专利名称：用于模拟纤维制品可视平面图案的方法和设备以及用于制造bcf丝的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于模拟纤维制品可 ;现平面图案的方法和按权利要求14的前序部分所述的用于实施这种方法 的设备，并且涉及按权利要求18的前序部分所述的用于制造BCF-丝的方 法和按权利要求22的前序部分所述的用于实施该方法的设备。
背景技术：
在制造平面纤维制品时，在一设置在上游的单独工艺中制造条状纤维 或纤维束作为中间成品。然后可以在后续工艺中通过利用针织、纺织、编织等进行的纤维和纤维束的后续加工制造平面纤维制品。这里平面纤维制 品的特征特别是可视的外观主要受纤维的特征及其制造工艺影响。特别是 在制造地趙时众所周知，采用BCF-丝作为纤维束，该纤维束由多种不同颜 色的多纤维丝构成。根据在BCF-丝内各种纤维混合程度的不同，在地逸织 物中得到不同的彩色图案。为了避免例如露出个别颜色，在BCF-丝内的所 有长丝需要强烈混合。为了在制造纤维或纤维束时就能够推断出在后续过程中由它们制造出 来的纤维制品，已知各种模拟方法，在这些方法中由纤维束的参数从理论 上计算出纤维制品的平面图案。由US 5,680,333已知一种该类型的模拟平 面纤维制品的方法。这里，利用长丝组分的数量、长丝组分的颜色以及特 别是组分的混和程度等BCF-丝参数，以便借助于电子处理装置和相应的分 析算法模拟由BCF-丝制成的地毯的外观图形。但是这种方法极其复杂并主 要取决于lt据的预先输入。此外，为了得到对于随后的平面纤维制品的外观有决定性的变量，所选择的纤维束参数的确定和描述需要特别的经验。 发明内容因此，本发明的目的是提供一种开头所述类型的用于模拟纤维制品可 视平面图案的方法和设备，利用该方法可以方便且可重复地演示(预先显 示)纤维制品的可视外观。本发明的另 一个目的是提供一种用于模拟纤维制品可视平面图案的方 法和设备，该方法可直接集成在纤维束的制造工艺中，以便由此可以在制 造工艺之前或期间进行规定的工艺参数设定(调整)。相应地，本发明的目的还在于开发用于制造BCF-丝的方法和设备，使 得可制造与地毯平面图案的理论规定相应的丝线。本发明的目的通过具有权利要求1的特征的用于模拟纤维制品可视平 面图案的方法、通过用于实施该方法的具有权利要求14特征的设备、通过的用于实施这种方法的设备来实现。本发明优良的改进结构由相应从属权利要求的特征和特征组合确定。 本发明建立在这种认识的基础上，即平面纤维制品例如地毯的外观主 要受纤维外观的影响。在此，平面纤维制品的制造方法产生基本预定且规 则的短纤维束长度段的铺放和互连，这些短的长度段形成纤维制品表面的 外观。特别是在制造彩色纤维束时，发现在纤维束长度段的图像和加工成 平面纤维制品的纤维束的可视平面图案之间存在一定关系。通过相应的考 虑纤维制品制造工艺的分析算法，可以由纤维束长度段的图像预先算出可 视平面图案。因此仅仅用条形纤维束的可视外观作为模拟可视平面图案的 参数。因此可以完全省略对纤维束的多个参数的较详细的测量。可自动测 量纤维束的图像而不用操作者参与，并且用规定的分析算法迅速和精确地 促成对成品纤维制品的演示。这里，图像是指储存纤维条的视觉特征特别 是纤维条的色傳的各种信息。本发明方法的一种测量行进中的长丝的改进方案对于可在利用多个彩色单根长丝制造纤维条例如BCF-丝的工艺中预先进行地逸质量的在线确 定是特别有利的。为了用尽可能小的计算费用得到精确的理论平面图案，按权利要求3 和4所述的本发明方法的改进方案特别有利。其中将纤维束的长度段编织 成多个并排放置的长丝层，以便测量长丝层的局部部分(断面)的图像。但是也可将纤维束的长度段巻绕成巻筒，以测量巻筒的至少一个局部 部分的图像。已经证明，测量巻筒的端面之一的局部部分或整个端面的图像是特别 有利的。这时纤维束的长度段相互紧密靠在一起，使得图像信息只经过少 量计算操作便可换算成纤维制品的平面图案。在此，通过一个或多个光电元件(光电管)记录图像，从而将光电元 件的信号直接用于图像分析。这里光信号可通过光电元件直接转变成电荷。 将数字数据输送给图像分析单元，通过这些数据用相应的图像分析算法求 出需要的计算数据，并将它们传输给用于计算可视平面图案的电子处理装 置。但是也存在将图像分别作为数字图案储存并将多个数字图案的数据输 送给图像分析单元的可能性。对于制造用于制造纤维制品中的彩色图案的多色丝线，本发明的方法 特别有效。在这方面，优选采用按权利要求9和10所述的工艺方案。这里按权利要求12和13所述的在纤维束制造工艺中的集成特别有利， 因为模拟结果可以直接用于调整和改变纤维束制造工艺中的工艺参数。因 此，用于制造预定纤维制品的后续工艺可影响纤维束的制造工艺的工艺参 数。在第一种工艺方案中，可以产生一个或多个工艺参数的改变，以将模 拟的平面图案与储存的理论规定平面图案比较。但是也可以由纯粹的平面图案分析实现相应工艺参数的产生。在第二种工艺方案中，利用图像分析或图像与储存的样本图像的比较 结果，以改变一个或几个工艺参数。因此，本发明的用于模拟纤维制品可视平面图案的方法使得可以用全新的方法制造纤维束。按本发明的用于在BCF-纺丝工艺中制造由多个不同 颜色的多纤维长丝构成的BCF-丝的方法的特征在于，提供了 一种在后续加 工成地毯时提供希望的平面图案的BCF-丝。这里，在工艺开始之前已经可 以算出模拟结果，以便直接确定用于长丝纺制、拉伸、巻曲变形、喷气变 形和巻绕的工艺参数。但是此外也存在这样的可能性，即尽管选择了设定 的工艺参数，但在工艺中仍可不断地进行;溪拟，以便根据^^拟结果改变至 少一个工艺参数的设定值。作为另 一种选择，在模拟时可在工艺开始前监测并控制连续的制造工 艺，即测量BCF丝长度段的图像并与储存的样本图像比较。然后可以根据 比较结果改变参数的设定。但作为另 一种选择，也可以对于每个数字化的图像数据计算地毯的一 个可视平面图案，以便能够根据与地趙的理论规定图案的比较进行相应的 参数改变。按权利要求14所述的本发明设备的特征为可采用方便且灵活的结 构。因此用于测量纤维束长度段的图像的图像测量仪也可以用在纤维束制 造工艺中。这里图像测量仪可以在工艺的任何位置测量纤维束的长度段。 图像测量仪有利地配设于制造工艺的巻筒操作装置或巻绕机。为了得到纤维束外观图像的高分辨率，图像测量仪优选配备一个或多 个光电元件，这些光电元件布置成面传感器或线传感器。这种CCD传感 器特别适合于达到最高的分辨率和颜色显示质量。这里图像测量仪可以配 设用于光线折射的光学装置或用于光线加强的照明元件。为了直接处理传感器信号，图像测量仪与一配设于处理装置的图像分 析装置连接。为集成到纤维束制造工艺中，电子处理装置直接具有一与控制装置的 接口，通过该控制装置可控制制造工艺。在这方面，可直接交换数据并且 可无延迟地开始工艺参数的参数改变。因此，在集成到制造工艺中的情况下，可有利地进行所产生的巻筒的 分级，4吏得在将巻筒加工成地越织物时可以达到原型产品的高度均匀性。按权利要求22所述的本发明的设备特别适合于，按规定的样品图形利 用多个视觉上不同的单丝制成复合丝，以便得到复丝的对于以后的平面产 品均匀的质量。特别是对于制造地毯丝线，可以通过本发明的设备达到视 觉性能的高度均匀性。因此设置一图像测量仪，以便能直接通过与处理单 元的连接进行例如色镨的图像之间的实际值对理论值的比较。本设备的将图像测量仪设置在BCF丝流程中巻绕装置上游的改进结 构特别有利。由此实现在线监控，以监控所生产的长丝的均匀性。为了在制造工艺中评判实际图像和样本图像之间可能的偏差，并尽可 能直接传输到模拟的平面图案中，本发明设备的将图像测量仪设置在由巻 绕装置制造的巻筒上的改进结构特别有利。从而可以测量编织成多个层的 纤维束长度段，并在需要时转换成平面图案。与图^^测量^f义的布局无关，如果处理装置与一可改变至少一个工艺参 数的控制装置连接，则特别有利。由此可以将在纤维条的可视外观图像中 可能的偏差直接转变成参数改变。
下面借助于本发明装置的 一 些实施例参照附图详细说明本发明方法的 其他优点。附图表示图1示意性示出用于实施本发明方法的本发明的设备的第一实施例；图2示意性示出用于实施本发明方法的本发明的设备的另 一 实施例；图3示出纤维束长度段的示意图；图4示出巻筒的局部部分的示意图；图5示意性示出纤维制品的一可视平面图案；图6示意性示出用于实施按本发明的BCF丝制造方法的本发明设备。
具体实施方式
图1中示意示出一用于实施本发明的用于模拟纤维制品可视平面图案 的方法的本发明设备的第一实施例。该设备具有一设置在纤维束1附近的传感器装置2。传感器装置2设计成图像测量仪3，该图像测量仪测量纤维 束1一个长度段的图像。纤维束1可以作为张紧的固定不动的纤维试样或 在行进过程中通过传感装置2测量。传感器装置2与配设于处理装置5的图像分析装置4连接。该处理装 置5与一可以显示结果的显示装置6连接。在本发明设备的图1所示的实施例中，测量纤维束1的一个长度段的 图像。为此，图像测量仪3优选具有CCD传感器，通过这些传感器可将 光信号直接转变成电荷。传感器信号输送给图像分析装置4，在该图像分 析装置4中，图《象分析单元通it^目应的算法进行数据处理和分析，并求出 提取的计算数据。提取的计算数据输入处理装置5，该处理装置由带有相 应计算软件的电子处理装置组成，以便通过模拟算出纤维织物的可视平面 图案。然后可以通过显示装置6显示可视平面图案。优选采用监视器作为 显示装置6。图1所示的用于实施本发明方法的设备在图像测量时可以这样改进， 即给图像测量仪3配设一照明元件，以加强由纤维束发出的光信号。例如 可采用激光作为照明元件。也可以采用光学装置，以使用于产生图像的光 线能够集束。在图2中示意性示出用于实施本发明方法的本发明设备的另一实施 例。该设备的结构基本与按图1的实施例相同，因此参照上述说明，这里 仅仅说明区别。在图2所示的实施例中，纤维束的长度段巻绕成一巻筒8。由图^f象测 量仪3记录巻筒8的端面9的局部部分以作为图像。这里，该图像既可以 仅在巻筒8的端面9的局部部分延伸也可以在整个端面9上延伸。为此， 可移动地引导图^象测量仪可，以例如通过线性传感器完整地测量该端面。图像测量仪3与图像分析装置4和处理装置5连接。处理装置5具有 一相对于控制装置7的附加接口 ，该控制装置例如配设于纤维束制造工艺。 在这方面，处理装置5和控制装置7之间数据直接连接，以便能够根据模 拟结果进行制造过程的可能的参数改变。同时处理装置5与显示装置6连接，以便能显示所模拟的平面图案。图2所示的设备可以用在巻筒检验工位中，以便能够进行例如巻筒分 类和分级。但是该设备也可以直接用在纤维束制造工艺中，以便能在该工 艺中同时参与在线控制。图1和2所示的用于实施本发明方法的设备基本上建立在图像处理的 基础上。因此，在图l所示的设备中，通过图像测量仪产生纤维束l的图 像。作为例子，在图3中示出一多色纤维束的图像。图3中的视图是黑白 的，因此颜色间的差别以不同的灰度表现出来。这里纤维束是BCF-丝，它 总共由三种不同颜色的单股长丝构成。单股长丝又由多股单丝构成。在图 3所示的图像中可以看出，BCF-丝内的单股长丝具有很小的混合，这在以 后进一步加工成地毯时会形成颜色界线清晰的典型彩色图案。借助于图像 分析，可通过本发明的方法利用图像产生信息，并借助于分析算法将所述 信息转变成理论平面图案。因此，所模拟的平面图案可以演示成品纤维制 品。对于在纤维制品一在所述情况下是地毯一中希望某些平面图案的情况， 现在可以在BCF-丝的制造工艺中例如在将单股长丝混合成BCF-丝的工艺 中进行改变。因此在纤维束制造时便已经可以获得纤维制品的预定的平面 图案。在此应当明确指出，本发明中所述的图像不等同于图3中所示的图像。 这里，能表征纤维条的可视特性的模拟或数字信息都称为图像。因此，例 如对于多色长丝，图像可以由色语构成，该色#^见定纤维条长度段内的各 种颜色的组分。图4示出一巻筒的局部部分的图像。在此，该图像示出多个长丝层， 其中纤维束的各部分相互并排和重叠设置。该图像已经示出通过纤维束的 巻绕形成的平面图案。通过特别是考虑将纤维束加工成纤维制品的后续加 工工艺的相应分析算法，可以以较小的计算费用计算从图像中提取的信息， 以算出纤维制品的平面图案。图5中示出所模拟的平面图案的一个例子。这是地毯的彩色平面图案， 在此该图案以不同的灰度显示成黑白的。图5中所示的平面图案可以例如由在图3中所示的纤维束图像或由在图4中所示的巻筒图像算出。图6中示出按本发明的BCF纺丝工艺设备的一个实施例，以便实施按 本发明的用于制造BCF-丝的方法。为此，该设备具有纺丝装置12，在该 装置中并排设有多个喷丝头以挤出多个纤维束。在本实施例中，并排设置 三个喷丝头13.1、 13.2和13.3。喷丝头13.1至13.3中的每个都供应有带颜 色的聚合物熔体，其中每个喷丝头挤出不同颜色的聚合物熔体。因此，例 如可以同时挤出三种不同颜色的纤维束。在喷丝头13.1至13.3下方设有用 于冷却纤维束的冷却装置16，纤维束通过一上油装置(前处理装置)15 分别合并成长丝14.1、 14.2和14.3。长丝14.1、 14.2和14.3在多个处理级中平行地共同被导引，并借助于 巻曲变形装置19巻曲成BCF丝21。在此，处理级包括一用于分别对长丝 14.1至14.3进行预喷气变形处理的预喷气变形装置17、 一用于牵引和拉伸 长丝的牵引装置18。这里，巻曲变形装置19设计成填塞巻曲变形装置， 通过该装置长丝141至14.3被巻曲变形成一填塞丝(Fadenstopfen )。然 后填塞丝通过一冷却筒20冷却，并抽出成为BCF丝21。在通过巻绕装置 23巻绕之前，通过后喷气变形(涡流变形)装置22进行后喷气变形。在巻绕装置内BCF丝21巻成一巻筒8。巻筒8配设有图像测量仪3， 该图像测量仪测量巻筒8的局部的图像。图像测量仪3与一图像分析装置 4连接，该图像分析装置分析和提取图像数据。借助于处理装置5利用提 取的计算数据进行分析。处理装置5与一控制整个BCF纺丝工艺的控制装 置7连接。在图6所示的用于制造BCF丝的i殳备的实施例中，可以执行不同的工 艺方案。在第一种实施方案中，在处理装置5内可以储存所希望的巻筒视 图的样图，该视图与巻筒8的实际图像比较。对于在比较分析时确定出了 不容许的偏差的情况，产生控制指令，并将其直接输送给控制装置7。在 控制装置7内，可以借助于控制指令求出并输入工艺参数的一个或多个参 数改变。从而特别是可以影响单根长丝的特性和长丝混合成BCF丝，以便 实现巻筒8的所希望的外观。这种工艺方案也可以有利地与一变型设备一起用于在线监控BCF丝。 其中图像测量仪3设置在后喷气变形装置22和巻绕装置23之间的区域内。 在图6中用虛线表示这种状态。图像测量仪3直接配设于行进中的长丝21, 使得连续地进行BCF丝21指定长度段的实际图形测量。实际图像可以通 过处理装置5与储存的样品图像例如预定的BCF丝色镨相比较。其中通过 处理装置5与控制装置7的连接，可以将实际图像和样品图像之间不希望 的偏差转变成相应的控制信号，以改变一个或多个工艺参数的设定。但是 也可以显示并记录该偏差，以便随后可以对生产出的巻筒进行分级。在用于实施本方法的另一种选择方案中，存在这样的可能性，即在处 理装置5内利用图像的计算数据进行模拟计算，以确定地毯的可视平面图 案。将计算出的平面图案与储存的理论规定平面图案相比较。根据比较分 析的变化通过控制装置7进行所希望的参数匹配。这种工艺方案可以有利 地用两种方案的设备实施，使得既可以利用测量的巻筒又可以用测量的长 丝来进行在线模拟。但对于图6所示的用于实施本发明的BCF丝制造方法的实施例，也存 在这样的可能性，即，在工艺开始之前根据模拟计算的变化或根据地毯的 实际平面图案的变化进行工艺参数的设定。因此，本发明的方法和设备使得可以在制造纤维制品时采用全新的方 法，它们在后续加工过程中通过针织、纺织或编织加工成纤维制品的平面 图案。因此，可以通过模拟创造纤维制品的新颖的平面图案。本发明使得 可以针对成品制品来进行纤维制造。附图标记列表1 纤维束2 传感器装置3 图像测量仪4 图像分析装置5 处理装置6 显示装置7 控制装置8 巻筒9 端面10 筒管11 平面图案12 纺丝装置 13.1,13.2,13.3 喷丝头 14.1， 14.2， 143 长丝15 上油装置16 冷却装置17 预喷气变形装置18 牵引装置19 巻曲变形装置20 冷却筒21 BCF-丝22 后喷气变形装置23 巻绕装置
权利要求
1.用于模拟纤维制品可视平面图案的方法，其中测量条形纤维束的至少一个参数并将其数字化成数据，借助于电子处理装置将该参数的数据转换成平面图案，其特征为测量纤维束的一长度段的可视外观以形成图像，将该图像作为条形纤维束的参数。
2. 按权利要求1所述的方法，其特征为在连续行进的长丝上测量纤 雞束的长度段并将其形成图像。
3. 按权利要求1所述的方法，其特征为将纤维束的长度段编织成多 个并排放置的长丝层，测量长丝层的至少一个局部部分的图像。
4. 按权利要求1所述的方法，其特征为将纤维束的长度段巻绕成巻 简，测量巻筒的至少一个局部部分的图像。
5. 按权利要求4所述的方法，其特征为测量巻筒的端面之一的局部 部分或巻筒的整个端面的图像。
6. 按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为通过一个或多个 光电元件记录图像，将该光电元件的信号直接输送给图像分析单元。
7. 按权利要求1至6之任一项所述的方法，其特征为将图像作为数 字图案储存起来，并将多个数字图案的数据同时输送给图像分析单元。
8. 按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为图像分析单元提 供提取的计算数据，通过电子处理装置将所述计算数据转变成可视平面图 案。
9. 按权利要求1至8之任一项所述的方法，其特征为将可视平面图 案作为图像显示在监控器上。
10. 按权利要求1至9之任一项所述的方法，其特征为纤维束由 BCF丝形成，该BCF丝由多种不同颜色的多纤维长丝组成。
11. 按权利要求10所述的方法，其特征为可视平面图案用于演示 地毯织造图案。
12. 按权利要求1至11之任一项所述的方法，其特征为在纤维束喇造工艺中测量图像，并借助于对平面图案的分析和/或平面图案与储存的 理论规定图案的比较改变一个或多个工艺参数。
13. 按权利要求1至12之任一项所述的方法，其特征为在纤维束 喇造工艺中测量图像，并借助于对图像的分析和/或图像与储存的理论规定 图像的比较改变一个或多个工艺参数。
14. 用于实施按权利要求1至13之任一项所述方法的设备，具有用 于测量纤维束参数的传感器装置、用于确定纤维制品可视平面图案的处理 装置和用于显示平面图案的显示装置，其特征为传感器装置具有图像测 量仪，通过该图像测量仪可测量纤维束长度段的图像。
15. 按权利要求14所述的设备，其特征为图像测量仪包含至少一 个或多个光电元件，这些光电元件设置成面传感器或线传感器。
16. 按权利要求14或15所述的设备，其特征为图像测量仪配设有 用于光线折射的光学装置和/或用于增强光线的照明元件。
17. 按权利要求14至16之任一项所述的设备，其特征为图像测量 仪与 一 配设于处理装置的图像分析装置连接。
18. 用于在BCF纺丝工艺中制造由多种不同颜色的多纤维长丝组成 的BCF丝的方法，其中通过可选择的工艺参数确定长丝的纺造、拉伸、巻 曲变形、喷气变形和巻绕，其特征为在纺造工艺开始前或在纺造过程中 利用按权利要求1至13之任一项所述的方法模拟地毯的可视平面图案，并 才艮据模拟结果选择和/或监控至少 一 个工艺参数的设定。
19. 按权利要求18所述的方法，其特征为利用模拟结果产生长丝 的长度段的样品图像，测量BCF丝的长度段的实际图像，将该实际图像和 储存的样品图像相比较，并显示实际图像和样品图像之间的偏差。
20. 按权利要求19所述的方法，其特征为将实际图像和样品图像 之间信号化的偏差转变成工艺参数的改变。
21. 按权利要求19所述的方法，其特征为将实际图像的数字化的 数据转变成地趁的可视平面图案，将该平面图案与规定的理论图案相比较， 并根据比较改变参数的设定。
22. 用于实施按权利要求18至21之任一项所述方法的i殳备，具有用 于熔融纺造多个彩色长丝(14.1、 14.2、 14.3)的纺丝装置(12)、用于将 长丝巻曲变形成BCF丝(21)的巻曲变形装置(19 )和一巻绕装置(23 )， 其特征为设有用于测量BCF丝(21)的长度段的图像测量仪(3)，该 图像测量仪(3)与一处理装置(5)连接，通过该处理装置可进行并显示 实际图像和储存的样品图像之间的比较。
23. 按权利要求22所述的设备，其特征为图像测量仪(3 )在BCF 丝(21)流程中设置在巻绕装置(23)的上游。
24. 按权利要求22所述的设备，其特征为图像测量仪(3)配设于 一通过巻绕装置(23)产生的巻筒(8)。
25. 按权利要求22至24之任一项所述的设备，其特征为处理装置 (5)与一控制装置(7)连接，通过该控制装置可改变至少一个工艺参数。
全文摘要
本发明涉及一种用于模拟纤维制品的可视平面图案的方法和设备，以及一种用于制造多色BCF丝的方法和设备。其中测量条形纤维束的至少一个参数并将其数字化成数据，借助于电子处理装置将这些数据转变成平面图案。本发明的特征在于，作为条形纤维束的参数测量纤维束的一长度段的可视外观以成为图像，由此可以迅速且可重复地模拟纤维制品的可视平面图案。本发明还使得能借助于模拟结果监控特别是BCF丝的纤维制品的制造，从而可以选择和/或监控例如至少一个工艺参数。为此，设置图像测量仪，该图像测量仪配设于卷筒或BCF丝，并与一用于比较实际图像与理论图像的处理装置连接。
文档编号G06T11/00GK101223554SQ200680016599
公开日2008年7月16日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年5月14日
发明者B·格德茨, C·福格特伦德, M·谢姆肯 申请人:欧瑞康纺织有限及两合公司