DE19756515A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden Gütern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Farbe von in Waschmaschinen zu behandelnden GüternInfo
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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.
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.
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WO1999032875A1 (de) | 1999-07-01 |
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