DE19756515A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern.

Für den Betrieb von Waschmaschinen sowohl in der Industrie als auch im Haushalt ist es von Vorteil, die Farbe der in der Waschmaschine zu behandelnden Güter zu kennen. Mit der Information über die Farbzusammensetzung der zu behandelnden Güter in ei­ nem Wäscheposten ist es unter anderem möglich, den Waschprozeß automatisch einzu­ stellen oder bei einer ungünstigen Zusammenstellung der zu behandelnden Güter bezie­ hungsweise des Wäschepostens den Benutzer zu warnen. Insbesondere wenn ein zu­ sammengestellter Wäscheposten sehr farbige Wäschestücke zusammen mit farbschwä­ cheren oder weißen Wäschestücken oder mit vielen unterschiedlich farbigen Wäsche­ stücken enthält, kann es durch das Ausfärben der stark gefärbten Wäschestücke zu ei­ nem Verfärben der farbärmeren Wäschestücke besonders bei hohen Waschtemperatu­ ren kommen.

Es ist bereits ein Verfahren zur Messung der Farbe von Wäschestücken bekannt, bei dem im allgemeinen mehrere Empfänger eingesetzt werden, die jeweils für einen ganz bestimmten Spektralbereich empfindlich sind. Bei diesem Verfahren werden dazu breit­ bandige Empfänger verwendet, denen schmalbandige optische Filter vorgeschaltet sind, die jeweils nur für einen bestimmten Spektralbereich durchlässig sind. Das von dem Ob­ jekt, dessen Farbe bestimmt werden soll, ausgesendete Licht wird mit diesen Empfän­ gern analysiert, um dessen verschiedene Spektralanteile entsprechend der jeweiligen spektralen Empfindlichkeit des Empfängers zu messen. Bei geeigneter Einstellung der spektralen Empfindlichkeiten der verschiedenen Empfänger kann mittels der gemesse­ nen Spektralanteile die Farbe des Objektes bestimmt werden.

Die Nachteile dieses Verfahrens und der zu dessen Durchführung eingesetzten Vorrich­ tung sind insbesondere der hohe Aufwand und die hohen Kosten für die benötigten schmalbandigen Empfänger unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Be­ stimmung der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern zu schaffen, bei dem die Farbbestimmung mit einfachen und kostengünstigen Mitteln erreicht werden kann, und das eine hohe Betriebssicherheit aufweist.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen verbesserten Verfahrens insbesondere unter Verwendung von kostengün­ stigen Bauteilen zu schaffen, die eine lange Lebensdauer besitzen.

Erfindungsgemäß werden dazu die in der Waschmaschine zu behandelnden Güter mit Licht bestrahlt, das wenigstens einen schmalbandigen, im wesentlichen monochromati­ schen Spektralanteil mit wechselnder Wellenlänge aufweist. Dabei wird die Stärke des von den Gütern reflektierten Lichts gemessen und anhand von wenigstens zwei unter­ schiedlichen Wellenlängen der ausgesendeten Spektralanteile und der jeweils dafür ge­ messenen Reflexionslichtstärken die Farbe des Gutes bestimmt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens können breitbandige Photoempfänger eingesetzt werden, so daß auf schmalbandige und entsprechend aufwendige und teuere Bauteile verzichtet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß bereits das ausgesendete Licht in seinem Spektralbereich eingeschränkt und genau bekannt ist, so daß die gemessene Reflexionslichtstärke eindeutig einer bekannten Wellenlänge oder mehreren bekannten Wellenlängen zugeordnet werden kann.

Die Folge der ausgesendeten Spektralanteile wechselnder Wellenlängen kann sich nach einem vorbestimmten Muster wiederholen. Eine solche sich ständig wiederholende Fol­ ge und die Verarbeitung der dabei gemessenen Signale läßt sich bei modernen Wasch­ maschinen, die nahezu ausnahmslos über eine Recheneinheit verfügen, besonders ein­ fach implementieren.

Insbesondere können auch in die vorbestimmte Folge nur die Spektralanteile der Wel­ lenlängen aufgenommen werden, die zur Gewinnung der gewünschten Farbinformation nötig sind. So kann es beispielweise nur erforderlich sein, zwischen einer einzigen Farbe und den restlichen zu unterscheiden, um beispielsweise das Vorhandensein eines erfah­ rungsgemäß stark ausfärbenden Farbstoffs wie das Blau von Blue Jeans zusammen mit anders gefärbten Wäschestücken festzustellen und einem Verfärben letzterer vorzubeu­ gen. Eine solche eingeschränkte Farbbestimmung läßt sich auch anhand der bei einer verringerten Anzahl von Wellenlängen gemessenen Reflexionslichtstärken durchführen. Die Unterscheidung zwischen der Farbe Blau und den restlichen Farben läßt sich bei­ spielsweise bereits bei Verwendung von blauem und gelben Licht durchführen, da allein für im wesentlichen blaue Wäschestücke die gemessene Reflexionslichtstärke für blaues Licht höher ist als die für gelbes Licht gemessene, wie aus der späteren Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervorgeht. Je nach den Erfordernissen der Farberken­ nung lassen sich auf diese Weise der Farbsensor einfacher ausgestalten und damit Material und Kosten einsparen.

Da in einer Waschmaschine üblicherweise mehrere zu behandelnde Güter vorhanden sind, wird vorzugsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt im wesentlichen nur für eines der zu behandelnden Güter die Reflexionslichtstärke gemessen und daraus die Farbe dieses Gutes bestimmt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß mit dem ausgesendeten Licht im wesentlichen nur ein Stück bestrahlt wird und/oder das Licht ge­ messen wird, das im wesentlichen nur von einem Stück reflektiert wird, beispielsweise durch Einschränkung des Gesichtsfeldes der Lichtquelle und/oder des Photoempfän­ gers. Dadurch wird erreicht, daß die gemessenen Reflexionslichtstärken im wesentlichen einem zu behandelnden Gut zugeordnet und somit die Farbinformation der verschiede­ nen zu behandelnden Güter sicher bestimmt werden kann.

Wenn jedoch im Wäscheposten mehrfarbige Wäschestücke enthalten sind, die in ver­ schiedenen Bereichen verschiedene Farben tragen, wird entsprechend dem vorstehend Ausgeführten vorzugsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt im wesentlichen nur für ei­ nen Bereich gleicher Farbe die Reflexionslichtstärke gemessen und daraus die Farbe dieses Bereiches bestimmt. Dazu kann beispielweise das Gesichtsfeld der Lichtquelle und/oder des Photoempfängers so begrenzt werden, daß nur ein kleiner Bereich erfaßt wird, der insbesondere kleiner ist als die üblicherweise bei mehrfarbigen Wäschestücken auftretenden Bereiche gleicher Farbe.

Wenn die Stücke des zu behandelnden Gutes sich in der Waschmaschine bewegen, ist vorteilhafterweise die Zeitdauer, während der die zur Farbbestimmung eines Stückes nötigen Reflexionslichtstärken für verschiedene Spektralanteile gemessen werden, im wesentlichen kleiner als die Zeitdauer, während der die Reflexionslichtstärken noch für dieses einzelne Stück gemessen werden können. Dadurch wird sichergestellt, daß bei einem bestimmten Wäschestück für alle zur Farbbestimmung nötigen Spektralanteile die Reflexionslichtstärke gemessen werden kann, bevor es sich aus dem Erfassungsbereich des Farbsensors herausbewegt. Andernfalls wären die bei einem einzelnen Stück aufge­ nommenen Messungen unvollständig und es könnte keine Farbbestimmung durchge­ führt werden. Zur Farberfassung bei mehrfarbigen Wäschestücken muß entsprechend die Zeitdauer, während der die zur Farbbestimmung nötigen Reflexionslichtstärken ge­ messen werden, im wesentlichen kleiner sein als die Zeitdauer, während der die Reflexionslichtstärke noch für einen Bereich gleicher Farbe gemessen werden kann.

Das Verfahren läßt sich bereits bei niedrigen Meßfrequenzen anwenden, jedoch werden vorteilhafterweise mehr als tausend Messungen pro Sekunde durchgeführt. Eine Meß­ folge von mindestens 1000 Hertz gewährleistet in jedem Falle eine sichere Farbbestim­ mung der einzelnen Stücke bzw. der einzelnen Bereiche gleicher Farbe bei mehrfarbi­ gen Wäschestücken. Auch kann das Licht impulsartig und/oder kurzeitig moduliert aus­ gestrahlt werden, damit unter einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis die Farbe sicherer bestimmt werden kann.

Vorteilhafterweise werden zur Erzeugung des Lichts mit Spektralanteilen wechselnder Wellenlänge wenigstens zwei unabhängig voneinander ansteuerbare und im wesentli­ chen monochromatische Lichtquellen verwendet. Die Wellenlänge des ausgesendeten Lichts ergibt sich somit bereits daraus, welche Lichtquelle angesteuert wird, so daß die Information über die Wellenlänge des ausgesendeten Spektralanteils der ansteuernden Recheneinheit bereits zur Verfügung steht.

Besonders vorteilhafterweise werden als Lichtquellen Lichtemitterdioden eingesetzt, die ein besonders schmalbandiges Emissionsspektrum aufweisen, das zeitkonstant und ge­ nau bekannt ist, und die darüber hinaus kostengünstig und einfach anzusteuern sind. Eingesetzt werden können rote, grüne, gelbe, blaue oder infrarote Lichtemitterdioden, wobei bei fortschreitender Entwicklung auf diesem Gebiet auch an den Einsatz von an­ dersfarbigen Lichtemitterdioden, beispielsweise im UV-Bereich, gedacht werden kann.

Zum Messen der Stärke des reflektierten Lichts wird vorteilhafterweise wenigstens eine Photodiode eingesetzt. Diese besitzt einen ausreichend breiten Spektralbereich, liefert ein einfach auszuwertendes Signal und ist darüber hinaus kostengünstig. Photodioden zeichnen sich ähnlich wie Lichtemitterdioden zusätzlich durch eine besonders hohe Le­ bensdauer aus. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit oder der Ausfallsicherheit können auch mehrere Photodioden bzw. Photoempfänger eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, das ausgesendete und das reflektier­ te Licht über Lichtleiter oder Lichtleitbündel entsprechender Apertur zu führen. So kön­ nen die Einrichtungen zum Aussenden und Empfangen des Lichts räumlich unabhängig von den Gütern angeordnet werden, deren Farbe bestimmt werden soll. Insbesondere ist es damit möglich, die Einrichtungen zum Aussenden und zum Empfangen des Lichts in einer elektronischen Zentraleinheit zu integrieren. Damit kann eine höhere Betriebs­ sicherheit und die Verringerung von in der Waschmaschine verlegten elektrischen Lei­ tungen erzielt werden.

Bei Verwendung von wenigstens zwei Lichtquellen können diese im wesentlichen kon­ zentrisch um die Einrichtungen zum Messen der Reflexionslichtstärke angeordnet wer­ den. Wenn das Licht über Lichtleiter geführt wird, sind dementsprechend die Enden der Lichtleiter, durch die das Licht ein- bzw. austritt, im wesentlichen konzentrisch zueinan­ der angeordnet.

Durch eine solche rotationssymmetrische Anordnung wird für einen gleichen Abstand zwischen den Lichtquellen zum Lichtempfänger und somit für ähnliche optische Bedin­ gungen gesorgt, unabhängig von der jeweils angesteuerten Lichtquelle. Gleiches gilt für die lichtaussendenden bzw. lichtempfangenden Enden von Lichtleitern.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens sowie eine Waschmaschine, die mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstet ist. Bei einer solchen Vorrichtung ist aufgrund der erfindungsgemäßen Lö­ sung eine erhebliche Kostenverringerung möglich, so daß es auch möglich wird, Wasch­ maschinen mit einem solchen Farbsensor auszurüsten und die damit verbundenen Vor­ teile bei der Bedienung zu nutzen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Darin zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Farbsensors mit vier Lichtquellen und einem Photoempfänger, und

Fig. 2 die Anordnung der Lichtquellen gegenüber dem Photoempfänger in einer Ansicht auf die Lichtsende- und -empfangsfläche.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Steuer- und Auswerteeinheit 8 jeweils mit vier Lichtemit­ terdioden 3 bis 6 und einer Photodiode 1 verbunden. Die Lichtemitterdioden 3 bis 6 sen­ den grünes, rotes, gelbes bzw. blaues Licht mit einem jeweils eng begrenzten Spektral­ bereich genau bekannter Wellenlänge aus.

Die Lichtemitterdioden 3 bis 6 sind so angeordnet, daß sie das Wäschestück 10 anstrah­ len, dessen Farbe bestimmt werden soll. Zwischen den Lichtemitterdioden 3 bis 6 ist die Photodiode 1 angeordnet, die das vom Wäschestück 10 reflektierte Licht empfängt, des­ sen Stärke mißt und ein entsprechendes Signal an die Steuer- und Auswerteeinheit 8 weitergibt.

Fig. 2 zeigt die konzeptrische Anordnung aller Lichtemitterdioden 3 bis 6 auf einem die Photodiode 1 umgebenden Kreis.

Zur Bestimmung der Farbe des Wäschestückes 10 werden von der Einheit 8 nacheinan­ der alle Lichtemitterdioden 3 bis 6 impulsartig oder kurzzeitig moduliert angesteuert. Die­ se senden dann jeweils Licht mit einem engen Spektralbereich genau bekannter Wellen­ länge aus, die vom Typ der jeweils angesteuerten Lichtemitterdiode 3 bis 6 abhängt. Da­ bei mißt die Einheit 8 bei jeder Ansteuerung einer der Lichtemitterdioden 3 bis 6 die Stärke der vom Wäschestück 10 reflektierten Strahlung durch Messung des Photo­ stromes der Photodiode 1. In einer Meßfolge mißt die Einheit 8 somit die Reflexion des Wäschestückes 10 für vier verschiedene Spektralbereiche.

Abhängig von der Farbe des Wäschestückes 10 können sich so beispielsweise die nachfolgend in der Tabelle wiedergegebenen Reflexionswerte für die verschiedenen Farben ergeben. In dieser Tabelle sind in der linken Spalte die jeweiligen Farben des Wäschestückes 10 aufgeführt und in der obersten Zeile die Farbe des von den Licht­ emitterdioden 3 bis 6 ausgesendeten Lichtes. Für jede Farbe des Wäschestückes 10 ergibt sich ein charakteristisches Muster, anhand dessen die Einheit 8 die Farberken­ nung durchführt.

Tabelle

Somit wird durch die erfindungsgemäße Lösung ein Verfahren und eine Vorrichtung ge­ schaffen, mit der einfach und kostengünstig die Farbe von in Waschmaschinen zu be­ handelnden Gütern bestimmt werden kann.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel. Alterna­ tiv können auch wechselnde Kombinationen von schmalbandigen Spektralanteilen un­ terschiedlicher Wellenlänge verwendet werden. Bei einer Ausführung mit getrennten Lichtquellen würden dazu gleichzeitig nicht nur eine Lichtquelle sondern mehrere in wechselnden Kombinationen angesteuert werden. Das von den Lichtemitterdioden aus­ gehende und auf die Photodiode reflektierte Licht kann über Lichtleiter geführt werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern (10), bei dem

• - die zu behandelnden Güter (10) mit Licht bestrahlt werden, das wenigstens einen schmalbandigen, im wesentlichen monochromatischen Spektralanteil wechselnder Wellenlänge aufweist, und die Stärke des von den zu behan­ delnden Gütern (10) reflektierten Lichts gemessen wird, und
• - anhand von wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen der ausgesen­ deten Spektralanteile und der jeweils dafür gemessenen Reflexionslichtstär­ ken die Farbe der zu behandelnden Güter (10) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der ausge­ sendeten Spektralanteile wechselnder Wellenlänge sich wiederholt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem be­ stimmten Zeitpunkt im wesentlichen nur für eines der zu behandelnden Güter (10) die Reflexionslichtstärke gemessen und daraus die Farbe des Gutes (10) be­ stimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich in der Wasch­ maschine bewegenden Gütern (10) die Zeitdauer, während der die zur Farbbe­ stimmung eines Gutes (10) nötigen Reflexionslichtstärken für verschiedene Spek­ tralanteile gemessen werden, im wesentlichen kleiner ist als die Zeitdauer, wäh­ rend der die Reflexionslichtstärken noch für dieses Gut (10) gemessen werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß pro Sekunde mindes­ tens 1000 Messungen der Reflexionslichtstärke erfolgen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht impulsartig und/oder kurzeitig moduliert ausgestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht mit Spektralanteilen wechselnder Wellenlänge von wenigstens zwei unab­ hängig voneinander ansteuerbaren und im wesentlichen monochromatischen Lichtquellen erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von Licht­ emitterdioden erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von roten und/oder grünen und/oder gelben und/oder blauen und/oder infraroten Lichtemit­ terdioden erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des reflektierten Lichts von wenigstens einer Photodiode gemessen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesendete und das reflektierte Licht über Lichtleiter geführt wird.

12. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zur Bestimmung der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit

• - wenigstens zwei Lichtquellen (3 bis 6), die unabhängig voneinander ansteu­ erbar sind und im wesentlichen monochromatisches Licht unterschiedlicher Wellenlänge aussenden,
• - wenigstens einem Photoempfänger (1), der für alle von den Lichtquellen ausgesendeten Wellenlängen empfindlich ist, und
• - wenigstens einer Einheit (8) zur Ansteuerung der Lichtquellen (3 bis 6) und zur Auswertung des Signals des wenigstens einen Photoempfängers (1).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Lichtquellen im wesentlichen konzentrisch um die Einrichtungen zum Mes­ sen der Reflexionslichtstärke angeordnet sind.