BR112015029542B1

BR112015029542B1 - Aparelho na preparação de sala de fiação, uma sala de descaroçamento ou similares para reconhecer corpos estranhos ou imperfeições em um fluxo de material de fibra ou entre tufos de fibra

Info

Publication number: BR112015029542B1
Application number: BR112015029542-8A
Authority: BR
Inventors: Guido Engels
Original assignee: Trützschler GmbH & Co. KG.
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2022-03-29
Also published as: BR112015029542B8; EP3014252B1; WO2014206509A1; BR112015029542A2; EP3014252A1; DE102013010466A1; CN105308439A; CN105308439B

Abstract

APARELHO EM PREPARAÇÃO DE AMBIENTE DE FIAÇÃO, UM AMBIENTE DE DESCAROÇAMENTO OU SIMILARES PARA RECONHECER CORPOS ESTRANHOS OU IMPERFEIÇÕES EM OU ENTRE UM FLUXO DE MATERIAL DE FIBRA (TUFOS DE FIBRA), E APARELHO EM PREPARAÇÃO DE AMBIENTE DE FIAÇÃO, UM AMBIENTE DE DESCAROÇAMENTO OU SIMILARES PARA RECONHECER CORPOS ESTRANHOS OU IMPERFEIÇÕES DE MESMA COR OU MESMO BRILHO EM OU ENTRE UM FLUXO DE MATERIAL DE FIBRA (TUFOS DE FIBRA). Em um aparelho em preparação de ambiente de fiação, um ambiente de descaroçamento ou similares para reconhecer corpos estranhos ou imperfeições em ou entre um fluxo de material de fibra (tufos de fibra), por exemplo, de algodão, corpos estranhos em ou entre o material de fibra são dispostos para serem iluminados com o auxílio de uma fonte de luz polarizada que coopera com um dispositivo detector (câmera). A fim de tornar possível a detecção confiável de cor e estado de polarização por meios estruturalmente simples, é fornecido um aparelho divisor de feixe que compreende prismas em forma de cunha para uso em um sistema de câmera para detectar cor e estado de polarização, em que parte das informações de cor é disposta para ser separada e detectada com o uso de (...).

Description

[001] A invenção se refere a um aparelho em preparação de ambiente de fiação, um ambiente de descaroçamento ou similares para reconhecer corpos estranhos ou imperfeições em ou entre um fluxo de material de fibra (tufos de fibra), por exemplo, de algodão, em que corpos estranhos em ou entre o material de fibra são dispostos para serem iluminados com o auxílio de uma fonte de luz polarizada que coopera com um dispositivo detector (câmera).

[002] Um problema que surge durante a operação de sistemas de inspeção opticamente operacionais se encontra na diferenciação de material de fibra bom de quaisquer corpos estranhos ou imperfeições de mesma cor ou mesmo brilho que podem estar presentes. Um aparelho com o uso de luz infravermelha, que usa luz UV (efeitos de fluorescência), ou a aplicação combinada de luz transmitida polarizada e luz UV é conhecida a partir do documento DE 10 2008 031 119 A. O documento DE 10 2010 055 523 A descreve um aparelho no qual as informações de cor e estado de polarização são detectadas em uma estação de inspeção, que requer uma disposição de iluminação complicada.

[003] O problema da invenção consiste em fornecer um aparelho do tipo descrito no início que evita as desvantagens mencionadas e que torna possível detectar confiavelmente a cor e o estado de polarização, especialmente, por meios estruturalmente simples.

[004] O problema é resolvido pelos recursos caracterizantes da reivindicação 1.

[005] Como um resultado do fato de que um aparelho divisor de feixe que compreende prismas em forma de cunha é usado, em que, primeiramente, parte das informações de cor é separada e é detectada com o uso de sensores de imagem de uma ou mais faixas de comprimento de onda e, subsequentemente, a faixa de comprimento de onda remanescente é dividida em dois ou mais estados de polarização por uma ou mais camadas de divisor de feixe de polarização e detectada por sensores de imagem, a detecção confiável de cor e estado de polarização é realizada por meios vantajosos e estruturalmente simples.

[006] A invenção inclui um aparelho vantajoso para uma câmera de 4 sensores que têm um divisor de feixe, que detecta simultaneamente as informações de cor e do estado de polarização linear da luz e, através disso, opera na mesma faixa de comprimento de onda.

[007] As reivindicações 2 a 61 contêm desenvolvimentos vantajosos da invenção.

[008] A invenção será explicada em maiores detalhes abaixo no presente documento em referência às modalidades exemplificadoras mostradas nos desenhos, nas quais:

[009] A Figura 1 mostra, em forma de diagrama, um prisma de divisor de feixe de uma disposição de uma câmera de 4 sensores, de acordo com a invenção;

[010] A Figura 2 mostra, em forma de diagrama, a divisão da luz no prisma de divisor de feixe de acordo com a Figura 1;

[011] A Figura 3 mostra um aparelho que tem mais do que um dispositivo de detecção;

[012] A Figura 4 mostra a integração do dispositivo de detecção em uma máquina que tem um eixo de alimentação contínua com um aparelho de separação subsequente;

[013] A Figura 5 mostra a integração do aparelho de acordo com a invenção diretamente após um rolo de abertura; e

[014] A Figura 6 mostra a instalação da estação de inspeção após o rolo de abertura.

[015] A Figura 1 mostra, por meio de exemplo, o prisma de divisor de feixe 4 de uma disposição de uma câmera de 4 sensores, de acordo com a invenção, que elimina as desvantagens acima e assegura que tanto as informações de cor quanto do estado de polarização da luz possam ser usadas conjuntamente em um aparelho e/ou câmera.

[016] O prisma de divisor de feixe 4 que consiste em 4 prismas em forma de cunha é fixado a um painel frontal de câmera 2 por meio de uma montagem 3. A objetiva da câmera 1 é montada no painel frontal de câmera no outro lado. A objetiva 1 projeta uma imagem da cena do objeto que é observada sobre os 4 sensores 5, 6, 7 e 8 através do prisma de divisor de feixe 4. Como os sensores, são aqui selecionados, por meio de exemplo, sensores de varredura de linha CCD que são dispostos e ajustados um em relação ao outro, ao longo de seu eixo geométrico longitudinal em cada uma das quatro faces de saída 9, 10, 11 e 12 do prisma de divisor de feixe 4.

[017] A Figura 2 mostra, então, a divisão da luz no prisma de divisor de feixe 4. A luz branca W projetada na face de entrada 13, cuja luz branca W consiste em uma faixa de comprimento de onda vermelha R, verde G e azul B, mostrada aqui por meio de exemplo através de um feixe de luz no eixo geométrico óptico 14, passa através do prisma 15 até que encontra uma camada de filtro dicroico 22, em que o componente azul B da luz é refletido, de modo que, após a reflexão interna total na face de entrada 13, saia subsequentemente na face de saída 12, onde se projeta sobre o sensor de varredura de linha 8 como um feixe azul 26 indicado por meio de exemplo. A luz remanescente passa através de um vão de ar 19 disposto entre o prisma 15 e o prisma 16, então, entra no prisma 16 e passa através do último pela mesma distância que a camada de filtro 23. O componente vermelho da luz é, então, refletido na camada de filtro 23 e é subsequentemente desviado no vão de ar 19, por reflexão interna total, na direção da face de saída 9, onde encontra o sensor 5 como um feixe de luz vermelha 27 indicada por meio de exemplo. Após o filtro 23, apenas a luz do comprimento de onda verde permanece. A mesma é, então, subsequentemente dividida em suas duas direções de polarização s e p. Para esse propósito, após passar através do prisma 17, a mesma é, então, projetada sobre a camada de divisor de feixe de polarização 24, onde o componente polarizado s da luz é refletido e onde se permite que o componente polarizado p da luz atravesse na direção do prisma 18. O componente polarizado s Gs sai na face de saída 10 como um feixe de luz 28 indicado por meio de exemplo e é incidente no sensor 6. O componente polarizado p remanescente Gp, indicado por meio de exemplo como o feixe de luz 29, passa através do prisma 18 e sai na face de saída 11, após ser projetado sobre o sensor 7.

[018] Os sensores de imagem 5, 6, 7 e 8 são conectados a um dispositivo de pré-processamento de sinal e/ou de avaliação de imagem (não mostrado). Devido ao fato de que os sensores são precisamente orientados um em relação ao outro, a atribuição espacial das informações de imagem em termos de pontos de imagem é concordante. Portanto, no dispositivo de avaliação, as informações de verde originais G podem ser completamente reconstruídas através da adição dos canais Gs e Gp. G = Gs + Gp. Consequentemente, com 4 sensores, são obtidas tanto as informações de cor completas R, G e B quanto as informações de polarização Gs e Gp.

[019] As faixas de comprimento de onda vermelho e azul não são necessárias para a determinação do estado de polarização, mas certamente são para a cor. Por meio de separação dos comprimentos de onda para as faixas de comprimento de onda azul e vermelho, em primeiro lugar, é somente então que a disposição da camada de divisor de feixe de polarização 24 é sensível.

[020] Uma construção vantajosa desse prisma de divisor de feixe é obtida se, em contraste a projetos de 4 sensores conhecidos (como descrito, por exemplo, no documento US 5777673), nenhum vão de ar for fornecido na interface 20 entre o prisma 16 e o prisma 17 e, portanto, a trajetória do feixe de luz 28 não é submetida a desvio adicional por reflexão interna total após a camada de divisor de feixe de polarização 24. Isso fornece substancialmente mais liberdade para selecionar o ângulo de incidência 30, que pode ser selecionado para ser significativamente maior que os 45° usuais, o que é vantajoso para a construção da camada de divisor de feixe de polarização 24. Em contraste, onde o feixe de luz 28 é submetido a desvio adicional em um vão de ar entre o prisma 16 e o prisma 17 (consulte, por exemplo, documento US 5777673), isso resultaria em ângulos de incidência 30 significativamente menores que 45°, o que, por sua vez, é desvantajoso para a construção de um divisor de feixe 24 eficaz.

[021] Uma construção vantajosa do prisma de divisor de feixe 4 é adicionalmente fornecida se o comprimento total do vidro I na Figura 1 tiver o menor tamanho possível, devido ao fato de que comprimento de vidro pequeno é vantajoso para a construção da objetiva 1. Não é possível, entretanto, diminuir o prisma arbitrariamente, devido ao fato de que o espaço de instalação necessário, que inclui o espaço intermediário para os sensores 5, 6, 7 e 8, precisa estar presente. Um comprimento de vidro idealmente pequeno é obtido precisamente quando os feixes de luz 26, 27, 28 e 29 que saem das faces de saída 9, 10, 11 e 12 divergem, ou seja, estão na direção oposta uns aos outros, e, ao mesmo tempo, pelo menos dois prismas em forma de cunha são simétricos entre si, por exemplo, como mostrado na Figura 2, os prismas em forma de cunha 16 e 17 e/ou os prismas em forma de cunha 11 e 15.

[022] No caso de larguras de canal grandes, pode ser vantajoso distribuir uma pluralidade de aparelhos de detecção de acordo com as Figuras 1 e 2 sobre a largura de trabalho de modo que cada detecção aparelho seja responsável apenas por uma seção do canal. Entretanto, aqui também é possível que, para cada seção, ambos os métodos de reconhecimento possam ser colocados em prática com o uso apenas de um detector e uma unidade de avaliação.

[023] A Figura 3 mostra tal disposição, visualizada com a direção de transporte de material perpendicular ao plano do desenho, na qual uma pluralidade de aparelhos de detecção 36 é disposta uma próxima à outra a fim de cobrir uma grande largura de trabalho. O número de referência 37 denota módulos de iluminação. O número de referência 38 denota, por exemplo, uma unidade de avaliação à qual uma pluralidade de aparelhos de detecção é conectada.

[024] A Figura 4 mostra a integração dos aparelhos de detecção de acordo com as Figuras 1 a 3 em uma máquina que tem um eixo de alimentação contínua 50 com um aparelho de separação subsequente. O aparelho de detecção torna possível reconhecer corpos estranhos transparentes ou semitransparentes, ou corpos estranhos fluorescentes com o uso de luz transmitida polarizada. Para esse propósito, a câmera 36 é usada. Por meio do feixe de bocal 43, os corpos estranhos reconhecidos são transportados para fora da estação de inspeção 34 para o interior da câmara de desperdício 46, de onde são transportados para fora da máquina por meio de uma barragem de roda celular 47.

[025] A Figura 5 mostra a integração dos aparelhos de detecção de acordo com as Figuras 1 a 3 diretamente após um rolo de abertura 49, por exemplo, de uma máquina de limpeza R. O eixo de alimentação pneumática 50 é disposto verticalmente.

[026] A Figura 6 mostra a instalação da estação de inspeção em uma linha de alimentação pneumática horizontalmente disposta 51 após o rolo de abertura 49.

Claims

1. APARELHO NA PREPARAÇÃO DE SALA DE FIAÇÃO, UMA SALA DE DESCAROÇAMENTO OU SIMILARES PARA RECONHECER CORPOS ESTRANHOS OU IMPERFEIÇÕES EM UM FLUXO DE MATERIAL DE FIBRA OU ENTRE TUFOS DE FIBRA, compreendendo: uma fonte adaptada para iluminar corpos estranhos no fluxo de material das fibras ou entre os tufos de fibras com o auxílio de uma luz polarizada (Gp, GS) e, para cooperar com um aparelho de detecção (4 a 8, 36) incluindo primeiros sensores de imagem (5, 8) adaptados para detectar pelo menos um comprimento de onda, sensores de segunda imagem (6, 7) adaptados para detectar dois ou mais estados de polarização de um comprimento de onda restante, caracterizado pelo o aparelho de detecção (4 a 8, 36) incluir ainda um sistema de câmera adaptado para detectar cor e estado de polarização e um aparelho divisor de feixe (4) compreendendo prismas em forma de cunha (15, 16, 17, 18) usado no sistema de câmera e adaptado para separar uma faixa de comprimento de onda de luz e pelo menos uma camada de divisor de feixe de polarização (24) adaptada para dividir a faixa de comprimento de onda restante nos ditos dois ou mais estados de polarização, os primeiros sensores de imagem (5, 8) serem adaptados para detectar a faixa de comprimento de onda separada e espaços de ar entre prismas em forma de cunha (15 a 18) dispostos depois que a informação da divisão da parte da cor estiver faltando.

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada divisora de feixe polarizador (24) ser disposta para ter um ângulo de incidência (30) maior que 45°.

3. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos dois dos prismas em forma de cunha (15 a 18) serem simétricos em relação ao outro.

4. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma recombinação computacional da faixa de comprimento de onda restante detectada ser separada em diferentes estados de polarização.

5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um alojamento possuir os sensores necessários para a luz não polarizada de uma dentre as faixas de comprimento de onda que são dispostos juntos com os sensores para a luz polarizada da outra faixa de comprimento de onda.

6. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma pluralidade de aparelhos de detecção operar em seções em paralelo um ao lado do outro.

7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelos espelhos ou prismas serem adaptados para dobrar uma linha de visão da câmera.

8. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo aparelho de detecção incluir um dispositivo de avaliação.

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por um aparelho de separação ser conectado ao dispositivo de avaliação, disposto após a zona de detecção na direção do transporte e adaptado para separar o material estranho.

10. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo sistema de câmeras ter pelo menos uma câmera com filtro polarizador.

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela câmera ter um filtro adaptado para impedir a transmissão de luz UV e/ou luz infravermelha.

12. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma polarização linear da luz, uma polarização circular da luz ou uma polarização elíptica da luz.

13. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela fonte de luz polarizada e o dispositivo detector serem dispostos em diferentes lados dos tufos de fibra.

14. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por apresentar uma supressão de reflexão.

15. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por reconhecer corpos estranhos ou imperfeições da mesma cor ou do mesmo brilho.