischen und/oder akustischen Alarms auslösen.
An der erfindungsgemässen Textilmaschine, insbesondere Webmaschine, Grossdocke oder Umwickelvorrichtung zur Warenschau, in welcher eine Warenbahn entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar ist, ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung derart angebracht, dass die Warenbahn mittels der Vorrichtung überwachbar ist.
Während die Datenverarbeitung bzw. Signalauswertung dezentral in der erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgt, kann es nötig sein, eine zentrale Recheneinheit für die externe Datenverwaltung zur Verfügung zu stellen. Besonders in grösseren Websälen mit Dutzenden von Webmaschinen müssen nämlich grosse Mengen von produktionsspezifischen Einstellgrössen verwaltet werden. Solche
produktionsspezifischen Einstellgrössen sind z. B. die technischen Daten der Textilmaschine, die Musterung, die Garnarten, die Anzahl Kett-und Schussfäden pro Längeneinheit etc., und dies für jede der Webmaschinen. Zu den produktionsspezifischen Einstellgrössen können aber auch einen Fehler charakterisierende Parametergrenzwerte, Fehlerkategorien, eine Fehlerkategorie charakterisierende Parameterbereiche und/oder ein einer Fehlerkategorie zugeordnetes aktionsauslösendes Signal gehören. Von den produktionsspezifischen Einstellgrössen sind also Art und Aussehen der Fehler sowie die Reaktion der Vorrichtung auf einen festgestellten Fehler abhängig. Deshalb werden produktionsspezifische Einstellgrössen in der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Signalauswertung benötigt.
Da die Vorrichtung bewusst einfach und für die Verarbeitung nur der nötigsten Daten ausgelegt ist, könnte sie nicht alle produktionsspezifischen Einstellgrössen verwalten. Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird daher nur der jeweils benötigte Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen von der zentralen Recheneinheit in die jeweilige Überwachungsvorrichtung übertragen. Die Übertragung kann z. B. von Hand mittels eines auswechselbaren, veränderbaren Datenträgers, vorzugsweise einer Chipkarte mit integriertem Mikroprozessor und Speicher, in die Überwachungsvorrichtung erfolgen.
Dementsprechend werden im erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemässen Vorrichtung produktionsspezifische Einstellgrössen in einer zentralen Recheneinheit verwaltet. Der von der Vorrichtung jeweils benötigte Teil dieser produktionsspezifischen Einstellgrössen wird von der zentralen Recheneinheit in die Vorrichtung übertragen. Dieser Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen wird in der Vorrichtung zur Verarbeitung des digitalen Sensorsignals in das aktionsauslösende Ausgangssignal verwendet.
Die die Fehler betreffenden produktionsspezifischen Einstellgrössen oder Teile davon können auf verschiedene Arten in die zentrale Recheneinheit eingespiesen werden. Bilder von Fehlern können bspw. aus einer Datenbank, von einem tragbaren Abtastgerät oder aus einem Datennetzwerk in die zentrale Recheneinheit geladen werden. Die entsprechenden Parametergrenzwerte und/oder Parameterbereiche können auf der zentralen Recheneinheit manuell oder automatisch erzeugt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen detailliert erläutert. Dabei zeigen schematisch : Fig. 1 ein Blockdiagramm einer einfachen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 ein Blockdiagramm einer erweiterten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und
Fig. 3 das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung.
In Figur 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer einfachen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 dient der Überwachung einer bewegten Warenbahn 100 an einer Textilmaschine. Die Bewegungsrichtung der Warenbahn 100 ist durch einen Pfeil 101 angedeutet. Die Vorrichtung 1 weist ein (in der Zeichnung bloss sehr schematisch angedeutetes) Gehäuse 2 auf, welches im Allgemeinen eine längliche Form aufweist, wobei die Ausdehnung quer zur Bewegungsrichtung 101 grösser ist als in den beiden anderen Raumrichtungen. (Diese Eigenschaft des Gehäuses 2 ist der schematischen Darstellung von Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht entnehmbar. ) Das Gehäuse 2 ist vorzugsweise aus einem etwa der Breite der Warenbahn entsprechend langem Profilabschnitt gefertigt, der einen mindestens annähernd U-förmigen Querschnitt hat. Die vierte, zur Warenbahn 100 hin gerichtete Wand des Gehäuses 2 ist vorzugsweise als Sandwichkonstruktion aus einer einfachen, mit Sensorfenstern durchbrochenen Wand des U-Profilabschnitts und einer darunter angebrachten transparenten Lage aus Glas oder Kunststoff gefertigt. Das Gehäuse 2 kann mittelbar oder unmittelbar an der Textilmaschine befestigt sein. Hierzu weist vorzugsweise das Gehäuse 2 (nicht dargestellte) beidseitig vorstehende Halterungsbolzen auf, welche in (nicht dargestellten) an der Textilmaschine befestigten Haltearmen
gelagert sein können. Das Gehäuse 2 kann direkt an der Textilmaschine befestigt sein, wodurch sich eine"harte" mechanische Kopplung zwischen Textilmaschine und Gehäuse 2 ergibt. Die Mittel zur Befestigung des Gehäuses 2 an der Textilmaschine können aber auch mit Stossdämpfelementen ausgestattet sein, um das Gehäuse 2 möglichst von der Textilmaschine abzukoppeln und von der Textilmaschine verursachte Vibrationen von der Vorrichtung 1 fernzuhalten.
Aus Gründen der Platzersparnis, der Einfachheit und der Kostenersparnis scheint die direkte Befestigung ohne Stossdämpfelemente die bevorzugte zu sein ; die auf die Vorrichtung 1 übertragenen Vibrationen können zumindest teilweise elektronisch und/oder rechnerisch korrigiert werden. Die Vorrichtung 1 wird vorzugsweise unmittelbar über der Warenbahn 100, bzw. mit derselben in Berührung stehend, angeordnet.
Im Gehäuse 2 ist mindestens ein Zeilensensor 31.1-31. 3 derart angebracht, dass er zur Abtastung der Warenbahn 100 entlang ihrer Breite, d. h. quer zu ihrer Bewegungsrichtung 101, geeignet ist. Zu diesem Zweck ist der mindestens eine Zeilensensor 31.1-31. 3 im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung 101 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zeilensensoren 31.1-31. 3 optoelektronische Zeilensensoren zur optischen Abtastung der Warenbahn 100 und können bspw. in Charge-Coupled-Device- (CCD) oder Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor- (CMOS)
Technologie ausgeführt sein. Es können aus Scannern bekannte optoelektronische Zeilensensoren 31.1-31. 3 mit einer Auflösung von bspw. 600 dpi bzw. einer Pixellänge von ca. 25 um und einer Gesamtlänge von ca. 250 mm eingesetzt werden. Es können aber auch andere Sensortypen eingesetzt werden, bspw. kapazitive Zeilensensoren.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 weist die Vorrichtung 1 drei optoelektronische Zeilensensoren 31.1-31. 3 auf, deren Abtastbereiche sich überlappen, um blinde Stellen entlang der Breite der Warenbahn 100 zu vermeiden. Die Vorrichtung 1 wird vorzugsweise im Auflicht betrieben, wobei zur Beleuchtung der Warenbahn 100 an sich bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte Lichtquellen wie in Zeilen angeordnete Leuchtdioden (Light-Emitting Diode, LED) dienen. Ein Zeilensensor 31.1 und die dazugehörigen Lichtquellen sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet und bilden zusammen ein optisches Kontakt-Abtastmodul 3.1, welches als"Contact Imaging Sensor" (CIS) bezeichnet wird. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 kann alternativ im Durchlicht oder gleichzeitig im Auflicht und Durchlicht betrieben werden. Je nach Anwendung kann eine dieser Alternativen gewählt werden, was der Vorrichtung 1 Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit bei der Überwachung verleiht.
Nebst den Zeilensensoren 31.1-31. 3 kann fakultativ auch ein Geschwindigkeitssensor 32 zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit der Warenbahn 100 im Gehäuse 2 angebracht sein. Es ist vorteilhaft, mehrere Geschwindigkeitssensoren 32 über die Breite der Warenbahn 100 zu verteilen, weil die Bewegungsgeschwindigkeit örtlich unterschiedlich sein kann. Vorzugsweise wird ein Geschwindigkeitssensor 32 drei Zeilensensoren 31.1-31. 3 zugeordnet. Je nach Eignung können aber auch die Zeilensensoren 31.1-31. 3 selbst die Aufgabe der Geschwindigkeitsmessung übernehmen, wodurch sich separate Geschwindigkeitssensoren 32 erübrigen. Der Geschwindigkeitssensor 32 kann auch als Positionssensor verwendet werden.
Die in der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 vorzugsweise verwendeten Zeilensensoren 31.1-31. 3 und Geschwindigkeitssensoren 32 kommen vollständig ohne bewegte Teile aus. Dies verleiht der Vorrichtung 1 eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer.
Zur Wandlung von analogen Sensorsignalen der Zeilensensoren 31.1-31. 3 in ein digitales Sensorsignal ist im Gehäuse 2 mindestens ein Analog/Digital-Wandler 41 angebracht. Dieser kann, wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 1, mehrere, bspw. drei, Eingangskanäle aufweisen. Analog/Digital-Wandler 41 mit drei Eingängen sind weit entwickelt und im Handel zu relativ
günstigen Preisen erhältlich, weil sie in grosser Stückzahl in Digitalfarbkameras für die A/D-Wandlung der Pixelsignale für die Grundfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) eingesetzt werden. Im vorliegenden Fall wird keine Farbinformation benötigt, so dass die drei Eingänge des A/D-Wandlers 41 für die Sensorsignale der drei Abtastmodule 3.1-3. 3 verwendet werden können. Dies erklärt auch, weshalb es als besonders vorteilhaft angesehen wird, die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 mit einer Anzahl von Zeilensensoren auszustatten, welche ein Vielfaches von drei ist.
Das digitale Ausgangssignal des A/D-Wandlers 41 kann einem lokalen digitalen Prozessorelement 43, bspw. einem digitalen Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP) zugeführt werden. Dieser kann erste Schritte zur Verarbeitung der Sensorsignale vornehmen. Er kann bspw. Bildverzerrungen wie Zittern korrigieren, eventuell unter Verwendung eines Ausgangssignals des Geschwindigkeitssensors 32, und/oder individuelle Helligkeitskorrekturen für einzelne Pixel vornehmen.
Zur Koordination und/oder Synchronisation der Auslesung der Sensorsignale kann ein lokaler programmierbarer Logikbaustein 42, z. B. ein feldprogrammierbaren Logikbaustein (Field Programmable Gate Array, FPGA), vorgesehen sein. Diesem werden die digitalen, eventuell durch das lokale digitale Prozessorelement 43 vorverarbeiteten Sensordaten zugeführt.
Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 kommt ohne lokales digitales Prozessorelement 43 aus ; diesfalls werden die Aufgaben des lokalen digitalen Prozessorelementes vom lokalen FPGA 42 ausgeführt.
Der D/A-Wandler 41, der lokale FPGA 42 und das lokale digitale Prozessorelement 43 sind vorzugsweise auf einem lokalen Eingangsmodul (Local Input Module, LIM) 4 angeordnet.
Das lokale Eingangsmodul 4 nimmt eine erste Verarbeitung der Sensorsignale vor und steuert die drei Abtastmodule 3.1-3. 3. sowie eventuell vorhandene Geschwindigkeitssensoren 32.
Ferner ist im Gehäuse 2 eine digitale elektronische Auswerteschaltung 5 zur Verarbeitung der digitalen Sensorsignale in ein aktionsauslösendes Ausgangssignal angebracht. Die Auswerteschaltung 5 ist vorzugsweise auf einer Basis-Leiterplatte realisiert und über eine Eingangsleitung 51 mit dem lokalen Eingangsmodul 4 verbunden.
Die Eingangsleitung 51 mündet in ein Verknüpfungsglied 52, bspw. einen zweiten feldprogrammierbaren Logikbaustein (FPGA). Hauptaufgabe dieses zweiten FPGA 52 ist die Steuerung verschiedener lokaler Eingangsmodule, falls mehrere solche vorhanden sind (vgl. Fig. 2). Herzstück der Auswerteschaltung 5 ist ein digitales Prozessorelement 53, bspw. ein digitaler Signalprozessor, zur Signalauswertung. Mit dem Prozessorelement 53 ist eine Speichereinheit 54 verbunden.
Die Speichereinheit 54 kann einen Schreib-und Lesespeicher
(Random Access Memory, RAM) 55 und/oder einen Nur-Lese- Speicher (Read-Only Memory, ROM) 56, vorzugsweise einen wiederbeschreibbaren Nur-Lese-Speicher wie ein Flash-Erasable Programmable Read-Only Memory (FEPROM), beinhalten. Ferner kann die Auswerteschaltung einen vorzugsweise mit dem zweiten FPGA 52 verbundenen Echtzeit-Taktgeber (Real-Time Clock, RTC) 57 beinhalten. Dieser dient dazu, eine Zeitmessung auch dann weiter zu führen, wenn die Vorrichtung 1 ohne Stromversorgung ist. So kann den aufgenommenen Produktions-und Qualitätsdaten eine Absolutzeit zugeordnet und bei Bedarf an eine zentrale Recheneinheit (vgl. Fig. 3) ausgegeben werden.
Die Abtastmodule 3.1-3. 3, das lokale Eingangsmodul 4 und die Auswerteschaltung 5 können auf jeweils eigenen Leiterplatten übereinander und/oder nebeneinander im Gehäuse 2 angebracht sein.
Die Auswerteschaltung 5, insbesondere der digitale Signalprozessor 53, wertet die Sensorsignale mittels eines geeigneten Programms aus. Zu diesem Zweck setzt sie erstens, bei Vorhandensein mehrerer Abtastmodule 3.1-3. 3 und insbesondere mehrerer lokaler Eingangsmodule 4.1-4. 5 (vgl.
Fig. 2), eine ganze Bildzeile aus den Sensorsignalen zusammen. Zweitens kann die Auswerteschaltung 5 aus den Sensorsignalen Werte für vorgewählte Parameter ableiten.
Solche Parameter können z. B. Länge, Breite, Kontrast, Intensität, Durchmesser, Richtung usw. sein. Für die Werte
der Parameter sind Grenzwerte vorgegeben und bspw. in der Speichereinheit 54 gespeichert. Ferner können für die Werte der Parameter auch Wertebereiche vorgegeben und bspw. in der Speichereinheit 54 gespeichert sein, die verschiedene Kategorien von Fehlern definieren. Solche Kategorien können z. B. Kettfehler, Schussfehler, Flächenfehler oder Randfehler sein. Für die Kategorien der Fehler kann die Verteilung der Fehler in der Warenbahn 100 bestimmt werden.
In Abhängigkeit von der ermittelten Kategorie und/oder der Verteilung der Fehler in der Warenbahn 100 erzeugt und sendet die Auswerteschaltung 5 ein aktionsauslösendes Signal aus, welches eine Aktion im Zusammenhang mit der Warenbahn 100 auslösen kann. Eine solche Aktion kann z. B. das Zählen der Fehler, das Ignorieren des Fehlers, das Abstellen eines Antriebs für die Warenbahn 100 oder das Auslösen eines optischen und/oder akustischen Alarms sein.
Das aktionsauslösende Signal kann auf eine Bedieneinheit 110 ausgegeben werden. Die Bedieneinheit 110 beinhaltet vorzugsweise (nicht dargestellte) Ausgabemittel, bspw. eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LCD) und/oder Eingabemittel, bspw. eine Tastatur. Sie kann am Gehäuse 2, vorzugsweise seitlich der Warenbahn 100, befestigt werden, oder als selbständige, mittels entsprechender Schnittstellen über Kabel oder Funk mit der Auswerteschaltung 5 verbundene Einheit verwendet werden. Die Bedieneinheit 110 kann über
eine (nicht eingezeichnete) Schnittstelle für eine Chipkarte mit integriertem Mikroprozessor und Speicher (Smartcard) zur Identifizierung einer Bedienperson und/oder zur Eingabe von produktionsspezifischen Einstellgrössen (vgl. Fig. 3) verfügen.
Das aktionsauslösende Signal kann aber auch direkt auf eine Steuereinheit 120 der betreffenden Textilmaschine ausgegeben werden, bspw. um die Textilmaschine anzuhalten. Die Steuereinheit 120 kann auch an einem Datennetzwerk 130 wie z. B. Ethernet angeschlossen sein.
Es ist auch möglich, die Auswerteschaltung 5 mit einem Datennetzwerk 130 wie z. B. Ethernet zu verbinden, um das aktionsauslösende Signal auf dieses Datennetzwerk 130 auszusenden. Als Schnittstelle dafür kann im Gehäuse 2 eine geeignete, mit der Auswerteschaltung verbundene Erweiterungskarte (Extension Board) 6 vorhanden sein. Die Erweiterungskarte 6 kann mit demselben oder einem anderen Datennetzwerk 130 verbunden sein wie gegebenenfalls die Steuereinheit 120.
Die Bedieneinheit 110 und das Datennetzwerk 130 können nicht nur für die Ausgabe des aktionsauslösenden Signals, sondern auch für Dateneingaben verwendet werden. So kann die Vorrichtung 1 einen neuen Fehler lernen, indem dieser mit einem tragbaren Scanner aufgenommen wird, diesem Fehler eine
Fehlerkategorie und gegebenenfalls der Fehlerkategorie ein aktionsauslösendes Signal zugeordnet wird. Die den Fehler charakterisierenden Parametergrenzwerte, die die Kategorie charakterisierenden Parameterbereiche und das aktionsauslösende Signal können über die Bedieneinheit 110 oder über das Datennetzwerk 130 in die Auswerteschaltung 5 eingelesen werden.
Die Datenübermittlung innerhalb der Vorrichtung 1 erfolgt vorzugsweise parallel über einen 16-MHz-Bus.
Die Vorrichtung 1 kann mit einem (nicht eingezeichneten) Spannungsversorgungsmodul ausgestattet sein. Zur Vermeidung von Datenverlusten kann das Spannungsversorgungsmodul derart ausgebildet sein, dass es bei einem festgestellten Stromunterbruch einen Befehl zum Speichern der aktuellen Daten an die Auswerteschaltung 5 gibt.
Figur 2 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1. Anlässlich der Fig. 1 erklärte Elemente sind mit denselben bzw. analogen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht weiter diskutiert. Die Ausführungsform von Fig. 2 beinhaltet fünf lokale Eingangsmodule 4.1-4. 5, die mit einer einzigen Auswerteschaltung 5 verbunden sind. An jedes der fünf lokalen Eingangsmodule 4.1 sind drei Kontakt-Abtastmodule 3. 1-3. 3 angeschlossen. Die Vorrichtung weist also insgesamt 15
Kontakt-Abtastmodule 3.1-3. 15 auf. Bei einer typischen nutzbaren Länge eines Kontakt-Abtastmoduls 3.1 von ca. 20 cm kann die Vorrichtung 1 somit eine ca. 3 m breite Warenbahn 100 lückenlos abtasten. Die Kontakt-Abtastmodule 3.1-3. 15 sind vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Warenbahn 100.
Ein weiterer Erweiterungsschritt, in welchem auch die Anzahl Auswerteschaltungen in der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 erhöht wird, ist zwecks Erreichen einer noch grösseren Überwachungsbreite oder mehr Funktionalität möglich. In diesem Fall muss die Koordination der einzelnen Auswerteschaltungen sichergestellt werden.
In Figur 3 zeigt schematisch das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung. Es sind schematisch Textilmaschinen 200.1-200. 3, z. B. Webmaschinen, dargestellt, an welchen jeweils eine erfindungsgemässe Überwachungsvorrichtung 1.1-1. 3 mit einer Bedieneinheit 110.1-110. 3 montiert ist.
Da die Überwachungsvorrichtungen 1.1-1. 3 an den Textilmaschinen 200.1-200. 3 so einfach und kostengünstig wie möglich gestaltet sind, können sie nur die nötigsten Daten speichern und die nötigsten Rechenoperationen bzw. Datenauswertungen durchführen. Um die grosse Menge produktionsspezifischer Einstellgrössen zu verwalten, wird deshalb vorzugsweise eine zentrale Recheneinheit 300
benötigt. Ein jeweils benötigter Teil der produktionsspezifischen Einstellgrössen wird von der zentralen Recheneinheit 300 in die jeweilige Überwachungsvorrichtung 1. 1 übertragen 310.1.
Die Übertragung 310.1 der produktionsspezifischen Einstellgrössen in eine Überwachungsvorrichtung 1. 1 kann bspw. mittels der anlässlich von Fig. 1 erwähnten Smartcard erfolgen. Zu diesem Zweck sind die zentrale Recheneinheit 300 und die Überwachungsvorrichtungen 1.1-1. 3 bzw. diesen zugeordnete Bedieneinheiten 110.1-110. 3 mit entsprechenden (nicht dargestellten) Schreib-und/oder Lesegeräten ausgestattet. Eine Bedienungsperson kann an der zentralen Recheneinheit 300 jeweils die produktionsspezifischen Einstellgrössen für eine bestimmte Textilmaschine 1.1 auf einer Smartcard speichern, mit dieser Smartcard zur betreffenden Textilmaschine 1.1 gehen und dort die Einstellgrössen von der Smartcard in der Überwachungsvorrichtung 1.1 abspeichern. Mit dieser einfachen Lösung können die kostspielige Verlegung und der Unterhalt eines Datennetzwerkes vermieden werden. Selbstverständlich können die produktionsspezifischen Einstellgrössen aber auch mit anderen Mitteln, bspw. mittels eines Datennetzwerkes wie es etwa in Fig. 1 und 2 unter Bezugszeichen 130 angedeutet ist, von der zentralen Recheneinheit 300 in die einzelnen Überwachungsvorrichtungen 1. 1-1. 3 übertragen werden.
Bilder von Fehlern können bspw. aus einer Datenbank 400 in die zentrale Recheneinheit 300 geladen werden. Derartige Fehler-Datenbanken 400 können z. B. von der Herstellerin der Überwachungsvorrichtungen 1.1-1. 3 angeboten werden. Es ist auch möglich, dass die Textilmaschinenbetreiberin ein tragbares Abtastgerät 500 einsetzt, um Bilder von Fehlern vor Ort einzulesen und in die zentrale Recheneinheit 300 zu laden. Bilder von Fehlern können auch aus einem Datennetzwerk 600 in die zentrale Recheneinheit 300 geladen werden. Die entsprechenden Parametergrenzwerte und/oder Parameterbereiche können auf der zentralen Recheneinheit 300 manuell oder automatisch erzeugt werden.
Es wird aber nachdrücklich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung 1.1-1. 3 auch autonom, ohne zentrale Recheneinheit 300, funktioniert. Für diesen Fall kann eine Standard-Auswahl von die Fehler betreffenden produktionsspezifischen Einstellgrössen bereits bei der Herstellung der Vorrichtung werkseitig in der Vorrichtung gespeichert werden.
Bezugszeichenliste : 1 Vorrichtung 2 Gehäuse 3 Abtastmodul 31 Zeilensensor 32 Geschwindigkeitssensor 4 Lokales Eingangsmodul 41 A/D-Wandler 42 Erster FPGA 5 Auswerteschaltung 51 Eingangsleitung 52 Zweiter FPGA 53 Digitaler Signalprozessor 54 Speichereinheit 55 Schreib-und Lesespeicher 56 Nur-Lesespeicher 57 Echtzeit-Taktgeber 6 Erweiterungskarte 100 Warenbahn 101 Bewegungsrichtung der Warenbahn
110 Bedieneinheit 120 Steuereinheit der Textilmaschine 130 Datennetzwerk 200 Textilmaschine 300 Zentrale Recheneinheit 310 Datenübertragung 400 Datenbank 500 Abtastgerät 600 Datennetzwerk
Next Patent: METHOD AND DEVICE FOR CONTROL BY OMBROSCOPY