CN101589187B

CN101589187B - 用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的设备和方法

Info

Publication number: CN101589187B
Application number: CN2007800419920A
Authority: CN
Inventors: M·斯卡蒂齐
Original assignee: Technorama S P A
Current assignee: Technorama S P A
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: EP2097573A1; WO2008078345A1; ITFI20060337A1; EP2097573B1; US7914590B2; US20100011516A1; CN101589187A

Abstract

用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的设备，包括与相应的光学处理工具相关的光学读取工具，其特征在于，所述检测装置包括两个光学读取装置；第一反射读取装置(1)和第二透射读取装置(101)，所述第一反射读取装置在接受染色的纺织材料的样品或样本上进行光学检测，所述第二透射读取装置在染色浴上进行光学检测，所述读取装置连接到所述处理工具(20)上以给其提供两个不同的光学检测信号。

Description

用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的设备和方法。

更特别地，本发明的设备和方法涉及染色浴中单一着色剂的消耗(即，吸收)控制。

背景技术

以透射分光光度测定法为基础的光学系统和方法在本领域众所周知。利用这些系统，溶液(即，染色浴)中单一着色剂的浓度通过使具有已知性质的光束射过所述溶液进行调节，一部分发射光为流体中的物质所吸收，而剩余部分传送到检测其数量和性质的分光光度计。根据众所周知的比尔-朗伯定律使用这种信息确定溶液中单一着色剂的残余量。

同样已知的是，无论使用哪种特定算法处理上述信息，从实践观点看，考虑到在纺织工业中使用的各种着色剂的无数化学和染色类型，精确确定染色浴中单一着色剂的残余量仍然是未解决的问题。

使用用于透射读取的已知光学系统在以足够精度确定染色浴中单一着色剂浓度，尤其是当浓度非常小或高于给定值时产生实际困难。实际上，已知光学系统不能有效控制含有着色剂的溶液，所述着色剂浓度在给定范围之外。换句话说，从实际目的出发，在浓度值不在给定范围内，即当溶液过稀或过浓时，目前市售的光学控制系统基本上不适用。

由使用已知光学系统引起的进一步不便是由于在对含有异质着色剂，即具有不同化学类别的溶液进行读取所获得结果方面显著缺乏精度。这些已知系统基本上不能辨别相同类型的两种不同颜色(同一溶液中的两种红色，两种黄色或两种蓝色)也会导致不便。

其它不便起因于状态改变，即，在溶液的pH、盐度或温度变化时发生的单一着色剂的颜色改变，如染色期间通常发生的那样，实际上，在这种情况下，透射光学控制不能确保正确且均质的读取，因为有可能发生色度变化或染色浴可能变得迟缓。

此外，当透过液体的光透射发生改变时，由于一部分光被液体内的分散颗粒偏离，使得对色散(dispersions)和乳白色染色浴的控制变得非常困难。这造成错误估算，即，分光光度计估算会是错误的。

EP325529、FR2399066、FR2307074、FR2443524、GB2050002、JP1006164、WO99/66117、JP5098557和JP61105432中描述了通过透射读取对染色浴进行控制的设备实例。

本发明的主要目的是消除或至少大大减少所述缺陷。

发明内容

依照本发明，利用下述技术方案来实现这些结果。用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的方法，其中，它包括下列操作步骤：提供第一光学读取腔室，染色浴流入所述第一光学读取腔室中，所述染色浴从对给定纺织材料进行染色工艺的染色箱或染色机中抽出；提供由与制造所述纺织材料相同的材料制成的样本，并且将所述样本定位在所述第一光学读取腔室中；提供第二光学读取腔室，来自所述染色箱或染色机的染色浴流入所述第二光学读取腔室中；在所述第一光学读取腔室内进行反射光学读取，在所述第二光学读取腔室内进行透射光学读取，并且将分别对应于由所述第一光学读取腔室内样本表面反射的光和/或透射过容纳于所述第二光学读取腔室内的流体的光的信号进行传送，所述信号被传送至光学处理工具，其中，检测染色浴温度以根据检测到的染色浴温度执行反射读取或透射读取。

根据本发明，无论所用着色剂的类别或性质如何，即使在非常低或高浓度的情况下，以及即使在乳白色染色浴或存在分散颗粒的情况下，有可能对染色浴中的单个颜色(红色，黄色，蓝色)进行耗尽实验。特别地，根据本发明，有可能使用由用于测试具有不同属性的单个颜色吸收的两个不同装置进行的检测，以便基本上消除读取错误的可能性；特别地，根据染色浴温度，有可能使用最合适的装置以执行尽可能正确且精确的检测。此外，本发明的设备和方法允许对浸在染色浴中样品、样本或″证据″的材料直接进行所述测试，使得由所述测试获得的结果考虑接受染色的材料的特殊性质。进一步的优点是可能以足够高的频率进行重复读取，使得它们可以被认为是″动态读取″，或换言之，连续读取。此外，根据本发明的设备易于制造，经济且可靠，即使在长时间操作周期之后也是如此。

附图说明

本领域技术人员在结合以实例但非限制方式给出的附图阅读下列说明的情况下可以最好地理解本发明的这些及其它优点和特征，其中：

图1显示了根据本发明的设备应用中所用装置(1)的简化方案；

图2显示了用于接受染色的纺织材料样品或样本的支撑件的示意性平面图；

图3显示了图2所示支撑件的示意性平面图，纺织材料样品或样本放置在所述支撑件上；

图4显示了根据本发明的装置的示意性纵向剖视图；

图5显示了图4所示装置的样品腔室的顶部平面图，图3所示支撑件插入所述样品腔室中；

图6显示了图4所示装置的顶部平面图；

图7-10显示了使用图4所示装置涉及的操作步骤顺序；

图11是图4所示装置的放大细部图；

图12是图4所示装置的另一放大细部图；

图13显示了图9的放大细部图；

图14显示了图10的放大细部图，在该图中，没有显示上部底座13以更好地说明位于腔室10内的元件结构；

图15示意性地显示了根据本发明的设备的可能实施例；

图16-19与图11-14类似，但是它们显示了装置1的另一可能实施例。

具体实施方式

可以使用根据本发明的设备在被染色纺织材料上进行光学读取，并且所述设备包括连接到相应处理工具上的光学检测工具。光学检测工具包括两个装置：第一装置1和连接到处理工具20上的第二装置2，后者在图1和15中以表示双通道分光计的示意性方块表示，利用所述第一装置可执行反射检测，利用所述第二装置可执行透射检测。

实际上，第一和第二装置1、101分别提供与反射和透射检测相关的输出信号，相应的光缆连线23、230用于将所述信号传输给所述处理工具20。

透射读取装置101本身已知，因此不再对其进行详细描述。如本说明书前序部分所提到的，装置101朝向被测流体发射光辐射；所述光的一部分为流体中的物质所吸收，而剩余部分传送至检测其数量和性质的分光计/分光光度计20。按照传统的方式，装置101包括读取腔室，被测液体流入所述读取腔室并且与发光器相关的光学传感器适于发出光辐射。装置101通过透射和影响在其读取腔室内流动的流体进行光学读取。

参考图15，所述装置101通过相应的输入导管102和输出导管103连接到导管C3上，被测染色浴在所述导管C3内流动。特别地，如图15所示，所述装置101作用于辅助回路上，所述辅助回路连接到所述导管C3上并设置有热交换器105和泵104，所述热交换器使液体保持在预定温度，所述泵允许液体在辅助回路内循环。被测液体通过连接至导管C3的导管102进入热交换器105和装置101。离开装置101的液体通过导管103传送至所述导管C3。如下文进一步描述的，所述导管C3的一端连接到染色箱或染色机T上，导管C3的另一端连接到泵P上，被测液体(即，染色浴)位于所述染色箱或染色机内，所述泵允许液体在主回路C1、C2、C3内循环。

装置101进行的检测产生通过光缆230传送至处理工具20的信号。

为了确定被测溶液中单一着色剂的残余量，处理工具20可以使用来自透射处理工具101的信息，其可以替代从如下文进一步描述的反射检测工具1处获得的信息。

通过试验性测试，申请人证实在达到给定温度(大约80℃)时，透射检测提供可靠的读取。相反，超过这个值，人们认为由于散布着色剂上的色调变化，透射检测工具不是可靠的。此外，通过试验性测试，申请人证实，所述色调变化不在接受染色的纺织材料上发生。随后，申请人获得将两种不同的分析方法组合在同一设备中的想法并发明了根据本发明的设备，其能够对染色浴(通过透射检测装置)和接受染色的纺织材料的染色样品或样本(通过反射检测装置)起作用。

实际上，达到给定温度值(例如，80℃)时，根据本发明的设备使用通过透射对染色浴起作用的装置101；超过所述值时，即每当所述温度值达到并且散布在染色浴中的着色剂发生色调变化时，所述设备使用对织物样本起作用的装置1，相反地，所述装置不受着色剂色调变化的影响。人们认为，本设备在试验性测试期间提供的结果对纺织品染色过程中通常达到的每个温度值都是可靠的，因此可以在整个温度范围内(即，低于80℃以及更高温度下)可靠地进行光学读取。

图1和15显示了以ST表示的温度传感器，其能够提供与染色浴温度相关的相应信号。使用传感器ST的检测来确定要使用两个光学检测装置1、101中的哪一个，即，要接受装置1和装置101进行的光学读取中的哪一个。特别地，对低于给定阈值(优选地，80℃)的染色浴温度来说使用装置101，而对更高的染色浴温度来说使用装置1。

如图1-14更清楚显示的，装置1有利地包括腔室10，其由具有相应的固定侧壁12的固定下部底座11以及由可动上部底座13界定。与相应的管接头14、15相关的输入段I和输出段U设置在固定底座11的两个相对侧壁上。

所述固定底座11具有内部插入光学检测器或探针2的中心开口，所述光学检测器或探针与分光光度计或色度计20相连。

探针2可以由连接到分光光度计或色度计上的任何市售光学检测器或传感器组成。

四个固定柱16安装在所述固定底座11的内侧底部上，固定锥形尖端17安装在每一个所述柱上。每个柱16设置位于固定底座11的底部和相应尖端17之间的衬套18。所述衬套设置有下侧18L安装在弹簧19的上部底座上的环形突起或环。所述弹簧19的下部底座放置在固定底座H的内侧底座上。

所述柱16垂直朝向固定底座11的底部，该固定底座在装置使用时优选地位于水平位置。因此，衬套18与底座11的底部垂直。

由于弹簧19的存在，每个衬套18可以朝向底座11向下推动，当克服相应弹簧19阻力的推力耗尽时，衬套可以返回其抬起的起始位置。这允许腔室10内部的染色浴正确循环，随后使样品和样本更为均匀地染色，如下所述。

此外，装置1包括用于接受染色的纺织材料样品或样本的支撑元件。

根据附图所示实例，所述支撑元件包括设置有圆形中心窗口30和四个通孔31的板3，所述通孔按照四边形顶点布置。参考图2和3所示实例，所述孔31设置在板3的四个相应突起32上。

所述孔31允许板3定位在环的上侧18U上，所述环设置在所述衬套18的外表面上。

实际上，所述衬套18包括用于板3的弹性定位和支撑元件，并且允许其朝向固定底座11的内侧底部向下引导以及其相应的上升引导。

所述板3的形状允许接受染色的纺织材料样品或样本施加在板本身上。例如，如图3所示，样品或样本或″证据″可以由卷绕在板3上的给定数量的细丝F构成，以便覆盖其中心窗口30。样品还可以具有不同形状，即，它可以不为细丝形式；例如，样品可以由织物组成。在任何情况下，样品由接受染色的相同材料制成，并且它施加到支撑板3上以与窗口30相邻。

横向界定所述腔室10的壁12的上部边缘提供了用于环形垫片G的支座。

腔室10的上部底座13具有允许致动器4的杆40从中穿过的中心开口，所述中心开口的轴线与底座13本身垂直。衬垫41固定在所述杆40的自由端，即下端上；所述衬垫具有圆形的中心突出部分42。所述部分42的直径小于由所述板3界定的中心开口30的直径。

所述致动器4的裙部通过托架(图中未显示)固定在上部底座13的上侧。

此外，所述上部底座13的下侧具有四个腔室130，每个腔室具有与所述尖端17的上端相对应的形状和尺寸。

所述上部底座13具有用于螺钉紧固工具(未显示)的一系列通孔131，所述通孔允许上部底座连接到固定底座11上，这是因为所述固定底座设置有相应的孔110。这样，有可能获得所述腔室10的密封闭合，但仍具有用于染色浴的输入段I和输出段U。

图1的简化方案显示出：

第一导管C1，其一侧连接到染色箱或染色机T上，另一侧连接到装置1的出口14上；

第二导管C2，其一侧连接到装置1的出口15上，另一侧连接到泵P的入口上，所述泵通过第三导管C3将染色浴重新传送到染色箱或染色机T中。

pH检测探针SP插在第二导管C2上，而染色浴温度由与染色箱或染色机T相关的温度计检测。

同一方案显示了上述光学探针2，其通过相应的光纤，即光缆22、23连接到发光器21和分光光度计或色度计20上。

染色箱或染色机T以及探针ST、SP，泵P，探针2和发光器21，分光光度计或色度计20和光纤22、23本身已知。

装置1工作如下。

在染色箱或染色机中接受染色的材料样品或样本位于板3上。例如，如图3所示，有可能使用卷绕在板3上的给定量纱线(与染色箱或染色机″T″中相同的材料)以便覆盖窗口30，应当认识到，染色箱或染色机T中的纺织材料可以具有任何其它形式，即，不仅为纱线形式。然后，装置的上部底座13从下部底座11上拆下，板3位于由安装在柱16上的衬套18组成的弹性支撑件上，板3的延伸部32靠在所述环形突起的上侧18U上，如图7、8和13所示；这样，板3定位在弹性支撑件上，板3的窗口30面向探针2并且由细丝F，即制成样品的材料覆盖。上部底座13随后固定到下部底座11上，如图9所示。这样，腔室10上下密封，从染色箱或染色机T中抽出的染色浴可以在所述腔室内流动。由于所述尖端17的存在，使将上部底座13定位在下部底座11上的步骤变得更为方便，所述尖端由于其形状与设置在上部底座上的腔室130相对应而起到引导元件的作用。在腔室10内流动的染色浴相对于板3上的材料F的样品流动，所述样品几乎与染色箱或染色机T一样地接受染色。在所述装置封闭之后，即将上部底座13固定到下部底座11上之后，所述装置能够以给定时间间隔使用，操作致动器4以便使衬垫41下降而使材料F的样品与探针2形成接触，如图10和图14所示。如图14详细显示的，湿材料F与光学读取探针2接触，所述光学读取探针将光信号发送到对其进行处理的分光光度计或色度计20。衬垫41的底侧上具有突起42允许将样品材料在不撕破它的情况下完美地推动到探针2上。在每次读取结束时，致动器4的杆缩回，以便去除作用在板3上的推力，由于所述板靠在由衬套18和弹簧19组成的弹性支撑件上，使所述板上升并返回到抬起的起始位置。这样，样品返回到进行正确和均匀染色的理想位置。只要接受染色的材料保持在染色箱或染色机T中，就会循环重复光学读取。

根据已知算法对由探针2传送到分光光度计或色度计20的发光信号进行处理，所述算法由于本领域技术人员熟知而不再详细描述。即使当染色浴发生pH或温度变化或者发生含盐量变化等时，所述算法可以对制成样品的材料(即，在染色箱或染色机T中接受染色的材料)中的单一着色剂进行吸收估算，即，它们允许对着色剂消耗进行估算。

读取，即由探针2发送至分光光度计20的信号的光谱分析与染色材料直接相关。换句话说，当样品材料与探针2直接接触时，可以避免在染色浴上进行读取的装置产生的典型误差。实际上，在读取步骤中，样品材料由衬垫41推动并随后保持在探针2上，以便避免染色浴对读取本身的任何干扰。装置1通过反射(代替由常规系统提供的透射)进行光学读取。

图15所示方案具有检测装置1、101，而抽出导管106的流体通过导管102、103流过装置101。虚线箭头FL表示从装置1、101发送至分光光度计20的信号。实线箭头FT表示染色浴在连接至方案所示循环单元上的导管内的染色浴。

根据本发明的操作方案包括下列步骤：

提供第一光学读取腔室10，染色浴流入所述第一光学读取腔室中，所述染色浴从对给定纺织材料进行染色工艺的染色箱或染色机T中抽出；

提供由与制造所述纺织材料相同的材料制成的样本，并且将所述样本定位在所述第一光学读取腔室10中；

提供第二光学读取腔室，来自所述染色箱或染色机T的染色浴流入所述第二光学读取腔室中；

在所述第一腔室内进行反射光学读取，在所述第二腔室内进行透射光学读取，并且将分别对应于由所述第一腔室内样本表面反射的光和/或透射过容纳于所述第二腔室内的流体的光的信号进行传送，所述信号被传送至光学处理工具20。

此外，尤其参考反射读取，所述方案包括下列操作步骤：

提供由与制造所述纺织材料相同的材料制成的样本或样品F，并且将所述样本定位在位于所述第一光学读取腔室10内的支撑件上，所述样本通过在所述第一光学读取腔室内流动的染色浴进行染色；

使所述支撑件循环接近光学检测器2；

利用所述光学检测器2向样品表面发射发光信号，并且将所述样品表面反射的光传送至光学处理工具；和

移动带有材料样品F的所述支撑件远离所述光学检测器2。

有利地，所述样品F远离和朝向所述光学读取探针弹性施加在可动支撑件上。

此外，通过对样品施加推力而有利地执行使样品接近光学读取探针的所述接近步骤，并且当样品远离光学读取探针时，所述推力去除。

反射光学读取是指测量由浸在染色浴中的样品表面反射的光量与入射到其表面上的光量之比。

通过本发明，不管所用着色剂的化学类别或性质如何，即使在非常低或非常高的浓度下，考虑接受染色的材料的特殊性质，即，考虑纺织材料对单个颜色的真实吸收和随后的真实消耗，也有可能对染色浴中的单个颜色(红色、黄色、蓝色)执行正确且可靠的耗尽检测。还有可能以前述染色浴温度为基础选择反射和透射读取中的哪一个是有效的。

图16-19涉及反射读取装置1的可选实施例。这里，所述衬垫41固定到上部底座13的下侧上，下部底座11的底部具有使探针2位于其中的中心开口。管状垫圈2G位于探针2和所述开口之间。探针2可以通过相应的致动器(图中未显示)上升和下降。用于使探针2上升和下降的所述致动器可以是任何常见类型。根据反射读取装置1的可选实施例，探针2朝向样品F移动。实际上，板3定位在衬套18上，盘簧190固定在柱16上，以便使其下部底座靠在环形突起18的上侧18U上。然后，上部底座13连接到下部底座11上，如参考第一实施例所述。循环地，探针2上升。提升探针2导致支撑件3朝向上部底座13移动，使得施加的推力克服弹簧190的阻力。当探针2上升结束时，样品F压在同一探针和衬垫41之间并且进行光学读取。根据这个实施例，探针2朝向样品F移动，而取代使样品F朝向探针2移动。

附图只是显示了本发明切实可行的实施例，在不脱离本发明构思范围的情况下可以在形式和结构方面进行变化。所附权利要求书的任何参考数字只是为了参考说明书和附图时方便阅读，而不用于限制本发明的范围。

Claims

1.用于在接受染色的纺织材料上进行光学读取的方法，其特征在于，它包括下列操作步骤：

提供第一光学读取腔室(10)，染色浴流入所述第一光学读取腔室中，所述染色浴从对给定纺织材料进行染色工艺的染色箱或染色机(T)中抽出；

提供由与制造所述纺织材料相同的材料制成的样本，并且将所述样本定位在所述第一光学读取腔室(10)中；

提供第二光学读取腔室，来自所述染色箱或染色机(T)的染色浴流入所述第二光学读取腔室中；

在所述第一光学读取腔室内进行反射光学读取，在所述第二光学读取腔室内进行透射光学读取，并且将分别对应于由所述第一光学读取腔室内样本表面反射的光和/或透射过容纳于所述第二光学读取腔室内的流体的光的信号进行传送，所述信号被传送至光学处理工具(20)；

其中，检测染色浴温度以根据检测到的染色浴温度执行反射读取或透射读取。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果检测到的染色浴温度超过给定阈值时，执行反射读取。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括下列操作步骤：

提供由与制造所述纺织材料相同的材料制成的样本或样品(F)，并且将所述样本定位在位于所述第一光学读取腔室(10)内的相应支撑件(3)上，所述样本通过在所述第一光学读取腔室内流动的染色浴进行染色；

使所述支撑件(3)循环接近光学检测器或探针(2)，或反过来，使光学检测器或探针(2)接近支撑件(3)；

利用所述光学检测器(2)向样品表面发射发光信号，并且将所述样品表面反射的光传送至光学处理工具；和

使带有材料样品(F)的所述支撑件远离所述光学检测器(2)，或反过来，使所述光学检测器(2)远离带有材料样品(F)的所述支撑件。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述样品(F)放在支撑件(3)上，所述支撑件可以远离和朝向所述光学读取探针弹性移动。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过给样品施加推力使样品接近光学读取探针。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射光学读取是由包括主体(1)的装置执行的，在所述主体内部提供有所述第一光学读取腔室(10)，所述第一光学读取腔室具有输入段(I)和输出段(U)并且由从染色箱或染色机(T)抽出的染色浴穿过，纺织材料在所述染色箱或染色机中接受染色，在所述第一光学读取腔室(10)内布置光学检测器或探针(2)和为使接受染色的纺织材料的样品或样本(F)相应于探针(2)定位而设置的支座，所述支座具有用于支撑件(3)的定位装置，所述样品(F)放在所述支撑件上，使得样品浸在流动于所述第一光学读取腔室(10)内的染色浴中，所述支撑件(3)可移动地定位在所述定位装置上；并且所述支撑件(3)可朝向所述探针(2)移动，或反过来，所述探针(2)可朝向所述支撑件(3)移动。