本发明专利技术涉及一种利用传感器器件无接触地确定在纺织机的线程（６）中运行的线（８）的结构和／或速度的方法，其中，通过光源（１，２）产生激光光束（３），并且利用对所述激光光束（３）进行分光和导向的光学器件（４）将所述激光光束（３）分为在所述线（８）再次相交的至少两个子光束（５ａ，５ｂ），其中所述分光和导向器件（４）将所述光源（１，２）产生的激光光束（３）分为参考光束（５ａ）和散射光束（５ｂ），其中所述散射光束（５ｂ）的强度是所述参考光束（５ａ）强度的至少两倍，其中所述光束即使在从所述分光和导向器件（４）射出时也相互之间成角度（β）从而在线（８）处相交，以及其中所述参考光束（５ａ）的横向尺寸大于所述运行线（８）的横向尺寸，其中所述参考光束（５ａ）通过所述线（８）的部分被导向设置为用于实现所述激光多普勒测速法的光学传感器器件（９，１０，１１）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1前序部分所述的方法以及一种如权利要求IO前序部分所述的装置(arrangement)。根据DE 103 42 383 Al ，这些类型 的方法和装置是公知的。它们用于无接触地确定通过纺织机(特别是纺纱机或 绕线机)的线程(thread run)而运行的线的结构和/或速度。该方法将主要用 于纺织机的线轴点。
技术介绍
现代纺织机的线轴点(例如用于产生交叉线轴)配备有用于测量正在运行 的线的速度和长度的器件。对线质量不断增加的要求导致不仅要在选择的线 轴位置、而且要在 沿着线的每个点监测线结构参数(例如线直径)。监测线直 径时，对于所需线直径的偏离是否应分类为线误差的评估通常也包括偏离的 长度。因此对准确误差长度的定义是监测线质量的基本要素。测量正在运行的线的速度的标准机械测量方法与测量轮一起工作。但 是，随着松弛(slack)现象的出现，在线与测量轮表面之间会产生摩擦。除 了因松弛而产生的测量不准确之外，脆弱的线还可能由于摩擦而遭受不利的 质量损害。为了避免像这样的不利情况，纺织业通常采用无接触测量方法。DE 42 25 842 Al公开了一种测量绕线机上纺织线速度的器件，其中该绕 线机根据所谓的关联测量过程来运行。按照这种方法，通过运行-时间关联器 来评估线运动方向上以固定距离设定为一个跟着另一个的两个传感器得到 的测量数值，以确定线的速度。两个传感器的运行不需要接触线，例如能够 基于光学或电容性基础来使用。此外，有一种实施方案是激光多普勒测速法(下面称为LDA)，用于无接 触地测量速度。LDA的基本原理是基于对运动散射粒子中多普勒频移(光频 的位移)的间接测量。这种方法是基于激光测量技术的点定向无接触光学方法。由于多普勒效应，发生频移，频移取决于发射器与接收器相对彼此运动 的相对速度。测定这种频移，就能够通过固定的接收器确定运动体的速度。在LDA技术中存在双重多普勒效应。因为重叠(superimposition)造成 的两种多普勒频率的拍差(beat)与粒子速度成正比。因为这种正比关系， 测量过程不需要校准，这是LDA技术的一个主要优点。基本上有两种互不相同的LDA方法， 一种是参考光束方法，另一种是 双光束方法，后一种方法已经在业内获得承认。两种方法都基于多普勒效应。参考光束LDA方法利用参考光束和散射光束，后者又称为测量光束或 主光束。该方法中，没有频移的参考波与因为多普勒效应而频移的对应散射 光束的反射散射光重叠。在目前的实施方案中，为了获得良好的信噪比，参 考光束方法趋于显示参考光束的强度与通常从表面反射的散射光束的强度 彼此相差的比为5:95。在当前实施方法中，双光束LDA方法利用激光光束，该激光光束通过 分束器分成强度相同的两个平行子光束。然后这些子光束通过透镜(特别是通 过会聚透镜)聚焦。通过这种方式，两个子光束在聚焦水平上重叠。交叉形成 测量体(measurement volume)，其中通过测量散射光来确定粒子速度。散 射光通过光电检测器的协助被图像透镜记录下来，并且通过适当的电子系统 来测评。在最简单的情况下，图像透镜由简单的聚焦透镜构成。根据结构， 透镜可配置有孔和空间滤波器，孔用于分开两个子光束。EP 0 838 695 Al公开了测量缠绕速度的双光束LDA方法，其中通过凯 斯特勒棱镜(换而言之， 一种用放在一起的两个子棱镜制成的棱镜)将激光光 束分为两个子光束，这两个子光束穿过将要被测量的物体。运动物体是平面 物体，其表面受两个子光束的完全撞击，大部分子光束被反射，因此通过光 学传感器检测反射的激光，从而测评反射的激光。但是，采用LDA传感器来测量线的速度和/或长度有特殊要求。与测量 比激光光束横截面更大的运动表面的速度不同，对所谓测量体的测量(在测量 时待测量的线处在运行中)必须足够大，以保证因为绕线过程造成的不规则 (例如正在运行的线上的起伏、凸起、凸出的细丝)不会导致信号故障。期望 值为针对直径至少2mm的测量体。由于在前面DE 103 42 383 Al公开的示例性LDA方法中必需聚焦光学元件，所以前面可实现的测量体的最大直径只能是几个10,。这样小的测 量体的不利之处在于，正在被检测的线常常脱离测量体，从而导致测量过程 中的不稳定性。为了用直径3mm、波长650nm的激光光束通过DE 103 42 383 Al公开 的前述示例性LDA方法实现期望的2mm测量体的最小直径，需要焦距29m 的会聚(convergent)透镜，这对于纺织机是不可能实现的。根据下面的方 程式计算测量体中的光束半径ws，其中采用高斯光束原理。这里，Wl^是未 聚焦激光光束的半径，n是折射系数，f是聚焦透镜的焦距-<formula>formula see original document page 8</formula>DE 196 48 713 Al公开的方法用于光学地确定圆柱体的直径，该方法基 于平面相位多普勒测速计进行。为了在两个激光光束的交叉点获得更大的测 量体，在激光光束的路径上通过两个会聚透镜将分光器产生的两个激光光束 相比于原始光束的直径放大。虽然通过这样将激光直径加宽，测量体应当放 大以保证圆柱体的直径在毫米范围内可测量，但是这里还是需要会聚透镜来 使得两个放大的部分激光光束交叉。因此，尽管光束直径如上所述被放大，会聚透镜的出现也会再次导致可 获取的实际测量体不被期望地减少。在DE 196 48 713 Al中通过平面相位多 普勒测速计仅仅无接触地确定圆柱体的直径，而不是其速度，除了这个事实 之外，该方法或者对应的器件还有一个缺点为了先放大激光光束的直径再 获得重新聚焦的激光光束，需要若干光学元件的配置很昂贵。具体而言，需 要两个传感器来记录在测量物体上散射的光线，此外，为了获得两个传感器 所需的频率不同的激光光束，对激光光束进行分光需要旋转光栅，光束在该 旋转光栅上弯曲。这种对机械移动部件的要求非常不利，因为这种配置的寿 命相对有限，并且需要频繁的维护工作。总之，这样会导致这种配置制造、 销售成本高。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是低成本地形成易于使用的配置、如前述类型的相 对简单构造的器件，通过这种配置能够有效获得相对放大的测量体，因此能 够特别可靠地测量线的速度。根据本专利技术，通过如权利要求1所述的方法以及如权利要求10所述的 器件或配置，能够实现上述任务。根据各个从属权利要求能够获得本专利技术的有利配置和其它改进。根据本专利技术的方案的基本要点是LDA方法实施作为参考光束方法，因此光源产生的激光光束被分光和导向器件分为强度或亮度不同的参考光束 和散射光束，因此散射光束强度至少是参考光束强度的两倍。此外根据本发 明的方案的要点是，光源产生的激光光束通过分光和导向器件被分光和导向 的方式是，两个子光束在离开该器件后已经朝向彼此定向，并且在线上交叉 以形成测量体。主要优点在于这样一个事实不须使用会聚透镜使两个激光子光束相交以产生测量体。通过这种方式，不仅构造特别简单，而且能够避免DE 103 42 383 Al中必不可少的聚焦以及激光直径对应地减少。因此两个子光束离开实 质上未聚焦的分光和导向器件后能够被导向线或朝向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用传感器器件无接触地确定在纺织机的线程（６）中运行的线（８）的结构和／或速度的方法，其中，通过光源（１，２）产生激光光束（３），并且利用对所述激光光束（３）进行分光和导向的光学器件（４）将所述激光光束（３）分为至少两个子光束（５ａ，５ｂ），所述至少两个子光束（５ａ，５ｂ）在所述线（８）处再次相遇，从而，根据激光多普勒测速法，受所述线（８）影响和／或被所述线（８）反射的光线产生测量信号，对所述测量信号进行电子测评，以确定所述正在运行的线（８）的结构和／或速度， 其特 征在于： 所述激光多普勒测速法用作参考光束方法，从而所述光源（１，２）产生的所述激光光束（３）被所述分光和导向器件（４）以不同的强度分为参考光束（５ａ）和散射光束（５ｂ），从而所述散射光束（５ｂ）的强度是所述参考光束（５ａ）强度的至少 两倍， 所述分光和导向器件（４）对所述光源（１，２）产生的激光光束（３）进行分光和导向的方式是，当所述参考光束（５ａ）和所述散射光束（５ｂ）射出所述分光和导向器件（４）时已经以角度（β）朝向彼此定向，结果，它们在所述线（８）上交叉，并 且所述参考光束（５ａ）的横向尺寸大于所述运行线（８）的横向尺寸，从而，所述参考光束（５ａ）通过所述线（８）的部分被导向到光学传感器器件（９，１０，１１）内，所述光学传感器器件（９，１０，１１）被设置为用于实现所述激光多普勒测速法。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：费迪南德约瑟夫赫尔曼斯，彼得科恩斯，马丁林登，
申请(专利权)人：威克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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