CN1186623C - 纱线上异物的检测装置 - Google Patents

Abstract

一种装置，用于利用一检测器探测纱线上的异物，该检测器对被一照明元件所照明的纱线进行行式扫描。为了能够连续地以良好分辨率和高速度检查纱线，本装置是一个由一传感器或检测器、一个镜头和一个照明元件组成的紧凑单元，这些元件有一个共同的轴，照明元件允许实现以高光强照明纱线。为此，照明元件(1)是设计成半球形的，并具有分布在半球(5)上的光源。

Description

纱线上异物的检测装置

本发明涉及一种利用检测器检测纱线上的异物的装置，该检测器对由照明元件照明的纱线实施行式扫描。

这种装置例如已在DE 4131664中公开过，按此装置，纱线如此卷绕在两个辊子上，使得所产生的一个纱线层具有多个彼此挨近的由同一纱线给出的纱线段。在该纱线层的一边，安置了一个光源；在该纱线的另一边安置一个摄像机，该摄像机与一个储存着图像处理程序的计算机相联。在此，摄像机得出该纱线层的一个像，从中可以鉴别出和计数出其中的不同性质的异物，如棉籽硬壳部分。转动辊子便可移动纱线层到如此程度，使纱线的相邻纱线段进入摄像机的视野中。这样下去便可按部就班地检测和检查纱线试样的全长。

上述装置的一个缺点在于：它只能断续地工作，所以其工作速度受到限制。这是因为纱线为了产生图像必须停下来。此外，上述装置需要占用许多空间，不能与现有的、规定用于其它纱线检查目的的已知纱线测试器配套。

在DE 3928279和US 5,345,515中公开过其它装置，可用以检查出异物。不过，它们不是检测纱线上的异物，而是检测一种纤维粘合非织造物上的异物，这些非织造物在纱线生产中形成一个初始阶段，以及检测套毛或纤维带上的异物。为此纤维带或套毛要依其宽度拉散并加以压扁，使之只维持一个薄层，它将所有各种异物显露出来以便从外面进行观测。这些装置也工作缓慢，而且要以改变被检材料为条件。因此不能完成无破坏性的检验。

如在各项权利要求中所指出的，本发明要解决的任务是提供述及的一种装置，借以连续地、有良好分辨率和高速度而又无破坏地检测纱线。

按本发明，上述任务是通过以下措施加以解决的：探测纱线上的异物的装置，该装置包括一个照明元件、一个固定到该照明元件上的检测器和一个面对照明元件和检测器的封板，其中该检测器对被照明元件所照明的纱线进行扫描，其特征在于，照明元件是为了强烈照明单根依其纵向在照明元件和封板之间移动的纱线而设计和安置的，该照明元件是半球形的并具有一个位于纱线旁边的空腔，该空腔被涂层以便利于散射照明，该空腔朝向纱线，包括多个孔口用于布置在扇形部中的光源，在所述照明元件中设置用于光源的孔口分布相同的扇形部和分布不同的扇形部，照明元件具有一个对称轴，检测器安置在照明元件的所述对称轴上，面对照明元件设置的封板用作纱线的背景。

这样设计出一个紧凑的单元，它由一个传感器或检测器、一个镜头和一个照明元件组成，这些元件具有一个共同的轴线，而照明元件可用很高的光强度照明纱线。为此，照明元件设计成半球形的，并在半球体上面有分布开的光源，这些光源主要将它们的光束直接投射到半球的中心。纱线处于该中心，或者更准确地说，纱线通过该中心移动，而且反映到检测器上的纱线的一个纱线段在摄像的瞬间至少位于该中心的范围内。

由本发明获得的优点特别表现在：本发明提出的装置从设计上说是很节省空间的，所以可用作为现有用于检测纱线的设备的一个组成部分。由于本装置不再按两维视野检测纱线上的异物，而是只按它的长度扫描纱线，所以只在单一的维即在它的长度上对纱线进行比较观测。因此这种检测可以摆脱可能来自别的、毗邻的纱线段的各种影响。这样，便可对纱线实现更为中性的检测，该纱线可能有这种异物，该异物只能通过它的形状或颜色从含有它们的那个纱线段中显露出来。通过强烈的照明纱线可以高速移动，而且尽管如此仍可获得可用的信号。

下面将根据一些实例并参照附图对本发明做更详细的说明。附图表示：

图1本发明提出的装置的一个部分的透视图，

图2该部分的顶视图，

图3该部分的断面图，

图4整个装置的示意图。

图1表示一个具有一端面2和一半球体5的照明元件1，在该半球体上配有用于光源的孔口。

图2表示在内部按球对称设计的照明元件1，带有它此处所示的平的端面2，纱线3按一定距离并平行地被引向该端面，并依其纵向按已知方式移动。从图中可看出一个半球5的基圆4，半球的对称轴6垂直于图平面延伸。半球5在它的一个扇形部11上有多个孔口7、8、9、10，以发光二极管、光导体等为形式的光源便插置在这些孔口中。半球5还有另一个扇形部12，其上有均匀的孔口分布，以及扇形部13、14，其上有另外的、但它们本身相同的孔口分布。如特别就孔口10而言可以看出的，这些孔口最好如此加以布置，使得没有一个孔口被纱线3遮盖。这一措施避免了由纱线3产生的不利投影。在对称轴6上有一个孔口15，用于一检测器或用于一个反映在一检测器上的镜头。半球5最好针对纱线3有一白色涂层，它可促使光线多重反射，从而实现对纱线的强烈的但又是散射的照明。

图3表示照明元件1的横断面，它具有对称轴6和孔口15，该孔口用于检测器或用于一个反映在该检测器上的镜头，还有用于光源的孔口16、17，其轴线18、19在中心20中同对称轴相切。按规定，所示其它孔口的轴线也在中心20中相切。照明元件1是用不透明的材料做成的。它在一边横越纱线、在另一边则沿着纱线而延伸。这一点也特别适用于空腔27。代替一个如图中所示的半球，照明元件1也可以具有一个与之相异的内表面26。但如图中所示的内表面26，却总是对准纱线3的，并限界出一个处于纱线3旁边的空腔27，其上带有用于光源等的孔口。这个表面26也可以具有例如椭圆的或圆筒的形状。但至关重要的一点是光源的安置，所有光源基本上都应对准一个中心20。

图4表示有照明元件1、纱线3及对称轴6的整个装置。沿着对称轴6，还安置了一个镜头21和一个检测器22，该检测器经一条总线或导线23而与一计算机24相连。作为检测器最好配备一个具有依行列形式布置的传感元件的场，或者配备一个CCD-摄像机(计算机控制显示摄像机)。镜头21将纱线的图像例如按1∶4的比例加以缩小，以便可用较小的传感元件例如尺寸为0.06mm×0.015mm的传感元件进行工作。按照这一配置，一个直径为大约0.5mm的(棉籽硬壳)部分便完全遮盖检测元件的窄边。计算机24有一些程序，这些程序使之能够对检测器的信号进行滤波，并同预定的波长值进行比较，以便鉴别出所存在的异物，并将异物的数目和大小储存起来。此外，对峙于照明元件1，作为纱线用的背景设置了一个封板25，它的朝向照明元件1的一边可以有一种可选择的颜色最好是白色。对准纱线3，半球5可用一玻璃罩封闭，以防止在孔口7、8、9、10等中脏污。根据一个特定的实施例，封板25也可以设计成半球形的，并可有选择地配置一些用于光源的孔口。例如，如果要检测出浅色纱线上的深色异物，则背景即封板25也同样应是浅色的。这一点可促成照明元件1和封板25之间光线的理想的多重反射。

本发明提出的装置的工作方式如下：

纱线3例如以400米/分的速度从本装置的中心20旁边移动而过，并通过在孔口7、8、9、10中和其它扇形部12、13、14上相应孔口中的光源很强烈地以反射光加以照明，反射光可部分地在主轴6中被反射，并可被检测器22所捕获。这时，在中心20的近周便产生一个被照明得特别明亮而均匀的中心区域。这一中心区域可通过检测器22前的遮光板来限制其扩大，或者通过检测元件的尺寸来加以限制，但也可以例如这样加以定向，使得它沿着纱线3而不是垂直于纱线3继续延伸。这样便可达到一个很小的分辨率。最好使用蓝光，例如由已知的元件如LED′S(发光二极管)、激光器等发出的蓝光。其优点是：对纱线中的植物性异物可产生良好的反差，这是因为这些异物往往是带蓝色、带黄色或带红色的。纱线3上存在的一个异物，若其尺寸超过纱线的直径，或者它的颜色与纱线的颜色不同，则会突显出来，从而会改变被反射的光的强度，这一情况由检测器22测出。通过对中心20的范围中的纱线的强烈照明和检测器22中传感元件的所选择的尺寸，可达到高的分辨率，这又可为纱线设定高的速度。在波长为470nm情况下，按4∶1比例反映，接收器上(物镜一侧的)数字孔径为0.08，即可达到1.8mW/cm2的功率密度。如检测器22所发出的信号的求值方法是已知的，例如在专利文件US5,499,794中所介绍的。

Claims (7)

1.探测纱线(3)上的异物的装置，该装置包括一个照明元件(1)、一个固定到该照明元件上的检测器(22)和一个面对照明元件和检测器的封板(25)，其中该检测器对被照明元件(1)所照明的纱线进行扫描，其特征在于，照明元件(1)是为了强烈照明单根依其纵向在照明元件和封板之间移动的纱线而设计和安置的，该照明元件是半球形的并具有一个位于纱线(3)旁边的空腔(27)，该空腔被涂覆有涂层以便利于散射照明，该空腔朝向纱线，包括多个孔口(7，8，9，10)用于布置在扇形部(11，12)中的光源，在所述照明元件中设置用于光源的孔口分布相同的扇形部和用于光源的孔口分布不同的扇形部(13，14)，照明元件具有一个对称轴(6)，检测器安置在照明元件的所述对称轴(6)上，面对照明元件设置的封板(25)用作纱线的背景。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，照明元件是设计成球对称的。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，纱线是垂直于具有检测器的对称轴(6)被导引的。

4.按权利要求1所述的装置，其特征在于，照明元件(1)具有一个被端面(2)切出的半球的形状。

5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，纱线平行于端面(2)移动，处于照明元件的中心(20)中，该元件具有若干个用于淘汰的孔口(7、8、9、10)和带有通过中心(20)的轴线(18、19)。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于，光源中至少一部分发出蓝光。

7.按权利要求3所述的装置，其特征在于，照明元件具有被端面(2)切出的半球形状，纱线平行于该端面并与之有间距地被引导。