CH703266A1

CH703266A1 - Device for optoelectronic determination of characteristics of yarn.

Info

Publication number: CH703266A1
Application number: CH00923/10A
Authority: CH
Inventors: Kay-Uwe Kirstein; Peter Pirani
Original assignee: Uster Technologies Ag
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15
Also published as: WO2011153648A1; CN203241357U; CN203894179U; CN203894173U

Abstract

Die Vorrichtung (1) zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns (9) beinhaltet eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung (3) mit einem zweidimensionalen Bildsensor (34), der eine Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen aufweist, und eine Steuereinrichtung (2) zur Steuerung der Vorrichtung (1). Der Bildsensor (34) ist in der Steuereinrichtung (2) integriert. Die Steuereinrichtung (2) ist sternförmig mit mehreren anderen Bauteilen und/oder Geräten (31, 4–7) verbunden. Die Vorrichtung (1) ist somit kompakt aufgebaut.The device (1) for the optoelectronic determination of features of a yarn (9) comprises an optoelectronic yarn sensor device (3) with a two-dimensional image sensor (34) having a multiplicity of picture elements arranged in matrix form, and a control device (2) for controlling the device (2). 1). The image sensor (34) is integrated in the control device (2). The control device (2) is connected in a star shape with a plurality of other components and / or devices (31, 4-7). The device (1) is thus compact.

Description

FACHGEBIETAREA OF EXPERTISE

[0001] Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Qualitätskontrolle im Textillabor. Sie betrifft eine optoelektronischen Vorrichtung zur Bestimmung von Merkmalen, insbesondere der Haarigkeit, eines Garns, gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Derartige Vorrichtungen kommen typischerweise in einem Textillabor zum Einsatz. The present invention is in the field of quality control in the textile laboratory. It relates to an optoelectronic device for determining features, in particular the hairiness, of a yarn, according to the preamble of the first claim. Such devices are typically used in a textile laboratory.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Bei Stapelgarnen, die aus vielen Fasern gesponnen sind, sind einzelne Fasern nicht vollständig in den eigentlichen Garnkörper eingebunden. Sie ragen teilweise aus dem Garnkörper heraus, was man als Haarigkeit des Garns bezeichnet. Die Haarigkeit ist eine wichtige Garneigenschaft, weshalb die Textilindustrie ein grosses Interesse an ihrer zuverlässigen und reproduzierbaren Messung und Klassierung hat. In staple yarns that are spun from many fibers, individual fibers are not fully integrated into the actual package. They partially protrude from the package, which is called the hairiness of the yarn. The hairiness is an important yarn property, which is why the textile industry has a great interest in their reliable and reproducible measurement and classification.

[0003] Viele bekannte Vorrichtungen zur Bestimmung der Haarigkeit von Garnen verwenden eine eindimensionale Sensorzeile, die quer zur Längsrichtung des Garns angeordnet ist. Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist das Gerät USTER® ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 der Anmelderin, das z. B. in «USTER® ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 Application Handbook», V1.0, September 2009, beschrieben ist. Das Garn wird mit einem Laserstrahl beleuchtet, der gegen die Sensorzeile gerichtet ist. Die aus dem Garn ragenden Fasern schatten das Licht teilweise ab, so dass die betreffenden Sensorelemente der Sensorzeile entsprechend weniger Licht detektieren. Die Projektionen der Faserschatten auf der Sensorzeile werden in neun Längenintervalle klassiert, wobei die Oberfläche des Garnkörpers den Nullpunkt definiert. Weitere Anordnungen mit linearen Sensorzeilen beschreiben die US-4 948 260 A, die US-5 875 419 A und die EP-1 621 872 A2, wobei abbildende oder nicht-abbildende Verfahren zum Einsatz kommen können. Many known devices for determining the hairiness of yarns use a one-dimensional sensor line which is arranged transversely to the longitudinal direction of the yarn. An example of such a device is the USTER® ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 of the Applicant, the z. As described in "USTER® ZWEIGLE HAIRINESS TESTER 5 Application Handbook", V1.0, September 2009. The yarn is illuminated with a laser beam directed against the sensor line. The fibers projecting from the yarn partially shade the light, so that the relevant sensor elements of the sensor line detect correspondingly less light. The projections of the fiber shadows on the sensor line are classified in nine length intervals, with the surface of the package defining the zero point. Further arrangements with linear sensor lines are described in US Pat. No. 4,948,260 A, US Pat. No. 5,875,419 A and EP-1 621 872 A2, in which imaging or non-imaging methods can be used.

[0004] Gemäss der DE-19 818 069 A1 wird eine Digitalkamera mit einem zweidimensionalen Sensorchip zum Bestimmen der Haarigkeit von Garnen verwendet. Mit der Kamera wird ein Bild eines Garnstückes erstellt, digitalisiert und anschliessend analysiert. Dabei werden die Bildinformationen aufgeteilt in Informationen, die den Garnkörper selbst repräsentieren und solche, die die vom Garnkörper abstehenden Fasern repräsentieren. Dadurch wird erreicht, dass bei der Bestimmung der Haarigkeit die Dicke und Dickenschwankungen des Garns keinen Einfluss haben. Das Garn wird mit gleichmässig hellem, diffusem Gegenlicht beleuchtet. Die Kamera steht über eine Datenleitung mit einer Auswerteeinrichtung in Verbindung. Die Auswerteeinrichtung beinhaltet einen Computer zur Verarbeitung der Bilddaten, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Garnabzugs und eine Ausgabeeinheit für die ausgewerteten Daten. Auch weitere Veröffentlichungen schlagen die Verwendung einer Kamera für die Bestimmung der Haarigkeit von Garnen vor, z.B. die DE-19 918 780 A1, die US-5 654 554 A und die EP-0 754 943 A2, wobei gemäss der letzteren das Muster einer optischen Fouriertransformation aufgenommen wird. According to DE-19 818 069 A1, a digital camera with a two-dimensional sensor chip is used to determine the hairiness of yarns. With the camera, an image of a piece of yarn is created, digitized and then analyzed. In this case, the image information is divided into information representing the package itself and those representing the fibers projecting from the package. This ensures that when determining the hairiness, the thickness and thickness variations of the yarn have no effect. The yarn is illuminated with uniformly bright, diffused backlight. The camera is connected via a data line to an evaluation device. The evaluation device includes a computer for processing the image data, a control device for controlling the yarn withdrawal and an output unit for the evaluated data. Other publications also suggest the use of a camera for determining the hairiness of yarns, e.g. DE-19 918 780 A1, US Pat. No. 5,654,554 A and EP-0 754 943 A2, according to which the pattern of an optical Fourier transformation is recorded.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bekannten Vorrichtungen zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns weiter zu verbessern. It is an object of the present invention to further improve known devices for the optoelectronic determination of features of a yarn.

[0006] Diese und andere Aufgaben werden durch die erfindungsgemässe Vorrichtung, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. These and other objects are achieved by the device according to the invention as defined in the independent patent claims. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.

[0007] In einer ersten Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung mit einem optoelektronischen Bildsensor, der eine Vielzahl von Bildelementen aufweist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung. Der Bildsensor ist in der Steuereinrichtung integriert. Die Steuereinrichtung beinhaltet vorzugsweise einen Prozessor, und der Prozessor sowie der Bildsensor sind auf ein und derselben Leiterplatte aufgebracht. In einer bevorzugten Ausführung ist die Steuereinrichtung sternförmig mit mehreren anderen Bauteilen und/oder Geräten verbunden. Dabei sind die anderen Bauteile und/oder Geräte aus der Menge ausgewählt, welche die folgenden Elemente umfasst: eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Garns, eine Fördereinrichtung für das Garn, eine Benutzerschnittstelle, die vorzugsweise eine Eingabeeinrichtung und/oder eine Ausgabeeinrichtung enthält, einen Rechner und ein Computernetzwerk. Der Bildsensor ist vorzugsweise ein zweidimensionaler Bildsensor, und die Bildelemente sind matrixförmig angeordnet. In dieser ersten, hoch integrierten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Vorrichtung kompakt aufgebaut. Mit dem Begriff «Licht» ist in dieser Schrift nicht nur der sichtbare Bereich (VIS) des elektromagnetischen Spektrums gemeint, sondern auch die daran angrenzenden Bereiche Ultraviolett (UV) und Infrarot (IR). In a first embodiment, the inventive apparatus for optoelectronic determination of features of a yarn includes an optoelectronic yarn sensor device with an optoelectronic image sensor having a plurality of pixels, and a control device for controlling the device. The image sensor is integrated in the control device. The controller preferably includes a processor, and the processor and the image sensor are mounted on one and the same circuit board. In a preferred embodiment, the control device is connected in a star shape with a plurality of other components and / or devices. In this case, the other components and / or devices are selected from the set comprising the following elements: a light source for illuminating the yarn, a conveyor for the yarn, a user interface, which preferably contains an input device and / or an output device, a computer and a computer network. The image sensor is preferably a two-dimensional image sensor, and the image elements are arranged in a matrix. In this first, highly integrated embodiment, the device according to the invention has a compact construction. The term "light" in this document not only the visible range (VIS) of the electromagnetic spectrum meant, but also the adjacent areas ultraviolet (UV) and infrared (IR).

[0008] In einer zweiten Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung mit einer optischen Achse. Die optische Achse ist von einer Längsachse des Garns beabstandet. Der Abstand zwischen der optischen Achse und der Längsachse beträgt z. B. 2-6 mm und vorzugsweise 4 mm. In einer bevorzugten Ausführung beinhaltet die optoelektronische Sensoreinrichtung eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsoptik, eine Abbildungsoptik und einen Bildsensor, welche gemeinsam die optische Achse definieren, und die Abbildung erfolgt in Transmission. Diese zweite Ausführungsform ermöglicht eine Erfassung auch von langen Garnhaaren mit hoher Auflösung. In a second embodiment, the device according to the invention for the optoelectronic determination of features of a yarn includes an optoelectronic yarn sensor device with an optical axis. The optical axis is spaced from a longitudinal axis of the yarn. The distance between the optical axis and the longitudinal axis is z. B. 2-6 mm and preferably 4 mm. In a preferred embodiment, the optoelectronic sensor device includes a light source, an illumination optics, an imaging optics and an image sensor, which together define the optical axis, and the imaging takes place in transmission. This second embodiment enables detection even of long yarn hairs with high resolution.

[0009] In einer dritten Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungsoptik, einer Abbildungsoptik und einem Bildsensor. Die Abbildungsoptik ist als Polyfokaloptik ausgebildet, welche mindestens zwei verschiedene Objektebenen auf den Bildsensor abbildet. Der Bildsensor kann ein zweidimensionaler Bildsensor mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen sein. Dank dieser dritten Ausführungsform wird bei der Abbildung des Garns eine grössere Tiefenschärfe erreicht. In a third embodiment, the device according to the invention for the optoelectronic determination of features of a yarn includes an optoelectronic yarn sensor device with a light source, an illumination optics, an imaging optics and an image sensor. The imaging optics is designed as a polyfocal optic which images at least two different object planes onto the image sensor. The image sensor may be a two-dimensional image sensor having a multiplicity of picture elements arranged in matrix form. Thanks to this third embodiment, a greater depth of field is achieved when imaging the yarn.

[0010] In einer vierten Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungsoptik, einer Abbildungsoptik und einem Bildsensor. Die Abbildungsoptik ist nichtlinear. Die nichtlineare Abbildungsoptik ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie einen örtlich nicht konstanten, sich von einer optischen Achse nach aussen verkleinernden Abbildungsmassstab aufweist. Die durch die nichtlineare Abbildungsoptik eingeführte Verzerrung kann bei der Bildverarbeitung rechnerisch kompensiert werden. So können auch sehr lange Garnhaare erfasst werden, ohne die Auflösung für die kürzeren Garnhaare übermässig zu vermindern. In a fourth embodiment, the device according to the invention for the optoelectronic determination of features of a yarn includes an optoelectronic yarn sensor device with a light source, an illumination optics, an imaging optics and an image sensor. The imaging optics are nonlinear. The non-linear imaging optics are preferably designed such that they have a locally non-constant imaging scale which narrows outward from an optical axis. The distortion introduced by the nonlinear imaging optics can be computationally compensated in the image processing. Thus, even very long yarn hairs can be detected without unduly reducing the resolution for the shorter yarn hairs.

[0011] In einer fünften Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zur optoelektronischen Bestimmung von Merkmalen eines Garns eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung mit einem Messspalt zur Aufnahme des Garns. Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung ist mittels zweier planer Abdeckplatten, die Messlicht von der Garnsensoreinrichtung zum Messspalt bzw. vom Messspalt zur Garnsensoreinrichtung durchlassen und nicht parallel zueinander positioniert sind, gegen den Messspalt hin abgegrenzt. Die Abdeckplatten können Teil einer Sensorabdeckung sein. In einer bevorzugten Ausführung beinhaltet die optoelektronische Sensoreinrichtung eine Lichtquelle, eine Beleuchtungsoptik, eine Abbildungsoptik und einen Bildsensor; eine erste Abdeckplatte grenzt die Lichtquelle sowie die Beleuchtungsoptik und eine zweite Abdeckplatte grenzt die Abbildungsoptik sowie den Bildsensor gegen den Messspalt hin ab. Durch die nicht parallele Positionierung der Abdeckplatten werden Mehrfachreflexionen und dadurch verursachte Geisterbilder sowie Interferenzen verhindert. In a fifth embodiment, the inventive device for optoelectronic determination of features of a yarn includes an optoelectronic yarn sensor device with a measuring gap for receiving the yarn. The optoelectronic yarn sensor device is delimited against the measuring gap by means of two flat cover plates, which transmit measuring light from the yarn sensor device to the measuring gap or from the measuring gap to the yarn sensor device and are not positioned parallel to one another. The cover plates may be part of a sensor cover. In a preferred embodiment, the optoelectronic sensor device includes a light source, an illumination optics, an imaging optics and an image sensor; a first cover plate adjoins the light source and the illumination optics, and a second cover plate delimits the imaging optics and the image sensor against the measuring gap. The non-parallel positioning of the cover plates prevents multiple reflections, resulting ghosting and interference.

[0012] Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zur Bestimmung von verschiedenen Merkmalen eines Garns verwendet werden. Sie kann zur Bestimmung nur eines einzigen Merkmals oder von mehreren unterschiedlichen Merkmalen geeignet sein. Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht in der optoelektronischen Messung der Haarigkeit des Garns. The device according to the invention can be used to determine various characteristics of a yarn. It may be suitable for determining only a single feature or a plurality of different features. A particularly advantageous use of the device according to the invention consists in the optoelectronic measurement of the hairiness of the yarn.

AUFZÄHLUNG DER ZEICHNUNGENTITLE OF DRAWINGS

[0013] Nachfolgend werden verschiedene Aspekte der Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. <tb>Fig. 1<sep>zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. <tb>Fig. 2<sep>zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung. <tb>Fig. 3<sep>zeigt schematisch eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung im Querschnitt. <tb>Fig. 4<sep>zeigt schematisch ein von der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung aufgenommenes Bild. <tb>Fig. 5<sep>zeigt schematisch eine Abbildungseinheit der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung im Querschnitt. <tb>Fig. 6<sep>zeigt schematisch die optoelektronische Garnsensoreinrichtung im Querschnitt.Hereinafter, various aspects of the invention will be explained in detail with reference to the drawings. <Tb> FIG. 1 <sep> shows a device according to the invention in a perspective view. <Tb> FIG. 2 <sep> shows a block diagram of the device according to the invention. <Tb> FIG. 3 <sep> schematically shows an optoelectronic yarn sensor device in cross section. <Tb> FIG. 4 <sep> schematically shows an image taken by the optoelectronic yarn sensor device. <Tb> FIG. 5 <sep> schematically shows an imaging unit of the optoelectronic yarn sensor device in cross section. <Tb> FIG. 6 <sep> schematically shows the optoelectronic yarn sensor device in cross section.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION

[0014] Fig. 1 zeigt von aussen eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 zur Bestimmung von Merkmalen eines Garns 9. Man erkennt in dieser Darstellung ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 11, verschiedene Garnführungselemente 12-15 zur Führung des Garns 9, eine Sensorabdeckung 16 für eine optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 und eine Rollenabdeckung 17 für eine Garnfördereinrichtung 4. Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 misst mindestens einen Parameter des Garns 9, z. B. die Länge von Fasern («Haaren»), die vom Garn 9 abstehen. Fig. 1 shows from the outside an inventive device 1 for determining characteristics of a yarn 9. It can be seen in this illustration, a substantially parallelepiped housing 11, different Garnführungselemente 12-15 for guiding the yarn 9, a sensor cover 16 for an optoelectronic Yarn sensor device 3 and a roller cover 17 for a Garnfördereinrichtung 4. The optoelectronic yarn sensor device 3 measures at least one parameter of the yarn 9, z. As the length of fibers ("hair"), which protrude from the yarn 9.

[0015] Wie das Blockdiagramm von Fig. 2zeigt, hat die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 funktional betrachtet einen sternförmigen Aufbau. Ihr Herzstück ist eine zentrale Steuereinrichtung 2, die mit mehreren anderen Bauteilen und/oder Geräten 31, 4-7 verbunden ist, diese steuert und Signale der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung 3 auswertet. Die Aufgaben der Steuerung und Signalauswertung werden von einem Prozessor 21, vorzugsweise einem digitalen Signalprozessor (DSP), ausgeführt. Der Prozessor 21 ist mit der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung 3 verbunden, welche mindestens ein Merkmal des Garns 9 wie z. B. seine Haarigkeit bestimmt. Ferner ist der Prozessor 21 mit einer Fördereinrichtung 4 verbunden, welche das Garn entlang seiner Längsrichtung durch die optoelektronische Garnsensoreinrichtung bewegt, was mit einem Pfeil 99 angedeutet ist. Ein im Prozessor 21 gespeichertes Programm steuert ihr Ein- und Ausschalten, die Intensität der Beleuchtung, das Abrufen und die Auswertung der aufgenommenen Bilder, die Garnfördergeschwindigkeit und/oder weitere Parameter. Dadurch steuert es den Ablauf der Bestimmung der Merkmale des Garns 9 in der Vorrichtung 1. Die Steuereinrichtung 2 kann auch mit einer Benutzerschnittstelle 5, die eine Eingabeeinrichtung 51 und eine Ausgabeeinrichtung 52 enthalten kann, kommunizieren. Ferner kann die Steuereinrichtung 2 mit einem Rechner 6 und/oder einem Computernetzwerk 7 verbunden sein und mit diesen Daten austauschen. Der Datenaustausch kann über bekannte Standards wie Ethernet oder USB erfolgen. As the block diagram of Fig. 2 shows, the device 1 according to the invention has a star-shaped structure in functional terms. Its heart is a central control device 2, which is connected to a plurality of other components and / or devices 31, 4-7, controls these and evaluates signals of the optoelectronic yarn sensor device 3. The tasks of control and signal evaluation are performed by a processor 21, preferably a digital signal processor (DSP). The processor 21 is connected to the optoelectronic yarn sensor device 3, which at least one feature of the yarn 9 such. B. determines his hairiness. Furthermore, the processor 21 is connected to a conveyor 4, which moves the yarn along its longitudinal direction through the optoelectronic yarn sensor device, which is indicated by an arrow 99. A program stored in the processor 21 controls its switching on and off, the intensity of the lighting, the retrieval and the evaluation of the recorded images, the Garnfördergeschwindigkeit and / or other parameters. Thereby, it controls the process of determining the characteristics of the yarn 9 in the device 1. The control device 2 may also communicate with a user interface 5, which may include an input device 51 and an output device 52. Furthermore, the control device 2 can be connected to a computer 6 and / or a computer network 7 and exchange data with these. The data exchange can take place via known standards such as Ethernet or USB.

[0016] Die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 beinhaltet eine Beleuchtungseinheit und eine Abbildungseinheit. Die Beleuchtungseinheit weist mindestens eine Lichtquelle 31 und eine Beleuchtungsoptik 32 auf. Als Lichtquelle 31 kann z. B. eine Leuchtdiode (englisch light emitting diode, LED) verwendet werden. Die Lichtquelle 31 sendet elektromagnetische Strahlung im sichtbaren, infraroten und/oder ultravioletten Spektralbereich aus, welche in dieser Schrift der Einfachheit halber unter dem Begriff «Licht» zusammengefasst wird. Die Beleuchtungsoptik 32 kollimiert das von der Lichtquelle 31 ausgesandte Licht auf das Garn 9. Die Abbildungseinheit weist eine Abbildungsoptik 33 und einen optoelektronischen Bildsensor 34 auf. Der Bildsensor 34 ist vorzugsweise ein zweidimensionaler Bildsensor 34 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Bildelementen (Pixeln). Derartige Bildsensoren 34 sind in Form von integrierten optoelektronischen Bauelementen in verschiedenen Technologien kommerziell erhältlich, bspw. aus Digitalkameras bestens bekannt und weit verbreitet. Alternativ kann als Bildsensor 34 ein ebenfalls bekannter eindimensionaler Zeilensensor mit einer Vielzahl von Pixeln, die auf einer senkrecht zur Garnlängsrichtung stehenden Geraden angeordnet sind, eingesetzt werden. Die Abbildungsoptik 33 bildet einen Garnabschnitt auf den Bildsensor 34 ab, worauf anlässlich der Fig. 3 näher eingegangen wird. The optoelectronic yarn sensor device 3 includes a lighting unit and an imaging unit. The illumination unit has at least one light source 31 and one illumination optics 32. As a light source 31 z. As a light emitting diode (English light emitting diode, LED) can be used. The light source 31 emits electromagnetic radiation in the visible, infrared and / or ultraviolet spectral range, which is summarized in this document for the sake of simplicity by the term "light". The illumination optical unit 32 collimates the light emitted by the light source 31 onto the yarn 9. The imaging unit has an imaging optics 33 and an optoelectronic image sensor 34. The image sensor 34 is preferably a two-dimensional image sensor 34 having a multiplicity of picture elements (pixels) arranged in the form of a matrix. Such image sensors 34 are commercially available in the form of integrated optoelectronic components in various technologies, for example, from digital cameras well known and widely used. Alternatively, as the image sensor 34, a likewise known one-dimensional line sensor with a multiplicity of pixels which are arranged on a straight line perpendicular to the yarn longitudinal direction can be used. The imaging optics 33 form a yarn section on the image sensor 34, which will be discussed in more detail with reference to FIG. 3.

[0017] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Bildsensor 34 in der Steuereinrichtung 2 integriert. Dies bedeutet, dass der Bildsensor 34 und der Prozessor 21 auf ein und derselben Leiterplatte 22 aufgebracht sind. Somit erfolgt die Auswertung der Signale des Bildsensors 34 auf derselben Leiterplatte 22 («on-board») wie die Aufnahme der Bilder des Garns 9. According to the present invention, the image sensor 34 is integrated in the control device 2. This means that the image sensor 34 and the processor 21 are mounted on one and the same circuit board 22. Thus, the evaluation of the signals of the image sensor 34 on the same circuit board 22 ("on-board") takes place as the recording of the images of the yarn. 9

[0018] In Fig. 3 ist die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 detaillierter, aber immer noch vereinfacht dargestellt. Die Lichtquelle 31 beleuchtet einen Abschnitt des Garns 9 über die Beleuchtungsoptik 32. Vorzugsweise kommt dabei die Köhlersche Beleuchtung zum Einsatz, die aus der Mikroskopie wohl bekannt ist und auf die hier nicht weiter eingegangen wird. Eine geeignete Abbildungsoptik 33 bildet den Abschnitt des Garns 9 auf den Bildsensor 34 ab. Der Einfachheit halber sind die Beleuchtungsoptik 32 und die Abbildungsoptik 33 in Fig. 3als einfache Linsen dargestellt; selbstverständlich können aber komplexere optische Systeme eingesetzt werden, die nebst Linsen weitere optische Elemente wie Blenden oder Filter beinhalten. Die Abbildung erfolgt vorzugsweise in Transmission, d. h. ohne eingelegtes Garn 9 leuchtet die Lichtquelle 31 auf den Bildsensor 34, und wenn Garn 9 eingelegt ist, schattet es zumindest einen Teil des Lichtes ab. Das Garn 9 ist in dieser schematischen Darstellung als Garnkörper 91 mit kreisrundem Querschnitt gezeichnet, aus dem einzelne Fasern («Haare») 92 im Wesentlichen radial nach aussen ragen. In Fig. 3, the optoelectronic yarn sensor device 3 is shown in more detail, but still simplified. The light source 31 illuminates a portion of the yarn 9 via the illumination optics 32. Preferably, the Köhler illumination is used, which is well known from microscopy and will not be discussed further here. A suitable imaging optic 33 images the section of the yarn 9 onto the image sensor 34. For the sake of simplicity, the illumination optics 32 and the imaging optics 33 are shown in FIG. 3 as simple lenses; Of course, however, more complex optical systems can be used which, in addition to lenses, contain further optical elements such as diaphragms or filters. The image is preferably in transmission, d. H. without inserted yarn 9, the light source 31 is illuminated on the image sensor 34, and when yarn 9 is inserted, it shadows at least part of the light. The yarn 9 is drawn in this schematic representation as a package 91 with a circular cross section, from which individual fibers ("hair") 92 protrude substantially radially outwardly.

[0019] Für die Anwendung der Haarigkeitslängenmessung ist es vorteilhaft, wenn eine Längsachse 90 des Garns 9 eine optische Achse 30 der optoelektronischen Garnsensoreinrichtung 3 nicht schneidet, sondern von dieser beabstandet ist, bspw. um einen Abstand von a = 2-6 mm und vorzugsweise um ca. a = 4 mm. Diese Achsversetzung a basiert auf der Annahme, dass (zumindest wenn eine Mittelung über eine gewisse Garnlänge durchgeführt wird) das Garn 9 rotationssymmetrisch ist und daher die zu messenden Haarigkeitslängenwerte entlang des Garnumfangs gleich sind. Trifft diese Symmetrieannahme zu, so braucht nur ein durch die Garnlängsachse 90 definierter Halbraum 93 betrachtet zu werden, und ein dazu komplementärer Halbraum 94 kann ausser Acht bleiben. Im betrachteten Halbraum 93 kann dafür die Haarigkeit besser, d. h. mit grösserer Auflösung, untersucht werden. For the application of the Haarigkeitslängenmessung it is advantageous if a longitudinal axis 90 of the yarn 9 does not intersect an optical axis 30 of the optoelectronic yarn sensor device 3, but is spaced therefrom, for example. By a distance of a = 2-6 mm and preferably around a = 4 mm. This offset a is based on the assumption that (at least when averaging over a certain yarn length is performed) the yarn 9 is rotationally symmetric and therefore the hair length values to be measured along the yarn circumference are the same. If this assumption of symmetry is correct, then only one half space 93 defined by the yarn longitudinal axis 90 need be considered, and a half space 94 complementary thereto can be disregarded. In the considered half space 93 hairiness can better, d. H. with greater resolution, to be examined.

[0020] Ein entsprechendes Bild, wie es ein zweidimensionaler Bildsensor 34 aufnimmt, zeigt schematisch Fig. 4. Wegen der oben diskutierten Achsversetzung a liegt der Garnkörper 91 nicht in der Mitte, sondern am Rand des Bildes. Dafür werden die in den betrachteten Halbraum 93 ragenden Haare 92 vollständiger und mit höherer Auflösung abgebildet. Die in den anderen Halbraum 94 ragenden Haare interessieren wegen der erwähnten Symmetrieannahme nicht. Durch eine Auswertung einer Mehrzahl von Bildern mittels statistischer Methoden können genauere und zuverlässigere Messresultate erhalten werden. Dabei können die aus den einzelnen Bildern erhaltenen Messresultate addiert, gemittelt oder auf eine andere Weise miteinander verknüpft werden. A corresponding image, as it receives a two-dimensional image sensor 34, schematically shows Fig. 4. Because of the above-discussed Achsversetzung a, the package 91 is not in the middle, but at the edge of the image. For this, the hairs 92 protruding into the considered half space 93 are imaged more completely and with higher resolution. The protruding into the other half space 94 hair are not interested because of the aforementioned symmetry assumption. By evaluating a plurality of images by means of statistical methods, more accurate and reliable measurement results can be obtained. In this case, the measurement results obtained from the individual images can be added, averaged or linked together in another way.

[0021] Im Fall eines eindimensionalen Bildsensors 34 können in einer ersten Variante zunächst mehrere aufeinander folgende Bildzeilen zu einem zweidimensionalen Bild, wie es in Fig. 4 eingezeichnet ist, zusammengesetzt werden. Danach erfolgt eine Auswertung des zweidimensionalen Bildes. In einer zweiten Variante wird jedes eindimensionale Bild so behandelt, wie es oben für die zweidimensionalen Bilder beschrieben ist. Durch Verknüpfung der aus den einzelnen Bildern erhaltenen Messresultate erhält man ein Endresultat. In the case of a one-dimensional image sensor 34, in a first variant, first several consecutive image lines to a two-dimensional image, as shown in Fig. 4, are assembled. Thereafter, an evaluation of the two-dimensional image. In a second variant, each one-dimensional image is treated as described above for the two-dimensional images. By linking the measurement results obtained from the individual images, one obtains a final result.

[0022] Ein Problem bei der Haarigkeitslängenmessung ist die begrenzte Tiefenschärfe der Abbildungsoptik 33. Sie führt dazu, dass die Enden von langen, in Richtung der optischen Achse 30 aus dem Garnkörper 91 ragenden Haaren 92 unscharf abgebildet werden und die Messung verfälschen. Um dieses Problem zu mildern, wird vorgeschlagen, als Abbildungsoptik 33 eine Bifokaloptik einzusetzen. Eine mögliche Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist eine planparallele Platte 35 so in den Abbildungsstrahlengang eingesetzt, dass sie nur einen Teil 37 des auf den Bildsensor 34 gelangenden Lichtes beeinflusst, während ein anderer Teil 36 an ihr vorbei geht. Wegen der durch die planparallele Platte 35 verursachten Parallelverschiebung der Strahlen 37 ist die Objektebene 39 für das durch die planparallele Platte beeinflusste Licht 37 weiter vom Bildsensor 34 entfernt als die Objektebene 38 für das nicht beeinflusste Licht 36. Der Bildsensor 34 sieht also in zwei Ebenen 38, 39 scharf. Die planparallele Platte 35 kann kreisförmig, ringförmig oder von anderer Form sein. Alternativ kann sie durch ein optisches Element ersetzt werden, das nicht planparallel ist und eine bifokale oder polyfokale Abbildung ermöglicht. A problem with the Haarigkeitslängenmessung is the limited depth of field of the imaging optics 33. It causes the ends of long, projecting in the direction of the optical axis 30 from the package 91 hairs 92 are blurred and falsify the measurement. To alleviate this problem, it is proposed to use bifocal optics as imaging optics 33. A possible embodiment is shown in FIG. Here, a plane-parallel plate 35 is inserted into the imaging beam path so that it only affects a part 37 of the light reaching the image sensor 34, while another part 36 passes by it. Because of the parallel displacement of the beams 37 caused by the plane-parallel plate 35, the object plane 39 for the light 37 influenced by the plane-parallel plate is farther away from the image sensor 34 than the object plane 38 for the unaffected light 36. The image sensor 34 thus looks in two planes 38 , 39 sharp. The plane-parallel plate 35 may be circular, annular or other shape. Alternatively, it can be replaced by an optical element that is not plane-parallel and allows for bifocal or polyfocal imaging.

[0023] In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Abbildungsoptik 33 nichtlinear ausgeführt sein. Mit einer «massgeschneiderten» nichtlinearen Optik kann einerseits eine grössere Tiefenschärfe erreicht werden, was Hilfslösungen wie die planparallele Platte 35 von Fig. 5überflüssig macht. Andererseits kann die nichtlineare Optik so gestaltet sein, dass sie einen örtlich nicht konstanten, sich nach aussen verkleinernden Abbildungsmassstab aufweist. Somit können gleichzeitig sehr lange Haare 92 (mit einer Länge von bspw. bis zu 16 mm) mit einer geringeren Auflösung und kurze Haare 92 mit einer gleichbleibend hohen Auflösung erfasst werden. Die Verzerrung einer solchen nichtlinearen Optik ist bekannt und kann bei der Auswertung der Haarigkeitslänge rechnerisch kompensiert werden. In another embodiment, not shown, the imaging optics 33 may be non-linear. On the one hand, a greater depth of field can be achieved with a "tailor-made" nonlinear optical system, which makes auxiliary solutions such as the plane-parallel plate 35 of FIG. 5 superfluous. On the other hand, the non-linear optics can be designed so that it has a locally non-constant, outwardly decreasing scale. Thus, at the same time, very long hairs 92 (with a length of, for example, up to 16 mm) with a lower resolution and short hairs 92 with a consistently high resolution can be detected. The distortion of such a nonlinear optics is known and can be computationally compensated in the evaluation of hair length.

[0024] Wie schon aus Fig. 1ersichtlich, wird die optoelektronische Garnsensoreinrichtung 3 von einer am Gehäuse 11 befestigten Sensorabdeckung 16 vor mechanischen Einwirkungen, Verschmutzung und Fremdlicht geschützt. Fig. 6 zeigt schematisch den Lichtweg im Bereich eines Messspaltes 81, durch welchen das Garn 9 in seiner Längsrichtung bewegt wird. Eine senderseitige Wand und eine empfängerseitige Wand des Messspaltes 81 beinhalten je ein lichtdurchlässiges Wandelement 82, 83 als Teil der Sensorabdeckung 16. Das Wandelement 82, 83 lässt das Messlicht durch, schottet aber die Lichtquelle 31 bzw. den Bildsensor 34 vom Messspalt 81 ab. Gemäss der vorliegenden Erfindung sind die Wandelemente 82, 83 als plane Abdeckplatten ausgebildet, die nicht parallel zueinander positioniert sind, um unerwünschte Mehrfachreflexionen und damit verbundene Geisterbilder und Interferenzeffekte zu verhindern. Die Abdeckplatten 82, 83 sind vorzugsweise so gegeneinander verkippt, dass der Messspalt 81, in Garnlängsrichtung betrachtet, einen sich vom Gehäuse 11 nach aussen verjüngenden Querschnitt hat. As already seen in FIG. 1, the optoelectronic yarn sensor device 3 is protected from mechanical influences, contamination and extraneous light by a sensor cover 16 fastened to the housing 11. Fig. 6 shows schematically the light path in the region of a measuring gap 81, through which the yarn 9 is moved in its longitudinal direction. A transmitter-side wall and a receiver-side wall of the measuring gap 81 each include a translucent wall element 82, 83 as part of the sensor cover 16. The wall element 82, 83 transmits the measuring light, but shields the light source 31 or the image sensor 34 from the measuring gap 81. According to the present invention, the wall elements 82, 83 are formed as flat cover plates which are not positioned parallel to each other to prevent unwanted multiple reflections and associated ghosting and interference effects. The cover plates 82, 83 are preferably tilted relative to one another such that the measuring gap 81, viewed in the yarn longitudinal direction, has a cross-section which tapers outwards from the housing 11.

[0025] Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. Of course, the present invention is not limited to the embodiments discussed above. With knowledge of the invention, the skilled person will be able to derive further variants, which also belong to the subject of the present invention, as defined in the independent patent claims.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

[0026] <tb>1<sep>Vorrichtung <tb>11<sep>Gehäuse <tb>12-15<sep>Führungselemente für das Garn <tb>16<sep>Sensorabdeckung <tb>17<sep>Rollenabdeckung <tb>2<sep>Steuereinrichtung <tb>21<sep>Prozessor <tb>22<sep>Leiterplatte <tb>3<sep>optoelektronische Garnsensoreinrichtung <tb>30<sep>optische Achse der Garnsensoreinrichtung <tb>31<sep>Lichtquelle <tb>32<sep>Beleuchtungsoptik <tb>33<sep>Abbildungsoptik <tb>34<sep>Bildsensor <tb>35<sep>planparallele Platte <tb>36, 37<sep>Lichtanteile <tb>38, 39<sep>Objektebenen <tb>4<sep>Fördereinrichtung <tb>5<sep>Benutzerschnittstelle <tb>51<sep>Eingabeeinrichtung <tb>52<sep>Ausgabeeinrichtung <tb>6<sep>Rechner <tb>7<sep>Computernetzwerk <tb>81<sep>Messspalt <tb>82, 83<sep>Abdeckplatten <tb>9<sep>Garn <tb>90<sep>Garnlängsachse <tb>91<sep>Garnkörper <tb>92<sep>Garnhaare <tb>93, 94<sep>Halbräume <tb>a<sep>Achsversetzung zwischen optischer Achse und Garnlängsachse[0026] <Tb> 1 <sep> Device <Tb> 11 <sep> Housing <tb> 12-15 <sep> Guide elements for the yarn <Tb> 16 <sep> sensor cover <Tb> 17 <sep> roll cover <Tb> 2 <sep> controller <Tb> 21 <sep> Processor <Tb> 22 <sep> PCB <tb> 3 <sep> optoelectronic yarn sensor device <tb> 30 <sep> optical axis of the yarn sensor device <Tb> 31 <sep> Light Source <Tb> 32 <sep> illumination optics <Tb> 33 <sep> imaging optics <Tb> 34 <sep> Image Sensor <tb> 35 <sep> plane-parallel plate <tb> 36, 37 <sep> light components <tb> 38, 39 <sep> object layers <Tb> 4 <sep> conveyor <Tb> 5 <sep> User Interface <Tb> 51 <sep> input device <Tb> 52 <sep> output device <Tb> 6 <sep> Calculator <Tb> 7 <sep> computer network <Tb> 81 <sep> measuring gap <tb> 82, 83 <sep> Cover plates <Tb> 9 <sep> Yarn <Tb> 90 <sep> thread's <Tb> 91 <sep> yarn package <Tb> 92 <sep> Garnhaare <tb> 93, 94 <sep> half-spaces <tb> a <sep> Axial offset between optical axis and yarn longitudinal axis

Claims

1. Device (1) for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), comprising an optoelectronic yarn sensor device (3) with an optoelectronic image sensor (34) having a plurality of picture elements, and a control device (2) for controlling the device (2). 1), characterized in that the image sensor (34) in the control device (2) is integrated.

2. Device (1) according to claim 1, wherein the control device (2) includes a processor (21) and the processor (21) and the image sensor (34) are mounted on one and the same circuit board (22).

3. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the control device (2) is connected in a star shape with a plurality of other components and / or devices (31, 4-7).

A device (1) according to claim 3, wherein the other components and / or devices (31, 4-7) are selected from the set comprising the following elements: a light source (31) for illuminating the yarn (9), a conveyor (4) for the yarn (9), a user interface (5) which preferably contains an input device (51) and / or an output device (52), a computer (6) and a computer network (7).

5. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the image sensor (34) is a two-dimensional image sensor and the image elements are arranged in a matrix.

6. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with an optical axis (30), characterized in that the optical axis (30) from a longitudinal axis (90) of the yarn (9) is spaced.

The device (1) according to claim 6, wherein the distance (a) between the optical axis (30) and the longitudinal axis (90) is 2-6 mm and preferably 4 mm.

8. Device (1) according to claim 6 or 7, wherein the optoelectronic sensor device (3) comprises a light source (31), an illumination optical system (32), an imaging optics (33) and an image sensor (34), which together the optical axis ( 30) and the mapping is in transmission.

9. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with a light source (31), an illumination optics (32), an imaging optics (33) and an image sensor (34), characterized in that the imaging optics (33) is designed as a polyfocal optic which images at least two different object planes (38, 39) onto the image sensor (34).

10. Use of the device (1) according to one of the preceding claims for determining the hairiness of the yarn (9).

10. Device (1) according to claim 9, wherein the image sensor (34) is a two-dimensional image sensor having a multiplicity of picture elements arranged in the form of a matrix.

11. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with a light source (31), an illumination optics (32), an imaging optics (33) and an image sensor (34), characterized in that the imaging optics (33) is non-linear.

12. Device (1) according to claim 11, wherein the non-linear imaging optics (33) is designed so that it has a locally non-constant, from an optical axis (30) outwardly decreasing scale of magnification.

13. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with a measuring gap (81) for receiving the yarn (9), characterized in that the optoelectronic yarn sensor device (3) by means of two flat cover plates (82, 83), the measurement light from the yarn sensor device (3) to the measuring gap (81) or from the measuring gap (81) to the yarn sensor device (3) and not positioned parallel to each other against the measuring gap (81) is delimited.

14. Device (1) according to claim 13, wherein the cover plates (82, 83) are part of a sensor cover (16).

15. Device (1) according to claim 13 or 14, wherein the optoelectronic sensor device (3) comprises a light source (31), an illumination optics (32), an imaging optics (33) and an image sensor (34), a first cover plate (82). the light source (31) and the illumination optics (32) and a second cover plate (83) demarcate the imaging optics (33) and the image sensor (34) against the measuring gap (81).

16. Use of the device (1) according to one of the preceding claims for determining the hairiness of the yarn (9). 1. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with an optical axis (30), characterized in that the optical axis (30) from a longitudinal axis (90) of the yarn (9) is spaced.

The device (1) according to claim 1, wherein the distance (a) between the optical axis (30) and the longitudinal axis (90) is 2-6 mm and preferably 4 mm.

3. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the optoelectronic sensor device (3) comprises a light source (31), an illumination optics (32), an imaging optics (33) and an image sensor (34) which together form the optical axis (3). 30) and the mapping is in transmission.

4. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with a light source (31), an illumination optical system (32), an imaging optical system (33). and an image sensor (34), characterized in that the imaging optics (33) is designed as a polyfocal optic which images at least two different object planes (38, 39) onto the image sensor (34).

5. Device (1) according to claim 4, wherein the image sensor (34) is a two-dimensional image sensor with a plurality of pixels arranged in matrix form.

6. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with a measuring gap (81) for receiving the yarn (9), characterized in that the optoelectronic yarn sensor device (3) by means of two flat cover plates (82, 83), the measurement light from the yarn sensor device (3) to the measuring gap (81) or from the measuring gap (81) to the yarn sensor device (3) and not positioned parallel to each other against the measuring gap (81) is delimited.

7. Device (1) according to claim 6, wherein the cover plates (82, 83) are part of a sensor cover (16).

8. Device (1), preferably according to one of the preceding claims, for the optoelectronic determination of features of a yarn (9), including an optoelectronic yarn sensor device (3) with an optoelectronic image sensor (34) having a plurality of picture elements, and a control device (2) for controlling the device (1), characterized in that the image sensor (34) in the control device (2) is integrated.

9. Device (1) according to claim 8, wherein the control device (2) includes a processor (21) and the processor (21) and the image sensor (34) are mounted on one and the same circuit board (22).