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1. WO2017076570 - VORRICHTUNG ZUR FREMDTEILERKENNUNG IN DER SPINNEREIVORBEREITUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Titel: Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der

Spinnereivorbereitung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, aufweisend einen Inspektionskanal, durch den ein Fasermaterialstronn hindurchführbar ist, wobei im Fasermaterialstrom zu erkennende Fremdteile vorhanden sind, wofür eine erste Beleuchtungseinheit und wenigstens eine zweite Beleuchtungseinheit zur Einstrahlung von Licht in den Inspektionskanal vorgesehen sind, und wobei wenigstens eine Kamera vorgesehen ist, mit der von den Beleuchtungseinheiten erzeugtes und von dem Fremdteil reflektiertes Licht detektierbar ist.

Die DE 10 2013 010 468 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung mit einem Inspektionskanal, durch den ein Fasermaterialstrom in Form von Faserflocken, beispielsweise Baumwollflocken, hindurchgeführt wird. Im Fasermaterialstrom befinden sich zu erkennende Fremdteile, die helle, farblose oder transparente Kunststoffe betreffen können, wie beispielsweise Reste von Verpackungsfolien, Verpackungsgewebe aus Polyethylen oder Polypropylen. Diese Fremdteile müssen zur Reinigung des Fasermaterials, also beispielsweise der Baumwollflocken, aus dem Materialstrom ausgeschieden werden. Aufgrund des geringen optischen Kontrastes relativ zum Fasermaterial sind derartige Fremdstoffe nur schwer zu erkennen.

Zur Erkennung der Fremdteile im Fasermaterialstrom dienen eine erste Beleuchtungseinheit und wenigstens eine zweite Beleuchtungseinheit zur Einstrahlung von Licht in den Inspektionskanal. Hierfür weist der Inspektionskanal einen Inspektionsbereich mit transparenten Wänden auf. Weiterhin sind zwei Kameras vorgesehen, mit denen von den Beleuchtungseinheiten erzeugtes und von dem Fremdteil reflektiertes Licht detektierbar ist.

Wird das an den Fasern und an den Fremdteilen reflektierte Licht von den Kameras aufgenommen, können diese das reflektierte Licht hinsichtlich Helligkeit und Farbe in einer Auswerteeinheit analysieren. Dabei nehmen die Kameras das Licht in getrennten Kanälen in roten, grünen oder blauen Wellenlängenbereichen auf und verarbeiten dieses separat weiter. Diese Farbinformation wird in der Auswerteeinheit verwendet, um Fremdteile aufgrund ihrer Helligkeits- oder Farbabweichung zum Fasermaterial zu erkennen und nachfolgend durch eine Ausscheideeinheit auszuscheiden. Zusätzlich zur Farbinformation können die Kameras polarisiertes Licht aufnehmen, das heißt, die Kameras können im einfachsten Fall den Unterschied zwischen einem unpolarisierten Licht und einem polarisierten Licht erfassen. Im Falle von Lichtreflexionen an den Faserflocken wird die Polarisation des Lichtes teilweise durch diffuse Reflexion aufgehoben und die Kameras erfassen im Wesentlichen unpolarisiertes Licht. Im Falle von glänzenden Kunststoffteilen, zum Beispiel Folien, Polypropylenbändern oder dergleichen, also bei der Reflexion an Fremdteilen, wird das polarisierte Licht im Wesentlichen polarisiert weiter reflektiert, und die Kameras erkennen polarisiertes Licht. Da die Kameras in der Lage sind, mit Hilfe der Auswerteeinheit den Polarisationszustand zu unterscheiden, beispielsweise ob es sich um polarisiertes oder unpolarisiertes Licht handelt, kann die Auswerteeinheit somit auch Faserflocken von glänzenden Fremdteilen unterscheiden und diese nachfolgend ausscheiden. Mittels einer nachgeschalteten Steuereinheit können die erkannten Fremdteile durch eine Ausschusseinheit aus dem Fasermaterialstrom herausgeführt werden, um diesen schließlich von den Fremdteilen zu reinigen.

Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung hat sich nachteilig gezeigt, dass nicht alle Bauwollflocken das Licht vollständig depolarisieren, und daher stellt sich neben der gewünschten Detektion der Fremdteile ein gewisser Beifang ein, der aus Fasermaterial besteht und unerwünschte Abfallmengen hervorruft.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, mit der ein verringerter, d.h. ein insbesondere minimaler Anteil von Fasermaterial bei der Ausscheidung von Fremdteilen mit ausgeschieden wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die erste Beleuchtungseinheit zur Aussendung von Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung und die zweite Beleuchtungseinheit zur Aussendung von Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung ausgebildet ist, wobei die zweite Polarisationsrichtung von der ersten Polarisationsrichtung abweicht.

Kern der Erfindung ist die Differenzierung des in den Inspektionskanal eingestrahlten Lichtes auf Grundlage voneinander abweichender Polarisationsrichtungen, sodass die wenigstens eine Kamera, beispielsweise aber auch zwei sich gegenüberliegend zum

Inspektionskanal angeordnete Kameras, eine Information darüber zu erkennen vermag, ob das eingestrahlte Licht von der gleichen Richtung in den Kanal eingestrahlt wird, von der auch die Kamera in den Kanal schaut, oder ob das Licht von einer gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals relativ zur Anordnung der Kamera eingestrahlt wird. Wird das Licht von der gleichen Seite eingestrahlt, ergeben sich deutlich geringere Streuungen der Polarisation an den Faserflocken, wodurch die Empfindlichkeit der Kamera entsprechend gesteigert werden kann. Damit kann die Selektivität der Fremdteile erhöht werden, sodass schließlich der ausgeschiedene Anteil an Fasermaterial reduziert wird.

Die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung verlaufen dabei idealerweise senkrecht zueinander. Die erste Beleuchtungseinheit ist dabei auf der gleichen Seite des Inspektionskanals angeordnet wie die Anordnung der Kamera und die zweite Beleuchtungseinheit ist auf der der ersten Beleuchtungseinheit und der Kamera gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals angeordnet. Die wenigstens eine Kamera ist dabei zur getrennten Detektion von Licht in den Polarisationsrichtungen ausgebildet, und eine erste Lichtinformation in einem ersten Polarisationskanal und eine zweite Lichtinformation in einem zweiten Polarisationskanal ist von der Kamera an eine Auswerteeinheit übermittelbar. Vorzugsweise sind zwei Kamers vorgesehen, die sich auf jeder der beiden Seiten des Inspektionskanals befinden, ferner befinden sich vorteilhafterweise auf jeder Seite des Inspektionskanals zwei Beleuchtungseinheiten mit zueinander gleicher Polarisationsrichtung.

Die Auswerteeinheit ist mit weiterem Vorteil zur Bildung eines Differenzwertes zwischen einem Wert der Lichtinformation aus dem ersten Polarisationskanal und einem Wert der Lichtinformation aus dem zweiten Polarisationskanal eingerichtet. Weiterhin ist folgend auf die Auswerteeinheit eine Steuereinheit vorgesehen und dazu eingerichtet, aus einem positiven oder negativen Differenzwert eine Einstrahlrichtung auf ein Fremdteil zu ermitteln, insbesondere ob Licht von der ersten Beleuchtungseinheit bezogen auf die Anordnung der Kamera auf der gleichen Seite des Inspektionskanals detektiert wird, oder ob Licht von der zweiten Beleuchtungseinheit bezogen auf die Anordnung der Kamera auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals detektiert wird.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung der Vorrichtung mit den Beleuchtungseinheiten, die Licht mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen aussenden, besteht nun darin, dass sich die Faserflocken und die Fremdteile bezüglich der Einstrahlwinkel und der Polarisationsrichtungen unterschiedlich verhalten. Die Kamera erkennt einen auf einem Fremdteil erzeugten Glanz nicht nur positive, sondern auch negative Differenzen, die gebildet werden zwischen den Werten der Lichtinformation aus den Polarisationskanälen. Positive Differenzen entstehen, wenn die Oberfläche des Fremdteils vorwiegend vertikal und damit längs des Inspektionskanals orientiert ist, das heißt das Licht wird von Beleuchtungseinheiten reflektiert, die sich auf der gleichen Seite befinden wir die Kamera. Negative Differenzen entstehen hingegen, wenn die Oberfläche des Fremdteils eher waagerecht orientiert ist und Licht von der Kamera aufgenommen wird, die von einer Beleuchtungseinheit erzeugt wird, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals in Bezug auf die Anordnung der Kamera befindet.

Unerwünschte Detektionen aufgrund von Fasermaterialien entstehen aber hauptsächlich von dem flach eingestrahlten Licht der Beleuchtungseinheit auf der gegenüberliegenden Seite, sodass ein negativer Differenzwert ermittelt wird. Da die Auswerteeinheit anhand des Vorzeichens des Differenzwertes Abweichungen in den Kanälen unterscheiden kann, kann die Auswerteeinheit auch die Glanzrichtungen voneinander unterscheiden und entsprechend parametrieren. Beispielsweise kann die Kamera dann

mit höheren Empfindlichkeiten in Kontrast und Größe auswerten, wenn Licht von einer Beleuchtungseinheit reflektiert wird, die sich auf einer Seite des Inspektionskanals befindet, die der Seite der Kamera entspricht. Mit anderen Worten kann die Abweichung mit positiven Differenzen mit einer höheren Empfindlichkeit ausgewertet werden, da keine Störungen vorliegen, die die Faserflocken auf ein akzeptables Maß der Empfindlichkeit der Auswertung reduziert. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine hohe Empfindlichkeit für Fremdteile, welche detektiert werden sollen, bei gleichzeitig geringerem Anteil an unerwünschten Detektionen und damit einem geringeren Anteil an unerwünscht ausgeschiedenem Fasermaterial.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, aufweisend einen Inspektionskanal, durch den ein Fasermaterialstrom hindurchgeführt wird, wobei im Fasermaterialstrom zu erkennende Fremdteile mitgeführt werden, wobei mit einer ersten Beleuchtungseinheit und mit wenigstens einer zweiten Beleuchtungseinheit jeweils Licht in den Inspektionskanal eingestrahlt wird, und wobei wenigstens eine Kamera vorgesehen ist, mit der von den Beleuchtungseinheiten erzeugtes und von dem Fremdteil reflektiertes Licht detektiert wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit der ersten Beleuchtungseinheit Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung ausgesendet wird, und mit der zweiten Beleuchtungseinheit wird Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung ausgesendet, wobei die zweite Polarisationsrichtung von der ersten Polarisationsrichtung abweicht, wobei eine erste Lichtinformation in einem ersten Polarisationskanal und eine zweite Lichtinformation in einem zweiten Polarisationskanal von der Kamera an eine Auswerteeinheit übermittelt wird, und wobei mit der Auswerteeinheit ein Differenzwert zwischen einem Wert der Lichtinformation aus dem ersten Polarisationskanal und einem Wert der Lichtinformation aus dem zweiten

Polarisationskanal gebildet wird. Die Lichtinformation kann dabei die Intensität des Lichtes in der jeweiligen Polarisationsrichtung betreffen, sodass über den gebildeten Differenzwert in Abhängigkeit von positiven oder negativen Vorzeichen erkannt werden kann, ob Licht von einer Beleuchtungseinheit auf der gleichen Seite der Kamera erkannt wird oder ob Licht von einer Beleuchtungseinheit erkannt wird, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals relativ zur Anordnung der Kamera befindet.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist eine Steuereinheit vorgesehen, mit der aus einem positiven oder negativen Differenzwert eine Einstrahlrichtung auf das Fremdteil ermittelt wird, insbesondere ob Licht einstrahlend von der ersten Beleuchtungseinheit auf der gleichen Seite des Inspektionskanals bezogen auf die Anordnung der Kamera detektiert wird oder ob Licht einstrahlend von der zweiten Beleuchtungseinheit auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals bezogen auf die Anordnung der Kamera detektiert wird.

Das Verfahren sieht dabei insbesondere vor, dass die Auswerteeinheit abhängig von der Einstrahlrichtung des Lichtes in der Empfindlichkeit zur Erkennung des Fremdteils unterschiedlich parametriert wird. Bei Abweichungen mit positiven Differenzwerten kann mit höherer Empfindlichkeit detektiert werden, also wenn Licht von der Beleuchtungseinheit reflektiert wird, die auf der gleichen Seite angeordnet ist wie die Kamera. Derartige Reflexionen finden beispielsweise statt, wenn die Fremdteile eine eher vertikale Orientierung längs des Inspektionskanals aufweisen, sodass mit einer erhöhten Empfindlichkeit auch kleinere oder kleinste Fremdteile erkannt werden können. Ferner können Fremdteile mit einem nur geringen Kontrast gegenüber den Faserflocken erkannt werden, sodass im Ergebnis der Anteil an mit ausgeschiedenem Fasermaterial minimiert wird.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

eine schematisierte Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die voneinander abweichenden Polarisationsrichtungen der Beleuchtungseinheiten angedeutet sind,

eine erste Einstrahlsituation mit einer Beleuchtungseinrichtung, wobei Licht von einer Kamera erkannt wird, die sich auf der gleichen Seite befindet wie die Beleuchtungseinrichtung und

eine zweite Einstrahlsituation mit einer Beleuchtungseinrichtung auf einer Seite des Inspektionskanals, die der Anordnung der Kamera gegenüberliegend zum Inspektionskanal angeordnet ist.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung 1 zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung. Die Vorrichtung 1 ist an einem Inspektionskanal 10 angeordnet, und durch den Inspektionskanal wird in einer Längsrichtung gemäß dem gezeigten Richtungspfeil ein Fasermaterialstrom 1 1 hindurchgeleitet, der beispielsweise aus

Baumwollflocken besteht. Zusätzlich zu den Baumwollflocken befindet sich im Fasermatehaistrom ein Anteil von Fremdteilen 12, welcher von der Vorrichtung 1 detektiert werden kann.

Hierfür weist die Vorrichtung 1 zwei erste Beleuchtungseinheiten 13 auf einer ersten Seite des Inspektionskanals 10 auf, und es sind zwei weitere Beleuchtungseinheiten 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals 10 angeordnet. Mit den Beleuchtungseinheiten 13 auf der ersten Seite des Inspektionskanals wird Licht 16 in den Inspektionskanal 10 eingestrahlt, und mit den zweiten Beleuchtungseinheiten 14 wird Licht 17 in den Inspektionskanal 10 eingestrahlt. Auf jeder der beiden Seiten befindet sich eine Kamera 15, welche das eingestrahlte und an dem Fasermaterial 1 1 und insbesondere an den Fremdteilen 12 reflektierte Licht 16, 17 erkennen und analysieren können. Um eine definierte Hintergrundfarbe zu erzeugen, sind Hintergrundelemente 20 vorgesehen, die sich in Hauptachsenrichtung der Kamera auf der jeweils gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals 10 befinden und mit Hintergrundbeleuchtungen 21 insbesondere mit weißem Licht ausgeleuchtet sind. Die Hintergrundbeleuchtung 21 weist beispielsweise Leuchtstoffröhren auf, welche weißes, unpolarisiertes Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich bereitstellen und die Hintergrundelemente 20 ausleuchten.

Die Anordnung zeigt die Polarisationsrichtungen A, B der Beleuchtungseinheiten 13 und 14, und von den ersten Beleuchtungseinheiten 13 auf der rechten Seite des Inspektionskanals 10 wird Licht in einer horizontalen Polarisationsrichtung ausgesandt, und mit den zweiten Beleuchtungseinheiten 14 auf der gegenüberliegenden linken Seite des Inspektionskanals 10 wird Licht mit einer vertikalen Polarisationsrichtung B ausgesandt.

Figur 2 zeigt eine erste Einstrahlsituation beispielhaft über die erste Beleuchtungseinheit 13 auf der rechten Seite des Inspektionskanals 10 der Vorrichtung 1 . Das von der ersten Beleuchtungseinheit 13 bereitgestellte Licht 16 ist horizontal verlaufend polarisiert und weist damit die erste Polarisationsrichtung A auf, die senkrecht zur Blattebene verläuft. Dabei verlaufen auch die Beleuchtungseinheiten 13 und 14 in ihrer Haupterstreckungsrichtung senkrecht zur Blattebene, sodass die Beleuchtungseinheiten 13 und 14 im Querschnitt gezeigt sind.

Die dargestellte erste Einstrahlsituation entsteht, indem das Fremdteil 12 eine eher vertikale Position einnimmt, die etwa der senkrecht verlaufenden Erstreckung des Inspektionskanals 10 entspricht. Dadurch wird das Licht 16 am Fremdteil 12 reflektiert, wobei die Polarisationsrichtung A im Wesentlichen erhalten bleibt und von der Kamera 15 erfasst wird. Aufgrund der vorbekannten ersten Polarisationsrichtung A des Lichtes 16, das durch die erste Beleuchtungseinheit 13 erzeugt wird, kann die Kamera 16 differenzieren, um welche Einstrahlseite es sich handelt. Entsprechend der Reflektion der Polarisationsrichtung A entstehen geringe Streuungen, sodass die von der Kamera 15 erfasst und bereitgestellte Lichtinformation mit einer entsprechend hohen Empfindlichkeit ausgewertet werden kann, da keine Störungen vorliegen, und es kann ein hoher Kontrast gewählt werden.

In der in Figur 3 gezeigten zweiten Einstrahlsituation detektiert die Kamera 15 Licht 17, das von einer zweiten Beleuchtungseinheit 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Inspektionskanals 10 erzeugt wird. Das Licht 17 weist die zweite Polarisationsrichtung B auf, die in der Blattebene liegt und sich damit quer zur Haupterstreckungsrichtung der zweiten Beleuchtungseinheit 14 erstreckt. Aufgrund der Voreinstellung erkennt die Kamera 15, dass es sich aufgrund der zweiten Polarisationsrichtung B um Licht 17 handelt, das von der zur Kamera 15 gegenüberliegenden Beleuchtungseinheit 14 erzeugt wurde, entsprechend kann die

Empfindlichkeit entsprechend reduziert werden, um zu vermeiden, dass aufgrund der sich einstellenden Streuung keine oder nur ein geringer Anteil an Fasermaterial mit detektiert wird. Die Reflexion über das Fremdteil 12 erfolgt, da dieses eine im Wesentlichen horizontale Erstreckung quer zur Hauptrichtung des Inspektionskanals 10 aufweist, sodass sich eine Reflexion des Lichtes 17 von der gegenüberliegenden Beleuchtungseinheit 14 ergibt, das von der Kamera 15 erkannt wird.

Über die in der Figur 1 gezeigte Auswerteeinheit 18 kann folglich mit der Polarisationsrichtung A erzeugtes Licht 16 mit einer höheren Empfindlichkeit durch die Kamera 15 ausgewertet werden als mit der Polarisationsrichtung B erzeugtes Licht 17.

Auf jeder Seite des Inspektionskanals 10 ist eine Kamera 15 angeordnet, und jeder der Kameras 15 ist eine Auswerteeinheit 18 zugeordnet. Beide Auswerteeinheiten 18 sind mit einer Steuereinheit 19 gekoppelt, um eine Ausschusseinheit anzusteuern, mit der die Fremdteile 12 aus dem Fasermaterialstrom 1 1 aus selektiert werden können. Die nicht gezeigte Ausschusseinheit ist der Vorrichtung 1 nachgelagert und im gezeigten Bild unterhalb am Inspektionskanal 10 angeordnet.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichen

I Vorrichtung

10 Inspektionskanal

I I Fasermaterialstrom

12 Fremdteil

13 erste Beleuchtungseinheit

14 zweite Beleuchtungseinheit

15 Kamera

16 Licht

17 Licht

18 Auswerteeinheit

19 Steuereinheit

20 Hintergrundelement

21 Hintergrundbeleuchtung

A erste Polarisationsrichtung

B zweite Polarisationsrichtung