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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der
Konstruktion von Wäschebehandlungsgeräten wie
Waschautomaten, Wäschetrockner
und -auffrischer sowie wasserfrei arbeitenden Systeme kann eine
rotierende Trommel zu Grunde liegen, die eine Behandlungskammer
umschließt,
in die das Wasch- bzw. Behandlungsgut eingebracht wird. Das Gerät kann eine
Steuerung in Form eines Controllers enthalten, der eine Anzahl vorprogrammierter
Arbeitszyklen abarbeitet. Der Benutzer wählt typischerweise aus den
vorprogrammierten Zyklen den gewünschten
Behandlungs- bzw. Arbeitszyklus von Hand aus. Jeder vorprogrammierte
Zyklus kann beliebig viele einstellbare Parameter aufweisen, die
der Benutzer eingeben kann oder vom Controller gesetzt werden, und
zwar auf Grund von Standardwerten oder vorbestimmten Werten oder
ansprechend auf in der Behandlungskammer herrschende Bedingungen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Fluffing-Zustands
von Waschgut aus Bilddaten desselben in einer Behandlungskammer
eines Wäschebehandlungsgeräts.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine Frontalperspektive eines Wäschebehandlungsgeräts in Form
eines Wäschetrockners
mit einer Behandlungskammer nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist
eine Teilperspektive des Wäschetrockners
der 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung bei
zwecks klarerer Darstellung teilweise entferntem Gehäuse;
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3 ist
eine zweite Teilperspektive des Wäschetrockners der 1 nach
einer Ausführungsform
der Erfindung bei zwecks klarerer Darstellung teilweise abgenommenem
Gehäuse;
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4 ist
eine schaubildliche Seitenansicht des Wäschetrockners der 1 mit
einem Abbildungssystem zum Abbilden der Behandlungskammer nach einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ist
eine schaubildliche Darstellung eines Controllers zum Steuern des
Betriebs einer oder mehrerer Komponenten des Wäschetrockners der 1 nach
einer Ausführungsform
der Erfindung;
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6 zeigt
als Flussdiagramm ein Verfahren zum Aufnehmen und Analysieren von
Bildern der Behandlungskammer zum Ermitteln des Fluffing-Zustands
nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 zeigt
schaubildlich ein Bild der Behandlungskammer, in der das Waschgut
als einzelne Zusammenballung von Waschgutartikeln umläuft, nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
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8 zeigt
schaubildlich ein Bild der Behandlungskammer, in der die Waschgutartikel
sich unabhängig
voneinander zu bewegen beginnen, nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die 1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Wäschebehandlungsgeräts in Form
eines erfindungsgemäßen Wäschetrockners 10.
Hier zwar als Wäschetrockner
dargestellt, kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerät um ein beliebiges
Gerät handeln,
das an Waschgut einen Behandlungs- bzw. Arbeitszyklus durchführt – bspw. ein
Waschautomat mit horizontaler oder vertikaler Trommelachse, eine
Wasch-/Trocken-Kombination, ein Umwälz- oder Stand-Auffrisch- bzw.
Vitalisierungsgerät,
ein Extraktor, eine wasserfreie Wasch- oder eine Revitalisierungsmaschine.
Der hier beschriebene Wäschetrockner 10 hat
zahlreiche Merkmale mit einem traditionellen Trockenautomaten gemein,
die hier nur so weit beschrieben werden sollen, wie zum Verständnis der
Erfindung nötig.
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Wie
die 1 zeigt, kann der Wäschetrockner 10 ein
Schrankgehäuse 12 aufweisen,
in dem eine Steuerung bzw. ein Controller 14 angeordnet
ist, der Benutzereingaben von einer Benutzerschnittstelle 16 her
aufnehmen kann, an der ein Arbeitszyklus ausgewählt wird, und der die Funktionen
des Wäschetrockners 10 für den gewählten Arbeitszyklus ausführt.
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Das
Schrankgehäuse 12 kann
von einer Vorderfläche 18,
einer Rückwand 20 und
zwei Seitenwänden 22 definiert
werden, die eine obere Abschlussfläche 24 stützen. An
der Vorderfläche 18 kann
eine Tür 26 scharniermäßig angeschlagen
und wahlweise zwischen einer Offen- und einer Schließstellung
bewegbar sein, um eine Öffnung
in der Vorderfläche 18 zu
verschließen,
die Zugang zum Gehäuseinneren
bietet.
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Im
Inneren des Gehäuses 12 kann
zwischen einem hinteren und einem vorderen Schott 30, 32, die
ortsfest einander gegenüber
liegen und gemeinsam eine Behandlungskammer 34 zur Behandlung von
Trockengut bilden, eine Trommel 28 drehbar angeordnet sein;
die Behandlungskammer hat eine offene Vorderseite, die mittels der
Tür 26 wahlweise verschließbar ist.
Beispiele für
das Behandlungsgut sind u. a. Hüte,
Schals, Handschuhe, Pullover, Blusen, Hemden, Shorts, Kleider, Socken,
Hosen, Schuhe, Unterwäsche
und Jacken. Im Wäschetrockner 10 lassen
sich auch Textilien in anderen Produkten wie Vorhänge und
Gardinen, Bettwäsche,
Handtücher, Kissen
und gestopfte Textilartikel (bspw. Spielzeug) trocknen.
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Die
Trommel 28 kann mindestens eine und ggf. mehrere Umwälz- bzw.
Hubleisten 36 enthalten. Die Hubleisten 36 können entlang
der Innenfläche der
Trommel 28 angeordnet sein, die einen Innenumfang der Trommel 28 bildet.
Die Hubleisten 36 erleichtern das Umwälzen der Wäsche in der Trommel 28 bei
deren Umlauf.
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An
Hand der 2 soll nun ein Luftumwälzsystem
für den
erfindungsgemäßen Trockner 10 beschrieben
werden. Das Luftumwälzsystem
führt der Behandlungskammer 34 Luft
zu und aus ihr hinaus. Die zugeführte
Luft kann erwärmt
sein. Das Luftumwälzsystem
kann einen Luftzufuhrteil aufweisen, der teilweise von einem Zulaufkanal 38 gebildet
wird, der an einem Ende zur Umluft offen und mit dem anderen an
ein Zulaufgitter 40 angeschlossen ist, das in Strömungsverbindung
mit der Behandlungskammer 34 steht. Im Zulaufkanal 38 kann
ein Heizelement 42 liegen, das mit dem Controller 14 verbunden
ist und von ihm angesteuert wird. Bei eingeschaltetem Heizelement 42 wird
die zugeführte
Luft vor dem Einströmen in
die Trommel 28 erwärmt.
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Wie
die 3 zeigt, kann das Luftzufuhrsystem weiterhin einen
Abluftteil aufweisen, den teilweise ein Abluftkanal 44 und
ein Flusenfilter 45 bilden, die ein Gebläse 46 miteinander
verbindet. Das Gebläse 46 kann
betrieblich an den Controller 14 angeschlossen sein und
von ihm gesteuert werden. Bei laufendem Gebläse 46 wird Luft in
die Behandlungskammer 34 gesaugt und durch den Abluftkanal 44 aus
der Behandlungskammer 34 ausgestoßen. Die Abluftleitung 44 kann
mit einem Haushalts-Abluftkanal 47 verbunden sein, über den
die Luft aus der Trockenkammer an die Umluft abgegeben wird.
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Wie
die 4 weiterhin zeigt, kann der Wäschetrockner 10 wahlweise
ein Ausgabesystem 48 zur Ausgabe von Behandlungschemie – einschl. Wasser
oder Wasserdampf od. dergl. – in
die Behandlungskammer 34 enthalten und lässt sich
dahingehend als Ausgabetrockner ansehen. Das Ausgabesystem 48 kann
ein Reservoir 54 zur Aufnahme von Behandlungschemie sowie
eine Ausgabeeinheit 50 enthalten, die über eine Leitung 58 mit
dem Reservoir 54 verbunden ist. Die Behandlungschemie kann
aus dem Reservoir 54 an die Ausgabeeinheit 50 übergeben
werden, die es in die Behandlungskammer 34 ausgibt. Die
Ausgabeeinheit 50 kann so angeordnet sein, dass sie die
Behandlungschemie auf die Innenfläche der Trommel 28 richtet,
so dass sie vom Trockengut kontaktiert und aufgenommen wird, oder
dass die Chemikalien direkt auf das Trockengut in der Behandlungskammer 34 ausgegeben
werden. Die Art der Ausgabeeinheit 50 ist nicht erfindungsgwesentlich.
Eine Dosiereinrichtung 52 kann elektronisch – drahtlos
oder leitungsgebunden – mit dem
Controller verbunden sein, um die ausgegebene Chemikalienmenge zu
steuern.
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Wie
für Wäschetrockner
typisch, ist die Trommel 28 von einem geeigneten Antrieb
drehbar, der als Motor 64 und ein Antriebsriemen 66 dargestellt
ist. Der Motor 64 kann betrieblich mit dem Controller verbunden
sein, um die Drehung der Trommel 28 so zu steuern, dass
ein Arbeitszyklus vollständig abgearbeitet
wird. Andere Mechanismen – bspw.
ein Direktantrieb – sind
ebenfalls einsetzbar.
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Der
Wäschetrockner 10 kann
auch eine Abbildungseinrichtung 70 aufweisen, mit der die
Behandlungskammer 34 und/oder alles in ihr abbildbar ist.
Beispielhafte Abbildungseinrichtungen 70 können u.
a. optische Sensoren sein, die Stand- oder Bewegungsbilder aufnehmen
können – bspw.
Kameras. Eine geeignete Kameraart ist eine CMOS-Kamera. Andere beispielhafte
Abbildungseinrichtungen sind u. a. CCD-, Digital- oder Videokameras
oder beliebige andere Gerät,
die Bilder aufnehmen können.
Die genannte Kamera kann sichtbare und/oder unsichtbare Strahlung
aufnehmen.
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Bspw.
kann sie ein Bild mit sichtbarem Licht, in einem anderen Beispiel
mit unsichtbarem Licht – bspw.
UV-Licht – aufnehmen.
In einem noch anderen Beispiel kann es sich um eine thermisch arbeitende Abbildungseinrichtung
handeln, die Strahlung im IR-Bereich
des elektromagnetischen Spektrums erfasst. Die Abbildungseinrichtung 70 kann
auf dem hinteren oder dem vorderen Schott 30, 32 oder
in der Tür 26 angeordnet
sein. Es ist einzusehen, dass die Abbildungseinrichtung 70 auch
an zahlreichen anderen Orten angeordnet sein kann, abhängig vom
Aufbau des Wäschetrockners
und der Sollposition für
die Aufnahme des Bildes. Auch können
mehrere Abbildungseinrichtungen 70 vorliegen, die die gleichen oder
verschiedene Bereiche der Behandlungskammer 34 aufnehmen.
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Der
Wäschetrockner 10 kann
auch eine Lichtquelle 72 enthalten. Die Art der Lichtquelle 72 kann
unterschiedlich gewählt
sein. In einer Ausführungsform
kann es sich um eine Glühfadenlampe
für Wäschetrockner
handeln, wie sie typischerweise zum Beleuchten der Behandlungskammer 34 dient. An
Stelle der Glühfadenlampe
kann eine oder mehr LED-Lampen eingesetzt werden. Die Lichtquelle 72 kann
hinter dem hinteren Schott 30 der Trommel 28 angeordnet
sein derart, dass das Licht durch die Öffnungen des Lufteinlassgitters 40 fällt. Ebenfalls
im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Wäschetrockner 10 mehr
als eine Lichtquelle 72 enthalten – bspw. eine LED-Feldanordnung
an mehreren Stellen in einem oder beiden Schotts 30, 32.
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Die
Lichtquelle 72 kann auf der gleichen Seite wie die Abbildungseinrichtung 70 (vergl. 4), aber
auch auf einer anderen Seite der Trommel 28 liegen. Liegt
die Lichtquelle 72 auf der gleichen Seite der Trommel 28 wie
die Abbildungseinrichtung 70, kann letztere das von der
Trommel 28 und dem Waschgut reflektierte Licht erfassen.
Die Trennung der Trommel 28 von deren Inhalt im Bild kann
dann durch Bildanalyse erfolgen. Liegt die Lichtquelle 72 auf
der der Abbildungseinrichtung 70 gegenüberliegenden Seite der Trommel 28,
erfasst die Abbildungseinrichtung 70 nur dasjenige Licht
aus der Lichtquelle 72, das nicht vom Inhalt der Trommel 28 verdeckt
wird. Ein gegebener Punkt in einem Bild ist dann dunkel oder hell
abhängig
davon, ob im jeweiligen Zeitpunkt dort Waschgut vorliegt.
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Die
von der Lichtquelle erzeugte Beleuchtung kann – auch von der Art der Abbildungseinrichtung
abhängig – variieren.
Es kann sich bspw. um IR-Licht handeln, falls die Abbildungseinrichtung
das IR-Spektrum erfasst, entsprechend um sichtbares Licht, falls
die Abbildungseinrichtung das sichtbare Spektrum abbildet.
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Wie
die 5 zeigt, kann der Controller 14 einen
Speicher 80 und einen Zentralprozessor (CPU) 82 aufweisen.
Der Speicher 80 kann zur Aufnahme der Steuer-Software, die die
CPU 82 beim Durchlaufen eines Arbeitszyklus des Wäschetrockners 10 abarbeitet,
und weiterer Software dienen. Desgl. kann der Speicher 80 Informationen
wie eine Datenbank oder -tabelle sowie Daten aufnehmen, die er von
einer oder mehreren Systemteilen des Wäschetrockners 10 empfängt, die
an den Controller 14 zum Datenaustausch angeschlossen sind.
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Der
Controller 14 kann zur Datenübertragung und/oder betrieblich
mit einem oder mehreren Systemteilen des Wäschetrockners 10 verbunden sein,
um mit diesen zu kommunizieren und deren Funktion beim Abarbeiten
eines Betriebszyklus zu steuern – bspw. mit dem Heizelement 42 und
dem Gebläse 46,
um die Temperatur und die Strömung
in der Behandlungskammer 34 zu steuern, mit dem Motor 64,
um die Richtung und die Geschwindigkeit der Drehung der Trommel 28 zu
steuern, und dem Ausgabesystem 48, um während eines Arbeitszyklus Behandlungschemie
auszugeben. Desgl. kann der Controller 14 mit der Benutzerschnittstelle 16 verbunden sein,
um vom Benutzer gewählte
Eingaben aufzunehmen und Informationen an ihn auszugeben.
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Weiterhin
kann der Controller 14 Eingangssignale aus einem oder mehreren
Sensoren 84 aufnehmen, die aus dem Stand der Technik bekannt
und daher zur Vereinfachung nicht gezeigt sind. Die Erfindung nicht
einschränkende
Beispiele für
Sensoren 84, die zur Datenübertragung an den Controller 14 angeschlossen
sein können,
sind ein Temperatursensor für
die Behandlungskammer, ein Zu- und ein Abluft-Temperatursensor,
ein Feuchtesensor, ein Luftströmungssensor,
ein Gewichtssensor und ein Motordrehmomentsensor.
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Der
Controller 14 kann auch mit der Abbildungseinrichtung 70 und
der Lichtquelle 72 verbunden sein, um ein oder mehrere
Bilder der Behandlungskammer 34 aufzunehmen. Die Aufnahmen
können
an den Controller 14 gesandt und mittels im Speicher 80 abgelegter
Software analysiert werden, um einen Fluffing-Zustand des Waschguts
zu ermitteln. Es ist auch ins Auge gefasst, die Bildanalyse von
einem separaten Verarbeitungssystem oder einem in die Abbildungseinrichtung
integrierten System durchführen
zu lassen und die Ergebnisse mit dem Controller auszutauschen. Der
Controller 14 kann dann den ermittelten Fluffing-Zustand
dazu verwenden, einen oder mehrere Arbeitsparameter zu setzen, um
mindestens eine der an den Controller 14 betrieblich angeschlossenen
Systembaugruppen zu steuern und so einen Arbeitszyklus abzuarbeiten.
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Zum
Verständnis
der Erfindung kann hier eine kurze Beschreibung des Fluffing-Zustands von Waschgut
nützlich
sein. Bei der Behandlungs von Wasch- bzw. Trockengut ist es üblich, dass
sich Flüssigkeit
auf seiner Oberfläche
befindet. Mit fortschreitendem Trocknen des Trockenguts wird ein
Punkt erreicht, an dem dessen Oberfläche frei von Flüssigkeit ist.
Dieser Punkt ist als Fluffing-Zustand (”fluffing state”) bekannt.
M.a.W.: der Fluffing-Zustand ist derjenige, an dem die Oberfläche frei
von Flüssigkeit
wird, und zwar unabhängig
davon, ob noch Flüssigkeit
im Inneren des Trockenguts vorliegt. Mit dem Erreichen des Fluffing-Zustands
kann die Temperatur des Trockenguts beginnen, rasch zu steigen.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich aus der Bewegung der Trockengut-Artikel
relativ zueinander oder relativ zur Trockengut-Charge eine Anzeige
des Fluffing-Zustands ableiten lässt.
Jedoch können
die Trockengut-Artikel sich zu bewegen beginnen, bevor alle Flüssigkeit
von sämtlichen
Oberflächen
der Artikel verschwunden ist. Daher bezeichnet der Ausdruck ”Fluffing-Zustand”, wie er
hier benutzt ist, nicht nur den Zustand, in dem die Trockengutoberfläche frei von
Flüssigkeit
ist, sondern auch einen Zustand, in dem die Trockengutoberfläche frei
genug von Flüssigkeit
ist, um eine Relativbewegung der Trockengut-Artikel zuzulassen.
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Im
Fall des Wäschetrockners 10 kann
der Controller 14 eine Anzeige des Fluffing-Zustands dazu
verwenden, einen oder mehrere Parameter eines Behandlungszyklus
zu setzen – einschl.
eines Zyklusschritt-Zeitpunkts, einer Zykluszeit, einer Zyklustemperatur,
einer Richtung und einer Drehzahl der Drehung der Trommel 28,
einer Luftströmung
in der Behandlungskammer 34, einer Art von Behandlungschemie,
eines Zeitpunkts für
die Ausgabe von Behandlungschemie sowie deren Menge.
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Im
Fall eines Wäschebehandlungsgeräts lässt sich
der Fluffing-Zustand auch benutzen, um die Verteilung des Trockenguts
während
eines Wasch- oder Schleuderzyklus zu ermitteln. Nach der ermittelten
Verteilung des Trockenguts lassen sich ein oder mehrere Parameter
setzen – einschl.
eines Zyklusschritt-Zeitpunkts, eines Zykluszeitpunkts, einer Richtung
und Drehzahl der Trommeldrehung, einer Drehrichtung und Drehzahl
eines Rührelements,
eines Laugenfüllstands,
einer Art von Behandlungschemie und deren Menge sowie ein Zeitpunkt
zu deren Ausgabe.
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Der
bis hierher beschriebene Wäschentrockner 10 stellt
den zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlichen Aufbau bereit. Es werden nun mehrere Ausführungsformen
des Verfahrens an Hand des Betriebs des Wäschetrockners 10 beschrieben.
Bei diesen Ausführungsformen
wird der Fluffing-Zustand des Trockenguts selbsttätig ermittelt
und der Wäschetrockner 10 auf
Grund des festgestellten Fluffing-Zustands betrieben.
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Der
Fluffing-Zustand des Trockenguts lässt sich ermitteln, indem man
mittels der Abbildungseinrichtung 70 ein oder mehrere Bilder
des Inhalts der Trommel 28 zeitlich verteilt bei deren
Drehung aufnimmt. Der Fluffing-Zustand des Trockenguts kann dann
dazu dienen, den Wäschetrockner 10 zu
steuern.
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Die
Steuerung des Wäschentrockners 10 auf Grund
des Fluffing-Zustands von Trockengut in der Behandlungskammer 34 beinhaltet
das Setzen mindestens eines Parameters eines Arbeitszyklus – einschl.
eines Zyklusschritt-Zeitpunkts, eines Zyklus-Zeitpunkts, einer Zyklustemperatur,
einer Drehrichtung und Drehzahl der Trommeldrehung, einer Luftströmung in
einer Behandlungskammer 34, einer Art von Behandlungschemie,
eines Zeitpunkts für
die Ausgabe sowie die Menge derselben.
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Beim
Setzen des Starts oder Stopps eines Zyklusschritts kann es sich
um die Festlegung der Dauer desselben sowie darum handeln, wann
ein Zyklusschritt begonnen oder beendet werden soll. Hierzu wird
dem Controller 14 ggf. signalisiert, einen Zyklusschritt
sofort zu starten oder zu stoppen oder einen Zeitpunkt für den Beginn
bzw. das Ende eines Zyklusschritts festzulegen. Beispiele hierfür sind eine Trommeldrehung
mit oder ohne Warmluft, die Ausgabe von Behandlungschemie und ein
Knitterschutzschritt.
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Das
Setzen eines Zykluszeitpunktes kann die Bestimmung der Dauer eines
Arbeitszyklusses oder die Festlegung des Beginns oder des Endes
eines Arbeiszyklusses umfassen. Dies kann ein Signal an den Controller 14 umfassen,
sofort den Arbeitszyklus zu beginnen oder zu beenden, oder die Einstellung
eines Zeitpunktes, an dem ein Arbeitszyklus beginnen oder enden
soll.
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Für andere
Wäschebehandlungsgeräte als Wäschetrockner
kann es sich bei den auf Grund des festgestellten Fluffing-Zustands
zu setzenden Arbeitsparametern auch um die Drehzahl oder -richtung
eines Rührelements
sowie einen Laugenfüllstand
handeln.
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Die 6 zeigt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum
Ermitteln des Fluffing-Zustands einer Trockengut-Charge. Das Verfahren 100 lässt sich
vom Controller 14 während
einer Trockenbehandlung im Wäschetrockners 10 ausführen. Die
Schrittfolge ist nur zur Erläuterung
dargestellt und soll das Verfahren 100 zur Feststellung
des Fluffing-Zustands in keiner Weise einschränken; es ist einzusehen, dass
die Schritte auch in einer anderen logischen Reihenfolge ablaufen
und Schritte hinzugefügt
werden können,
ohne die Erfindung zu verlassen.
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Das
Verfahren 100 beginnt mit der Annahme, dass der Benutzer
den Wäschetrockner 10 mit
einem oder mehreren Artikeln zur Bildung einer Trockengut-Charge
gefüllt
und die Tür 26 geschlossen
hat. Das Verfahren 100 lässt sich selbsttätig einleiten, wenn
bspw. der Benutzer die Tür
schließt,
oder zu Beginn eines vom Benutzer ausgewählten Arbeitszyklus.
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Im
Schritt 102 wird die Drehung der Trommel 28 eingeleitet
und im Schritt 104 der Bildzählwert eines Zählers, der
die Anzahl der Aufnahmebilder verfolgt, auf null gesetzt. Letztendlich
wird die vom Bildzähler
mitgezählte
Anzahl der Aufnahmebilder dazu verwendet zu ermitteln, wann das
Abbilden des Trockenguts beginnen soll. Die Drehzahl der Trommel 28 lässt sich
bis zu einer Solldrehzahl hochfahren. Die Solldrehzahl lässt sich
vom Controller 14 auf Grund des ausgewählten Arbeitszyklus und der
Setzwerte der Arbeitsparameter bestimmen. Erreicht die Trommeldrehzahl
den Sollwert, kann im Schritt 106 die Bildzeit auf null
gesetzt werden; die Abbildungsein richtung 70 nimmt dann
ein Bild der gesamten oder eines Teils der Behandlungskammer 34 auf.
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Das
eine bzw. die im Schritt 108 aufgenommenen Bilder lassen
sich im Schritt 110 an den Controller 14 schicken
zwecks Bildanalyse mittels in dessen Speicher 80 abgelegter
Software. Im Rahmen der Erfindung kann auch die Abbildungseinrichtung 70 einen
Speicher und einen Mikroprozessor zur Aufnahme von Informationen
und Software bzw. zum Ausführen
letzterer aufweisen. Auf diese Weise kann die Abbildungseinrichtung 70 die
Daten der Aufnahmebilder analysieren und die Anaylseergebnisse mit dem
Controller 14 austauschen.
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Im
Schritt 110 kann die Analyse des Aufnahmebildes aus dem
Schritt 108 ein Trennen des Trockengut- vom Hintergrundbildinhalt,
d. h. der Trocknertrommel 28, beinhalten. Hierzu lässt sich
jedes geeignete Verfahren anwenden. Es stehen mehrere Verfahren
zum Trennen des Trockengut- vom Hintergrundbild – abhängig von der Beleuchtungsanordnung,
den Trommeleigenschafen und der Trockengut-Charge – zur Verfügung. Sobald
das Trockengut- vom Hintergrundbild getrennt ist, lässt sich
ein Abbild der Behandlungskammer 34 generieren, in dem
jedes Bildelement bzw. Pixel die An- oder Abwesenheit von Trockengut
anzeigt. Die Techniken der Bildtrennung lassen sich auch verwenden,
um Trockengut-Artikel im Bild voneinander zu trennen.
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Bei
einer Beleuchtungsanordnung, in der die Lichtquelle 72 sich
auf der gleichen Seite der Trommel 28 befindet wie die
Abbildungseinrichtung 70, lassen sich Techniken wie die
Kantenerfassung, Farbsegmentierung und Abweichung von einem bekannten
Hintergrundbild anwenden, um das Trockengut- vom Hintergrundbildinhalt
zu trennen. Die Kantenerfassung lässt sich nach bekannten Verfahren berechnen.
Bei der Farbsegmentierung werden einzelne Artikel einer Trockengut-Charge
voneinander und die Charge vom Hintergrund an Hand von Unterschieden
der Sättigung,
des Farbtons und der Leuchtdichte von Artikeln im Bild getrennt.
Die Oberfläche
der Trommel 28 im Trockner kann auch optisch erfassbare
Merkmale aufweisen, die die Trennung des Trockengut- vom Hintergrundbild
der Trommel 28 heranziehbar sind.
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Im
Fall einer Beleuchtungsanordnung, in der das Trockengut von einer
Lichtquelle 72 auf einem Teil der Trommel 28,
der der Abbildungseinrichtung 70 gegenüberliegt, im Gegenlicht beleuchtet
wird, vereinfacht sich das Trennen des Trockengut- vom Hintergrundbild.
Die Bereiche, in denen Trockengut vorliegt, erscheinen im Bild schwarz
oder dunkel, da das Trockengut das Licht aus der Lichtquelle 72 abdeckt
wird. Wo kein Trockengut vorliegt, kann die Abbildungseinrichtung 70 das
Licht aus der Lichtquelle erfassen.
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Unabhängig davon,
wie das Trockengut- vom Hintergrundbild getrennt wird, lassen die
von der Abbildungseinrichtung 70 aufgenommenen Bilder sich
verwenden, um in der Bildanalyse im Schritt 110 Informationen
hinsichtlich der Geometrie der Trockengut-Charge relativ zur Trommel 28 abzuleiten. Bspw.
lässt sich
das Bild verwenden, um nach bekannten Verfahren geometrische Parameter
zu berechnen – bspw.
das Volumen, die Größe, den
Umfang, den Schwerpunkt, den Radius, den Abstand zwischen Trockengut-Artikeln
sowie die Haupt- und die Nebenachse der Trockengut-Charge.
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Bei
einem Verfahren zum Ermitteln geometrischer Parameter der Trockengut-Charge wird dem Aufnahmebild
ein Raster überlagert
und das Trockengutbild relativ zu diesem Raster analysiert. Nicht einschränkende Beispiele
für die
Anwendung des Rasters sind u. a. die Verwendung als Koordinatensystem
insbesondere zur Ortsermittlung in der oder relativ zur Behandlungskammer,
zur Größen-, Flächeninhalts-
und Volumenabschätzung
und als Werkzeug zum Abschätzen
von Gestalten oder Umrissformen. Bei der Größen-, Flächeninhalts- und Volumenabschätzung kann
mit der Anzahl der Rasterelemente gearbeitet werden, in denen Trockengut
vorliegt; diese Anzahl lässt
sich mit empirischen Daten vergleichen, um die Abschätzung zu
verbessern. Die Lage des Trockenguts zu beliebigen Zeitpunkten – insbesondere
relativ zum Raster in seiner Gesamtheit – lässt sich mit der Anzahl der
Rasterelemente charakterisieren, in denen Trockengut vorliegt. Zusätzlich lässt sich
die prozentuale Abdeckung der Trockengut-Charge in jedem Rasterelement
analysieren; dabei handelt es sich um denjenigen Anteil von Pixeln
am Aufnahmebild, in denen Trockengut vorliegt.
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Die
Anzahl von Rasterelementen jedes Aufnahmebildes, in denen Trockengut
vorliegt, lässt
sich zum Aufbau einer Datenbank benutzen, aus der sich ein oder
mehr geometrische Parameter der Trockengut-Charge ermitteln lassen.
Die geometrischen Parameter für
jedes Aufnahmebild können
in einer Datenbank von Trockengut- Geometrieparametern abgelegt werden,
auf die der Controller 14 – bspw. der Controller-Speicher 80 – Zugriff
hat.
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Der
Controller 14 kann die gespeicherten Geometrieparameter
verwenden, um zu ermitteln, wann ein oder mehrere Artikel in der
Trockengut-Charge sich unabhängig
voneinander zu bewegen beginnen oder wann die Größe der Trockengut-Charge signifikant
zugenommen hat, was auf einen Fluffing-Zustand hinweist. Hierzu
kann man aus den aus aufeinanderfolgenden Aufnahmebildern ermittelten
Geometrieparametern der Trockengut-Charge bestimmen, ob einer oder
mehrere von ihnen sich verändert
haben. Alternativ kann man die ermittelten Geometrieparameter zeitlich
integrieren, um die Geometrie der Trockengut-Charge über eine vorbestimmte
Zeitspanne zu charakterisieren.
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Ein
Vorteil eines Rasters ist, dass die CCD- oder CMOS-Kameras einen
Sensor mit zahlreichen Pixeln enthalten, die eine rasterartige Struktur
bilden. Dabei kann ein Rasterelement aus einem einzelnen Pixel oder
einer Pixelgruppierung gebildet werden.
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Im
nächsten
Schritt 112 ermittelt der Controller 14, ob die
Bildanzahl dem Sollwert entspricht. Ist sie kleiner als dieser,
wird sie im Schritt 114 um 1 hochgezählt. Ist im Schritt 116 die
abgelaufene Zeit gleich dem oder größer als der Kehrwert der Bildfrequenz,
springt das Verfahren zurück
zum Schritt 108 und die Schritte 108 bis 112 werden
wiederholt. Bei jedesmaliger Bildaufnahme und -analyse können die Geometrieparameter
in der Datenbank abgelegt werden zwecks Analyse im Schritt 118,
ob ein Fluffing-Zustand erreicht ist.
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Die
Bildanzahl wird so gewählt,
dass genug Bilder aufgenommen und analysiert werden können, um
einen Fluffing-Zustand zu ermitteln. Die Bildfrequenz wird so gewählt, dass
sich innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne eine vorbestimmte
Anzahl Bilder aufnehmen lässt.
Die vorbestimmte Zeitspanne zur Aufnahme von Bildern für die Analyse
lässt sich
so setzen, dass der Fluffing-Zustand ermittelt und geeignete Maßnahmen
schnell genug ergriffen werden können,
um Schäden
am Trockengut zu vermeiden bzw. zu minimieren.
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Ist
die Bildanzahl gleich dem Sollwert, lassen die Geometrieparameter
der Trockengut-Charge, wie sie für
jedes Aufnahmebild ermittelt und in der Datenbank abgelegt wurden,
sich im Schritt 118 analysieren, um zu ermitteln, ob ein
Fluffing-Zustand
vorliegt. Hierzu lassen sich ein Geometrieparameter des Abbilds
der Trockengut-Charge – bspw.
der Radius – zwischen
zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmebildern vergleichen, um zu
ermitteln, ob eine Änderung
eingetreten ist, die auf einen Fluffing-Zustand hinweist.
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Im
Schritt 118 lassen sich mehrere Methoden anwenden, um zu
bestimmen, ob eine Änderung
eines oder mehrerer Geometrieparameter auf einen Fluffing-Zustand
hinweist. Ein solches Verfahren kann das Ermitteln der Differenz
eines Geometrieparameters zwischen aufeinander folgenden Aufnahmebildern
beinhalten. Ist sie größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert, kann der Controller 14 feststellen,
dass ein oder mehrere Trockengut-Artikel sich unabhängig voneinander
zu bewegen beginnen und ein Fluffing-Zustand erreicht ist. Nach
einem anderen Verfahren lässt
sich die zeitliche Änderung
eines Geometrieparameters ermitteln. Steigt die Änderungsgeschwindigkeit, kann
der Contoller 14 feststellen, dass ein oder mehrere Trockengut-Artikel
sich unabhängig
voneinander zu bewegen beginnen und ein Fluffing-Zustand erreicht
ist.
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Der
Schwellenwert für
die Ermittlung, dass die Bewegung eines oder mehrerer Artikel der
Charge oder deren Größe einen
Fluffing-Zustand anzeigt, kann abhängig von der Größe und der
Stoffart der Trockengut-Charge und dem Arbeitszyklus variieren. Dabei
muss u. U. ein Schwellenwert auf Grundlage einer vorbestimmten Anzahl
von sich unabhängig voneinander
bewegenden Artikeln oder einer vorbestimmten absoluten oder zeitlichen Änderung
eines oder mehrerer Geometrieparameter gesetzt werden.
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Wurde
im Schritt 118 festgestellt, dass ein Fluffing-Zustand
erreicht ist, kann im Schritt 120 der Controller 14 den
Wäschentrockner 10 auf
Grund des festgestellten Fluffing-Zustands steuern. Hierzu kann mindestens
ein Parameter eines Arbeitszyklus gesetzt werden, einschließlich der
Zyklusschrittzeit, einer Zykluszeit, einer Zyklustemperatur, einer
Richtung und Drehzahl der Drehung der Trommel 28, einer
Luftströmung
in der Behandlungskammer 34 sowie einer Art, einer Ausgabemenge
und eines Ausgabezeitpunkts von Behandlungschemie.
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Wurde
bspw. festgestellt, dass ein Fluffing-Zustand erreicht ist, kann
der Controller 14 das Heizelement 42 abschalten
und das Gebläse 36 und den
Motor 64 veranlassen, Luft weiter durch die Behandlungskammer 34 strömen zu lassen,
und die Trommel 28 vorbestimmt lange zu drehen, bevor der Arbeitszyklus
beendet wird. Nach einem weiteren Beispiel kann der Controller 14,
nachdem der Fluffing-Zustand erreicht ist, das Ausgabesystem 48 so ansteuern,
dass ein Knitterschutz ausgegeben und ein Zeitpunkt zum Abbschluss
des Arbeitszyklus gesetzt wird.
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Der
Controller 14 kann auch den Fluffing-Zustand zur Bestimmung
eines oder mehrerer der folgenden Schritte benutzen: Zeitpunkt der
Ausgabe von Behandlungschemie; Feststellen, wann genug Behandlungschemie
ausgegeben worden ist; Zeitpunkt des Abschlusses eines Trockenzyklus
nach der Ausgabe von Behandlungschemie. Wurde bspw. festgestellt,
dass ein Fluffing-Zustand erreicht ist, kann der Controller 14 die
Ausgabeeinheit 48 veranlassen, Behandlungschemie auszugeben,
bis die Oberfläche
des Trockenguts mit ihr gesättigt
ist. Mit fortschreitender Sättigung
der Trockengut-Oberfläche
mit der Behandlungschemie können
die relative Bewegung und/oder die Größe der Trockengut-Charge sich
so ändern,
dass der zuvor ermittelte Fluffing-Zustand nicht mehr vorliegt.
Der Controller 14 kann daher die Ausgabe von Behandlungschemie deaktivieren,
wenn festgestellt wurde, dass das Trockengut sich nicht mehr im
Fluffing-Zustand befindet. Nach dem Behandlungsschritt lässt sich
der Trockenzyklus fortsetzen, bis das Trockengut den Fluffing-Zustand
wieder angenommen hat und damit zeigt, dass seine Oberfläche im Wesentlichen
frei von Flüssigkeit
ist.
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Zusätzlich zum
Setzen eines oder mehrerer Parameter eines Arbeitszyklus auf Grund
des ermittelten Fluffing-Zustands kann der Controller 14 Informationen
nutzen, die von einem oder mehreren Sensoren 84 geliefert
werden. Bspw. kann ein Abluft-Temperatursensor
einen Anstieg der Ablufttemperatur registrieren, der anzeigt, dass
weniger Wasser aus dem Trockengut verdampft. In einem anderen Beispiel
kann mit einem Kontakt-Feuchtesensor ermittelt werden, ob wenig
oder keine Feuchtigkeit aus dem Trockengut entfernt wird. Die Daten
aus derartigen Sensoren können
zusammen mit Daten aus der Abbildungseinrichtung 70 dazu
dienen, die Feststellung des Abbildungssystems hinsichtlich des
Vorliegens eines Fluffing-Zustands zu bestätigen.
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Zusätzlich können derartige
Sensoren dazu dienen, das Abbildungsssystem zur Ermittlung des Fluffing-Zustands
des Trockenguts zu initiieren.
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Ist
ein Fluffing-Zustand nicht erreicht, lassen sich die Schritte 104 bis 118 wiederholen,
bis der Controller 14 feststellt, dass ein Fluffing-Zustand
erreicht ist.
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Die 7 zeigt
schaubildlich ein beispielhaftes Bild 200 der Behandlungskammer 34 mit
einer Trockengut-Charge 210 in der im Uhrzeigersinn umlaufenden
Trommel 28, wobei das Bild nach dem Verfahren 100 der 6 aufgenommen
werden kann. Das Bild 200 zeigt zur Erläuterung schaubildlich eine zweidimensionale
Projektion dessen, was die Abbildungseinrichtung 70 tatsächlich sehen
mag. Das Bild 200 lässt
sich gemäß dem Schritt 108 aufnehmen und
im Schritt 110 analysieren, indem es zu zahlreichen Segmenten
aufgeteilt wird, um ein Raster zu generieren, das vom Außenrand
der Trommel 28 in die Mitte der Behandlungskammer 34 reicht.
Der Ort, die Anzahl, die Gestalt und die Größe der Rasterelemente kann
abhängig
von verschiedenen Faktoren variieren, einschl. (ohne Einschränkung) der
Gestalt der Trommel 28 und dem Ort der Abbildungseinrichtung 70.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können das Aufnahmebild und der überlagerte
Raster eine beliebige regelemäßige oder
unregelmäßige Gestalt
aufweisen.
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Die
Trockengut-Charge 210 kann sich aus einem oder mehreren
Trockengut-Artikeln
verschiedener Größe und Gestalt
zusammensetzen. Früh
im Trocknungsprozess, wenn sich Flüssigkeit auf der Oberfläche des
Trockenguts 210 befindet, kann dieses in der Trommel 28 bei
deren Drehung zu einem Klumpen zusammengeballt umlaufen. Dabei laufen die
Trockengut-Artikel gemeinsam als einzelner Klumpen um, da die Restflüssigkeit
auf den Trockengut-Artikeln eine Reibungskraft zwischen ihnen verursacht.
Das Aufnahmebild 200 lässt
sich analysieren, um einen oder mehrere zu gegebener Zeit vorliegende
Geometrieparameter des Trockenguts 210 zu bestimmen. Alternativ
lassen sich die Geometrieparameter aus dem Aufnahmebild 200 zeitlich
mit den aus einem oder mehreren vorherigen oder nachfolgenden Aufnahmebildern
integrieren, um die Geometrieparameter der Trockengut-Charge 210 über eine
vorbestimmte Zeitspanne zu bestimmen.
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Ein
Verfahren zum Ermitteln eines Fluffing-Zustands beinhaltet das Ermitteln
der Größe der Trockengut-Charge 210.
Die Größe der Trockengut-Charge 210 lässt sich
bspw. abschätzen,
indem man die Anzahl der Rasterelemente bestimmt, in denen Trockengut
vorliegt. Mit der Annäherung
des Trockenguts an den Fluffing-Zustand kann die Anzahl der vom
Trockengut 210 belegten Rasterelemente (7)
beginnen, zuzunehmen.
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Ist
die Differenz der Anzahl der vom Trockengut 210 belegten
Rasterelemente zwischen aufeinanderfolgenden Aufnahmebildern größer als
irgendein vorbestimmter Schwellenwert, lässt sich feststellen, dass
die sich ausdehnende Trockengut-Charge 210 auf einen Fluffing-Zustand
hinweist. Alternativ kann man aus der Anzahl der Rasterelemente,
in denen über
mehrere Aufnahmebilder Trockengut vorliegt, die zeitliche Änderung
der Größe der Trockengut-Charge 210 ermitteln.
Aus dieser zeitlichen Änderung
der Chargengröße lässt sich
bestimmen, wann ein Fluffing-Zustand erreicht ist.
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Das
Vorliegen des Trockenguts 210 lässt sich bspw. mit Methoden
der Kanntenerfassung oder auf Grund bekannter Eigenschaften einer
Innenfläche
der Trommel 28 ermitteln, die den Bildhintergrund ausmacht.
Bspw. lässt
sich jedes Pixel im Aufnahmebild 200 mit einem oder mehr
numerischen Werten darstellen, die die Farbe des Aufnahmebilds 200 in
diesem Pixel angeben. Die Artikel der Trockengut-Charge 210 lassen
sich auf Grund der Differenz der Pixelwerte zwischen dem Trockengut-Artikel und
den bekannten Pixelwerten der Innenfläche der Trommel 28 identifizieren.
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Das
festgestellte Vorhandensein des Trockenguts kann auch dazu dienen,
einen effektiven Außenumriss
der Trockengut-Charge 210 zu definieren. Die Rasterelemente
im Aufnahmebild 200, in denen Trockengut festgestellt wurde,
lassen sich benutzen, um eine effektive Umgrenzung bzw. einen Umriss 212 in 7 zu
definieren, dessen – ggf.
zeitliche – Änderung
dazu, das Vorliegen eines Fluffing-Zustand festzustellen.
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Die 8 zeigt
ein Bild 220 der Trockengut-Charge 210 in der
sich im Uhrzeigersinn drehenden Trommel 28, das irgendwann
nach dem Bild 220 aufgenommen worden sein kann, nachdem
die Flüssigkeit
auf dem Trockengut 210 teilweise oder vollständig verdampft
ist und die Reibungskraft, die die Trockengut-Artikel zusammengeballt
hält, abnimmt. Mit
dem Verdampfen der Flüssigkeit
von der Oberfläche – d. h.
mit der Annäherung
an den Fluffing-Zustand – kann
die Größe der Trockengut-Charge 210 zunehmen
und ein oder mehrere Trockengut-Artikel können beginnen, sich vom Rest
der Charge 210 zu lösen,
so dass das Volumen bzw. die Größe der Trockengut-Charge
insgesamt zunimmt.
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Der
effektive Umriss bzw. die Umgrenzung 214 der Trockengut-Charge 210 in 8 lässt sich auf
die gleiche Weise ermitteln wie oben zur 7 beschrieben.
Wie sich aus einem Vergleich des Umrisses 212 der 7 mit
dem Umriss 214 in 8 ergibt,
hat die Größe der Trockengut-Charge
vom Bild 200 zum Bild 220 zugenommen. Die effektiven
Umrisse 212, 214 lassen sich vergleichen durch
Berechnung eines oder mehrerer Parameter, die von den effektiven
Umrissen 212 bzw. 214 definiert sind – bspw. des
Flächeninhalts
oder des Umfangs. Ist der effektive Umriss 214 um einen
vorbestimmten Schwellenwert größer als
der effektive Umriss 212, lässt sich feststellen, dass
ein Fluffing-Zustand vorliegt. Alternativ kann man den effektiven
Umriss für
mehrere Aufnahmebilder in zeitlicher Folge ermitteln und auf Grund
seiner zeitlichen Änderung über eine
vorbestimmte Zeitspanne einen Fluffing-Zustand identifizieren.
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Wie
in 8 dargestellt, können mit der Annäherung des
Trockenguts 210 an den Fluffing-Zustand ein oder mehrere
Trockengut-Artikel beginnen, sich von der Trockengut-Charge 210 zu
lösen und sich
unabhängig
zu bewegen. Beginnt bspw. ein Trockengut-Artikel 216, sich
von der Charge 210 getrennt zu bewegen, kann er, während die
Trommel 28 in eine Lage zwischen 10 und 11 Uhr dreht, angehoben
werden und dann auf den Boden der Trommel 28 zurück fallen.
Während
der Artikel 216 von der Drehung der Trommel 28 angehoben
wird, löst
er sich vom Rest der Trockengut-Charge 210,
wie sie vom effektiven Außenumriss 214 definiert
ist.
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Die
Bewegung von Artikeln außerhalb
des effektiven Umrisses 214 der Trockengut-Charge 210 kann
dazu dienen, zu ermitteln, wann ein Fluffing-Zustand erreicht ist.
Hierzu lässt
sich die Anzahl von Artikeln, die sich außerhalb des effektiven Umrisses 214 oder
aus diesem heraus bewegen, als größer ermitteln als ein vorbestimmter
Schwellenwert.
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In
einem anderen Beispiel lässt
sich eine unabhängige
Bewegung eines oder mehrerer Trockengut-Artikel relativ zur Trockengut-Charge 210 aus den
Abständen
zwischen den einzelnen Artikeln ermitteln. Ein Identifizieren von
Artikeln des Trockenguts 210 kann nach einem beliebigen
der oben beschriebenen Verfahren erfolgen. Der Abstand zwischen
einzelnen Artikeln lässt
sich dann ermitteln, indem man die Anzahl leerer Rasterelemente
zwischen denjenigen Rasterelementen zählt, in denen Trockengut 210 vorliegt.
Während
einer oder mehr Trockengut-Artikel beginnen, sich von der Trockengut-Charge 210 zu
lösen und
sich unabhängig
zu bewegen, kann die Anzahl leerer Rasterelemente zwischen den Artikeln
zunehmen.
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Ein
Fluffing-Zustand lässt
sich feststellen, sobald der durchschnittliche größte Abstand
zwischen Artikeln der Trockengut-Charge 210 oder der maximale
Abstand für
einen einzelnen Trockengut-Artikel einen vorbestimmten Schwellenwert
erreicht hat. Alternativ lässt
sich auch die zeitliche Änderung
des Abstands zwischen Trockengut-Artikeln für die Feststellung
benutzen, dass ein Fluffing-Zustand erreicht wurde.
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Für jedes
dieser Verfahren zur Analyse der Daten der von der Abbildungseinrichtung 70 aufgenommenen
Bilder liegt es im Rahmen der Erfindung, allein oder im Kombination
mit einem oder mehreren anderen Verfahren eingesetzt zu werden.
Hierzu kann die zeitliche Integration der prozentualen Abdeckung
der Trockengut-Charge 210 in
jedem Rasterelement gehören,
um den Bereich zu ermitteln, in dem sich das Trockengut 210 hauptsächlich befindet.
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Während die
Erfindung insbesondere an Hand bestimmter Ausführungsformen derselben beschrieben
wurde, ist einzusehen, dass dies nur zur Erläuterung, aber nicht einschränkend erfolgte.
Im Rahmen der Offenbarung und de Zeichnungen sind sinnvolle Varianten
und Abänderungen
möglich, ohne
den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist. Bspw. ist die zu jedem hier beschriebenen Verfahren angegebene
Schrittfolge nur erläuternd
aufzufassen und soll das jeweils offenbarte Verfahren nicht einschränken; die
Schritte können
auch in einer anderen logischen Reihenfolge ablaufen und Zwischenschritte
lassen sich hinzufügen,
ohne die Erfindung zu ändern.
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6
- 102
- Drehung
beginnen
- 104
- Bildzählwert =
0
- 106
- Bildzeit
= 0
- 108
- Bild
aufnehmen
- 110
- Bild
analysieren
- 112
- Bildzählwert =
Sollanzahl?
- 114
- Bildzählwert =
Bildzählwert
+ 1
- 116
- Verstrichene
Zeit = 1/Bildfrequenz?
- 118
- Fluffing-Zustand
erreicht?
- 120
- Arbeitsparameter
ermitteln
- No
- Nein
- Yes
- Ja