DE102010055523A1

DE102010055523A1 - Vorrichtung in der Spinnereivorbereitung zum Erkennen von Fremdteilen aus Kunststoff, wie Prolypropylenbändchen, -gewebe und -folien u. dgl.

Info

Publication number: DE102010055523A1
Application number: DE102010055523A
Authority: DE
Inventors: Guido Engels
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler Group SE
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-06-28
Also published as: GB201121735D0; CH704296B1; BRPI1105736B8; GB2486797A; ITMI20112032A1; BRPI1105736A2; CN102534875A; CN102534875B; CH704296A2; BRPI1105736B1

Abstract

Um eine Vorrichtung in der Spinnereivorbereitung ist zum Erkennen von Fremdteilen aus Kunststoff, wie Polypropylenbändchen, -gewebe und -folien u. dgl. in oder zwischen Faserflocken, z. B. aus Baumwolle, zu verbessern, insbesondere die Erkennung auch solcher Verpackungsmaterialien und Kunststoffabfälle in Fasermaterialien zu ermöglichen, welche nicht mit polarisiertem Licht erkennbar sind (nicht transparent) und auch nicht mit UV-Licht erkennbar sind (nicht fluoreszierend), wird Fasermaterial zum einem mit unpolarisiertem Licht mit einem Wellenlängenbereich beleuchtet und gleichzeitig mit polarisiertem Licht eines anderen Wellenlängenbereiches beleuchtet derart, dass beide Lichtarten gemeinsam in einer Maschine an nahe beieinander liegenden Inspektionsstellen anwendbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in der Spinnereivorbereitung zum Erkennen von Fremdteilen aus Kunststoff, wie Polypropylenbändchen, -gewebe und -folien u. dgl. in oder zwischen Faserflocken, z. B. aus Baumwolle.
Ein Problem beim Betrieb von optisch arbeitenden Fremdfaser- oder Fremdteilausscheidern in Spinnereivorbereitungsmaschinen für Baumwolle oder Chemiefasern besteht darin, dass diese helle, farblose oder transparente Kunststoffe (wie z. B. Verpackungsfolien oder Verpackungsgewebe aus Polyethylen oder Polypropylen), wegen des geringen optischen Kontrastes nur unzureichend oder gar nicht erkennen können.
Aus der DE 10 2008 031 199 A ist die Verwendung von polarisiertem Licht (Durchlicht) in Kombination mit der gleichzeitigen Bestrahlung mit UV-Licht (Auflicht) bekannt.
In der DE 103 47 240 A wurde bereits ein Verfahren beschrieben, wie mit Hilfe von polarisiertem Auflicht der Oberflächenglanz der Fremdteile bestimmt und zur Erkennung ausgewertet wird. Nachteilig hat sich gezeigt, dass diese Anordnung weder mit einer klassischen Farberkennung noch mit dem Verfahren mit polarisiertem Durchlicht in einer Inspektionsstelle wegen ihrer gegenseitigen Beeinflussung kombiniert werden kann. Auch die Schaffung einer weiteren Inspektionsstelle in einer Maschine stößt auf Grenzen, da Mindestabstände zwischen den einzelnen Inspektionsstellen zwecks Ausschluss einer gegenseitigen Behinderung eingehalten werden müssen und die Maschinen zu groß werden würden bzw. die Abstände zwischen der Erkennungs- und Ausscheidestelle zu groß werden, so dass die Teile nicht mehr ausgeschieden werden können bzw. zu viel Gutmaterial mit ausgeschieden wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Vorrichtungen noch weiter zu verbessern. Insbesondere soll die Erkennung auch solcher Verpackungsmaterialien und Kunststoffabfälle in Fasermaterialien ermöglicht werden, welche nicht mit polarisiertem Licht erkennbar sind (nicht transparent) und auch nicht mit UV-Licht erkennbar sind (nicht fluoreszierend).
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch, dass das Fasermaterial zum einem mit unpolarisiertem Licht mit einem Wellenlängenbereich beleuchtet und gleichzeitig mit polarisiertem Licht eines anderen Wellenlängenbereiches beleuchtet wird derart, dass beide Lichtarten gemeinsam in einer Maschine an nahe beieinander liegenden Inspektionsstellen anwendbar sind, ist u. a. die Erkennung auch solcher Verpackungsmaterialien und Kunststoffabfälle in Fasermaterialien ermöglicht, die weder mit polarisiertem Durchlicht (nicht transparent) noch mit UV-Licht (nicht fluoreszierend) erkennbar sind.
Die Ansprüche 2 bis 8 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der alle Erkennungsverfahren in einer Vorrichtung bzw. in einer Maschine zur Anwendung kommen,
2 eine Ausbildung ähnlich wie 1, bei der beide Sensoren der Kameras in einem Kameragehäuse untergebracht sind,
3 eine Ausführungsform mit Kombination der Kanäle der Farbkamera mit den beiden infraroten Kanälen der Polarisationskamera in einem Gehäuse,
4 eine Ausbildung, bei der die Kamerasichtlinien über Spiegel gefaltet ist,
5 eine Ausführungsform mit mehreren Detektionsvorrichtungen nebeneinander mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung,
6 die Installation der Detektionseinrichtungen gemäß 1 bis 5 in einer Maschine mit durchgehendem Förderschacht mit nachfolgender Ausscheidevorrichtung,
7 und 8 die Installation der Vorrichtungen gemäß 1 bis 5 nach einer Öffnungswalze,
8 eine Ausbildung, bei der die beiden Inspektionsstellen vertauscht sind,
9 die Installation einer Polarisationskamera an einer Öffnungswalze mit nachfolgender Ausscheidung und
10 die Installation beider Kameras nach der Öffnerwalze.
1 zeigt einen Inspektionskanal 1 mit im Inspektionsbereich 2 transparenten Wänden 3, welcher von Faserflocken 4 und den zu detektierenden Fremdteilen 5 durchströmt wird. Zwei Kameras 6 schauen von jeweils einer Seite in den Kanal und treffen auf der gegenüberliegenden Seite auf ein Hintergrundblech 7 in Materialfarbe. Zur Beleuchtung werden z. B. Leuchtstoffröhren 8 eingesetzt, welche weißes unpolarisiertes Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich abstrahlen. Eine weitere Leuchtstoffröhre 9 beleuchtet das Hintergrundblech 7. Das von den Faserflocken 4 oder Fremdteilen 5 reflektierte Licht wird von den Kameras 6 aufgenommen und hinsichtlich Helligkeit und Farbe in der Auswertung 10 analysiert. Vorzugsweise vermag die Kamera hier das Licht in Kanälen im roten, grünen oder blauen Wellenlängenbereich aufzunehmen und separat weiter zu verarbeiten, im einfachen Fall ist aber auch die Verwendung von Schwarz/Weißkameras möglich, wenn deren Empfindlichkeit auf den sichtbaren Teil des Spektrums zum Beispiel durch die Verwendung von Filtern eingeschränkt ist.
Mit einer oder mehreren weiteren Beleuchtungseinheiten 11, vorzugsweise linienförmig über Arbeitsbreite angeordnet wird nun zusätzlich an einer weiteren Inspektionsstelle 12 polarisiertes Licht auf das Fasermaterial aufgebracht. Das polarisierte Licht wird z. B. über Polarisationsfilter 13 erzeugt. Damit keine Beeinflussung der Farberkennung stattfindet, wird hier nun eine Wellenlänge aus dem nicht sichtbaren Teil des Spektrums verwendet, z. B. infrarotes Licht. Die Rot-, Grün- oder Blaukanäle der Kameras 6 reagieren nicht auf dieses Licht, so dass der Abstand der Inspektionsstellen 2 und 12 recht nahe beieinander gewählt werden kann. Das polarisierte infrarote Licht wird nun an glänzenden Kunststoffteilen 14 reflektiert und auf jeder Kanalseite von zwei weiteren Kameras 15 und 16 aufgenommen, welche ihrerseits nur empfindlich auf das infrarote Licht sind, nicht aber auf Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich. Mindestens eine dieser Kameras 15 hat einen weiteren Polarisationsfilter 17, welcher das reflektierte Licht (polarisiert) sperrt und nur die diffuse Reflexion (unpolarisiert) durchlässt. Die andere Kamera hat entweder keinen Polarisationsfilter oder einen Polarisationsfilter 35, welcher zum Polarisationsfilter 17 um 90° verdreht angeordnet wird. Der Vergleich der Signale dieser beiden Kameras 15 und 16 in einer Auswertung 18 zueinander liefert z. B. durch Differenzbildung ein Bild, welches den Glanzgrad der Oberfläche beschreibt. Glänzende Oberflächen deuten auf Kunststoffmaterialen hin und führen zu einer nachfolgend angeordneten Ausscheidung, während matte Oberflächen z. B. Fasermaterial nicht erkannt werden. Beide Kameras für den infraroten Wellenlängenbereich müssen sehr genau zueinander ausgerichtet werden, damit diese eine pixelsynchrone Abbildung auf beiden Signalen erzeugen.
Eine Abwandlung zeigt 2, bei welcher beide Sensoren der Kameras 15 und 16 in einem Kameragehäuse 19 untergebracht sind. Diese Sensoren werden hinter der gemeinsamen Optik 20 zueinander justiert oder stehen in einem räumlich festen Abstand zueinander, z. B. auf einem Chip. Hierdurch wird die Ausrichtung der Kameras vereinfacht, da nun nicht mehr beide Kameras zueinander justiert werden müssen. Der Polarisationsfilter 17 bzw. 35 ist ebenfalls in dem Gehäuse hinter der Optik angebracht. Alternativ erfolgt die Polarisierung in dieser Kamera über Prismen oder Glasoberflächen. Werden beiden Kanäle dieser Kamera jeweils mit einem eigenem Polarisationsfilter in orthogonal zueinander stehenden Richtungen ausgestattet, erhält man eine Kamera, mit welcher der Polarisationszustand des aufgenommenen Lichtes analysiert werden kann.
3 zeigt die Kombination der Kanäle der Farbkamera mit den beiden infraroten Kanälen der Polarisationskamera in einem Gehäuse 22. Es werden die Sensoren für die Helligkeits- bzw. Farberkennung der Kameras 6 zusammen mit den Sensoren für den Polarisationszustand der Kamera 19 hinter eine Optik gesetzt und zueinander justiert. bzw. stehen in einem festen räumlichen Anordnung zueinander. Die Aufteilung des einfallenden Lichtes auf die einzelnen Sensoren erfolgt z. B. über Stahlteiler, Prismen oder Filter. Auch die Inspektionsstellen 2 und 12 und die Komponenten der Beleuchtungsmodule 7, 8, 9, 11 und 13 werden nun zusammengezogen. Es wird an einer Inspektionsstelle 21 gleichzeitig mit weißem sichtbarem unpolarisiertem Licht und mit polarisiertem Licht außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches beleuchtet. Die Auswertung 23 ist nun in der Lage sowohl die Signale der Helligkeits- bzw. Farbsensoren als auch die Signale der bei auf infrarotem Licht empfindlichen Sensoren der Polarisationszustände zu verarbeiten.
Ein besonderer Vorteil zeigt sich nun hier wenn für die Helligkeits- und Farberkennung ein Beleuchtung mit unpolarisiertem Licht weißem Licht in sichtbarem, Wellenlängenbereich und für die Beleuchtung mit polarisiertem Licht eine Beleuchtung mit infrarotem Licht verwendet wird. Eine Besonderheit der Farberkennung ist, dass sie unerwünscht auch weitere Bestandteile der Baumwolle wie Stengel und Blattreste erkennt und ausscheidet, da diese sehr kontrastreich und dunkel sind. Dies führt zu hohen Abfallmengen. Im infraroten Wellenlängenbereich werden diese Teile nun aufgrund ihrer Reflexionseigenschaften nun hell. Durch den Vergleich der Helligkeits- und Farbsignale mit mindestens einem der Infrarotsignale in einer Auswertung 23 kann nun die Erkennung und Ausscheidung, dieser Stengel oder Blattreste vermieden werden.
4 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Kamerasichtlinien zur Reduzierung des erforderlichen Bauraumes über Spiegel 24 gefaltet wird.
Bei großen Kanalbreiten kann es vorteilhaft sein mehrere Detektionsvorrichtungen nach bis über die Arbeitsbreite so zu verteilen, dass jede nur für einen Abschnitt des Kanals zuständig ist. Aber auch hier gilt das je Abschnitt beide Erkennungsverfahren mit nur einem Detektor und einer Auswerteinheit realisiert werden können. 5 zeigt eine solche Anordnung, aus einer Blickrichtung mit Materialförderichtung senkrecht zur Papierebene, in welcher mehrere Detektionsvorrichtungen 22 nebeneinander angeordnet sind um die große Arbeitbreite abzudecken. In den Beleuchtungsmodulen 25 sind die Komponenten 7, 8, 9, 11, 13 nach 3 zusammengefasst.
6 zeigt die Integration der Detektionsvorrichtungen nach den 1 bis 5 in einer Maschine mit durchgehendem Förderschacht mit nachfolgender Ausscheidevorrichtung. Die Detektionsvorrichtung wird mit einer Vorrichtung ergänzt, welche mit polarisiertem Durchlicht 28 in Kombination mit UV-Licht 27 transparente oder teiltransparente bzw. fluoreszierende Fremdteile zu erkennen vermag. Hierzu wird eine normale Farbkamera 26 verwendet. Über den Düsenbalken 29 werden erkannte Fremdteile aus den Inspektionsstellen 33 und 30 in den Abfallraum 31 befördert, von wo sie über eine Zellradschleuse 32 aus der Maschine befördert werden.
7 zeigt die Integration der Vorrichtungen nach den 1 bis 5 hinter einer Öffnungswalze. 8 in einer Variante, bei welcher die beiden Inspektionsstellen vertauscht sind.
9 zeigt die Integration einer Polarisationskamera 19 auf einer Öffnungswalze mit nachfolgender Ausscheidung. Die Polarisationskamera 19 erkennt keine Helligkeits- oder Farbunterschiede sondern lediglich Unterschiede im Glanzgrad und vermag hierdurch Fremdteile zu erkennen, welche einen unterschiedlichen Glanzgrad aufweisen. Die farbigen Fremdteile werden mit der Kamera nach der Öffnungswalze, die transparenten und UV empfindlichen Fremdteile an der Inspektionsstelle nach der Öffnungswalze erkannt und ausgeschieden.
10 zeigt die Integration beider Kameras 22 und 26 nach der Öffnungswalze.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008031199 A [0003]
DE 10347240 A [0004]

Claims

Vorrichtung in der Spinnereivorbereitung zum Erkennen von Fremdteilen aus Kunststoff, wie Polypropylenbändchen, -gewebe und -folien u. dgl. in oder zwischen Faserflocken, z. B. aus Baumwolle, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial (4) (Faserflocken) und die Fremdteile (5) zum einem mit unpolarisiertem Licht mit einem Wellenlängenbereich beleuchtet und gleichzeitig mit polarisiertem Licht eines anderen Wellenlängenbereiches beleuchtet wird derart, dass beide Lichtarten gemeinsam in einer Maschine an nahe beieinander liegenden Inspektionsstellen anwendbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Inspektionsstellen identisch sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderlichen Detektoreinrichtungen für das unpolarisierte Licht des einen Wellenlängenbereiches in einem Gehäuse zusammen mit den Sensoren für das polarisierte Licht des anderen Wellenlängenbereiches angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das unpolarisierte Licht Wellenlängen aus dem sichtbaren Teil des Spektrums und für das polarisierte Licht Wellenlängen aus dem infraroten Teil des Spektrum verwendet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdeckung einer großen Arbeitbreite mehrere Detektionsvorrichtungen in Abschnitten parallel nebeneinander arbeiten.
Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung des Bauraumes die Kamerasichtlinie durch Spiegel oder Prismen faltbar ist.
Anwendung der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Vorrichtung, welche mit polarisiertem Durchlicht und/oder UV Licht in einer Maschine arbeitet um die Erkennungssicherheit von farblosen Fremdteilen zu maximieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Auswerteeinheit Faserflocken von Fremdteilen unterscheidbar sind.