CN1102222A - 加工过程中纺织材料的薄网的探测、测量和控制 - Google Patents

Abstract

一种用来监测和处理纺织材料的网的装置和方 法，该纺织材料的网含有许多包括纤维、棉结、种子壳 碎片和残屑这样的实体。借助于成像装置对该网进 行监测，以产生一个监测信号。一计算机接收该监测 信号，并确定要找实体的位置，然后按照该实体的位 置控制一个网的处理器。最好这个网的处理器包括 在计算机控制下将杂质从该网上喷射掉的许多喷射 器，在一个实施例中，通过一个取样器和样品形成装 置来形成薄网。该样品形成装置从加工流水线上取 出纤维样品，并将其重新构成一种所需要的形状，例 如棉网形状来进行监测。

Description

本发明涉及在加工过程中对纺织材料的薄网上实体进行实时测量和控制的方法和装置。在最佳实施例中，这样的实体包括纤维、单个的棉结和单个的杂质颗粒及其他纤维材料。该薄网既可以按照加工工艺中获得的材料样品来特意地形成，也可以在某一个加工设备中找到。最佳的测量，最好通过按照具有扩展光谱响应的电偶装置（CCD）相机的图像分析进行。

为进一步确定本发明的领域，本发明提供一种装置，对从连续运转的纺织加工机器上获得的正在加工的样品进行探测。然后图像分析启动空间的、光谱的、和瞬时的图案识别或者过滤（SSTF），接着SSTF又对薄网中的单个的实体进行鉴别。最后，本发明公开了由SSTF产生的控制信号的应用，以便从薄网中去除有害杂质，或者在纺织加工设备中对纺织材料的薄网的质量特性直接进行控制。

纺织材料中的有害杂质，例如棉结和杂质颗粒的出现是一个问题，其严重性正在日益增加。棉花的生产和收割技术，要求在皮棉阶段，或者在纺织厂的早期加工阶段，进行更积极的清理工作。这些工作是去除异物或杂质，而在许多场合是将杂质粉碎较小颗粒，并且其部分留在纤维材料中。这就使得在以后的工序中，要去除它们就更加困难。更糟糕的是，这种加强的积极的清理工作，一般来说也增加棉结的形成。因此在皮棉厂或纺织厂对连续材料上的有害杂质，进行监控就越来越重要，以便优化地控制它们，而人们必须先测量，然后才能进行控制。

在许多生产环境中，要对整个工艺过程进行百分之百的监控是完全不可能的，而加工过程中的材料，必须先取样再进行测量。在纺织加工设备中，可用作试样的纤维结构是纤维绒形式或者条状的。因此需要新的措施来获取有代表性的样品，或者将该样品制备成薄网的形式，以进行图像分析、测量。有很明显的例外是，最近研制开发的图像分析技术，可以对整个加工工艺进行百分之百的监控，这是一种有见识的应用。一个很好的实施例是监控梳棉机的薄网纤维材料，后面将在一个最佳实施例中进行描述。现有技术的方法和装置势必使得图像分析的应用代价昂贵或不切实际。我们的发明，克服了这些缺点。

根据本发明提供联机的监控，来控制梳棉网的质量。一般是在百分之百的梳棉网中找到有害杂质，按照它们对后续工序的影响程度，或者对由此导致的纺织产品的最终销售价格的影响程度，进行鉴别。然后，采取先期的控制来去除或从该网中排除这些杂质。这些网的清理措施由缩写：“FIX”来表示。

根据本发明的一个特例，用一种装置来监测和加工网状纺织材料，如纺织厂中正在加工的棉花。这种网含有许多例如棉纤维、棉结、碎叶片、种子壳碎片和其他异物等实体。该网通过一个光学成像装置，例如一个视像相机进行监测，然后产生一个表示该网内容的信息的监测信号。该信息包括这些实物在网中的位置。一个计算机接收到该监测信号，并根据方位信息确定实物的位置。然后根据确定的位置，产生控制信号。薄网的加工装置接收该控制信号，并响应该控制信号加工该网，以减少该网中所含的杂质。

最好网的处理器包括位于成像装置下游的喷射装置，以便有选择性地从该网向外喷射杂质，计算机有效地工作，以确定什么时候对一个或更多的杂质采用喷射器进行喷射。并且相应于这些被定位的杂质，发出一个喷射指令，然后喷射器响应这个喷射指令，将杂质从网中喷射掉。优选的喷射器包括有一排喷嘴。这些喷嘴以并排的关系排列，并位于监测器的下游，在网的横向上延伸。在计算机的控制下一个快速动作的气动阀向这些喷嘴提供压缩空气。当监测器鉴别出一个要被喷射的杂质时，该计算机便确定什么时候该杂质将通过喷嘴的下面，以及它将通过哪一个喷嘴的下面。然后该计算机将发出一个指令到快速动作阀，以使这些阀释放空气到相应的喷嘴，并用气流将杂质从网中吹掉。

根据本发明的一个特例，提供一种装置，以监测和加工、处理纺织厂中正在被加工输送的纺织材料。其中这些被输送的纺织材料含有许多有害杂质。一个取样器和样品成形装置，从这些输送的材料中取出样品，并将该样品成形为一种所需的形状，然后进一步将这个重新构成的样品输送到一个监测工位。监测器在监测工位上监测到这个重新形成的样品材料，并相应于该重新形成的样品的信息产生一个监测信号。该监测信号被提供到一台对该重新成形的样品的杂质含量进行分析的计算机，而后根据含有有关该重新形成的样品的有害杂质的信息的分析出的杂质成份，产生一个输出信号。

最好，该取样器和样品成形装置包括有一个针式取样器，该针式取样器具有许多针。这些针用来勾住和夹持住被输送的纺织材料中的实体。一个释放机构以计量的方式，按照一个设定的释放率，有选择地从针式取样器上释放这些实体。被释放的实体被置于一个可移动面上。该移动面以一个选择的速度移动。由此，将这些实体在该表面上形成所需的结构形状。这样，就在这个可移动表面上形成了重新构形的样品。监视器对在移动面上重新构形的样品进行监测。

最佳实施例的监视器包括一个用来监测网的视像相机和一个用于探测网的速度和产生一个速度信号的速度探测器。利用这个监测信号和速度信号，计算机计算出要找的实体相对于一个网处理器的方位。特别是，计算机根据监测信号所含的方位信息和网的速度，将确定一个或多个有害杂质将到达网处理器的时间。当有害的杂质到达网处理器时，它们将在计算机的控制下得到处理。

借助下面的附图并参照本发明最佳实施例的详细描述，本发明将更清楚易懂。

图1是纤维簇在一管道中被气力输送的截面示意图，该图还示出了在管道壁上的一个取样器;

图2是类似于图1的示意图，它示出了一个取样器在操作状态下，从该管道取出纤维样品的一个取样器;

图3是该取样器操作的又一个示意图，它示出了该取样器将纤维送到一滚筒上;

图4是该取样器将纤维样品送到一个滚筒，该滚筒又将该样品送到一玻璃板上;

图5示出了本发明的另一实施例，其中，纺织纤维被一纤维分离器处理，输送经过一个分离的纤维监视器，并被施放到一用于进一步监测的带网孔的滚筒上;

图6是本发明实施例的一个截面图，其中，一个网在道夫滚筒上和/或一个网当它离开纺织机器的道夫滚筒时的情况;

图7A为一个管道的截面示意图，该管道含有一根由针式取样器取样的纺织纤维条;

图7B是一个处理工位的示意图，在该工位上，纤维样品被从图7A的针式取样器上取样;

图8是一个光学成像系统框图，该系统包括两个CCD相机，并具有网的前照明和后照明;

图9为图8的光学成像系统更详细的示意图;

图10为一个罩的详细图，该罩用在图8的光学成像系统中;

图11为说明CCD相机被读进存储器和读进一个图像缓冲寄存器的示意图;

图12为四本书式存储器，该存储器存了来自CCD的图像;

图13图示了另一个用于读写CCD相机和将图像储存在储存器中的系统;

图14为处理系统的整体框图，用于处理由该光学成像系统生成的图像;

图15为该图像缓存器中两个图像的图示;

图16A和图16C表示实体有可能的结合形状，以及图16B和图16D分别反映图16A和图16C所示的实体的特征图，其中，该特征图像是由使一个半径绕该几何形状的中心旋转，并记录该半径相对于其角度位置的长度而获得的;

图17A和图17B构成了一流程图，表示计算机程序的操作，图示了本发明的光学系统的一种使用方法，该方法用于区分在纺织网中的不同的实体;

图18图示了本发明的一个最佳实施例的排杂器（喷射器）的侧剖图;

图19表示图18中沿剖面线19-19剖的排杂器的截面图;

图20和图21分别相应于图18和图19的排除装置350的放大图;

图22为一截面图，它图示了本发明实施例的一个喷射系统，其中有一个如象一个道夫滚筒那样的包有针布的滚筒。

形成网的取样器

图1示出了在一个管道11中，纤维簇在箭头13所示的方向上被气动地输送。在该管道的一侧设置了一个带孔的壁12，与之相配的有一个实心盖板14。该盖板14封住带孔的壁以及封住该管道11的实心的侧面。为清楚起见，所示的盖板14与带孔的壁12分开，但实际上它仍气密地与管道16和带孔板的表面接触。该盖板14承受着管道11内外部之间的压差。如图1所示，装载位置上的取样板18，安装在一个驱动轴17上，它借助于一气动的或液压的马达23和控制系统来促动。并且按照连机线25上的一控制信号的指令，该板18绕一个轴线19旋转，而进入该列纤维流中。由此来捕获那些撞击到其上的纤维簇10。在这个逆时针向纤维流旋转的过程中，相应于图1和图2中厚度T（15）所示的适量的被撞的纤维簇被收集，然后借助于板18的旋转运动，最终移至一封闭位置，如图2所示。在板18移动到如图2所示的封闭位置之后，密封板14借助于一适当的机械装置（未图示），如一个滚筒8和相关的控制系统，被垂直于该图面移动，以露出带孔的壁12。

图2示出了该取样板18已经到达了带孔板12上的封闭或者取样位置。由于纤维样品20盖在带孔板12上及取样板的密封作用的结合能够承受管道11内外部之间的压差，密封板14可以被抽走。

这样一个针式取样器32通过带孔板的孔27将一个纤维样品20取出。该针式取样器是SHOFNER等人申请的，正在审查中的专利申请所描述的三种取样品之一，该专利申请名称为“为试验目的对纤维和其他纺织实体进行分梳的带有针的装置”，其申请日为一九九二年十二月三十一日［案号48120.00］。在图2右侧的下部以点划线的形式示出了一针式取样器32′。该针式取样器有夹持/喂入辊34′，它们可处在缩回或松开位置上。该针式取样器32′（虚线），正好开始从右向左移动。一排针33′在垂直于图面的宽度最好为2-4英吋，可以它们可以象一根针那么短或6英吋长或者按照需要再长些。这排针向带孔板12的附近移动靠近，由此从来孔27获取实体20的有代表性的样品，直到取样器32被装载完毕并完全移到左边为止。在该点针式取样器32的夹持/喂入辊32被关闭，如图2下部左侧实线所示，至此完成了该取样装载步骤。在该图中，辊34表示一个夹持/喂入辊。该辊绕其中心轴旋转，或相应于旋转或移动信号，绕其中心轴旋转或作线性移动。该喂入辊最好由弹性材料构成。

取样器32由一个适当机构承载以便使其水平移动和向下旋转，还有些在本领域也是公知的机构，它们使该弹性喂入辊能够作旋转或移动。

如图3所示，该针式取样器32已经转动和从临近于带孔板12的取样位置上移开。该密封板14移回到如图1所示的封闭位置，并且取样板18被顺时针转回到其安装位置。被捕捉到取样板18上的纤维借助于压缩空气被吹走（上部和底部以清理该区域），再次注入该管道16内的气动传输气体中。图3还进一步表示，针式取样器已经被旋转到与显象滚筒40配准的位置。滚筒40的表面的孔44上最好配有针42。该滚筒梳理和排列纤维，并且还是对分布于其上的纤维薄网和其他实体显像的装置（薄网未图示）。使纤维取样器32上的夹持/喂入辊34相对于薄网显像滚筒40的旋转，使纤维从这些针33上被均匀地剥落，以便纤维和其他的实体几乎都均匀地被设置在滚筒40上。一个强制送风装置43和在该送风装置上的吸气装置45提供了流过孔眼44的一股气流，以便取样器32上的实体施放到滚筒40上。

在某些应用场合并不具有这些针42，并且纤维和其他的实体被设置在一个细密的罩网84上。该罩网类似于图5所示的那个罩网。这种传送步骤的首要任务是传送百分之百的纤维样品，包括样品中的所有实体，例如：棉结和杂质。这个步骤并没有从实质上的改变样品，例如，没有毁坏样品的情况。其第二个任务是将样品形成所需的薄网形式，以便于图像分析系统50的显像。针式取样器32的进一步的细节，可替换的针式取样器的装置以及可替换的测量装置，都在上述的专利申请中作了公开，并在此引为参考。最好大约一克的样品从每一个针式取样器32上被传输到该显像滚筒40上。这个数量与大约3吋的针式取样器宽度有关。

显像滚筒40也大约有3吋宽，其直径为6吋，其旋转速度由图像分析装置50设定，但一般速度在100RPM。该显像滚筒显示实体薄网，以便于图像分析装置50进行监测。在图3的实施例中，当样品从针33上取下时，细针42以及滚筒40上的孔眼44用来确保均匀，卸掉和装载，并确保样品的梳理和分离工作。图像分析系统50监测一种以优选方式放置的薄网。如以下将充分公开的那样，还要充分考虑到该材料样品中纤维实体的均匀性和方向性。

在说明本发明的图像分析或控制方案之前，需要解释完成取样的操作过程。当    装置50完成图像分析测量的时候，图3中的刷子52按箭头53所示向右移动，以便硬毛鬃54与针42配合工作，刷子52和显像滚筒40按箭头55和57所示旋转，因此纤维、棉结、杂质及其他实体，借助于刷子52和通过孔44释放的压缩空气56的综合作用，从显像滚筒40上剥下。一个共轴的排放喷射器58通过管道59提供负压，由此使气流从刷子52和显像滚筒40的区域回送到气力输送管道11中。当完成这一工作的时候，滑阀60关闭。现在该系统开始准备另一个测量工序。在上述的描述中，机械运动和控制都是借助于常规的装置来完成的。而最好整个操作是在一台常规的以微处理器为基础的控制器、或一台计算机、如图8的计算机系统44、的控制下进行的。然而，如果需要的话，每一个步骤都可以用手动控制。

图4披露了另一个实施例，利用基本上相同的针式取样器32和图像分析测量装置50形成一个薄网62，以便向图像分析系统50显像。在这种情况下，样品由针式取样器32获得，并如前所述，展开到显像滚筒40上，但接着薄网62被剥下而施放到一个玻璃板64上，该玻璃板的长度较该显像滚筒40周长略大一些。板64的安装使其可以如箭头65所示向左、右线性移动，并且其机架（未图示）由驱动辊67驱动。以这种方式，滚筒40的样品上的密度、取向、其他的制备情况及显像特性和效应，保持不变，只是提供了较好的观测环境66。在这个环境中，前照光68和背照光70可以同时使用，或分别使用，以获取最佳的照明。背景反衬对比和其他的特征由马达驱动件-载体72来表示。载体72最好提供一个黑的背景，但也可以是白的或其他色彩，它还可以是一个镜面，作为背照光的一种方式或者什么元件都不是。人们可以选择许多种背景和前照光，以增强对比度、分辨率或通常的那种识别实体图案的能力。

一旦完成测量，薄网样品62随玻璃板64在导辊76下移动，并由来自于吹洗源77的清洁压缩空气将其去除，这一工作是由共轴排放喷射器80驱动被吸入的清扫气流78来完成的。然后，该被测试的材料被返回到图3所示的加工流程中。清洁轮75将残余部分清除，并准备好用于下一次测试的板64。

图5所示为一纤维分离器102，将单个的纤维和杂质通过一个管道供送到一探测工位82，该工位又将杂质和纤维供送到一观测工位88，＊＊该样品由装置102分离。被分离的实体103在通过光电探测工位82之后，被布置在一旋转的带孔的滚筒84上。吸气86收集传送气体有利于这种布置的形成。在工位88处，所示的图像分析系统50类似于图3和图4的形式。在本实施例中，样品已经由从送风装置91引进并排放到一收集式送风装置92中的受控环境气体90进行过整理，该受控气体通过吸气流93来抽出。另外该样品可以进一步由受控的环境空气94进行整理。该受控制气体94由送风装置96和吸气流97类似地收集。参见现有的“应用受控制和调节的气流，直接控制纤维的测试或加工性能参数”一文，共同申请日为一九九二年十二月三十一日。

很明显，带孔滚筒84的圆周速度可以根据样品100输送到纤维分离器102的输送速度进行调节，以便大部分单个的实体显像，供光电探测器82和图像分析系统50进行检测。显像滚筒84的速度较低，使得在检测站88处可以分布较多的实体，供图像分析系统50进行检测。在相关的专利申请（申请序号07/762，613、申请日为一九九一年九月十九日）中引入了时标的概念。该概念可以有利地在检测站88处用于从光电的光散射传感器82和图像分析系统50传来的信号之间。即，样品100在检测站82和检测站88被检测的时间之间，有一个固定的时间延迟。因此，由检测站82和检测站88进行的检测可以发生时间关联。

图6公开了一种在线    监视的最重要的实施例，其中图像分析装置50检测梳理机112的道夫滚筒110上的薄网;或者，图像分析装置50可在当薄网输出道夫或压辊122时，并在薄网进入喇叭口125成为条子126之前对薄网120进行检测。显然，上述实体在取向和密度方面在薄网120中与在道夫辊110上是基本相同的。值得称道的是，在“自由”空间124处检测该网有许多优点，在这个地方非常容易获得前照光和背照光，有利于获得最高的对比度和分辨率。然而，在某些场合下，在图6所示的空间124处，测量该网是不可行的。在另一些场合，当检测由道夫滚筒110的梳针输送的薄网时，其图像分析系统50的分辨识别能力是完全可以胜任的。

图7所示为一导管105的截面图，该导管输送一根条子。它可以是图6所示的喇叭筒125，或是任意一种通过其输送条子126的导管，该喇叭筒将宽度约为1m的薄网集束成一根以喇叭筒直径1cm为最小尺寸的、其线性密度约为5gm/m左右的条子。这样的条子由长度大致与输送方向平行的纤维组成。条子输送管道105中的点划线104表示纤维的横截面。对条子状态的纤维和其他实体的取样是可以指望的，尤其是条子以大约150m/min运动的时候，图7公开了用于此目的的装置。图7A中的单个的针式取样器105在名称为“为测试的目的分离纤维和其他纺织实体的带有针的装置”的相关的美国专利申请中有记载，其申请日为1992年12月31日［案号为48120.00］。其操作如下：移动同轴罩壳106以便露出数个缺口107（单个孔洞）。取样器106带有为取样设置的针108和引导件109，它被移动通过缺口107，因此如上述的多针取样器的那样，收集到一个纤维和其他实体的样品111。然后，该针被封闭，取样器被送到下一工位。

在图7B所示的下一个工作位置上，该样品被进一步的处理以备测试，样品111由1000～2000根纤维和有关的其他实体组成。将罩壳113拉离针108，于是该针呈开式，并且弹性喂给辊113将该样品引入到一气流115中。该样品然后可以被布置在图5所示的带网孔的滚筒上以便图像分析装置50进行测量，或者也可以将样品送到其他测量装置上，其中包括AFIS系统102。

图3、4、5、6、7描述了将纺织材料的样品形成薄网以备图像分析装置检测的装置。该样品可以自动地从一个操作过程中获取，也可以是实验室的质量控制仪上的试验样品的一部分，或者，还可以是梳棉机或类似的机器上本身就已形成的薄网。所有这些都能被我们最佳的图像分析装置50所测试。现在，我们来转向图像分析的主题，并描述空间的，光谱的和瞬时的图案识别或过滤（SSTF）的概念。

图像探测系统

参见图8，图中示出了光学成像系统129进行观测的示图，该系统包括第一和第二光学成像装置130和132，这两个装置都带有CCD相机和下述的适当的镜片。每一个光学成像装置130和132被适当的设置，以便可以观测网134上至少0.5m宽的区段，该网最好是一种像棉这样的无纺的纺织纤维网。为了观测在图3的显像滚筒40上或在图4的观测板64上或在图5的映像带网滚筒84上移动的上述网，只需要1个相机或图像分析系统。上面这些都是测试仪器的应用情况，在其他特性中网的特性、特别是速度、可以进行调节，以满足图像分析系统的要求。从另一方面来说，为了在生产设备上对百分之百的网进行监测，该图像分析系统必须适应该设备。现在来描述一个最佳的实施例：监测图6中的梳理网，既可以监测道夫滚筒123上的网，也可以在压辊122之后在观测位置124对该网进行监测。就位置123或124而言，采用两个相机是有利的，最好成像装置130和132被设置在适当的位置，以便分别监测大约该网的一半，监测范围有约0.01m的一个重叠区135。两个成像装置130和132的目的是对该网进行百分之百的光学观测，而采用大致为各自一半的观测方法，减少了数据率。即，由于分别分析来自于每一个光学装置130和132的数据，该数据率将大约为用单个装置观测整个网时和用单个相机获得与两个成像装置同样的分辨率时所需数据的一半。另外，两个相机大大地放宽了对光学镜片和其他光学元件的要求。

移动的网134由宽带的照射源136和138照射，该照射源既提供可见光，也提供不可见光，包括红外线。照射源136照射该网134的前面，可能的话，应照在图6中的124处;照射源138照射该网134的反面、背面或者底侧。采用这种照射布置，该网134的照射形式可以变化，以便提供有关信息，如从网134的背面透过该网的光量或网的前面反射出的光量，或两者兼而有之。

光学成像装置130和132以及照射源136和138经过数据采集和控制装置140和142被连接到一个图像处理和储存计算机系统144上。该光学成像系统130和132产生的图像信号通过装置140和142被传送到系统144进行处理，并且计算机系统144也通过装置140和142向照射源136和138发出控制指令。由此来控制照射到网134的强度和时间，系统144还包括一个信息连线146，它向以后将描述的排杂系统提供信息和进行控制。

图像探测系统的操作。

参照图9和图10，每个光学成像装置130和132的详细操作将更清楚。图9所示为光学成像系统129的详图，该图示出了一个成像系统130的操作，可以理解，装置132也以类似的方式工作。成像装置130被适当地装配形成，以同时观测横布下网134右半侧的条带150，这四个条带在图8和图9中以1-4标注。在最佳实施例中，每一条带150具有0.5mm的宽度，并且每一条带垂直地横贯网134，其跨度约为0.510mm。由于采用了两个光学成像系统130和132来观测整个网，带150可以被认为实际上连续地贯穿整个网。1-4标号的条带150沿网运动的方向上被以4mm的距离相互分开。这四条带的边与边的间隔为3.5mm。

光学成像系统129如图9所示，包括一副透镜152和154以及一个空间罩156。当光线经镜子160的前表面反射，并透过或从光谱色散元件159上反射以后，透镜152和154用来在物面上或在物面附近，将网134成像到相机130中的一个CCD阵列184上。空间罩156的作用是将CCD和光棚装置184的图像限制于四个条带150上。该色散元件159的作用（它既可以是透光光棚，也可以是反射光棚）将在以下说明。由于网134以箭头160所示的方向移动，显然，CCD184分四次观测网上的实体，这四观测分别相应于4个不同的物/像点。即，在100%的134网上的每一个实体将通过四条带150中的每一条。因此，在第一条带150中首先被观测的那部分网134上的实体，将在第二条带150中被第二次观测到，在第三条带150上又被第三次观测，以及在第四条带150上被第四次观测。如下面将更详细地描述的那样，这种重复的目的是增加所获取的信息量，并由此提高准确度和精确度。

图9中，为清楚起见，在光线入射到光谱色散元件159之前，仅仅示出了中心的光线151-1，-2，-3、-4及中心的光谱分色，图9中所示的光谱色散153有8个分色。

由CCD184来的信号被传送到电子读出装置162。该装置是探测和控制装置140的一部分。读出电子装置162，向一个图像处理器164输出信号。该输出信号被提供到一个显示和储存单166。它们两者都是图像处理和储存计算机系统144的一部分。

网134的速度由一个速度监测器，例如一个旋转的编码器168，连续地监测，从而通过电子读出装置162向计算机系统144提供速度信息。这种速度信息是很重要的，使该系统能够利用由四条带150所产生的重复信息，并使有害的实体，例如由装置129探测到的棉结和杂质，可以按照在网中的位置被跟踪并在下游排除掉。

参照图10，所示为罩156的详图。罩156具有缝170、172、173、174，它们在观测空间上将CCD和光棚装置158的图像范围限制于四条带150。这样，缝170、172、173、174就控制着条带150的尺寸和形状。由于希望提供具有0.5mm宽的带，因此缝宽度（dx）可以由物面上的设计宽度（0.5mm）和第一个光学元件152的放大倍数来确定。该罩的宽度dy（157）由透镜152的放大倍数和所要检测的网的宽度Yo（131）（约为0.51m，并含有0.01m的重叠）来确定。对于焦距为60mm并且离网为1m的光学元件152来说具有下式：

M＝63.8×10^-3

dx＝31μm

dy＝32mm

罩156可以由精密的金属切割膜构成，或是通过在玻璃基片上铬刻或是通过光刻的方法来构成。

图9中示出了一反射光棚159，它最好用于可见光和近红外光。光线进入装置130，透过罩156到达光谱色散光棚159，然后通过一个由计算机系统144控制的光闸175，最终抵达-CCD阵列184。衍射光棚159将入射光分散成8个光谱频带，而该光棚被按适当的方向设置，以使色散出现在相应于和平行于网134移动的方向上。该色散方向与缝170、172、173、174的较长轴线以及与四条带150都垂直。该衍射光棚被适当地设计和加工成所需的尺寸，使其将8个光谱成份展开在相应于网上4mm的一个CCD的区域上。因此，该系统不是在该阵列184上将每一个条带150形成一个图像，而是将每一个条带150的8个并排的光谱上不同的图像聚焦在该阵列184上。现在可以理解到，所选的4个条带150的尺寸和条带之间的间距是为了使每个条带的8个图像成像到CCD阵列184上而不会有任何重叠。由于该衍射光棚将光线分成了光谱频带，因此在阵列184上形成的每一个条带图像将对每一个条带150产生不同的光谱信息。这使利用一个CCD阵列来观测可见光和接近红外波长的光谱信息的设计变得简单、紧凑，上述CCD阵列仅测量入射光的强度。

在想要探测可见光范围外的光线时，可选用该衍射光棚186。如果只是探测可见的或非常接近于红外的光线（λ<1.2μm），则可以用一个透光光棚来代替该反射光棚186。对于近红外线来说，CCD阵列184必须是那种对所用的非可见光敏感的阵列。例如，对于λ≈3μm以下的近红外线，CCD阵列可以是一种硅化铂或汞镉碲化物的阵列。然而，阵列的这些应用，通常提供较在可见光范围内用的阵列低一些的分辨率。麻省的EGG厂商（EGG of Massachusetts）生产有各种适用的近红外光线的CCD。

在上述的描述中，特别参见图9，已经对探测和控制装置140和光学成像装置130作了描述。可以理解到，装置132和142基本上分别与装置130和140相同，可以将图9理解为所描述和表示的是两种成像装置130和132以及两种探测和控制装置140和142。图9还可被进一步理解为描述的是实验仪器或图1～5和图7的连机监测仪器的实施例或检测纤维杂质的现场检测措施的实施例。所描述的实施例不局限用于棉结（包括种子壳碎片）或杂质之类的有害实体（杂质）。

参见图11～13所示的电子和数字处理元件将会更好的理解图9所示的系统129的信号处理情况。CCD阵列由如下排列的1024×32个像素190组成，1024像素取向平行于条带150或垂直于在阵列184上的网134的图像的移动方向。射到每个像素的光线产生一种电荷，该电荷被传送到CCD终端并被转换成电压信号。这个阵列184的像素电压最好由一个A/D转换器每一次读出4个像素。由每个像素190感应的电压由A/D192转换成数字信号，其输出通过DEMUX194被送到数字储存器196。在该储存器由一个平均的和总的光强累加器198读出并将其输出送到一个图像缓存器200。累加器198的作用是对由阵列184输出的四个分时的1024像素排进行平均，以在图像缓存器200中产生每一排的图像信号。平均处理最好再次参见图8和图9，并考虑一下网134通过条带150时半个毫米片断的网134，以便可以更好地理解这种平均处理。首先考虑该片断第一次在第一个条带150中出现的情况，电子光闸175使CCD184曝光，并且这个网的片断将被第一次观测。然后该片断从第一个条带移动到第二个条带150。图像处理器144接收来自于编码器168的速度信息，并使光闸175在每次该网移动半毫米时打开一次。这样，当光闸175打开第九次的时候该片断处于第二条带150的适当位置上，并且该片断被CCD阵列184第二次观测到。类似地，在光闸175第17次曝光时该片断将位于条带3中，在光闸175第25次曝光时该假设的片断将在条带4中，并由此被第三次和第四次观测。从上面的说明可以理解到，网的每一个片断将会有与上述假设相同的过程，并将被四次观测。因此，通过对每0.5mm片断的第一次、第九次、第17次和第25次曝光的观测结果进行平均，则可获得每一片断测量的平均值。在说明第二次、第十次、第十八次、第二十六次光闸曝光等等整个网的探测步骤之前，我们先来说明该储存器的构造。

参见图12，可以将该储存器196的储存单元及控制形象化。储存器196被分成4本书，从第一册到第四册，它们分别以符号202、204、206和208标示。参见图11和12，将对数据采集和储存作如下说明。当光闸175（图9）从旋转编码器168收到一个适当的位置指示时，它打开约0.0001秒，以便CCD阵列184曝光。通过读CCD阵列184的第一1024像素行，开始了图像的探测过程，每次读4个像素，并将其储存在第一册书第1页第1行最右端的1024单元内。从阵列184读出下一个1024像素行并将其储存在第一本书第2页第1行，这是因为它反映的是与第一行相同的空间信息。只是以不同的光谱波长反映的。每一本书包括8个光谱页，并且CCD阵列184的前8行都被读入第一本书这八页的第1行上。CCD阵列184的下一个8行被储存到第一本书的这八页的第2行上。CCD阵列184的下一个8行（16～24行）被储存到第一本书的1～8页的第3行上。CCD阵列184的最后的8行被储存到第一本书的8页的第4行上。

显然，现在CCD已被全部读毕，并且处理器144处于等待状态，直到编码器168指示表明网134已经向前移动了0.5mm。这时，光闸175将再次曝光，并产生第二次曝光，该第二次暴光被储存在第一本书的第1～8页的5～8行，其储存方式如上所述。类似的相继的曝光都被储存在第一本书中，直到第8次曝光被储存在第一本书的第1～8页的第29～32行。当第9次曝光的时候，如图12的符号204所示，开始储存第二本书，第二本书将包括第9～16次的曝光。类似的将起用第3本和第4本书，来分别储存第17～24次曝光和第25～32次曝光，从上面的讨论可以理解到，第一本书包含了最先的曝光，而第4本书包含了最后的曝光。

进一步还能理解到：第一本书的8页的每一页的第一行对应的网片段的图像与第二本书的每页的第二行、第三本书的每一页的第三行以及第四本书的每一页的第四行相对应的网片断的图像是同样的。这样，为了在图像缓存器200中产生第1页的第1行，累加器198对第一本书第1页第1行+第二本书第1页第2行+第三本书第1页第3行+第四本书第1页第4行进行平均。以上述相同的方式，累加器198按照第1～4本书的第2～8页，在图像储存缓存器中产生第2～8页的第1行。

为了在图像缓存器200中产生第一页的第二行，累加器198利用了从第二次曝光、第十、第十八和第二十六次曝光获得的数据。通过对第一本书第1页第5行+第二本书第1页第6行+第三本书第1页第7行+第四本书第1页第8行进行平均，获得了缓存器200的第二行。类似的利用每一个相继的曝光可生成图像缓存器200的这八页中的前8行。作为另一个实施例，为了造成图像缓存器200的第8行，累加器198对第一本书第29行+第二本书第30行+第三本书第31行+第四本书第32行进行累加。当计算出图像缓存器200的第8行之后，第2本书、第3本书和第4本书也如第1本书、第2本书和第3本书那样被分别重新标示。然后利用CCD184的下一组8次曝光产生新的第4本书，并且按照计算前8行那样的方式来计算缓存器200的8页中的每一页上的下一组8行。这种处理过程无止境地连续进行，因此图像缓存器200是一种滚动式的图像缓存器，并且总是在所有这八页上含有16行的图像信息。

从以上描述中可以理解到图像缓存器总是包含有8个以“页”来表示的图像，并且它们是网134每个占16行的图像。按照波长，在缓存器200中，这8个图像（页）互不相同，即每一个图像表示一个特别的光谱范围。如果网在哪个特别的光谱范围内被成像，那么这个图像将出现在图像缓存器200中含有该特别光谱范围的那页上。

缓存器200的输出被进一步分析，其详情在描述图14所示的一个替换实施例之后说明。其中累加器198已经被分成2个198A和198B，而图像缓存器200已经被分成2个缓存器200A和200B。将会理解到图14只是象征性表示了这些元件，实际上没有必要在将累加器或图像缓存器机械地分开。但是在图中将它们分开，有利于对其操作进行说明。

图14所示的实施例示出了利用系统129中重复信息的另一种方式。应该记得，网134的每一片断都被CCD184进行4次观测或成像，在上述的实施例中，这四个重复的图像被平均化，以产生单个的图像。然而在图14所示的实施例中，以不同的方式利用这个重复的信息，为了实施此实施例。在每16次曝光之后改变网134的照明，例如，在第一个16次曝光期间，光源138被打开，以从网的背侧照射网134。因此，只有透过该网的光被探测器184接收。当第2组16次曝光（第17～32次曝光）时，光源138被关闭，而光源140被打开，以致于只有从网上反射的光被阵列184接受。此后，每16次曝光，光源138和140被交替地打开或关闭，以致于网134在一次只被从一侧照射。除了当光源138打开的时候，累加器198A只接收第一组16次曝光加上此后每个奇数组的16次曝光产生的数据，累加器198A以上述的方式，以书的形式生成图像缓存器200A。当光源140打开和光源138关闭的时候，累加器198只根据偶数组的16次曝光，在图像缓存器200B中生成图像书。因此图像缓存器200A含有一个透射光图像，而图像缓存器200B含有一个反射光图像。这些图像的每一个实际上是按前述方式包含在8个单页中的8个图像。

操作累加器198A和198B的另一个方法，是改变每8次曝光之后的照明，使得在1～8次曝光期间和17～24次曝光期间，光源138被打开。而9～16次曝光和25～32次曝光期间，光源140被打开。在这种情形下，累加器198只按照奇数组的8个曝光为图像缓存器200A生成信息。而198只根据偶数组的8个曝光为图像缓存器200B生成数据信息。

虽然图8所示的系统提供的是一四重的重复信息，但是如果需要的话，所有真实的重复信息都可以被消除掉，并且可以在4种不同的光照条件下，当网134通过条带150时，对网134进行观测。例如，可以将网暴露在4种不同的光照条件下，使网的每一片断在条带150之一的下面通过时每一次都出现不同类型光照的。如网134可以用红色照明作为其第一组8次的曝光，而用绿色照明作为第2组8次的曝光、黄色照明作为第3组8次的曝光，蓝色照明作为第4组8次曝光。当第5组的8次曝光时，光照条件可以以如前所述的用于每一组的8个曝光的相同次序，再次循环。按照这种方式，当网134通过条带150时，其每一个片断将暴露在4种不同的光照条件下，并且网134的不同的部分将在不同的位置暴露在不同的光照条件下。例如，网的一个部分可以在第1条带的地方暴露在红色下，而网的另一部分在第2条带的地方也暴露在红色底下。网的所有的片断将暴露在所有4种光照条件下，只是在不同的位置。在本实施例中，最好使用4个累加器，如累加器198A和198B。每一个累加器都被程序化，以便在某种光照条件照射网134的时候，接收数据信息。在这种情况下，每一个累加器都响应来自于每个第4组的8次曝光产生的数据信息。

通过以上给出的实施例，旨在表明图9所示的光学系统可以形成预定次数的重复信息，通过改变条带150的数目来确定重复次数。网134在通过每一个条带150的同时都被曝光，然后对这些结果进行平均，利用这种重复信息可以减少可能出现的错误。或者，人们可以利用这种重复的信息，将网暴露在不同的光照条件下，例如不同的波长、方向或光的类型，由此来获得有关网134的更多的信息。

再次参见图11和13，可以回忆起阵列184包括许多1024像素行，并且每一个像素观测该网134上一个0.5mm×0.5mm的区域。由于网134的整个宽度为1m，因此可以设置2个光学成像装置130和132，来重叠任何从0到24个像素区域。在最佳实施例中，装置130和132被适当地设置，以便重叠20个像素或10mm。并且每一个相机也有一个观测角，这个观测角从网的外侧边缘伸出4个像素的距离，或2mm的距离。光学成像装置130和132的重叠区被用来调准装置130和132，以致于它们精确地在重叠区观测网134的同一个部位。在调准之后，信号在软盘中被适当地处理，以避免重复计量。因此这种重叠确保了充分对网134进行观测，并且它有利于130和132的对准。

实体的识别

参照图14所示为显示和储存系统166的一个框图。在这个图中有两个图像缓存器210和212，每一个与图12中的缓存器200相同。因此缓存器210和212的每一个在8个储存单元中含有8个图像。该储存单元可以被认为是页。每一页为16×1024阵列的数据。该图像缓存器210和212的数据被分别读进处理缓存器214和216。两个数字信号处理器（DSP）218和220被用来根据缓存器214和216的数据进行工作，并且这两个DSP处理器218和220的每一个都由一个中央处理器222来控制。处理器222还被连接到一个常用的终端224上，以及连接到一个通讯线146上。

储存在处理缓存器214和216的原始数据，反映了网134的多重特征。DSP218和220以及中央处理器222都被程序化，以便利用图像中所含的光谱的和空间的信息，来确定要找的实体的位置和对它们进行分类或鉴别。例如在最佳实施例中，系统166被程序化，以便能够确定纤维网134中的杂质和棉结的位置。参见图17A，该程序的第一个步骤230是赋予处理缓存器214和216中每一个像素中一个2进位制数值，1或0，这种赋值是根据其光强值进行的。为了明确起见，我们定义任何一个具有数值1（开）的像素为一种特征，而任何具有数值0（关）的像素为背景。就以透射光模式接收的图像信息而言，要找的目标（实体）使光减弱，于是该程序把数值1赋予所有像素中光强小于背景值的50%的像素。至于以反射光模式获得的图像信息而言，我们对那些具有大于50%背景值的像素感兴趣，并且它们被赋予一个1值，而其余的像素被赋予0值。这种二进位值的赋值用于缓存器214和216的8页上的所有的图像。通过上述方式的二进位赋值，可以采用相同特征识别技术和测定大小的运算来处理的透射或反射光产生的图像。

如流程图中紧跟二进位图像转换步骤的步骤232所示，通过检查上部的像素行，对处理缓存器进行鉴别以便特征连接或重叠。它可以通过检查一个上部像素行周围的每一个像素来完成。如果所有5个相邻的像素为数值1，那么该特征被认为是一个重叠。然后，这个特征占据的行数被确定下来，并且该行数被送到控制电路以便按照该行数进一步更新时间。按照这种方式，可以控制该图像缓存器的更新的时间，以使得相继提供到处理缓存器214和216的特征并不重叠边缘。在一个可替换的实施例中，该处理器不是以控制更新时间的图像缓存器来避免重叠，而是对缓存器214和216的最后一行（尾随边）的有定义的特征进行鉴别。这些经鉴别的在一个边界上的特征被储存到一个独立的储存器中，然后，当处理器214和216被更新的时候，则对每个缓存器214和216的第一行（领头边）进行分析，来确定被储存特征的剩余部分的位置，该剩余部分重叠于缓存器214和216中的两页之间的边界上。以这种方式，DSP218和220根据两个边界重叠的特征来重新构成一个单个的特征（物像）。

在对重叠部分进行鉴别和补偿之后，在步骤234则对特征进行鉴别，这些特征被定义为具有值1的两个或多个相邻的像素。其邻接可以是水平的、垂直的或斜的，并且通过计算所有相邻的像素来计算杂质的整体尺寸。例如，通过跟踪技术，高通滤波技术或导数运算，可以确定这些特征的边界。一旦特征的位置及边界被确定，这些特征就进一步被鉴别出形状。例如采用已知的合并和分解技术，通过估计具有多边形的特征的边界，可以确定其形状。由于我们认为棉纤维中的多数杂质的几何形状相当简单，并且我们主要是对该特征的高宽比感兴趣，因此这项技术很适用。

另一种确定一种特征形状的可代替的方法是，确定该物粒的一维图形。按照这种方法，从特征中心到该特征边界的距离被作为中心角度的函数记录下来。在图16A中图示了一种圆形特征，其相应的图形是由半径绕中心旋转而形成的如图16B所示。可以将图16B所示的图像与图16D所示的图像作比较，图16D的图像是由一个半径绕一个图16C所示的矩形的中心旋转而形成的图。这种方法特别适合于鉴别那些具有高度径向对称的物粒。这种措施的另一个优点是可以用一维图像来表示这个特征，因此节省了储存空间和处理时间。

在这些特征的位置被确定并且有关它们尺寸和形状的信息也获得之后，如步骤236所示，从具有异常光谱特性的那些特征开始进行分类。棉花的颜色范围在外观上是从白色到一种很浅的黄色，任何一种显示黄色或白色以外的强光谱反应的材料，应该被认为是由异物组成的，应被除去，例如，一个含糖的棉结在近红外的光谱范围内显示很强的光谱响应。因此，任何一种在近红外光谱范围内有很强的光谱响应的特征都应该视为异物来标记，并按下所述方法将它们去除。在流程图中的步骤238表示根据一个特征的光谱特性，对异物立即作出鉴别。

接下来如步骤239所示，从反射光缓存器中一次筛选出一个特征。如果该特征在任何方向的直径大于4mm，在此特殊场合下，它就被认为是一种不明异物。这是因为大多数要找的颗粒杂质，例如杂质，棉结和种子壳碎片它们都小于4mm。接着，相同的特征以透射光照射时其尺寸一个比率被计算，即以透射光观测的物粒的尺寸除用反射光观测的物粒的尺寸。由于棉花，特别是薄网，具有相当的半透光性，棉花自身主要是由反射光观测，而较少用透射光观测。相反，不透明的杂质，如碎渣、草和树皮是在透射光下以高对比度被显示，因为它们基本上挡住了所有的光线。换言之，纤维的紧密的缠结物和结块，如棉结，最好用反射光来显示。由半透射光纤维团和不透射的种子壳的芯组成的种子壳碎片通过比较其对透射光和反射光照明的响应来确定。如流程图步骤244所示，如果上述的比率小于0.1，则在步骤246，该特征就被评估为径向对称的。如果该特征具有径向对称性，例如是用16A和图16B所示的径向特征，那么如步骤248所示，它被鉴别为一个棉结。否则例如步骤250所示，它被鉴别为一个纤维块或纤维团。参见步骤246，如果该比率在0.1和0.8之间，则如步骤252所示，它被立即鉴别为种子壳碎片。最后，如果该比率大于0.8，则将如步骤254所示，程序对该高宽比进行分析。如果该高宽比很小，例如小于2，那么如步骤256所示，该物粒被鉴别为碎叶片。另一方面，如果该高宽比较大，例如大于4，则如步骤258所示，它被分类为树皮或草。这种在棉网上（如图8所示的网134上）的物粒的鉴别和分类，有利于作出有关棉花加工方面的决定，这种加工包括棉花观测点的上游和下游的加工，例如，如果观测到有许多碎片的棉网时，操作者就会在开始时选择以较清洁的棉花，或者提高上游机器的清理效率，如果观测到一种特别类型的碎片，该碎片将表明上游存在某种特别的问题，例如，如果观测到奇特的颜色，就可能表明一部分经染色的碎布片已经混入到上游的棉花中，并且这样的事故会使大量的成品报废。

同样，棉网中物粒的鉴别和分类，为下游的加工提供了有用的信息。例如，粘连的棉结在近红外的区域由一种很强的图像表示，这些棉结明显地影响到加工设备并降低成品的等级。因此，在下游的加工中，消除这种含糖的棉结将得到高度重视;在某些应用场合，小的碎叶片不会出现什么问题，然而树皮碎片值得关注。这时，下游加工将着重消除这种被探测到的草以及碎叶片，或者对碎叶片也许不予关注。

杂质的排除

既然已经描述了用于找到和鉴别棉网中有害杂质的装置和方法，现在来讨论如何将它们从网中排除。借助于上述的装置和方法，杂质被找出来，然后按照事先的类别对应予排除的杂质进行鉴别。图18示出了一个最佳的排杂器300的一个截面图，其中排杂器采用压缩空气将有害杂质从薄网320中排除或清理，并且图19示出了一个沿图18的线19-19剖开的截面图。图20和21分别是图18和图19的排杂区350的放大图。在图18和20中，薄网320看上去是通过板330和332被输送。这两块板有一排注入喷嘴334，这些喷嘴具有近似于矩形的孔335，孔的宽度大约为3mm并且如图20所示具有一个宽度D，338。在图19的截面图中，矩形孔335的长度为大约1cm，并且孔之间的间距340（S）也依次为1cm。网320大约有1m的宽度（或40吋），并且这排喷嘴334垂直地横跨网320上。一个锥形的减速喷嘴336也有大约3mm的宽度，如图18所示，并且有1m的长度。该减速喷嘴位于这排喷嘴334之下，并接收喷嘴334吹来的气流。

参见图8、18和19，这排喷嘴334以一个已知的距离被设置在图8所示的条带150的下游。由于借助旋转的编码器168连续地将网334的速度传送到计算机系统144，因此该计算机144计算出该网的任何一个特定片断，从例如第一条带150到达该喷嘴排334所需的时间，当系统144鉴别到一个有害杂质时，有害杂质的位置（空间坐标）则相对于该薄网134（图18中的320）被确定下来，并且该系统144计算出该有害杂质到达这排喷嘴所需的时间。应该记得成像装置130和132中的CCD阵列184已被设置好，来观测横贯网134（320）的0.5mm条带，其每一个像素观测一个0.5mm的方形区。因此统计横贯该阵列的像素至有害杂质的图像，即可确定该杂质的横向位置。根据杂质的横向位置，计算机系统144也确定出当该杂质到达喷嘴334的时候，哪一个喷嘴将在这个杂质的上面。在这个适当的时刻，当此杂质到达排杂区350的时候，借助一个快速作用的电磁阀354将一个短促的压缩空气流提供到许多喷射器供气管355中的适当一个。计算机系统144通过控制线353提供控制信号来起动一个或者多个阀354，并通过供气管355释放压缩空气，由管352将清洁的压缩空气供到每一个供气管355，并且每一个供气管355都被设置在一个喷嘴334的嘴337上的适当位置，供气管355的压缩空气携带着一股来自于环绕喷嘴的嘴337的送风装置360的气流。这种从供气管355和送风装置360来的混合气流，形成了一股吹出的气流，这股气流冲击着杂质356并将其从薄网320中排除，接着气流通过一个减速的喷嘴336进入到废料管358。该减速喷嘴336具有适当的尺寸，以便在排杂区350产生一个很小的正起始压，这样就推动薄网320的周围物质离开排杂区350，而在同一时刻将有害杂质356吹进废料收集管358。在该起始正压之后，当来自于供气管355的压缩空气关闭时，在减速喷嘴336中空气移动的冲力产生一短暂间隙的负压，它使得排杂区周围（一个矩形区约为1cm×3mm）的部分物质向内移动。这种负压的间隙是被时间设定的，以便部分地封闭网320上的排杂孔，而不将该网320带入废料收集管358。

空气连续地通过废料收集管358移动，以便将有害杂质排出该系统。废料收集管358和进风的送风装置360的尺寸被设计选择，以致于不影响排杂喷嘴334和336的独立操作。对于典型的梳棉机上的棉网来说，大约有100个排杂喷嘴，此外供气管360足够地大以致于任何一个排杂喷嘴334实际上都不对其他任何一个喷嘴产生相互影响，甚至是在数个这样的喷嘴334同时操作的时候，也不相互影响，甚至是在数个这样的喷嘴334同时操作的时候，也不相互影响，进入到供气管360的空气被过滤或者以其他方式处理，适应排杂的目的。

图22示出了第二种类型的空气排杂器400，它适用于将杂质从包覆滚筒，例如图6的道夫滚筒110中除去。除杂器400的一个最佳位置402，在图6和图22中，以“X”标记。该位置是在图像分析系统50和压辊122之间。参见图22，图像分析系统50寻找并鉴别道夫滚筒110上一个要被排除的杂质。所述的图形鉴别、判断和计时由图8中的计算机144来处理，并且在线146上的控制信号，也由计算机处理，该信号指令排杂器控制器404去激励快速作用的电磁阀406。这种作用便将清洁的压缩空气提供到送风装置408和提供到吹气孔410，同时（或如果需要的话，分别采用其他阀和不同的计时），电磁阀406将清洁的压缩空气提供到一个同轴的喷射器420。假定喷射气流412和驱动气流的喷射器同时开启，显然，压力驱动的喷气流412和吸气驱动的喷射器的抽吸气流416将共同作用，“推和拉”一小股或“脉动”的气流以高速运动贯穿道夫梳针422，其方向允许杂质418和少量与之相连的纤维419被托起、离开梳针422，并被带入到收集管424中，气流414由气流412的带动和气流416的抽吸所驱动。简言之，排杂器400的作用可以被认为是提供一个短暂的（毫秒）的快速移动的（近1Mach）脉动气流（10′s立方厘米），该脉动将杂质从滚筒梳针上清除，并将它们排出棉网。将排除器的孔的宽和长为大约3mm×10mm，类似于图18-21的排杂器，并且在道夫滚筒110上的1m宽的棉网上横布有100个排杂器。

在该最佳实施例中，描述了压缩空气、排杂喷嘴，但是也可以采用功能相当的另外的排杂装置，这些措施包括机械的穿孔、切割或钩取和类似的措施。虽然最好是采用系统148去寻找和鉴别要找的特征，如运动的棉网上的碎片。但是可以理解到其他的探测系统，也可以与该排杂质联合使用。类似的其他的排杂器或纤维处理器也可以与在此描述的探测系统一起使用。在此描述的各种实施例是用来说明本发明的例子，并且可以理解到本发明可以有许多重新组合的设计、改进和对部件的替换，这些均包括在本发明的权利要求所限定的范围内。

Claims (20)

1、一种对正在纺织厂加工的纺织材料薄网进行监测和处理的装置，该纺织材料薄网含有许多杂质，该装置包括：

监测该纺织材料薄网的装置，该装置产生一种含有相应于该网成分的信息的监测信号，所述的信息包括杂质在网中所处的位置；

计算机处理装置，用来接收监测信号，并根据位置信息确定杂质在网中的位置，并且按照所确定的位置产生控制信号；以及

网的处理装置，用来接收控制信号，并响应于和按照该控制信号对网进行处理，以减小在网中所含的杂质量。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的处理网的装置，包括：

位于所述的监测装置下游的喷射器，用来有选择地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置工作，以确定什么时候由所述的喷射器对已经确定位置的一个和多个杂质进行喷射，并响应于这些确定位置的杂质，发出一个喷射指令;

所述的喷射器响应于该喷射指令，将杂质从网中喷射掉。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的处理网的装置包括：

一排喷嘴，它们并排地位于所述监测装置的下游，并且沿网的横向排布，以选择性地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置，运行以确定什么时候由所述的喷嘴将已经确定位置的接近所述这排喷嘴的一个或多个杂质喷射掉，并响应于这些确定位置的杂质发出喷射指令;

一个压缩空气源;

若干快速作用的气动阀，用来从所述的空气源接收压缩空气，并以一个有限的时间间隔有选择地释放所述的压缩空气;

空气输送装置，用来将从所述的阀释放的压缩空气传送到所述的喷嘴;

所述的阀包括控制装置，其响应所述的喷射指令，以便在杂质位于所述喷嘴的附近时，打开该阀、将喷射气流释放到所述的气流输送装置和所述的喷嘴中;

所述的喷嘴设置在适当的位置和适当的方向，以便响应所述的喷射指令，将压缩空气对着所述的网而将杂质从网中喷射掉。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的网的处理装置包括：

位于所述监测装置下游的喷射器，用来有选择地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置，工作以确定什么时候由所述的喷射器对已经确定位置的一个和多个杂质进行喷射，并响应于这些确定位置和杂质，发出一个喷射指令;

所述的喷射器响应于该喷射指令，将杂质从网中喷射掉;

一个接收器设在适当的位置，以接收从网上被喷射掉的杂质，并在网上杂质被除去的地方产生一个轻微的负压，以便对该网上杂质被除去的地方进行修补。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的网处理装置包括：

一排喷嘴，它们并排的位于所述监测装置的下游，并且沿网的横向排布，以选择性地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置，有效地工作以确定什么时候由所述的喷嘴将已经确定位置的接近所述这排喷嘴的一个或多个杂质喷射掉，并响应于这些确定位置的杂质发出喷射指令;

一个压缩空气源;

若干快速作用的气动阀，用来从所述的空气源接收压缩空气，并以一个有限的时间间隔有选择地释放所述的压缩空气;

空气输送装置，用来将从所述的阀释放的压缩空气传送到所述的喷嘴;

所述的阀包括控制装置，该控制装置响应所述的喷射指令，以便在杂质位于所述喷嘴的附近时，打开该阀并将喷射气流释放到所述的空气输送装置和所述的喷嘴中;

所述的喷嘴被设置在适当的位置和适当的方向，以便响应所述的喷射指令，将压缩空气对着所述的网而将杂质从网中喷射掉;

所述的喷嘴，根据压缩空气源和薄网设计喷嘴的结构形状和尺寸，以便在杂质被除去的区域，产生一个轻微的正压，由此可以利用来自于喷嘴的起始喷射气流推出和分离该网;

一个接收装置定位用以接收来自于喷嘴的压缩空气和从网喷射下来的杂质;并在起初提供一个与离开喷嘴的压力逆向的背压，在杂质被喷射与网分离的区域产生一个增压;以及在网上杂质被除去的地方产生一个轻微的负压，以便在杂质被除去的位置上，将杂质带走，并同时修复该网。

6、一种对正在纺织厂加工的运动中的纺织材料网进行监测和处理的装置，该纺织材料网含有许多有害的杂质，并以一定的速度在与该网长度方向平行的方向上移动，该装置包括：

监测装置，监测该纺织材料网，并产生一个含有相应于该网成分的信息的监测信号，所述的信息包括有害杂质在网中所处的位置;

一个速度探测器，用来探测网的速度，并产生相应于并指示该网速度的速度信号;

网的处理装置，用来接收控制信号，并响应于和按照该控制信号对网进行处理，以减少在网中所含的杂质量;

所述的计算机处理装置，用来根据位置信息和网的速度确定一个或多个有害杂质到达网的处理装置之处的时间。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的网处理装置包括：

位于所述的监测器装置下游的喷射器，用来有选择地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置，有效地工作以确定什么时候由所述的喷射器对已经确定位置的一个和多个杂质进行喷射，并响应于这些确定位置的杂质，发出一个喷射指令;

所述的喷射器响应于该喷射指令，将杂质从网中喷射掉。

8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的网处理装置包括：

一排喷嘴，它们并排的位于所述监测装置的下游，并且沿网的横向的排布，以选择性地将杂质从网中喷射掉;

所述的计算机处理装置，有效地工作以确定什么时候由所述的喷嘴将已经确定位置的接近所述这排喷嘴的一个或多个杂质喷射掉，并响应于这些确定位置的杂质发出喷射指令;

一个压缩空气源;

若干快速作用的气动阀，用来从所述的空气源接收压缩空气，并以一个有限的时间间隔，有选择地释放所述的压缩空气;

空气输送装置，将从所述的阀释放的压缩空气传送到所述的喷嘴;

所述的阀包括控制装置，其响应所述的喷射指令，以便在杂质位于所述喷嘴附近时，打开该阀和将喷射气流释放到所述的气流输送装置和所述的喷嘴中;以及

所述的喷嘴被设置在适当的位置和适当的方向，以便响应所述喷射指令，将压缩空气着所述的网而将杂质从网中喷射掉。

9、根据权利要求8的装置，其特征在于每一个所述的喷嘴包括：

一个空气输送管，用来从空气源接收压缩空气，并将该空气送到空气输送管一端。

一个喷射器，接装到空气输送管一端并提供第二空气源，所述的喷射器相对于所述的空气输送管成形和定位，以便从所述的第二空气源供出气流，并且，当所述阀致动时，将第二空气源的空气带入从空气输送管端部溢出的压缩空气中。

10、一种对纺织厂中正在加工的纺织材料的供应进行监测和处理的装置，该供应的材料中包括许多含有有害杂质的实体，该装置包括：

一个取样器和样品形成装置，用于从该供应的材料中取得样品，将样品形成所需的形状和将重新成形的实体样品送到一个监测站;

监测装置，用于在监测站监测该重新形成的纺织材料的样品，并产生含有相应于该重新形成样品的成分的信息的监测信号;

计算机处理装置，用来接收该监测信号，分析该重新形成的样品的实体成分，和根据所分析的该重新形成的样品的实体成分产生一个输出信号，该信号包括该重新盛开的样品中含有的有害杂质的信息。

11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述取样器和样品成形装置包括：

一个具有若干针的针式取样器，用来咬住和握持供应的纺织材料中的实体;

一个释放装置，用来以计量的方式从针式取样器有选择地释放该实体，以便以一个选定的释放速度释放该实体;

一个可移动的表面，用来以一个选定的速度移动，并以该选定的速度将实体接收到所述的表面，以将所述的实体在所述的表面上形成所需的形状，从而将该实体加工成重新成形的样品;

所述的监测装置，用来在该移动的表面上监测该重新成形的样品。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，该可移动的表面为一冲孔并带针的滚筒，该滚筒具有若干孔，以对所述滚筒上的实体施加一个负压。

13、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，它还具有一个纤维测量装置，用来从所述的释放机构接收纤维，将纤维分离，测量一部分被分离纤维的特性，并以选定的速度将所述的被分离的纤维输送到所述的可移动面。

14、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的可移动面包括一种可移动的平面板。

15、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的可移动面包括一种平玻璃板。

16、一种对纺织厂中正在加工的纺织材料的供应进行监测和处理的方法，该供应中包括许多含有有害杂质的实体，该方法包括

从该供应的材料中取出纤维样品;

将样品形成一种所需的形状以生成一种重新成形的样品;

将重新形成的实体样品输送到监测站;

在监测站监测该重新形成的纺织材料样品，并产生一个含有相应于该重新形成样品成分的信息的监测信号;

分析监测信号以确定该重新形成样品的实体成分，并根据被分析的该重新形成样品的实体成分，产生输出信号，所述的输出信号含有有关该重新形成样品中所含有的有害杂质的信息;

至少部分响应于该输出信号，对该纺织材料进行处理，以减少该纺织材料中有害杂质的含量。

17、根据权利要求16的方法，其特征在于，所述的形成和输送的步骤还包括：

以一个选定速度释放纤维样品;

以该选定的速度将该纤维样品输送到一个表面上，以在监测站的该表面上将样品形成所需的构形。

18、根据权利要求16的方法，其特征是，成形和输送步骤还包括：

以一选定的速度释放该纤维样品;

以该选定的速度将纤维样品输送到一冲孔的滚筒表面上，以在监测站的该表面上将该样品形成所需的形状;

对该冲孔的滚筒表面施加负压，以施加一种将实体保留在所述表面上的保持吸力。

19、根据权利要求16的方法，其特征在于，所述的监测步骤包括：

以光学探测器装置观测该重新形成的样品，并产生至少一个样品图像，该图像含有所述实体图像;

对这些实体的图像进行分析，以确定实体在重新形成的样品中的标记和位置。

20、根据权利要求16的方法，其特征是，所述的监测步骤包括：

以光学探测器装置观测该重新形成的样品，并产生至少一个含有所述实体图像的样品图像;

对这些实体的图像进行分析，以确定有害实体在该重新形成的样品中的标记尺寸类型和位置。

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