| JP2003080817 | PEARL-TONE PRINTED MATTER AND CONTROLLING METHOD FOR ITS PRINT DENSITY |
| WO/2000/057160 | INSPECTION OF MATTER |
| JP2009229431 | INSPECTION APPARATUS AND CARRIER SYSTEM |
STORZ, Rafael (Eichenstrasse 5, Kreuzlingen, CH-8280, CH)
KIRSTEIN, Kay-Uwe (Römerfeldstrasse 1, Wetzikon, CH-8623, CH)
STORZ, Rafael (Eichenstrasse 5, Kreuzlingen, CH-8280, CH)
| PATENTANSPRÜCHE Verfahren (1) zur optoelektronischen Bestimmung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns (9), wobei das Garn (9) entlang seiner Längsrichtung durch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) bewegt wird, die optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) nacheinander eine Mehrzahl von Bildern (5.1, 5.2, .... 5. n) des Garns (9) aufnimmt (104) und aus jedem einzelnen Bild (5.1, 5.2, 5.n) aus der Mehrzahl von Bildern (5.1 , 5.2, 5.n) mittels Bildverarbeitung ein die Haarigkeit des Garns (9) betreffendes Merkmal ausgewertet wird (104), dadurch gekennzeichnet, dass die aus den einzelnen Bildern (5.1 , 5.2, 5.n) ausgewerteten Merkmale miteinander verknüpft werden (106), wobei die Verknüpfung (106) eine Addition beinhaltet, so dass aus der Verknüpfung (106) eine Häufigkeitsverteilung (7) der Haarigkeitslängen resultiert. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Anzahl aufgenommener und ausgewerteter Bilder (5.1, 5.2, 5.n) zwischen 10 und 10Ό00 und vorzugsweise zwischen 100 und 1000 liegt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die resultierende Häufigkeitsverteilung in Form eines Histogramms (7) ausgegeben wird, das durch eine Abszisse (71), entlang welcher die Haarlängen in mehreren Klassen aufgetragen werden, und eine Ordinate (72), entlang welcher die Anzahl der entsprechenden Haarlängen in jeder Klasse aufgetragen wird, aufgespannt wird, und in dem die Anzahl der entsprechenden Haarlängen für jede Klasse als Säulen mit entsprechenden Höhen eingezeichnet ist. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildaufnahme (104) und die Bildauswertung (104) seriell erfolgen, d. h. die Aufnahme des nächsten Bildes (5.2) beginnt erst nach Abschluss der Auswertung des vorhergehenden Bildes (5.1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Bildaufhahme und die Bildauswertung parallel erfolgen, d. h. schon während der Auswertung des vorhergehenden Bildes (5.1) wird mit der Aufnahme des nächsten Bildes (5.2) begonnen. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei laufend ein Zwischenresultat angezeigt wird, das durch Verknüpfung (106) der einander entsprechenden Merkmale aus allen bisher ausgewerteten Bildern entsteht. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) einen optoelektronischen zweidimensionalen Bildsensor (34) mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen, die in Garnlängsrichtung einen Abstand b voneinander haben, aufweist und für die Aufnahme (104) eines Bildes (5.1, 5.2, 5.n) eine Belichtungszeit t nach der Formel gewählt wird, worin v eine Garngeschwindigkeit und p eine Zahl mit 1 <p < 10, vorzugsweise 1 <p < 3, ist. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Belichtungszeit t durch periodisches Ein- und Ausschalten einer Lichtquelle (31), d. h. stroboskopische Beleuchtung, und/oder durch periodisches Ein- und Ausschalten des Bildsensors (34), d. h. einen elektronischen Kameraverschluss, eingestellt wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei vor Ausfuhrung des Verfahrens periodisch Bilder aufgenommen (101) und in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Garns (9) ausgewertet werden (101), und bei Vorhandensein eines Garns (9) das Verfahren automatisch gestartet wird (103). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Bilder (5.1, 5.2, ..., 5.n) zusätzlich auf das Vorliegen regulärer Messbedingungen hin ausgewertet werden (104) und im Fall von nichtregulären Messbedingungen das betreffende Bild für das Resultat nicht berücksichtigt und/oder das Verfahren abgebrochen wird (109). Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Kriterium für das Vorliegen regulärer Messbedingungen (1 10) eine Position des Garns (9) quer zu seiner Längsrichtung 12. Vorrichtung (1) zur optoelektronischen Bestimmung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns (9), beinhaltend eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) mit einem optoelektronischen Bildsensor (34), der eine Vielzahl von Bildelementen aufweist, eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Bildern (5.1, 5.2, ..., 5.n) des optoelektronischen Bildsensors und eine Steuereinrichtung (2) zur Steuerung der Vorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet sind. |
FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der textilen Qualitätskontrolle. Sie betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung der
Haarigkeitslängenverteilung eines Garns, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen typischerweise in einem Textillabor zum Einsatz.
STAND DER TECHNIK
Bei Stapelgarnen, die aus vielen Fasern gesponnen sind, sind einzelne Fasern nicht vollständig in den eigentlichen Garnkörper eingebunden. Sie ragen teilweise aus dem Garnkörper heraus, was man als Haarigkeit des Garns bezeichnet. Die Haarigkeit ist eine wichtige Garneigenschaft, weshalb die Textilindustrie ein grosses Interesse an ihrer zuverlässigen und reproduzierbaren Messung und Klassierung hat.
Viele bekannte Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Haarigkeit von Garnen verwenden eine eindimensionale Sensorzeile, die quer zur Längsrichtung des Garns angeordnet ist. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist das Gerät USTER
ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 der Anmelderin, das z. B. im Anwendungshandbuch „USTER ® ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 Application Handbook", V1.0, September 2009, beschrieben ist. Das Garn wird mit einem Laserstrahl beleuchtet, der gegen die Sensorzeile gerichtet ist. Die aus dem Garn ragenden Fasern schatten das Licht teilweise ab, so dass die betreffenden Sensorelemente der Sensorzeile entsprechend weniger Licht detektieren. Die Projektionen der Faserschatten auf der Sensorzeile werden in neun
Längenintervalle klassiert, wobei die Oberfläche des Garnkörpers den Nullpunkt definiert. Weitere Anordnungen mit linearen Sensorzeilen sind in den Veröffentlichungen US-4,948,260 A, US-5,875,419 A und ΕΡ-Γ62Γ872 A2 beschrieben, wobei abbildende oder nicht-abbildende Verfahren zum Einsatz kommen können.
Gemäss der DE-198' 18'069 AI wird eine Digitalkamera mit einem zweidimensionalen Sensorchip zum Bestimmen der Haarigkeit von Garnen verwendet. Mit der Kamera wird ein Bild eines Garnstückes erstellt, digitalisiert und anschliessend analysiert. Dabei werden die Bildinformationen aufgeteilt in Informationen, die den Garnkörper selbst repräsentieren und solche, die die vom Garnkörper abstehenden Fasern repräsentieren. Dadurch wird erreicht, dass bei der Bestimmung der Haarigkeit die Dicke und Dickenschwankungen des Garns keinen Einfluss haben. Das Garn wird mit gleichmässig hellem, diffusem Gegenlicht beleuchtet. Die Kamera steht über eine Datenleitung mit einer Auswerteeinrichtung in Verbindung. Die Auswerteeinrichtung beinhaltet einen Computer zur Verarbeitung der Bilddaten, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Garnabzugs und eine Ausgabeeinheit für die ausgewerteten Daten.
Die EP-0'271 '728 A2 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung von Garneigenschaften, nebst anderen der Haarigkeit. Mit einer Kamera werden nacheinander zweidimensionale Bilder des laufenden Garns aufgenommen, gegebenenfalls digitalisiert und gespeichert. Eine Recheneinheit ermittelt Werte der zu erfassenden Eigenschaft aus den gespeicherten digitalen Bildsignalen. Durch Vergleich der aus mehreren nacheinander aufgenommenen Bildern erhaltenen Messwerte können Änderungen der Eigenschaft festgestellt werden.
Auch weitere Veröffentlichungen schlagen die Verwendung einer Kamera für die
Bestimmung der Haarigkeit von Garnen vor, z. B. die DE-199' 18780 AI , die
DE-199'24'840 AI, die US-5,654,554 A und die EP-0'754'943 A2, wobei gemäss der letzteren das Muster einer optischen Fouriertransformation aufgenommen wird.
Die EP -2' 159Ί 82 AI beschreibt ein Verfahren zur Prüfung einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden, bewegten Garnen. Die Garne werden beidseitig beleuchtet, und mit einer Kamera werden nacheinander Bilder der Garne aufgenommen. Die Bilder werden verarbeitet. In einem ersten Schritt der Bildverarbeitung werden die Positionen und die Dicken der Garne bestimmt. In einem weiteren Schritt werden aus einem Satz von mehreren aufeinanderfolgenden Bildern erhaltene Daten addiert und gemittelt. Die so erhaltenen Summen bzw. Mittelwerte werden mit Summen bzw. Mittelwerten verglichen, die aus einem anderen Satz von mehreren aufeinanderfolgenden Bildern erhalten wurden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns zu schaffen, welche die bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen weiter verbessern.
Diese und andere Aufgaben werden durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfmdungsgemässe Vorrichtung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Im erfindungsgemässen Verfahren zur optoelektronischen Bestimmung der
Haarigkeitslängenverteilung eines Garns wird das Garn entlang seiner Längsrichtung durch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung bewegt. Die optoelektronische
Garnsensoreinrichtung nimmt nacheinander eine Mehrzahl von Bildern des Garns auf. Aus jedem einzelnen Bild aus der Mehrzahl von Bildern wird mittels Bildverarbeitung ein die Haarigkeit des Garns betreffendes Merkmal ausgewertet. Die aus den einzelnen Bildern ausgewerteten Merkmale werden miteinander verknüpft, wobei die Verknüpfung eine Addition beinhaltet, so dass aus der Verknüpfung eine Häufigkeitsverteilung der
Haarigkeitslängen resultiert.
Die Anzahl aufgenommener und ausgewerteter Bilder liegt bspw. zwischen 10 und 10Ό00 und vorzugsweise zwischen 100 und 1000. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die resultierende Häufigkeitsverteilung in Form eines Histogramms ausgegeben, das durch eine Abszisse, entlang welcher die Haarlängen in mehreren Klassen aufgetragen werden, und eine Ordinate, entlang welcher die Anzahl der entsprechenden Haarlängen in jeder Klasse aufgetragen wird, aufgespannt wird, und in dem die Anzahl der entsprechenden Haarlängen für jede Klasse als Säulen mit entsprechenden Höhen eingezeichnet ist.
Die Bildaufnahme und die Bildauswertung können seriell erfolgen, d. h. die Aufnahme des nächsten Bildes beginnt erst nach Abschluss der Auswertung des vorhergehenden Bildes. Alternativ können die Bildaufnahme und die Bildauswertung parallel erfolgen, d. h. schon während der Auswertung des vorhergehenden Bildes wird mit der Aufnahme des nächsten Bildes begonnen. Es kann laufend ein Zwischenresultat angezeigt werden, das durch Verknüpfung der einander entsprechenden Merkmale aus allen bisher ausgewerteten Bildern entsteht. Diese Anzeige kann eine Bedienungsperson bei der Beurteilung unterstützen, ob genügend Bilder aufgenommen wurden und der Messvorgang beendet werden kann. Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung weist vorzugsweise einen optoelektronischen zweidimensionalen Bildsensor mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten
Bildelementen, die in Garnlängsrichtung einen Abstand b voneinander haben, auf. Für die Aufnahme eines Bildes wird eine Belichtungszeit t nach der Formel
t < ^- v gewählt, worin v eine Garngeschwindigkeit und p eine Zahl mit 1 <p < 10, vorzugsweise 1 < p < 3, ist. Die Belichtungszeit kann durch periodisches Ein- und Ausschalten einer Lichtquelle, d. h. stroboskopische Beleuchtung, und/oder durch periodisches Ein- und Ausschalten des Bildsensors, d. h. einen elektronischen Kameraverschluss, eingestellt werden.
Es können schon vor Ausführung des Verfahrens periodisch Bilder aufgenommen und in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Garns ausgewertet werden, und bei Vorhandensein eines Garns wird das Verfahren automatisch gestartet. Während des Verfahrens können Bilder zusätzlich auf das Vorliegen regulärer Messbedingungen hin ausgewertet werden, und im Fall von nichtregulären Messbedingungen wird das betreffende Bild für das Resultat nicht berücksichtigt und/oder das Verfahren abgebrochen. Ein Kriterium für das Vorliegen regulärer Messbedingungen ist z. B. eine Position des Garns quer zu seiner Längsrichtung. Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung der
Haarigkeitslängenverteilung eines Garns beinhaltet eine optoelektronische
Garnsensoreinrichtung mit einem optoelektronischen Bildsensor, der eine Vielzahl von Bildelementen aufweist, eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Bildern des optoelektronischen Bildsensors und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung. Die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung sind zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet.
Mit dem Begriff„Licht" ist in dieser Schrift nicht nur der sichtbare Bereich (VIS) des elektromagnetischen Spektrums gemeint, sondern auch die daran angrenzenden Bereiche Ultraviolett (UV) und Infrarot (IR). Dank dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung können Merkmale des Garns wie z. B. seine
Haarigkeitslängenverteilung zuverlässig und reproduzierbar bestimmt werden.
AUFZAHLUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen detailliert erläutert.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Figur 2 zeigt schematisch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung im
Querschnitt.
Figur 3 illustriert schematisch das erfindungsgemässe Verfahren.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens. AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Figur 1 zeigt von aussen eine erfmdungsgemässe Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Haarigkeitslängenverteilung eines Garns 9. Man erkennt in dieser Darstellung ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 11 , verschiedene Garnführungselemente 12-15 zur Führung des Garns 9, eine Sensorabdeckung 16 für eine optoelektronische
Garnsensoreinrichtung 3 und eine Rollenabdeckung 17 für eine Garnfördereinrichtung 4. Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 misst mindestens einen Parameter des Garns 9, z. B. die Länge von Fasern („Haaren"), die vom Garn 9 abstehen.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3. Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 beinhaltet eine Beleuchtungseinheit und eine Abbildungseinheit. Die Beleuchtungseinheit weist mindestens eine Lichtquelle 31 und eine Beleuchtungsoptik 32 auf. Als Lichtquelle 31 kann z. B. eine Leuchtdiode (englisch light emitting diode, LED) verwendet werden. Die Lichtquelle 31 sendet
elektromagnetische Strahlung im sichtbaren, infraroten und/oder ultravioletten
Spektralbereich aus, welche in dieser Schrift der Einfachheit halber unter dem Begriff „Licht" zusammengefasst wird. Die Beleuchtungsoptik 32 kollimiert das von der
Lichtquelle 31 ausgesandte Licht auf einen Abschnitt des Garns 9. Vorzugsweise kommt dabei die Köhlersche Beleuchtung zum Einsatz, die aus der Mikroskopie wohl bekannt ist und auf die hier nicht weiter eingegangen wird. Die Abbildungseinheit weist eine
Abbildungsoptik 33 und einen optoelektronischen Bildsensor 34 auf. Die Abbildungsoptik
33 bildet den beleuchteten Abschnitt des Garns 9 auf den Bildsensor 34 ab. Der Bildsensor
34 ist vorzugsweise ein zweidimensionaler Bildsensor 34 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen (Pixeln). Derartige Bildsensoren 34 sind in Form von integrierten optoelektronischen Bauelementen in verschiedenen Technologien kommerziell erhältlich, bspw. aus Digitalkameras bestens bekannt und weit verbreitet. Alternativ kann als Bildsensor 34 ein ebenfalls bekannter eindimensionaler Zeilensensor mit einer Vielzahl von Pixeln, die auf einer senkrecht zur Garnlängsrichtung stehenden Geraden angeordnet sind, eingesetzt werden. Der Einfachheit halber sind die
Beleuchtungsoptik 32 und die Abbildungsoptik 33 in Figur 2 als einfache Linsen dargestellt; selbstverständlich können aber komplexere optische Systeme eingesetzt werden, die nebst Linsen weitere optische Elemente wie Blenden oder Filter beinhalten. Die Abbildung erfolgt vorzugsweise in Transmission, d. h. ohne eingelegtes Garn 9 leuchtet die Lichtquelle 31 auf den Bildsensor 34, und wenn Garn 9 eingelegt ist, schattet es zumindest einen Teil des Lichtes ab. Das Garn 9 ist in dieser schematischen Darstellung als Garnkörper 91 mit kreisrundem Querschnitt gezeichnet, aus dem einzelne Fasern („Haare") 92 im Wesentlichen radial nach aussen ragen.
Für die Anwendung der Haarigkeitslängenmessung ist es vorteilhaft, wenn eine
Längsachse 90 des Garns 9 eine optische Achse 30 der optoelektronischen
Garnsensoreinrichtung 3 nicht schneidet, sondern von dieser beabstandet ist, bspw. um einen Abstand von a = 2-6 mm und vorzugsweise um ca. a = 4 mm. Diese Achsversetzung a basiert auf der Annahme, dass (zumindest wenn eine Mittelung über eine gewisse Garnlänge durchgeführt wird) das Garn 9 rotationssymmetrisch ist und daher die zu messenden Haarigkeitslängenwerte entlang des Garnumfangs gleich sind. Trifft diese Symmetrieannahme zu, so braucht nur ein durch die Garnlängsachse 90 definierter Halbraum 93 betrachtet zu werden, und ein dazu komplementärer Halbraum 94 kann ausser Acht bleiben. Im betrachteten Halbraum 93 kann dafür die Haarigkeit besser, d. h. mit grösserer Auflösung, untersucht werden.
Das Garn 9 wird entlang seiner Längsrichtung mit einer Geschwindigkeit v durch die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 bewegt. Dabei nimmt die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 nacheinander eine Mehrzahl n von Bildern oder
„Schnappschüssen" des Garns 9 auf. Solche Bilder 5.1, 5.2, 5.n sind in Figur 3 schematisch dargestellt. In dieser Darstellung ist das zeitliche Nacheinander durch ein örtliches Untereinander angedeutet; in Wirklichkeit erfolgt die Aufnahme aller Bilder 5.1, 5.2, 5.n am selben Ort, aber zu verschiedenen Zeiten t. Jedes Bild 5.1 , 5.2, 5.n wird einzeln ausgewertet, indem mittels an sich bekannter Verfahren der Bildverarbeitung mindestens ein die Haarigkeit des Garns 9 betreffendes Merkmal bestimmt wird, z. B. eine Häufigkeitsverteilung der Längen der Haare 92. Die Häufigkeitsverteilungen in den einzelnen Bildern 5.1, 5.2, 5.n sind in Figur 3 mittels Histogramme 6.1, 6.2, 6.n dargestellt. Jedes Histogramm 6.1, 6.2, ..., 6.n wird aufgespannt durch eine Abszisse 61, entlang welcher die Haarlängen in mehreren, z. B. sieben, Klassen aufgetragen werden, und eine Ordinate 62, entlang welcher die Häufigkeit (Anzahl) der Messwerte in jeder Klasse aufgetragen wird. Die Häufigkeitswerte sind für jede Klasse als Säulen mit entsprechenden Höhen eingezeichnet.
Die Auswertung der Bilder 5.1, 5.2, 5.n erfolgt vorzugsweise online, d. h. während des Messvorgangs. In einer seriellen Variante des erfindungsgemässen Verfahrens beginnt die Aufnahme des nächsten Bildes 5.2 erst nach Abschluss der Auswertung des
vorhergehenden Bildes. In einer parallelen Variante wird hingegen schon während der Auswertung des vorhergehenden Bildes 5.1 mit der Aufnahme des nächsten Bildes 5.2 begonnen. Gegenüber der seriellen Variante hat die parallele Variante den Vorteil einer höheren Messgeschwindigkeit und damit einer kürzeren Gesamtmesszeit, der aber durch eine hohe Rechenleistung und eine hohe Datenübertragungsrate erkauft werden muss.
Die erfindungsgemässe Auswertung einer Mehrzahl von Bildern 5.1, 5.2, 5.n dient dazu, mittels statistischer Methoden genauere und zuverlässigere Messresultate zu erhalten. Zu diesem Zweck können die zur selben Klasse gehörigen Häufigkeitswerte aus allen Bildern 5.1, 5.2, 5.n addiert, gemittelt oder auf eine andere Weise miteinander verknüpft werden, woraus ein resultierendes, von entsprechenden Achsen 71, 72 aufgespanntes Histogramm 7 entsteht. Die resultierenden Häufigkeitswerte sind mit Streuungen behaftet, die im resultierenden Histogramm 7 von Figur 3 mit Fehlerbalken angedeutet sind und in der Regel umso kleiner sein sollten, je mehr Bilder 5.1, 5.2, 5.n bei der Auswertung berücksichtigt wurden, d. h. je grösser die Zahl n. Die Zahl n liegt gemäss der vorliegenden Erfindung z. B. zwischen 10 und 10Ό00 und vorzugsweise zwischen 100 und 1000. Im Fall eines eindimensionalen Bildsensors 34 (siehe Fig. 2) können in einer ersten
Variante zunächst mehrere aufeinander folgende Bildzeilen zu einem zweidimensionalen Bild 5.1 , 5.2, 5.n, wie es in Figur 3 eingezeichnet ist, zusammengesetzt werden.
Danach erfolgt eine Auswertung des zweidimensionalen Bildes 5.1, 5.2, 5.n, wie oben beschrieben. In einer zweiten Variante wird jedes eindimensionale Bild so behandelt, wie es oben für die zweidimensionalen Bilder 5.1 , 5.2, ... , 5.n beschrieben ist. Ein einzelnes Histogramm 6.1 , 6.2, 6.n enthält dann entweder keinen Balken oder genau einen Balken der Höhe 1. Eine Information über die Häufigkeitsverteilung der Haarlängen enthält erst das resultierende Histogramm 7. Wenn die Auswertung der Bilder 5.1, 5.2, 5.n online erfolgt, kann das resultierende Histogramm 7 auf einer Anzeigeeinrichtung, z. B. einem Bildschirm, dargestellt werden, und zusätzlich können die Häufigkeitswerte und/oder die Streuungen für die einzelnen Klassen numerisch angezeigt werden. Eine Bedienungsperson kann anhand der
angezeigten Werte nach eigenem Ermessen beurteilen, wann der Messvorgang beendet werden soll. Alternativ können bei einer Online-Auswertung so viele Bilder 5.1 , 5.2, 5.n aufgenommen und ausgewertet werden, bis die Streuungen in allen Klassen einen vorgegebenen Schwellenwert unterschritten haben. In einer dritten Alternative wird eine feste, vorgegebene oder durch eine Bedienungsperson einzugebende, Anzahl n von Bildern 5.1 , 5.2, ... , 5.n aufgenommen. In einer vierten Alternative wird während einer festen, vorgegebenen oder durch eine Bedienungsperson einzugebenden, Gesamtmesszeit gemessen. Die Gesamtmesszeit T ergibt sich in jedem Fall aus der Anzahl n
aufgenommener Bilder 5.1 , 5.2, ... , 5.n und der Bildwiederholrate f gemäss der folgenden Formel:
Somit dauert z. B. eine Messung insgesamt T= 60 s, wenn n = 600 Bilder mit einer Bildwiederholrate von /= 10 Hz aufgenommen werden.
Bei der Aufnahme der Garnbilder 5.1, 5.2, ... , 5.n mit einem zweidimensionalen optoelektronischen Bildsensor 34 sollte die Belichtungszeit optimal gewählt werden. Dabei müssen zwei einander widersprechende Forderungen abgewogen werden: Einerseits sollte die Belichtungszeit möglichst lang sein, damit die Bilder 5.1, 5.2, 5.n ein hohes Signal/Rausch- Verhältnis aufweisen, andererseits sollte sie so kurz sein, dass die Bilder 5.1, 5.2, ..., 5.n nicht infolge der Garnbewegung verschmiert, sondern scharf sind.
Umgesetzt auf den konkreten Fall eines digitalen zweidimensionalen Bildsensors 34 mit einer Vielzahl von diskreten, matrixförmig angeordneten Bildelementen („Pixeln") besagt die zweite Forderung, dass bei einer vorgegebenen Garngeschwindigkeit ein Bildpunkt während der Belichtungszeit nur eine sehr kleine Anzahl p von Pixeln (1 <p < 10 und vorzugsweise. 1 <p < 3), idealerweise bloss p « 1 Pixel, überstreichen sollte. Wenn v die Garngeschwindigkeit und b der Pixelabstand in Garnlängsrichtung ist, so ergibt sich damit die maximale Belichtungszeit
V
In einem Beispiel mit v = 400 m/min, b = 10 μιη und p =2 erhält man t < 3 μβ. Um ausserdem die erste Forderung zu erfüllen, müssen die Intensität der Beleuchtung und die Empfindlichkeit des Bildsensors 34 so gewählt werden, dass sich bei einer derart kurzen Belichtungszeit t ein genügend gutes Bildsignal ergibt. Die Belichtungszeit t kann durch periodisches Ein- und Ausschalten der Lichtquelle 31, d. h. stroboskopische Beleuchtung, und/oder durch periodisches Ein- und Ausschalten des Bildsensors 34, d. h. einen elektronischen Kameraverschluss, eingestellt werden.
Die Auswertung der Bilder 5.1 , 5.2, ... , 5.n erfolgt vorzugsweise in einer (in den
Zeichnungen nicht eingezeichneten) zentralen Steuereinrichtung der Vorrichtung 1. Die
Steuereinrichtung beinhaltet einen Prozessor, vorzugsweise einen digitalen Signalprozessor (DSP). Der Prozessor ist mit der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung 3 und mit der Fördereinrichtung 4 (siehe Fig. 1) verbunden. Ein im Prozessor gespeichertes Programm steuert ihr Ein- und Ausschalten, die Intensität der Beleuchtung, das Abrufen und die Auswertung der aufgenommenen Bilder 5.1, 5.2, ... , 5.n, die Garnfördergeschwindigkeit v und/oder weitere Parameter. Dadurch steuert es den Ablauf der Bestimmung der Merkmale des Garns 9 in der Vorrichtung 1. Figur 4 zeigt ein Beispiel eines Flussdiagramms, das dem Programm zugrunde liegen kann und das eine Ausführungsform des
erfindungsgemässen Verfahrens definiert.
Die Steuereinrichtung kann so programmiert sein, dass der Messvorgang automatisch gestartet wird, sobald ein Garn 9 in die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 eingelegt wird. Ob ein Garn 9 eingelegt worden ist, kann die optoelektronische
Garnsensoreinrichtung 3 feststellen. In einem Bereitschaftsmodus nimmt sie periodisch Bilder auf 101, und die Steuereinrichtung wertet diese in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Garns 9 aus. Wenn diese Auswertung ergibt 102, dass ein Garn 9 in die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 eingelegt worden ist, geht die Vorrichtung 1 in einen Messmodus über. Der Messvorgang wird gestartet 103, was unter anderem das Einschalten der Fördereinrichtung 4, einer Garnchangiereinrichtung, einer Garnabsaugeinrichtung etc. beinhaltet. Sobald das Garn 9 stabil durch die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 läuft, kann die eigentliche Messung und Auswertung 104 beginnen, wie sie anlässlich der Figur 3 beschrieben ist. Sind mehrere Bilder 5.1, 5.2, 5.n vorhanden 105, so werden sie zu einem Resultat, bspw. dem resultierenden Histogramm 7, ausgewertet 106. Wenn ein Kriterium für die Beendigung des Messvorgangs - z. B. Abstellen durch eine
Bedienungsperson, Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Streuung, Erreichen einer vorgegebenen Anzahl n von Bildern 5.1 , 5.2, 5.n oder Erreichen einer vorgegebenen Gesamtmesszeit T- erfüllt ist 107, wird ein Resultat ausgegeben 108 und der Messvorgang beendet 109. Die Vorrichtung 1 kann wieder in den Bereitschaftsmodus übergehen oder ganz abgestellt werden.
Während des Messmodus kann die Vorrichtung 1 überprüfen 1 10, ob reguläre
Messbedingungen vorliegen, wie sie zur Messung vorgesehen sind. Dies wäre bspw. dann nicht der Fall, wenn sich das Garn 9 bzw. sein Bild in einer anderen Position befände als in den Figuren 2 und 3 eingezeichnet. Einen solchen Garnlauffehler kann die
optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 feststellen. Bei regulären Messbedingungen läuft der Messvorgang wie oben beschrieben ab. Sind jedoch die Messbedingungen bei einer Messung nicht regulär, so wird das dabei aufgenommene Bild nicht berücksichtigt. Je nach Programmierung der Steuereinrichtung wird dann entweder ein neues Bild aufgenommen, oder der gesamte Messvorgang wird abgebrochen und eine Warnmeldung ausgegeben 1 11. Ob ein Abbruch des Messvorgangs erfolgt, kann von einem Mass der
Abweichung von den regulären Messbedingungen oder von einer Anzahl bereits vorgängig festgestellter unregulärer Messbedingungen abhängig gemacht werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten
Ausführungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung
1 1 Gehäuse
12-15 Führungselemente für das Garn
16 Sensorabdeckung
17 Rollenabdeckung
2 Steuereinrichtung
21 Prozessor
22 Leiterplatte
3 optoelektronische Garnsensoreinrichtung
30 optische Achse der Garnsensoreinrichtung
31 Lichtquelle
32 Beleuchtungsoptik
33 Abbildungsoptik
34 Bildsensor
4 Fördereinrichtung
5 Bild eines Garnabschnittes
6 Histogramm mit Längenverteilung aus einem einzelnen Bild
61 Abszisse
62 Ordinate
7 resultierendes Histogramm
71 Abszisse
72 Ordinate
9 Garn
90 Garnlängsachse
91 Garnkörper
92 Garnhaare
93, 94 Halbräume a Achsversetzung zwischen optischer Achse und Garnlängsachse