用于监视纺织机上移动纱线的参数的cmos光学检测器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于设备的包括多个光学元件的CMOS光学检测器，其用于在纺织机上利用纱线（2）借助于一个辐射源（3）到传感器（4）的个体光学元件（41，42）上的垂直投影检测移动纱线（2）或另一线性纺织形成物的参数。该传感器（4）的光学元件（41，42）被布置在垂直于纱线（2）的投影的移动方向的两个平行的行中，每个光学元件（41，42）在其输出处产生对应于其照射强度的模拟信号并且每个光学元件（41，42）为矩形，由此第一行的个体光学元件（41）被定向为使得其较长侧边处于纱线（2）的投影的移动方向上，而第二行的光学元件（42）被定向为使得其较长侧边垂直于纱线（2）的投影的移动方向。
【专利说明】用于监视纺织机上移动纱线的参数的CMOS光学检测器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括多个光学元件的CMOS光学检测器，其用于使用纱线图像借助于单个辐射源在检测器的光学元件上的垂直投影来对纺织机上的移动纱线或另一线性纺织材料的参数进行监视。
【背景技术】
[0002]CH643060公开了一种用于确定诸如纱线之类的线性主体的直径的已知设备，其中待测量的纱线横跨辐射源和光学检测器之间的区域进行移动，其中纱线直径通过检测器被遮蔽部分的宽度所确定，即通过被遮蔽的辐射敏感元件的数量所确定。然而，该技术方案并不解决光源稳定性的问题，其也不允许对纱线的表面结构进行更为详细的分析。
[0003]根据CH643060的方案的缺陷被根据EP1051595B1 (CZ286113)的一种用于检测移动线性纺织形成物的厚度的方法所消除，其中线性纺织形成物在辐射源和CCD辐射传感器之间的辐射通量中移动，该CCD辐射传感器通过评估CCD传感器的个体元件的照射程度而对移动的线性纺织材料的阴影进行监视，由此基于被遮蔽的元件而确定线性纺织形成物的实际厚度。对CCD传感器的至少一个被照射元件的照射强度进行连续评估，并且辐射源所发射的辐射的强度取决于CCD传感器的一个被选择元件的照射强度与预确定照射数值的比较，利用该手段在操作期间保持CCD传感器的元件的所期望的恒定照射强度。
[0004]通过在移动线性纺织形成物的图像的定界线上监视并评估CXD传感器的元件的照射强度来实现根据该方案的用于确定移动线性形成物的实际厚度的更为准确的方法。
[0005]为了根据该方案确定移动线性纺织形成物的厚度和同质性，对移动线性纺织形成物的图像的定界线内的元件的照射强度进行监视和评估。
[0006]尤其出于实现对线性光学传感器的信号更好且更有效的评估以及获得关于纱线直径可能的最准确数据的目的，用于执行根据EP1051595B1 (CZ286113)的方法的设备进一步被改进。
[0007]获得关于纱线直径的最准确的可能数据也是其它方案的目标。例如，专利US6242755B1公开了一种用于对不确定长度的纤维纺织材料进行无接触测量的方法，其中该纺织材料在至少一个辐射源的测量范围内被照射并且其阴影通过辐射而投影到接收设备上，该接收设备包括相邻布置的一行传感器单元。该纤维纺织材料的直径基于被遮蔽的传感器单元以及部分被遮蔽的一个或两个相邻传感器单元来确定，由此以与被完全遮蔽的图像的数量成比例的方式按比例地确定仅部分被纺织材料图像的遮蔽的单元的数值。
[0008]这个方案的缺陷在于对在线操作的纺纱机上的被部分遮蔽的单元的评估是困难且复杂的，其原因在于纤维纺织材料在该行传感器单元前方的振荡或振动。个体单元也可能由于纱线在感测(整合)时间间隔期间的移动而非由于纱线直径的实际改变而被部分遮蔽。
[0009]依据以上所提到的内容，EP1051595B1 (CZ286113)和US6242755B1提供了非常相似的用于确定诸如纱线之类的线性纺织形成物的直径的方法。其原因在于如下事实:EP1265051B1的 优先权日:为1998年I月14日并且直至1999年10月13日(作为CZ286113)和 1999 年 7 月 22 日(作为 W099/036746 的 EP1051595B1)才公开，而专利 US6242755B1 的 优先权日:为1999年7月8日，因此 优先权日:更早的专利EP1051595B1 (CZ286113)仅在US6242755B1的 优先权日:之后公开并且不构成其【背景技术】。
[0010]这两种方案的缺陷在于如下事实:实际仅对所测量纱线的整体长度中的最小限度长度进行测量，由此在非常短的长度区段上测量该数值，例如在测量纱线厚度时，在对其自身进行处理之前必须以复杂的方式进行整合，以便消除或者至少最小化在测量非常短的纱线区段期间所出现的偶发现象的影响并且同时实现测量纱线参数的所要求精确。这由如下事实引起:纱线以例如lm/S的特定速度在传感器前方进行移动，由此使用CCD光学传感器监视纱线的一般速度大约为1X1 ms。由于用于对纱线无接触测量的CCD光学传感器的辐射敏感元件的尺寸大约为10 Mm X 10 Mm,所以这样的设备仅能够以诸如I m/s的运动速度在纱线整体长度的1%上实现纱线参数的实际测量，这已经被证明是不足够的。
[0011]因此，在CZ298929中开发和描述了能够对纱线的整体长度的更大部分进行测量的、用于纱线的无接触测量的设备，其原理在于:光学检测器的辐射敏感元件为矩形并且其在纱线移动方向上的尺寸大于其在与纱线移动方向垂直的方向上的尺寸，由此所描述的该感测元件在纱线移动方向上的尺寸处于15 Mm至200 Mm的之间范围内。这意味着使用与之前段落中所提到的相同纱线移动速度和相同感测频率，实际上可以在其整体长度的1.5%至20%的范围内对纱线参数进行测量。辐射传感器能够由CMOS光学传感器或CCD传感器所组成。布置在行中的辐射传感器的每个辐射敏感元件与其照射的状态和/或强度的评估设备相耦合，由此该评估设备可以是辐射传感器的集成部分。这种设备的缺陷在于其专门满足对于传感器和处理器之间数据传输的高要求，这导致对于所连接处理器的更高要求，并且在整体上，这使得该设备的评估潜力下降。
[0012]CZ298929的缺陷由根据CZ299684的用于对移动纱线的属性进行无接触测量的设备所消除，其中线性光学传感器连同用于对线性光学传感器的信号进行处理和/或评估的电子电路的至少部分一起被合并在半导体专用集成电路(ASIC)上，由此用于对线性光学传感器的信号进行处理和/或评估的电子电路连同线性光学传感器一起被布置在共同的半导体支撑物上和/或被布置在一个共同箱体之中。
[0013]这样布置的优势尤其在于如下事实:对传感器信号的处理和/或评估的初始操作在一个集成电路中进行，并且因此它们不被传感器和处理器之间的概率的数据流动所限制，因为没有必要从设备的出口传输关于哪个像素被照射以及哪个未被照射的详细信息，但是以数字形式直接传输关于纱线直径的数据，由此关于纱线直径的数据基本上对数据传输具有更低的要求，因为例如对于1000个像素，并没必要传输1000比特的信息，而是仅传输与纱线宽度相关或者与被连续遮蔽和/或照射的像素数量相关的10比特信息。与传感器集成的用于处理和/或评估信号的电路能够使用与传感器相同的频率，如今在CMOS线性光学传感器的情况下，该频率通常等于20-40 MHz0
[0014]该方案的缺陷在于个体像素的纯数字评估系统，当像素根据所设置的比较水平而被划分为被照射和未被照射的时，纱线直径通过被辐射像素的宽度之和所确定。此外，难以对像素或辐射源上的可能起尘(dusting)以及它们的老化过程进行监视。
[0015]EP1015873B1描述了一种用于通过光学检测器记录纵向移动的线性主体的至少一个参数的设备，该光学检测器由两个分离的传感器所组成，它们中的至少一个是数字的而至少一个是模拟的。因此该检测器包括根据不同原理进行工作或者根据不同原理评估其信号的两种类型的传感器，一种原理是数字的而另一种是模拟的。
[0016]这种方案的优势尤其在于如下事实，除了相对平滑主体的直径之外，所监视主体的表面结构也能够在特定限制内被测量。例如，在纱线的情况下，可以在不使纤维突出的情况下数字测量纱线的主体，并且以模拟的方式对纱线的起毛度(hairiness)(即伸出纱线的纤维末端的百分比)进行测量。借助于评估技术，该检测器甚至能够针对改变的测量条件被适配，并且补偿或者考虑例如传感器上的杂质和残余物的影响。然而，该光学检测器不能针对外部辐射的改变和/或光源老化被适配。
[0017]这种方案的缺陷尤其在于如下事实:使用了两种类型的不同传感器，即数字的和模拟的，由此来自两种类型传感器的信号被完全分离地接收和记录，并且以这种形式，它们被传输至上级评估设备以便进行处理，特别是在模拟信道的情况下，这导致下列步骤成为必要:在处于评估设备中之前对以这种方式所获得的数据及其主要处理进行后续的数字化。这对于评估设备的计算能力提出了无法接受的高要求，尤其是在生产机器上直接发生的对关于拉长纱线的数据的在线处理期间。此外，对来自传感器的数字和模拟区段的信号进行关联的必要性也要求计算能力，如该专利申请中所描述的，如果其单纯通过编程手段来执行的话。此外，纱线在垂直于其基本生产移动的方向上的不可控移动可能对从一个或多个模拟传感器所获得的模拟信号造成不利影响。显然，这种布置在实验室测量设备中使用时是可接受的，在实验室测量设备中，纱线质量以适当速度并且以纱线在传感器前方的位置的适当稳定性进行离线评估，但是根据技术和经济的观点两者，将传感器直接在纺纱机和卷纬机上在线使用是完全不适合的。
[0018]遵循完全独立地对来自数字和模拟区段的信号进行处理的这个设备的另一个缺陷在于如下事实:这些信道中的每一个都表现出不同类型的误差，误差例如取决于温度和周围光线，并且在模拟信道的情况下，它们还取决于引入到模拟导体之中的噪声和电磁干扰信号，基于该专利中所描述的原理，该模拟导体必须具有特定最小限度的长度，在该长度中其受到来自纺纱机的周围设备的电磁干扰的影响。
[0019]显然能够在实验室中使用测量设备的情况下形成无干扰的环境，但是当在纺纱机和卷纬机上在线使用时则并非如此。
[0020]除了以上所提到的用于通过线性CXD传感器检测厚度的方法之外，EP1051595B1(CZ286113)还描述了一种对移动的线性纺织形成物进行连续监视的方法，其中因为线性纺织形成物在平面辐射源和矩阵CCD传感器之间进行移动，所以该移动的线性纺织形成物在多个感测平面中被监视，并且因此其应当能够在纺织机上在线使用。然而，对照射状态和/或强度的评估在个体行中的矩阵CCD传感器的每个元件中执行。该评估因此是复杂、缓慢且昂贵的，并且因此该设备不能在诸如纺纱机或卷纬机之类的生产或处理纱线的纺织机上使用。
[0021]本发明的目标是提供一种用于检测移动纱线的参数的设备的光学检测器，其能够直接在纺纱机或卷纬机上使用，并且与【背景技术】相比，其用来获得与更大长度扩展的纱线缺陷(尤其是直径缓慢改变的缺陷)相关的信息。而且，该设备确保了更高的测量准确性和敏感度并且同时对于诸如周围光线或光源老化之类的外部影响具有高抵抗。另一个目标是直接在该光学检测器中执行与纱线参数的监视有关的大部分数学运算。
[0022]在纺纱期间，尤其在对较低质量的原材料进行纺纱期间，灰尘覆层覆盖检测器的检测区域和/或光线的出口区域，这可以对测量结果造成非常不利的影响。
[0023]因此，本发明的另一个目标是尽最大程度可能减少光学检测器污损。
【发明内容】
[0024]本发明的目标通过一种根据本发明的包括多个光学元件的光学检测器来实现，其原理在于:该检测器的光学元件被布置在垂直于纱线的投影的移动方向的两个平行的行中，由此每个光学元件在其输出处产生对应于其照射强度的模拟信号并且每个光学元件为矩形，第一行的光学元件被定向为使得其较长侧边处于纱线的投影图像的移动方向上，而第二行的光学元件被定向为使得其较长侧边垂直于纱线的投影图像的移动方向。
[0025]该光学检测器的传感器按以下方式进行构造，其能够提供与拉长纱线的属性相关的复杂信息，并且同时能够消除环境的不利影响。这通过使用两行光学元件来实现，由此个体光学元件在其输出提供对应于照射强度的模拟信号，其中这些行由相互垂直地定向于每一行中的矩形光学元件所组成。出于遮盖第二行的光学元件的目的，第一行光学元件主要用来检测纱线直径以及纱线在传感器前方的当前位置。第二行光学元件尤其用来获得与外部照明、传感器的起尘程度相关以及与表面结构相关的信息。
[0026]根据监视拉长纱线的质量和几何形状的视点，有利的是，第一行中的光学元件的较短侧边和较长侧边的比率的范围从1:10到1:200，优选为1:100。由于侧边长度的这一比率以及由于当前半导体技术的现有潜力，第一行的矩形像素的较长侧边的长度被发现处于0.05和0.4 mm之间的范围内。因此，在该长度上，直接在传感器上而且以模拟方式对与纱线直径相关的信号进行整合，并且因此确保了纱线的所有区段都将被测量，但是同时该长度小于纱线中被监视的最小缺陷。棉结通常长于I _，而直径缓慢改变的缺陷则长许多倍。因此，最优的是使用具有如下长度的光学元件:在一个感测期间以被监视纱线纺织形成物的假设最大速度通过光学元件前方的纱线长度将与光学元件的长度相同。
[0027]第二行中的个体光学元件的较短侧边和较长侧边的比率处于1:2和1:10之间的范围中，优选地为1: 5。这一选择的原因具体是第二行的光学元件的较长侧边的长度与通常被拉长纱线的直径的可比性，在对来自第二行光学元件的信号的处理期间，通过适当遮盖被完全照射的光学元件和/或完全被遮蔽的光学元件，这能够提高纱线表面结构的评估精确度。另一方面，针对第二行光学元件的较短侧边选择非常短的长度，也是为了获得与纱线表面结构相关的尽可能多的细节。
[0028]还有利的是，第二行的个体光学元件的数量对第一行的个体光学元件的数量的比率处于在10:100和20:2000之间的范围中，优选为16:1024。这种布置保证基于从第一行光学元件所获得的关于纱线在检测器前方的位置的数据来获得关于下述两者的相关数据:作为光学元件的第一行上的信号整合结果的纱线直径，以及作为使用仅被部分照射的第二行光学元件的结果的表面结构。
[0029]为了提高测量精确度并且确保两行总是测量纱线基本相同的区段，光学元件的两行之间的距离小于第一行的矩形光学元件的较长侧边的长度，并且同时，第一行光学元件的外侧与第二行光学元件的外侧之间的距离至多为第一行光学元件的较长侧边长度的两倍。
[0030]由于传感器的每个光学元件在其输出产生模拟信号这一事实，所以第一行和/或第二行的任何被完全照射的光学元件都能够被用来获得与外部光、传感器的灰尘覆盖程度相关的信息或者与辐射源的老化相关的信息。由于传感器能够在被完全照射、被部分照射和完全被遮蔽的光学元件之间进行区分，所以还能够在纱线在传感器中移动时从传感器获得该信息。通过比较被完全照射的光学元件的数值和/或它们的变化，可以识别出不同的外部影响并且还可能对其进行补偿。
[0031]第一行的个体光学元件的出口通过一个或几个模拟多路复用器而连接至至少一个模数转换器，由此第二行的每个光学元件的出口连接至模数转换器的入口。由于第一行的大量光学元件，使用多路复用器使得所需模数转换器的数量减少，并且使得它们布置于其上的半导体支撑物的表面积减小，并且因此该光学检测器的价格更低。
[0032]用于第一行的各组光学元件的一个或多个模数转换器具有比用于第二行的个体元件的模数转换器更低的分辨率。由于以下:事实光学元件的第一行主要用来测量纱线直径，并且在与矩形光学元件的较长侧边相对应的距离中，整合来自对应于该距离的纱线长度的信号，所以较低分辨率的模数转换器足以充分完成其功能。由于半导体结构的属性，该模数转换器表现出较低的数字化噪声水平。而且，通过对光学检测器的半导体支撑物的为实现具有更高分辨率模数转换器所要求表面面积的影响来证明该方案合理。
[0033]两个平行的行中的光学元件连同第一行的模拟多路复用器以及用于处理光学元件的模拟输出信号的对应模数转换器一起布置在共同半导体支撑物上，由此所有模数转换器的出口都连接至被布置在相同半导体支撑物上的光学检测器的可编程设备的入口，该可编程设备诸如微处理器或现场可编程设备(FPGA、CPLD)。通过可编程设备直接在光学检测器中对模拟信号的整合处理使得能够消除干扰信号，干扰信号总是给在较长距离上的模拟信号传输带来负担，并且还可能明显降低纱线清理器中所连接的处理器在数据的后续处理和纱线缺陷评估期间的计算能力。在纱线清理器中评估纱线质量的实际过程所需的所有必要数据都从光学检测器获得，该数据已经被预处理并准备。因此，该光学检测器自身持续以其最大频率对纱线进行采样以便防止纱线高速移动时的信息丢失，将已经预处理的相关信息传递至纱线清理器的可编程设备和/或上级系统。
[0034]此外，该光学检测器的可编程设备有利地包括用于对来自模数转换器的输出的数据进行复杂处理的数字可编程装置，该模数转换器对应于两行中的光学元件。利用该数字可编程装置，可以更为简单地对数据进行预处理并且甚至能够应用极其有效的算法。针对各种应用和/或为了满足纱线清理器的可编程设备和/或上级系统在机器操作期间的各种要求，编程能够控制和改变用于预处理数据的方法。此外，对集成的程序的可能修改比光学检测器的新的半导体结构的完全新方案简单得多。
[0035]对于与上级系统和/或纱线清理器的可编程设备的通信有利的是，共同半导体支撑物上存在用于与这些设备通信的集成电路。
[0036]在另一个实施例中，在共同半导体支撑物上，优选地在图像传感器的可编程设备中，还存在用于对纱线质量进行评估并且对纱线缺陷进行分类的集成数字可编程装置，并且无需使用纱线清理器的可编程设备或者能够使用具有明显较低性能的可编程设备。
[0037]两行矩形光学元件彼此紧密间隔地定位在共同半导体支撑物上，由此在任意时刻提供关于纱线的实质上相同区段的信息。能够以关于共同辐射源、光学系统的布置以及辐射在纱线移动方向的具体辐射散布的高精确度来说明这一点。而且，处理来自两行光学元件的模拟输出信号的所有必要的电子评估电路定位在共同半导体支撑物上。
[0038]根据本发明的方案的主要益处在于，提供与从两行光学元件所获得的纱线参数相关的完整信息的所有信号都直接在光学检测器中被处理，以使得在该光学检测器的出口处具有与所监视的纱线区段的瞬时参数相关的复杂信息，并且该复杂信息被传输至纱线清理器的可编程设备用于对拉长或经处理纱线的质量进行评估并且检测其中的缺陷。因此，纱线清理器的该可编程设备的计算能力并不被大量数据的实时处理所妨碍并且能够被用于纱线瞬时质量的复杂评估、缺陷检测和分类，所有这些都以低成本实现，这在我们考虑这些纱线清理器直接应用于包括多个操作单元的生产机器上这一事实的情况下是必要的。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]附图中示意性示出了根据本发明的检测器实施例的示例，其中图1示出了检测器的布置，图2图示了纱线清理器的布置，并且图3示出了传感器。
【具体实施方式】
[0040]用于检测诸如纺纱机或卷纬机之类的纺织机上的移动纱线的参数的设备包括箱体1，其中形成用于纱线2的通道的凹槽11。凹槽11在一侧开口，这使得能够将纱线2插入凹槽11之中。辐射源3的输出部分和光学检测器5的传感器4彼此相对地布置在凹槽11的侧壁之中。
[0041]在所图示的实施例中，辐射源3包括发光二极管31和光学透镜32，光学透镜32用来形成通过凹槽11并且作为对纱线2的投影的垂直投影的结果而将阴影投射在光学检测器5的传感器4上的平行射线束。
[0042]光学检测器5的传感器4包括两行平行的光学元件。第一行的光学元件41为矩形并且被定向为使得其较长侧边处于纱线2的投影移动的方向。第二行的光学元件42也为矩形，但是它们被定向为使得其较长侧边垂直于纱线2的投影移动方向。在第一行光学元件41的输出处以及第二行光学元件42的输出处，存在与对应的光学元件41、42的照射或遮蔽强度成比例的模拟信号。两行的光学元件41、42都通过CMOS技术形成。图3示意性表示纱线2的图像投影于其上的传感器4的光学元件41、42，由此个体光学元件41、42中的黑色指示由被完全照射或被部分照射的光学元件41、42所发射的模拟信号的大小。
[0043]在所图示并描述的实施例示例中，第一行的每个个体光学元件411、412、...41η的尺寸为2X200 μ m，它们的间距为4 μ m，这意味着个体光学元件之间的距离为2 μ m。第一行的个体光学元件411、412、...41η的通常数量为1024。由此得出光学元件的第一行的长度大约为4 _，从而所监视的纱线形成物的直径处于数十至数百ym的量级，并且纱线缺陷的直径可以几倍于纱线直径。从以上所提到的事实得出，在所图示的实施例示例中，第一行的光学元件41的较短和较长侧边的比率为1:100。
[0044]光学元件的光敏感度由其表面积所定义。如果光学元件的表面积小则其敏感度也小，并且必须使用更好光性能的辐射源。由于用于监视纱线投影宽度的光学元件被要求尽可能窄这一事实，因为光学元件的宽度和光学元件之间的间距确定测量精度，并且因此为了实现最优敏感度，需要与辐射源的潜能相结合的特定长度的光学元件。如果我们通过其较短和较长侧边的比率来定义光学元件，则比率1:10表现为下限数值而比率1:200表现为上限数值。能够在仍然保持可接受的经济条件的同时使用这些数值。
[0045]光学检测器5通常以其最大频率进行工作，诸如每秒钟4000次采样。因此，理想的是使用具有以下长度的光学元件:在感测期间以假设的纱线速度通过光学元件前方的纱线长度将与光学元件的长度相同。如果假设的纱线速度为480 m/min，则其对应于8 m/s即8000 mm/s的速度。因此，被监视的纱线2在一秒内在检测器5的前方移动8000 mm，这意味着在每次采样期间在传感器前方存在长度为0.2 mm (200 μ m)的纱线2。
[0046]在所图示且描述的实施例示例中，第二行的每个光学元件42的尺寸为254X50μ m，它们的间距为256 μ m，这意味着第二行的光学元件42之间的距离为2 μ m。第二行的光学元件42的通常数量为16，并且因此光学元件的第二行的长度与光学元件的第一行的长度相同，即大约为4 _。由此得出，在所图示的实施例示例中，第二行的光学元件42的较短和较长侧边的比率大约为1:5。对于本领域技术人员显而易见的是，第二行的光学元件42的较短和较长侧边的比率还能够在某种程度上进行修改而对该行以及两行光学元件的系统的测量精度没有不利影响。最优比率表现为在1:2至1:10之间的范围中。
[0047]两行的个体光学元件41、42互相紧密间隔地进行定位以使得它们能够在任意时刻提供关于纱线2的基本相同区段的信息。光学元件41的第一行和光学元件42的第二行之间的距离43短于第一行的矩形光学元件41的较长侧边的长度，并且同时，第一行光学元件41的外侧与第二行光学元件42的外侧之间的距离最多为第一行光学元件41的较长侧边长度的两倍。如果光学元件42的第二行被定位成接近于光学元件41的第一行，则两行光学元件都提供关于纱线2的基本相同部分的信息。
[0048]光学元件41、42的输出以模拟方式进行处理并且随后由模数转换器进行处理，从而获得每一行的光学元件41、42的照射强度的精确数值，如图3中所示。
[0049]图1中示意性表示了光学检测器5的连接示例，其中虚线指示半导体支撑物，其上布置有传感器4的光学元件41的第一行。第一行的个体光学元件411、412、...41η的出口利用一个或几个模拟多路复用器410连接至一个或几个模数转换器6，由此在图示的实施例中，使用了一个多路复用器410和一个模数转换器6。模拟多路复用器410以及一个或多个模数转换器6连同传感器4的第一行的光学元件41 一起布置在共同半导体支撑物上。
[0050]理想情况下，每个个体光学元件应当拥有其自己的具有高分辨率的快速模数转换器。转换器的分辨率越高，所要求的芯片面积就越大，并且设备价格自然就越高。因此，有利的是，针对包含多个光学元件的第一行使用模拟多路复用器以及较小数量的模数转换器。该共同半导体支撑物上还布置有传感器4的光学元件42的第二行。第二行与第一行平行，并且第二行的每个个体光学元件421、422、...42η的出口连接至模数转换器61、62、...6η的入口，这些模数转换器被布置在具有以上所描述的元件的共同半导体支撑物上。模数转换器61、62、...6η通过其数量和所要求的面积对第二行的个体光学元件421、422、...42η的数量进行限制，因此，模拟多路复用器以及较小数量的模数转换器也能够用于第二行，如在第一行的情形中所示出并描述的。所有模数转换器6、61、62、...6η的出口连接至光学检测器的可编程设备7 (微处理器、FPGA/CPLD)的入口，可编程设备7布置在共同半导体支撑物上并且包括对来自传感器的两行个体光学元件41、42的信息进行处理的数字装置。检测器5的可编程设备7包括未图示的数字装置和/或数字可编程装置，它们用于对来自对应于两行光学元件41、42的模数转换器6、61、62、...6η的出口的数据进行复杂处理。
[0051]光学检测器5的可编程设备7使得可以按更简单的方式对从个体光学元件41、42所获得的数据进行预处理并且应用甚至更为高效的算法。此外，对集成的程序的可能修改基本上比光学检测器5的表面结构的完全新方案更为简单。
[0052]编程使得能够针对各种应用和/或操作期间来自上级系统的各种要求而控制和修改用于预处理数据的方法。
[0053]光学检测器5的可编程设备7的装置用来在检测器中直接对数据进行预处理，通过这种手段，后续处理操作期间的负担被显著降低。光学检测器5提供已经针对纱线2的质量的实际评估进行了预处理和准备的所有必要数据。光学检测器5自身以这种方式以其最大频率对纱线2进行连续采样以便消除纱线2高速移动的信息损失。这样采样的初始数据不必例如通过通信数据总线在光学检测器5和用于处理的其它单元之间传输，相反它们直接在检测器5中以高速被预处理，并且针对进一步处理，光学检测器5提供促进进一步评估的数据。
[0054]在所图示的实施例中，在光学检测器5的共同半导体支撑物上存在通信数据总线8的集成电路，通信数据总线8用于与纱线清理器的可编程设备9进行通信，可编程设备9用于评估纱线2的质量以及分类纱线2的缺陷。纱线清理器的可编程设备9与纱线清理器的通信数据总线10相耦合，通信数据总线10用于从纱线清理器至上级系统的数据传输并且用于由这些上级系统对纱线清理器进行控制。
[0055]在未图示的实施例中，用于评估纱线2的质量以及分类纱线2的缺陷的数字可编程装置是光学检测器5的可编程设备7的部分。
[0056]用于第一行的各组光学元件41的一个或多个模数转换器6具有比用于第二行的个体光学元件421、422、...42η的模数转换器61、62、...6η更低的分辨率。
[0057]工业实用性
根据本发明的光学检测器能够在用于生产和/或处理纱线和类纱线线性纺织形成物的机器上使用。
[0058]参考列表
1-箱体 11-凹槽
2-纱线
3-辐射源
31-发光二极管
32-光学透镜
4-光学传感器
41-第一行光学元件
411、412、...42η-第一行的个体光学元件 410-模拟多路复用器
42-第二行光学元件
421、422、…42η-第二行的个体光学元件43-光学元件的第一和第二行之间的距离
5-在共同半导体支撑物上的光学检测器6、61、62、…6n_模数转换器
7-光学传感器的可编程设备
8-光学传感器的通信数据总线
9-纱线清理器的可编程设备
10-纱线清理器的通信数据总线。
【权利要求】
1.一种用于设备的包括多个光学元件的CMOS光学检测器，其用于在纺织机上利用纱线(2)的图像借助于一个辐射源(3)到传感器(4)的光学元件(41，42)上的垂直投影检测移动纱线(2)或另一线性纺织形成物的参数，其特征在于:该传感器(4)的光学元件(41，42)被布置在垂直于纱线(2)的投影的移动方向的两个平行的行中，由此每个光学元件(41，42)在其输出处产生对应于其照射强度的模拟信号并且每个光学元件(41，42)为矩形，由此第一行的光学元件(41)被定向为使得其较长侧边处于纱线(2)的投影的移动方向上，而第二行的光学元件(42)被定向为使得其较长侧边垂直于纱线(2)的投影的移动方向。
2.根据权利要求1的CMOS光学检测器，其特征在于:第一行中的光学元件(41)的较短侧边和较长侧边的比率的范围从1:10到1:200，优选为1:100。
3.根据权利要求1或2的CMOS光学检测器，其特征在于:第二行中的光学器件(42)的较短侧边和较长侧边的比率处于1:2和1:10之间的范围中，优选地为1:5。
4.根据权利要求1至3中任一项的CMOS光学检测器，其特征在于:第二行的个体光学元件(421，422，…42η)的数量与第一行的个体光学元件(411，412，…41η)的数量的比率处于从10:100到20:2000的范围中，优选为16:1024。
5.根据之前任一项权利要求的CMOS光学检测器，其特征在于:光学元件(41，42)的两行之间的距离小于第一行的矩形光学元件(41)的较长侧边的长度，并且同时，第一行的光学元件(41)的外侧与第二行的光学元件(42)的外侧之间的距离最多为第一行的光学元件(41)的较长侧边长度的两倍。
6.根据之前任一项权利要求的CMOS光学检测器，其特征在于:第一行的个体光学元件(411，412，…41η)的出口通过一个或几个模拟多路复用器(410)连接至至少一个模数转换器(6)，由此第二行的每个光学元件(421，422，…42η)的出口直接地或通过模拟多路复用器连接至模数转换器(61，62，…6η)的入口。
7.根据权利要求6的CMOS光学检测器，其特征在于:针对第一行的各组光学元件(41)的一个/多个模数转换器(6)具有比针对第二行的个体元件(421，422，…42η)的模数转换器(61，62,…6η)更低的分辨率。
8.根据之前任一项权利要求的CMOS光学检测器，其特征在于:两个平行的行中的光学兀件(41,42)连同用于处理光学兀件(41,42)的模拟输出信号的对应模数转换器(6，61,…6n)—起布置在共同半导体支撑物上，由此所有模数转换器(6，61，62，…6n)的出口都连接至被布置在相同半导体支撑物上的光学检测器(5)的可编程设备(7)的入口。
9.根据权利要求8的CMOS光学检测器，其特征在于:光学检测器(5)的可编程设备(7)包括用于对来自对应于两行的光学元件(41，42)的模数转换器(6，61，62，…6n)的出口的数据进行复杂处理的数字可编程装置。
10.根据权利要求9的CMOS光学检测器，其特征在于:用于与纱线(2)清理器的可编程设备(9)进行通信的电路被合并在共同半导体支撑物上。
11.根据权利要求9的CMOS光学检测器，其特征在于:该光学检测器(5)的可编程设备(7)包括用于对纱线(2)质量进行评估并且对纱线(2)缺陷进行分类的数字可编程装置。
【文档编号】G01B11/10GK104374781SQ201410335230
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】P.考萨里克, M.斯图萨克, L.哈杰克 申请人:里特捷克有限公司