CH720486A1 - Investigation of a textile fiber structure containing two components - Google Patents

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CH720486A1
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CH000112/2023A
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Kirstein Kay-Uwe
Jacob Rainer
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Uster Technologies Ag
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Abstract

Ein erfindungsgemasses System besteht aus einem zwei Bestandteile (41, 42) enthaltenden textilen Fasergebilde (4) und einer Vorrichtung (1) zur Untersuchung des textilen Fasergebildes (4). Die Vorrichtung (1) beinhaltet eine Strahlungsquelle (2) zum Senden von elektromagnetischer Strahlung (3) in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes (4) und einen Quantenpunktsensor (7) zum Empfangen der elektromagnetischen Strahlung (5). Eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband weist mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf. Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband sind derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle (2) und jedes der beiden Bestandteile (41, 24) abgestimmt, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors (7) eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile (41, 42) ist. Die Vorrichtung (1) ist einfach aufgebaut und ermöglicht eine Abbildung des Fasergebildes (4) mit hoher Ortsauflösung. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes sowie eine Anwendung dieses Verfahrens.A system according to the invention consists of a textile fiber structure (4) containing two components (41, 42) and a device (1) for examining the textile fiber structure (4). The device (1) contains a radiation source (2) for transmitting electromagnetic radiation (3) in a spectral band in the direction of the textile fiber structure (4) and a quantum dot sensor (7) for receiving the electromagnetic radiation (5). A spectral sensitivity of the quantum dot sensor (7) in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum. The spectral properties of the quantum dot sensor (7) in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source (2) and each of the two components (41, 24) in such a way that an output signal of the quantum dot sensor (7) is a monotonic function of the mixing ratio of the two components (41, 42). The device (1) is of simple construction and enables an image of the fiber structure (4) with high spatial resolution. The invention further relates to a device and a method for examining a textile fiber structure containing two components and an application of this method.

Description

FACHGEBIETSPECIALIST AREA

[0001] Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Qualitätsuberwachung in der Textilindustrie. Sie betrifft ein System bestehend aus einem zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebilde und einer Vorrichtung zur Untersuchung des textilen Fasergebildes, gemass dem ersten Patentanspruch. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes, gemäss den weiteren unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Anwendungen sind die Detektion von Fremdmaterialien in einem textilen Fasergebilde wie Faserflocken, Faservlies, Faserband, Vorgarn, Garn, Gewebe oder Gestrick und die Bestimmung eines Mischungsverhältnisses zweier Bestandteile solcher textilen Fasergebilde. [0001] The present invention is in the field of quality control in the textile industry. It relates to a system consisting of a textile fiber structure containing two components and a device for examining the textile fiber structure, according to the first patent claim. It also relates to a device and a method for examining a textile fiber structure containing two components, according to the further independent patent claims. Preferred applications are the detection of foreign materials in a textile fiber structure such as fiber flakes, fiber fleece, fiber tape, roving, yarn, woven or knitted fabric and the determination of a mixing ratio of two components of such textile fiber structures.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Fremdmaterialien im Garn stellen eines der grossen Probleme heutiger Spinnereien dar. Es handelt sich dabei um Materialien, die sich vom Grundmaterial der Garnfasern, z. B. Baumwollfasern, unterscheiden. Sie können verschiedenen Ursprungs sein, wie z. B. Rückstände der Transportverpackung (Kunststoffverpackungen, Schnure). Zivilisationsverunreinigungen (Russteile, Plastiksäcke) oder Rückstände von Lebewesen (menschliche oder tierische Haare, Pflanzenstängel). Fremdmaterialien führen zu Fadenbrüchen beim Spinnen und Weben, nehmen Farbstoff in anderer Weise an als das Grundmaterial und beeinflussen das Aussehen des textilen Endproduktes. Sie vermindern wesentlich den Wert des Endproduktes. Eine Übersicht über Gewebefehler, die durch Fremdmaterialien verursacht sind, und Empfehlungen zu ihrer Verminderung gibt Abs. 3.8 des USTER<®>NEWS BULLETIN NO. 47 „The origins of fabric defects - and ways to reduce them“, Uster Technologies AG, Marz 2010. [0002] Foreign materials in yarn are one of the biggest problems facing spinning mills today. These are materials that are different from the base material of the yarn fibers, e.g. cotton fibers. They can have various origins, such as residues from transport packaging (plastic packaging, strings), pollution from civilization (soot particles, plastic bags) or residues from living beings (human or animal hair, plant stems). Foreign materials lead to thread breakage during spinning and weaving, absorb dye in a different way than the base material and affect the appearance of the final textile product. They significantly reduce the value of the final product. An overview of fabric defects caused by foreign materials and recommendations for reducing them can be found in Section 3.8 of USTER<®>NEWS BULLETIN NO. 47 "The origins of fabric defects - and ways to reduce them", Uster Technologies AG, March 2010.

[0003] Fremdmaterialien können in verschiedenen Stufen des Garnherstellungsprozesses erkannt und allenfalls ausgeschieden werden, bspw. im Putzereiprozess und/oder im Spinnprozess. [0003] Foreign materials can be detected and possibly eliminated at different stages of the yarn production process, for example in the blow room process and/or in the spinning process.

[0004] Die Ausreinigung von Fremdmaterialien folgt der Art und Weise, wie ein Mensch das Material aussortieren würde. Es kann somit grundsätzlich, unabhängig von der Position im Fertigungsprozess, in die folgenden drei Schritte unterteilt werden: 1) Erkennung des Fremdmaterials; 2) räumliche/zeitliche Lokalisation des Fremdmaterials innerhalb des Prüfguts; und 3) Ausscheidung des Fremdmaterials.[0004] The removal of foreign materials follows the manner in which a human would remove the material. It can therefore basically be divided into the following three steps, regardless of the position in the manufacturing process: 1) detection of the foreign material; 2) spatial/temporal localization of the foreign material within the test material; and 3) elimination of the foreign material.

[0005] Die Erkennung und Lokalisierung mit Hilfe von Detektionsvorrichtungen erfolgen anhand von Unterschieden in einem oder mehreren bestimmten Eigenschaften des Materialstroms. Nicht abschliessend seien hier genannt: Reflexion und Transmission von elektromagnetischer Strahlung, Fluoreszenz oder Dichte. [0005] Detection and localization using detection devices are carried out based on differences in one or more specific properties of the material flow. These include, but are not limited to: reflection and transmission of electromagnetic radiation, fluorescence or density.

[0006] In einfachsten Anwendungen der maschinellen Reinigung wird mit optischen Detektionsvorrichtungen das menschliche Auge nachgeahmt und der Farbeindruck des Materialstroms analysiert, wobei entsprechende Farbunterschiede erkannt werden. Die US-6,452,157 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Erkennen von Verunreinigungen, Fremdmaterialien und -fasern in textilem Fasermaterial. Die Vorrichtung hat mindestens zwei Lichtquellen, die das Fasermaterial abwechselnd mit unterschiedlicher Farbe beleuchten. Ausserdem ist ein Sensor vorgesehen, der die Farben des vom Fasermaterial reflektierten Lichtes empfängt. [0006] In the simplest applications of machine cleaning, optical detection devices are used to imitate the human eye and analyze the color impression of the material flow, whereby corresponding color differences are recognized. US-6,452,157 B1 discloses a device for detecting contaminants, foreign materials and fibers in textile fiber material. The device has at least two light sources that alternately illuminate the fiber material with different colors. In addition, a sensor is provided that receives the colors of the light reflected by the fiber material.

[0007] Elektromagnetische Strahlung, die für die Untersuchung von textilen Fasergebilden besonders geeignet scheint, kann einem der folgenden Wellenlängenbereiche zugeordnet werden: 1) Ultraviolett - ca. 200 nm bis ca. 380 nm 2) Sichtbar - ca. 380 nm bis ca. 780 nm 3) Kurzwelliges Nahinfratot - ca. 780 nm bis ca. 1400 nm 4) Langwelliges Nahinfrarot - ca. 1400 nm bis ca. 3000 nm.[0007] Electromagnetic radiation which appears to be particularly suitable for the examination of textile fibre structures can be assigned to one of the following wavelength ranges: 1) Ultraviolet - approx. 200 nm to approx. 380 nm 2) Visible - approx. 380 nm to approx. 780 nm 3) Short-wave near-infrared - approx. 780 nm to approx. 1400 nm 4) Long-wave near-infrared - approx. 1400 nm to approx. 3000 nm.

[0008] Die Materialzugehörigkeit wird in allen Fällen anhand charakteristischer Signaturen (z. B. Abfolge spezifischer Absorptionsbanden) im Spektrum der am Material reflektierten oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung ermittelt. Die Unterscheidung der charakteristischen Signaturen wird dabei umso genauer, je mehr spezifische Merkmale (z. B. Absorptionsbanden) innerhalb der Signatur für die Unterscheidung genutzt werden. Gemäss dem Stand der Technik gibt es keine spektral auflösenden Strahlungssensoren, welche ohne zusätzliche optische Hilfsmittel, zum Beispiel einen Filter, die spektrale Auflösung realisieren. Filter sind jedoch immer nur auf spezifische spektrale Bereiche optimierbar, z. B. Bandpass, Tief- und Hochpassfilter. Jedes Merkmal, das zur Materialunterscheidung genutzt werden soll, benötigt daher einen dedizierten Sensor innerhalb der Detektionsvorrichtung, der nur auf das Vorhandensein bzw. Fehlen des betreffenden Merkmals anspricht. Je mehr unterschiedliche Merkmale verwendet werden sollen, desto komplexer wird die Detektionsvorrichtung. Das Eingangssignal muss entsprechend auf die verschiedenen Sensoren aufgespaltet werden und verliert dadurch an Intensität. [0008] In all cases, the material affiliation is determined based on characteristic signatures (e.g. sequence of specific absorption bands) in the spectrum of the electromagnetic radiation reflected or transmitted by the material. The differentiation of the characteristic signatures becomes more precise the more specific features (e.g. absorption bands) within the signature are used for the differentiation. According to the state of the art, there are no spectrally resolving radiation sensors that achieve spectral resolution without additional optical aids, such as a filter. However, filters can only ever be optimized for specific spectral ranges, e.g. bandpass, low-pass and high-pass filters. Each feature that is to be used to differentiate materials therefore requires a dedicated sensor within the detection device that only responds to the presence or absence of the relevant feature. The more different features are to be used, the more complex the detection device becomes. The input signal must be split accordingly between the various sensors and thus loses intensity.

[0009] Ausserdem gibt es im Stand der Technik für bestimmte Merkmale derzeit keine räumlich, sondern lediglich zeitlich auflösenden Sensoren. Dies erfordert eine der Detektionsvorrichtung vorgeschaltete Einrichtung, welche Zeit und Ort miteinander verknüpft. Alternativ muss die einfallende elektromagnetische Strahlung zeitlich moduliert und an die Merkmale angepasst werden. Dies ist jedoch für den nicht-sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums teilweise mit grossem Aufwand verbunden. [0009] In addition, the state of the art does not currently include any spatially resolving sensors for certain features, but only temporally resolving sensors. This requires a device upstream of the detection device that links time and location. Alternatively, the incident electromagnetic radiation must be modulated in time and adapted to the features. However, this is sometimes associated with great effort for the non-visible range of the electromagnetic spectrum.

[0010] Befinden sich die Merkmale zudem in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, kann dies unterschiedliche Detektortechnologien erfordern. So sind z. B. Silizium-basierte Strahlungssensoren im Wellenlängenbereich nur zwischen 190 nm bis 1100 nm nutzbar; für längerwelliges Nahinfrarot werden üblicherweise Indiumgalliumarsenid-basierte Strahlungssensoren eingesetzt. [0010] If the features are also in different wavelength ranges, this may require different detector technologies. For example, silicon-based radiation sensors can only be used in the wavelength range between 190 nm and 1100 nm; for longer-wave near infrared, indium gallium arsenide-based radiation sensors are usually used.

[0011] Bei der Unterscheidung von Materialien anhand von Farbunterschieden, wie es im Spinnprozess üblich ist, liegen die genannten Merkmale im sichtbaren Spektralbereich. Da der Farbeindruck ebenfalls auf die spezifische Reflexion bzw. Transmission bestimmter Anteile des eingestrahlten Wellenlängenspektrums zurückzuführen ist, muss auch in diesem Fall jedes Merkmal einzeln detektiert werden. Hierzu kann entweder eine zeitliche Farbmodulation des Eingangssignals erfolgen, oder das vom Garn veränderte Ausgangssignal muss, wie bereits erläutert, in die einzelnen Merkmale zerlegt werden. Im ersteren Fall verschlechtert sich die Ortsauflösung, im letzteren das Signal-Rausch-Verhältnis. Je mehr Farben eingesetzt werden, umso stärker wirken sich diese Nachteile aus. Deshalb haben sich in der Praxis Verfahren etabliert, die nur eine oder maximal zwei Farben einsetzen. Ein Garnreiniger, der Garn mit mehreren verschiedenfarbigen Lichtkomponenten abtastet, ist aus der WO-2011/026249 A1 bekannt. [0011] When differentiating materials based on color differences, as is common in the spinning process, the features mentioned are in the visible spectral range. Since the color impression is also due to the specific reflection or transmission of certain parts of the irradiated wavelength spectrum, in this case too each feature must be detected individually. To do this, either a temporal color modulation of the input signal can be carried out, or the output signal changed by the yarn must, as already explained, be broken down into the individual features. In the former case, the spatial resolution deteriorates, in the latter the signal-to-noise ratio. The more colors are used, the greater the impact of these disadvantages. For this reason, methods have been established in practice that use only one or a maximum of two colors. A yarn cleaner that scans yarn with several differently colored light components is known from WO-2011/026249 A1.

[0012] Die WO-2022/198342 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses zweier Bestandteile eines textilen Fasergebildes. Die Vorrichtung beinhaltet eine Strahlungsquelle zum Senden von elektromagnetischer Strahlung in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes, einen Strahlungssensor zum Empfangen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung und ein Spektralfilter mit spektralen Eigenschaften in dem Spektralband zum Filtern mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung. Der Transmissionsgrad des Spektralfilters in dem Spektralband weist mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf. Die spektralen Eigenschaften des Spektralfilters in dem Spektralband sind derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle und jedes der beiden Bestandteile abgestimmt, dass eine vom Strahlungssensor empfangene Strahlungsintensität eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile ist. [0012] WO-2022/198342 A1 discloses a device for determining a mixing ratio of two components of a textile fiber structure. The device includes a radiation source for transmitting electromagnetic radiation in a spectral band in the direction of the textile fiber structure, a radiation sensor for receiving at least part of the electromagnetic radiation and a spectral filter with spectral properties in the spectral band for filtering at least part of the electromagnetic radiation. The transmittance of the spectral filter in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum. The spectral properties of the spectral filter in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source and each of the two components in such a way that a radiation intensity received by the radiation sensor is a monotonic function of the mixing ratio of the two components.

[0013] Bayer-Sensoren in digitalen Farbkameras ermöglichen die Detektion unterschiedlicher Wellenlängenbereiche mit einem bildgebenden Sensor durch Verteilung der verschiedenen Wellenlängenbereiche - Rot, Grün und Blau - auf unterschiedliche Teilflächen (Pixel) des flächigen Sensors. Diese Art der Variation der lokalen Empfindlichkeit erfordert zusätzliche Farbfilter unmittelbar über den eigentlichen Wandlern, während die Wandler an sich breitbandig empfindlich bleiben. Die Bayer-Sensoren haben gewisse Nachteile, besonders auch im Hinblick auf die Erkennung von Fremdmaterialien in textilen Fasergebilden. Erstens müssen die Farbfilter in einem separaten, nachgelagerten Prozessschritt auf den Wandlern appliziert werden, was den Herstellungsprozess verteuert. Zweitens basieren die Bayer-Sensoren auf der Siliziumtechnologie, die eine hohe Empfindlichkeit im sichtbaren Spektralbereich ergibt, jedoch im infraroten Spektralbereich unempfindlich ist. Für eine Detektion im Infrarot muss auf andere Technologien wie z. B. Indium-Gallium-Arsenid ausgewichen werden, die mit der Siliziumtechnologie inkompatibel und teuer sind. Drittens können die Bayer-Sensoren mit ihren RGB-Filtern geringfügige Veränderungen im einfallenden Spektrum nur sehr beschränkt detektieren. Viertens haben sie eine schlechte Ortsauflösung, weil für ein vollständiges Farbbild jeweils vier benachbarte, verschiedenfarbige Pixel zu einer „Einheitszelle“ zusammengefasst werden müssen. Fünftens liefert der Bayer-Sensor für jede der drei Farben Rot, Grün und Blau ein Bild, und diese drei Bilder müssen rechnerisch zu einem einzigen Farbbild miteinander kombiniert werden. [0013] Bayer sensors in digital color cameras enable the detection of different wavelength ranges with an imaging sensor by distributing the different wavelength ranges - red, green and blue - over different partial areas (pixels) of the flat sensor. This type of variation in local sensitivity requires additional color filters directly above the actual transducers, while the transducers themselves remain broadband sensitive. Bayer sensors have certain disadvantages, particularly with regard to the detection of foreign materials in textile fiber structures. Firstly, the color filters must be applied to the transducers in a separate, downstream process step, which makes the manufacturing process more expensive. Secondly, Bayer sensors are based on silicon technology, which results in high sensitivity in the visible spectral range, but is insensitive in the infrared spectral range. For detection in the infrared, other technologies such as indium gallium arsenide must be used, which are incompatible with silicon technology and expensive. Thirdly, the Bayer sensors with their RGB filters can only detect slight changes in the incoming spectrum to a very limited extent. Fourthly, they have poor spatial resolution because, to produce a complete color image, four neighboring pixels of different colors must be combined to form a "unit cell." Fifthly, the Bayer sensor produces an image for each of the three colors red, green and blue, and these three images must be mathematically combined to form a single color image.

[0014] Quantenpunkt-Sensoren erlauben die Detektion elektromagnetischer Strahlung. Die spezifische spektrale Empfindlichkeit der Sensoren kann durch Anpassung der Grösse der Quantenpunkte an die Anwendung angepasst werden. Mit kleiner werdender Abmessung des Quantenpunktes steigt die räumliche Lokalisation der Ladungsträger, wodurch die Aufspreizung der Energiezustände, d. h. die Grösse der Bandlücke, zunimmt. Die spektrale Empfindlichkeit verschiebt sich in diesem Fall in Richtung höherenergetischer, bspw. ultravioletter, Strahlung. Quantenpunkte unterschiedlicher Grösse lassen sich miteinander kombinieren, um die spektrale Empfindlichkeit über ein breites Band zu ermöglichen oder eine spezifische auf die Anwendung zugeschnitten Empfindlichkeit zu erreichen. Die relative Empfindlichkeit zwischen verschiedenen spektralen Banden kann durch die Menge der vorhandenen Quantenpunkte entsprechender Grösse beeinflusst werden. Der Artikel „A New Image Sensor Using Quantum Dots Could Replace CMOS“ von J. Schneider, PetaPixel, 10. Februar 2022 (https://petapixel.com/2022/02/10/a-new-image-sensor-usingquantum-dots-could-replace-cmos/) erklärt die Quantenpunkt-Technologie. Das Datenblatt „Emberion VS20 VIS-SWIR Camera GigE & Camera Link“, Emberion Oy, 23. September 2022, gibt ein Beispiel für eine kommerziell erhältliche Quantenpunkt-Kamera an. [0014] Quantum dot sensors allow the detection of electromagnetic radiation. The specific spectral sensitivity of the sensors can be adapted to the application by adjusting the size of the quantum dots. As the quantum dot becomes smaller, the spatial localization of the charge carriers increases, which increases the spread of the energy states, i.e. the size of the band gap. In this case, the spectral sensitivity shifts towards higher-energy radiation, e.g. ultraviolet radiation. Quantum dots of different sizes can be combined with one another to enable spectral sensitivity over a broad band or to achieve a specific sensitivity tailored to the application. The relative sensitivity between different spectral bands can be influenced by the number of quantum dots of the corresponding size present. The article “A New Image Sensor Using Quantum Dots Could Replace CMOS” by J. Schneider, PetaPixel, February 10, 2022 (https://petapixel.com/2022/02/10/a-new-image-sensor-usingquantum-dots-could-replace-cmos/) explains quantum dot technology. The datasheet “Emberion VS20 VIS-SWIR Camera GigE & Camera Link”, Emberion Oy, September 23, 2022, gives an example of a commercially available quantum dot camera.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

[0015] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und eine Vorrichtung zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes zu schaffen, welche die obigen Nachteile vermeidet. Das System und die Vorrichtung sollen insbesondere einfach aufgebaut sein. Sie sollen eine Abbildung des Fasergebildes mit hoher Ortsauflösung ermöglichen. Gleichzeitig soll das Signal-Rausch-Verhältnis hoch sein. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein entsprechendes Verfahren zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes anzugeben. [0015] It is an object of the present invention to provide a system and a device for examining a textile fiber structure containing two components, which avoids the above disadvantages. The system and the device should in particular be of simple construction. They should enable an image of the fiber structure with high spatial resolution. At the same time, the signal-to-noise ratio should be high. A further object is to specify a corresponding method for examining a textile fiber structure containing two components.

[0016] Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Fremdstoffen in einem textilen Grundmaterial anzugeben, welche die obigen Nachteile vermeiden. Eine noch weitere Aufgabe besteht darin, ein System, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses zweier Bestandteile eines textilen Fasergebildes anzugeben, welche die obigen Nachteile vermeiden. [0016] A further object is to provide a system, a device and a method for detecting foreign substances in a textile base material, which avoid the above disadvantages. A still further object is to provide a system, a device and a method for determining a mixing ratio of two components of a textile fiber structure, which avoid the above disadvantages.

[0017] Diese und andere Aufgaben werden durch das erfindungsgemässe System, die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. [0017] These and other objects are achieved by the system according to the invention, the device according to the invention and the method according to the invention as defined in the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

[0018] Der Erfinder hat erkannt, dass Quantenpunkte die Möglichkeit bieten, sowohl den sichtbaren Spektralbereich als auch den Nahinfrarotbereich allein durch Anpassung der Grössen der Quantenpunkte mit einer einzigen Detektortechnologie abzudecken. [0018] The inventor has recognized that quantum dots offer the possibility of covering both the visible spectral range and the near-infrared range with a single detector technology simply by adjusting the sizes of the quantum dots.

[0019] Die Erfindung beruht somit auf der Idee, die für die gewünschte Anwendung notwendigen spektralen Merkmale zu identifizieren und die entsprechende Absorption in einem Quantenpunktsensor durch Mischung von Quantenpunkten unterschiedlicher Grösse zu erreichen. Pixelweise unterschiedlich grosse Quantenpunkte erlauben eine räumlich unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit. Eine getrennte Auswertung dieser Pixel erlaubt anschliessend eine Trennung der verschiedenen spektralen Merkmale. Im Unterschied zu herkömmlichen Bayer-Sensoren erlauben jedoch Quantenpunkte unterschiedliche Empfindlichkeiten auf einem flächigen Sensor ohne die Notwendigkeit zusätzlicher optischer Komponenten wie Farbfilter. [0019] The invention is therefore based on the idea of identifying the spectral features required for the desired application and achieving the corresponding absorption in a quantum dot sensor by mixing quantum dots of different sizes. Quantum dots of different sizes on a pixel-by-pixel basis allow a spatially different spectral sensitivity. A separate evaluation of these pixels then allows the different spectral features to be separated. In contrast to conventional Bayer sensors, however, quantum dots allow different sensitivities on a flat sensor without the need for additional optical components such as color filters.

[0020] Die Mischung von Quantenpunkten unterschiedlicher Grösse auf einer einzelnen auslesbaren Fläche (bspw. einem Pixel) des Quantenpunktsensors erlaubt die Anpassung der Empfindlichkeit an einen spezifischen Farbeindruck, der sich aus der Mischung zweier spektraler Merkmale ergibt. Die Mischung der Absorption von roten und grünen Anteilen würde in diesem Fall eine besondere Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors für gelbe Objekte ergeben, während blaue Objekte vom Quantenpunktsensor nicht erkannt würden. [0020] The mixture of quantum dots of different sizes on a single readable area (e.g. a pixel) of the quantum dot sensor allows the sensitivity to be adapted to a specific color impression that results from the mixture of two spectral features. The mixture of the absorption of red and green components would in this case result in a particular sensitivity of the quantum dot sensor for yellow objects, while blue objects would not be detected by the quantum dot sensor.

[0021] Im Falle der Materialunterscheidung erfolgt die Dimensionierung der Quantenpunkte anhand der spezifischen chemischen und/oder farblichen Signaturen der beiden zu trennenden Bestandteile. Als Beispiel können einzelne Merkmale durch eine starke Absorption im Quantenpunktsensor verstärkt werden, während andere Merkmale durch eine geringe Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors gedämpft werden. Die Kombination von Verstärkung und Dämpfung im Quantenpunktsensor ermöglicht die Erzeugung eines Kontrastbildes, wobei die Materialklassen durch Unterschiede im Kontrast voneinander getrennt werden können. [0021] In the case of material differentiation, the quantum dots are dimensioned based on the specific chemical and/or color signatures of the two components to be separated. As an example, individual features can be enhanced by strong absorption in the quantum dot sensor, while other features are attenuated by low sensitivity of the quantum dot sensor. The combination of amplification and attenuation in the quantum dot sensor enables the generation of a contrast image, whereby the material classes can be separated from one another by differences in contrast.

[0022] Die Ermittlung der für die Unterscheidung nötigen Merkmale in den chemischen Signaturen erfolgt mit Hilfe mathematischer Verfahren aus dem Bereich der Regressionsanalyse. Nicht abschliessend seien hier die Hauptkomponentenanalyse und die partielle Kleinste-Quadrate-Methode genannt. [0022] The determination of the features in the chemical signatures required for differentiation is carried out using mathematical methods from the field of regression analysis. Principal component analysis and the partial least squares method are not exhaustive.

[0023] Das erfindungsgemässe System besteht aus einem zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebilde und einer Vorrichtung zur Untersuchung des textilen Fasergebildes. Die Vorrichtung beinhaltet eine Strahlungsquelle zum Senden von elektromagnetischer Strahlung in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes zur Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde. Ferner beinhaltet die Vorrichtung einen Strahlungssensor zum Empfangen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde. Der Strahlungssensor ist als Quantenpunktsensor ausgebildet. Eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors in dem Spektralband weist mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf. Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors in dem Spektralband sind derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle und jedes der beiden Bestandteile abgestimmt, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile ist. [0023] The system according to the invention consists of a textile fiber structure containing two components and a device for examining the textile fiber structure. The device includes a radiation source for sending electromagnetic radiation in a spectral band in the direction of the textile fiber structure for interaction with the textile fiber structure. The device also includes a radiation sensor for receiving at least part of the electromagnetic radiation after interaction with the textile fiber structure. The radiation sensor is designed as a quantum dot sensor. A spectral sensitivity of the quantum dot sensor in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum. The spectral properties of the quantum dot sensor in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source and each of the two components in such a way that an output signal of the quantum dot sensor is a monotonic function of the mixing ratio of the two components.

[0024] Die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes sind z. B. zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge sind: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (PES); Polyacryl (PAN); Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Modal (CMD), Lyocell (CLY), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM), Elastan (EL), Aramid (AR), Acetat (CA), Cupro (CUP). Vorzugsweise sind die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes ein Paar aus der folgenden Menge: Baumwolle und Polyethylen (PE), Baumwolle und Polypropylen (PP), Baumwolle und Polyvinylchlorid (PVC), Baumwolle und Polyester (PES); Baumwolle und Polyacryl (PAN); Baumwolle und Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Baumwolle und Polyethylenterephthalat (PET), Baumwolle und Polystyrol (PS), Baumwolle und Polyamid (PA), Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Baumwolle und Polymethylmethacrylat (PMMA), Baumwolle und Polyoxymethylen (POM). [0024] The two components of the textile fiber structure are, for example, two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyester (PES); polyacrylic (PAN); viscose (CV, regenerated cellulose), modal (CMD), lyocell (CLY), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyoxymethylene (POM), elastane (EL), aramid (AR), acetate (CA), cupro (CUP). Preferably, the two components of the textile fiber structure are a pair from the following set: cotton and polyethylene (PE), cotton and polypropylene (PP), cotton and polyvinyl chloride (PVC), cotton and polyester (PES); cotton and polyacrylic (PAN); Cotton and viscose (CV, regenerated cellulose), cotton and polyethylene terephthalate (PET), cotton and polystyrene (PS), cotton and polyamide (PA), cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), cotton and polymethyl methacrylate (PMMA), cotton and polyoxymethylene (POM).

[0025] Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes. Die Vorrichtung beinhaltet eine Strahlungsquelle zum Senden von elektromagnetischer Strahlung in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes zur Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde. Ferner beinhaltet die Vorrichtung einen Strahlungssensor zum Empfangen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde. Die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes sind zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (PES); Polyacryl (PAN); Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Modal (CMD), Lyocell (CLY), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM), Elastan (EL), Aramid (AR), Acetat (CA), Cupro (CUP).- Der Strahlungssensor ist als Quantenpunktsensor ausgebildet. Eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors in dem Spektralband weist mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf. Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors in dem Spektralband sind derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle und jedes der beiden Bestandteile abgestimmt, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile ist. [0025] The device according to the invention is used to examine a textile fiber structure containing two components. The device includes a radiation source for sending electromagnetic radiation in a spectral band in the direction of the textile fiber structure for interaction with the textile fiber structure. The device also includes a radiation sensor for receiving at least part of the electromagnetic radiation after interaction with the textile fiber structure. The two components of the textile fiber structure are two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyester (PES); polyacrylic (PAN); Viscose (CV, regenerated cellulose), modal (CMD), lyocell (CLY), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyoxymethylene (POM), elastane (EL), aramid (AR), acetate (CA), cupro (CUP).- The radiation sensor is designed as a quantum dot sensor. A spectral sensitivity of the quantum dot sensor in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum. The spectral properties of the quantum dot sensor in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source and each of the two components in such a way that an output signal of the quantum dot sensor is a monotonic function of the mixing ratio of the two components.

[0026] In einer Ausführungsform der Vorrichtung sind die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes ein Paar aus der folgenden Menge: Baumwolle und Polyethylen (PE), Baumwolle und Polypropylen (PP), Baumwolle und Polyvinylchlorid (PVC), Baumwolle und Polyester (PES); Baumwolle und Polyacryl (PAN); Baumwolle und Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Baumwolle und Polyethylenterephthalat (PET), Baumwolle und Polystyrol (PS), Baumwolle und Polyamid (PA), Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Baumwolle und Polymethylmethacrylat (PMMA), Baumwolle und Polyoxymethylen (POM). [0026] In one embodiment of the device, the two components of the textile fiber structure are a pair from the following set: cotton and polyethylene (PE), cotton and polypropylene (PP), cotton and polyvinyl chloride (PVC), cotton and polyester (PES); cotton and polyacrylic (PAN); cotton and viscose (CV, regenerated cellulose), cotton and polyethylene terephthalate (PET), cotton and polystyrene (PS), cotton and polyamide (PA), cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), cotton and polymethyl methacrylate (PMMA), cotton and polyoxymethylene (POM).

[0027] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung liegt das mindestens eine lokale Maximum bei derjenigen Wellenlänge bzw. denjenigen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung, bei welcher bzw. bei welchen der Absolutwert der Differenz der Absorptionsgrade, der Transmissionsgrade oder der Reflexionsgrade der beiden Bestandteile ein lokales Maximum aufweist. [0027] In one embodiment of the system or device, the at least one local maximum is at the wavelength or wavelengths of the electromagnetic radiation at which the absolute value of the difference between the absorption coefficients, the transmission coefficients or the reflection coefficients of the two components has a local maximum.

[0028] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung liegt das Spektralband im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2200 nm und vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1900 nm. [0028] In one embodiment of the system or device, the spectral band is in the wavelength range between 300 nm and 2200 nm and preferably in the wavelength range between 700 nm and 1900 nm.

[0029] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung hat das Spektralband eine Breite zwischen 100 nm und 1500 nm und vorzugsweise zwischen 300 nm und 500 nm. [0029] In one embodiment of the system or device, the spectral band has a width between 100 nm and 1500 nm and preferably between 300 nm and 500 nm.

[0030] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung beinhaltet der Quantenpunktsensor mindestens eine zwischen zwei Elektroden befindliche Quantenpunktschicht und bspw. mehrere übereinander gestapelte Quantenpunktschichten mit unterschiedlichen Bandlücken. [0030] In one embodiment of the system or device, the quantum dot sensor includes at least one quantum dot layer located between two electrodes and, for example, several quantum dot layers stacked on top of each other with different band gaps.

[0031] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung ist der Quantenpunktsensor monolithisch auf einem integrierten Schaltkreis, der z. B. in CMOS-Technologie hergestellt ist, integriert. [0031] In one embodiment of the system or device, the quantum dot sensor is monolithically integrated on an integrated circuit, which is manufactured, for example, in CMOS technology.

[0032] In einer Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung sind die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors in dem Spektralband derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle und jedes der beiden Bestandteile abgestimmt, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors eine lineare Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile ist. [0032] In one embodiment of the system or device, the spectral properties of the quantum dot sensor in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source and each of the two components such that an output signal of the quantum dot sensor is a linear function of the mixing ratio of the two components.

[0033] Eine Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung beinhaltet ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung des textilen Fasergebildes auf den Quantenpunktsensor, wobei der Quantenpunktsensor ortsauflösend und entweder als zweidimensionaler Matrixsensor oder als eindimensionaler Zeilensensor ausgebildet ist. [0033] One embodiment of the system or device includes an optical imaging system for imaging the textile fiber structure onto the quantum dot sensor, wherein the quantum dot sensor is spatially resolving and is designed either as a two-dimensional matrix sensor or as a one-dimensional line sensor.

[0034] Eine Ausführungsform des Systems bzw. der Vorrichtung beinhaltet ein zeitlich veränderliches optisches Abbildungssystem, welches verschiedene Stellen des textilen Fasergebildes zeitlich nacheinander auf den Quantenpunktsensor abbildet, wobei der Quantenpunktsensor zeitauflösend ist. [0034] One embodiment of the system or device includes a time-varying optical imaging system which images different locations of the textile fiber structure one after the other onto the quantum dot sensor, wherein the quantum dot sensor is time-resolved.

[0035] Das erfindungsgemässe System bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zur Detektion eines Fremdmaterials in einem Grundmaterial verwendet werden, wobei das Fremdmaterial und das Grundmaterial die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes sind. [0035] The system or device according to the invention can be used to detect a foreign material in a base material, wherein the foreign material and the base material are the two components of the textile fiber structure.

[0036] Das erfindungsgemässe System bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses der zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes verwendet werden. [0036] The system or device according to the invention can be used to determine a mixing ratio of the two components of the textile fiber structure.

[0037] Das erfindungsgemässe Verfahren dient zur Untersuchung eines zwei Bestandteile enthaltenden textilen Fasergebildes. Elektromagnetische Strahlung in einem Spektralband wird von einer Strahlungsquelle in Richtung des textilen Fasergebildes gesendet. Mindestens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung wechselwirkt mit dem textilen Fasergebilde. Mindestens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung wird nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde von einem Strahlungssensor empfangen. Als Strahlungssensor wird ein Quantenpunktsensor verwendet. Eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors weist in dem Spektralband mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf. Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors in dem Spektralband werden derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle und jedes der beiden Bestandteile im textilen Fasergebilde abgestimmt, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile ist. [0037] The method according to the invention is used to examine a textile fiber structure containing two components. Electromagnetic radiation in a spectral band is sent from a radiation source in the direction of the textile fiber structure. At least a portion of the electromagnetic radiation interacts with the textile fiber structure. At least a portion of the electromagnetic radiation is received by a radiation sensor after interacting with the textile fiber structure. A quantum dot sensor is used as the radiation sensor. A spectral sensitivity of the quantum dot sensor has at least one local maximum and at least one local minimum in the spectral band. The spectral properties of the quantum dot sensor in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source and each of the two components in the textile fiber structure in such a way that an output signal of the quantum dot sensor is a monotonic function of the mixing ratio of the two components.

[0038] In einer Ausführungsform des Verfahrens liegt das Spektralband im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2200 nm und vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1900 nm. [0038] In one embodiment of the method, the spectral band is in the wavelength range between 300 nm and 2200 nm and preferably in the wavelength range between 700 nm and 1900 nm.

[0039] In einer Ausführungsform des Verfahrens hat das Spektralband eine Breite zwischen 100 nm und 1500 nm und vorzugsweise zwischen 300 nm und 500 nm. [0039] In one embodiment of the method, the spectral band has a width between 100 nm and 1500 nm and preferably between 300 nm and 500 nm.

[0040] In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (PES); Polyacryl (PAN); Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Modal (CMD), Lyocell (CLY), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (AB S), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoxymethylen (POM), Elastan (EL), Aramid (AR), Acetat (CA), Cupro (CUP). Vorzugsweise sind die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes ein Paar aus der folgenden Menge: Baumwolle und Polyethylen (PE), Baumwolle und Polypropylen (PP), Baumwolle und Polyvinylchlorid (PVC), Baumwolle und Polyester (PES); Baumwolle und Polyacryl (PAN); Baumwolle und Viskose (CV, regenerierte Zellulose), Baumwolle und Polyethylenterephthalat (PET), Baumwolle und Polystyrol (PS), Baumwolle und Polyamid (PA), Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Baumwolle und Polymethylmethacrylat (PMMA), Baumwolle und Polyoxymethylen (POM). [0040] In one embodiment of the method, the two components of the textile fiber structure are two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyester (PES); polyacrylic (PAN); viscose (CV, regenerated cellulose), modal (CMD), lyocell (CLY), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (AB S), polymethyl methacrylate (PMMA), polyoxymethylene (POM), elastane (EL), aramid (AR), acetate (CA), cupro (CUP). Preferably, the two components of the textile fiber structure are a pair from the following set: cotton and polyethylene (PE), cotton and polypropylene (PP), cotton and polyvinyl chloride (PVC), cotton and polyester (PES); cotton and polyacrylic (PAN); Cotton and viscose (CV, regenerated cellulose), cotton and polyethylene terephthalate (PET), cotton and polystyrene (PS), cotton and polyamide (PA), cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), cotton and polymethyl methacrylate (PMMA), cotton and polyoxymethylene (POM).

[0041] Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Detektion eines Fremdmaterials in einem Grundmaterial angewendet werden, wobei das Fremdmaterial und das Grundmaterial die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes sind. [0041] The method according to the invention can be used to detect a foreign material in a base material, wherein the foreign material and the base material are the two components of the textile fiber structure.

[0042] Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses der zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes angewendet werden. [0042] The method according to the invention can be used to determine a mixing ratio of the two components of the textile fiber structure.

[0043] Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren vermeiden eine Aufspaltung der eintreffenden, vom textilen Fasergebilde reflektieren oder transmittierten, elektromagnetischen Strahlung auf mehrere Strahlungssensoren. Die Vorrichtung ist einfach aufgebaut und erlaubt eine Abbildung des Fasergebildes mit hoher Ortsauflösung. Sie kommt ohne eine zeitliche Modulation des Eingangssignals aus, wodurch eine hohe Ortsauflösung erreicht wird. Jedes Pixel des Quantenpunktsensors ist gleich aufgebaut, was im Vergleich mit dem Bayer-Sensor zu einer höheren Ortsauflösung führt. [0043] The device and method according to the invention avoid splitting the incoming electromagnetic radiation reflected or transmitted by the textile fiber structure into several radiation sensors. The device is simply constructed and allows the fiber structure to be imaged with high spatial resolution. It does not require temporal modulation of the input signal, thereby achieving high spatial resolution. Each pixel of the quantum dot sensor is constructed in the same way, which leads to a higher spatial resolution compared to the Bayer sensor.

AUFZÄHLUNG DER ZEICHNUNGENLIST OF DRAWINGS

[0044] Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Zur anschaulicheren Darstellung wird dabei eine Anwendung beschrieben, in der ein Anteil eines Fremdmaterials in einem Grundmaterial eines textilen Fasergebildes ermittelt wird. Dies soll jedoch die Allgemeinheit der Erfindung nicht einschränken. Die Erfindung kann z. B. alternativ auf ein textiles Fasergebilde mit zwei erwünschten Bestandteilen gerichtet sein. Die Erfindung kann sich auf die Detektion eines Fremdmaterials in einem Grundmaterial oder auf die Bestimmung eines Mischungsverhältnisses zweier Bestandteile des textilen Fasergebildes beziehen. Figur 1 zeigt schematisch eine mit Durchlicht arbeitende Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems und der erfindungsgemässen Vorrichtung. Figur 2 zeigt schematisch eine mit Auflicht arbeitende Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems und der erfindungsgemässen Vorrichtung. Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau eines auf Quantenpunkten basierenden Strahlungssensors. Figur 4 zeigt verschiedene Spektren in einem gemeinsamen ersten Spektralband, nämlich: (a) relative Intensitätsverteilung einer Halogenlampe; (b) Absorptionsgrad von Baumwolle; (c) Absorptionsgrad von Polyethylen; und (d) spektrale Empfindlichkeit eines Quantenpunktsensors. Figur 5 zeigt eine relative Intensitätsverteilung einer Halogenlampe in einem zweiten Spektralband. Figuren 6-12 zeigen Absorptionsgrade der Materialien Baumwolle, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyacryl bzw. Zellulose in dem zweiten Spektralband. Figur 13 zeigt eine spektrale Empfindlichkeit eines Quantanpunktsensors in dem zweiten Spektralband. Figur 14 zeigt (a) ein Graustufenbild einer textilen Probe mit verschiedenen Materialien und (b) ein Binärbild der Probe nach Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens und Bildbearbeitung.[0044] An embodiment of the invention is explained in detail below with reference to the drawings. For a clearer illustration, an application is described in which a proportion of a foreign material in a base material of a textile fiber structure is determined. However, this should not restrict the generality of the invention. The invention can, for example, alternatively be directed to a textile fiber structure with two desired components. The invention can relate to the detection of a foreign material in a base material or to the determination of a mixing ratio of two components of the textile fiber structure. Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention and the device according to the invention that works with transmitted light. Figure 2 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention and the device according to the invention that works with incident light. Figure 3 shows a schematic representation of the structure of a radiation sensor based on quantum dots. Figure 4 shows various spectra in a common first spectral band, namely: (a) relative intensity distribution of a halogen lamp; (b) absorption level of cotton; (c) absorbance of polyethylene; and (d) spectral sensitivity of a quantum dot sensor. Figure 5 shows a relative intensity distribution of a halogen lamp in a second spectral band. Figures 6-12 show absorbances of the materials cotton, polyethylene, polypropylene, polyester, polyethylene terephthalate, polyacrylic and cellulose, respectively, in the second spectral band. Figure 13 shows a spectral sensitivity of a quantum dot sensor in the second spectral band. Figure 14 shows (a) a grayscale image of a textile sample with different materials and (b) a binary image of the sample after carrying out the method according to the invention and image processing.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

[0045] Eine erste ausführungsform des erfindungsgemässen Systems und der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 beinhaltet eine breitbandige Strahlungsquelle 2 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 3 in einem Spektralband. Die erzeugte elektromagnetische Strahlung 3 hat in dem Spektralband eine für die Strahlungsquelle 2 charakteristische spektrale Intensitätsverteilung. [0045] A first embodiment of the system according to the invention and of the device 1 according to the invention is shown schematically in Figure 1. The device 1 contains a broadband radiation source 2 for generating electromagnetic radiation 3 in a spectral band. The electromagnetic radiation 3 generated has a spectral intensity distribution in the spectral band that is characteristic of the radiation source 2.

[0046] Mindestens ein Teil der von der Strahlungsquelle 2 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 3 trifft auf ein zu untersuchendes textiles Fasergebilde 4 auf. Das textile Fasergebilde 4 kann z. B. eine oder mehrere Faserflocken, ein Faservlies, ein Faserband, ein Vorgarn, ein Garn, ein Gewebe, ein Gestrick oder ein Vlies sein. Im Beispiel von Figur 1 ist ohne Einschränkung der Allgemeinheit als textiles Fasergebilde 4 schematisch eine Faserflocke eingezeichnet. [0046] At least a portion of the electromagnetic radiation 3 generated by the radiation source 2 strikes a textile fiber structure 4 to be examined. The textile fiber structure 4 can be, for example, one or more fiber flakes, a fiber fleece, a fiber ribbon, a roving, a yarn, a woven fabric, a knitted fabric or a fleece. In the example in Figure 1, a fiber flake is schematically shown as the textile fiber structure 4 without restricting generality.

[0047] Das textile Fasergebilde 4 beinhaltet mindestens zwei verschiedene Bestandteile 41, 42. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird hier zur Illustration angenommen, das textile Fasergebilde 4 bestehe aus einem Grundmaterial 41, z. B. Baumwolle, und könne unter Umständen ein oder mehrere Fremdmaterialien 42 enthalten, die sich vom Grundmaterial 41 unterscheiden. Das Fremdmaterial 42 kann z. B. Polyethylen sein. Beim Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung 3 auf das textile Fasergebilde 4 kommt es zu einer Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung 3 mit dem Grundmaterial 41 und, falls vorhanden, dem Fremdmaterial 42. Durch die Wechselwirkung wird die spektrale Intensitätsverteilung der elektromagnetischen Strahlung 3 gemäss der chemischen bzw. farblichen Charakteristik der Materialien verändert. Durch das textilen Fasergebilde 4 transmittierte Strahlung 5 hat somit eine spektrale Intensitätsverteilung, die sich von der Intensitätsverteilung der auf das textile Fasergebilde 4 auftreffenden Strahlung 3 unterscheidet. [0047] The textile fiber structure 4 contains at least two different components 41, 42. Without restricting generality, it is assumed here for illustration purposes that the textile fiber structure 4 consists of a base material 41, e.g. cotton, and may contain one or more foreign materials 42 that differ from the base material 41. The foreign material 42 may be, for example, polyethylene. When the electromagnetic radiation 3 strikes the textile fiber structure 4, the electromagnetic radiation 3 interacts with the base material 41 and, if present, the foreign material 42. The interaction changes the spectral intensity distribution of the electromagnetic radiation 3 according to the chemical or color characteristics of the materials. Radiation 5 transmitted through the textile fiber structure 4 thus has a spectral intensity distribution that differs from the intensity distribution of the radiation 3 striking the textile fiber structure 4.

[0048] In der ersten Ausführungsform von Figur 1 tritt die elektromagnetische Strahlung durch das textile Fasergebilde hindurch; die Untersuchung erfolgt somit in Transmission. [0048] In the first embodiment of Figure 1, the electromagnetic radiation passes through the textile fiber structure; the examination is thus carried out in transmission.

[0049] Nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde 4 trifft die Strahlung 5 auf einen Strahlungssensor 7, der als Quantenpunktsensor ausgebildet ist. Eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 weist in dem Spektralband mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf (vgl. Figur 4(d)). Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors 7 sind in dem Spektralband speziell auf die Strahlungsquelle 2, das Grundmaterial 41 und/oder einen Typ oder eine Klasse von Fremdmaterialien 42 derart abgestimmt, dass in einem Ausgangssignal des Quantenpunktsensors 7 Unterschiede zwischen dem Grundmaterial 41 und dem Fremdmaterial 42 verstärkt werden. [0049] After the interaction with the textile fiber structure 4, the radiation 5 hits a radiation sensor 7, which is designed as a quantum dot sensor. A spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 has at least one local maximum and at least one local minimum in the spectral band (see Figure 4(d)). The spectral properties of the quantum dot sensor 7 are specifically matched to the radiation source 2, the base material 41 and/or a type or class of foreign materials 42 in the spectral band such that differences between the base material 41 and the foreign material 42 are amplified in an output signal of the quantum dot sensor 7.

[0050] Entspricht die spektrale Intensitätsverteilung der auf den Quantenpunktsensor 7 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung 5 jener des Grundmaterials 41, so soll das Ausgangssignal z. B. minimal sein. Entspricht die spektrale Intensitätsverteilung der auf den Quantenpunktsensor 7 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung 5 dagegen jener des Fremdmaterials 42, so soll das Ausgangssignal z. B. maximal sein. Besitzt die spektrale Intensitätsverteilung der auf den Quantenpunktsensor 7 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung 5 Charakteristika beider Materialien 41 und 42, so soll das Ausgangssignal einer monotonen und vorzugsweise linearen Funktion des Mischungsverhältnisses der Materialien 41 und 42 entsprechen. [0050] If the spectral intensity distribution of the electromagnetic radiation 5 impinging on the quantum dot sensor 7 corresponds to that of the base material 41, the output signal should be minimal, for example. If, on the other hand, the spectral intensity distribution of the electromagnetic radiation 5 impinging on the quantum dot sensor 7 corresponds to that of the foreign material 42, the output signal should be maximal, for example. If the spectral intensity distribution of the electromagnetic radiation 5 impinging on the quantum dot sensor 7 has characteristics of both materials 41 and 42, the output signal should correspond to a monotonic and preferably linear function of the mixing ratio of the materials 41 and 42.

[0051] Das Quantenpunktsensor 7 wandelt somit die auftreffende wellenlängenabhängige Intensitätsverteilung der Strahlung 5 in ein Ausgangssignal um, das eine monotone und vorzugsweise lineare Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile 41 und 42 ist. Das Ausgangssignal ist also ein Mass für das Mischungsverhältnis. Im hier diskutierten Beispiel ist es ein Mass für die Präsenz und Menge des Fremdmaterials 42 im textilen Fasergebilde 4 und/oder für den Grad der Farbabweichung zwischen dem Grundmaterial 41 und dem Fremdmaterial 42. [0051] The quantum dot sensor 7 thus converts the incident wavelength-dependent intensity distribution of the radiation 5 into an output signal which is a monotonic and preferably linear function of the mixing ratio of the two components 41 and 42. The output signal is therefore a measure of the mixing ratio. In the example discussed here, it is a measure of the presence and quantity of the foreign material 42 in the textile fiber structure 4 and/or of the degree of color deviation between the base material 41 and the foreign material 42.

[0052] Der Quantenpunktsensor 7 ist vorzugsweise ortsauflösend und zeitauflösend. Er kann z. B. als ein- oder zweidimensionale digitale Quantenpunktkamera ausgebildet sein, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. In diesem Fall ist das Ausgangssignal eines jeden Bildelementes (Pixels) ein Mass für das Mischungsverhältnis der beiden Bestandteile 41, 42 am auf das Bildelement abgebildeten Ort. Ist dieser Ort klein genug, so wird er meistens entweder nur den einen oder nur den anderen Bestandteil aufweisen, so dass das Pixel entweder ein minimales oder ein maximales Ausgangssignal liefert. [0052] The quantum dot sensor 7 is preferably spatially resolving and time-resolving. It can be designed, for example, as a one- or two-dimensional digital quantum dot camera, as is known from the prior art. In this case, the output signal of each image element (pixel) is a measure of the mixing ratio of the two components 41, 42 at the location imaged on the image element. If this location is small enough, it will usually have either only one or only the other component, so that the pixel delivers either a minimum or a maximum output signal.

[0053] Ist der Quantenpunktsensor 7 nicht ortsauflösend, so ist die von ihm empfangene Strahlungsintensität ein Mass für das Mischungsverhältnis der beiden Bestandteile 41, 42, gemittelt über das ganze textile Fasergebilde 4. [0053] If the quantum dot sensor 7 is not spatially resolving, the radiation intensity received by it is a measure of the mixing ratio of the two components 41, 42, averaged over the entire textile fiber structure 4.

[0054] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Quantenpunktsensor 7 ortsauflösend, und das textile Fasergebilde 4 wird mittels eines optischen Abbildungssystems 6 auf den Quantenpunktsensor 7 abgebildet. Dadurch erhält man auch Information über Anzahl, Lage, Grösse und Form der im textilen Fasergebilde 4 vorhandenen Fremdmaterialien 42. Somit können die Fremdmaterialien 42 im textilen Fasergebilde 4 detektiert und lokalisiert werden. In einem vom Quantenpunktsensor 7 aufgenommenen Bild des textilen Fasergebildes 4 erscheinen im vorliegenden Beispiel Fremdmaterialien 42 hell vor einem dunklen Hintergrund (vgl. Figur 14(b)). [0054] In a preferred embodiment, the quantum dot sensor 7 is spatially resolving, and the textile fiber structure 4 is imaged onto the quantum dot sensor 7 by means of an optical imaging system 6. This also provides information about the number, position, size and shape of the foreign materials 42 present in the textile fiber structure 4. The foreign materials 42 can thus be detected and localized in the textile fiber structure 4. In an image of the textile fiber structure 4 recorded by the quantum dot sensor 7, foreign materials 42 appear bright against a dark background in the present example (cf. Figure 14(b)).

[0055] In einer alternativen Ausführungsform können die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors 7 im Spektralband derart auf die Strahlungsquelle 2, das Grundmaterial 41 und/oder das Fremdmaterial 42 abgestimmt sein, dass das vom Quantenpunktsensor 7 ausgegebene Ausgangssignal maximal ist, wenn das textile Fasergebilde 4 nur aus dem Grundmaterial 41 besteht, und mit zunehmendem Anteil an Fremdmaterial 42 abnimmt. In diesem Fall erscheinen Fremdmaterialien 42 dunkel vor einem hellen Hintergrund. [0055] In an alternative embodiment, the spectral properties of the quantum dot sensor 7 in the spectral band can be matched to the radiation source 2, the base material 41 and/or the foreign material 42 in such a way that the output signal emitted by the quantum dot sensor 7 is maximum when the textile fiber structure 4 consists only of the base material 41, and decreases with increasing proportion of foreign material 42. In this case, foreign materials 42 appear dark against a light background.

[0056] Die Vorrichtung 1 kann dem Fachmann bekannte optische Elemente 6 wie weitere Linsen, Spiegel, Blenden etc. zur Beeinflussung der Strahlung 3, 5 beinhalten. [0056] The device 1 can contain optical elements 6 known to the person skilled in the art, such as further lenses, mirrors, apertures, etc. for influencing the radiation 3, 5.

[0057] In einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung 1 ein zeitlich veränderliches optisches Abbildungssystem, welches verschiedene Stellen des textilen Fasergebildes 4 zeitlich nacheinander auf den Quantenpunktsensor 7 abbildet. Dies kann mechanisch oder elektronisch verwirklicht sein. Ein Beispiel für ein solches zeitlich veränderliches optisches Abbildungssystem ist in der EP-1'961'848 A1 angegeben und beinhaltet einen rotierbaren Polygonspiegel zum zeilenweisen Abscannen des textilen Fasergebildes 4. Diese Ausführungsform benötigt einen zeitauflösenden Quantenpunktsensor 7 und eine Einrichtung zum Zuordnen der Empfangszeit zum entsprechenden Ort auf dem textilen Fasergebilde 4. Dafür braucht der Quantenpunktsensor 7 nicht ortsauflösend zu sein. [0057] In one embodiment, the device 1 includes a time-varying optical imaging system which images different locations of the textile fiber structure 4 onto the quantum dot sensor 7 one after the other. This can be implemented mechanically or electronically. An example of such a time-varying optical imaging system is given in EP-1'961'848 A1 and includes a rotatable polygon mirror for scanning the textile fiber structure 4 line by line. This embodiment requires a time-resolving quantum dot sensor 7 and a device for assigning the reception time to the corresponding location on the textile fiber structure 4. For this, the quantum dot sensor 7 does not need to be spatially resolving.

[0058] Figur 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems und der erfindungsgemässen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 ist analog zur ersten Ausführungsform von Figur 1, mit dem Unterschied, dass die Untersuchung in Reflexion erfolgt. Entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. Aufgrund der engen Analogie braucht die zweite Ausführungsform nicht weiter diskutiert zu werden. [0058] Figure 2 shows schematically a second embodiment of the system according to the invention and the device 1 according to the invention. The device 1 is analogous to the first embodiment of Figure 1, with the difference that the examination is carried out in reflection. Corresponding elements are designated with the same reference numerals as in Figure 1. Due to the close analogy, the second embodiment does not need to be discussed further.

[0059] Ein Querschnitt durch einen Teil des Quantenpunktsensors 7 ist schematisch in Figur 3 dargestellt. Eine von oben auf den Quantenpunktsensor 7 einfallende elektromagnetische Strahlung ist durch einen gewellten Pfeil 5 angedeutet. [0059] A cross section through a part of the quantum dot sensor 7 is shown schematically in Figure 3. Electromagnetic radiation incident on the quantum dot sensor 7 from above is indicated by a wavy arrow 5.

[0060] Der Quantenpunktsensor 7 kann monolithisch auf einem integrierten Schaltkreis, der z. B. in CMOS-Technologie herstellbar ist, integriert sein. Der Schaltkreis ist in Figur 3 durch eine untere Elektrode 77 und ein Dielektrikum 76 repräsentiert. Er kann zum Auslesen der Sensorsignale verwendet werden. Auf dem Schaltkreis befindet sich eine strukturierte Elektrode 75. Die Strukturierung der strukturierten Elektrode 75 stellt die eigentliche Pixelstruktur des Quantenpunktensors 7 dar und erlaubt die räumliche Lokalisierung der eintreffenden elektromagnetischen Strahlung 5. [0060] The quantum dot sensor 7 can be integrated monolithically on an integrated circuit, which can be produced using CMOS technology, for example. The circuit is represented in Figure 3 by a lower electrode 77 and a dielectric 76. It can be used to read out the sensor signals. A structured electrode 75 is located on the circuit. The structuring of the structured electrode 75 represents the actual pixel structure of the quantum dot sensor 7 and allows the spatial localization of the incoming electromagnetic radiation 5.

[0061] Auf der strukturierten Elektrode 75 ist mindestens eine Quantenpunktschicht 72-74 abgeschieden; im Beispiel von Figur 3 sind es drei Quantenpunktschichten 72-74. Die mindestens eine Quantenpunktschicht 72-74 ist mittels Dünnfilm-Technologie aufgetragen und besitzt keine innere Struktur. Die Quantenpunkte in den verschiedenen Quantenpunktschichten 72-74 unterscheiden sich in ihrer Grösse und somit in der Grösse der Bandlücke, wodurch die spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 eingestellt wird. Je näher die Quantenpunktschicht 72-74 zur Oberfläche liegt, desto grösser ist die Bandlücke der Quantenpunkte. Kurzwellige Strahlung, zum Beispiel ultraviolette oder blaue Strahlung, wird somit in einer Quantenpunktschicht 72 nahe der Oberfläche des Quantenpunktsensors 7 absorbiert. Langwellige Infrarotstrahlung dringt hingegen tief in den Quantenpunktsensor 7 ein und wird erst in einer Quantenpunktschicht 74 nahe der strukturierten Elektrode 75 absorbiert. [0061] At least one quantum dot layer 72-74 is deposited on the structured electrode 75; in the example of Figure 3 there are three quantum dot layers 72-74. The at least one quantum dot layer 72-74 is applied using thin film technology and has no internal structure. The quantum dots in the various quantum dot layers 72-74 differ in their size and thus in the size of the band gap, whereby the spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 is set. The closer the quantum dot layer 72-74 is to the surface, the larger the band gap of the quantum dots. Short-wave radiation, for example ultraviolet or blue radiation, is thus absorbed in a quantum dot layer 72 near the surface of the quantum dot sensor 7. Long-wave infrared radiation, on the other hand, penetrates deep into the quantum dot sensor 7 and is only absorbed in a quantum dot layer 74 near the structured electrode 75.

[0062] Auf einer Oberseite des Quantenpunktsensors 7 befindet sich eine lichtdurchlässige obere Elektrode 71, die als Gegenelektrode zur strukturierten Elektrode 75 wirkt. [0062] On an upper side of the quantum dot sensor 7 there is a light-permeable upper electrode 71, which acts as a counter electrode to the structured electrode 75.

[0063] Zum Auslesen eines Pixels wird zwischen der oberen Elektrode 71 und dem entsprechenden Segment der strukturierten Elektrode 75 eine Spannung angelegt, wodurch ein elektrisches Feld zwischen den beiden Elektroden 71, 75 entsteht. In den Quantenpunktschichten 72-74 erzeugte Elektronen werden durch das elektrische Feld zu dem gewählten Segment der strukturierten Elektrode 75 transportiert und können mit Hilfe des Schaltkreises in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt werden. Die weitere Verarbeitung der elektrischen Ausgangssignale der verschiedenen Pixel erfolgt analog zu den herkömmlichen ortsauflösenden (ein- oder zweidimensionalen) Halbleiter-Strahlungssensoren, z. B. den in CMOS-Technologie hergestellten aktiven Pixelsensoren (APS). [0063] To read a pixel, a voltage is applied between the upper electrode 71 and the corresponding segment of the structured electrode 75, which creates an electric field between the two electrodes 71, 75. Electrons generated in the quantum dot layers 72-74 are transported by the electric field to the selected segment of the structured electrode 75 and can be converted into an electrical output signal using the circuit. The further processing of the electrical output signals of the various pixels is carried out analogously to the conventional spatially resolving (one- or two-dimensional) semiconductor radiation sensors, e.g. the active pixel sensors (APS) manufactured using CMOS technology.

[0064] In Figur 4(a) ist beispielhaft die relative Intensität der von einer Halogenlampe 2 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 3 als Funktion der Strahlungswellenlänge λ in einem ersten Spektralband (950 nm ≤ λ ≤ 1400 nm, kurzwelliges Nahinfrarot) aufgetragen. In diesem ersten Spektralband verläuft die Intensität innerhalb eines relativ schmalen Bereichs und kann somit in erster Näherung als konstant betrachtet werden. In einem anderen Spektralband oder bei anderen Lichtquellen 2 kann das Intensitätsspektrum einen anderen Verlauf aufweisen. [0064] In Figure 4(a), the relative intensity of the electromagnetic radiation 3 generated by a halogen lamp 2 is plotted as a function of the radiation wavelength λ in a first spectral band (950 nm ≤ λ ≤ 1400 nm, short-wave near infrared). In this first spectral band, the intensity runs within a relatively narrow range and can thus be considered constant to a first approximation. In another spectral band or with other light sources 2, the intensity spectrum can have a different profile.

[0065] Figuren 4(b) und 4(c) zeigen Absorptionsspektren von Baumwolle, die ein typisches textiles Grundmaterial 41 darstellt, bzw. Polyethylen, das ein Fremdmaterial 42 sein kann. Der jeweilige Absorptionsgrad ist wiederum als Funktion der Strahlungswellenlänge λ im selben Spektralband wie in Figur 4(a) aufgetragen. [0065] Figures 4(b) and 4(c) show absorption spectra of cotton, which is a typical textile base material 41, and polyethylene, which may be a foreign material 42, respectively. The respective absorption coefficient is again plotted as a function of the radiation wavelength λ in the same spectral band as in Figure 4(a).

[0066] Die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors 7 werden aus der spektralen Intensitätsverteilung der Strahlungsquelle 2 sowie aus spektralen Eigenschaften - Absorptionsgrad, Reflexionsgrad und/oder Transmissionsgrad - des Grundmaterials 41 und des zu detektierenden Fremdmaterials 42 durch mehrdimensionale Variationsrechnung ermittelt. Der aus der mehrdimensionalen Variationsrechnung resultierende Regressionsvektor enthält für jede Wellenlänge im betrachteten Spektralband eine Gewichtung. Die Gewichtungen entsprechen der spektralen Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 für die betreffenden Wellenlängen. Somit ist der Quantenpunktsensor 7 für die Detektion eines bestimmten Fremdmaterials 42 in einem bestimmten Grundmaterial 41 und für die Bestimmung des Mischungsverhältnisses der beiden Materialien 41, 42 bei Beleuchtung mit einer bestimmten Strahlungsquelle 2 optimiert. Solche Verfahren für den Entwurf eine Spektralfilters sind an sich bekannt; ein Beispiel findet sich im Artikel „PLS-regression: a basic tool of chemometrics“ von S. Wolda, M. Sjöströma und L. Eriksson, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, Band 58, Heft 2, 28. Oktober 2001, Seiten 109-130. Sie lassen sich analog für den Entwurf eines Quantenpunktsensors 7 anwenden. [0066] The spectral properties of the quantum dot sensor 7 are determined from the spectral intensity distribution of the radiation source 2 and from spectral properties - absorption coefficient, reflection coefficient and/or transmission coefficient - of the base material 41 and the foreign material 42 to be detected by multidimensional variational calculation. The regression vector resulting from the multidimensional variational calculation contains a weighting for each wavelength in the spectral band under consideration. The weightings correspond to the spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 for the relevant wavelengths. The quantum dot sensor 7 is thus optimized for the detection of a specific foreign material 42 in a specific base material 41 and for determining the mixing ratio of the two materials 41, 42 when illuminated with a specific radiation source 2. Such methods for the design of a spectral filter are known per se; An example can be found in the article “PLS-regression: a basic tool of chemometrics” by S. Wolda, M. Sjöströma and L. Eriksson, Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, Volume 58, Issue 2, October 28, 2001, pages 109-130. They can be applied analogously to the design of a quantum dot sensor 7 .

[0067] In Figur 4(d) ist eine beispielhafte spektrale Empfindlichkeit eines fiktiven Quantenpunktsensors 7 als Funktion der Strahlungswellenlänge λ im selben Spektralband wie in den Figuren 4(a)-4(c) aufgetragen. Im dargestellten Beispiel hat die spektrale Empfindlichkeit im betrachteten Spektralband (950 nm ≤ λ ≤ 1400 nm) drei lokale Maxima (bei Wellenlängen von ca. λ ≈ 1110 nm, 1210 nm und 1310 nm) und zwei lokale Minima (bei Wellenlängen von ca. λ ≈ 1145 nm und 1265 nm). Der Quantenpunktsensor 7 verstärkt die Unterschiede in der Absorption von Baumwolle (Figur 4(b)) und Polyethylen (Figur 4(c)), was insbesondere bei den Wellenlängen von ca. λ ≈ 1110 nm, 1210 nm und 1310 nm an den betreffenden Spektren erkennbar ist. [0067] Figure 4(d) shows an exemplary spectral sensitivity of a fictitious quantum dot sensor 7 as a function of the radiation wavelength λ in the same spectral band as in Figures 4(a)-4(c). In the example shown, the spectral sensitivity in the spectral band considered (950 nm ≤ λ ≤ 1400 nm) has three local maxima (at wavelengths of approximately λ ≈ 1110 nm, 1210 nm and 1310 nm) and two local minima (at wavelengths of approximately λ ≈ 1145 nm and 1265 nm). The quantum dot sensor 7 amplifies the differences in the absorption of cotton (Figure 4(b)) and polyethylene (Figure 4(c)), which is particularly evident in the respective spectra at wavelengths of approximately λ ≈ 1110 nm, 1210 nm and 1310 nm.

[0068] Die spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 ist für die zwei Bestandteile 41, 42 des textilen Fasergebildes 4 optimiert. Dadurch werden diejenigen Anteile der auf den Quantenpunktsensor 7 einfallenden elektromagnetischen Strahlung 5, die aus der Wechselwirkung der Strahlung 5 mit dem Fremdmaterial 42 resultieren, vom Quantenpunktsensor 7 stärker absorbiert als Anteile, die vom Grundmaterial 41 resultieren. Ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors 7 ist somit hoch für das Fremdmaterial 42 und niedrig für das Grundmaterial 41. Ist der Quantenpunktsensor 7 als Bildsensor ausgebildet, so erscheinen auf dem vom Quantenpunktsensor 7 generierten Bild das Fremdmaterial 42 als helle Bildbereiche und das Grundmaterial 41 als dunkle Bildbereiche (vgl. Figur 14(b)). Alternativ könnten die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors umgekehrt gewählt werden. [0068] The spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 is optimized for the two components 41, 42 of the textile fiber structure 4. As a result, those portions of the electromagnetic radiation 5 incident on the quantum dot sensor 7 that result from the interaction of the radiation 5 with the foreign material 42 are absorbed more strongly by the quantum dot sensor 7 than portions that result from the base material 41. An output signal of the quantum dot sensor 7 is thus high for the foreign material 42 and low for the base material 41. If the quantum dot sensor 7 is designed as an image sensor, the foreign material 42 appears as bright image areas and the base material 41 as dark image areas on the image generated by the quantum dot sensor 7 (see Figure 14(b)). Alternatively, the spectral properties of the quantum dot sensor could be selected the other way around.

[0069] Die Technologie zur Herstellung eines Quantenpunktsensors 7 mit einer spektralen Empfindlichkeit bspw. gemäss Figur 4(d) steht, wie einleitend erwähnt, zur Verfügung. Die gewünschte spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 kann durch geeignete Wahl der Anzahl Quantenpunktschichten 72-74 und der Grösse der darin befindlichen Quantenpunkte, mithin der Grösse der Bandlücken, an die jeweilige Anwendung angepasst werden. [0069] The technology for producing a quantum dot sensor 7 with a spectral sensitivity, for example according to Figure 4(d), is available, as mentioned in the introduction. The desired spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 can be adapted to the respective application by suitable selection of the number of quantum dot layers 72-74 and the size of the quantum dots located therein, and thus the size of the band gaps.

[0070] Da das Spektrum der Lichtquelle 2 im Beispiel von Figur 4 einen relativ konstanten Verlauf aufweist, hat die Lichtquelle 2 praktisch keinen Einfluss auf die gewünschten spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors 7. Wenn jedoch das Spektrum der Lichtquelle 2 ausgeprägte Extremalstellen aufweisen würde, so müssten ihre spektralen Eigenschaften beim Entwurf des Quantenpunktsensors 7 berücksichtigt werden. [0070] Since the spectrum of the light source 2 in the example of Figure 4 has a relatively constant profile, the light source 2 has practically no influence on the desired spectral properties of the quantum dot sensor 7. However, if the spectrum of the light source 2 were to have pronounced extreme points, its spectral properties would have to be taken into account when designing the quantum dot sensor 7.

[0071] In Figur 5 ist die relative Intensität der von einer Halogenlampe 2 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 3 als Funktion der Strahlungswellenlänge λ aufgetragen, und zwar in einem zweiten Spektralband (ca. 1000 nm ≤ λ ≤ 2400 nm, Nahinfrarot), das sich vom ersten Spektralband der Figur 4 unterscheidet. [0071] In Figure 5, the relative intensity of the electromagnetic radiation 3 generated by a halogen lamp 2 is plotted as a function of the radiation wavelength λ, in a second spectral band (approximately 1000 nm ≤ λ ≤ 2400 nm, near infrared), which differs from the first spectral band of Figure 4.

[0072] Die Figuren 6-12 zeigen Absorptionsgrade der Materialien Baumwolle, Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyacryl bzw. Viskose (regenerierte Zellulose) in dem zweiten Spektralband. [0072] Figures 6-12 show absorption coefficients of the materials cotton, polyethylene, polypropylene, polyester, polyethylene terephthalate, polyacrylic and viscose (regenerated cellulose) in the second spectral band.

[0073] In Figur 13 ist eine beispielhafte spektrale Empfindlichkeit eines fiktiven Quantenpunktsensors 7 als Funktion der Strahlungswellenlänge λ in dem zweiten Spektralband aufgetragen. Dieser beispielhafte Quantenpunktsensor 7 hat im betrachteten zweiten Spektralband zwei lokale Maxima (bei Wellenlängen von ca. λ ≈ 1725 nm und 2250 nm) und ein lokales Minimum (bei einer Wellenlänge von ca. λ ≈ 2015 nm). Der Quantenpunktsensor 7 von Figur 13 ist für Baumwolle (Figur 6) als Grundmaterial 41 und Polyethylen (Figur 7), Polypropylen (Figur 8), Polyester (Figur 9), Polyethylenterephthalat (Figur 10), Polyacryl (Figur 11) oder Polystyrol als Fremdmaterial 42 entworfen. Eine solche Verwendung ein und desselben Quantenpunktsensors 7 für zwei oder mehr verschiedene Materialien 42 ist möglich, sofern die Spektren der Materialien 42 im betrachteten Spektralband ähnliche Charakteristika haben. Dies ist für die genannten Fremdmaterialien 42 der Fall: Wie die Figuren 7-11 zeigen, haben die Absorptionsspektren all dieser Fremdmaterialien 42 ausgeprägte lokale Maxima in der Nähe der Wellenlängen λ ≈ 1700 nm und λ ≈ 2300 nm, im Gegensatz zum betrachteten Grundmaterial 41 Baumwolle (Figur 6). Dementsprechend weist die spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors 7 von Figur 13 ein ausgeprägtes lokales Maximum in der Nähe von λ ≈ 1700 nm und ein weiteres lokales Maximum in der Nähe von λ ≈ 2300 nm auf. [0073] In Figure 13, an exemplary spectral sensitivity of a fictitious quantum dot sensor 7 is plotted as a function of the radiation wavelength λ in the second spectral band. This exemplary quantum dot sensor 7 has two local maxima (at wavelengths of approximately λ ≈ 1725 nm and 2250 nm) and a local minimum (at a wavelength of approximately λ ≈ 2015 nm) in the second spectral band under consideration. The quantum dot sensor 7 of Figure 13 is designed for cotton (Figure 6) as base material 41 and polyethylene (Figure 7), polypropylene (Figure 8), polyester (Figure 9), polyethylene terephthalate (Figure 10), polyacrylic (Figure 11) or polystyrene as foreign material 42. Such use of one and the same quantum dot sensor 7 for two or more different materials 42 is possible provided that the spectra of the materials 42 in the spectral band under consideration have similar characteristics. This is the case for the foreign materials 42 mentioned: As Figures 7-11 show, the absorption spectra of all these foreign materials 42 have pronounced local maxima near the wavelengths λ ≈ 1700 nm and λ ≈ 2300 nm, in contrast to the base material 41 under consideration, cotton (Figure 6). Accordingly, the spectral sensitivity of the quantum dot sensor 7 of Figure 13 has a pronounced local maximum near λ ≈ 1700 nm and another local maximum near λ ≈ 2300 nm.

[0074] Auch im Beispiel der Figuren 5-13 weist das Spektrum der Lichtquelle 2 keine ausgeprägten Extremalstellen auf, so dass die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle 2 beim Entwurf des Quantenpunktsensors 7 unberücksichtigt bleiben können. [0074] Also in the example of Figures 5-13, the spectrum of the light source 2 does not have any pronounced extremal points, so that the spectral properties of the light source 2 can be disregarded when designing the quantum dot sensor 7.

[0075] Figur 14(a) zeigt schematisch ein fiktives Graustufenbild einer textilen Probe mit verschiedenen darauf gelegten Materialien, wie es z. B. in einem Spektralbereich im Nahinfrarot von einer konventionellen Infrarotkamera aufgenommen werden könnte. Das Grundmaterial 41 der Probe kann bspw. ein Gestrick aus Baumwolle sein. Darauf liegen Folienstücke aus den folgenden Fremdmaterialien: Polystyrol 421, Polyethylen 422 und Polypropylen 423. Die Folienstücke 421-423 sind im betreffenden Spektralband durchsichtig und deshalb im Graustufenbild von Figur 12(a) schlecht erkennbar. Umso weniger sind solche Fremdmaterialien in der Praxis auf einer fotografischen Aufnahme im sichtbaren oder NIR-Spektralbereich zu erkennen. Im Anwendungsbeispiel eines Faserreinigungsgeräts in der Putzerei ist das Grundmaterial nicht ein gleichmässiges, ebenes Gestrick, sondern eine dreidimensionale Faserflocke mit diversen Schattenwürfen, und das Fremdmaterial ist nicht eine grossflächige, ebene Folie, sondern ein faserartiges Schnipsel. Hier schafft die Erfindung Abhilfe. [0075] Figure 14(a) shows a schematic of a fictitious grayscale image of a textile sample with various materials placed on it, such as could be recorded by a conventional infrared camera in a near-infrared spectral range, for example. The base material 41 of the sample can be, for example, a knitted cotton fabric. On top of this lie pieces of film made of the following foreign materials: polystyrene 421, polyethylene 422 and polypropylene 423. The pieces of film 421-423 are transparent in the relevant spectral band and are therefore difficult to recognize in the grayscale image of Figure 12(a). In practice, such foreign materials are even less recognizable in a photographic image in the visible or NIR spectral range. In the example of a fiber cleaning device in a blow room, the base material is not a uniform, flat knit, but a three-dimensional fiber flake with various shadows, and the foreign material is not a large, flat film, but a fiber-like snippet. This is where the invention provides a remedy.

[0076] Figur 14(b) zeigt ein idealisiertes Bild der textilen Probe von Figur 14(a), das von einem Quantenpunktsensor 7 der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 (siehe Figur 1) aufgenommen werden könnte. Die Strahlungsquelle 2 kann eine Halogenlampe mit einem Emissionsspektrum gemäss Figur 5 sein. Der verwendete Quantenpunktsensor 7 kann die spektrale Empfindlichkeit gemäss Figur 13 aufweisen. Im idealisierten Beispiel von Figur 14(b) ist das vom Quantenpunktsensor 7 aufgenommene Bild ein Binärbild, auf dem die Fremdmaterialien 421-423 weiss und das Grundmaterial 41 schwarz ist. Auf einem realen Bild ist der Helligkeitsunterschied zwischen den Fremdmaterialien 421-423 und dem Grundmaterial 41 weniger ausgeprägt, doch heben sich die Ersteren immer noch deutlich vom Letzteren ab. Ein Binärbild gemäss Figur 14(b) lässt sich aus dem realen Graustufenbild durch eine einfache digitale Bildverarbeitung erzeugen, indem ein geeigneter Helligkeitsschwellwert definiert wird, unterhalb dessen die Pixel auf „schwarz“ und oberhalb dessen die Pixel auf „weiss“ gesetzt werden. [0076] Figure 14(b) shows an idealized image of the textile sample of Figure 14(a) that could be recorded by a quantum dot sensor 7 of the device 1 according to the invention (see Figure 1). The radiation source 2 can be a halogen lamp with an emission spectrum according to Figure 5. The quantum dot sensor 7 used can have the spectral sensitivity according to Figure 13. In the idealized example of Figure 14(b), the image recorded by the quantum dot sensor 7 is a binary image in which the foreign materials 421-423 are white and the base material 41 is black. In a real image, the difference in brightness between the foreign materials 421-423 and the base material 41 is less pronounced, but the former still stand out clearly from the latter. A binary image according to Figure 14(b) can be generated from the real grayscale image by simple digital image processing by defining a suitable brightness threshold below which the pixels are set to “black” and above which the pixels are set to “white”.

[0077] Bemerkenswert ist, dass im Beispiel von Figur 14 dieselbe erfindungsgemässe Vorrichtung 1 für drei verschiedene Fremdmaterialien 421-423 verwendet werden kann. Mit anderen Worten: Es braucht nicht für jedes Fremdmaterial 42 eigens ein dedizierter Quantenpunktsensor 7 entworfen und gebaut zu werden; ebenso genügen eine einzige Strahlungsquelle 2 und ein einziges Spektralband. [0077] It is noteworthy that in the example of Figure 14 the same device 1 according to the invention can be used for three different foreign materials 421-423. In other words: a dedicated quantum dot sensor 7 does not need to be designed and built for each foreign material 42; a single radiation source 2 and a single spectral band are also sufficient.

[0078] Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsformen beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören. [0078] Of course, the present invention is not limited to the embodiments discussed above. With knowledge of the invention, the person skilled in the art will be able to derive further variants which also belong to the subject matter of the present invention.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

[0079] 1 erfindungsgemässe Vorrichtung 2 Strahlungsquelle 3 von der Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung 4 textiles Fasergebilde 41 Grundmaterial des textilen Fasergebildes 42 Fremdmaterial im textilen Fasergebilde 421 Polystyrol 422 Polyethylen 423 Polypropylen 5 auf den Quantenpunktsensor einfallende Strahlung 6 optisches Abbildungssystem, optisches Element 7 Quantenpunktsensor 71 obere Elektrode 72-74 Quantenpunktschichten 75 strukturierte Elektrode 76 Dielektrikum 77 untere Elektrode [0079] 1 device according to the invention 2 radiation source 3 electromagnetic radiation generated by the radiation source 4 textile fiber structure 41 base material of the textile fiber structure 42 foreign material in the textile fiber structure 421 polystyrene 422 polyethylene 423 polypropylene 5 radiation incident on the quantum dot sensor 6 optical imaging system, optical element 7 quantum dot sensor 71 upper electrode 72-74 quantum dot layers 75 structured electrode 76 dielectric 77 lower electrode

Claims (22)

1. System, bestehend aus einem zwei Bestandteile (41, 42) enthaltenden textilen Fasergebilde (4) und einer Vorrichtung (1) zur Untersuchung des textilen Fasergebildes (4), wobei die Vorrichtung (1) eine Strahlungsquelle (2) zum Senden von elektromagnetischer Strahlung (3) in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes (4) zur Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde (4) und einen Strahlungssensor (7) zum Empfangen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung (5) nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde (4) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet,dass der Strahlungssensor (7) als Quantenpunktsensor ausgebildet ist, eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum aufweist und die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle (2) und jedes der beiden Bestandteile (41, 24) abgestimmt sind, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors (7) eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile (41, 42) ist.1. System, consisting of a textile fiber structure (4) containing two components (41, 42) and a device (1) for examining the textile fiber structure (4), wherein the device (1) contains a radiation source (2) for transmitting electromagnetic radiation (3) in a spectral band in the direction of the textile fiber structure (4) for interaction with the textile fiber structure (4) and a radiation sensor (7) for receiving at least a portion of the electromagnetic radiation (5) after interaction with the textile fiber structure (4), characterized in that the radiation sensor (7) is designed as a quantum dot sensor, a spectral sensitivity of the quantum dot sensor (7) in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum and the spectral properties of the quantum dot sensor (7) in the spectral band are adapted to the spectral properties of the radiation source (2) and each of the two components (41, 24) are tuned such that an output signal of the quantum dot sensor (7) is a monotonic function of the mixing ratio of the two components (41, 42). 2. System nach Anspruch 1, wobei die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge sind: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester; Polyacryl; Viskose, Modal, Lyocell, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Polymethylmethacrylat, Polyoxymethylen, Elastan, Aramid, Acetat, Cupro.2. System according to claim 1, wherein the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyester; polyacrylic; viscose, modal, lyocell, polyethylene terephthalate, polystyrene, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, elastane, aramid, acetate, cupro. 3. System nach Anspruch 2, wobei die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) ein Paar aus der folgenden Menge sind: Baumwolle und Polyethylen, Baumwolle und Polypropylen, Baumwolle und Polyvinylchlorid, Baumwolle und Polyester; Baumwolle und Polyacryl; Baumwolle und Viskose, Baumwolle und Polyethylenterephthalat, Baumwolle und Polystyrol, Baumwolle und Polyamid, Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Baumwolle und Polymethylmethacrylat, Baumwolle und Polyoxymethylen.3. System according to claim 2, wherein the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are a pair from the following set: cotton and polyethylene, cotton and polypropylene, cotton and polyvinyl chloride, cotton and polyester; cotton and polyacrylic; cotton and viscose, cotton and polyethylene terephthalate, cotton and polystyrene, cotton and polyamide, cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, cotton and polymethyl methacrylate, cotton and polyoxymethylene. 4. Vorrichtung (1) zur Untersuchung eines zwei Bestandteile (41, 42) enthaltenden textilen Fasergebildes (4), beinhaltend eine Strahlungsquelle (2) zum Senden von elektromagnetischer Strahlung (3) in einem Spektralband in Richtung des textilen Fasergebildes (4) zur Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde (4) und einen Strahlungssensor (7) zum Empfangen mindestens eines Teils der elektromagnetischen Strahlung (5) nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde (4), dadurch gekennzeichnet,dass die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge sind: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester; Polyacryl; Viskose, Modal, Lyocell, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Polymethylmethacrylat, Polyoxymethylen, Elastan, Aramid, Acetat, Cupro, der Strahlungssensor (7) als Quantenpunktsensor ausgebildet ist, eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum aufweist und die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle (2) und jedes der beiden Bestandteile (41, 24) abgestimmt sind, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors (7) eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile (41, 42) ist.4. Device (1) for examining a textile fiber structure (4) containing two components (41, 42), comprising a radiation source (2) for sending electromagnetic radiation (3) in a spectral band in the direction of the textile fiber structure (4) for interaction with the textile fiber structure (4) and a radiation sensor (7) for receiving at least a portion of the electromagnetic radiation (5) after interaction with the textile fiber structure (4), characterized in that the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyester; polyacrylic; Viscose, modal, lyocell, polyethylene terephthalate, polystyrene, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, elastane, aramid, acetate, cupro, the radiation sensor (7) is designed as a quantum dot sensor, a spectral sensitivity of the quantum dot sensor (7) in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum and the spectral properties of the quantum dot sensor (7) in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source (2) and each of the two components (41, 24) in such a way that an output signal of the quantum dot sensor (7) is a monotonic function of the mixing ratio of the two components (41, 42). 5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) ein Paar aus der folgenden Menge sind: Baumwolle und Polyethylen, Baumwolle und Polypropylen, Baumwolle und Polyvinylchlorid, Baumwolle und Polyester; Baumwolle und Polyacryl; Baumwolle und Viskose, Baumwolle und Polyethylenterephthalat, Baumwolle und Polystyrol, Baumwolle und Polyamid, Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Baumwolle und Polymethylmethacrylat, Baumwolle und Polyoxymethylen.5. Device (1) according to claim 2, wherein the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are a pair from the following set: cotton and polyethylene, cotton and polypropylene, cotton and polyvinyl chloride, cotton and polyester; cotton and polyacrylic; cotton and viscose, cotton and polyethylene terephthalate, cotton and polystyrene, cotton and polyamide, cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, cotton and polymethyl methacrylate, cotton and polyoxymethylene. 6. System nach einem der Ansprüche 1-3, bzw. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das mindestens eine lokale Maximum bei derjenigen Wellenlänge bzw. denjenigen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung (3) liegt, bei welcher bzw. bei welchen der Absolutwert der Differenz der Absorptionsgrade, der Transmissionsgrade oder der Reflexionsgrade der beiden Bestandteile (41, 42) ein lokales Maximum aufweist.6. System according to one of claims 1-3, or device (1) according to claim 4 or 5, wherein the at least one local maximum is at the wavelength or wavelengths of the electromagnetic radiation (3) at which the absolute value of the difference between the absorption coefficients, the transmission coefficients or the reflection coefficients of the two components (41, 42) has a local maximum. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spektralband im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2200 nm und vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1900 nm liegt.7. Method according to one of the preceding claims, wherein the spectral band is in the wavelength range between 300 nm and 2200 nm and preferably in the wavelength range between 700 nm and 1900 nm. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spektralband eine Breite zwischen 100 nm und 1500 nm und vorzugsweise zwischen 300 nm und 500 nm hat.8. Method according to one of the preceding claims, wherein the spectral band has a width between 100 nm and 1500 nm and preferably between 300 nm and 500 nm. 9. System bzw. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Quantenpunktsensor (7) mindestens eine zwischen zwei Elektroden (71, 75) befindliche Quantenpunktschicht (72-74) und bspw. mehrere übereinander gestapelte Quantenpunktschichten (72-74) mit unterschiedlichen Bandlücken beinhaltet.9. System or device (1) according to one of the preceding claims, wherein the quantum dot sensor (7) includes at least one quantum dot layer (72-74) located between two electrodes (71, 75) and, for example, several quantum dot layers (72-74) stacked on top of one another with different band gaps. 10. System bzw. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Quantenpunktsensor (7) monolithisch auf einem integrierten Schaltkreis, der z. B. in CMOS-Technologie hergestellt ist, integriert ist.10. System or device (1) according to one of the preceding claims, wherein the quantum dot sensor (7) is monolithically integrated on an integrated circuit, which is manufactured, for example, in CMOS technology. 11. System bzw. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle (2) und jedes der beiden Bestandteile (41, 24) abgestimmt sind, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors (7) eine lineare Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile (41, 42) ist.11. System or device (1) according to one of the preceding claims, wherein the spectral properties of the quantum dot sensor (7) in the spectral band are matched to the spectral properties of the radiation source (2) and each of the two components (41, 24) such that an output signal of the quantum dot sensor (7) is a linear function of the mixing ratio of the two components (41, 42). 12. System bzw. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, beinhaltend ein optisches Abbildungssystem (6) zur Abbildung des textilen Fasergebildes (4) auf den Quantenpunktsensor (7), wobei der Quantenpunktsensor (7) ortsauflösend und entweder als zweidimensionaler Matrixsensor oder als eindimensionaler Zeilensensor ausgebildet ist.12. System or device (1) according to one of the preceding claims, comprising an optical imaging system (6) for imaging the textile fiber structure (4) onto the quantum dot sensor (7), wherein the quantum dot sensor (7) is spatially resolving and is designed either as a two-dimensional matrix sensor or as a one-dimensional line sensor. 13. System bzw. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, beinhaltend ein zeitlich veränderliches optisches Abbildungssystem, welches verschiedene Stellen des textilen Fasergebildes (4) zeitlich nacheinander auf den Quantenpunktsensor (7) abbildet, wobei der Quantenpunktsensor (7) zeitauflösend ist.13. System or device (1) according to one of the preceding claims, comprising a time-varying optical imaging system which images different locations of the textile fiber structure (4) one after the other onto the quantum dot sensor (7), wherein the quantum dot sensor (7) is time-resolved. 14. Verwendung des Systems bzw. der Vorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13 zur Detektion eines Fremdmaterials (42) in einem Grundmaterial (41), wobei das Fremdmaterial (42) und das Grundmaterial (41) die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes (4) sind.14. Use of the system or device (1) according to claim 12 or 13 for detecting a foreign material (42) in a base material (41), wherein the foreign material (42) and the base material (41) are the two components of the textile fiber structure (4). 15. Verwendung des Systems bzw. der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-13 zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses der zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4).15. Use of the system or device (1) according to one of claims 1-13 for determining a mixing ratio of the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4). 16. Verfahren (1) zur Untersuchung eines zwei Bestandteile (41, 42) enthaltenden textilen Fasergebildes (4), wobei elektromagnetische Strahlung (3) in einem Spektralband von einer Strahlungsquelle (2) in Richtung des textilen Fasergebildes (4) gesendet wird, mindestens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung (3) mit dem textilen Fasergebilde (4) wechselwirkt und mindestens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung (5) nach der Wechselwirkung mit dem textilen Fasergebilde (4) von einem Strahlungssensor (7) empfangen wird, dadurch gekennzeichnet,dass als Strahlungssensor (7) ein Quantenpunktsensor verwendet wird, wobei eine spektrale Empfindlichkeit des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband mindestens ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum aufweist und die spektralen Eigenschaften des Quantenpunktsensors (7) in dem Spektralband derart auf die spektralen Eigenschaften der Strahlungsquelle (2) und jedes der beiden Bestandteile (41, 42) im textilen Fasergebilde (4) abgestimmt werden, dass ein Ausgangssignal des Quantenpunktsensors (7) eine monotone Funktion des Mischungsverhältnisses der beiden Bestandteile (41, 42) ist.16. Method (1) for examining a textile fiber structure (4) containing two components (41, 42), wherein electromagnetic radiation (3) in a spectral band is sent from a radiation source (2) in the direction of the textile fiber structure (4), at least a portion of the electromagnetic radiation (3) interacts with the textile fiber structure (4) and at least a portion of the electromagnetic radiation (5) is received by a radiation sensor (7) after the interaction with the textile fiber structure (4), characterized in that a quantum dot sensor is used as the radiation sensor (7), wherein a spectral sensitivity of the quantum dot sensor (7) in the spectral band has at least one local maximum and at least one local minimum and the spectral properties of the quantum dot sensor (7) in the spectral band are adapted to the spectral properties of the radiation source (2) and each of the two components (41, 42) in the textile fiber structure (4) are coordinated such that an output signal of the quantum dot sensor (7) is a monotonic function of the mixing ratio of the two components (41, 42). 17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Spektralband im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2200 nm und vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1900 nm liegt.17. The method according to claim 16, wherein the spectral band is in the wavelength range between 300 nm and 2200 nm and preferably in the wavelength range between 700 nm and 1900 nm. 18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Spektralband eine Breite zwischen 100 nm und 1500 nm und vorzugsweise zwischen 300 nm und 500 nm hat.18. The method according to claim 16 or 17, wherein the spectral band has a width between 100 nm and 1500 nm and preferably between 300 nm and 500 nm. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, wobei die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) zwei voneinander verschiedene Elemente aus der folgenden Menge sind: Baumwolle, Leinen, Schurwolle, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester; Polyacryl; Viskose, Modal, Lyocell, Polyethylenterephthalat, Polystyrol, Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Polymethylmethacrylat, Polyoxymethylen, Elastan, Aramid, Acetat, Cupro.19. Method according to one of claims 16-18, wherein the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are two different elements from the following set: cotton, linen, new wool, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyester; polyacrylic; viscose, modal, lyocell, polyethylene terephthalate, polystyrene, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polymethyl methacrylate, polyoxymethylene, elastane, aramid, acetate, cupro. 20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4) ein Paar aus der folgenden Menge sind: Baumwolle und Polyethylen, Baumwolle und Polypropylen, Baumwolle und Polyvinylchlorid, Baumwolle und Polyester; Baumwolle und Polyacryl; Baumwolle und Viskose, Baumwolle und Polyethylenterephthalat, Baumwolle und Polystyrol, Baumwolle und Polyamid, Baumwolle und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Baumwolle und Polymethylmethacrylat, Baumwolle und Polyoxymethylen.20. The method according to claim 19, wherein the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4) are a pair from the following set: cotton and polyethylene, cotton and polypropylene, cotton and polyvinyl chloride, cotton and polyester; cotton and polyacrylic; cotton and viscose, cotton and polyethylene terephthalate, cotton and polystyrene, cotton and polyamide, cotton and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, cotton and polymethyl methacrylate, cotton and polyoxymethylene. 21. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16-20 zur Detektion eines Fremdmaterials (42) in einem Grundmaterial (41), wobei das Fremdmaterial (42) und das Grundmaterial (41) die zwei Bestandteile des textilen Fasergebildes (4) sind.21. Application of the method according to one of claims 16-20 for detecting a foreign material (42) in a base material (41), wherein the foreign material (42) and the base material (41) are the two components of the textile fiber structure (4). 22. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16-20 zur Bestimmung eines Mischungsverhältnisses der zwei Bestandteile (41, 42) des textilen Fasergebildes (4).22. Application of the method according to one of claims 16-20 for determining a mixing ratio of the two components (41, 42) of the textile fiber structure (4).
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