CN105393109B - 在纺纱准备中识别纤维束中或者之间的外来物的设备 - Google Patents

Abstract

为了改进在纺纱准备中识别在例如由棉花制成的纤维束中或者之间的由塑料制成的外来物，例如聚丙烯窄带、聚丙烯织物或者聚丙烯膜和类似物的设备，光源利用偏振光对纤维材料(纤维束)以及外来物起作用并且与探测器配合工作，该探测器能借助于经反射的光通过颜色信息和表面光泽同时识别外来物。

Description

在纺纱准备中识别纤维束中或者之间的外来物的设备

技术领域

本发明涉及一种在纺纱准备中识别在例如由棉花制成的纤维束中或者之间的由塑料制成的外来物，例如聚丙烯窄带、聚丙烯织物或者聚丙烯膜和类似物的设备。

背景技术

在用于棉花或者化学纤维的纺纱准备机器中运行光学工作的异质纤维分离器或者外来物分离器时的问题在于，光亮的、无色的或者透明的塑料(例如由聚乙烯或者聚丙烯制成的包装膜或者包装织物)由于低的光学对比度仅可以不充分地被识别或者甚至不被识别。

由文献DE 10 2008 031 199A已知偏振光(透射光)与同时利用UV光 (入射光)的照射相组合的应用。此外，还存在在纤维材料中的包装材料和塑料废物，这些包装材料和塑料废物不能利用偏振光识别(不透明)并且也不能利用UV光识别(非荧光)。

在文献DE 103 47 240中描述了一种方法，该方法可以借助于偏振光确定外来物的表面光泽并且分析表面光泽以用于识别。被证实为不利的是，所述布置在检查位置中由于其相互的影响既不可以与传统的颜色识别也不可以与利用偏振的透射光的方法相组合。在机器中设立另一检查位置也遇到限制，因为为了排除相互干扰必须维持在各个检查位置之间的最小间距并且机器过大或者在识别位置和分离位置之间的间距过大，从而不再可能分离所述部分或者太多的良好材料一起被分离。

由文献10 2010 055 523已知一种设备，该设备用于颜色识别和不同的波长范围的光泽的识别。在此，不利的是，所需要的照明装置必须设计用于两个波长范围并且在此在一个波长范围内的照明在其空间上的布置上或者其射到通道中的角度的选择上与另一波长范围内的照明的补充是不理想。

发明内容

因此，本发明的任务在于，创造一种开始时描述的类型的设备，该设备避免了所提到的缺点，所述设备特别是能以结构上简单的方式实现对外来物，例如光亮的、无色的或者透明的塑料的可靠的识别。

该任务通过本专利的典型的特征来解决。

通过利用偏振光照明纤维材料(纤维束)以及外来物并且与探测器配合工作，所述探测器借助于反射光通过颜色信息和表面光泽能实现同时识别外来物，以结构上简单的方式实现对外来物，例如光亮的、无色的或者透明的塑料的可靠的识别。

在一种优选的构造形式中，可以使用具有同时获取偏振状态的矩阵相机或者线阵相机作为探测器。

另一种改进方案可以通过如下方式达到，即，为了覆盖大的工作宽度，多个探测装置区段式地平行地相互并列地工作。

优选纤维材料可以设置在由玻璃或者类似物制成的通道中。在此，到将纤维材料流与相机空间分离的玻璃板上的相机视角为90°。

优选纤维材料可以通过通道气动地输送或者备选地设置在输送带上。

另一种改进方案可以通过如下方式达到，即，纤维材料设置在辊，例如拍打辊上。在此，所述辊可以快速地旋转。

当所述设备利用偏振的透射光和/或UV光在机器中工作以便于将对无色的外来物的识别可靠性最大化时，得出另一种改进方案。

在此，沿输送方向设置在探测区域下游的用于分离杂质的分离设备可以连接到评测装置上。

优选所述探测装置可以构成为线阵相机。备选地也可能构成为矩阵相机。

优选所述探测装置包括光传感器和/或评测单元。此外，所述设备可以配备有反射抑制装置。

优选可以利用颜色进行探测。

在另一种构造形式中，所述探测可以利用黑/白进行。

一种改进方案可以通过如下方式进行，即，在光源和纤维材料之间设置有起偏器。

优选可以存在发射偏振光的光源。在此，所述光可以线性地、圆形地或者椭圆形地偏振。

优选所述起偏器可以集成在光源上或者光源内部。

另一种改进方案可以通过如下方式进行，即，在纤维材料和探测装置之间设置有检偏器。

在此，可以存在也作为检偏器起作用的探测器。

优选所述检偏器可以在探测器上或者探测器内部集成。

优选可以在光路中设置有光反射或者光折射的元件。

优选可以在光路中设置有光折射的元件。所述元件可以构成为反光镜、棱镜或者透镜。

优选所述评测装置的下游设置用于去除(分离)杂质的装置。

优选所述评测装置和去除装置(分离装置)可以通过控制装置和开关装置相互电连接。

在此，所述设备可以设置在清洁装置下游。

优选所述设备可以设置在梳理机中或者设置在梳理机下游。

备选地，所述设备可以设置在异质纤维分离器下游。

另一种改进方案可以通过如下方式达到，即，为了识别而考虑各向异性，例如杂质的双折射作用。

优选可以为了识别而考虑杂质的选择吸收特性(二向色性)。

优选可以为了识别而考虑杂质的光学活性特性(旋转色散)。

在此，所述探测装置可以基于其分辨率面状地区分纤维状的杂质。

另一种改进方案可以通过如下方式达到，即，所述光源设计作为用于照明工作宽度的线性照明体。

在此，由多个相互排列的单光源组成的光源可以设计用于照明工作宽度。

备选地，所述光源可以由单个的，例如点状的光源组成，该点状的光源通过投影设备建立工作宽度的照明。

优选所述光源的光可以通过反射器或者透镜聚焦到有待检查的表面上。

优选所述光源可以包含滤光器，该滤光器截止全部不期望的波长并且因此仅通过UV光。

优选所述通道可以垂直地或者水平地设置。

优选所述纤维材料可以由上向下或者由下向上通过所述通道输送。

优选可以将设置在开棉辊下游的设备不直接设置在开棉辊的输出区域中。

另一种改进方案可以通过如下方式达到，即，所述照明体的光完全地或者部分地利用折光的或者衍射的成像元件偏转或者成形。

在此，所述照明体的光可以完全地或者部分地利用散光板或者散射元件偏转或者成形。

也有利地将照明体的光完全地或者部分地利用散光板或者散射元件均匀化。备选地，将照明体的光完全地或者部分地利用折光的或者衍射的成像元件均匀化也是可能的。

优选实施例包括本发明的有利的改进方案。

附图说明

下面借助于附图示出的实施例更详细地阐述本发明。

图中：

图1示意性地示出按照本发明的设备，在该设备中光源利用偏振光对纤维材料(纤维束)以及外来物起作用并且与探测器配合作用；

图2示意性地示出借助于反光镜的按照图1的设备；

图3示出带有多于一个探测装置的设备；

图4示出在具有连续的输送管的机器中的探测器与下游的分离装置的集成；

图5按照本发明的设备在开棉辊下游的直接集成；

图6示出一种实施形式，在该实施形式中交换两个检查位置，以及

图7示出两个检查位置在开棉辊下游的安装。

具体实施方式

图1示出一种设备，该设备排除上述缺点并且负责可以在一种设备或者机器中使用所有识别方法。

图1示出带有在检查区域2中透明的壁3的检查通道1，纤维束4和有待探测的外来物5穿流过该检查通道。两个相机6各自在通道一侧观察并且将材料颜色投到对置侧面的背景7上。为了照明所述背景例如使用日光灯管 8，该日光灯管发射在可见的波长范围内的白色非偏振光。其他照明体9例如以白色偏振光照明纤维材料。

被纤维束4或者外来物5反射的光由相机6接收并且在分析装置10中关于亮度和颜色进行分析。在这里优选相机能够接收在通道中在红色、绿色或者蓝色的波长范围内的光并且分别进一步处理。在分析装置中使用颜色信息以便基于对于纤维材料或者背景的亮度偏差或者颜色偏差识别外来物并且接着分离外来物。但是，除了颜色信息之外，相机也可以同时检测光的偏振状态，亦即在最简单的情况下检测非偏振光与偏振光之间的区别。在纤维束通过漫反射对偏振地发射的光消偏振的情况下或者在非偏振地照明背景的情况下相机确定偏振状态是非偏振的。在有光泽的塑料件，例如膜、PP 带或者类似物情况下，照明通道的偏振光在其有光泽的表面上反射，其中，所述反射光基本上继续保持偏振。因此，在这种情况下相机观察到偏振光。因为相机能够区分偏振状态，例如能够区分是否是偏振光或者非偏振光，所以分析装置也可以区分纤维束与有光泽的外来物并且接着分离纤维束与有光泽的外来物。

许多小的分布的光源，例如LED用作用于照射纤维材料和外来物的光源 15。偏振光例如由偏振滤光器13产生。偏振滤光器优选作为偏振膜压层到玻璃板14上或者在两个玻璃板之间压层。现在，在识别有光泽的表面时对于高的检测区域决定性的是，偏振光由尽可能大的角度范围入射到材料上。然而，光源的优选的圆形的布置或者光源到检查点17上的单独的定向不可以经济地实现。更合理的是，光源15以扇形的方式设置在平面16，例如电子电路板上。因为光源部分地不是对准实际的检查点17，所以照明例如局部地配备有环带透镜18，该环带透镜将光朝向期望的方向19转向。备选地，所述环带透镜也可以由全息成像的转向膜20代替。此外，为了将光均匀化，照明体9可以合理地配备有其他全息成像的散射膜21。

为了将材料输送管与相机空间分离的玻璃板本身不通过其光泽被识别，需要一些措施。首先，这样设置相机6，使得相机在位置22处以90°的角度对玻璃板3进行观察。在这种布置中，照明体发射到玻璃板上的光不会在相机中记录为表面光泽。在不可能发生所述情况的位置，例如位置23处，要么使用减反射的玻璃板3，要么在适当的位置处通过遮光板24遮盖照明体 9。

图2示出借助于反光镜25以便于为了覆盖大的工作宽度而扩大在相机和检查点之间的间距的原理的应用。

在通道宽度大时多个按照图1至2的探测装置可以有利地在工作宽度上这样分布，使得每个探测装置仅负责通道的一个区段。但是在这里也适用于，每个区段可以利用仅一个探测器和分析单元实现两种识别方法。

图3示出这样的由视线方向看具有垂直于视图平面的材料输送装置的布置，在该布置中多个探测装置26相互并排地设置，以便覆盖大的工作宽度。在照明模块27中，组件7、8、9按照图1相结合。29示出例如一个分析单元，多个探测装置连接到该分析单元上。

图4示出在具有连续的输送管机器中按照图1至3的探测装置与下游的分离设备的集成。探测装置补充有一个装置，该装置能够利用偏振的透射光 30与UV光31相组合地识别透明的或者部分透明的或者荧光的外来物。对此使用标准的颜色相机32。通过喷嘴梁33将经识别的外来物由检查位置34 和35输送到废料室36中，这些外来物由废料室通过叶轮闸门37输送离开机器。

图5示出按照图1至3的设备在开棉辊下游的直接集成。图6示出一种变形方案，在该变形方案中交换两个检查位置。

图7示出两个检查位置在开棉辊下游的集成。

Claims (27)

1.在纺纱准备中识别在纤维束中或者之间的由塑料制成的外来物的设备，其特征在于，利用具有偏振光的光源对纤维束中的纤维材料以及外来物起作用并且与探测器配合工作，该探测器能借助于由所述具有偏振光的光源发出的经反射的光在偏振光和非偏振光之间进行区分并且因此能通过颜色信息和表面光泽能够同时识别外来物。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述偏振光通过照明体(9)产生，该照明体的光源(15)由尽可能大的角度范围入射到纤维材料上。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述光源(15)圆形地或者单独地能对准纤维材料地设置。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述光源(15)以扇形的方式设置在平面(16)上。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述光源(15)配备有环带透镜(18)。

6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，将所述照明体(9)的光完全地或者部分地利用全息成像的散射元件均匀化。

7.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，利用非偏振光照明对于颜色识别所需的背景。

8.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，利用偏振光照明对于颜色识别所需的背景并且所述背景在此具有散射消光的表面。

9.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，在用于照明纤维材料的光源中使用偏振膜。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述偏振膜在玻璃板上或者玻璃板之间层压。

11.根据权利要求2至5之一所述的设备，其特征在于，所述照明体(9)的光完全地或者部分地利用全息成像的转向元件朝向光的检查通道偏转。

12.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，探测器构成为相机(6)，将纤维材料流与相机空间分离的玻璃板是减反射的。

13.根据权利要求2至5之一所述的设备，其特征在于，在适当的位置处通过遮光板遮盖所述照明体。

14.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，探测器构成为相机(6)，到将纤维材料流与相机空间分离的玻璃板上的相机视角为90°。

15.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，探测器构成为相机(6)，其中，为了减少结构空间，相机视准线通过反光镜或者棱镜折叠。

16.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，为了覆盖大的工作宽度存在多个区段式的平行的相互并列的探测装置。

17.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述相机包括作为检偏器的偏振滤光器。

18.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述相机具有滤光器，该滤光器阻止UV光和/或红外光的透射。

19.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，偏振光的光源和探测装置设置在纤维束的不同的侧面上。

20.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，所述光源和探测装置设置在纤维束的相同的侧面上。

21.根据权利要求2至5之一所述的设备，其特征在于，所述照明体的光完全地或者部分地利用微型透镜偏转或者成形。

22.根据权利要求2至5之一所述的设备，其特征在于，所述照明体的光完全地或者部分地利用透镜布置偏转或者成形。

23.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，所述纤维束由棉花制成的。

24.根据权利要求1至5之一所述的设备，其特征在于，所述外来物包括聚丙烯窄带、聚丙烯织物或者聚丙烯膜。

25.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述光源(15)以扇形的方式设置在电路板的平面上。

26.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述散射元件包括散射膜。

27.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述转向元件包括转向膜。