CN1102463C - 检测主要由纺织纤维构成的纤维流中杂质的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种检测主要由纺织纤维构成的松散的纤维流(1)中杂质(F)的方法和装置，其中纤维流及至少一种基准量是人工视觉检测。为了能够更有效地除去甚至是那些不容易检测到的杂质，基准量必须至少定期地进行适应。

Description

检测主要由纺织纤维构成的纤维流中杂质的方法和装置

本发明涉及一种检测主要由纺织纤维构成的松散纤维流中杂质的方法和装置，其中纤维流及至少一种基准量可由人工视觉检测。

此类方法已见于DE-A-4340165及DE-A-4340173之中，用此种方法，例如，可以把受到不同程度污染的棉束或毛束中的杂质除去。采用这种方法可以把外来杂质及内在杂质区分开来，其中外来杂质指的是不同的材料，而内在杂质则指的是同种材料，只是处于不同的状态或者所带颜色不同。内在杂质指的是，比如部分霉烂，粘结或弄脏的棉纤维或毛纤维。外来杂质是石头，土，玻璃、茎的残渣，叶子，包装材料，毛发，羽毛等等。粗的杂质是用大家所知的前纺设备来除去的，而更加不容易分离的杂质则是，根据已知的方法，从松散的纤维流中检测并除去。为此，纤维或纤维束应被连续地传送通过颜色传感器并由传感器来检测杂质。如果材料含有颜色传感器产生反应的成分，那么此种材料随后即会被除去。

可以看出，此类已知方法的一个缺点是许多杂质并没有被检测到。其原因之一是，比如，杂质要能被检测到，其颜色必须与纺织纤维或背景的颜色偏差相对较大，而事实并非一直如此。此类已知方法的选择性并不是很强。

本发明，如专利权利要求中描述的特征所示，成功地提供了一种方法和装置，它可以使不容易分离的杂质被以更高的效率从纤维流中检测出来。

这一目标是这样实现的：纤维流是和一基准量同时经人工视觉检测；这种检测至少是间隔或者不时地进行。这一目标可得以实现的原因之一是，已开松成纤维束或单纤维的纤维流将面对一背景进行检测，这一背景也是类似的纤维流组成的并且充当一基准量。原因之二是，基准量，例如，也可以由一背景组成，这一背景间隔地，或者连续地与待检测的材料相适应。一个可能的构造包括，例如，一个松散纤维流设置的管道以及一个与其平行的滞留纤维流设置的管道。松散纤维流的管道应是可以透光的，而滞留的纤维流的管道也应在其一侧可以通透同一光线。然后，以松散纤维流的滞留部分或以另一纤维流为背景，对松散纤维流进行检测。

本发明的优点具体表现在：在决定杂质是否存在之前所进行的单个或多个的比较工序是连续地自动地适应纤维流中所运送的纤维的真实条件的。从统计学的角度看，与好纤维材料相比较，杂质是很罕见的。如果这一前提条件得以满足，上述的适应性应该认为是稳定而强有力的。当采用一已经被净化的不含杂质的纤维流作为基准量的时候，上述优点就可得以实现。

下面结合附图举例对本发明进行详细的描述，其中的附图所示的是：

图1是一根据本发明的装置的图解图，

图2是该装置的基本结构特征的一个简化的示意图；以及

图3至6是根据本发明的装置的另外的具体结构的简化示意图。

图1以示例的形式表示用于纤维束除杂机器的一部分，该装置产生一高度开松的纤维流1。该机器包括，例如，一滞留管道2，一空气排出管道3及一为净化后的纤维束或纤维设置的管道4。图中示出的还有两个小喂给罗拉5和6，一除杂辊7，一切排杂漏底8以及一为喂给罗拉5，6及除杂辊7设置的传动装置9。就上面所述的程度而言，该机器是一种大众所知的除杂机器。然而，在一区域10，滞留管道2及管道4分别设置有一窗口11，12，13，这样上述两个管道在双箭头14所示方向上是可以透光的。比如，这些窗口可以被设计成透明的。上述设置是为了能够，比如用一传感器，沿着箭头14的方向来检测管道4中的纤维流1。为此，滞留管道2中的滞留纤维15为纤维流1中的纤维束或纤维提供了一个背景或甚至是一个基准量，这一基准量至少要间隔地进行连续的适应，或者，在本示例中，通过纤维15缓慢的向前连续运行能持续适应。

图2简化地表示出光路16路径，它在检测杂质的过程中于本发明的装置1中出现，同时它也在下述的装置中出现。沿着光轴17设置的有一线或点传感器18，一物镜19，一前景或物件表面20以及一背景21或参照表面。设置在光轴17两侧，可以在前景20之前以及在背景21之前充当光源的是，比如，带有大致呈椭圆形的反射镜22，23，24及25的气体放电灯管或管状自炽灯。在每个光源位置上都有一管状光源26位于其相应的反射镜27的椭圆的焦点上，而另外一个焦点则被适当地定位，以使背景21可以被均匀地照亮。光源22，23，24，25的设计是一样的并被预期可以把前景20及背景21同等程度地照亮。根据图1，物件表面20大致位于管道4的中心平面上，而背景21则大致位于滞留管道2的侧壁上的窗口13之内。优选的焦距的深度不应只聚焦在物件表面上，而是可以覆盖一个物件区域28，这一物件区域28大致对应于为纤维束流所设置的管道的深度。通过光路16的照明通路，在点或线传感器18上，物件区域28清晰地成像，而背景成像则模糊不清。也可以选择性地在光路15上的物件区域28和背景21之间设置一散射屏29。应该理解的是，在实践中，应设置许多点式传感器，让其排成一行；或者设置许多点或线传感器，组成一个场。

图3表示出另外一个用于在纤维流中检测杂质的装置。图中进入管道32的是一松散的纤维流30，在本示例中它包括组成纤维束33的纤维。纤维流30优选地在一层流气流中被气动地或松或紧地沿着箭头31的方向传输。在上述纤维流中也可能有杂质F。管道32有两个相对的窗口34，35。紧挨着管道32或在其之后是另外一个带有窗口37的管道36。把窗口34，35及37相对进行定位使得视线可以贯穿管道32进入管道36。在管道36中，纤维束或纤维被滞留在窗口37之前。喂给罗拉38，39也被用以控制被滞留的纤维在管道36中的流动以使窗口37一直有纤维存在。在管道32和36之前分别设置有两个光源40，41及42，43，它们可以是，比如，标准的管状光源并且以均匀的，功率均等而且无影地照明管道32和36的透明窗口34和37之后的纤维流。一传感器44，例如可以是一台摄像机，可以有一个穿过管道32而进入到管道36的视野。这样，窗口34成为获得测量值的第一定位区域，而窗口37则成为从一纤维流中获得平均值或基准值的第二定位区域。传感器44由一电线45或一总线连接到一评价装置46，后者再连接到一数据输出装置74，例如，一视屏装置或打印机，同时也连接到一数据输入装置48，例如，一个键盘。评价装置46可以包括，比如，一个影象处理系统，它可以以统计数字的特征为基础进一步改善杂质和纤维束之间的鉴别。应设置一线性传感器用以检测因管道32中的纤维流的反射或散射而产生的辐射。传感器44，评价装置46，数据输出装置47以及数据输入装置48都是大众所知，所以于此没有作详细地说明。

图4所示的是本发明装置的另一种构造，只是其中只设置了一个管道50。在本示例中，替代管道36(图3)的是一个容器51，该容器中装着与管道50中的纤维一样的纺织纤维。上述容器51被设置成透明的或者通过一个窗口53朝着管道50的方向开放，并在观测管道50中的纤维束流时充当背景。容器51或其内装物53应定期地进行更换，以便当管道50中的纤维束流有所变化而这些变化又不希望被检测或杂质时，使背景能适应这些变化。同时展示出的还有一传感器54，它的作用是以内装物53作为基准量来探测管道50中的纤维束流。而内装物53指的是纤维或者纤维束，其中可能含有杂质；或者杂质已被从其中除去。

图5所示的是本发明装置的另一实施构造，它与图4中所示的一样，只有一个为松散的纤维束流设置的管道55。在本示例中，管道36(图3)被由光源57，58照明的一表面56所替代。为了控制表面56照明的强度和颜色，上述光源57，58由电线59，60及一控制器61相互连接在一起，这样，管道55中的纤维束在上述背景上就消失不见了。这种现象特定地发生在一影象62的位于传感器63的视场上的那个区域上。在本示例中，所要解决的问题是要产生或模拟一个影象，如在滞留管道2中看到的纺织纤维汇集而成的影象。为此，表面56，62可以设置成其他形式，例如，它还可以接受一个影象的投影或者由一显示屏做成。另外，还有一条电线64把控制器61连接到传感器63上。

图6所示的是本发明装置的另一构造和应用，于此它与一梳棉机65相连。紧挨着梳棉机65有另一条为松散纤维束流设置的管道66。上述管道66优选地位于梳棉机的上游。在管道66的一侧设置着一传感器67，在其另一侧则设置着一显像管68。传感器67和显像管68经电线69，70连接到控制器71上，后者则经一电线72连接到另一传感器73上。在本示例中，传感器73设置在梳棉机内的一个剥棉罗拉74的区域里。然而比种传感器可以设置在其他的位置上。这些其他的位置由传感器75和76占据着。例如，传感器75设置在向外输出的纤维网的区域，而传感器76则设置在堵塞箱中。

装置的作业方式如下：

一包含有杂质的纤维或纤维束流被尽可能地弄得松散以使纤维束在进入一如在管道4，32，50，55，66中出现的空气流时尽可能地分散。纤维束的分离方法是公知的，因此设有作详细地描述，只是在图1中示出了除杂辊7。经过如上处理的纤维或纤维束流被平行于一背景(与其紧挨着或在其之前)输送着，比如由一传感器，进行可视检验，此间背景应定期或连续地适应纤维束或纤维流的变化。其具体的实施方法是：当纤维或纤维束流的颜色或亮度逐渐发生变化时，应使背景的颜色或亮度适应纤维或纤维束流。为了保证这一点，对纤维或纤维束流的观察是以一可适应的背景为参照的，这一背景优选地包括同种纤维或纤维束材料。因此，在纤维或纤维束流中有一用于测量和检测上述纤维或纤维束流的第一位置以及一第二位置，于第二位置上述纤维或纤维束流充当基准量或背景。在根据图1的装置中，第一位置位于区域10而第二位置则是在滞留管道2中靠近窗口13的地方。在本示例中，这两个位置在纤维或纤维束流中是顺序设置的。在根据图3的装置中，上述部位(窗口34及37)是相互紧挨着或平行着设置的，而纤维或纤维束流则被沿着两条平行的流输送。优选地应保证在两个部位的照明的强度相同。在观察纤维束流时，上述照明被集中在环绕着轴线17的位于物件区28(图2)的一个区域上。在观察基准量或背景21时，位于光源24和25之间的区域应被均匀地照亮。

在根据图3的装置中，进入管道32的纤维流30中含有或多或少的大的纤维束33，例如，大致是由棉花纤维组成并可能夹带着杂质F。在管道36中，纤维束或纤维被滞留着并沿着向下的方向缓慢地移动。在管道32中，它们移动得更快并且尽可能地松散。上述安排的目的是当传感器44对单独经过管道32的纤维束进行可视检测时，把在管道36中位于窗口37之前的被滞留的纤维当作一个背景，这一背景是随时间进行适应的。

把管道2、4根据图1进行设置也可以实现同样的目的。在图3中，管道36充当一个背景而待检测的纤维流所地的管道32则与管道36呈并联设置。与图3的这种构造不同的是，在本示例中，充当背景的滞留管道2与用于检测纤维流的管道4是串联着的。另外，在上述构造中，来自滞留管道2被压缩的纤维束或纤维15，通过喂给罗拉5，6进入除杂辊7，而除杂辊7和一排杂漏底8则以公知的方式来开松纤维束。开松后的纤维束被吸入管道4之中，在管道4中它们非常分散地经过窗口11，12，因此可以从方向14观测到。

因此，基准量，即被观测的纤维束流的背景，应该进行一些可适应的变化，因为它反映的总是纤维的平均颜色或影象。这可以选择性地通过根据图4及图5中的装置所采用的方法进行模拟。根据图4，适应的模拟是这样来实现的，即不连续地更换内含物53或容器51。根据图5，材料是这样模拟的，即，产生一真实的带有杂质的纺织纤维束或纤维的影象用以替代真实的纤维，而这一影象优选地仅模仿纤维及纤维束的颜色或亮度的平均值。优选地影象应显示同种材料，例如，它应该是一由单一传感器或摄像机获得的同一棉花包或同一批材料的图像，这一图像被投影于表面56之上。在最简单的示例中，表面56被光源57、58照得很亮，以致使管道55中不含杂质的单个纤维束在表面56上并不能被看到。光源57、58的发光度和颜色可由控制器61控制，以便使，例如，经过管道62内的影象62之前的纤维束并不在影象上出现，并且使得在影象62上产生一平均的颜色或亮度。一通过电线64从传感器63传到控制器61上的信号对照亮进行调节从而使得只有更大的颜色偏差才能在影象62上出现，但照明却被调节得可以适应纤维流中更小的逐渐变化。

在根据图6的构造中，在一显像管68上产生了一纤维流的一个具有平均(就时间和位置而言)颜色或亮度的影象，这一影象可在多个位点上生成，例如可由一单一的传感器或摄像机在梳棉机内生成。从上述记录传出的信号通过电线72传到控制器71并从控制器71经由电线70传到显像管68。传感器67从而可以检测到在显像管68上的影象上出现的杂质。传感器67通过电线69提供一个信号。这一信号被用于控制器71中对颜色或亮度的连续调节从而对颜色和发光度进行调整。基本的颜色调节立即在传感器73上得以设置。传感器67通过电线77产生一信号用以除去杂质。

总而言之，应该说明的是，通过传感器的纤维束在传感器上产生的信号的评价方法是公知的，所以于此并没有进行更详细的描述，这一信号可用于对从管道4，32中的纤维束流中除去杂质的操作进行控制，该控制方法已在序言所引用的出版物上有所描述。然而，根据本发明的方法和装置显著地改善了已知传感器的操作方式。

Claims (10)

1.检测主要由纺织纤维构成的松散纤维流(1)中杂质(F)的方法，其中纤维流及至少一种基准量是在第一定位区域(10)由人工视觉检测，其特征在于：上述基准量(15，21，53，)至少要不时地通过后述方式进行适配，这种基准量在第二定位区域(13)从纤维流(1)本身中拾取。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：基准量被设置于一基准表面(21)上，而纤维流则离开上述基准表面一段距离被设置于相同光路(16)的物件区域(28)内。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于：物件区域(28)是被清晰地检测的，而基准表面(21)则是模糊不清地检测。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于：一纤维流(15，1)是在物件区域及基准表面之中流动。

5.实施根据权利要求1的方法的装置，它带有为松散的纤维流(1)设置的管道(4)，管道设计成可透光的，而且配置有作为基准量的一个背景，其特征在于：背景是由一个内有滞留纤维(15)的管道(2，36)构成。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，松散纤维流的管道有着第一定位区域(10)，而滞留纤维的管道有着第二定位区域(13)，这两个区域都是沿着纤维流布置。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于，第一和第二定位区域是串联地布置。

8.根据权利要求6的装置，其特征在于，第一和第二定位区域是并联地布置。

9.根据权利要求9的装置，其特征在于：在松散纤维流管道的两侧以及在滞留的纤维流管道的一侧分别设置有窗口(34，35，37)所有的这些窗口相互之间进行适当的定位，以便使视野能够有通过松散纤维流的管道(32)进入为滞留的纤维流设置的管道(36)。

10.根据权利要求6的装置，其特征在于，背景是由表面(56)上一纤维流的影象(62)构成。

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