在移动伸长织物材料中的周期性结构的检测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及织物材料测试领域。它根据独立权利要求的前序部分涉及一种用于检测在移动伸长织物材料中的周期性结构的方法和设备。本发明可以例如使用在纺织实验室中的纱线测试设备中或在纺纱机或绕线机中的清纱器中。
【背景技术】
[0002]用于测试织物材料的大量不同方法和设备是已知的。不同传感器原理使用在织物测试设备中。本发明使用光学传感器原理，其例如从W0-2004/044579 A1中已知。织物材料由光源照亮并且与织物材料相互作用的光由光检测器检测。所检测的光是对织物材料直径和/或它的光学特性例如反射率或颜色的测量。
[0003]现有技术已知的一些设备使用光电传感器阵列以便借由织物材料的投影测量织物材料的横向尺寸，传感器阵列本质上绝大多数用CMOS或CCD技术设置并且可以从市场上获得。这种光学织物测量设备的示例公开在说明书CH-643’060 A5，EP-0’971’204 A2和W0-99/36746 A1 中。
[0004]一种用于检测在移动织物材料中的缺陷的方法和设备是从W0-89/01147 A1已知的。矩形被照亮在材料上并且借由变形成像投影到线传感器或矩阵传感器。在该过程中，光学地积分沿着材料的移动方向的来源于特定区域的光。在材料中的缺陷在积分信号中更显著并且因此可以更好地被识别。
[0005]为了检测周期性纱线缺陷，纱线传感器的时间相关输出信号通常借由傅立叶变换变换到时间频率域。在时间频率域中用大幅度表示的频率指示周期性纱线缺陷，而其他频率的幅度是对周期性纱线不规则性的测量。应用傅立叶变换的方法的示例提供在说明书US-2, 950，435A，US-5, 592，849 A和EP-2’090’538 A2中。傅立叶变换的计算是工作集约化，无论是以模拟或是数字的方式进行。
[0006]ΕΡ-Γ 553’ 037 A1公开了一种用于测量前进纱线速度的设备。该设备包括沿着纱线的前进方向以等间距方式设置的多个光接收器。纱线在传送中被照亮，以便它的阴影落在光接收器上。固有地存在于纱线，例如纤维中的不规则性产生在光接收器中的时间变化信号。单个光接收器的信号被叠加以形成复合信号。纱线速度通过在复合信号中占优势的时间频率与光接收器的等距离相乘来获得。
[0007]DE-36’28’654 C2描述一种确定前进细线的单个纱线分量的长度不均匀性的方法。细线结构相对于移动方向横向地被光学地扫描。扫描信号经受频率分析。如果构成细线的所有单个纱线具有相同的长度，那么扫描信号包含具有特定基频的单个频率分量。在不同长度的单个纱线的情况下，在扫描信号中也产生基频的分频谐波。
[0008]具有光波导结构和导电体结构的电路板是总体上例如从US-2010/0209854 A1已知的。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的在于提供一种用于检测在移动伸长织物材料中的周期性结构的方法和设备，借由其，可以比在本领域的情形中以更简单和更快速的方式识别周期性结构。如果可能，周期性结构也将是可量化的。
[0010]这些和其他目的由如在独立权利要求中限定的根据本发明的方法和根据本发明的设备来实现，有利实施例提供在附属权利要求中。
[0011]本发明的理论背景是线性系统的系统理论。本发明基于这样的思想，在沿着它的纵向方向以等距方式布置的多个检测点扫描织物材料，从检测点的复合信号得出织物材料的周期性结构的结果。如果可以获得具有不同等距的多组这样的检测点，那么可以从复合信号获得织物材料的结构的空间频谱。换句话说，实际上不需要计算努力，织物材料的结构的傅立叶变换可以由本发明产生。
[0012]检测点是直接扫描织物材料的位置。它们尽可能地布置靠近织物材料或它的意向路径，以便实现高信噪比和高局部分辨率。在织物材料与检测点之间的距离优选地为在
0.1_到几个毫米之间。元件附接到检测点，其设计用于记录包含在织物材料上的信息的物理信号。物理信号可以例如借由电磁场发送。在优选实施例中，光波导的端部布置靠近检测点，并且在另一个实施例中布置靠近测量电极。
[0013]特别适合于实施本发明的技术是集成在基板上的光波导结构。首先，这样允许在扫描区域中的许多离散检测点的密集线性布置。检测点的最小等距不应该超过要在织物材料中检测的最小空间周期，并且扫描区域的长度应该至少与要检测的最大空间周期一样大。在几个厘米长的集成光学波导结构上，在亚毫米范围内的等距是可能的。结果，因此覆盖了在常规织物材料例如纱线中期望的空间周期的感兴趣区域。其次，波导接头可以用集成光学波导结构实现，借由其可以组合在多个检测点检测的光片段，以便在组合之后获得光复合信号。措词例如“光复合信号”或“光片段的叠加”在本说明书中表示单个光强的总和或叠加。
[0014]在用于检测在移动伸长织物材料中的周期性结构的根据本发明的方法中，因此在沿着它的纵向方向布置并且彼此以等距方式间隔开的多个检测点同步扫描织物材料，在检测点检测的扫描信号叠加来形成复合信号，并且基于在复合信号中的时间变化，得出织物材料的周期性结构的结果。
[0015]在优选实施例中，可以有多组的多个相应离散检测点，其中检测点在每组内是等距的，并且不同组的等距是不同的。在每组中，所检测的扫描信号叠加来形成复合信号，并且作为在单个复合信号中时间变化的结果，彼此比较在织物材料的结构中的周期性片段。在图表中自动地表示出对应于时间变化的多组的数量值是有利的。在图表中，每个值用相应组的等距和/或用基本上对应于等距的相反值的空间频率来表示。组的数量例如在2到50之间，优选地在5到20之间。
[0016]检测点的数量例如在5到500之间，优选地在20到200之间。
[0017]所有检测点可以位于等距网格上。网格的等距例如为在0.1mm至10mm之间。
[0018]在优选实施例中，扫描在检测点上光学地发生。在这种情况下，复合信号可以是在检测点检测的光片段的强度的总和。强度可以借由融合光波导来叠加。
[0019]可以这样确定织物材料的速度，确定在复合信号中的支配时间频率，并且将速度计算为时间频率与检测点的等距的乘积。
[0020]用于检测在移动伸长织物材料中的周期性结构的根据本发明的设备包含具有用于同步光学扫描织物材料的多个离散检测点的基板，这些检测点沿着织物材料的纵向方向布置并且彼此以等距方式间隔开。用于融合在检测点检测的光片段以及用于将所融合的光片段引导到布置用于从光波导结构输出耦合光的输出耦合接口的光波导结构集成在基板上。
[0021]集成在基板上的光波导结构在本说明书中应该理解为容纳在基板中或上的单模波导结构。波导结构例如通过例如光刻和/或涂覆的技术原始地产生在基板上，其与随后放置在基板上的分立离散波导相反。集成光波导结构不可分离地连接到基板。它包含具有不同折射率的多个透明绝缘层。优选地，具有较高折射率的芯层嵌入在具有较低折射率的底层和顶层之间，以便光波可以在芯层中被引导。波导结构可以包含微带条波导，其沿着一个方向和/或光可以在其中沿着两个方向传播的平坦薄层波导引导光。除了波导，它可以包含其他无源和/或有源集成光学部件例如透镜、分光镜、反射镜、过滤器、放大器、光源和/或光接收器。
[0022]光波导结构优选地以这样的方式布置，在融合期间，形成在检测点检测的光片段的强度的总和，并且将因此形成的复合信号引导到输出耦合接口。
[0023]光波导结构可以包括具有至少两个分支的至少一个接头。此外，光波导结构可以包含用于引导光到检测点的至少一个波导。
[0024]检测点优选地设置有至少一个相应聚集透镜。
[0025]输出耦合接口可以设置有用于连接波导结构的光连接零件。如果输出耦合接口附接到基板的边缘是有利的。
[0026]在优选实施例中，多个相应离散检测点的多个组布置在基板上。在每组内检测点是等距的，其中不同组的等距是不同的。光波导结构布置用于融合在每组中相应检测的光片段以及用于将单个所融合光片段引导到输出耦合接口。组的数量在2到50之间，优选地在5到20之间。
[0027]在本说明书中，措词例如“光”或“照明的”不仅使用于可见光，而且使用于从紫外(UV)和红外(IR)的相邻光谱范围的电磁辐射。
【附图说明】
[0028]下面参考示例性附图更详细地解释本发明。解释是基于光学扫描的优选示例作出的。其他扫描原理也可以应用在根据本发明的方法中。
[0029]图1和图2以俯视图示例性地表示根据本发明的设备的两个不同实施例；
[0030]图3以俯视图示例性地表示根据本发明的设备的进一步实施例的检测波导的布置；
[0031 ] 图4示例性地表示布置检测点的两种概率；
[0032]图5以侧视图示例性地表示两种不同织物材料；
[0033]图6在(a)、(b)中表示光接收器的输出信号的潜在时间曲线，并且(c)表示在调整