用于纱线质量监测的装置和方法与流程

本发明涉及用于线性织物结构诸如纱线、丝线、织物纤维和棉条的直径测量和颜色检查的方法和装置。

背景技术：

纱线是通过将相对较短的纤维材料纺成长连续单元而制成的织物结构。原棉被用作用于纱线生产的众多输入材料之一。机纱线被缠绕到线圈上，以便于存储和进一步处理。

纱线均匀度和异性纤维(foreignfiber)是纱线中的重要质量参数。纱线均匀度是指直径沿其长度的变化，这是由于纱线的直径沿其长度有小的变化。沿纱线的长度有许多粗部位和细部位。这影响纱线的均匀度。

“异性纤维”是在织物纱线中存在异物颗粒。织物纱线通常为白色。异性纤维的存在会干扰纱线的颜色均匀度。纱线颜色分析检测或确定异性纤维的存在。这是一种类型的监测。纱线均匀度和异性纤维受使用的材料的质量的影响。纱线均匀度在生产期间也受到纺纱机的影响。由于纱线被快速且大批量生产，因此由人类检查员进行人工检查是不可行的，更确切地说是不切实际的，并且不可能达到自动化生产所需的程度。

技术实现要素：

本发明提供了用于监测纱线质量以便测量纱线直径并且检测异性纤维的方法和设备例如系统和装置。本发明特别适合于纱线的批量机器生产，其对积聚的灰尘颗粒的抵抗力提高并且易于实现。

根据权利要求11所述的本发明的实施方式提供了用于纱线质量监测的方法，该方法由初级光源通过聚焦元件直接照射图像传感器来执行。纵向移动的纱线被放置为光源与图像传感器之间的障碍物。纱线轮廓的图像被聚焦在图像传感器上。纵向移动的纱线由引导元件引导，并且被分成小的连续测量的纱线段，纱线段的纵向尺寸由图像传感器的光敏区域的纵向尺寸、纱线移动速度和图像传感器采样率限定。评估针对每个被测段的图像传感器数据，并且计算纱线的直径。

本发明的实施方式提供了纱线的设置，以在漫射光束中产生障碍物，使得聚焦元件产生具有适合于准确确定纱线直径的清晰纱线轮廓的图像。通过使用聚焦元件，可以消除积聚在被放置于焦点之外的两个光学表面(发射器和接收器)上的灰尘颗粒的影响。另外，通过聚焦元件将来自侧面的不希望的环境光射线从图像传感器向外引导。

在本发明的实施方式中，使用两种类型的光源：初级光源，其直接照射图像传感器；以及次级光源，其射线在到达图像传感器之前从纱线反射。

在根据权利要求12所述的本发明的其他实施方式中，衍射元件用于对光射线的至少一部分进行衍射。经衍射的光射线在图像传感器上产生干涉图案。源自初级光源的未衍射光射线在图像传感器上产生纱线轮廓图像(“纱线轮廓图像”或“轮廓图像”是由纱线阴影和未阻挡的初级光源射线生成的)。源自次级光源(从纱线反射)的未衍射光射线在图像传感器上产生纱线图像。将图像传感器捕获的数据(图像数据或像素数据)生成为纱线轮廓图像、纱线图像和干涉图案的任何组合。

本发明的实施方式消除了现有技术的问题，在现有技术中，光学表面上的灰尘颗粒和纤维在图像传感器上产生清晰的阴影。这些阴影使得无法进行准确的纱线直径评估。本发明的实施方式使得积聚在光学表面上的颗粒不在图像传感器上产生阴影，即使颗粒的大小与测量的纱线本身相当。仅图像传感器上的光强度将降低。然而，该影响通过增加初级光源的功率进行补偿，见权利要求16、17。使用直接的图像传感器照射的另一优点在于，与捕获反射光以进行纱线直径处理(不监测)的配置的所需功率相比，激发图像传感器像素所需的初级光源的功率低得多。

在根据权利要求12所述的本发明的另一实施方式中，与来自初级光源的照射同时地，用次级光照射纱线的测量的部分。次级光源与图像传感器被放置在纱线的相同侧。来自次级光源的光射线从移动的纱线反射，并且被聚焦元件聚焦在图像传感器上。被纱线反射的次级光射线被(放置在聚焦元件前面或图像传感器前面的)衍射元件衍射，并且产生干涉图案。聚焦元件显著提高了图像质量。图像传感器同时捕获移动的纱线轮廓的图像及其相应的干涉图案(见权利要求15)，以用于纵向移动的纱线的进一步的直径测量和颜色分析。

现有技术认为仅测量“从纱线反射的光的量和纱线直径”(用于异性纤维检测)就足够了。然而，迄今为止，没有在纱线批量机器生产期间测量真实异性纤维颜色的建议。

在本发明中，异性纤维的存在被检测为针对已知/测量直径的反射光(仅强度)的变化。当提及用于异性纤维检测的颜色分析时，明显的是，具有关于异性纤维检测的真实颜色的信息是优越的。所要求保护的衍射元件使得能够在单个图像传感器上组合不同类型的信息，并且测量运转纱线的真实颜色分析。这提供了以下可能性：仅将(根据干涉图案计算的)反射光的量用于异性纤维检测(不应用精确的rgb颜色处理)。

因此，所要求保护的具有所述衍射元件的设置不仅有用，而且也是有利的，即使不需要精确的颜色信息亦如此。

因此，“颜色分析”可以被理解为“反射率分析”，并且在技术性理解上更宽泛。例如，为了也包括真实颜色分析和更简单的方法，仅基于来自运转的纱线的反射光的量及其直径来测量该纱线的反射率。

本发明的实施方式使得当采用衍射元件时，不使用直接的颜色感测，从而使用单色图像传感器。通过对图像传感器上对应的像素位置处的光强度进行处理，获得测量的纱线段颜色信息。对应的像素位置取决于颜色波长、纱线直径和纱线位置。单色图像传感器具有高灵敏度和高分辨率，同时不昂贵。

本发明的实施方式使得当使用具有零阶模式特征的衍射元件时，光射线的一部分未衍射地穿过衍射元件，并且聚焦在图像传感器上作为纱线图像或纱线轮廓图像。通过与由图像传感器捕获纱线图像和/或纱线轮廓图像同时地进行捕获来获得由衍射射线产生的干涉图案。通过对捕获的干涉图案进行处理来获得颜色分析，并且通过对捕获的纱线轮廓图像和/或纱线图像进行处理来获得纱线直径。

对于纱线质量监测，从同一纱线段获得颜色分析和纱线直径。这与当代技术形成对比，在当代技术中，用于颜色分析的纱线段数据以及用于纱线直径计算的纱线段数据由分开的独立的光检测器捕获，这取决于纱线移动的速度需要数据同步。

根据权利要求13所述的本发明的实施方式使得单色光、rgb(红-绿-蓝)光、白光、uv(紫外)光和ir(红外)光被用作次级光源。该次级光源照射纱线，并且图像传感器捕获从纱线反射的光射线。特定的光波长适合于异性纤维检测以及各种纱线材料例如棉、羊毛或诸如聚丙烯的合成材料的监测。

根据权利要求14所述的本发明的实施方式使得初级光使用与次级光不同的波长。这样的波长选择与部分覆盖图像传感器的滤光器结合，使得能够仅使用初级光射线来测量(纵向移动的)纱线的直径。

在根据权利要求17或16所述的本发明的其他实施方式中，控制初级光源和/或次级光源的参数，优选地经由反馈来控制初级光源和/或次级光源的参数。反馈基于先前捕获的图像的质量。例如，当先前捕获到具有低光强度的图像时，增加光强度。

根据权利要求1所述的本发明的实施方式针对用于纱线质量监测的装置形式的设备。装置包括照射图像传感器的至少一个初级光源、至少一个聚焦元件、至少一个图像传感器以及用于处理图像传感器数据的控制单元。所提供的测量结果使得能够监测纱线质量。

根据权利要求1所述的装置包括发射漫射光的初级光源，或者使用另外的光漫射器。装置还包括在初级光的光路径上的至少一个光学元件，用于将纱线轮廓图像聚焦在图像传感器上。

在根据权利要求2所述的本发明的其他实施方式中，装置具有用于照射纱线的次级光源，并且在光路径中设置有衍射元件。

在根据权利要求3所述的其他实施方式中，衍射元件是衍射光栅。衍射光栅的优点是简单且经济。

根据权利要求5所述的装置的其他实施方式采用单色光、rgb光、白光、uv光、ir光作为次级光源。次级光源照射纱线，并且图像传感器捕获从移动的纱线反射的光。特定光波长或其组合适合于检测和监测各种纱线材料，例如棉、羊毛或诸如聚丙烯的合成材料。

根据权利要求4所述的本发明的其他实施方式利用具有与次级光源的波长不同的波长的初级光源。这样的波长选择与部分覆盖图像传感器的滤光器结合，使得能够仅将初级光源用作用于测量纱线直径的单个光源。

在另一实施方式中，装置包括：基于先前捕获的图像的质量经由例如反馈控制的初级光源和/或次级光源。例如，当先前捕获到具有低光强度的图像时，将光强度增加。

在根据权利要求7或6所述的装置的其他实施方式中，聚焦元件由来自非球面透镜、镜式透镜、凸透镜和凹透镜的组的至少一个透镜或透镜的组合形成。这些透镜或透镜的组合可以被安装在m12x0.5封装中，请参见http://www.m12lenses.com/board-lenses-s/12.htm。

m12x0.5封装的尺寸和螺距(pitch)使得能够调整焦距，并且m12x0.5封装可以以低成本获得。

在根据权利要求8所述的装置的其他实施方式中，图像传感器由至少一行光敏像素或光敏像素的阵列形成。个别像素或像素区域可以被针对特定范围光波长的滤光器层覆盖。这简化了对所捕获图像的进一步处理以用于直径测量和纱线颜色分析。

在根据权利要求9所述的装置的其他实施方式中，图像传感器像素可以包括微透镜，微透镜用于提高灵敏度并限制广角光射线使得图像更清晰。

在根据权利要求8所述的装置的另一实施方式中，图像传感器是电荷耦合装置类型。使用这种ccd图像传感器，因为它具有高的灵敏度并带来低成本。

可替选地，该装置可以具有互补金属氧化物半导体类型的图像传感器。这些cmos图像传感器具有高速度和低功耗。

在根据权利要求10所述的装置的另一实施方式中或者作为根据权利要求36所述的独立装置中，提供具有以下各项的控制单元：用于快速并行图像数据处理的可编程逻辑阵列(pla)，优选地为fpga，或者专用集成电路(asic)；用于纱线质量监测的微控制器；光源控制电路和电源。

在另一实施方式中，可以使用asic将图像传感器与数据处理集成在一个芯片上。

本发明是对现有技术的改进，因为本发明使得能够在存在大量的灰尘颗粒时进行精确的纱线测量和颜色分析。另外，本发明提供了能够根据由图像传感器捕获的相同图像数据测量纱线直径和检测异性纤维的方法和装置。

本发明的实施方式针对一种纱线质量监测装置或系统。该装置包括：用于发射光的第一光源(例如，初级光源)，光传播(例如，行进)限定光路径；漫射器，其靠近第一光源，用于漫射所发射的光；图像传感器，其被从初级光源发射的经漫射的光照射，用于根据对光路径中移动的纱线的照射捕获纱线轮廓图像；聚焦元件，其在光路径中在第一光源与图像传感器之间，用于将纱线轮廓图像聚焦在图像传感器上；以及控制器，其与图像传感器通信，用于对所捕获的纱线轮廓图像进行处理以确定纱线直径。

可选地，该装置另外包括：用于照射纱线的第二光源(例如，次级光源)，反射光的传播限定光路径；衍射元件，其在光路径中在纱线与图像传感器之间，从纱线反射的次级光源光的衍射用于在图像传感器上产生干涉图案；以及控制器还被配置用于处理干涉图案以获得纱线颜色分析。

可选地，衍射元件是衍射光栅。

可选地，初级光源和次级光源发射不同波长的光，并且该装置还包括滤光器，该滤光器至少部分覆盖图像传感器，用于阻挡由次级光源照射的并从纱线反射的光。

可选地，次级光源发射一种或更多种类型的光，包括单色光、rgb(红-绿-蓝)光、白光、uv光(紫外光)或ir光(红外光)。

可选地，聚焦元件包括一个或更多个透镜，例如非球面透镜、镜式透镜、凸透镜、凹透镜及其组合。

可选地，聚焦元件包括m12x0.5封装中的一个或更多个透镜。该封装在功能上表现为保持有透镜的透镜保持器。

可选地，图像传感器包括：一行或更多行感光像素；并且可选地，图像传感器为cmos(互补金属氧化物半导体)传感器类型或ccd(电荷耦合装置)类型。

可选地，图像传感器包括被配置成限制广角光射线的微透镜。

可选地或单独地，控制器包括：可编程逻辑阵列(pla)，其用于图像数据处理以获得纱线直径和/或纱线颜色分析；与pla通信的光控制电路，其受pla控制；以及与pla通信的微控制器，该微控制器被编程为根据经处理的图像数据评估纱线均匀度和/或纱线异性纤维含量。

本发明的实施方式涉及一种纱线质量监测的方法。该方法包括：用来自初级光源的光照射图像传感器，该初级光源被配置用于在图像传感器上产生纱线的轮廓图像，该初级光源由漫射器漫射并由聚焦元件聚焦在图像传感器上，初级光源、漫射器和聚焦元件对准以限定光路径；通过图像传感器获得纱线的轮廓图像，移动的纱线被定位在光路径中在初级光源与图像传感器之间；以及出于纱线质量监测的目的对纱线轮廓图像进行处理以获得纱线直径。

可选地，该方法还包括：由次级光源照射移动的纱线，使得来自次级光源的光从移动的纱线反射；将所反射的光聚焦在图像传感器上；使来自移动的纱线的反射光发生衍射以使得在图像传感器上产生干涉图案；从图像传感器获得干涉图案；以及对干涉图案进行处理以获得纱线颜色分析。

可选地，该方法使得次级光源发射至少一种类型的光，包括：单色光、rgb光、白光、uv光、ir光及其组合。

可选地，该方法使得初级光源照射的波长与从次级光源发射的光的波长不同，并且可选地，该方法还包括：用滤光器覆盖图像传感器的一部分；使从初级光源发出的光穿过滤光器至图像传感器的一部分；以及阻挡从纱线反射的光，以使得仅来自初级光源的照射用于测量移动纱线的直径。

可选地，该方法使得由图像传感器同时执行移动纱线的轮廓图像的捕获和干涉图案的捕获。

可选地，该方法使得其另外包括：在反馈回路中基于对来自图像传感器的先前捕获的图像的处理结果，控制初级光源以一定强度发射光。

可选地，该方法使得其另外包括：在反馈回路中基于对来自图像传感器的先前捕获的图像的处理结果，控制次级光源以一定强度发射光。

根据先前的公开内容明显的是，初级光和次级光可以被称为第一光和第二光(或者甚至是光和另外的光，如权利要求18和28中所使用的)。一种光是从光源到图像传感器的直射光(在光源和图像传感器之间光通过纵向移动的纱线)。另一种光是从移动的纱线反射的反射光。两种类型的光都可以是独立的公开内容和独立的权利要求(或其组合)。

除非本文另外定义，否则本文所使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的一个普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。尽管与本文所描述的那些方法和材料相似或等同的方法和材料可以在实践或测试本发明的实施方式中使用，但是在下面描述了示例性的方法和/或材料。在有冲突的情况下，以包括定义的专利说明书为准。另外，材料、方法和示例仅是说明性的，并不旨在必然是限制性的。

通过阅读要求保护的发明的实施方式和权利要求的详细描述，本发明的附加目的和特征将变得明显。实施方式(和附图)中示出的特征不应被视为必不可少的，是权利要求中需要的，这不应当意味着该特征在其提及的地方没有公开。

附图说明

对附图进行参照。

图1是根据本发明的实施方式的系统的透视图。

图1a是根据本发明的实施方式的系统的另一透视图，该系统使用了沿着纵向移动的纱线的长度部分纱线厚度变化。

图2是根据本发明的实施方式的系统的透视图。

图2a是根据本发明另一实施方式的系统的透视图，该实施方式仅使用了提供来自移动(运转)的纱线1的反射光的光源7。

图3是图1和图2中的控制器的框图。

图4a和图4b是在图1和图2的系统的控制器中执行的用于纱线均匀度监测和异性纤维检测的处理的流程图。

具体实施方式

应该理解，下面描述和描绘的特定实施方式是为了说明而提供的，而不是将所公开和要求保护的发明限于这样的示例。

本发明的实施方式在功能上涉及纱线质量监测，例如用于纺织行业中使用的所有纱线的纱线质量监测。

图1示出了示例性装置中的纱线质量监测系统，其中，初级光源2(第一光源)直接照射图像传感器3，使得光沿着光路径100传播。这例如经由漫射器5和聚焦元件6。

引导元件10(例如，由间隔开的元件10a和10b引导，元件10a和10b可以设置成用于使移动的纱线1定向或者使移动的纱线1稳定)使纵向移动的纱线1稳定。纱线1被引导作为来自光源2的、照射纱线后面的图像传感器3的漫射光的障碍物。

在本说明书中使用的移动的纱线1的段或部分(segmentorportion)比所显示的粗部位1y和细部位1x短，因此，若干测量的连续段可以表示整个粗部位或细部位以用于监测纱线的目的。

图la说明了图1的设置，并且具有纵向移动的纱线1，该纵向移动的纱线1在测量段中具有纱线1中的粗部位1y，并且被示出为处于使得该粗部位1y的一部分的轮廓图像被聚焦在图像传感器3上的位置。图像传感器接收来自光源2的、被元件5漫射并被元件6聚焦的光射线。通过图像传感器实现到电信号的转换——并且取决于图像传感器的类型，ccd型或cmos型、线取向或面取向，输出3a用沿着电信号线或路径3a的由“x”表示的若干数据线来传输串行信号或总线信号。

纱线段(部分或样本)是纱线的在图像传感器的积分(曝光)时间期间通过聚焦元件的焦点(其图像聚焦在图像传感器3上)的连续部分。该时间可以是例如37μsec(对于图像传感器3的27khz的示例性帧速率)。当纱线1以400m/min(＝6.7m/sec)纵向移动时，纱线段具有大约0.25mm的长度(该长度实际上将受到图像传感器像素的大小和聚焦元件6的影响，因此纱线的速度v1和传感器采样率1/t3(t3是采样时间(间隔))是最重要的)。

关于纱线段的信息(在该示例性实现方式中，该信息为0.25mm的纱线长度)包含在像素数据(图像传感器的一帧/图像，传感器3的一行像素)中。

监测使用(不相同的)纱线段的关于它们的特性诸如直径和/或颜色和/或反射率的连续测量。这是因为它通过聚焦元件的焦点(纱线1沿轴线200移动)。进一步评估测量数据，以用于纱线质量数据记录或立即动作(例如，切掉纱线粗部位)。这同样适用于示出在稍微高于粗部位1y的位置处的纱线细部位1x。

对于下一次采样，当细部位1x经过焦点时，测量在记录链中建立另一数据。像素数据采样越快(以纱线1的相同速度v1)，则用于纱线质量监测所测量的纱线段越短。转到图2，聚焦元件6引导未被阻挡的光射线通过衍射元件8，使得在图像传感器3上形成纱线轮廓的图像。例如，衍射光栅可以用作标准的且容易得到的衍射元件8。

纱线轮廓图像——本文也称为轮廓图像——例如是从纱线例如移动的纱线1由来自初级光源2的未被纱线阻挡的光以及纱线的阴影产生的图像。纱线直径通过由控制器4(也称为控制单元)对图像传感器3上的纱线轮廓图像进行处理来确定。

如图2所示，次级光源7(第二光源)被添加至图1中的系统。该次级光源7发出不同于初级光源2的波长的光。术语“初级”和“次级”是用于识别光源的名称，其他识别为2和7，甚至其他名称是第一光源和第二光源。初级和次级并不意味着给予它们优先级。并且技术装备所采用的光源通常不是自然光源，而是“人造光”，当启用光并照射纵向移动的纱线段时，隐式地读取光。本公开内容并不意指接通(自然的)阳光以准备纱线质量监测。

该次级光源7与图像传感器3位于移动纱线1的同一侧，并用于照射移动纱线1的一部分。次级光源7可以是多个相同或不同的光源7。

从纱线1反射的发射光也沿着光路径100传播至图像传感器3，其沿着该光路径100的前部部分传播。使用多于一个的次级光源7来例如检测异性纤维材料或增加照射强度。

来自光源7的完整光路径具有成角度的性质，该光路径从光源7处开始，沿第一路径部分120，并且在光照射到移动的纱线1并从纱线1反射之后，其路径与前面提到的路径100相同。这是从光源2处开始的完整直线路径100的前部路径部分。

衍射元件8用于使从移动纱线1反射的次级光射线的至少一部分衍射，这在图像传感器3上产生干涉图案。例如，对于白光，衍射元件8产生彩虹光谱。剩余部分的反射光射线通过衍射元件8而不被衍射，并在图像传感器3上产生聚焦纱线图像。该聚焦纱线图像例如用于纱线1的直径测量。

当采用衍射元件8时，作为图像传感器3的彩色图像传感器被作为图像传感器3的单色图像传感器代替。作为图像传感器3的单色图像传感器能够实现高灵敏度和高分辨率。通过对图像传感器3上的相应像素位置处的光强度进行处理，从捕获的干涉图案中获得被测纱线段颜色信息。

当衍射元件8具有零阶模式特征时，部分光射线未衍射地通过衍射元件8，并且聚焦在图像传感器3上作为纱线图像和/或纱线轮廓图像。与由图像传感器3捕获纱线图像和/或纱线轮廓图像来获得纱线图像和/或纱线轮廓图像同时地，通过捕获由衍射射线产生的干涉图案来获得干涉图案，并(在控制器4中)对该干涉图案进行处理以获得颜色分析。这例如有助于确定纱线中的异性纤维——例如纱线中移动的异性纤维含量——以及确定纱线直径。可以监测纱线质量，使得从相同的纱线段(或部分)获得颜色分析和纱线直径。

滤光器9可以部分地覆盖图像传感器3，并且仅允许来自初级光源2的射线通过。这可以用于纱线1的直径测量，而滤光器9阻挡来自次级光源7的光射线。控制器4进行的干涉图案处理可以用于确定纱线1中异性纤维的存在。

纱线轮廓图像和干涉图案被图像传感器3同时期捕获，并且例如，在同一时间被捕获。

基于从纱线反射的光射线，干涉图案可以源自次级光源7。而纱线轮廓图像可以源自初级光源2。

对图像传感器3上的距纱线图像特定距离处的干涉图案的光强度的处理可以用于纱线1的颜色分析。例如，通过作为图像传感器3的彩色图像传感器实现对纱线1中的异性纤维的检测。单色图像传感器3可以用作图像传感器3。

次级光源7用于与来自初级光源2的照射同时期地——例如同时地——照射纱线。次级光源7与图像传感器3放置在纱线1的同一侧。来自次级光源7的光射线从移动的纱线1反射，并由聚焦元件6聚焦在图像传感器3上。来自次级光源7的由纱线1反射的光射线被(放置在聚焦元件6前面或图像传感器3前面的)衍射元件8衍射。因此在图像传感器3处产生干涉图案。

移动纱线的轮廓的图像及其相应干涉图案被图像传感器3同时捕获，用于进一步的直径测量和颜色分析。聚焦元件6提高了图像传感器3处的图像质量。

如果需要异性纤维检测，则使用用于照射的次级光源7来例如通过衍射元件8(以及来自控制器4的处理，如下文所述)产生干涉图案。次级光源7例如具有特定的波长，诸如单色光、rgb光、白光、uv光、ir光或其任何组合光的波长。

聚焦元件6用于消除由累积在光学表面(光源2、光源7和聚焦元件6)上的灰尘颗粒或其他异性颗粒或周围环境颗粒引起的畸变效应。另外，聚焦元件6引导不需要的侧向环境光射线，引导这些环境光射线离开图像传感器3或者引导到图像传感器3之外。

聚焦元件6可以形成为单个透镜或一组透镜，一个或多个透镜可以包括非球面透镜、镜式透镜、凸透镜、凹透镜及其组合。焦距可以是能够通过操纵调校螺纹(adjustingthread)以旋转聚焦元件6的透镜壳体来调整的。

例如，使用m12×0.5型的带壳聚焦透镜，因为其螺距完全满足设备的应用，并且这样的透镜购置成本低。m12×0.5封装的尺寸和螺距允许进行焦距的调整。取决于当前测量的纱线1的图像质量，可以使用若干透镜。

图像传感器3例如由至少一行光敏像素形成。每个像素例如是正方形或矩形形状的光敏区域。各个像素可以是单色的，或者对特定的波长范围是敏感的。图像传感器3例如是ccd型或cmos型，并且形成为一行或更多行感光像素。图像传感器3的每个像素包括例如用于增加灵敏度和限制广角光射线的微透镜，从而产生更清晰的图像。

如图2a所示的光源7单独照射移动的纱线1，而没有来自光源2的照射。光源7与图像传感器3放置在纱线1的同一侧。由该光源7提供的光从移动的纱线1反射并且通过聚焦元件6聚焦在图像传感器3上。来自光源7的一部分光线被移动的纱线1反射，并且被放置于聚焦元件6前面或图像传感器3前面的衍射元件8衍射。在附图中，衍射元件8处于聚焦元件6与图像传感器3之间的光路径中。因此，在图像传感器3处产生干涉图案，用于移动(运转)的纱线的颜色分析。剩余的未衍射光线在图像传感器上产生纱线图像，并且当仅应用光源7时用于直径处理。

因此，仅使用纱线反射光在图像传感器3处产生干涉图案。

图3示出了控制器4的功能。控制器4可以包括电源38和计算机例如微控制器30，其具有集成电路，该集成电路带有具有其他嵌入式功能件的处理器内核，所述其他嵌入式功能件例如为i/o外围设备(i/o为输入/输出)、数据存储器、程序存储器。控制器4还可以包括i/o接口34、光源控制电路35和可编程逻辑阵列模块36(pla模块)。pla模块36在根据捕获的图像数据进行纱线直径计算和颜色分析上发挥作用。

微控制器30的程序存储器(例如，arm、atmelavr、intel8051以及它们的任意组合)存储下述可执行指令：所述可执行指令运行用于确定纱线均匀度(粗和细部位)(参见图4a)和异性纤维检测(参见图4b)的算法。i/o接口34用于与主机系统进行数据交换。主机系统例如是纺纱机纱线质量控制系统的中央单元(或者是卷绕机纱线质量控制系统的中央单元)。主机系统可以是与整个纺纱机/卷绕机的中央单元集成，或者它可以是分开的。主机系统经由通信总线连接至控制器4。

控制器4可以包括光源控制电路35，其可由pla36控制。例如，图像传感器3和控制单元4的功能可以集成在专用集成电路(asic电路)中，以简化装置并且提供针对纱线质量测量的低成本解决方案。控制器4的所有部件可以直接或间接地彼此通信。示出了允许控制器中的装置的通信的总线架构b。可以有更多这样的总线架构，对于独立通信尤其如此。

控制器可以经由至pla36的反馈来控制初级光源2和/或次级光源7的参数。该反馈基于如来自与pla36连接的图像传感器3的至少一个先前捕获的图像的质量。优选地，使用更多图像。例如，当图像传感器3先前捕获了具有低光强度的图像时，光强度被增加(如从光源控制电路35发信号给初级光源和次级光源)。

现在将注意力转向图4a和图4b，其示出了详述根据另外的实施方式的计算机实现的处理的流程图。还参照图1至图3所示的元件。图4a和图4b的处理和子处理是通过控制器4执行的计算机化处理。上述处理和子处理可以例如手动地、自动地或手动和自动组合地执行，并且可以例如实时地执行。

在图4a中，纱线直径的分析和确定开始于在框402处由pla36针对预定长度的每个纱线段读取基于从(初级)光源2发射的光的(来自图像传感器3的)像素数据。然后，在框404处，pla36对读取的像素数据应用规则和策略，以确定读取数据的图像对比度是否在预定范围内。

如果在测试块404处为“否”，则处理移动至调整框406，其中在块406处，通过光源控制电路35调整例如初级光源2的光源强度以在开始于框402处的下一测量周期中获得可接受的图像对比度。处理从框406移动至框408。

在框404处，如果图像对比度在预定范围内，则处理可以继续至框408。在框408处，pla36通过利用例如阈值方法处理来自像素的数据而确定纱线直径，该阈值方法例如将像素数据二进制化并且对与纱线1相对应的像素进行计数。

从框408处，该处理可以继续至框410，在框410中将所确定的捕获纱线段图像的纱线直径值存储在微控制器30中。

在框412处，微控制器30可以确定所存储的纱线直径值的历史(先前存储的值)是否不满足预定的粗度(例如，纱线均匀度)标准。如果是(检测到不满足)，则对于若干连续测量的纱线段(对于指定类似的样本尺寸的任意数量预定段)，纱线直径在可接受范围之外，例如，太细或太粗，并且在框414处，i/o接口34可以将纱线均匀度警告a发送至主机系统。如果满足标准(纱线直径在预定的粗度范围内)，则该处理返回至框402，从该框402处继续读取另一像素数据。当例程从块414退出时，也进行返回。

纱线均匀度警告a是针对可接受范围来监测移动的纱线的结果。当根据测量的监测检测到纱线参数在给定范围之外时，产生作为警告的a信号。

这里所示的“框”可以在微控制器软件或pla程序化功能中起作用，或者作为硬件编码的元件起作用。意思是框可以被读取和理解为功能(以及它们的相互关系)。

在图4b中，纱线异性纤维的分析和确定开始于在框452处通过pla36针对预定长度的每个纱线段读取基于从纱线反射的次级光源7的光的像素数据。然后，在框454处，pla36对读取的像素数据应用规则和策略，以确定图像对比度是否在预定范围内。

如果在框454处为“否”，则处理移动至框456处，其中在框456处，例如，通过光源控制电路35将次级光源7的光源强度设置成在下一测量周期中产生可接受的图像对比度。从框456处，处理进行至框458。此外，在框454处，如果图像对比度在预定范围内，则该处理也移动至框458。在框458处，pla36确定纱线段的rgb(红-绿-蓝)颜色值(所谓的颜色分析)，例如，通过处理相对于纱线图像位置在特定位置处的图像传感器3像素的光强度来确定。

从框458处，该处理继续至框(功能)460，在此将每个确定的rgb颜色值存储在与微控制器30相关的数据存储器中。然后在功能462处，由微控制器30确定所存储的纱线rgb颜色值的历史(当前和先前存储的值)是否满足针对异性纤维的预定标准。如果“是”，则对于若干连续的纱线段在纱线1中存在足够的异性纤维从而在框464处使i/o接口34向主机系统发送异性纤维警报。从框464处，或者如果在框462处为“否”，则处理返回至框452处，并且从该框452处继续。警报或警告信号a是针对“存在异性纤维”属性监测纱线的结果。

本发明的实施方式的方法和/或系统的实现可以涉及手动地、自动地或手动和自动组合地执行或完成所选择的任务。

此外，根据本发明的方法和/或系统的实施方式的实际仪器仪表和装备，可以使用操作系统通过硬件、通过软件或通过固件或通过硬件、软件和固件的组合来实现若干所选择的任务。

上述处理包括其部分可以通过软件、硬件及软件和硬件的组合来执行。这些处理及其部分可以通过计算机、计算机式装置、工作站、处理器、微处理器、其他电子搜索工具和存储器以及与其相关联的其他非暂态存储式装置来执行。该处理及其部分也可以实施为：机器等可读的可编程非暂态存储介质，例如包括磁盘、光盘等的压缩盘(cd)或其他盘；或其他计算机可用存储介质，包括磁的、光的；或半导体存储装置；或其他电子信号源。