CN1353811A - 用于鉴别纵向移动的纤维粘合织物中夹杂物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于鉴别纵向移动的纤维粘合织物中夹杂物的方法和装置,这种织物主要由毛纤维或棉纤维组成。为了能够更好地、简单地、快速地鉴别出纺织产品纤维中的聚丙烯,用一定波长范围内的红外光(2,3)照射此纤维粘合织物,对反射光进行滤波(13)并测量光线的经过滤波的部分(11),其中与基本值偏差很大的值就指示出一处夹杂物。

Description

用于鉴别纵向移动的纤维粘合织物中夹杂物的方法和装置

本发明涉及用于鉴别纵向移动的纤维粘合织物中夹杂物的方法和装置。

这样一种方法和这样一种装置已经由CH674379了解到了。此时用多色的或者白光照射纺织纤维材料，例如纱线，并在二个各自只对一种颜色灵敏的传感器上产生了纱线的图象。传感器的输出信号传到一个电子差值电路上。由于纱线中有夹杂纤维而引起的这种颜色变化就使差值电路的输出信号发生瞬时的改变，只要这种颜色与原棉有不同的话。

由EP 0652432已知有一种方法和一种装置。此处同样也用一个多色光源照射纵向运动着的纺织织物，并同时检测在至少二个波长上的反射光。同时也要检测紧靠红外范围内的波长，以便由此检测出夹杂材料，这种材料的颜色与待检验的纱线的基础颜色是一致的。

这些已知的方法和装置的缺点在于，在可见光的光谱范围内不可能与夹杂物例如聚丙烯有肯定的区别。但是因为聚丙烯作为棉花打包用的包装材料应用很广，而且并不总是很仔细地清除这些打包用的外罩物，因此必须考虑到部分由聚丙烯制成的包装物可能混入棉花里并可能在棉花加工过程中随时出现，影响产品质量。虽然由塑料工业已知有基于强烈吸收塑料中C-H结合物的方法。相近的用来鉴别棉花中聚丙烯的附件并不是很富有启示的，这种鉴别的方法就是通过吸收3.43μm的辐射光来验证棉花中的聚丙烯，之所以不是很富有启示则是因为聚丙烯和棉花这二者都以黑暗表面而出现。在这些情况下就很难顺利地鉴别出聚丙烯，而且可能会导致是否存在有聚丙烯的错误结论。

如在本发明的专利权利要求书中所指出的，本发明解决此项任务就是提出能够避免这些缺点并且保证对于用于纺织产品的联合成纱线、毛网或散纤维的纤维中的聚丙烯进行更好、更简单和快速鉴别的方法和装置。

实现的方法就是有目的地充分利用由棉花、毛等等制成的纤维和例如聚丙烯等夹杂物的不同强度的反射。此处我们依据的是在实际的基本材料上辐射光的反射，一方面是纤维粘合织物，另一方面是夹杂物都是由这种基本材料组成的。而已知的方法都是根据添加料(例如颜色)的性质来进行鉴别的。颜色的吸收和反射都是在与刚才的基本材料，例如纤维素或者化学纤维，例如作为用于纤维粘合织物纤维的基本材料的尼龙等不同的波长范围内的。本发明充分利用了以下事实：在某种波长范围内通过纤维和通过夹杂物时红外辐射的反射的区别要比在另外的波长范围内时更强烈。当然根据附件的不同可能有好的结果或者差的结果。按照本发明建议就是协调这二种观点，从而出现所要的结果。首先所用辐射光至少有一个波长，此时在纤维的基本材料上和在夹杂物上的反射是尽可能不同的值，以便能够进行良好的选择。第二点，所用光的至少有一个波长比较有利的选择方法应该使此处被看作为基本材料，作为载体或者作为夹杂物的一种背景的纤维尽可能少地或者甚至不反射光线。那么这就允许指示出在这样一种背景前面的不反射这种光线的基本材料。根据这种方法就用某个波长的光对检验物加载并且此时只有夹杂物(此处尤其是聚丙烯)作为明亮的光斑而出现。此时我们在背景和检验物体之间就不能够区分开。这意味着，光线与其基本材料是很匹配的，因而吸收了这些光，而且聚丙烯至少部分地反射了辐射光线，其中用于传感器的背景如同纤维粘合织物的基体一样都出现黑暗。实现的方法是例如使背景吸收、反射或者散射在一个吸收器里的光线。作为背景也可以使用一种光学元件，例如一种介电的滤波器，其反射已适配。

简而言之，应该用红外光线对纤维粘合织物加载并测量由一种有限的波长范围构成的反射光，其中与基本值偏差很大的值就指示出一种夹杂物。这有限的波长范围可以对光线滤波或者直接通过一种适合的光源来产生。有限的波长应该适配于基本材料(例如对天然纤维来说，就是纤维素)的吸收光带。波长为大约2.95μm左右的吸收光带是特别有利的，因为在此范围内纤维素吸收了。在此范围内纤维素为“黑色”，而且对背景的适配可以方便地实现，这些对于保证测量与纤维粘合织物的直径之间的独立性是必要的。也可以选出二种波长，它们适配于纤维和夹杂物的基本材料，从而使夹杂物在二种波长时引人注意地不同。

按本发明的装置因而具有一种适合的光源，一种用于限制波长范围的结构装置和一个检波器。这样一种结构装置尤其是一种滤波器，它将光线中具有不希望的波长的那些部分排除掉。图象系统可以有，但不是一定要有。由检波器输出的信号的分析处理的电路就连接在这检波器上。

在一种特别的方案中也可以这样来设计按本发明的方法，就是使反射光区分并滤波成至少二种光线，测量每种光线的已滤波部分并将这些测量值相互联系起来考虑或进行计算以便指示出夹杂物。

由本发明实现的优点尤其在于：因此产生了明确地要解释的信号，这种信号可靠地指出了是否有这种夹杂物或者没有。本发明同样地允许在各种不同的波长时运用此方法并因而产生出二个信号，如果这二个信号大小相同或者得出相同的结论，那么就指示出了一种夹杂物。在二种波长时的测量也可以无须使背景适应于检验物，就能鉴别出夹杂物。如果可以在二种波长时达到适配，那么这可以是一个优点。这样人们就可以计算出例如在一种唯一的波长范围内反射光数量的很大差值以及在另一个波长范围内的比较微小的或者反向的差值并对其充分利用，从而同样也可以有一个明确的结论。另一个优点在于：这种装置可以由本身已知的并且市场上可买到的结构元部件组合而成。由于此处并不检测颜色或者对基本材料的添加物，在有植物性杂质或者污染物时就不会产生错误的故障信息，若是植物性杂质和应该对光线起作用的基本材料的天然纤维那么也是这样。用这种方法和对应的装置就可以鉴别在不同种类的纤维粘合织物上的夹杂物，也就是说除了在纱线上之外，尤其是在棉纱带、毛网和散纤维等上。

以下根据一个实例和相关的附图对本发明进行详细的说明。图示为：

图1：按本发明装置和第一种实施方案示意图，

图2：表示了按本发明的装置的第二种实施方案的示意图；

图3：表示了纤维和夹杂物的反射特性，

图4：表示了一种用在此装置中的滤波器的特性曲线；

图5：输出信号的变化曲线，

图6：按本发明装置的另外一种实施方案。

图1表示有一种纤维粘合织物1，此处设计为纱线，还有二个光源2，3，它们对着背景4给纤维粘合织物进行光照，但并不直接地照射在纤维粘合织物1之后的背景。限制元件5，6一起形成了一个孔板7，它使得在纤维粘合织物上反射的光14进入图象系统8里。该系统包括有二个透镜9，10，它们使光线14射向传感器11上并进行集束。透镜9，10在一个中间腔12内产生了平行的光线15，因而在那里可以布置一个滤波器13，它以平行光线15工作。由滤波器13进一步导出的光就射到传感器11上，它经由导线16可以输出信号，该信号与所出现光线的强度有关而且例如与该强度成正比。经过导线16可以使分析处理单元17连接到传感器11上，该单元有一个输出18。但是也可以将一个传感器11’连同组合一起的滤光器例如直接布置在孔板7后面并且没有图像系统了。或者也可以设计一种不集装有滤波器的传感器11，11’，并使滤波器直接按照光源来布置但也可以应用一种窄带的光源，例如一种发光二极管(LED)。

图2再次表示出了由图1已知的元件，因此采用相同的标号。当然此处在传感器11和透镜9之间加入了一个分光器19。该分光器使所接收的光线附带地转向到传感器21上，从而形成了附带的光路20。在二个传感器11和21前面各有一个滤光器28，29。传感器21同样地经过导线22与分析处理单元17相连接。背景4也可以设计成吸收器，或者可以具有一个吸收器4。

图3表示纤维材料的反射系数与照射光线波长的函数关系。因此沿着水平轴23表示的是波长值，沿着垂直轴24表示的是反射系数值。用25表示出了棉花的反射系数曲线，用26表示出聚丙烯的反射系数曲线，用27表示毛的曲线。

图4表示了一种滤光器特性曲线，如对于滤光器13，28和29的设计它是有利的。该曲线的宽度以及由此滤光器的光谱反射特性的宽度适应于纱线的光谱反射特性曲线，从而一方面使尽可能多的信号通过，并且另一方面只是使反射率适合的那种波长穿过。按照反射的测量作为波长的函数用计算可以来进行优化。因而此处水平轴线34表示了波长值，纵轴线35表示了光的透射值。

图5表示了可能出现于分析处理单元17的输出18处或者在一个传感器的输出处的导线16，22里的数值的实例。此处在时间轴上标注的是在传感器中测得的在纤维粘合织物上反射光线的强度值。在一个对应于纯粹纤维物料的部件37里几乎没有光的反射，相反在部位38里就有了，因而此处信号就升高并指出了一种对光线产生反应的夹杂物。

图6表示了一种实施例，可以在以散纤维的流出中鉴定夹杂物。为此有一个通道46，散纤维47就在其中，在一种流动中运动。在通道46的一个窗口48旁边布置有光源49，50，它们透过窗口48照射于散纤维47。在散纤维47上反射出的光51传送至一个图像系统52并那里也传送一个检波器53。作为光源49，50，例如是用于红外光的这种光源，这意味着：窗口48对于红外光来说应该是可透过的。

本发明的作用原理如下：

纤维粘合织物1在图1所示的装置里垂直于图面在其纵向方向上运动。另外它也可以在微小程度上在位于图面里的方向上运动。它从一侧受到光源2，3的照射，其中这光线就照在纤维粘合织物1上。反射的光线侧面受限制地通过孔板7并导向透镜10，9，其中光线也横穿过滤光器13。在此滤光器13里将那些具有不希望要的频率成分的光线滤掉，而且只是使对应于图4所示特性曲线的频率成分通过并成集束到达传感器11。若光线横穿过滤光器13，那么传感器11才在导线16里有信号，这只有在光线也在纤维粘合织物上反射时才是这种情况。若滤波器13的光轴33调定到大约2.95μm，那么就可以参见图3曲线25的一个部件39，其中纤维粘合织物(此处例如为棉花)实际上吸收了所有的光线并因而没有反射出光，这就是一个基本值。由传感器11输出的测量值在这种情况下至少近似为零。若使背景适应于此检验物，那么在测量时实际上它也不输出信号，而且无法区分出棉花或纯的纤维粘合织物与背景4。这例如可以通过以下办法达到：使背景是黑色的，也就是说吸收或散射光线，或者也是由棉花或者也是由相同的纤维材料制成。在图3曲线25的位置39处也可以看到，曲线26与零的偏离很大，而且因此夹杂材料(例如此处为聚丙烯)就反射光线。那么就是这种光线能够横穿过带通滤波器13并在传感器11中进行检波。在图5中用曲线部位37，38表示了这种情况。如在图3中曲线25和26所示，在纤维粘合织物1里的夹杂物和纤维的反射系数有一个肯定的差值，这同样也表示于图5的部位38里。

如果应用按图2所示的实施方案，使光线在二个不同的滤波器28，29里滤波并在传感器11，21里进行检测，这是同时发生的并且涉及到纤维粘合织物上相同的位置。用这种装置例如可以使滤波器28将其主轴线对准定位在一个大约2.3μm波长上，而使滤波器29将其主轴线对准对位在大约1.5μm上。那么按图3所示就考虑位置40和41。在这二个位置40和41处可以看出在纤维粘合织物和夹杂物的反射系数之间有很大的差别。当然纤维1也对射在传感器11和21上的光产生反射。也可能有这样的情况：就是根据波长范围的不同纤维粘合织物1的反射比夹杂物的反射要大。分析处理单元17连续地处理这些在传感器11和21里检测到的光线数值的信号，并得出最终数值。要是只有纤维材料而没有夹杂物，那么由这种计算处理，如图5所示，例如得到在按照二条曲线26，26’在位置40和41处测量值之间的差值。这可以按曲线42所示已经形成一个输出信号，曲线42的部位43表示了一个基本值。在一种或二种波长时若背景并不完全适配于基本材料，也会由于纤维粘合织物的密度改变、直径改变或者位置改变而对信号产生影响。通过对来自传感器11和21的二个信号的计算处理可以将纤维粘合织物密度改变、直径改变或者也有位置改变的影响与一种真正的夹杂物信号区分开来。这种方法就可以用在例如波长为2.95和2.35，1.5和1.7，1.5和1.2μm或者用在这些数值的其它组合时。

当使用二种波长时，传感器就从检测物例如棉花或者毛接收了反射信号并对之进行鉴别，在二种波长时就可以使背景的反射特性适应于棉花的反射特性或者适应于毛的反射特性。那么就得到二个信号，它们与直径无关，而且二者各自指示出聚丙烯。二个信号的分析处理具有更多的可靠性。相反，在二种波长时如果与背景没有最佳适配的活，那么通过对信号的分析处理在理论上就可以精确地对直径补偿。但由于这“反差反转”(一会儿棉花比聚丙烯更亮些，一会儿相反)当有聚丙烯时这些信号就指向不同的方向上，而在这中间，当纱线粗细变化时这些信号却指向同一个方向，这些就满足了要求。直径并没有被完全而精确地补偿，而主要使用了信号的符号，以便区分开直径的变动或者是夹杂物。

这种方法的基础在于：纤维粘合织物应在波长范围内进行检测，在此范围内纤维粘合织物或者夹杂物应该吸收尽可能多的光，相反夹杂物或纤维粘合织物应吸收尽可能少的光。那么在一种情况下纤维粘合织物只有一个弱的信号，但比较来说夹杂物有强烈的信号，或者反过来。其优点是纤维粘合织物与背景的衬托的强烈程度并不重要，而且当纤维粘合织物改变其密度和粗细时，由此也不受干扰。

作为光源也可以应用例如所谓的微型白织灯，它们用铅玻璃盖。这就保证了辐射出的光里含有足够的红外线成分。

传感器例如考虑用光导铅盐检测器。但它们具有1/f噪声，也称为闪变噪声或闪光噪声或者闪变效应噪声。噪音的大小与频率成反比。因此必须将低频信号滤出。另一种实施方案可以用商业通用的红外相机，例如一种行扫描的或者一种FPA(聚焦平面扫描)相机，它前置有一个带通滤波器，最好调定在2.95μm。

Claims (12)

1.用于鉴别在纵向移动的纤维粘合织物(1)中的夹杂物的方法，其特征在于，用红外线对纤维粘合织物(1)照射并测量由一个所限定的波长范围组成的反射光线(14)，其中与基本值(43)偏差很大的值就表示出了夹杂物。

2.按权利要求1所示的方法，其特征在于，用滤波来产生一个波长带用于限制波长范围，该波长带适配于纤维粘合织物的基本材料的吸收带。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，反射光线至少分配并滤波成至少二束光线(14，20)，每束光线都测量滤波过的成分并将这些测量值相互联系起来分析比较，以便指出夹杂物。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每束光线的大大超过和低于某个波长的成分都要滤波出来。

5.实施按权利要求1所述方法的装置，其特征在于有一个光源(2，3)，一个用于限制波长范围的装置(13)的一个传感器(11)。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于一个图像系统(8)，该系统在传感器(11)上围绕待测量的纤维粘合织物描绘出一个范围。

7.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于，分光器(19)至少有另一个带通滤波器(29)和另一个传感器(21)，传感器(21)与一个分析处理单元(18)相连。

8.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于，有一个背景(4)用于纤维粘合织物，该背景与脱除杂质的纤维粘合织物相比以大致相同的程度吸收这发射出的光线。

9.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于，作为背景(4)采用了一种光学元件，在二种波长时它具有适配的反射。

10.按权利要求3所述的装置，其特征在于，一种光线按适配于纤维粘合织物的基本材料的波长来检验，另一种光线则按适配于夹杂物的基本材料的波长来检验。

11.按权利要求1所述的装置，其特征在于，反射光线的滤波是在一个波长范围内进行的。

12.按权利要求1所述的装置，其特征在于，由一个有限波长范围构成的光线被传到纤维粘合织物(1)上。

Images