用於監視紗線質量的方法以及用於執行該方法的檢測器的製造方法

2023-05-04 05:40:36

用於監視紗線質量的方法以及用於執行該方法的檢測器的製造方法
【專利摘要】一種由紗線的電子清理器（1）利用光學檢測器（5）監視紗線（2）的質量的方法，光學檢測器（5）包括具有一行或兩行個體光學元件（41，42）的傳感器（4），光學元件（41，42）為矩形並且具有模擬輸出，每個光學元件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器。該放大器具有可變放大率，該可變放大率的大小根據相應光學元件（41，42）對光線的所要求的敏感度而進行修改。本發明還涉及一種用於監視紗線（2）的電子清理器（1）中的紗線質量的光學檢測器（5）的傳感器，包括一行或兩行個體光學元件（41，42），由此每個光學元件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器，放大器具有可調節放大率。
【專利說明】用於監視紗線質量的方法以及用於執行該方法的檢測器

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於由紗線電子清理器藉助於光學檢測器監視紗線質量的方法，該光學檢測器包括具有一行或兩行個體光學元件的傳感器，該光學元件為矩形並且具有模擬輸出，每個光學元件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器。
[0002]本發明還涉及一種用於監視紗線電子清理器中紗線質量的光學檢測器的傳感器，其中該傳感器包括一行或兩行個體光學兀件，每個光學兀件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器。

【背景技術】
[0003]CZ286113 (EP1051595B1)公開了一種用於檢測移動紗線的厚度和/或同質性的方法，其中紗線在輻射源和線性CCD檢測器之間的輻射通量中移動，由此該CCD檢測器的每個元件與其照射的狀態和/或程度的評估設備相耦合。CCD檢測器被用作輻射傳感器，對總是在長度近似為10 Mffl的非常短的分段上被非連續地測量的紗線進行監視。
[0004]專利US6242755B1描述了一種用於對不確定長度的纖維紡織材料進行無接觸測量的方法，其中該紡織材料被放置於至少一個輻射源的輻射範圍內並且其陰影通過輻射而投影到包括彼此相鄰布置的一行傳感器單元的接收設備上，由此該接收設備由CCD檢測器所組成。該纖維紡織材料的直徑基於完全被遮蔽的傳感器單元的數量以及根據對一個或兩個相鄰傳感器單元的部分遮蔽來確定，根據部分遮蔽的數量與被完全覆蓋的傳感器單元的數量之比來按照比例確定部分遮蔽的數值。
[0005]迄今為止，基於線性CXD檢測器或CMOS光學檢測器並且意圖安裝在紡紗機或卷緯機上的已知紗線清理器僅利用被遮蔽的光學元件的數量的數字數值進行工作。即使專利CZ286113和US6242775公開了包括部分照射光學元件的影響的對紗線直徑進行評估的方法，但是這樣的檢測器尚未在工業應用中得以實現，這很可能是由於已由本發明所克服的困難和缺陷。顯然，如果沒有伴隨其他措施(諸如防止電磁幹擾的措施)，對來自檢測器的個體光學元件的模擬信號的處理是複雜的並且不產生所期望的效果。
[0006]US6219135 (EP1015873B1)描述了一種光學檢測器的配置，其出於不僅獲得關於紗線直徑的信息而且獲得關於紗線表面結構的信息的目的而將模擬和數字光學元件相結合。按推測，該設備意圖僅用作實驗室裝置的部分。然而，如果該設備在紗線生產期間用作在線測量設備，則其存在很多不足。主要缺陷在於如下事實:不可以依賴於(諸如周圍光線以及灰塵或其它雜質對檢測器和/或輻射源的汙染)改變的環境條件來對模擬光學元件的敏感度進行設置。另一個缺陷在於，來自模擬光學元件的定義紗線表面結構的信號的交流分量以相對大的直流分量進行調製，這使得模數轉換器對信號所進行的處理惡化。另一個缺陷在於如下事實:模擬信號被攜帶至檢測器自身之外進行處理，其受到從檢測器附近操作的機器的其它設備引入到模擬導體中的電磁幹擾的影響。顯然，當在實驗室中使用該光學檢測器時，無幹擾的環境能夠實現，但是其在該設備直接在生產機器上使用的情況下則可能難以實現。
[0007]根據專利CZ299684，模擬信號處理期間的缺陷被一種用於對移動紗線進行無接觸測量的設備所消除，其中線性光學檢測器連同用於對線性光學檢測器的信號進行處理和/或評估的電子電路的至少部分一起被合併到一個半導體專用集成電路(ASIC)之中，因此用於對線性光學檢測器的信號進行處理和/或評估的電子電路連同該線性光學檢測器一起被集成到共用半導體支撐物上和/或安裝在一個共用箱體之中。
[0008]該布置的優勢尤其在於如下事實:對檢測器的信號進行處理和/或評估的初始操作在一個集成電路中進行，並且因此輸出信號不被幹擾所影響，然而在僅對每個個體光學元件的照射或遮蔽進行監視時，根據CZ299684的解決方案僅基於對來自個體光學元件的信號的二值化處理。該解決方案的缺陷在於個體光學元件的純數字評估，當個體光學元件根據設置的比較水平而被劃分為被照射的和未照射的時，關於紗線直徑的信息由被遮蔽的光學元件的寬度之和所表示。因此，該設備不允許對紗線的表面結構進行充分精確的評估，而且監視灰塵或其它雜質對個體光學元件的可能汙染或者監視光源的強度的改變是相當困難的。
[0009]本發明的目標是利用線性光學檢測器來提高監視電子紗線清理器中的紗線參數的精確度，在生產紗線的機器上直接獲得關於紗線的表面結構的基本上更為準確的信息，延長線性光學檢測器能夠在其期間精確測量而無需操作人員介入的時間間隔，以及在線性光學檢測器的功能發生錯誤時形成對操作人員進行警告的選項或者停止操作單元的選項。本發明的另一個目標是在具有不同輻射源的光學檢測器中使用光學檢測器的傳感器，因此其工作點總是能夠最優地調節。


【發明內容】

[0010]本發明的目標通過一種用於由電子紗線清理器利用光學檢測器監視紗線的質量的方法，該光學檢測器包括具有一行或兩行個體光學元件的傳感器，該光學元件為矩形並且具有模擬輸出，每個光學兀件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器，其原理在於每個光學兀件的光電二極體的輸出信號的放大器具有可變放大率，該可變放大率的數值根據相應光學元件對光線的所要求的敏感度而進行修改。
[0011]由於將放大器的輸出信號保持在適當水平，所以實現了對所監視紗線的屬性基本上更為精確的評估，因為相對差異(諸如傳感器的被照射光學元件和被遮蔽光學元件之間的差異)更大。
[0012]個體光學元件的敏感度針對所有光學元件或光學元件的組在幾個預定義階段中或者以預確定時間間隔連續地聯合設置。對個體光學元件的敏感度進行共同設置意味著設置相同的數值。如果在傳感器上定義了至少兩組光學元件，則每組光學元件能夠被設置為不同敏感度數值。
[0013]個體光學元件的輸出信號的數值藉助於對其敏感度進行設置而保持在所連接的模數轉換器的操作範圍的中心周圍。如果在光學元件的最大操作照射中，來自光學元件的輸出信號僅低於模數轉換器的飽和水平，則該設置是最優的。因此，實現了輸出信號的最大動態特性以及最高解析度水平。
[0014]用於監視電子紗線清理器中的紗線質量的光學檢測器的傳感器，由此該傳感器包括一行或兩行個體光學元件，每個光學元件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器，原理在於該輸出信號的放大器是具有可調節放大率的放大器。
[0015]在優選實施例中，該放大器還在負反饋中包括可變電阻器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖中示意性示出了根據本發明的檢測器的實施例的示例，其中圖1示出了具有傳感器的光學檢測器的布置，圖2圖示了紗線清理器的布置，並且圖3和4示出了放大器的示意性連接。

【具體實施方式】
[0017]將使用電子紗線清理器的實施例的示例來對用於監視紗線電子清理器中的紗線質量的方法進行解釋，該電子紗線清理器包括光學檢測器，光學檢測器被提供有具有兩行光學元件的傳感器，該光學元件用於檢測紡織機器(諸如紡紗機和卷緯機)上的移動紗線的參數。
[0018]紗線清理器I包括箱體11，其中形成用於紗線2的通道的凹槽111。凹槽111在一側開口，這使得能夠將紗線2插入凹槽111之中。輻射源3的出口部分和光學檢測器5的傳感器4彼此相對地布置在凹槽111的側壁之中。
[0019]在所圖示的實施例中，輻射源3包括發光二極體31 (LED)和光學透鏡32，用來形成通過凹槽111並且作為對紗線2圖像的垂直投影的結果而將陰影投射在光學檢測器5的傳感器4上的平行射線束。輻射源3的發光二極體31與輻射強度的控制電路33對準，控制電路33連接至紗線清理器2的可編程設備9，如果有必要，其從該可編程設備9接收改變輻射強度的命令。
[0020]在所圖示的實施例中，在光學檢測器5的共用半導體支撐物上具有通信數據總線8的集成電路，該通信數據總線8用於與紗線清理器的可編程設備9進行通信以便對紗線2的質量進行評估並且對紗線2中的缺陷進行分類。紗線清理器的可編程設備9與紗線清理器的通信數據總線相耦合用於從紗線清理器到上級系統的數據傳輸並且用於通過這些上級系統對紗線清理器進行控制。
[0021]在所圖示的實施例中，光學檢測器5的傳感器4包括兩行平行的光學元件。第一行的光學元件41為矩形並且被定向為使得其較長側邊處於紗線2的投影移動方向。第二行的光學元件42也為矩形，但是它們被定向為使得其較長側邊垂直於紗線2的投影移動方向。在第一行光學元件41的輸出處以及第二行光學元件42的輸出處，存在與光學元件41、42的照射或遮蔽程度成比例的模擬信號。兩行的光學元件41、42都通過CMOS技術製成。
[0022]在未圖示的實施例中，傳感器4僅包括一行光學元件，該行光學元件的大小和定向與第一行光學元件41對應或者與第二行光學元件42對應。
[0023]光學檢測器5包括傳感器4，傳感器4具有其間存在距離43的兩行光學元件41、42。光學元件41、42的輸出以模擬方式進行處理並且隨後由模數轉換器進行處理以便獲得每一行光學元件41、42的照射程度的精確數值。傳感器4，或者換句話說，其兩行光學元件41,42在圖2中被示意性地表示，以便以幫助更好地理解本發明的特性為目標對本發明進行解釋。在實際實施例中，它們與輻射源3相對地被布置在凹槽111中。
[0024]圖1中示意性表示了光學檢測器5的連接示例，其中虛線指示光學檢測器的半導體支撐物，其上布置有傳感器4並且在其上具有第一行光學元件41和第二行光學元件42。第一行個體光學元件的出口通過一個或多個模擬多路復用器410連接至一個或多個模數轉換器6，因此在所圖示的實施例中，使用了一個多路復用器410和一個模數轉換器6。第二行與第一行平行，並且第二行的每個個體光學元件421、...42η的出口連接至模數轉換器61、...6η的入口。所有模數轉換器6、61、...6η的出口與光學檢測器5的可編程設備7的入口進行互連。
[0025]每個光學元件41、42由光電二極體和具有可控放大率的放大器所組成。來自於光電二極體的信號Vin被引導通過降壓電阻器Rin而到達具有可控放大率的放大器的入口，放大器在圖3和4中以兩種不同的變型被示出。具有可控放大率的放大器用來將(光電二極體的)光學元件41、42的輸出信號Vin的數值改變為保持在預確定範圍之內的數值Vwt，光學元件41、42對到來的光線數量的敏感度通過該方式而被設置。具有可調節放大率的放大器在負反饋中包括可變電阻器，可變電阻器可以按連續方式或步進方式變化，例如通過對電阻器Rl和R2進行切換，如圖3和4中所示的。
[0026]由此得出，個體光學元件41、42具有針對光線的可調節敏感度，並且通過對其敏感度進行設置，其輸出信號的數值保持在預確定範圍之內，該預確定範圍有利地在所連接的模數轉換器6、61、...6η的操作範圍之內。例如，這意味著如果模數轉換器的操作範圍為從O至3V,則被遮蔽的光學兀件41、42的輸出信號接近於0V,而被完全照射的光學兀件41、42的出口信號接近於3V。因此，根據對到來信號進行評估的觀點，模數轉換器6、61、...6η以具有高水平的精確度和敏感度的最優方式進行操作，這是因為傳感器的被照射光學元件和被遮蔽光學元件之間的相對差異是可能的最高值。
[0027]因此，通過對敏感度進行設置，可以防止如下狀況:在處於高輻射強度時模數轉換器無法對光學元件的輸出信號進行評估。由於如下事實:尤其為了節約紗線清理器I的半導體支撐物上的空間而通常使用具有9或10比特解析度的模數轉換器，所以對個體光學元件的敏感度進行設置使得能夠實現動態範圍，僅在使用具有明顯更高比特範圍並且因此佔據半導體上基本上更大面積的模數轉換器時，該動態範圍才可能以其它方式獲得，而這將對於這樣傳感器的價格具有不利影響。
[0028]當在檢測器的不同實施例中使用不同的輻射源時，可以優選地利用對敏感度的設置，其中通過該方法可以對強度(照明強度)、顏色中的差異進行補償，或者視情況可以對光源的脈衝調製中的差異進行補償。
[0029]參考列表
1-紗線清理器
I1-紗線清理器的箱體
II1-凹槽
2-紗線
3-輻射源
31-發光二極體LED
32-光學透鏡
33-輻射強度的控制電路
4-光學檢測器的傳感器41-第一行光學元件410-模擬多路復用器
42-第二行光學元件
421、…42η-第二行的個體光學元件
43-第一和第二行光學元件之間的距離
5-光學檢測器
6、61、…6η_模數轉換器
7-光學檢測器的可編程設備
8-光學檢測器的通信數據總線
9-紗線清理器的可編程設備
10-紗線清理器的通信數據總線Vin-光電二極體輸出處的信號R1' R2-可切換電阻器
Rin-降壓電阻器
Vout-在放大器出口處的輸出信號的數值。
【權利要求】
1.一種用於由紗線的電子清理器(1)利用光學檢測器(5)監視紗線(2)的質量的方法，該光學檢測器(5)包括具有一行或兩行個體光學元件(41，42)的傳感器(4)，該光學元件(41,42)為矩形並且具有模擬輸出，每個光學兀件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器，其特徵在於:該放大器具有可變放大率，該可變放大率的大小根據相應光學元件(41，42)對光線的所要求的敏感度而進行修改。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於:個體光學元件(41，42)的敏感度針對所有光學元件(41，42)或針對光學元件(41，42)的組在幾個預定義階段中被聯合設置。
3.根據權利要求1的方法，其特徵在於:個體光學元件(41，42)的敏感度針所有光學元件(41，42)或針對光學元件(41，42)的組以預確定時間間隔連續地聯合設置。
4.根據之前任一項權利要求的方法，其特徵在於:個體光學兀件(41,42)的輸出信號的數值通過對其敏感度進行設置而被保持在所連接的模數轉換器(6，61，…6η)的操作範圍的內。
5.一種用於監視紗線(2 )的電子清理器(1)中的紗線質量的光學檢測器(5 )的傳感器，包括一行或兩行個體光學兀件(41,42),每個光學兀件包括光電二極體以及其輸出信號的放大器，其特徵在於:該輸出信號的放大器是具有可調節放大率的放大器。
6.根據權利要求5的傳感器，其特徵在於:該放大器在負反饋中包括可變電阻器(R1;R2)。
【文檔編號】G01N21/89GK104297257SQ201410334676
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】P.考薩裡克, J.斯洛佩斯基 申請人:裡特捷克有限公司