專利名稱：設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種條干儀，具體涉及一種設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀。
背景技術：
現有的用于確定一種線或繩形物體的直徑或截面的傳感器，其工作原理是通過由并列設置的一系列光敏器件所組成的圖像接收器測量被一個光源照射的物體的影像圖。 光敏器件輸出脈沖信號，這些信號在一個計算器上一起被計算，并且被轉換成具體的直徑或截面值。這種傳感器的缺點是，對于某些參數來說，準確的測量結果必須花費相當高的電路費用才能達到。這是因為當單個的光敏器件沒有直徑并且具有相當多的數量時，只有這樣才能得到所需要的一條紗線的毛值。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，它可以簡單地和準確地得到一種線形物體的直徑、一種紗線物體的直徑、或者一條紗線的毛值。為解決上述技術問題，本實用新型設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀的技術解決方案為包括基座，基座的頂部設置導紗輪，基座的下部設置吸紗嘴，基座內設置有吸紗器，吸紗器與基座表面的吸紗嘴連接；基座上設置有用于測定紗線直徑的光學傳感器，光學傳感器的下方設置有一對傳送羅拉；所述光學傳感器包括兩個相互成一夾角的導光筒，導光筒的尾端設置接收器和光源，接收器垂直于導光筒的軸向設置，光源設置于接收器的一側；導光筒的頭端設置玻璃蓋子和反射鏡，玻璃蓋子與反射鏡相互垂直，玻璃蓋子與導光筒的軸向成一夾角；兩個玻璃蓋子平行設置，形成測量狹縫，待測物設置于測量狹縫內；光源發射的定向光束經反射鏡和待測物導向接收器；接收器與一個計算電路相連接。所述兩個導光筒的軸線相互垂直。所述接收器是一個伸縮同心的接收鏡。所述接收器包括至少兩個單個傳感器，其中至少一個單個傳感器輸出數字信號。所述接收器包括多個相互錯位的單個傳感器，多個單個傳感器沿待測物的直徑方向排列。所述接收器包括排列成一行的多個單個傳感器，設置于兩端的單個傳感器輸出模擬信號，設置于中間的單個傳感器輸出數字信號，多個單個傳感器沿待測物的直徑方向排列。所述接收器包括輸出模擬信號的單個傳感器和輸出數字信號的單個傳感器組，兩種單個傳感器平行設置，兩種單個傳感器的測量區高度相同；所述單個傳感器組的多個單個傳感器沿待測物的直徑方向排列。所述接收器包括輸出模擬信號的單個傳感器組和輸出數字信號的單個傳感器組， 兩組單個傳感器平行設置，兩組單個傳感器的測量區高度相同；所述輸出數字信號的單個傳感器組的各單個傳感器沿待測物15的直徑方向排列；所述輸出模擬信號的單個傳感器組包括兩個截面為三角形的單個傳感器，兩個三角形單個傳感器成矩形排列。本實用新型可以達到的技術效果是本實用新型不僅能夠測量相對平滑物體的直徑，而且能夠測量具有松散表面結構的物體的直徑。因此本實用新型能夠測量紗線(沒有突出的纖維)和紗線的毛值(有突出纖維的部分)。本實用新型結構簡單，成本低廉。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明
圖1是本實用新型設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀的示意圖；圖2至5是每個用簡圖表示的本實用新型的裝置的一部分；圖2是傳感器1的結構示意圖；傳感器1由幾個相互錯位的單個傳感器加、213、2(3、 2d等組成，但是從χ方向和y方向看它們是重疊排列的；單個傳感器是在被測量的參數方向上排列的，圖2所示是在物體K的直徑或截面方向上。圖3是傳感器3的結構示意圖；傳感器3由排列成一行的單個傳感器3a、3b、3c、 3d以及!Be和3f組成的，圖中單個傳感器3a-3d是數字工作的，單個傳感器；^和3f是模擬工作的。具有單個傳感器3a和3e的傳感器3至少在涉及到它們輸出信號的處理方面是按照不同原理工作的。圖4是傳感器4的結構示意圖；傳感器4具有單個傳感器5和6a_6k ；單個傳感器 5是模擬工作的，單個傳感器全都是數字的，此時單個信號被組合成一個數字信號。圖5是傳感器7的結構示意圖；傳感器7具有單個傳感器8a、8b和9a_9e ；傳感器 7與傳感器4 一樣，單個傳感器8和9覆蓋了同樣的測量區高度，或者至少部分地對應于物體的同樣的區域(這里指y方向)。圖6至9是每個裝置的一個其它部分；圖6是一種傳感器結構的示意圖；傳感器10和11設置在兩個相互傾斜的平面12 和13上；圖7是一種帶有測量狹縫14的傳感器結構的示意圖；用于測量或監控線15 ；測量狹縫14用一個玻璃蓋子16、17從側面限制住，玻璃蓋子16、17的另一面是光筒或導光筒 18、19，它們各自從屬于一個傳感器20、21并且將光信號導向一個接收器22、23。導光筒18、 19各自有一個反射鏡對、25，這樣就產生兩條光束沈、27，它們各自是由傳感器20、21經反射鏡M、25和線15而導向接收器22、23的。傳感器20、21主要是發射定向光。接收器22、 23是一個伸縮同心的接收鏡。因此在玻璃蓋子16、17和測量狹縫14范圍內主要是出現平行光束。這樣線15在測量狹縫14內的位置可以改變，而不至于改變線15在接收器22、23 上成像的大小。因而比例尺也不改變。通過這種設置也保證了正交的光束在測量狹縫14內幾乎不受影響并且因而可以共同被用于測量數據的獲取。圖8是兩個各自相同結構的電路觀和四，它們可以被用于每個單個傳感器。一個這樣的電路是由將光轉換成一個電流的一個元件30組成的，例如一個光電二極管。這種元件30就是原本的單個傳感器。這個和其它的元件例如一個電荷放大器31、35，一個比較器32和一個存儲器或寄存器33串聯在一起以轉換它的輸出信號。電荷放大器31是由一個運算放大器31和一個電容器34 (在反饋電路內)組成，并且還和一個開關34并聯。比較器32的輸入端與一個參考線路36接通。存儲器33的輸出端與一個乘法器 37連接。在乘法器的后面又接上一個計算電路38，它主要是可以被組成為計算器。同樣與計算電路38連接的是可選擇的一個電路39用于產生一個模擬的單個信號。它除了有一個單個傳感器64以外特別還有一個具有一個并聯電容器62和一個電阻63的運算放大器61。 上述元件的一部分與單個傳感器30、64集成為一個積分電路并且因而構成一個所謂的“智能傳感器”。圖9是傳感器的工作原理圖；其中40為傳感器的一個表面，41為線形物體的橫截面，42為定向光的光源；光源42由一個點式的或行式的光源43和一個伸縮同心的鏡子44 所組成，光源42可以生成定向的和主要是平行的光束45 ；圖10是裝置的一部分的一個功能的簡圖；其中的各種直線從屬于裝置內的過程并且表示了沿一個時間坐標16和另一個坐標47記錄下的電壓值或成比例的相應數值。直線48標志一個周期循環的起始，直線49標志一個周期循環的結束，直線50、51和55顯示了電容器35隨著時間在各種狀況下的充電，它對應于直線52的一個時間開始。圖11是一個模擬的和一個數字的信號；在一個時間坐標t上記錄一個模擬單個信號57和一個數字脈沖的單個信號58，它是由單個數值58a至58f組成。通過在測量或計算中使用的各種原理，產生模擬和數字信號之間的差值59c、59d等。圖12是一個具有某個尺寸的線形物體的橫截面；70為線形物體的一個橫截面輪廓，在這里它是不圓的并且特別像橢圓形。dl和d2是主尺寸，它們是沿著輪廓60的主坐標得到的。dl’和d2’是在兩個另外的，正交方向得到的主尺寸。圖13和圖14分別是來自該裝置的一個信號。圖13是線形物體65的簡圖；它對應于圖2上的物體K，它是通過具有相應分辨率的單個傳感器6在計算電路中產生的，在計算電路中存儲了數個連續的測量循環。單個傳感器66的尺寸小于單個傳感器6和9，而且對應于每一個單個傳感器或寄存器在計算電路 38的一個存儲器中有一個存放二進制信號的存儲位置。為了得到一個這樣的圖像，幾個行 67a、67b、67c等被存儲，其中每個行67從屬于一個一定的測量循環。除了原來的物體65以外還有用68和69標志的突出的可以辨認出的各個纖維紋路或纖維。用腐蝕矩陣70來進行鄰近運算。腐蝕矩陣70是由十三個寄存器或存儲位置組成的，它們都是圍繞著存儲位置 71排列的.在其上進行鄰近運算。圖14是圖13的簡圖；在其上突出的纖維紋路或纖維通過鄰近運算被整理掉。這樣還只能識別出如同原來物體72的一個大面積的圖像，其直徑通過腐蝕在每個側面人為地減小了兩個存儲位置。
具體實施方式
[0036]如圖9所示，使線形物體41沿其縱向方向從傳感器旁的測量縫隙中移過。傳感器的表面40被光源42對面的線形物體41所遮擋或形成陰影。線形物體41可以是一條線、 一個纖維，一個繩子等。傳感器表面40的后面設置有一個傳感器，傳感器可以是圖1至圖 5中的傳感器1、3、4或7。采用如圖2所示的傳感器1，待測物體K的直徑在y方向或一個物體K在χ方向到達時被測定。如圖2所示，物體K完全遮蓋了兩個單個傳感器，部分遮蓋了另外兩個單個傳感器。該四個單個傳感器各自輸出一個單個信號，該信號受物體K的影響。而另外三個單個傳感器h、2b、2c輸出一個單個信號，該信號不受物體K的影響。通過總共七個單個信號的計算可以產生一個信號，它與物體K的直徑成正比。測量的準確度取決于，在長度單位上有多少個單個傳感器，或者單個信號是否是單獨可調制的，即模擬處理的或者它們僅僅是二進制被獲取的，這樣產生了一個數字信號。也可以將傳感器1設計成只能測定物體K在Y方向的位置。單個傳感器2c不能輸出信號，以顯示由于物體K所造成的陰影，而由單個傳感器2d輸出一個這樣的信號，物體 K的外邊界位于其間。采用如圖3所示的傳感器3可以用與傳感器1同樣的方法測得物體的直徑。如圖3所示，單個傳感器3a-3d輸出單個信號，該單個信號為二進制的；單個傳感器:3e和3f 輸出的是模擬的并且要被繼續處理的信號，這樣物體的邊界范圍有可能被測量出有一個差另O。這樣可以用單個傳感器3a-3d測定直徑，用單個傳感器3e和3f測定突出部分的存在和其大概的尺寸。采用如圖4所示的傳感器4測量物體的直徑，用單個傳感器6a4k進行數字式測量，用單個傳感器5進行模擬式測量。單個傳感器6輸出一個單個信號，它與通過物體的陰影成比例，但是它是二進制的，這樣由單個傳感器6產生一個數字信號。通過由單個傳感器5來的單個信號與由單個傳感器6來的數字信號相比較可以確定另外的參數如物體的毛度、結構等，特別是當物體是一條線時。采用如圖5所示的傳感器7可以用與傳感器4 一樣的原理進行測量，其區別是，單個傳感器8各自輸出一個單個信號，它取決于物體在單個傳感器8在y方向以前的位置。如果物體在傳感器的下邊緣，則它主要遮擋單個傳感器8b，則單個傳感器8b的單個信號比單個傳感器8a的信號受到更強的影響。如果物體是在傳感器的上邊緣，則單個傳感器8a受到更強的影響。如圖6所示，傳感器10和11設置于兩個平面12、13上，可以從兩個方向觀察物體， 這樣就可以對物體的實際截面得到較準確的結論。傳感器10、11可以采用傳感器1、3、4、7 中的一種或其它的傳感器。如圖7所示，從兩個方向觀察線15對應的射線束沈、27。傳感器20發射一個光束到反射鏡對，被從那里導向接收器23，此時線15遮擋住接收器23。接收器23可以由傳感器1、3、4、7中的一個組成。傳感器21發射一個光束到反射鏡25，被從那里導向接收器22，此時線15遮擋住接收器22。接收器22可以由傳感器1、3、4、7中的一個組成。這里的光束主要是定向的和平行的光束。即使線15不是準確地位于測量縫隙14的指定位置，也能夠進行測量。如果現在單個傳感器部分地或者整個被一個物體在光源的對面所遮蓋，則此時按以下方式出現一個循環。如圖10所示，在一個時間48處這個循環起動，一個復位信號56 被釋放，將如圖8所示的開關34閉合，保持閉合直到時間52，在這個時間內電容器35通過由單個傳感器來的光電流開始充電，將被測得的信號積分。如圖9所示，如果一個單個傳感器不被物體41在光源42的對面遮蓋，這樣電容器 35的充電進行的很快。如圖10的直線50所示，如果達到閾值M時，在時間53時結束。此時運算放大器31將由電容器35來的信號放大，并且將它輸出給比較器32。它連續地將按照直線50的信號與一個閾值比較，它是用一條直線M表示的并且用一條導線36連上的。 如果達到了閾值M，則比較器32輸出一個信號給存儲器33。這說明單個傳感器沒有被遮蓋。這個信號只有兩個可能的數值并且是一個二進制的信號。如果一個單個傳感器被物體遮蓋，則它不能得到直接的光，而最好的情況是得到漫射光。因而電容器35充電很慢，例如對應于一條直線55并且最好的情況下要達到閾值要經過一個很長的時間，它使循環時間增加。被測得的信號在一個給定的時間內被積分然后被復位。存儲器33，它以同樣的循環時間工作并且因而與開關3d的節拍同步，現在由比較器32得到一個信號，這說明單個傳感器是被遮蓋的，并且這個信號與由存儲器來的信號一起被輸出給另外的單個傳感器。乘法器37將所有的信號通過單個的二進制數值的排列制造出一個信號，它顯示了對整個傳感器照射得出的一個圖像。從而可以被推導出線15的橫截面的數值。循環時間受直線48和49的限制。根據單個傳感器的質量和單個傳感器臟污的程度，電容器35充電直到達到閾值M的時間或多或少地要長一些。直線49以及51說明了當只有50%的光到達單個傳感器時，電容器35要多長的充電時間。以測定電容器35允許的充電時間作為評價的依據時，用半功率達到閾值M還在循環之內也就是在時間49之內。在循環時間之內通過移動直線52、53，它可以通過延長或縮短復位信號56的時間得到調整，這還意味著，復位信號56要耗費循環時間之內的其余時間。因而單個傳感器是適用的，它在直線49和52的時間之內不能夠充分地充電而是被物體遮蓋。如果臟物不明顯并且如果是一個非常好的單個傳感器，則直線52和53移向直線49而且直線50和51更陡。這個過程對每個單個傳感器可以重復進行，此時參與的單個傳感器中的第一個信號到達閾值M所需要的時間可以作為調節量被求得。這個時間作為調節的實際值。此時間的雙倍數值是曝光或積分時間，它是位于直線49和52之間。如果這個時間太短，則第一個傳感器到達閾值M太晚，也就是說超過一半時間才到達。隨后這個必須被延長。例如將以下作為依據，用傳感器4通過單個傳感器5和一個開關39 (如圖8)產生一個模擬的單個信號57 (如圖11)，它與物體的直徑成比例，并且通過單個傳感器6a4k和開關四、30等產生一個數字的單個信號58，它同樣與物體的直徑成比例，這樣可以確認，這兩個單個信號是不能準確的一致的，即使它們采源于同一個物體。差值59是由此而產生的，單個傳感器5和6不能同時測定物體的邊緣范圍。單個傳感器6對于一條線來說比較早地測量到線體，而單個傳感器5測量具有突出纖維的線。差值59可以對應于線的毛度， 并且這個在計算機38里由單個信號57和58的相減而被得到。因此從同一個物體上被平行地測定兩個信號，其中的一個是脈沖的。采用如圖6所示的裝置可以從兩個方向測量物體。如果要測量物體的截面時，則必須再測量兩個不同的直徑。為此有幾種可能性，如圖12所示。作為主直徑可以測量主尺寸dl和d2或dl’和d2’。因為圖6的裝置有兩個方向，它們是相互垂直的，而不明確的是， 現在被測量的是哪個主尺寸，因為它取決于物體偶然放置的位置。為了使這個影響盡可能的小，應對兩個被測量的尺寸進行兩次運算，并且形成主尺寸的乘積dlXd2或dl’ Xd2’， 以及主尺寸平方和的半值即0.5(dl2+d22)或0.5(dl，2+d2，2)。這些可以在計算電路38中進行，傳感器10和11的所有單個傳感器均與計算電路連接，從兩個主尺寸中可以給出參數如物體的圓度(圓尺寸)，對應于經捻制而成的捻線，此時應計算小直徑與大直徑之商值， 例如d2/dl。集成的單個傳感器5、8的優點是，它輸出一個模擬的單個信號，如同單個傳感器 6、9輸出一個數字信號一樣具有相同節拍的脈沖信號。然后在圖11中同樣出現一個階梯曲線57a，它代替了單個信號57。雖然這樣階梯曲線57a仍然是建立在模擬測量和處理的信號的基礎上的。由單個傳感器來的單個信號可以有選擇地通過鄰近運算進一步處理。這里首先將數字化的單個傳感器6、9經過數次連續循環得到的結果存儲起來。每個單個傳感器由這些循環中的一個得到的信號與相鄰的信號，也就是在相鄰的循環中的同一個單個傳感器的信號和相鄰的單個傳感器在同一個和在相鄰的循環中測得的信號并且與單個傳感器的相應的信號相比較。這樣對每個單個信號也就形成了周圍環境并且從周圍環境中一個單個傳感器的單個信號與周圍環境的信號相匹配。這樣由松散的相互關聯的寄存器形成的疏松結構被剔除并且只留下大面積的圖像，例如一個線物體，如附圖14所示。
權利要求1.一種設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于包括基座 (100)，基座(100)的頂部設置導紗輪000)，基座(100)的下部設置吸紗嘴(500)，基座 (100)內設置有吸紗器，吸紗器與基座(100)表面的吸紗嘴連接；基座(100)上設置有用于測定紗線直徑的光學傳感器000)，光學傳感器O00)的下方設置有一對傳送羅拉(300)；所述光學傳感器(200)包括兩個相互成一夾角的導光筒(18、19)，導光筒(18、19)的尾端設置接收器(22、2；3)和光源00、21)，接收器(22、2；3)垂直于導光筒(18、19)的軸向設置，光源O0、21)設置于接收器02、23)的一側；導光筒(18、19)的頭端設置玻璃蓋子 (16、17)和反射鏡04、25)，玻璃蓋子(16、17)與反射鏡(24,25)相互垂直，玻璃蓋子(16、 17)與導光筒(18、19)的軸向成一夾角；兩個玻璃蓋子(16、17)平行設置，形成測量狹縫(14)，待測物(1 設置于測量狹縫 (14)內；光源O0、21)發射的定向光束(沈、27)經反射鏡(對、2幻和待測物(1 導向接收器 (22,23)；接收器(22、2；3)與一個計算電路相連接。
2.根據權利要求1所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述兩個導光筒(18、19)的軸線相互垂直。
3.根據權利要求1所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、23)是一個伸縮同心的接收鏡。
4.根據權利要求1或2或3所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括至少兩個單個傳感器，其中至少一個單個傳感器輸出數字信號。
5.根據權利要求4所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括多個相互錯位的單個傳感器Oa、2b、2c、2d)，多個單個傳感器沿待測物(1 的直徑方向排列。
6.根據權利要求4所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括排列成一行的多個單個傳感器(3a、;3b、3C、3d、3e、3f)，S 置于兩端的單個傳感器(3e、3f)輸出模擬信號，設置于中間的單個傳感器(3a、3b、3c、3d) 輸出數字信號，多個單個傳感器沿待測物(1 的直徑方向排列。
7.根據權利要求4所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括輸出模擬信號的單個傳感器( 和輸出數字信號的單個傳感器組，兩種單個傳感器平行設置，兩種單個傳感器的測量區高度相同；所述輸出數字信號的單個傳感器組的多個單個傳感器沿待測物(1 的直徑方向排列。
8.根據權利要求4所述的設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括輸出模擬信號的單個傳感器組(8a、8b)和輸出數字信號的單個傳感器組(9a、9b、9C、9d、9e)，兩組單個傳感器平行設置，兩組單個傳感器的測量區高度相同；所述輸出數字信號的單個傳感器組的各單個傳感器(9a、9b、9C、9d、9e)沿待測物(1 的直徑方向排列；所述輸出模擬信號的單個傳感器組包括兩個截面為三角形的單個傳感器(8a、8b)，兩個三角形單個傳感器(8a、8b)成矩形排列。
專利摘要本實用新型公開了一種設置有用于精確測定紗線直徑的光學傳感器的條干儀，包括基座，基座的頂部設置導紗輪，基座的下部設置吸紗嘴，基座內設置有吸紗器，吸紗器與基座表面的吸紗嘴連接；基座上設置有用于測定紗線直徑的光學傳感器，光學傳感器的下方設置有一對傳送羅拉；所述光學傳感器包括兩個相互成一夾角的導光筒，導光筒的尾端設置接收器和光源，接收器垂直于導光筒的軸向設置，光源設置于接收器的一側；導光筒的頭端設置玻璃蓋子和反射鏡，玻璃蓋子與反射鏡相互垂直，玻璃蓋子與導光筒的軸向成一夾角。本實用新型不僅能夠測量相對平滑物體的直徑，而且能夠測量具有松散表面結構的物體的直徑。本實用新型結構簡單，成本低廉。
文檔編號G01B11/08GK202323224SQ20112036700
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者拉斐爾·斯托茲 申請人:烏斯特技術股份公司