CN1097102C

CN1097102C - 在纺纱准备设备(开清棉)中识别和处理杂质的方法和设备

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Publication number: CN1097102C
Application number: CN97115329A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·施利希特尔
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2002-12-25
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: CN1173558A; GB2316099B; JPH1096124A; ITMI971515A0; US5917591A; GB9716771D0; GB2316099A; ITMI971515A1; IT1292209B1; CH693310A5

Abstract

一种在纺纱准备设备(开清棉)中识别和处理纤维材料中的杂质，例如织物块、带、绳、薄膜块的方法，纤维材料用上游的开包机(拆包机)从纤维包中取出，在此方法中设有下游的用于识别杂质的光学检测系统，此检测系统与一个电子评估装置(图象处理装置)连接。为了能用简单的方式改善对杂质和/或颜色的识别和评估，确定在它的排列内每个纤维包的位置；图象处理装置测定被拆开的纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色；并将此亮度和/或污染度和/或颜色配属于从那里拆出此纤维材料的纤维包。

Description

在纺纱准备设备(开清棉)中识别和评估杂质的方法和设备

本发明涉及一种在纺纱准备设备(开清棉)中识别和评估纤维材料中的杂质，例如织物块、带、绳、薄膜块的方法，纤维材料用上游的开包机(拆包机)从纤维包中取出，按此方法设有在下游的用于识别杂质的光学检测系统，此检测系统与一个电子评估装置(图象处理装置)连接，本发明还包括一种实施此方法的设备。

一种已知的方法在开清棉中，在粗清棉或混棉机之后，亦即在细清棉之前实施。散纤维经吸入式凝棉器到达一个装料筒，它的一个壁由连续循环并倾斜安置的传送带构成。之后，在传送带上的散纤维通过一个光学的识别系统(光学颜色传感器)。评估装置评估测量结果，并在出现杂质时操纵喷嘴挡板的相应区段。一旦位于前面的光学传感器认出异物，便操纵一组喷嘴。被吹除的含有杂质的散纤维进入一个汇集槽。其余的未被污染的好的纤维进入装料漏斗，并从那里到达下一个开清棉机。存在的缺点是输送装置就设备而言比较复杂。此外不利的是，在已知的方法中，光学检测系统只是单独工作，所以不可能反作用于开清棉的其它装置和机械上。

因此本发明的目的是创造一种前言所述类型的方法和设备，它们避免发生上述缺点，尤其是可用简单的方式改善识别和评估杂质和/或颜色。

此目的通过权利要求1的特征部分所述特征来达到。

采取按本发明的措施实现了通过简单的方式，获得有关位于前面的包的排列中各个包的质量例如污染度、颜色的资料。要拆开的散纤维几乎全在所放的纤维包的内部。通过将经评估的图象处理结果赋予各纤维包，可以可靠地确定并在必要时置换掉在污染度和/或在颜色方面有不可允许的偏差的包。以此方式极大地减少了产生织物残疵的危险，例如条痕、不均匀染色性状。除此之外还有一个优点是，可以构成一个具有更好的纤维混合的新的包的排列。

可以检测出在纤维材料的亮度和/或颜色方面不可允许的偏离。个别亮的或暗的纤维包可以被检测出并在必要时分离出来。还可以找出例如错放的包。这些测量值还可以用于预先控制在下游的加工机械，例如混棉机。这例如可以通过在多室的混棉机中转换井筒来实现。在一种连续工作的开包机，例如Trutzschler BDT02O中，此方法还可用来根据亮度波动自动控制包的排列。

为了确定每个纤维包的位置，合乎目的的做法是测量开包机的抓棉器沿纤维包的运行距离。图象处理装置测得的测量信号最好在一个信号分析装置中进行评估。有利的是将图象处理装置测得的测量信号输入一个存储器内。图象处理装置的测量信号最好与储存的额定值作比较。合乎目的的是，当偏离预定的额定值时将这一个或这一些有偏差的包从包的排列中排除掉。图象处理装置测得的测量信号最好用于构成一个包的排列的混合。有利的做法是确定纤维包纤维材料的亮度和/或颜色与预定的质量值不可允许的偏差。最好确定包的排列中个别亮的或暗的纤维包，并在必要时分离出去。合乎目的的做法是找出包的排列中错放的包。测量值最好用于控制至少一台在下游的机器，例如混棉机。有利的是测量值用于确定要生产的纱线的亮度。在连续工作的开包机中，测量值最好用于例如根据亮度的波动自动控制包的排列。

本发明还包括一种在纺纱准备设备(开清棉)中识别和处理纤维材料中的杂质，例如织物块、带、绳、薄膜块的有利的设备，纤维材料用开包机从纤维包中取出，此设备中设有用于识别杂质的光学检测系统，此检测系统与一个电子评估装置连接，在设备中此光学检测系统与图象处理装置连接，此图象处理装置与一个电子控制和调节器相连。合乎目的的做法是设置一个用于图象处理装置测量信号的信号分析装置。最好有一个用于图象处理装置测量信号的存储器。有利的做法是有一个比较仪，用于在储存的额定值与图象处理装置的测量信号之间进行比较。在电子控制和调节器上最好至少连接有一台在下游的加工机械，例如混棉机。合乎目的的做法是在上游的开包机与电子控制和调节器连接。最好在电子控制和调节器上连接一台连续工作的开包机。有利的做法是将一个开关装置与此电子控制和调节器连接。最好在电子控制和调节器上连接有一台显示器。合乎目的的做法是设置一个用于杂质的分离机构。

本发明还包括另一种在纺纱准备设备(开清棉)中用于识别和处理纤维材料中的杂质，例如织物块、带、绳、薄膜块的有利的设备，其中，有一个开包机(拆包机)，用于由多个纤维包组成的包的排列，以及，其中设有一个光学的检测系统，用于识别杂质，此光学检测系统与一个电子评估装置(图象处理装置)连接，在此设备中在包的排列前设有用于每个纤维包的纤维包检验设备，此纤维包检验设备包括一个拆包机和一个图象处理装置。此图象处理装置最好能确定纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色。

下面借助于附图表示的实施例详细说明本发明。

其中：

图1在纺纱准备设备(开清棉和梳棉)中按本发明的设备的示意侧视图；

图2具有借助于反射光和透射光摄象的两台摄象机和四个照明设备的光学检测系统、图象处理装置以及电子控制和调节器的示意侧视图；

图3在学习阶段期间对于不同的纤维材料种类使用反射光与使用透射光之间的关系；

图4具有确定的分离敏感度时按照图3的相互关系；

图5在考虑到不同的杂质的情况下按图4的相互关系；

图6a至6c沿纵向(图6a)配属于一个包的排列的包的材料特征线(图6b)和分离敏感度(图6c)；

图7控制器、纵向(X轴)位移传感器和开包机牵引电机的示意框图；以及

图8要拆的包的排列前的包检验设备。

图1表示一种开清棉工艺流程，其中在开包机1例如Trutzschler-BLENDOMAT BDT与多包混棉机4之间，设有用于识别和分离金属杂质的设备2和重物分离器3。在多包混棉机4之后设有末道开棉机5、梳理机喂给装置6和梳理机7。用1a表示包的排列。开包机1通过气流管道9与梳理机8(带尘笼)连接。此外，井筒10和设在后面的其它机械通过气流管道连接。在管道9中，亦即紧接地设在开包机1之后的，设有按本发明的设备11。

按图2，为通道12配设两个机箱13、14，其内腔中装有摄象机15或16以及照明设备17或18。此外，在机箱13、14内各有一个按角度α的折线式反射镜19或20，它使光轴在摄象机15或16与视窗21或22之间转向。照明设备17或18将光线穿过视窗21或22射入通道12的内腔。在机箱13、14的相对侧，为通道12配设另外两个机箱23或24，在它们的内腔装有照明设备25或26，照明设备25或26将光线穿过视窗27或28射入通道12的内腔。机箱13、23和机箱14、24沿流动方向(连续地)互相错开排列。

按本发明的设备(散纤维传感器)使得能在棉屑流中识别杂质。尤其能识别出：

-不透明部分：例如木材、石块、金属、细绳、纸等

-颜色错误部分：例如污物、树叶等

-发光的部分：例如薄膜

为了进行检测，棉屑借助于空气通过矩形的通道12输送。通过在通道壁12a、12b中的视窗21、27；22、28，摄象机15、16摄录飞越的棉屑。在这种情况下反射光和透射光与闪光照明设备17、25；18、26相结合。数据分析按额定/实际比较原理进行。使用反射强度与透射强度之比作为额定参数。棉絮的特征(亮度、颜色)由系统自动测定，并使用作为基准。当沿最短轴伸展例如5mm时，识别出特征有异的杂质，这种杂质然后经活门29从棉屑流A中除去。

反射照明组件13包括一个高均匀度的半导体闪光照明设备17、一台指令控制具有数字式数据输出的高速测量用摄象机15(例如按DE-A-4313621)、以及一个为降低结构高度而采用的折线式反射镜19。透射照明组件23包括一个高强度大面积的半导体闪光照明设备25。另一个反射照明组件14和另一个透射照明组件24包含相同的构件和设备。

在工作中最好通过透射光和反射光来识别异质纤维和识别异物和/或杂质的亮度和/或颜色。按极短的序列摄取两次图象，一次用透视光，一次用反射光。两个图象组合和一起评估。光线由摄象机15或16或它们的控制器闪电式地接通和操纵。对于一次摄象可以使用不同波长的光。可以为一次摄象使用一个以上的照明设备。例如，反射照明组件13可以有一个以上的照明设备。照明可以从不同的方向进行。照明也可以从不同的侧面(透视光和反射光)进行。为了照明可以采用具有不同波长的光源。也可以将不同方向、不同侧面和不同波长互相组合起来。可以调整为不同的照明时间(闪光时间)。

在电子控制和调节器31上连接有摄象机15(以及可能还有摄象机16)、照明设备17、25(以及可能还有照明设备18、29)以及分离活门29的压力缸30。

在摄象机15控制调节器31之间，连接有一个电子图象处理装置32。在摄象机16与控制和调节器之间必要时也连接有一个(图中未表示的)图象处理装置32。此外，在此控制和调节器31上，还连接有监视器33、信号分析装置34、存储器35、比较仪36、开关装置37、用于确定在包的排列1a中每个纤维包1’位置的装置38(见图3)、例如用于混棉机4和/或开包机1的机器控制器39、调整装置40以及极限值生成器46。

在工作中借助于数字式摄象机15、16获得散纤维的反射光图象和透射光图象，这些图象可按下列工作方式加以评估。

1)在学习阶段中，摄象机15或16通过摄录例如500幅图象针对要处理的材料训练。(在这一阶段中分离尚未最佳化，只是借助于经验值进行粗略的分离。)材料的学习曲线可如图3所示。此材料曲线表示了一个范围，在这一范围内肯定不应实施分离，并根据材料的亮度特征移动和改变曲线的形状。

处于混合物中的材料可按不同的步骤学习：

a)作为全部包1’的平均值

(例如学习时间＝开包机1经过所有的包1’)，

b)作为一个包组的包1’的平均值

(例如学习时间＝开包机1经过一个包组)，

c)对于一个包的排列1a或包组每个包1’的单个的包，则为此可将开包机1的X移动坐标传输给设备11的控制器31；这应与开包机1运动的开始同步进行(在这里令开包机1的运动速度较一般的慢可能是明智的)，

d)在重新驶入包1’时一次性地，

e)通过生成光滑的平均值分步多次通过包1’的处理高度，

f)必要时或为了达到快速地最佳化的目的，可采用原先为生成平均值时相同的包的排列1a的值。

按照记录的材料曲线，确定分离机构29、30的分离敏感度，而且围绕材料曲线分为两个区

A区可靠地分离(立即)

B区可能分离；在这里附加地考虑与形状、亮度结构、亮度等有关的相应的检验规则系统。

确定A区内的分离敏感度可这样进行

a)对于所有的材料在确定的界限内，

b)相对于有关材料的材料曲线(按可能性1a至f)有固定的间距，在这种情况下曲线A自动地与有关的材料曲线匹配(见图4)，

c)按类别不同有变化的间距，对于某些杂质具有代表性的如图5所示，

d)界限可以附加地自动和/或半自动地按预定的时间间隔改变

-根据分离频度(过少或过多地分离)

-根据与分离另一类包或旧的包的排列相比较

-由于在继续的过程中出现了问题(例如在Spul或OE机处的异质纤维清纱器的切断频度上升)。

2)分离应按照污物的类型(例如黄麻、薄膜)和频度加以记录并能给以评估。

a)对于一个可选择的时期(例如工作班)

b)对于一个或多个包的排列1a、包组

c)对于一定的包的类型}为了检测有特殊

d)对于单个的包1’}异味的包

3)在一个包的排列1a中随操作时间材料曲线的移动，或在不同的包的排列1a之间材料曲线的移动，也可以用于计量处于混合物中的亮度差，以便

a)检测在材料亮度/颜色方面不可允许的偏差(使织物有产生条痕的危险)

b)检测和必要时引出个别过亮或过暗的包1’(例如发现错放的包1’)

c)利用这些值预先控制在下游的混棉机4(例如在混棉机中的井筒转换)，

d)为有关要加工的纱线亮度作证，

e)对于连续工作式的开包机，例如Trutzschler-BDT 020，利用来根据亮度波动自动控制包的排列1a。

为了使设备可靠工作，摄象机15、16必须装在分离机构29、30前足够远的地方。如果不是这样，就有可能发生杂质在活门29回转之前已经通过了分离机构。试验证明，从测得杂质到活门29打开去废料管道47的入口的时间为0.25秒。因此，当在输送管9中纤维/空气混合物的速度为10m/s时，摄象机15、16到活门29的距离必须大于2m。把距离测量的安全储备量考虑在内，业已证实距离为3m是有利的。因为现在尤其是大的絮状物可能以比纤维/空气混合物的速度为低的速度通过输送管9到达，所以废料管道47又不能过早地关闭。要不然会导致杂质在废料管道47已重新关闭时首先经过活门29，然后通过输送管96的延伸段而继续输送。试验证明，当输送管9中纤维/空气混合物速度为10m/sec以及摄象机15或16与活门距离29的距离为3m时，废料管道47的打开保持1秒钟便足以使任何杂质可靠地分离掉。这一时间可以在摄象机15或16的控制部分中加以调整，当然，在输送管9中输送速度改变时可以调整和改变这一时间。

在短的时间间隔中对同一个目标摄取两次图象。根据在照片中被检测对象的当地距离和两次摄象之间的时间差来确定目标(杂质和/或带杂质的散纤维)的速度。然后根据这一速度计算出此被检测对象到达分离活门29处所需要的时间。将如此确定的时间输入控制器31，以及利用来打开用于分离被检测目标的活门29。以此方式可以减少分离量(尤其是好的纤维)，因为在活门29开启时保持打开和关闭的时间窗口可以设计得较小。由于在散纤维流中目标具有不同的速度，所以在另一种情况下必须使用一种大的时间窗口，使无论是最快的还是最慢的杂质都能分离掉。

首先确定在摄象机15或16所在区内杂质的输送速度ν₁：

ν_{1} = \frac{d}{t_{1}}

ν₁＝被摄取目标的输送速度

d＝图象两次摄取之间的距离

t₁＝距离d的输送时间

接着确定目标从摄象机15或16到分离活门29的输送时间t₂：

t_{2} = \frac{e}{ν_{1}}

t₂＝距离e的输送时间

e＝摄取第二个图象与分离活门29之间的距离

ν₁＝被摄取目标的输送速度

以此方式算出的时间t₂用来起动和关闭分离活门29的压缩空气缸30(见图2)。

在包的排列1a内每个纤维包1’的位置，可例如用DE-O4119888所述的设备来实现。按图7，设有一个控制器39，例如可存储程序的控制器，输入装置41与之相连。纵向(X轴)行程识别器42，例如在开包机1小车上的一种增量式自动同步发送器与控制器39电连通。此外，控制器39通过放大器43(电子控制器，变频器)与开包机1小车的牵引电动机44电连接，小车水平地沿X方向行驶。

在一个包的排列1a内每一个纤维包1’的宽度及其排列次序，例如采用按DE-OS4320430所述的方法和设备来确定。

图8表示了一种检验一个纤维包1’的设备，它安排在为所涉及的这一个纤维包1’要拆开的包的排列1a之前，它包括一个拆包机45，例如类似于或相同于设备1的高速运行的铣削装置，以及带图象处理装置32和控制与调节器31以及输出装置46的光学的检测系统11。

Claims

1.在纺纱准备设备(开清棉)中识别和评估纤维材料中的杂质的方法，所述杂质包括织物块、带、绳、薄膜块，纤维材料用上游的开包机(拆包机)从纤维包中取出，按此方法设有在下游的用于识别杂质的光学的检测系统，此光学检测系统与一个图象处理装置连接，其特征为：确定在纤维包的排列内每个纤维包的位置；图象处理装置确定被拆开的纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色；并将此纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色配属于从那里拆出此纤维材料的纤维包。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为：为了确定每个纤维包的位置，测量开包机的抓棉器沿纤维包的运行距离。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征为：图象处理装置测得的测量信号在一个信号分析装置中进行评估。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征为：图象处理装置测得的测量信号输入一个存储器内。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为：图象处理装置的测量信号与储存的额定值进行比较。

6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征为：当偏离预定的额定值时，将这一个或这一些有偏差的包从包的排列中排除。

7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征为：图象处理装置测得的测量信号使用于构成包的排列的混合。

8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其特征为：确定纤维包纤维材料的亮度和/或颜色与预定的质量值不可允许的偏差。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征为：确定包的排列的个别亮的或暗的纤维包，并在必要时向外引出。

10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征为：找出在包的排列中错放的包。

11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征为：测量值使用于控制至少一台在下游的机器。

12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其特征为：测量值用于确定要生产的纱线的亮度。

13.按照权利要求1至12之一所述的方法，其特征为：在一种连续工作的开包机中，此测量值用于例如相对于亮度的波动自动控制包的排列。

14.用于实施按照权利要求1至13之一所述的方法、在纺纱准备设备(开清棉)中识别和处理纤维材料中的杂质的设备，所述杂质包括织物块、带、绳、薄膜块，纤维材料用开包机(拆包机)从纤维包中取出，设备中设有用于识别杂质的光学的检测系统，此检测系统与一个图像处理装置连接，其特征为：它还包括用于确定纤维包(1a)排列内每个纤维包(1’)位置的装置(38)，图象处理装置(32)与一个电子控制和调节器(31)相连，用于确定被拆开的纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色，并用于将此纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色配属于从那里拆出此纤维材料的纤维包。

15.按照权利要求14所述的设备，其特征为：设置一个用于图象处理装置(32)的测量信号的信号分析装置(34)。

16.按照权利要求14至15之一所述的设备，其特征为：有一个用于图象处理装置(32)的测量信号的存储器(35)。

17.按照权利要求14至16之一所述的设备，其特征为：有一个用于在储存的额定值与图象处理装置(32)的测量信号之间进行比较的比较仪(36)。

18.按照权利要求14至17之一所述的设备，其特征为：在电子控制和调节器(31)上至少连接有一台在下游的加工机械。

19.按照权利要求14至18之一所述的设备，其特征为：在上游的开包机(1)与电子控制和调节器(31)连接。

20.按照权利要求14至19之一所述的设备，其特征为：在电子控制和调节器(31)上连接一台连续工作的开包机。

21.按照权利要求14至20之一所述的设备，其特征为：开关装置(37)与此电子控制和调节器连接。

22.按照权利要求14至21之一所述的设备，其特征为：在电子控制和调节器(31)上连接有一台显示器(33)。

23.按照权利要求14至22之一所述的设备，其特征为：设有用于杂质的分离机构(29、30)。

24.按照权利要求14至23之一所述的设备，其特征为：用于确定纤维包的排列(1a)内每个纤维包(1’)位置的装置(38)与电子控制和调节器(31)连接。

25.按照权利要求14至24之一所述的设备，其特征为：机器控制器(39)与电子控制和调节器(31)连接。

26.按照权利要求14至26之一所述的设备，其特征为：调整装置(40)与电子控制和调节器(31)连接。

27.按照权利要求14至26之一所述设备，其特征为：在包的排列(1a)前设有对每个纤维包(1’)的检验设备，它包括一个拆包机(45)和一个带图象处理装置(32)的光学检测系统(11；15、16)。

28.按照权利要求27所述的设备，其特征为：所述检验设备的图象处理装置(32)可以确定纤维材料的亮度和/或污染度和/或颜色。