用作檢測細絲存在和/或移動的裝置和方法

專利名稱：用作檢測細絲存在和/或移動的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用于檢測細絲(thread)存在或移動的裝置。這種類型裝置能夠在所有情況中是有效的，其中必須在過程中供給各種各樣特征的細絲。
本發明還涉及檢測細絲存在和/或移動和/或速度的方法。
背景技術：
為檢測移動細絲特征的各種各樣工業用途而研制了一些光學裝置。例如，美國專利5,684,598描述包括發射機和接收機系統以觀察一條正在移動細絲的一種光電子裝置。雖然這種裝置的目的在于在移動的細絲中發現一些缺陷，但是不具有檢測細絲存在的功能，也不具有測定其移動和/或其速度的功能。
美國專利5,221,960描述檢測正在供給的細絲的存在的一種光電子裝置。這種裝置使用配置在細絲以相對于其軸向方向橫向移動通過時的反射表面的前面，在反射表面的前面并且與檢測器光束交叉的發射機和接收機。
美國專利7,095,200描述檢測正在移動的細絲的存在的一種光電子系統。并且在這樣的情況中在紗線在橫切其軸向方向的方向上通過的反射表面的前面配置發射機和接收機。在反射表面上產生標記以有助紗線的檢測。

發明內容
本發明的目的在于生產能夠檢測細絲存在和/或不存在、細絲的任何移動以及在本發明的一個具有改進的實施例中也測定細絲沿通道的供給速度的一種新型光電子裝置。
基本上，本發明涉及檢測一條細絲的一種裝置，這種裝置包括配置成由發射機發射而被接收機接收的光束與上述細絲的通道交叉的至少一臺第一光發射機和至少一臺第一光接收機，第一接收機所接收的光束產生含有關于上述細絲信息的信號；以及上述信號的至少一個處理電路。特征上，根據本發明，處理電路根據由上述細絲不規則結構引起的上述信號波動從該信號提取關于細絲存在和/或關于細絲移動的信息。
實際上，本發明是基于細絲或紗線的不規則結構和可變結構具有對光束、尤其是像激光束之類平行光束的影響。細絲或紗線的通道引起光束的調制而所以在檢測被調制的光束期間獲得紗線可變結構或者不規則結構的調制信號。能夠通過在透光度方面或者反射率方面的處理，也就是通過獲得與紗線交叉的光束或者檢測由此反射的光束，能夠獲得這種信號。根據紗線的類型擇優地選擇用透光度的模式或用反射率的模式。
通過檢測由細絲的通道調制的光束能夠獲得的信息可能是相互不同的，相互結合的或者相互交變的，隨預定這種裝置的用途不同而不同。例如，在第一實施例中處理電路通過上述第一信號的波動來檢測細絲的移動。在這樣的情況中該裝置單獨用來檢查細絲是否在移動(超過最小閾值速度)或者是否沒有移動。在第二種情況中細絲能夠或是沒有移動或是不存在。就識別這兩種情況來說，能夠把這種裝置設計成檢測紗線的存在或不存在。
在一個具體實施例中，處理電路從通過例如按照細絲速度的函數和/或其特征結構的函數可調的一種帶通濾波器的高通或者帶通濾波來調制光束的接收機所產生的信號中提取可變分量。
在一個改進型實施例中，這種裝置包括發射在沿上述通道的一段預定距離的二點上與細絲通道交叉的二條光束并且產生含有關于細絲信息的第一和第二信號的至少第一發射機/接收機對和第二發射機/接收機時；以及根據上述第一和上述第二信號并且根據上述兩個發射機/接收機對之間距離測定細絲供給速度的上述信號處理電路。并且在這樣的情況中，正如在解決檢測細絲移動的方法中一樣，裝置是基于紗線的不規則或可變結構或者細絲的不規則或可變結構引起在透光度方面或在反射率方面獲得的光信號調制的實際情況識別。
根據進一步的方面，本發明涉及沿供給通道獲得關于細絲信息的一種方法，這種方法包括以下步驟-朝向上述細絲發射光束；-檢測與細絲通道交叉的光束；-從上述檢測的光束產生含有關于上述細絲信息的第一信號，特征在于根據細絲的不規則結構所引起的信號波動從上述信號提取關于上述細絲存在和/或移動的信息。
在附加的權利要求書中簡單陳述根據本發明的裝置和方法的一些進一步的優點和實施方式，因此將參照實施方式的一些實施例更詳細地描述。


通過下面的描述和表示本發明具體的非限制性實施例的附圖將更好理解本發明。在附圖中圖1表示在第一實施方式中根據本發明的裝置的框圖；圖2A到2D示意表示在處理電路處理在各個階段中測定細絲移動的信號；圖3A和3B示意表示由處理電路處理的檢測細絲存在或不存在的信號；圖4表示配置成沿細絲通道測定其供給速度的根據本發明裝置的第二實施方式框圖；以及圖5A和5B示意表示由配置在沿細絲通道成一預定距離的二個檢測器產生的一些信號的圖形。
具體實施例方式
開始參閱圖1到3，將開始描述能夠識別細絲存在或不存在和/或其移動的裝置的構造。
標記P一般表示在箭頭f方向上供給的普通細絲或紗線F的通道。細絲F可以是任何類型的細絲或紗線，只要細絲F具有在搓捻期間造成的不規則結構、纖維從其表面伸出或諸如此類不規則結構。在沿細絲F通道的一預定位置上所配置的是一般用1表示的一種傳感器或光電子檢測器并且包括發射機3和接收機5。通過一般用7表示的電源電路給發射機、例如半導體激光器或LED、供電。接收機5、例如光電二極管或光電晶體管、接收由發射機3發射在其與細絲F通道P交通就而所以被細絲F攔截和調制以后的光束F1。把發射機3和接收機5放在與所表示位置不同的位置上也是可能的，例如兩者在相對于通道P的同一側，可選擇的是在反射表面的前面。
由接收機5獲得的光束F1產生由一般用9表示的處理電路處理的電信號S。
處理電路包括過濾接收機5產生的輸出信號S(見圖2A)而獲得所過濾的信號S1(見圖2B)的第一高通濾波器11。信號S1能夠以代表信號S1包絡線的信號S2(見圖2C)為輸出的方式直接傳送到包絡檢測器13。用低通濾波器15過濾信號S2而獲得輸出信號S3，輸出信號S3在比較器電路17中與基準信號Ref作比較。圖2b表示信號S3在兩種可能的情況中具有用(a)和(b)表示的兩種不同曲線的形狀。曲線(a)是在基準信號上面而曲線(b)是在上述信號下面。正如在下面就會明顯地看到的那樣，這兩種情況相當于細絲正在移動(曲線a)和細絲已停止不動(曲線b)的情況。
事實上，由于細絲中存在的不規則性，因此在細絲移動通過傳感器1時檢測器5產生的信號S具有明顯可變的形狀。由細絲在其連續與傳感器1的光束F1交叉的不同區段中的結構變化得出這樣的變化。在所示的實施例中隨著產生明顯可變的電信號S或者隨著可變的分量疊加到恒定的分量在光學上用透光度檢測這些變化。接著使用高通濾波器11的濾波濾除信號的固定分量并且提供僅包括由紗線可變結構確定的高頻變化的信號S1的既更容易又更有效的處理。
顯然，具有同一不規則結構特征的細絲移動得越快，信號S中變化的頻率越高而所以信號S1的變化頻率就會越高。所以，對特殊類型的細絲來說，可以規定基準(信號Ref)的閾值以致當通過檢測包絡線(信號S2)并且通過用濾波器15低通濾波而獲得的信號S3具有大于基準Ref的數值時可以認為細絲在移動中，而當這個信號是在基準Ref數值以下時可以認為細絲是停止不動的。
比較器電路17可以與能夠預置成在細絲停止不動時也就是在信號S3具有相當于圖2b中的曲線(b)類型的圖形時發射報警信號或者一般信號的致動器或者報警信號發生器19對接。換言之，比較器17所檢測到的細絲停止不動的情況可以用來使專用設備不能夠開動或運轉，否則存在的移動細絲會提供啟動其他一些操作的信號。
處理電路9，除了高通濾波器11外或者除了代替高通濾波器11外，還能夠裝有用圖1中虛線表示的可調頻帶帶通濾波器12。實際上，除了細絲的速度外，信號S的圖形很大程度上取決于其結構。在形成沿其通道P供給特定類型細絲的速度以后，測定隨細絲結構而定的最大信號頻率是可以實現的。在這樣的配置中，裝置提高了靈敏度。帶通濾波器12的優勢是可調的，以便裝置能夠根據要檢測的紗線或細絲F的類型(和/或按照細絲必須具有的速度的函數)作調整。以最大信號頻率為中心的帶通濾波器的使用也提供增強細絲以標準的運行速度移動的情況和細絲以相對于應該供給的額定速度較大速度或較低速度移動的情況之間的識別力。
圖1所示的處理電路9也提供專用于檢測細絲存在或不存在而不管細絲是移動還是停止不動的部件。這種部件包括接收輸入信號S和施加于包絡檢測器23的輸出的低通濾波器21。來自包絡檢測器23的輸出信號S4具有類似于圖2D中的信號S3的圖形。圖3A和3B示意表示可能的信號S1圖形和可能的信號S4相應圖形。圖3B也表示出準基信號Ref。
一般來說信號S4不會具有和信號S3一樣的強度，而所以不能夠直接與同一基準信號Ref作比較。電路(在這個實施例中)裝有可編程配線架25，可編程配線架25使信號S4數值恢復到與另一比較器18使用的信號Ref相適應的數值而所以信號S4能夠用來確定紗線存在或不存在。由于細絲存在相對于細絲不存在的情況而論大大減小信號S數值的實際情況，因此處理電路9中的部件18、21、23和25能夠檢測出細絲存在或不存在。所以，在信號S4具有圖3B中曲線(c)的圖形時，電路會把這種情況解釋為細絲存在的情況，而在信號S4具有圖3B中曲線(d)的圖形時，電路會把這種情況解釋為細絲不存在的情況。應當理解，信號S4也能夠與不同于信號Ref的基準信號Ref1作比較。
在上述內容中，發射機3和接收機5配置成光束F1與在沿通路P移動中的細絲交叉。所以，用透光度進行檢測。當紗線的一些特征適合時用反射進行檢測也應該是可以實現的。
圖4表示根據本發明的裝置的一個替換實施例。應當理解，在現行實際情況中上述裝置可以具有圖1的附圖和圖4的附圖兩者中的所有部件，以便提供關于細絲F沿通路P移動和關于沿通路P細絲F的存在的復合信息。在組合的解決方法中，圖1內系統中的至少某些部分能夠被圖4內系統分用。
圖4內的附圖表示在沿紗線F通路P的相互間距D處二個標有51A和51B的傳感器。每個傳感器包括用于傳感器51A的用53A、55A表示的發射機/接收機對而用于傳感器51B的用53B和55B表示的發射機/接收機對。能夠用由電源電路57供電的半導體激光器或者LED組成發射機53A和53B。接收機55A和55B(例如光電晶體管或光電二極管)所產生的信號SA和SB是一些模擬信號，由二個相應的模擬-數字轉換器58A和58B對一些模擬信號進行脈沖調制而轉換成一些數字信號。把脈沖調制過的而又數字化的一些信號發送到數據處理單元61，例如DSP(數字信號處理)裝置。單元61和模擬-數字轉換器58A和58B形成一般用63表示作為整體的處理電路中的一些部件。
用在預先觀測時有不規則結構的細絲F的移動來調制由檢測器55A和55B提供的信號SA和SB。在紗線各個區段以二個傳感器之間間距D和細絲速度V確定的延遲連續通過傳感器51A和51B時，通過比較由接收器55A和55B所檢測的兩個信號并且檢測其間延遲可以測定細絲的速度。
為此目的，數據處理單位61以預定的時間間隔計算兩個信號SA和SB之間的相互關系。應當理解，處理電路63也能夠裝有添加到所示意表示的部件的一些部件。尤其是，信號SA和SB在從模擬信號轉換到數字信號之前可能必須經受濾波，例如使用有關像參照圖1所描述的濾波器之類的高通濾波器和/或低通濾波器來濾除固定分量。
圖5A和5B示意表示由細絲F的通道實施發射機53A發射光束FA的調制來確定并且由接收機51A來產生的一部分信號SA。確定信號SA圖形的細絲區段在時態延遲τ時通過傳感器51B，因此會引起模擬調制發射機53B發射的光束FB而模擬調制的光束FB通過接收機55B會產生含模擬時態圖形的信號SB。圖5A和5B表示出二個信號之間的時態延遲τ。
數據處理單元61根據下列公式計算二個信號SA和SB之間相互關系的函數。
c(τ)=∫-3τmax3τmaxSA(t)SB(t-τ)dt]]>式中τmax是二個信號SA和SB之間延遲的最大值。固定τmax值以使積分區間具有很大寬度。事實上，用于計算細絲F速度的依據是基于在測定這些通道延遲的二個接收機55A和55B的正面識別同一細絲區段的通道的可能性。積分區間必須是非常長的，以便保證所接收和所處理的信號有效地適用于同一細絲區段。
從相互關系函數(τ)的計算中數據處理單元61獲得與其最大值相對應的延遲數值τ，而所以根據二傳感器51A和51B之間的預定間距D計算紗線的供給速度。
正如以上所看到的那樣，能夠計算紗線速度的圖4中裝置能夠獨立地使用，或者也可以作為包括圖1內處理電路中以上所描述一些部件的其中一個部件、另一個部件或兩者的更復雜和更完整裝置中的一個完整部分使用。尤其是，例如二個傳感器51A和51B其中那個要來產生信號S的傳感器，根據參照圖1所述的程序，提供要確定的紗線的存在或不存在(通過在21中濾波和在23中包絡線檢測)應當是可能的。也能夠簡單地把圖1和4中的一些裝置一起放入單個更復雜的裝置內，在這樣的情況中裝置具有三個傳感器，每個傳感器形成一個發射機/接收機對。
應當理解，附圖僅僅說明一種實施方式，倘若純粹作為本發明的一個實際應用的實施例，則上述發明在形式和排列方面可以改變，然而沒有脫離本發明所基于的概念的范圍。在附加的權利要求書中的一些標記數詞純粹是為了方便參照描述和參照附圖閱讀本權利要求書，不限制權利要求書所陳述的保護范圍。
權利要求
1.一種用于檢測細絲的裝置，包括至少一個第一光發射機和至少一個第一光接收機，它們配置成該發射機所發射的和該接收機所接收的光束與上述細絲通路交叉，第一接收機所接收的光束產生含有關于上述細絲信息的第一信號；以及上述信號的至少一個處理電路；其特征在于上述處理電路根據上述細絲不規則結構引起的上述信號波動從該信號提取關于細絲存在和/或移動的信息。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于上述處理電路借助于上述第一信號的波動來檢測細絲移動。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于上述處理電路通過高通濾波或低通濾波從上述信號提取可變分量。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于上述處理電路以可調的頻帶作為細絲的特征函數進行帶通濾波。
5.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于上述處理電路包括檢測濾波過的信號的包絡線的包絡檢測器。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于上述處理電路包括使包絡檢測器輸出信號濾波的低通濾波器。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于上述處理電路包括把上述低通濾波器的輸出信號與基準信號比較的比較器。
8.根據前面權利要求中的一個權利要求或者更多個權利要求所述的裝置，其特征在于上述電路進行上述第一接收機所接收的上述第一信號的低通濾波以便檢測上述細絲存在或不存在。
9.權利要求8所述的裝置，其特征在于該電路用第二包絡檢測器檢測濾波過的信號的包絡線。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于該電路把上述第二包絡檢測器的輸出信號和基準信號作比較。
11.根據前面權利要求中的一個權利要求或者更多個權利要求所述的裝置，其特征在于裝置包括至少一個第一發射機/接收機對和至少一個第二發射機/接收機對，它們發射在沿細絲通路的一個預定間距上的二點處與上述通路交叉的兩束光束，并且產生含有關于上述細絲信息的第一、和第二信號；以及根據上述的第一和第二信號和根據上述發射機/接收機對之間的間距來測定細絲供給速度的至少一個用于上述信號的處理電路。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于上述處理電路包括上述二個信號的模擬/數字轉換裝置和信號的數字處理裝置。
13.根據權利要求11或12所述的裝置，其特征在于上述處理電路周期計算上述二個信號之間相互關系并且提取上述相互關系的最大數值以便測定二個信號之間的延遲并且根據二個發射機/接收機對之間間距，從上述延遲計算出細絲速度。
14.獲得關于沿著供給通路的細絲的信息的一種方法，這種方法包括以下步驟—向上述細絲發射光束；—檢測與細絲通路交叉過的光束；—從上述所檢測的光束產生含有關于上述細絲信息的第一信號，其特征在于根據由細絲不規則結構引起的信號波動從上述信號提取關于上述細絲存在和/或移動的信息。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于借助于上述第一信號的波動來檢測細絲的移動。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于進行上述信號的帶通濾波或者低通濾波。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于檢測濾波過的信號的包絡線。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于進行包絡線的低通濾波并且把濾波過的信號與基準作比較。
19.根據前面權利要求中的一個權利要求或者更多個權利要求所述的裝置，其特征在于通過進行上述第一信號的低通濾波來檢測在上述通路內細絲存在或不存在。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于進行上述第一信號的低通濾波。
21.根據權利要求20所述的方法，其特征在于檢測濾波過的信號的包絡線。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于把包絡線信號與基準信號作比較。
23.根據權利要求14到22中的一個權利要求或者更多個權利要求所述的方法，其特征在于通過把檢測在以一預定間距排列的二點處與細絲通路交叉的二條光束而得出的二個信號作比較來測定上述細絲的供給速度。
24.根據權利要求23所述的方法，其特征在于測定上述二個信號之間的相互關系和二個信號之間的時間延遲并且根據上述預定間距從上述延遲測定細絲供給速度。
全文摘要
用于檢測細絲的裝置，包括至少一個第一光發射機(3)和至少一個光接收機(5)，配置成發射機所發射的和接收機所接收的光束(F1)與細絲(F)通路(P)交叉。第一接收機所接收的光束產生含有關于細絲信息的第一信號。并且提供由接收機產生的上述信號的至少一個處理電路(9)，處理電路根據由上述細絲不規則結構引起的上述信號波動從該信號提取關于細絲存在和/或移動的信息。
文檔編號D01H13/16GK1910101SQ200580002119
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月5日 優先權日2004年1月9日
發明者艾麗娜·比阿奇, 里昂納多·瑪索蒂 申請人:艾克提斯有源傳感器有限公司