Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Drehung eines laufen¬ den, langgestreckten Prüfkörpers, wie beispielsweise eines Garnes oder ei¬ nes Drahtseiles, durch optische Abtastung von dessen Oberfläche und Analyse des dabei gewonnenen Abtastsignals.

Bei einem aus der DE-A-3628654 bekannten Verfahren dieser Art wird ein Zwirn streifend mit Licht beaufschlagt, und zwar derart, dass ein Teil des Lichtbündels von Zwirn abgeschattet wird a-nd der vom Zwirn vorbeigelassene Teil auf einen Lichtempfänger trifft. Dadurch werden gewisse Strukturände¬ rungen erkennbar, die ein Mass für die Zwirnperiode sind. Da dieses Verfah¬ ren, bei dem gewissermassen das Profil abgetastet wird, nur dann angewendet werden kann, wenn überhaupt ein erkennbares Profil vorhanden ist, ist dieses Verfahren für die Messung der Drehung von Garnen nicht geeignet.

Durch die Erfindung soll nun ein Verfahren der eingangs genannten Art für die Messung der Drehung von Garnen angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Prüfkörper von mindestens einer Lichtquelle beleuchtet und das vom Prüfkörper reflektierte Licht auf eine Blende abgebildet und von mindestens einem Fotoempfänger ge¬ messen wird, dessen Ausgangssignal auf von im Prüfkörper enthaltenen Unre¬ gelmässigkeiten verursachte Periodizitäten untersucht wird, und dass aus der Wellenlänge oder aus der Frequenz dieser Periodizitäten die Drehung abgeleitet wird.

Die Erfindung geht also von der neuen Erkenntnis aus, dass die Drehung von Garnen und dergleichen zur Einbindung von Unregelmässigkeiten führt, die wegen der Drehung periodisch auftreten. Wenn die Oberfläche eines laufenden Prüfkörpers auf derartige Periodizitäten untersucht wird, dann kann aus diesen die Drehung bestimmt werden, was mit einer einfachen Abtastung des Garnprofils nicht möglich wäre.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin- dungsgemässen Verfahrens. Diese ist gekennzeichnet durch mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Prüfkörpers, eine Blende, eine Optik zur Abbildung des vom Prüfkörper reflektierten Lichtes auf diese Blende, min¬ destens einen im Strahlengang nach der Blende angeordneten Fotoempfänger und eine diesem zugeordnete Auswerteinheit.

Im folgenden wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels und der Zeich¬ nungen näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrich¬ tung, und Fig. 2, 3 Diagramme zur Funktionserläuterung.

In Fig. 1 ist ein Stück eines Garns G dargestellt, welches durch nicht ge¬ zeigte Führungs- und Transportmittel in Richtung des Pfeiles P durch eine Vorrichtung zur Messung der Garndrehung gefördert wird. Diese Messvorrich¬ tung enthält darstellungsgemäss zwei Lichtquellen 1, 1' zur Beleuchtung des Garns G mit je einem Strahlenbündel L, L', eine Blende 2, auf welche das vom Garn reflektierte Strahlenbündel R abgebildet wird, einen im Strahlen¬ gang nach der Blende angeordneten Fotoempfänger 3 und eine diesem zugeord¬ nete Auswerteeinheit 4. Im Strahlengang der beiden Strahlenbündel L, L' und des reflektierten Strahlenbündels R ist je eine entsprechende Optik 5, 5 ^r bzw. 6 vorgesehen. Eine weitere Linse 7 befindet sich zwischen Blende 2 und Fotoempfänger 3. Die Lichtquellen 1, 1' sind vorzugsweise durch Leuchtdi¬ oden, sogenannte LEDs, gebildet.

Bevor die Messvorrichtung detaillierter beschrieben wird, soll nun anhand der Figuren 2 und 3 das Messverfahren erläutert werden: Jedes eine Drehung aufweisende Garn G oder auch jedes Drahtseil oder jedes Seil und derglei¬ chen weist aufgrund der Drehung gewisse Unregelmässigkeiten bezüglich sei¬ nes Querschnitts, und zwar insbesondere Abweichungen von der Querschnitts¬ form auf. Diese charakteristischen Abweichungen treten periodisch auf, wo¬ bei der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden derartigen Unregelmäsig- keiten, oder mit anderen Worten, die Länge von deren Periode, ein direktes Mass für die Drehung darstellt. Denn über eine derartige Periode ist ja das Garn gerade einmal um 360° gedreht.

Wenn das Garn G unter einem flachen Winkel zu seiner Längsachse beleuchtet wird, dann werden die genannten Unregelmässigkeiten als helle oder dunkle

Stellen deutlich sichtbar, wie dies in Fig. 2 durch die schraffierten Be¬ reiche B angedeutet ist. Die Länge der Periode, oder mit anderen Worten, die Wellenlänge der Unregelmässigkeiten, ist mit d bezeichnet. Wenn T die Drehung des Garns in Anzahl Windungen pro Längeneinheit bezeichnet, dann gilt für die Periode d: d = 1/T. Uebliche Werte für T liegen beispielsweise zwischen 300 und T500 Windungen pro Meter. Bei n-fach Zwirnen tritt die Hauptperiode bei d' = d/n auf, wobei hier d die Periode der Zwirndrehung bezeichnet; bei 2-fach_Zwirnen beispielsweise ist also die Hauptperiode bei d' = d/2 zu erwarten.

Auf dem Fotoempfänger 3 (Fig. 1) erhöht sich dann periodisch die Helligkeit des auftreffenden Lichtstrahls R, und wenn das Ausgangssignal des Fotoemp¬ fängers 3 in der Auswerteeinheit 4 durch Fouriertransformation (FFT) oder Autokorrelation ausgewertet wird, erhält man ein deutlich erkennbares Maxi¬ mum bei der Periode der Unregelmässigkeiten. Bei sehr gut bestimmten Struk¬ turen, wie beispielsweise bei Drahtzwirnen oder Filamentzwirnen, kann diese Analyse unter Umständen sogar durch einfaches Festlegen einer Trigger- schwelle und anschliessendes Zählen erfolgen.

In Fig. 3 ist die Analyse mittels Fouriertransformation schematisch darge¬ stellt, wobei auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate die Am¬ plitude A aufgetragen ist. Man erhält ein deutlich erkennbares Maximum bei einer bestimmten Frequenz fl, wobei dann für die Drehung gilt: T = fl/v, wenn v die Abzugsgeschwindigkeit des Garns G bezeichnet. Bei Analyse mit¬ tels Autokorrelation erhält man direkt die Länge d der Periode.

Bei Garnen mit Drehung treten praktisch auch immer Querschnittsschwankungen auf, die aber nicht unbedingt zu periodischen, also für die Bestimmung der Drehung auswertbaren, Unregelmässigkeiten führen. Es ist deswegen vorteil¬ haft, die Querschπittsschwankungen zu kompensieren, was so wie in Fig. 1 dargestellt, durch die Verwendung zweier Lichtquellen 1 und 1' erfolgt, die das Garn G unter verschiedenen Einfallswinkeln beleuchten. Der Einfallswin¬ kel a des Strahlenbündels L ist relativ flach und liegt zwischen 5° und 40°, vorzugsweise bei 5°, und der Einfallswinkel a' des Strahlenbündels L' ist steiler und liegt zwischen 60° und 85°, vorzugsweise bei 85°.

Wenn man die beiden Lichtquellen L und L ¹ verschieden moduliert, dann kann bei entsprechender Demodulation des Signals ein einziger gemeinsamer Foto¬ empfänger 3 verwendet werden, wobei in diesem der von der Lichtquelle 1 herrührende Signalanteil durch den von der Lichtquelle l ¹ herrührenden di¬ vidiert wird. Man kann aber auch zwei Lichtquellen 1, 1' verwenden, die Licht verschiedener Wellenlänge aussenden. In diesem Fall muss e pfänger- seitig das reflektierte Strahlenbündel R geteilt und die einzelnen von den beiden Lichtquellen 1, 1' stammenden Anteile müssen mit entsprechenden Filtern auf zwei verschiedene Fotoempfänger verteilt werden.

Eine weitere Beleuchtungsvariante besteht darin, zwei Lichtquellen 1 mit flachem und eine Lichtquelle mit sehr steilem Einfallswinkel von bis gegen 90° zu verwenden, wobei bezogen auf Fig. 1 die beiden Lichtquellen 1 symme¬ trisch zu beiden Seiten des reflektierten Strahlenbündels R angeordnet sind und die dritte Lichtquelle zwischen den beiden anderen liegt. Diese Anord¬ nung führt einerseits zu einer noch besseren Hervorhebung periodischer

Strukturen und anderseits zur Ausschaltung störender, beispielsweise von Nissen und dergleichen stammender Einflüsse.

Für die Blende 2 gelten folgende Bedingungen: Wenn das Garn T Drehungen pro Längeneinheit aufweist und im Abbildungsmassstab K:l auf die Blende 2 abge¬ bildet wird, dann muss die Blende 2 in Garnlängsrichtung schmäler sein als K/T, damit man periodische Anteile der Drehung noch gut erfassen kann. In der Querdimension wird bei Garnen die Blende 2 mit Vorteil auf die ungefäh¬ re Erfassung des Garnkörpers beschränkt, damit sich die Haarigkeit nicht zu störend auswirkt. Zur weiteren Reduktion der Störeinflüsse der Haarigkeit kann das Garn G angesengt werden. Wenn man das Garn G sehr stark ansengt, dann kann man Einblicke in die Drehung im Garnkörper erhalten, was einer¬ seits bei Rotorgarnen sehr erwünscht sein kann, anderseits aber destruktiv ist und deswegen auf Stichproben beschränkt werden sollte.

Schliesslich sei noch erwähnt, dass der Prüfkörper G möglichst vibrations¬ frei geführt sein sollte, da sich bei flach einfallendem Licht Vibrationen störend auswirken. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Prüfkörper G unmittelbar an der Messstelle über ein Umlenkorgan zu führen.

Die beschriebene Mess orrichtung kann sehr kompakt ausgebildet werden und eignet sich deswegen hervorragend zur Verwendung als Messmodul in einer Vorrichtung zur automatischen Bestimmung von enngrössen von textilem Prüf¬ gut, wie sie beispielsweise in der CH-Patentanmeldung Nr. 02823/86-2 be¬ schrieben und unter der Bezeichnung USTER TESTER (USTER - eingetragenes Wa¬ renzeichen der Zellweger Uster AG) bekannt ist.