用于監(jiān)視紗線質(zhì)量的方法以及用于執(zhí)行該方法的檢測器的制造方法
【專利摘要】一種由紗線的電子清理器（1）利用光學(xué)檢測器（5）監(jiān)視紗線（2）的質(zhì)量的方法，光學(xué)檢測器（5）包括具有一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件（41，42）的傳感器（4），光學(xué)元件（41，42）為矩形并且具有模擬輸出，每個(gè)光學(xué)元件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)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(jù)相應(yīng)光學(xué)元件（41，42）對(duì)光線的所要求的敏感度而進(jìn)行修改。本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)視紗線（2）的電子清理器（1）中的紗線質(zhì)量的光學(xué)檢測器（5）的傳感器，包括一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件（41，42），由此每個(gè)光學(xué)元件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器，放大器具有可調(diào)節(jié)放大率。
【專利說明】用于監(jiān)視紗線質(zhì)量的方法以及用于執(zhí)行該方法的檢測器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于由紗線電子清理器借助于光學(xué)檢測器監(jiān)視紗線質(zhì)量的方法，該光學(xué)檢測器包括具有一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件的傳感器，該光學(xué)元件為矩形并且具有模擬輸出，每個(gè)光學(xué)元件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)視紗線電子清理器中紗線質(zhì)量的光學(xué)檢測器的傳感器，其中該傳感器包括一行或兩行個(gè)體光學(xué)兀件，每個(gè)光學(xué)兀件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器。

【背景技術(shù)】
[0003]CZ286113 (EP1051595B1)公開了一種用于檢測移動(dòng)紗線的厚度和/或同質(zhì)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(dòng)，由此該CCD檢測器的每個(gè)元件與其照射的狀態(tài)和/或程度的評(píng)估設(shè)備相耦合。CCD檢測器被用作輻射傳感器，對(duì)總是在長度近似為10 Mffl的非常短的分段上被非連續(xù)地測量的紗線進(jìn)行監(jiān)視。
[0004]專利US6242755B1描述了一種用于對(duì)不確定長度的纖維紡織材料進(jìn)行無接觸測量的方法，其中該紡織材料被放置于至少一個(gè)輻射源的輻射范圍內(nèi)并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(shè)備上，由此該接收設(shè)備由CCD檢測器所組成。該纖維紡織材料的直徑基于完全被遮蔽的傳感器單元的數(shù)量以及根據(jù)對(duì)一個(gè)或兩個(gè)相鄰傳感器單元的部分遮蔽來確定，根據(jù)部分遮蔽的數(shù)量與被完全覆蓋的傳感器單元的數(shù)量之比來按照比例確定部分遮蔽的數(shù)值。
[0005]迄今為止，基于線性CXD檢測器或CMOS光學(xué)檢測器并且意圖安裝在紡紗機(jī)或卷緯機(jī)上的已知紗線清理器僅利用被遮蔽的光學(xué)元件的數(shù)量的數(shù)字?jǐn)?shù)值進(jìn)行工作。即使專利CZ286113和US6242775公開了包括部分照射光學(xué)元件的影響的對(duì)紗線直徑進(jìn)行評(píng)估的方法，但是這樣的檢測器尚未在工業(yè)應(yīng)用中得以實(shí)現(xiàn)，這很可能是由于已由本發(fā)明所克服的困難和缺陷。顯然，如果沒有伴隨其他措施(諸如防止電磁干擾的措施)，對(duì)來自檢測器的個(gè)體光學(xué)元件的模擬信號(hào)的處理是復(fù)雜的并且不產(chǎn)生所期望的效果。
[0006]US6219135 (EP1015873B1)描述了一種光學(xué)檢測器的配置，其出于不僅獲得關(guān)于紗線直徑的信息而且獲得關(guān)于紗線表面結(jié)構(gòu)的信息的目的而將模擬和數(shù)字光學(xué)元件相結(jié)合。按推測，該設(shè)備意圖僅用作實(shí)驗(yàn)室裝置的部分。然而，如果該設(shè)備在紗線生產(chǎn)期間用作在線測量設(shè)備，則其存在很多不足。主要缺陷在于如下事實(shí):不可以依賴于(諸如周圍光線以及灰塵或其它雜質(zhì)對(duì)檢測器和/或輻射源的污染)改變的環(huán)境條件來對(duì)模擬光學(xué)元件的敏感度進(jìn)行設(shè)置。另一個(gè)缺陷在于，來自模擬光學(xué)元件的定義紗線表面結(jié)構(gòu)的信號(hào)的交流分量以相對(duì)大的直流分量進(jìn)行調(diào)制，這使得模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)所進(jìn)行的處理惡化。另一個(gè)缺陷在于如下事實(shí):模擬信號(hào)被攜帶至檢測器自身之外進(jìn)行處理，其受到從檢測器附近操作的機(jī)器的其它設(shè)備引入到模擬導(dǎo)體中的電磁干擾的影響。顯然，當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室中使用該光學(xué)檢測器時(shí)，無干擾的環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)，但是其在該設(shè)備直接在生產(chǎn)機(jī)器上使用的情況下則可能難以實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)專利CZ299684，模擬信號(hào)處理期間的缺陷被一種用于對(duì)移動(dòng)紗線進(jìn)行無接觸測量的設(shè)備所消除，其中線性光學(xué)檢測器連同用于對(duì)線性光學(xué)檢測器的信號(hào)進(jìn)行處理和/或評(píng)估的電子電路的至少部分一起被合并到一個(gè)半導(dǎo)體專用集成電路(ASIC)之中，因此用于對(duì)線性光學(xué)檢測器的信號(hào)進(jìn)行處理和/或評(píng)估的電子電路連同該線性光學(xué)檢測器一起被集成到共用半導(dǎo)體支撐物上和/或安裝在一個(gè)共用箱體之中。
[0008]該布置的優(yōu)勢尤其在于如下事實(shí):對(duì)檢測器的信號(hào)進(jìn)行處理和/或評(píng)估的初始操作在一個(gè)集成電路中進(jìn)行，并且因此輸出信號(hào)不被干擾所影響，然而在僅對(duì)每個(gè)個(gè)體光學(xué)元件的照射或遮蔽進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，根據(jù)CZ299684的解決方案僅基于對(duì)來自個(gè)體光學(xué)元件的信號(hào)的二值化處理。該解決方案的缺陷在于個(gè)體光學(xué)元件的純數(shù)字評(píng)估，當(dāng)個(gè)體光學(xué)元件根據(jù)設(shè)置的比較水平而被劃分為被照射的和未照射的時(shí)，關(guān)于紗線直徑的信息由被遮蔽的光學(xué)元件的寬度之和所表示。因此，該設(shè)備不允許對(duì)紗線的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分精確的評(píng)估，而且監(jiān)視灰塵或其它雜質(zhì)對(duì)個(gè)體光學(xué)元件的可能污染或者監(jiān)視光源的強(qiáng)度的改變是相當(dāng)困難的。
[0009]本發(fā)明的目標(biāo)是利用線性光學(xué)檢測器來提高監(jiān)視電子紗線清理器中的紗線參數(shù)的精確度，在生產(chǎn)紗線的機(jī)器上直接獲得關(guān)于紗線的表面結(jié)構(gòu)的基本上更為準(zhǔn)確的信息，延長線性光學(xué)檢測器能夠在其期間精確測量而無需操作人員介入的時(shí)間間隔，以及在線性光學(xué)檢測器的功能發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)形成對(duì)操作人員進(jìn)行警告的選項(xiàng)或者停止操作單元的選項(xiàng)。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是在具有不同輻射源的光學(xué)檢測器中使用光學(xué)檢測器的傳感器，因此其工作點(diǎn)總是能夠最優(yōu)地調(diào)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目標(biāo)通過一種用于由電子紗線清理器利用光學(xué)檢測器監(jiān)視紗線的質(zhì)量的方法，該光學(xué)檢測器包括具有一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件的傳感器，該光學(xué)元件為矩形并且具有模擬輸出，每個(gè)光學(xué)兀件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器，其原理在于每個(gè)光學(xué)兀件的光電二極管的輸出信號(hào)的放大器具有可變放大率，該可變放大率的數(shù)值根據(jù)相應(yīng)光學(xué)元件對(duì)光線的所要求的敏感度而進(jìn)行修改。
[0011]由于將放大器的輸出信號(hào)保持在適當(dāng)水平，所以實(shí)現(xiàn)了對(duì)所監(jiān)視紗線的屬性基本上更為精確的評(píng)估，因?yàn)橄鄬?duì)差異(諸如傳感器的被照射光學(xué)元件和被遮蔽光學(xué)元件之間的差異)更大。
[0012]個(gè)體光學(xué)元件的敏感度針對(duì)所有光學(xué)元件或光學(xué)元件的組在幾個(gè)預(yù)定義階段中或者以預(yù)確定時(shí)間間隔連續(xù)地聯(lián)合設(shè)置。對(duì)個(gè)體光學(xué)元件的敏感度進(jìn)行共同設(shè)置意味著設(shè)置相同的數(shù)值。如果在傳感器上定義了至少兩組光學(xué)元件，則每組光學(xué)元件能夠被設(shè)置為不同敏感度數(shù)值。
[0013]個(gè)體光學(xué)元件的輸出信號(hào)的數(shù)值借助于對(duì)其敏感度進(jìn)行設(shè)置而保持在所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作范圍的中心周圍。如果在光學(xué)元件的最大操作照射中，來自光學(xué)元件的輸出信號(hào)僅低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的飽和水平，則該設(shè)置是最優(yōu)的。因此，實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)的最大動(dòng)態(tài)特性以及最高分辨率水平。
[0014]用于監(jiān)視電子紗線清理器中的紗線質(zhì)量的光學(xué)檢測器的傳感器，由此該傳感器包括一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件，每個(gè)光學(xué)元件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器，原理在于該輸出信號(hào)的放大器是具有可調(diào)節(jié)放大率的放大器。
[0015]在優(yōu)選實(shí)施例中，該放大器還在負(fù)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(jù)本發(fā)明的檢測器的實(shí)施例的示例，其中圖1示出了具有傳感器的光學(xué)檢測器的布置，圖2圖示了紗線清理器的布置，并且圖3和4示出了放大器的示意性連接。

【具體實(shí)施方式】
[0017]將使用電子紗線清理器的實(shí)施例的示例來對(duì)用于監(jiān)視紗線電子清理器中的紗線質(zhì)量的方法進(jìn)行解釋，該電子紗線清理器包括光學(xué)檢測器，光學(xué)檢測器被提供有具有兩行光學(xué)元件的傳感器，該光學(xué)元件用于檢測紡織機(jī)器(諸如紡紗機(jī)和卷緯機(jī))上的移動(dòng)紗線的參數(shù)。
[0018]紗線清理器I包括箱體11，其中形成用于紗線2的通道的凹槽111。凹槽111在一側(cè)開口，這使得能夠?qū)⒓喚€2插入凹槽111之中。輻射源3的出口部分和光學(xué)檢測器5的傳感器4彼此相對(duì)地布置在凹槽111的側(cè)壁之中。
[0019]在所圖示的實(shí)施例中，輻射源3包括發(fā)光二極管31 (LED)和光學(xué)透鏡32，用來形成通過凹槽111并且作為對(duì)紗線2圖像的垂直投影的結(jié)果而將陰影投射在光學(xué)檢測器5的傳感器4上的平行射線束。輻射源3的發(fā)光二極管31與輻射強(qiáng)度的控制電路33對(duì)準(zhǔn)，控制電路33連接至紗線清理器2的可編程設(shè)備9，如果有必要，其從該可編程設(shè)備9接收改變輻射強(qiáng)度的命令。
[0020]在所圖示的實(shí)施例中，在光學(xué)檢測器5的共用半導(dǎo)體支撐物上具有通信數(shù)據(jù)總線8的集成電路，該通信數(shù)據(jù)總線8用于與紗線清理器的可編程設(shè)備9進(jìn)行通信以便對(duì)紗線2的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估并且對(duì)紗線2中的缺陷進(jìn)行分類。紗線清理器的可編程設(shè)備9與紗線清理器的通信數(shù)據(jù)總線相耦合用于從紗線清理器到上級(jí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸并且用于通過這些上級(jí)系統(tǒng)對(duì)紗線清理器進(jìn)行控制。
[0021]在所圖示的實(shí)施例中，光學(xué)檢測器5的傳感器4包括兩行平行的光學(xué)元件。第一行的光學(xué)元件41為矩形并且被定向?yàn)槭沟闷漭^長側(cè)邊處于紗線2的投影移動(dòng)方向。第二行的光學(xué)元件42也為矩形，但是它們被定向?yàn)槭沟闷漭^長側(cè)邊垂直于紗線2的投影移動(dòng)方向。在第一行光學(xué)元件41的輸出處以及第二行光學(xué)元件42的輸出處，存在與光學(xué)元件41、42的照射或遮蔽程度成比例的模擬信號(hào)。兩行的光學(xué)元件41、42都通過CMOS技術(shù)制成。
[0022]在未圖示的實(shí)施例中，傳感器4僅包括一行光學(xué)元件，該行光學(xué)元件的大小和定向與第一行光學(xué)元件41對(duì)應(yīng)或者與第二行光學(xué)元件42對(duì)應(yīng)。
[0023]光學(xué)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(xué)元件41、42。光學(xué)元件41、42的輸出以模擬方式進(jìn)行處理并且隨后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理以便獲得每一行光學(xué)元件41、42的照射程度的精確數(shù)值。傳感器4，或者換句話說，其兩行光學(xué)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(fā)明的特性為目標(biāo)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋。在實(shí)際實(shí)施例中，它們與輻射源3相對(duì)地被布置在凹槽111中。
[0024]圖1中示意性表示了光學(xué)檢測器5的連接示例，其中虛線指示光學(xué)檢測器的半導(dǎo)體支撐物，其上布置有傳感器4并且在其上具有第一行光學(xué)元件41和第二行光學(xué)元件42。第一行個(gè)體光學(xué)元件的出口通過一個(gè)或多個(gè)模擬多路復(fù)用器410連接至一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器6，因此在所圖示的實(shí)施例中，使用了一個(gè)多路復(fù)用器410和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器6。第二行與第一行平行，并且第二行的每個(gè)個(gè)體光學(xué)元件421、...42η的出口連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器61、...6η的入口。所有模數(shù)轉(zhuǎn)換器6、61、...6η的出口與光學(xué)檢測器5的可編程設(shè)備7的入口進(jìn)行互連。
[0025]每個(gè)光學(xué)元件41、42由光電二極管和具有可控放大率的放大器所組成。來自于光電二極管的信號(hào)Vin被引導(dǎo)通過降壓電阻器Rin而到達(dá)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(光電二極管的)光學(xué)元件41、42的輸出信號(hào)Vin的數(shù)值改變?yōu)楸３衷陬A(yù)確定范圍之內(nèi)的數(shù)值Vwt，光學(xué)元件41、42對(duì)到來的光線數(shù)量的敏感度通過該方式而被設(shè)置。具有可調(diào)節(jié)放大率的放大器在負(fù)反饋中包括可變電阻器，可變電阻器可以按連續(xù)方式或步進(jìn)方式變化，例如通過對(duì)電阻器Rl和R2進(jìn)行切換，如圖3和4中所示的。
[0026]由此得出，個(gè)體光學(xué)元件41、42具有針對(duì)光線的可調(diào)節(jié)敏感度，并且通過對(duì)其敏感度進(jìn)行設(shè)置，其輸出信號(hào)的數(shù)值保持在預(yù)確定范圍之內(nèi)，該預(yù)確定范圍有利地在所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器6、61、...6η的操作范圍之內(nèi)。例如，這意味著如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作范圍為從O至3V,則被遮蔽的光學(xué)兀件41、42的輸出信號(hào)接近于0V,而被完全照射的光學(xué)兀件41、42的出口信號(hào)接近于3V。因此，根據(jù)對(duì)到來信號(hào)進(jìn)行評(píng)估的觀點(diǎn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器6、61、...6η以具有高水平的精確度和敏感度的最優(yōu)方式進(jìn)行操作，這是因?yàn)閭鞲衅鞯谋徽丈涔鈱W(xué)元件和被遮蔽光學(xué)元件之間的相對(duì)差異是可能的最高值。
[0027]因此，通過對(duì)敏感度進(jìn)行設(shè)置，可以防止如下狀況:在處于高輻射強(qiáng)度時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器無法對(duì)光學(xué)元件的輸出信號(hào)進(jìn)行評(píng)估。由于如下事實(shí):尤其為了節(jié)約紗線清理器I的半導(dǎo)體支撐物上的空間而通常使用具有9或10比特分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所以對(duì)個(gè)體光學(xué)元件的敏感度進(jìn)行設(shè)置使得能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍，僅在使用具有明顯更高比特范圍并且因此占據(jù)半導(dǎo)體上基本上更大面積的模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，該動(dòng)態(tài)范圍才可能以其它方式獲得，而這將對(duì)于這樣傳感器的價(jià)格具有不利影響。
[0028]當(dāng)在檢測器的不同實(shí)施例中使用不同的輻射源時(shí)，可以優(yōu)選地利用對(duì)敏感度的設(shè)置，其中通過該方法可以對(duì)強(qiáng)度(照明強(qiáng)度)、顏色中的差異進(jìn)行補(bǔ)償，或者視情況可以對(duì)光源的脈沖調(diào)制中的差異進(jìn)行補(bǔ)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(fā)光二極管LED
32-光學(xué)透鏡
33-輻射強(qiáng)度的控制電路
4-光學(xué)檢測器的傳感器41-第一行光學(xué)元件410-模擬多路復(fù)用器
42-第二行光學(xué)元件
421、…42η-第二行的個(gè)體光學(xué)元件
43-第一和第二行光學(xué)元件之間的距離
5-光學(xué)檢測器
6、61、…6η_模數(shù)轉(zhuǎn)換器
7-光學(xué)檢測器的可編程設(shè)備
8-光學(xué)檢測器的通信數(shù)據(jù)總線
9-紗線清理器的可編程設(shè)備
10-紗線清理器的通信數(shù)據(jù)總線Vin-光電二極管輸出處的信號(hào)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(hào)的數(shù)值。
【權(quán)利要求】
1.一種用于由紗線的電子清理器(1)利用光學(xué)檢測器(5)監(jiān)視紗線(2)的質(zhì)量的方法，該光學(xué)檢測器(5)包括具有一行或兩行個(gè)體光學(xué)元件(41，42)的傳感器(4)，該光學(xué)元件(41,42)為矩形并且具有模擬輸出，每個(gè)光學(xué)兀件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器，其特征在于:該放大器具有可變放大率，該可變放大率的大小根據(jù)相應(yīng)光學(xué)元件(41，42)對(duì)光線的所要求的敏感度而進(jìn)行修改。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于:個(gè)體光學(xué)元件(41，42)的敏感度針對(duì)所有光學(xué)元件(41，42)或針對(duì)光學(xué)元件(41，42)的組在幾個(gè)預(yù)定義階段中被聯(lián)合設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于:個(gè)體光學(xué)元件(41，42)的敏感度針?biāo)泄鈱W(xué)元件(41，42)或針對(duì)光學(xué)元件(41，42)的組以預(yù)確定時(shí)間間隔連續(xù)地聯(lián)合設(shè)置。
4.根據(jù)之前任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于:個(gè)體光學(xué)兀件(41,42)的輸出信號(hào)的數(shù)值通過對(duì)其敏感度進(jìn)行設(shè)置而被保持在所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6，61，…6η)的操作范圍的內(nèi)。
5.一種用于監(jiān)視紗線(2 )的電子清理器(1)中的紗線質(zhì)量的光學(xué)檢測器(5 )的傳感器，包括一行或兩行個(gè)體光學(xué)兀件(41,42),每個(gè)光學(xué)兀件包括光電二極管以及其輸出信號(hào)的放大器，其特征在于:該輸出信號(hào)的放大器是具有可調(diào)節(jié)放大率的放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的傳感器，其特征在于:該放大器在負(fù)反饋中包括可變電阻器(R1;R2)。
【文檔編號(hào)】G01N21/89GK104297257SQ201410334676
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】P.考薩里克, J.斯洛佩斯基 申請人:里特捷克有限公司