專利名稱：用于鑒別縱向移動的纖維粘合織物中夾雜物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鑒別縱向移動的纖維粘合織物中夾雜物的方法和裝置。
這樣一種方法和這樣一種裝置已經(jīng)由CH674379了解到了。此時(shí)用多色的或者白光照射紡織纖維材料，例如紗線，并在二個(gè)各自只對一種顏色靈敏的傳感器上產(chǎn)生了紗線的圖象。傳感器的輸出信號傳到一個(gè)電子差值電路上。由于紗線中有夾雜纖維而引起的這種顏色變化就使差值電路的輸出信號發(fā)生瞬時(shí)的改變，只要這種顏色與原棉有不同的話。
由EP 0652432已知有一種方法和一種裝置。此處同樣也用一個(gè)多色光源照射縱向運(yùn)動著的紡織織物，并同時(shí)檢測在至少二個(gè)波長上的反射光。同時(shí)也要檢測緊靠紅外范圍內(nèi)的波長，以便由此檢測出夾雜材料，這種材料的顏色與待檢驗(yàn)的紗線的基礎(chǔ)顏色是一致的。
這些已知的方法和裝置的缺點(diǎn)在于，在可見光的光譜范圍內(nèi)不可能與夾雜物例如聚丙烯有肯定的區(qū)別。但是因?yàn)榫郾┳鳛槊藁ù虬玫陌b材料應(yīng)用很廣，而且并不總是很仔細(xì)地清除這些打包用的外罩物，因此必須考慮到部分由聚丙烯制成的包裝物可能混入棉花里并可能在棉花加工過程中隨時(shí)出現(xiàn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。雖然由塑料工業(yè)已知有基于強(qiáng)烈吸收塑料中C-H結(jié)合物的方法。相近的用來鑒別棉花中聚丙烯的附件并不是很富有啟示的，這種鑒別的方法就是通過吸收3.43μm的輻射光來驗(yàn)證棉花中的聚丙烯，之所以不是很富有啟示則是因?yàn)榫郾┖兔藁ㄟ@二者都以黑暗表面而出現(xiàn)。在這些情況下就很難順利地鑒別出聚丙烯，而且可能會導(dǎo)致是否存在有聚丙烯的錯(cuò)誤結(jié)論。
如在本發(fā)明的專利權(quán)利要求書中所指出的，本發(fā)明解決此項(xiàng)任務(wù)就是提出能夠避免這些缺點(diǎn)并且保證對于用于紡織產(chǎn)品的聯(lián)合成紗線、毛網(wǎng)或散纖維的纖維中的聚丙烯進(jìn)行更好、更簡單和快速鑒別的方法和裝置。
實(shí)現(xiàn)的方法就是有目的地充分利用由棉花、毛等等制成的纖維和例如聚丙烯等夾雜物的不同強(qiáng)度的反射。此處我們依據(jù)的是在實(shí)際的基本材料上輻射光的反射，一方面是纖維粘合織物，另一方面是夾雜物都是由這種基本材料組成的。而已知的方法都是根據(jù)添加料(例如顏色)的性質(zhì)來進(jìn)行鑒別的。顏色的吸收和反射都是在與剛才的基本材料，例如纖維素或者化學(xué)纖維，例如作為用于纖維粘合織物纖維的基本材料的尼龍等不同的波長范圍內(nèi)的。本發(fā)明充分利用了以下事實(shí)在某種波長范圍內(nèi)通過纖維和通過夾雜物時(shí)紅外輻射的反射的區(qū)別要比在另外的波長范圍內(nèi)時(shí)更強(qiáng)烈。當(dāng)然根據(jù)附件的不同可能有好的結(jié)果或者差的結(jié)果。按照本發(fā)明建議就是協(xié)調(diào)這二種觀點(diǎn)，從而出現(xiàn)所要的結(jié)果。首先所用輻射光至少有一個(gè)波長，此時(shí)在纖維的基本材料上和在夾雜物上的反射是盡可能不同的值，以便能夠進(jìn)行良好的選擇。第二點(diǎn)，所用光的至少有一個(gè)波長比較有利的選擇方法應(yīng)該使此處被看作為基本材料，作為載體或者作為夾雜物的一種背景的纖維盡可能少地或者甚至不反射光線。那么這就允許指示出在這樣一種背景前面的不反射這種光線的基本材料。根據(jù)這種方法就用某個(gè)波長的光對檢驗(yàn)物加載并且此時(shí)只有夾雜物(此處尤其是聚丙烯)作為明亮的光斑而出現(xiàn)。此時(shí)我們在背景和檢驗(yàn)物體之間就不能夠區(qū)分開。這意味著，光線與其基本材料是很匹配的，因而吸收了這些光，而且聚丙烯至少部分地反射了輻射光線，其中用于傳感器的背景如同纖維粘合織物的基體一樣都出現(xiàn)黑暗。實(shí)現(xiàn)的方法是例如使背景吸收、反射或者散射在一個(gè)吸收器里的光線。作為背景也可以使用一種光學(xué)元件，例如一種介電的濾波器，其反射已適配。
簡而言之，應(yīng)該用紅外光線對纖維粘合織物加載并測量由一種有限的波長范圍構(gòu)成的反射光，其中與基本值偏差很大的值就指示出一種夾雜物。這有限的波長范圍可以對光線濾波或者直接通過一種適合的光源來產(chǎn)生。有限的波長應(yīng)該適配于基本材料(例如對天然纖維來說，就是纖維素)的吸收光帶。波長為大約2.95μm左右的吸收光帶是特別有利的，因?yàn)樵诖朔秶鷥?nèi)纖維素吸收了。在此范圍內(nèi)纖維素為“黑色”，而且對背景的適配可以方便地實(shí)現(xiàn)，這些對于保證測量與纖維粘合織物的直徑之間的獨(dú)立性是必要的。也可以選出二種波長，它們適配于纖維和夾雜物的基本材料，從而使夾雜物在二種波長時(shí)引人注意地不同。
按本發(fā)明的裝置因而具有一種適合的光源，一種用于限制波長范圍的結(jié)構(gòu)裝置和一個(gè)檢波器。這樣一種結(jié)構(gòu)裝置尤其是一種濾波器，它將光線中具有不希望的波長的那些部分排除掉。圖象系統(tǒng)可以有，但不是一定要有。由檢波器輸出的信號的分析處理的電路就連接在這檢波器上。
在一種特別的方案中也可以這樣來設(shè)計(jì)按本發(fā)明的方法，就是使反射光區(qū)分并濾波成至少二種光線，測量每種光線的已濾波部分并將這些測量值相互聯(lián)系起來考慮或進(jìn)行計(jì)算以便指示出夾雜物。
由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)尤其在于因此產(chǎn)生了明確地要解釋的信號，這種信號可靠地指出了是否有這種夾雜物或者沒有。本發(fā)明同樣地允許在各種不同的波長時(shí)運(yùn)用此方法并因而產(chǎn)生出二個(gè)信號，如果這二個(gè)信號大小相同或者得出相同的結(jié)論，那么就指示出了一種夾雜物。在二種波長時(shí)的測量也可以無須使背景適應(yīng)于檢驗(yàn)物，就能鑒別出夾雜物。如果可以在二種波長時(shí)達(dá)到適配，那么這可以是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這樣人們就可以計(jì)算出例如在一種唯一的波長范圍內(nèi)反射光數(shù)量的很大差值以及在另一個(gè)波長范圍內(nèi)的比較微小的或者反向的差值并對其充分利用，從而同樣也可以有一個(gè)明確的結(jié)論。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于這種裝置可以由本身已知的并且市場上可買到的結(jié)構(gòu)元部件組合而成。由于此處并不檢測顏色或者對基本材料的添加物，在有植物性雜質(zhì)或者污染物時(shí)就不會產(chǎn)生錯(cuò)誤的故障信息，若是植物性雜質(zhì)和應(yīng)該對光線起作用的基本材料的天然纖維那么也是這樣。用這種方法和對應(yīng)的裝置就可以鑒別在不同種類的纖維粘合織物上的夾雜物，也就是說除了在紗線上之外，尤其是在棉紗帶、毛網(wǎng)和散纖維等上。
以下根據(jù)一個(gè)實(shí)例和相關(guān)的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖示為
圖1按本發(fā)明裝置和第一種實(shí)施方案示意圖，圖2表示了按本發(fā)明的裝置的第二種實(shí)施方案的示意圖；圖3表示了纖維和夾雜物的反射特性，圖4表示了一種用在此裝置中的濾波器的特性曲線；圖5輸出信號的變化曲線，圖6按本發(fā)明裝置的另外一種實(shí)施方案。
圖1表示有一種纖維粘合織物1，此處設(shè)計(jì)為紗線，還有二個(gè)光源2，3，它們對著背景4給纖維粘合織物進(jìn)行光照，但并不直接地照射在纖維粘合織物1之后的背景。限制元件5，6一起形成了一個(gè)孔板7，它使得在纖維粘合織物上反射的光14進(jìn)入圖象系統(tǒng)8里。該系統(tǒng)包括有二個(gè)透鏡9，10，它們使光線14射向傳感器11上并進(jìn)行集束。透鏡9，10在一個(gè)中間腔12內(nèi)產(chǎn)生了平行的光線15，因而在那里可以布置一個(gè)濾波器13，它以平行光線15工作。由濾波器13進(jìn)一步導(dǎo)出的光就射到傳感器11上，它經(jīng)由導(dǎo)線16可以輸出信號，該信號與所出現(xiàn)光線的強(qiáng)度有關(guān)而且例如與該強(qiáng)度成正比。經(jīng)過導(dǎo)線16可以使分析處理單元17連接到傳感器11上，該單元有一個(gè)輸出18。但是也可以將一個(gè)傳感器11’連同組合一起的濾光器例如直接布置在孔板7后面并且沒有圖像系統(tǒng)了。或者也可以設(shè)計(jì)一種不集裝有濾波器的傳感器11，11’，并使濾波器直接按照光源來布置但也可以應(yīng)用一種窄帶的光源，例如一種發(fā)光二極管(LED)。
圖2再次表示出了由圖1已知的元件，因此采用相同的標(biāo)號。當(dāng)然此處在傳感器11和透鏡9之間加入了一個(gè)分光器19。該分光器使所接收的光線附帶地轉(zhuǎn)向到傳感器21上，從而形成了附帶的光路20。在二個(gè)傳感器11和21前面各有一個(gè)濾光器28，29。傳感器21同樣地經(jīng)過導(dǎo)線22與分析處理單元17相連接。背景4也可以設(shè)計(jì)成吸收器，或者可以具有一個(gè)吸收器4。
圖3表示纖維材料的反射系數(shù)與照射光線波長的函數(shù)關(guān)系。因此沿著水平軸23表示的是波長值，沿著垂直軸24表示的是反射系數(shù)值。用25表示出了棉花的反射系數(shù)曲線，用26表示出聚丙烯的反射系數(shù)曲線，用27表示毛的曲線。
圖4表示了一種濾光器特性曲線，如對于濾光器13，28和29的設(shè)計(jì)它是有利的。該曲線的寬度以及由此濾光器的光譜反射特性的寬度適應(yīng)于紗線的光譜反射特性曲線，從而一方面使盡可能多的信號通過，并且另一方面只是使反射率適合的那種波長穿過。按照反射的測量作為波長的函數(shù)用計(jì)算可以來進(jìn)行優(yōu)化。因而此處水平軸線34表示了波長值，縱軸線35表示了光的透射值。
圖5表示了可能出現(xiàn)于分析處理單元17的輸出18處或者在一個(gè)傳感器的輸出處的導(dǎo)線16，22里的數(shù)值的實(shí)例。此處在時(shí)間軸上標(biāo)注的是在傳感器中測得的在纖維粘合織物上反射光線的強(qiáng)度值。在一個(gè)對應(yīng)于純粹纖維物料的部件37里幾乎沒有光的反射，相反在部位38里就有了，因而此處信號就升高并指出了一種對光線產(chǎn)生反應(yīng)的夾雜物。
圖6表示了一種實(shí)施例，可以在以散纖維的流出中鑒定夾雜物。為此有一個(gè)通道46，散纖維47就在其中，在一種流動中運(yùn)動。在通道46的一個(gè)窗口48旁邊布置有光源49，50，它們透過窗口48照射于散纖維47。在散纖維47上反射出的光51傳送至一個(gè)圖像系統(tǒng)52并那里也傳送一個(gè)檢波器53。作為光源49，50，例如是用于紅外光的這種光源，這意味著窗口48對于紅外光來說應(yīng)該是可透過的。
本發(fā)明的作用原理如下纖維粘合織物1在圖1所示的裝置里垂直于圖面在其縱向方向上運(yùn)動。另外它也可以在微小程度上在位于圖面里的方向上運(yùn)動。它從一側(cè)受到光源2，3的照射，其中這光線就照在纖維粘合織物1上。反射的光線側(cè)面受限制地通過孔板7并導(dǎo)向透鏡10，9，其中光線也橫穿過濾光器13。在此濾光器13里將那些具有不希望要的頻率成分的光線濾掉，而且只是使對應(yīng)于圖4所示特性曲線的頻率成分通過并成集束到達(dá)傳感器11。若光線橫穿過濾光器13，那么傳感器11才在導(dǎo)線16里有信號，這只有在光線也在纖維粘合織物上反射時(shí)才是這種情況。若濾波器13的光軸33調(diào)定到大約2.95μm，那么就可以參見圖3曲線25的一個(gè)部件39，其中纖維粘合織物(此處例如為棉花)實(shí)際上吸收了所有的光線并因而沒有反射出光，這就是一個(gè)基本值。由傳感器11輸出的測量值在這種情況下至少近似為零。若使背景適應(yīng)于此檢驗(yàn)物，那么在測量時(shí)實(shí)際上它也不輸出信號，而且無法區(qū)分出棉花或純的纖維粘合織物與背景4。這例如可以通過以下辦法達(dá)到使背景是黑色的，也就是說吸收或散射光線，或者也是由棉花或者也是由相同的纖維材料制成。在圖3曲線25的位置39處也可以看到，曲線26與零的偏離很大，而且因此夾雜材料(例如此處為聚丙烯)就反射光線。那么就是這種光線能夠橫穿過帶通濾波器13并在傳感器11中進(jìn)行檢波。在圖5中用曲線部位37，38表示了這種情況。如在圖3中曲線25和26所示，在纖維粘合織物1里的夾雜物和纖維的反射系數(shù)有一個(gè)肯定的差值，這同樣也表示于圖5的部位38里。
如果應(yīng)用按圖2所示的實(shí)施方案，使光線在二個(gè)不同的濾波器28，29里濾波并在傳感器11，21里進(jìn)行檢測，這是同時(shí)發(fā)生的并且涉及到纖維粘合織物上相同的位置。用這種裝置例如可以使濾波器28將其主軸線對準(zhǔn)定位在一個(gè)大約2.3μm波長上，而使濾波器29將其主軸線對準(zhǔn)對位在大約1.5μm上。那么按圖3所示就考慮位置40和41。在這二個(gè)位置40和41處可以看出在纖維粘合織物和夾雜物的反射系數(shù)之間有很大的差別。當(dāng)然纖維1也對射在傳感器11和21上的光產(chǎn)生反射。也可能有這樣的情況就是根據(jù)波長范圍的不同纖維粘合織物1的反射比夾雜物的反射要大。分析處理單元17連續(xù)地處理這些在傳感器11和21里檢測到的光線數(shù)值的信號，并得出最終數(shù)值。要是只有纖維材料而沒有夾雜物，那么由這種計(jì)算處理，如圖5所示，例如得到在按照二條曲線26，26’在位置40和41處測量值之間的差值。這可以按曲線42所示已經(jīng)形成一個(gè)輸出信號，曲線42的部位43表示了一個(gè)基本值。在一種或二種波長時(shí)若背景并不完全適配于基本材料，也會由于纖維粘合織物的密度改變、直徑改變或者位置改變而對信號產(chǎn)生影響。通過對來自傳感器11和21的二個(gè)信號的計(jì)算處理可以將纖維粘合織物密度改變、直徑改變或者也有位置改變的影響與一種真正的夾雜物信號區(qū)分開來。這種方法就可以用在例如波長為2.95和2.35，1.5和1.7，1.5和1.2μm或者用在這些數(shù)值的其它組合時(shí)。
當(dāng)使用二種波長時(shí)，傳感器就從檢測物例如棉花或者毛接收了反射信號并對之進(jìn)行鑒別，在二種波長時(shí)就可以使背景的反射特性適應(yīng)于棉花的反射特性或者適應(yīng)于毛的反射特性。那么就得到二個(gè)信號，它們與直徑無關(guān)，而且二者各自指示出聚丙烯。二個(gè)信號的分析處理具有更多的可靠性。相反，在二種波長時(shí)如果與背景沒有最佳適配的活，那么通過對信號的分析處理在理論上就可以精確地對直徑補(bǔ)償。但由于這“反差反轉(zhuǎn)”(一會兒棉花比聚丙烯更亮些，一會兒相反)當(dāng)有聚丙烯時(shí)這些信號就指向不同的方向上，而在這中間，當(dāng)紗線粗細(xì)變化時(shí)這些信號卻指向同一個(gè)方向，這些就滿足了要求。直徑并沒有被完全而精確地補(bǔ)償，而主要使用了信號的符號，以便區(qū)分開直徑的變動或者是夾雜物。
這種方法的基礎(chǔ)在于纖維粘合織物應(yīng)在波長范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，在此范圍內(nèi)纖維粘合織物或者夾雜物應(yīng)該吸收盡可能多的光，相反夾雜物或纖維粘合織物應(yīng)吸收盡可能少的光。那么在一種情況下纖維粘合織物只有一個(gè)弱的信號，但比較來說夾雜物有強(qiáng)烈的信號，或者反過來。其優(yōu)點(diǎn)是纖維粘合織物與背景的襯托的強(qiáng)烈程度并不重要，而且當(dāng)纖維粘合織物改變其密度和粗細(xì)時(shí)，由此也不受干擾。
作為光源也可以應(yīng)用例如所謂的微型白織燈，它們用鉛玻璃蓋。這就保證了輻射出的光里含有足夠的紅外線成分。
傳感器例如考慮用光導(dǎo)鉛鹽檢測器。但它們具有1/f噪聲，也稱為閃變噪聲或閃光噪聲或者閃變效應(yīng)噪聲。噪音的大小與頻率成反比。因此必須將低頻信號濾出。另一種實(shí)施方案可以用商業(yè)通用的紅外相機(jī)，例如一種行掃描的或者一種FPA(聚焦平面掃描)相機(jī)，它前置有一個(gè)帶通濾波器，最好調(diào)定在2.95μm。
權(quán)利要求
1.用于鑒別在縱向移動的纖維粘合織物(1)中的夾雜物的方法，其特征在于，用紅外線對纖維粘合織物(1)照射并測量由一個(gè)所限定的波長范圍組成的反射光線(14)，其中與基本值(43)偏差很大的值就表示出了夾雜物。
2.按權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于，用濾波來產(chǎn)生一個(gè)波長帶用于限制波長范圍，該波長帶適配于纖維粘合織物的基本材料的吸收帶。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反射光線至少分配并濾波成至少二束光線(14，20)，每束光線都測量濾波過的成分并將這些測量值相互聯(lián)系起來分析比較，以便指出夾雜物。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于每束光線的大大超過和低于某個(gè)波長的成分都要濾波出來。
5.實(shí)施按權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于有一個(gè)光源(2，3)，一個(gè)用于限制波長范圍的裝置(13)的一個(gè)傳感器(11)。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于一個(gè)圖像系統(tǒng)(8)，該系統(tǒng)在傳感器(11)上圍繞待測量的纖維粘合織物描繪出一個(gè)范圍。
7.按權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，分光器(19)至少有另一個(gè)帶通濾波器(29)和另一個(gè)傳感器(21)，傳感器(21)與一個(gè)分析處理單元(18)相連。
8.按權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，有一個(gè)背景(4)用于纖維粘合織物，該背景與脫除雜質(zhì)的纖維粘合織物相比以大致相同的程度吸收這發(fā)射出的光線。
9.按權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，作為背景(4)采用了一種光學(xué)元件，在二種波長時(shí)它具有適配的反射。
10.按權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，一種光線按適配于纖維粘合織物的基本材料的波長來檢驗(yàn)，另一種光線則按適配于夾雜物的基本材料的波長來檢驗(yàn)。
11.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，反射光線的濾波是在一個(gè)波長范圍內(nèi)進(jìn)行的。
12.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，由一個(gè)有限波長范圍構(gòu)成的光線被傳到纖維粘合織物(1)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于鑒別縱向移動的纖維粘合織物中夾雜物的方法和裝置,這種織物主要由毛纖維或棉纖維組成。為了能夠更好地、簡單地、快速地鑒別出紡織產(chǎn)品纖維中的聚丙烯,用一定波長范圍內(nèi)的紅外光(2,3)照射此纖維粘合織物,對反射光進(jìn)行濾波(13)并測量光線的經(jīng)過濾波的部分(11),其中與基本值偏差很大的值就指示出一處夾雜物。
文檔編號G01N21/88GK1353811SQ00808205
公開日2002年6月12日 申請日期2000年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月29日
發(fā)明者P·皮拉尼, H·瓦姆普夫勒 申請人:澤韋格路瓦有限公司