用于监控一个运动的环形织物的方法和装置的制作方法

专利名称：用于监控一个运动的环形织物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监控一条运动的环形织物(Warenbahn)的方法和装置，其中检测环形织物的宽度的至少一部分。
DE 101 23 870公开了一种用于自动监控特别是纺织的平面成形物或者环形织物的装置，其中，这种装置直接设置在平面成形物或者织物的生产机器上。在该装置中设置多个与平面成形物直接接触的很小的传感器。在这种情况下，该装置通过一个减震悬挂机构固定在该生产机器上，这样，仅通过纺织的平面成形物就产生了对于机器运动的传输。
虽然在这种装置中所述环形织物或者纺织的平面成形物与传感器或者它的玻璃罩直接接触，但是在平面成形物通过传感器形成图像时会产生错误，例如图像段彼此发生位移，这些位移导致平面成形物的图像与原物不再相符。在这种情况下就难于可靠地识别平面成形物中的错误，因为例如在织物中的经纱或者纬纱在图像中已不再是等距离的了。
因此，具有在权利要求中特征的本发明的任务是，提供用于利用至少一个传感器带(Sensorleiste)对运动的环形织物进行监控的一种方法和一种装置。该传感器带将构成环形织物的各元素之间的几何关系尽可能在很大程度上也保持在环形织物的图像中。
这可通过下述措施达到一方面产生环形织物的至少一部分的图像，另一方面检测环形织物的同一部分中的该环形织物的运动。从环形织物的该图像中产生一个第一信号，并且在环形织物的同一部分中检测环形织物的运动，并且产生一个第二信号。以合适的方式计算所述第一信号和第二信号，以便使在环形织物中已存在的、一起得出所述图像的各元素之间的几何关系也保持在图像中。
在一个对此适宜的装置中，从环形织物的宽度方向看可以以一个锐角设置一个用于扫描环形织物的传感器带，这样，从同一传感器带的信号中可以推导出关于一个与环形织物的运动有关的特性的数据。从同一信号中也应该建立有关部分中的环形织物的图像，其中这个图像的结构是行式的或者段式的。传感器带也可以垂直于环形织物的运动指向，并且为了检测与环形织物运动有关的特性也可以在环形织物的这个部分的范围中设置至少另一个传感器。这样一种其它的传感器最好是具有一个或者多个图像行的光学传感器。
这种方法和这种装置最通常是用于检测和通报环形织物中的错误—例如环形织物的结构、颜色或者图案的偏差，或者触发其它的行动—例如让环形织物停止。一个与环形织物的运动有关的特别重要的特点是它的瞬时速度。只有当环形织物的一段图像被拍摄下来、或者建立起来时才使用这种瞬时速度。
通过本发明的得到的优点特别是在于，从传感器带的信号和另一传感器发出的可能的附加信号中，环形织物的各单个元素之间的几何关系、例如在一个织物中相邻的经线和纬线之间的几何关系也能在由传感器带的信号中所产生的图像中保留下来。例如可根据一种瞬时速度、而不是根据求出的速度可更简单和可靠地弄清这些几何关系。所述另一传感器也只能如此检测行程距离该传感器例如在规定的已走过的行程距离之后发出一个脉冲，或者从外部节拍地输出每个节拍间隔由环形织物所走过的行程距离。利用这个行程距离信号以及来自传感器带的信号，通过对这两个信号的合适计算可以在图像中正确和不失真地再现环形织物的图解图案或者结构，这样，在监控时也能正确地识别对这些图案或者结构的干扰。
下面借助一个实施例并参考附图对本发明进行更详细的说明。这些附图是

图1环形织物前面的传感器带和其它传感器的根据本发明的布置的第一简图；图2，3，5和6传感器带每种其它的布置图；图4具有其它元件的根据图1的布置；图7一个环形织物的行程-时间曲线图；图8在扫描一个环形织物时的几何关系简图；图9可能通过根据图2的传感器带产生的信号。
图1表示在一个环形织物前面的结构彼此相同的传感器带4a，4b，4c以及其它传感器5a，5b，5c，其中环形织物的边缘用线条2和3表示，该传感器检测与环形织物1的运动有关的织物特性。这种特性例如是环形织物1所走过的行程、环形织物1沿着它的运动方向运动的瞬时速度、速度变化时的加速度等。每个传感器带4和每个其它传感器5是如此设置的，即，若环形织物沿箭头方向6(图3)运动时这些传感器扫过环形织物1的一部分。在图1中环形织物1的这些部分7a，7b，7c受到环形织物1内部的其它的线条8a，8b的限制。传感器带4a和4c以及可能存在的、在此未示出的其它的传感器带组成一个第一传感器列20，而传感器带4b单独地、或者与在此未示出的可能的其它传感器带组成一个与第一传感器列20平行走向的第二传感器列21。第一传感器列20的传感器带4a和4c以及相邻的第二传感器列21的传感器带4b从环形织物的运动方向看是部分地重叠的。
图2表示传感器带9a，9b，9c和可能的其它传感器10a，10b，10c的另一种布置，其中传感器带9相对于线条11倾斜一个在此例如为15°的角度α，该线条11沿着环形织物1的宽度方向垂直于箭头6的方向延伸。
图3表示根据图1的传感器带12a，12b，12c的一个布置，但是它们具有可配置于每两个传感器带的其它传感器13a和13b，以及在此仅配置于一个传感器带的其它传感器13c和13d。所述其它传感器13a和13b设置在传感器带12的边缘部位处。在此应该注意的是，所示的具有三个传感器带的布置是可以任意选择的，并且只是作为示例理解。当然可以任意多地设置传感器带12，为了检测环形织物1的整个宽度，宽度越大，设置的传感器带就越多。这适用于在所有的图1至6中所示的布置。但是对于图3中所示的布置是特殊的，即给传感器带12分别配置了两个其它的传感器。例如给传感器带12b配置了所述其它的传感器13a和13b。给传感器带12c配置了其它的传感器13a和13c。给传感器带12c配置了其它的传感器13b和13d。传感器带12和所述其它的传感器一起设置在一个壳体18内。只要在传感器带中没有集成光源，该壳体也具有一个合适的用于环形织物1的照明机构。
图4表示一个已在图1中公开的传感器带4a-4c的布置。但是与它不同的是，在此所述其它的传感器5a-5c不再设置在传感器带4的前面，而是跟随在后面。这是以如箭头6所示的环形织物1运动方向为标准的。导线14a，14b和14c把传感器带4和所述其它的传感器5同每一个处理器15a，15b，15c连接起来。这些处理器通过导线16a，16b，16c与一个输入-/输出装置17连接。因此，多个传感器带和多个其它传感器配置于一个共同的输入-/输出装置17。输入-/输出装置17上的一个输出端19例如用作与一个计算机、例如一个所谓的PC机连接的接头。多个根据本发明的装置可和该计算机连接。
图5表示五个传感器带22，23，24，25和26的一种布置，其中所述传感器带22，24和26组成一个第一传感器列27，传感器带23和25组成一个第二传感器列28。在此，另一个传感器29只配置于传感器带24，并且检测也被传感器带24检测的环形织物的一部分，其中传感器带24和其它的传感器29不是按照同一标准扫描环形织物，或者在其中检测的不是同一特征。
图6表示另一种具有五个传感器带30，31，32，33和34以及五个其它传感器35，36，37，38和39的布置。在此，所述其它传感器分别设置在它们不为其提供运动参数的传感器带的旁边。这样，从环形织物1的运动方向看，其它传感器交替地设置在所配置的传感器带的前方和后方。例如，其它传感器35设置在有关的传感器带30的后方，而其它传感器36却设置在有关的传感器带31的前方，或者相反。这种布置允许以一种特别节省空间的布置来安装所述传感器带和其它传感器。
图7表示例如环形织物1的行程-时间曲线图，其中一个线条40表示环形织物1在任何时候的理想的均匀运动时的环形织物1的每个单位时间所走的行程。这样，沿一条轴线42为所走过的行程的数值，沿一条轴线41为时间的数值。一条曲线43表示实际由环形织物在不同时间所走过的行程，该行程是由环形织物在传感器带和其它传感器的部位处的不均匀运动所产生的。
图8表示如图2中的倾斜的传感器带的布置的情况。在此，用附图标记44表示沿箭头45方向运动的织物的一组纬线的一个截面图。相对于截面44转90°，用水平线46表示这些纬线的中心线或者轴线，其中在此为简化起见将经线或者该经线对这些中心线或者轴线的影响、并因此其连接都省略了。在此，传感器带47仅通过那些能检测环形织物的图像点的不连续的元素表示。在此，传感器带47是一个具有一个唯一的图像行的光学传感器。此外，坐标系统还表示一个与环形织物的宽度相对应的X-轴线，以及一个与环形织物的运动方向相对应的Y-轴线。
图9表示传感器带在检测一个织物时能输出的一个第一信号48和一个第二信号49。这两个信号48，49画在时间轴线T上、轴线V的一侧，其中轴线V表示来自传感器带的信号的振幅，该振幅例如通过一个电压来表示。
本发明的工作方式如下例如当一个传感器带4a(图4)扫描环形织物1的部分7a，并且将该部分描绘成图像点，并且转换成强度值、或者灰色值或者彩色值，并且将这些数值存储在处理器15a中，而另一传感器5a则不断地给处理器15a输出一个信号，该信号例如表示环形织物1的部分7a在传感器带4a范围中的瞬时运动。另一传感器5a扫过环形织物1的部分7a内的一个段。其它传感器5b，5c和环形织物1的部分7b，7c也是这样。在这种情况下，处理器15在程序存储器中包括一个程序，该程序从传感器带的信号中识别出周期性或者突出的信号部分，并且将这些信号和来自其它传感器的信号一起进行处理。该程序的目的是，从所述传感器带的信号中形成一个清楚结构化的信号、或者一个清楚的图像。由此例如应该实现，在一个可由在一个处理器15的数据存储器中的象点所组成的图像中、在一个纺织的平面成形物中如此地保持单根纱或者线之间的几何关系，即它们相应于实际的平面成形物的几何关系。因此，在织物中应可清楚地识别出由经线和纬线组成的结构。应该在图像中再现织物的经线和纬线之间的、或者针织品的纱线之间的原来的距离或者几何关系。通过设置在环形织物1上的传感器带的工作部位尽可能近的旁边或者之中的其它传感器，也可以确定和补偿局部的在各个部分7a-7c中的不同的运动、例如扭曲，也就是说，它们负责使扭曲的作用不使来自传感器带的图像在几何形状上发生畸变。例如在图7中表示的，特别是所述其它传感器5，10，13，29，35-39检测环形织物1的运动。从中可以看出，每个单位时间所述环形织物并非总是走过相同的行程段。这样，传感器带4，9，12和22-26检测的图像也并不能总是包含同样多的元素，例如纱线、纬线等。若将这个图像信息与例如从其它传感器得到的有关运动的信号进行组合，则即使它们的运动是不均匀的，也可以建立环形织物的一个真实的图像。
若不是使用其它传感器，并且还应该仅用传感器带检测与环形织物的运动有关的特性，例如图2所示，这个传感器带应该倾斜一个α角。如借助图8和9所示的，可以检测环形织物的运动。作为实例在此我们是以此为依据的如同纺织的平面成形物一样，该环形织物具有一个三维的结构；并且该结构沿箭头45方向运动。若我们注意一个也是通过它的中心线或者轴线51表示的唯一的纬线50的运动，那么就得到一条表示在该纬线上反射的、或者被该纬线吸收的光线的强度的曲线，该曲线相应于一个信号48(图9)。特别地如此得到信号48也是通过中心线51表示的纬线50的一个点或者一个中心线52从一个传感器元件53旁边运动经过，其中该传感器元件53可以产生一个图像点，这意味着，在这个图像点中所述强度与信号48相应地移动。若在一个短时间之后纬线50沿箭头45的方向到达一个位置(在此为看清起见画得靠前一些)，例如用附图标记54表示的，这相应于根据一条虚线55的中心线的一个位置，这样，一个相邻的传感器元件56在它的位置54上检测到这条纬线，其中，根据图9形成一个信号49，该信号滞后信号48一个时间Δt。但是因为在传感器部件53和56之间的、或者在中心线51和55之间的距离ΔL是已知的，所以按照公式V＝ΔL/Δt得出了环形织物1的瞬时速度v。也可以从中例如计算出作为其它特征的、且与环形织物的运动有关的加速度。
环形织物1的运动，或者一个与环形织物的运动有关的特性也可从重叠的传感器带中求出，例如图3所示的。在图12a和12b的重叠区域内—该区域位于在此画出的、但是在这种情况中是不需要的其它传感器13a的前面和后面—检测到环形织物1的同一部分，并且因此产生了可比较的信号，然而这些信号是滞后出现的，这个滞后相应于在所述两个传感器带12a和12b之间的距离除以环形织物1在这个区域中的速度。因为该距离是已知的，并且该滞后也可从两个信号中求出，所以可以从中计算出速度。
例如以名称“接触型图像传感器”(Contact Type Image Sensor)而已知的传感器可以用作传感器带7，9，12，例如它们已安装在一个平板扫描器中或者一个传真机中用于扫描一页输入的纸张。其中，这些传感器可以直接接触环形织物，或者它们通过一个与环形织物接触的、且例如由玻璃制成的盖板盖住。也可用一个小的空气间隙将所述环形织物和传感器彼此分开。也可以代替所述的接触传感器、或者传感器带而采用平面摄像机、或者行式摄像机，这些摄象机从箭头6的方向看可扫描环形织物的一个稍微大的区域。其它传感器5，10，13可以是例如以名称“CMOS有效象素图像传感器”(CMOS Active PixelImage sensor)闻名的，并且由松下半导体公司(Firma NationalSemiconductor)提供的传感器。其它传感器也可以使用如由安捷伦技术公司(Firma Agilent Technologies)提供的称为ADNS-2051的光学鼠标传感器(Optical Mouse Sensor)的那种传感器。
权利要求
1.用于监控一个运动的环形织物(1)的方法，其中，检测该环形织物的宽度的至少一部分(7)，其特征在于，一方面产生该环形织物的一个图像，另一方面在环形织物的同一部分中检测该环形织物的运动。
2.用于执行按照权利要求1所述方法的装置，其特征在于，传感器带(9，47)以一个角度(α)倾斜于环形织物地设置，这样，一方面产生该环形织物的一个图像，另一方面检测在环形织物的这部分区域内的与环形织物的运动有关的特性。
3.用于执行按照权利要求1所述方法的装置，其特征在于，在一个用以产生环形织物的一个图像的传感器带(24)的旁边、在环形织物的这个部分的区域内设置至少另一个用于检测一个与环形织物的运动有关的特征的传感器(29)。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，在环形织物的宽度上看，设置多个各具有另一个传感器(35，37，39)的传感器带(30，32，34)，其中传感器带沿环形织物的宽度方向连续地设置，并且组成一个传感器列。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，相对于环形织物设置至少两个基本平行的传感器列(27，28)。
6.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，一个第一传感器列(20)中的一个传感器带(4a，4c)和一个相邻的第二传感器列(21)中的一个传感器带(4b)沿环形织物的运动方向看部分地重叠。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，将相邻的传感器列中的传感器带设置为另一传感器，其中从所述两个重叠的传感器带的信号中获得与环形织物的运动有关的特性。
8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述两个传感器带的重叠区域中设置另一个传感器(13a，13b)。
9.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，在每个传感器列中在一个传感器带旁边沿着环形织物的宽度方向看设置另一个传感器。
10.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述另一个传感器是一种具有多个图像行的光学传感器。
11.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器带是一种具有一个图像行的光学传感器。
12.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器带是一种如在一个平板扫描器中使用的所谓的接触图像传感器。
13.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器带配置一个处理器(15)，该处理器与一个输入/输出装置(17)连接。
14.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，多个传感器带和多个其它传感器配置一个共用的输入/输出装置(17)。
15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，从环形织物的图像中产生一个第一信号，并且在环形织物的同一部分中检测该环形织物的运动并产生一个第二信号，并且以合适的方式计算所述第一信号和第二信号，以便也在图像中产生原始的几何关系、如图解式的图案和结构。
全文摘要
本发明涉及用于监控一个运动的环形织物(1)的一种方法和一种装置，其中检测环形织物的宽度的至少一部分(7)。为了将构成所述环形织物的各单个元素的几何关系尽可能在很大程度上也保持在环形织物的图像中，应该一方面产生环形织物的一个图像，另一方面在环形织物的同一部分中检测该环形织物的运动。
文档编号G01N21/898GK1823191SQ200480020278
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年7月14日
发明者R·乔斯, B·埃姆什, T·帕尔默, P·布拉迪 申请人:乌斯特技术股份公司