在移動伸長織物材料中的周期性結構的檢測的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及織物材料測試領域。它根據獨立權利要求的前序部分涉及一種用于檢測在移動伸長織物材料中的周期性結構的方法和設備。本發明可以例如使用在紡織實驗室中的紗線測試設備中或在紡紗機或繞線機中的清紗器中。
【背景技術】
[0002]用于測試織物材料的大量不同方法和設備是已知的。不同傳感器原理使用在織物測試設備中。本發明使用光學傳感器原理，其例如從W0-2004/044579 A1中已知。織物材料由光源照亮并且與織物材料相互作用的光由光檢測器檢測。所檢測的光是對織物材料直徑和/或它的光學特性例如反射率或顏色的測量。
[0003]現有技術已知的一些設備使用光電傳感器陣列以便借由織物材料的投影測量織物材料的橫向尺寸，傳感器陣列本質上絕大多數用CMOS或CCD技術設置并且可以從市場上獲得。這種光學織物測量設備的示例公開在說明書CH-643’060 A5，EP-0’971’204 A2和W0-99/36746 A1 中。
[0004]一種用于檢測在移動織物材料中的缺陷的方法和設備是從W0-89/01147 A1已知的。矩形被照亮在材料上并且借由變形成像投影到線傳感器或矩陣傳感器。在該過程中，光學地積分沿著材料的移動方向的來源于特定區域的光。在材料中的缺陷在積分信號中更顯著并且因此可以更好地被識別。
[0005]為了檢測周期性紗線缺陷，紗線傳感器的時間相關輸出信號通常借由傅立葉變換變換到時間頻率域。在時間頻率域中用大幅度表示的頻率指示周期性紗線缺陷，而其他頻率的幅度是對周期性紗線不規則性的測量。應用傅立葉變換的方法的示例提供在說明書US-2, 950，435A，US-5, 592，849 A和EP-2’090’538 A2中。傅立葉變換的計算是工作集約化，無論是以模擬或是數字的方式進行。
[0006]ΕΡ-Γ 553’ 037 A1公開了一種用于測量前進紗線速度的設備。該設備包括沿著紗線的前進方向以等間距方式設置的多個光接收器。紗線在傳送中被照亮，以便它的陰影落在光接收器上。固有地存在于紗線，例如纖維中的不規則性產生在光接收器中的時間變化信號。單個光接收器的信號被疊加以形成復合信號。紗線速度通過在復合信號中占優勢的時間頻率與光接收器的等距離相乘來獲得。
[0007]DE-36’28’654 C2描述一種確定前進細線的單個紗線分量的長度不均勻性的方法。細線結構相對于移動方向橫向地被光學地掃描。掃描信號經受頻率分析。如果構成細線的所有單個紗線具有相同的長度，那么掃描信號包含具有特定基頻的單個頻率分量。在不同長度的單個紗線的情況下，在掃描信號中也產生基頻的分頻諧波。
[0008]具有光波導結構和導電體結構的電路板是總體上例如從US-2010/0209854 A1已知的。
【發明內容】
[0009]本發明的一個目的在于提供一種用于檢測在移動伸長織物材料中的周期性結構的方法和設備，借由其，可以比在本領域的情形中以更簡單和更快速的方式識別周期性結構。如果可能，周期性結構也將是可量化的。
[0010]這些和其他目的由如在獨立權利要求中限定的根據本發明的方法和根據本發明的設備來實現，有利實施例提供在附屬權利要求中。
[0011]本發明的理論背景是線性系統的系統理論。本發明基于這樣的思想，在沿著它的縱向方向以等距方式布置的多個檢測點掃描織物材料，從檢測點的復合信號得出織物材料的周期性結構的結果。如果可以獲得具有不同等距的多組這樣的檢測點，那么可以從復合信號獲得織物材料的結構的空間頻譜。換句話說，實際上不需要計算努力，織物材料的結構的傅立葉變換可以由本發明產生。
[0012]檢測點是直接掃描織物材料的位置。它們盡可能地布置靠近織物材料或它的意向路徑，以便實現高信噪比和高局部分辨率。在織物材料與檢測點之間的距離優選地為在
0.1_到幾個毫米之間。元件附接到檢測點，其設計用于記錄包含在織物材料上的信息的物理信號。物理信號可以例如借由電磁場發送。在優選實施例中，光波導的端部布置靠近檢測點，并且在另一個實施例中布置靠近測量電極。
[0013]特別適合于實施本發明的技術是集成在基板上的光波導結構。首先，這樣允許在掃描區域中的許多離散檢測點的密集線性布置。檢測點的最小等距不應該超過要在織物材料中檢測的最小空間周期，并且掃描區域的長度應該至少與要檢測的最大空間周期一樣大。在幾個厘米長的集成光學波導結構上，在亞毫米范圍內的等距是可能的。結果，因此覆蓋了在常規織物材料例如紗線中期望的空間周期的感興趣區域。其次，波導接頭可以用集成光學波導結構實現，借由其可以組合在多個檢測點檢測的光片段，以便在組合之后獲得光復合信號。措詞例如“光復合信號”或“光片段的疊加”在本說明書中表示單個光強的總和或疊加。
[0014]在用于檢測在移動伸長織物材料中的周期性結構的根據本發明的方法中，因此在沿著它的縱向方向布置并且彼此以等距方式間隔開的多個檢測點同步掃描織物材料，在檢測點檢測的掃描信號疊加來形成復合信號，并且基于在復合信號中的時間變化，得出織物材料的周期性結構的結果。
[0015]在優選實施例中，可以有多組的多個相應離散檢測點，其中檢測點在每組內是等距的，并且不同組的等距是不同的。在每組中，所檢測的掃描信號疊加來形成復合信號，并且作為在單個復合信號中時間變化的結果，彼此比較在織物材料的結構中的周期性片段。在圖表中自動地表示出對應于時間變化的多組的數量值是有利的。在圖表中，每個值用相應組的等距和/或用基本上對應于等距的相反值的空間頻率來表示。組的數量例如在2到50之間，優選地在5到20之間。
[0016]檢測點的數量例如在5到500之間，優選地在20到200之間。
[0017]所有檢測點可以位于等距網格上。網格的等距例如為在0.1mm至10mm之間。
[0018]在優選實施例中，掃描在檢測點上光學地發生。在這種情況下，復合信號可以是在檢測點檢測的光片段的強度的總和。強度可以借由融合光波導來疊加。
[0019]可以這樣確定織物材料的速度，確定在復合信號中的支配時間頻率，并且將速度計算為時間頻率與檢測點的等距的乘積。
[0020]用于檢測在移動伸長織物材料中的周期性結構的根據本發明的設備包含具有用于同步光學掃描織物材料的多個離散檢測點的基板，這些檢測點沿著織物材料的縱向方向布置并且彼此以等距方式間隔開。用于融合在檢測點檢測的光片段以及用于將所融合的光片段引導到布置用于從光波導結構輸出耦合光的輸出耦合接口的光波導結構集成在基板上。
[0021]集成在基板上的光波導結構在本說明書中應該理解為容納在基板中或上的單模波導結構。波導結構例如通過例如光刻和/或涂覆的技術原始地產生在基板上，其與隨后放置在基板上的分立離散波導相反。集成光波導結構不可分離地連接到基板。它包含具有不同折射率的多個透明絕緣層。優選地，具有較高折射率的芯層嵌入在具有較低折射率的底層和頂層之間，以便光波可以在芯層中被引導。波導結構可以包含微帶條波導，其沿著一個方向和/或光可以在其中沿著兩個方向傳播的平坦薄層波導引導光。除了波導，它可以包含其他無源和/或有源集成光學部件例如透鏡、分光鏡、反射鏡、過濾器、放大器、光源和/或光接收器。
[0022]光波導結構優選地以這樣的方式布置，在融合期間，形成在檢測點檢測的光片段的強度的總和，并且將因此形成的復合信號引導到輸出耦合接口。
[0023]光波導結構可以包括具有至少兩個分支的至少一個接頭。此外，光波導結構可以包含用于引導光到檢測點的至少一個波導。
[0024]檢測點優選地設置有至少一個相應聚集透鏡。
[0025]輸出耦合接口可以設置有用于連接波導結構的光連接零件。如果輸出耦合接口附接到基板的邊緣是有利的。
[0026]在優選實施例中，多個相應離散檢測點的多個組布置在基板上。在每組內檢測點是等距的，其中不同組的等距是不同的。光波導結構布置用于融合在每組中相應檢測的光片段以及用于將單個所融合光片段引導到輸出耦合接口。組的數量在2到50之間，優選地在5到20之間。
[0027]在本說明書中，措詞例如“光”或“照明的”不僅使用于可見光，而且使用于從紫外(UV)和紅外(IR)的相鄰光譜范圍的電磁輻射。
【附圖說明】
[0028]下面參考示例性附圖更詳細地解釋本發明。解釋是基于光學掃描的優選示例作出的。其他掃描原理也可以應用在根據本發明的方法中。
[0029]圖1和圖2以俯視圖示例性地表示根據本發明的設備的兩個不同實施例；
[0030]圖3以俯視圖示例性地表示根據本發明的設備的進一步實施例的檢測波導的布置；
[0031 ] 圖4示例性地表示布置檢測點的兩種概率；
[0032]圖5以側視圖示例性地表示兩種不同織物材料；
[0033]圖6在(a)、(b)中表示光接收器的輸出信號的潛在時間曲線，并且(c)表示在調整