DE2750153B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Garnsignalen zum Erkennen zumindest angenähert periodischer Querschnittsschwankungen an Offenendspinnmaschinen o.dgl - Google Patents

Description

sgn[/(x)] =

1 falls f{x) > 0
0 falls /(.ν) < 0

Bei dem im Oberbegriff d^s Anspruchs 1 angegebe- 4 > nen Verfahren (CH-PS 5 68 405) wird zum Erkennen des fehlerhaften Arbeitens von Spinnaggregaten an Offenendspinnmaschinen, insbesondere von Störungen, die sich durch Verunreinigungen des Spinnrotors ergeben, zwischen dem Auslauf des Garns aus dem Spinnrotor -₎₀ und der Kreuzspule der Garnquerschnitt oder der Garndurchmesser gemessen und in ein elektrisches Signal umgeformt, wobei dieses Signal auf Besonderheiten untersucht wird, die sich im Signal aus den genannten Störungen ergeben, wobei beim Auftreten γ, von derartigen Besonderheiten ein weiteres Signal abgegeben wird, das dazu verwendet werden kann, Signallampen, Alarmglocken oder Schalter zu betätigen. Zur Ermittlung der Signalbesonderheiten wird dabei die Summenhäufigkeitsverteilung des Garnquerschnitts to ausgewertet.

Von besonderer Bedeutung ist bei den heute üblichen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten das schnelle und frühzeitige Erkennen fehlerhafter Garne, und zwar insbesondere das Erkennen periodischer Anteile, die der (,■> allgemeinen, durch den Herstellungsprozeß bedingten Ungleichmäßigkeit eines Garns überlagert sind. Wenn auch solche periodischen Anteile in der allgemeinen in diesem Fall läßt sich die Autokorrelationsfunktion

KM = -ϊγ

k=1

sehr einfach berechnen, da an die Stelle der Multiplikation die EXOR-Funktion tritt, die sich schaltungsmäßig mit einem Gatter, beim Mikrocomputer mit einem 2^sec-Befehl vollziehen läßt. Diese »Autokorrelationsfunktion der Signumfunktion« ist auch unter dem Namen »Polaritäts-Koinzidenz-Detektor« bekannt.

Der Analog-Digitalwandler verkleinert sich auf einen Komparator. Bei der Weiterverarbeitung mit einem /7-bit-Mikrocomputer können außerdem η derart zerlegte Signale parallel eingegeben werden. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 1. Die von den Detektoren 11,12,13 ... aufgenommenen Garnsignale U_n. U,?, U,_s ... werden in Komparatoren 21, 22, 23 ... in positive oder negative Signale q_;]. q^i. q_!t... zerlegt, welche je an einen Eingang eines Mikrocomputers 30 zur weiteren Auswertung geführt sind.

Da die Signalamplituden ohne Kinfluli auf den Wert

der Signumfunktion sind, wird eine Verstärkungs- oder Empfindlichkeitsregelung überflüssig. Zudem kann man die Komparatoren 21,22,23... in die Detektoren 11,12, 13 ... integrieren. Diese geben dann nur zwei mögliche Ausgangszustände ab, was die Störsichtrheit vergrö-Bert

Dieses Auswerteprinzip erlaubt jedoch nur die Feststellung periodischer Querschnittsschwankungen, nicht aber diejenige von erhöhter Ungleichmäßigkeit.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn man nicht die /tutokorrelationsfunktion R (τ) nach Formel (2) der Signumfunktion berechnet, sondern nach

ρ = Σ «ω

(3)

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Diese Funktion läßt sich besonders schaltungsmäßig sehr einfach realisieren, und zwar ohne Mikrocomputer. Falls man die Grenzen τ, und T₂ geeignet wählt, so daß sie den Bereich der möglichen Perioden umfassen und die Auswertung über eine genügend lange Zeit fortsetzt, ist auch diese Funktion in der Lage, Garnsignale mit periodischem Anteil von Normalgarn zu unterscheiden, was auch experimentell bestätigt werden konnte.

Eine Schaltungsanordnung für die Realisierung der Funktion fnach Formel (3) für einen Kanal zeigt F i g. 2.

Der Ablauf beginnt mit dem Löschen eines Zählers 36. Dann wird durch eine »Sample-and-Hold«- Stufe 20 ein Amplitudenwert U' des Garnsignals U_u abgetastet. Ein Komparator 21 realisiert die Signumfunktion, jo Entsprechend der Polarität des Abtastwertes erscheint an seinem Ausgang »0« oder »1«. Dieser Wert wird in ein unterteiltes Schieberegister 31 mit £-bits eingelesen, indem der ganze Inhalt um ein Bit nach rechts verschoben wird. Der am meisten rechts stehende Wert j-> fällt dabei heraus. Dieses Schieberegister enthält die k zuletzt abgetasteten und auf ihr Vorzeichen reduzierten Abtastwerte LJ'des Signals Uu- Jetzt wird der Schalter 34, der einen Teil 33 des Schieberegisters 31 überbrückt, geschlossen, wodurch der Inhalt des zweiten Teils 33 des Schieberegisters einmal durchlaufen werden kann.

Dabei wird jedes Bit mit einem Gatter 35 mit dem am Ausgang des Komparator 21 anstehenden neuen Bit verglichen.

Sofern die beiden Bits gleich sind, läßt das Gatter 35 4-, den Zähler 36 um eine Einheit aufwärts, im anderen Fall um eine Einheit abwärts zählen. Bei einem rein stochastischen Signal wird die Zahl der übereinstimmenden Bits genau gleich sein wie die Zahl der divergierenden; der Zähler 36 zählt also ebenso oft >o aufwärts wie abwärts. Sein Endwert nach einem Überwachungsintervall hinreichender Dauer liegt also nahe bei Null. Wenn das Garnsignal jedoch einen periodischen Anteil hat, dann finden häufiger Übereinstimmungen statt Der Zähler 36 zählt dann häufiger aufwärts als abwärts und enthält am Ende eines Zyklus einen Wert, der einen vorgegebenen Vergleichswert überschreitet, so daß ein digitaler Komparator 37 als Schwellwerteinrichtung einen Impuls an ein Schaltmittel 38 abgibt Dieses Schaltmittel 38 steuert Signaloder Abstellvornchtungen an, die auf das Auftreten von Garnsignalen mit periodischen Anteilen aufmerksam machen.

Die Länge des ersten Teils 32 des Schieberegisters 31 bestimmt Γι, die Länge des ganzen Schieberegisters 31 bestimmt r» Dies sei mit folgendem Beispiel illustriert: Wird das Garn in 1-Zentimeter-Intervallen abgetastet und ist das ganze Schieberegister 24 Bit lang, mit dem Abgriff nach 10 Bit, dann entspricht τ\ einer Periodenlänge von 10 cm, to einer solchen von 24 cm. Der erfaßbare Bereich ist dadurch aber nicht auf 10 bis 24 cm Periodenlänge beschränkt, sondern umfaßt den Bereich 5 cm bis 24 cm. Eine Periode von 5 cm weist nämlich bei Bildung der Autokorrelationsfunktion (AKF) bei 10 cm eine erste »Oberwelle« auf, die somit in den direkt erfaßbaren Bereich von 10 cm bis 24 cm fällt.

Fig.3 zeigt nun die AKF40 /?(r) der Signumfunktion eines Garnsignals mit periodischem Anteil, wobei die Periodenlänge mit τ» bei 41. beispielsweise mit 15 cm Wellenlänge ermittelt wurde. Die Spitze 41 bedeutet, daß jeweils in Abständen von 15 cm eine überwiegend übereinstimmende Polarität festgestellt wird, beispielsweise häufiger als in Abständen von 20 cm. Diese Spitze wiederholt sich bei 42 (2 r, bzw. 42, 3 τ, ...), was eine Grundeigenschaft der AKF ist.

Der Wert fnach Gleichung (3) entspricht der Fläche oberhalb der Abszisse minus Fläche unterhalb der Abszisse. Dieser Wert ist größer, wenn eine Spitze 41 ah Folge eines periodischen Anteils im Garnsignal vorhanden ist, als wenn dies nicht der Fall wäre.

Da die Länge einer allfällig vorhandenen Periode zum vornherein nicht bekannt ist, genügt es nicht, die AKF nur für eine Verzögerung bzw. für einen Abstand r zu berechnen. Man bestimmt sie vielmehr für einen Bereich Tj-Ti. in dem Perioden erwartet werden.

Fig.4 zeigt schließlich noch die AKF44 mit einer Periode von 5 cm Wellenlänge. Die mit Grundwelle zu bezeichnende erste Erhebung 45 liegt unterhalb des im Beispiel gemäß F i g. 3 meßbaren Bereichs r, = 10 cm bis f2 = 24 cm; die Oberwellen mit Spitzen 46,47, 48 liegen aber innerhalb desselben. Damit können mit einem Meßbereich T₂-T₁ über 10 bis 24 cm auch Perioden mit kürzeren Wellenlängen erfaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Auswertung von Garnsignalen zum Erkennen zumindest angenähert periodischer Querschnittsschwankungen an Offenend-Spinnmaschinen oder dergleichen, bei dem die Garnsignale mit Detektoren aus dem Querschnitt bzw. Durchmesser des laufenden Garns gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Garnsignal (x(t)) zunächst diskrete Werte entnommen werden und durch Vergleich die Polarität dieser diskreten Werte bestimmt wird, und daß dann ausgezählt wird, wie oft in konstanten Zeitabständen (τ) eine übereinstimmende Polarität der Garnsignale (x(t)) für alle Zeitabstände (τ) im Bereich eines vorgebbaren Intervalls (r2—γι) auftritt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Polarität der diskreten Werte Komparatoren (21) vorgesehen sind und das Zählen durch ein unterteiltes Schieberegister (31) erfolgt, von dem ein Teil (33) mit einem Schalter (34) zumindest zeitweise überbrückbar und damit sein Inhalt abfragbar ist, daß ferner ein Gatter (35) vorgesehen ist, dem über einen ersten Eingang (a) die Ausgangssignale des !Comparators (21) und über einen weiteren Eingang (b) die vom Teil (38) des Schieberegisters (31) abgefragten Werte zugeführt j₍₎ werden, daß dabei ein Vergleich der im Teil (33) enthaltenen Werte mit dem neuen, den jeweiligen Komparator (21) durchlaufenden Wert stattfindet, derart, daß bei gleicher Polarität dieser Werte in einem Zähler (36) eine Einheit addiert und bei y-, ungleicher Polarität eine Einheit subtrahiert wird, und daß ein weiterer Komparator (37) vorgesehen ist. der dem Zähler (36) einen Grenzwert vorgibt, bei dessen Überschreiten Schal'mittel (38) betätigt werden.

Ungleichmäßigkeit nicht besonders hervorstechen, können sie sich doch in der Weiterverarbeitung der Garne sehr störend auswirken, da sie den sogenannten Moire-Effekt erzeugen, der das entsprechende Produkt unbrauchbar macht

Der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, periodische Querschnittsschwankungen im Garn von Offenendspinnmaschinen einfacher als bisher zu erfassen und auszuwerten.

Diese einfach zu realisierenden Verfahrensschritte und meßtechnischen Maßnahmen erbringen eine schnelle und zuverlässige Aussage bezüglich einer vorliegenden periodischen Ungleichmäßigkeit, die es ermöglicht, unverzüglich die notwendigen Gegenmaßnahmen zu treffen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine problemfreie Realisierung in der Digitaltechnik möglich ist und damit auch besonders einfache und dennoch schnell arbeitende Schaltungen Verwendung finden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der F i g. 1 bis 4 erläutert; es zeigt

Fig. 1 -zm Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsvariante,

Fig.3 eine Autokorrelationsfunktion der Signumfunktion eines ersten Garnsignals,

F i g. 4 eine weitere Autokorrelationsfunktion.

Bei der Verarbeitung eines Garnsignals in einem 8-bit-Mikrocomputer beträgt die Anzahl der Zerlegungsstufen des Garnsignals 256. Wenn man die Anzahl der Zerlegungsstufen vermindert, dann erhält man im Grenzfall zwei Zerlegungsstufen, also beispielsweise logisch »1«, wenn das Signal positiv ist, oder logisch »0«, wenn das Signal negativ ist. Mit anderen Worten, man bildet die Signumfunktion des Garnsignals, die definiert ist