EP1242665A1

EP1242665A1 - Gerät zur behandlung von textilien mit einer auswerteschaltung zur erkennung der textilart und/oder der feuchte eines wäschestücks

Info

Publication number: EP1242665A1
Application number: EP00983225A
Authority: EP
Inventors: Walter Sams; Tilmann Lorenz; Willibald Reitmeier
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: WO2001046509A1; DE19961459A1; TR200401092T4; DE50005739D1; ATE262066T1; EP1242665B1; EP1242665B2; ES2217002T5; US6784997B2; ES2217002T3; US20030019253A1

Description

Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Auswerteschaltung zur Erkennung der Textilart und/oder der Feuchte eines

Wäschestücks

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerat zur Behandlung von Textilien mit einer Einπch- tung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie, wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- und ein Empfangselement zum Senden bzw Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung umfaßt, wobei die von dem Sendeelement gesendete und von der Textilie reflektierte und/oder transmittierte Strahlung von dem Empfangselement empfangbar und in der Auswerte- Schaltung auswertbar ist

Aus der DE 37 06 056 A1 sind ein Verfahren zur Erzeugung und Erkennung von optischen Spektren sowie ein Schalt- und Sensorsystem bekannt, die insbesondere für die Nah- und Textilautomation vorgesehen sind Bei dem bekannten Verfahren wird eine Strahlungseinrichtung eingesetzt, die mindestens zwei, vorzugsweise drei Halbleiter-

Strahler umfaßt Diese senden eine optische Strahlung von unterschiedlicher Wellenlänge, die vom ultravioletten Bereich über den sichtbaren Bereich bis in den infraroten Bereich hineinreicht, wobei die Strahlung mit einer bestimmten Frequenz moduliert wird Die Strahlung wird auf eine gemeinsame Flache oder einen einzigen Meßpunkt eines Me- diums aufgestrahlt Anschließend wird die von dem Medium reflektierte oder hindurchgelassene Strahlung von einem entsprechend angepaßten Empfanger erfaßt und einer nachgeschalteten elektronischen Auswertevorrichtung zugeführt Mit dem bekannten Verfahren sollen unter Einsatz von Automaten oder Robotern in der Nah- und Konfek- tionstechnik, der Textilindustrie sowie der allgemeinen Produktionstechnik im Strahlungs- spektralbereich von Ultraviolett bis Infrarot Werkstoff- und Mediumunterschiede erkannt werden Es wird jedoch nicht mitgeteilt, in welcher Weise sich ein derartiges mit einem Sende- und einem Empfangselement ausgestattetes Schalt- und Sensorsystem einsetzen lassen Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gerat zur Behandlung von Textilien zu schaffen, in dem sich Aufschlüsse darüber gewinnen lassen, wie eine Textilie zu behandeln ist

Diese Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 1 angegeben, gelost

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie aus der Beschreibung

Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie in einem Gerat zur Behandlung von Textilien, in dem mindestens ein Sendeelement die Textilie mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, in dem mindestens ein Empfangselement von der Textilie reflektierte und/oder transmittierte Strahlung empfangt und eine Auswerteschaltung diese Strahlung auswertet

Gemäß der Erfindung wird elektromagnetische Strahlung, d h Strahlung im UV-, im sichtbaren oder im IR-Bereich eingesetzt, um Eigenschaften einer Textilie herauszufinden In dem Behandlungsgerat wird die Textilie in irgendeiner Weise bearbeitet, beispielsweise mit einem flussigen Medium benetzt, getrocknet, geschleudert, gestärkt, ge- bügelt, gemangelt, portioniert, geschnitten, gestärkt, chemisch gereinigt oder in sonstiger

Weise verändert Entsprechend ist das Behandlungsgerat ein Waschebehandlungsgerat, also beispielsweise eine Waschmaschine, ein Waschetrockner, eine Wascheschleuder, ein Bügeleisen, eine Waschemangel, eine Maschine zur chemischen Reinigung oder zum Farben von Textilien Wenn nachfolgend der Begriff „Waschestuck" verwendet wird, so ist damit stets jegliche Art eines textilen Mediums zu verstehen

Ein Sendeelement im Sinne der Erfindung ist jeglicher Strahler, der elektromagnetische Strahlung aussendet, also beispielsweise eine Glühlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilberdampflampe, eine Leuchtdiode, eine Laserdiode, ein Gaslaser und derglei- chen Besonders geeignet sind Sender, die ein schmalbandiges Spektrum, emittieren, oder Sender, die monochromatisches Licht erzeugen Geeignet sind monochromatische oder schmalbandige Sender in Verbindung mit einem oder mehreren Empfangern, wobei diese breitbandig sein können, sofern sie nur die Bandbreite der von dem Sender oder den Sendern gesendeten Strahlung umfassen. Alternativ lassen sich breitbandige Strahler und zugeordnete wellenlängenselektiva Empfänger einsetzen. Statt wellenlängenselektiver Empfänger können auch breitbandige Sender und/oder Empfänger eingesetzt werden, wenn entweder den Sendern oder den Empfängern schmalbandige Filter zuge- ordnet sind. Vorzugsweise wird auch eine Mehrzahl von Sendeelementen eingesetzt, wobei diese entweder verschiedene Spektren oder monochromatisches Licht verschiedener Wellenlängen erzeugen. Entsprechend sind die Empfangselemente an die Sendeelemente angepaßt, wobei diese entweder ein gewisses Band innerhalb der von dem Sendeelement oder den Sendeelementen ausgestrahlten Sendestrahlung erfassen, oder genau die Wellenlänge erfassen, die das Sendeelement oder die Sendeelemente aussenden, sofern dieses bzw. diese monochromatische Lichtquellen sind. Als Empfangselemente eignen sich somit insbesondere Fotodioden oder Fototransistoren. Sofern das Sendeelement Strahlung in mehreren Wellenlängenbereichen emittiert, wird vorzugsweise eine Mehrzahl von Empfangselementen, insbesondere Fotodioden mit einem vorgeschalteten Filter oder Gitter, oder ein Fotodiodenarray oder CCD's (= charged coupled devices), eingesetzt, die Licht absorbieren und entsprechende elektrische Signale erzeugen, die vorzugsweise verstärkt und der Auswerteschaltung zugeführt werden. Das empfangene Licht muß nach Wellenlängen selektiert werden. Dies geschieht wahlweise mittels eines Filters, eines Prismas oder eines Beugungsgitters.

Das von dem Sendeelement oder den Sendeelementen ausgestrahlte Licht wird von den Textilien, insbesondere den Wäschestücken, zum Teil absorbiert, zum anderen Teil jedoch reflektiert oder transmittiert. Dabei ist vornehmlich das reflektierte Licht zur De- tektion geeignet, weil das transmittierte Licht nur einen geringen Bruchteil der Sende- Strahlung ausmacht und mit zunehmender Dicke der Textilien der Anteil der transmittier- ten Strahlung stark abnimmt.

Aufgrund der aus einem gesendeten Spektrum von den Textilien reflektierten Spektren oder Wellenlängen läßt sich auf die Eigenschaften der Textilien schließen. Dies gilt eben- so für die Transmissionsspektren. Dabei werden die Spektren entweder über einen bestimmten spektralen Bereich ausgewertet oder nur bei bestimmten Frequenzen oder Wellenzahlen. Unter Eigenschaften der Textilien im Sinne der Erfindung sind sowohl dauerhafte Eigenschaften der Textilien zu verstehen, d. h. deren chemische Zusammensetzung aus verschiedenen Fasern, beispielsweise Baumwolle, Wolle, Seide, synthetischen Fa- sern, oder deren Gewebeart als auch vorübergehende Eigenschaften, die sich durch die

Behandlung durch bestimmte Medien ergeben. Besonders relevant ist hier die Benetzung durch Wasser oder ein organisches Losungsmittel, durch Lauge oder die Behandlung durch Waschestarke oder ein anderes Ausrustungsmittel

Die Auswerteschaltung gewinnt aus den empfangenen Signalen ein Signal, das entweder unmittelbar für den Bediener von Bedeutung ist oder für die weitere Behandlung von

Textilien relevant ist Beispielsweise laßt sich ein Signal gewinnen, um den Bediener vor einer Fehlprogrammierung des Behandlungsgerats zu warnen Bei Einsatz der Auswerteschaltung in einer Waschmaschine gewinnt die Auswerteschaltung aus der empfangenen elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise im IR-Bereich, eine Information über die Textilart, beispielsweise Seide, und gibt ein optisches oder akustisches Signal, sofern der Bediener eine Temperatur einstellt, bei der Seide beschädigt wurde In einem anderen Fall wird automatisch die Erwärmung der Waschmaschine auf eine Temperatur oberhalb der für Seide zulassigen Temperatur verhindert und von der Auswerteschaltung ein Programm durchgeführt, das auf die Eigenschaften der in die Waschetrommel eingefull- ten Textilien Rucksicht nimmt, so daß keine der Textilie beschädigt, verfärbt usw wird

Die Erfassung von vorübergehenden Eigenschaften von Textilien, beispielsweise der Feuchte, wird gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung berücksichtigt, um eine der gewünschten Restfeuchte angepaßte Behandlung in der Waschmaschine oder dem Waschetrockner vorzusehen Sofern also der Bediener eine gewisse Restfeuchte eingestellt hat, wird wahrend des Schleuderns bzw des Trocknungsprozesses kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabstanden der jeweilige Feuchtezustand anhand der von den Textilien reflektierten und/oder transmittierten elektromagnetischen Strahlung erfaßt und daraus eine Restlaufzeit des Schleuderns bzw des Trocknungsprogramms errechnet Bei erreichter Restfeuchte wird das Schleudern bzw die Trocknung abgebrochen

Ertindungsgemaß laßt sich auch der Füllstand oder die Beladung einer Waschebehand- lungsmaschine erfassen Dies geschieht beispielsweise bereits beim Befullen der Maschi- ne, wenn jedes Waschestuck über einen Sensor, vorzugsweise über eine Mehrzahl von

Sensoren erfaßt wird, so daß sich eine Information über die von den Textilien eingenommene Flache innerhalb der Waschetrommel bestimmen laßt Bei der volumenmaßigen Bestimmung des Trommelfullstandes werden die von der Trommelruckwand hervorgerufenen Reflexionen berücksichtigt Die Auswerteschaltung oder eine bereits vorhandene Steuerschaltung errechnet dann daraus die zur Reinigung der Textilien erforderliche Wassermenge, die Menge des Waschmittels, die Art der mechanischen Behandlung, die maximal zulassige Temperatur unter Berücksichtigung der Textilienart oder -arten Schließlich unterscheidet die Auswerteschaltung über die Dauer der Waschebehandlung, also beispielsweise des Waschens, Schleuderns, Trocknens, Reinigens

Darüber hinaus lassen sich von den Textilien gewonnene Informationen verknüpfen mit anderen in der Waschebehandlungsmaschine bereits vorhandenen Informationen, beispielsweise über die Trübung der Waschlauge, um die Dauer und/oder die Temperatur der Waschprozesses zu bestimmen Gemäß einer Ausfuhrungsform eines

Waschebehandlungsgerats ist die Auswerteschaltung derart mit der Programmwahlsteuerung verbunden, daß anhand der detektierten Waschestucke in Abhängigkeit von dem Material oder der Feuchte der Waschestucke ein bestimmtes Programm von dem Waschebehandlungsgerat ausgewählt wird Dies bedeutet, daß, wenn unter den Wäschestücken beispielsweise eines aus Seide detektiert wird, die maximale Temperatur des Programms von der Programmwahlsteuerung ausgewählt wird, daß das Waschestuck aus Seide nicht durch eine zu hohe Temperatur einlauft oder beschädigt wird

Ein Vorteil des Geräts ist weiterhin, daß sich die Einrichtung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie auch dann nutzen laßt, wenn die Textilie keiner Behandlung unterzogen werden soll, sondern nur die Mateπalzusammensetzung der Textilie erkannt werden soll, wenn das Etikett in der Textilie, das die Mateπalzusammensetzung wiedergibt, nicht mehr vorhanden ist, also beispielsweise abgerissen ist Durch die Einrichtung in Verbindung mit einer Anzeigeeinheit erfahrt der Benutzer dann, aus welchen Materialien die Textilie besteht, und kann sich dann dafür entscheiden, welche weitere Behandlung diese erhalten soll

Besonders für den Fall einer derartigen Einzeltextilvermessung, aber auch für andere Detektionszwecke geeignet ist es wenn die mit Infrarotstrahlung bestrahlte Stelle für den Benutzer durch gleichzeitige Emission sichtbarer Strahlung erkennbar gemacht wird Hierzu wird beispielsweise eine ringförmig die durch IR-Strahlung bestrahlte Stelle der

Textilie umgebende sichtbare Beleuchtung auf der Textilie erzeugt Ebenso laßt sich die durch Infrarot-Strahlung bestrahlte Stelle durch einen von einer LED-Diode erzeugten roten Punkt kenntlich machen Sende- und Empfangselemente lassen sich in verschiedenen Positionen innerhalb oder außerhalb des Behandlungsgerats einsetzen Vorteilhaft sind in einem Waschetrockner das Empfangselement oder die Empfangselemente im Deckenbereich der Fulloffnung angeordnet Ebenso wird dort auch ein Sendeelement angeordnet, wobei sich insbesondere auch eine zur Beleuchtung des Inneren der Waschetrommel vorgesehene Lampe als Sendeelement eignet Alternativ lassen sich Sende- und/oder Empfangselemente im Bereich oberhalb der Befulloffnung der hinteren Bodenwand der Waschetrommel einsetzen, insbesondere dann, wenn dort zur Trommelinnenbeleuchtung bereits eine Lampe vorgesehen ist Wenn diese Lampe eine Halogenlampe oder ein anderer breitbandiger Strahler ist, eignet sie sich bereits als Sendeelement Um aber bei der Detektion der Textilien unerwünschte, beispielsweise durch das Bullauge der Waschmaschine eindπgende Fremdlichteinflusse auszuschalten, wird das von dem Sendeelement ausgestrahlte Licht in einer bestimmten Weise moduliert und das reflektierte oder emittierte Licht nur dann verwendet, wenn es dieselbe Modulation aufweist

Sende- und Empfangselemente werden vorzugsweise in Verbindung mit optischen Einrichtungen, insbesondere Fokussierlinsen, Lichtwellenleitern sowie optischen und/oder elektrischen Anordnungen zur Verstärkung optischer oder elektrischer Signale eingesetzt

Vorteilhaft werden auch Filter eingesetzt, um schmale Spektralbereiche auszusondern Als Filter eignen sich beispielsweise Beugungsgitter, die unter verschiedenen Winkeln für verschiedene Wellenlangen durchlassig sind, Prismen, holographische Filter, Gitter und dergleichen Besonders geeignet sind auch Verlaufsfilter, aus denen eingestrahltes breitbandiges Licht an verschiedenen Stellen ausgekoppelt wird Vorzugsweise werden auch Lichtwellenleiter eingesetzt, die es erlauben, Sende- und Empfangselemente an einem nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzten Ort innerhalb des

Behandlungsgerats anzuordnen und die elektromagnetische Strahlung in den Bereich, in dem die Textilien behandelt werden, über einen Lichtwellenleiter auszukoppeln und/oder aus diesem Bereich über einen Lichtwellenleiter zu dem Empfangselement zu leiten

Der Einsatz der Lichtwellenleiter hat den weiteren Vorteil, daß hohe Temperaturen, die oft bei der Behandlung von Textilien eingesetzt werden, beispielsweise innerhalb der Waschetrommel einer Waschmaschine oder der Trocknertrommel eines Waschetrockners die optischen Elemente, wie z B die Sende- und Empfangselemente sowie die ihnen zugeordneten optischen Mittel, nicht beeinflussen, so daß keine Maßnahmen notwendig sind, um Temperaturschwankungen an den Sende- und/oder Empfangselementen aus- zugleichen oder zu kompensieren Vorteilhaft hieran ist auch, daß sich kostengünstige Sende- und/oder Empfangselement 3 verwenden lassen, die geringere Anforderungen an die Temperaturstabilitat stellen und daher weniger stabil gegen die Einflüsse sein müssen, wie sie innerhalb der Trommel eines Waschetrockners oder einer Waschmaschine vorhanden sind und negative Sende- und Empfangselemente beeinflussen können Derselbe Vorteil betrifft auch den Einsatz einer den jeweiligen Sende- und Empfangselementen zugeordneten Steuer- oder Auswerteelektronik

Jedoch ist gemäß der Erfindung nicht ausgeschlossen, daß die Auswerteschaltungen ein- schließlich der Sende- und Empfangselemente unmittelbar im Behandlungsbereich der

Textilien angeordnet werden

Vorzugsweise werden Sende- und Empfangselemente vor innerhalb des Behandlungsraums der Textilien anfallender Verschmutzung in Form von Fusseln und Stauben ge- schützt, indem ein Luftstrom an den Sende- oder Empfangselementen vorbeigefuhrt wird

Innerhalb eines Waschetrockners eignet sich hierfür die Trocknerumluft oder ein von außen zugefuhrter Luftstrom, der die Trocknerumluft beispielsweise im Gegenstromver- fahren umspult Dabei wird vorzugsweise durch ein Filter gereinigte Umgebungsluft oder Trocknerluft zunächst an den Sende- und Empfangselementen vorbei und dann in die Trocknertrommel hineingeblasen Jedoch lassen sich die Sende- und Empfangselemente auch durch wahrend des Reinigungsvorgangs an ihnen vorbeibewegte Waschestucke reinigen Im Fall einer Waschmaschine laßt sich eine Fuhrung des den Laugenbehalter füllenden Wasserstrahls derart vorsehen, daß er eine die IR-Strahlungsquelle abschirmende Abdeckung abspult

Vorzugsweise wird auch ein Schutzglas vorgesehen, das Sende- und/oder Empfangselemente gegenüber dem Behandlungsraum abschirmt und vorzugsweise von dem Benutzer entnehmbar ist, so daß es gereinigt werden kann

Vorzugsweise findet auch ein automatischer Abgleich zwischen einem Sendesignal und einem empfangenen Signal in Abwesenheit von zu behandelnden Textilien statt, so daß Fehler, die sich infolge von Verunreinigungen innerhalb des Behandlungsraums, d h insbesondere auf einem Sende- und Empfangselemente abschirmenden Glas, ergeben, bei der nachfolgenden Messung an Textilien als Differenzsignale von den dann gemessenen Signalen in Abzug gebracht werden können Die Sende- und/oder Empfangselemente lassen sich beispielsweise jeweils beim Einschalten des Geräts kalibrieren

Zur Textilerkennung eignen sich insbesondere Wellenlangen im nahen und mittleren In- frarotbereich (NIR- und MIR-Bereich) Innerhalb dieses Wellenlangenbereichs lassen sich organische Stoffe, d h Textilien, mittels externer Energie in Molekularschwingungen versetzen Je nach Art der Textilie, absorbiert diese in Abhängigkeit von ihrer chemischen Zusammensetzung entsprechende spektrale Komponenten aus einer elektromagnetischen Strahlung, mit der sie bestrahlt wurde, oder reflektiert diese und/oder transmittiert diese Die Energieeinkopplung in die Textilien geschieht vorzugsweise mittels eines

Breitbandstrahlers, beispielsweise einer Glühlampe, einer Halogenlampe oder einer Leuchtdiode, geeignet sind jedoch auch andere, schmalbandige Strahler Die Textilien und das darin enthaltene Wasser absorbieren über den gesamten eingestrahlten spektralen Bereich der Lichtquelle Energie aus der elektromagnetischen Strahlung Das nicht ab- sorbierte Licht wird reflektiert und/oder transmittiert, wobei ein Teil dieses Lichts mittels des oder der Empfangselemente, zu der Auswerteschaltung geleitet wird Dort wird, sofern die empfangene Strahlung ein Spektrum darstellt, vorzugsweise eine spektrale Zerlegung des empfangenen Spektrums durchgeführt Besonders geeignet ist die Fouπertransformation der Spektren (FTIR) Diese Zerlegung kann nach folgenden Prinzipien erfolgen Mittels eines Filters oder mittels mehrerer Filter werden die elektromagnetischen Signale auf die Empfangselemente eingestrahlt, die beispielsweise durch einzelne Empfangsdioden oder einzelne Fototransistoren gebildet werden oder durch in Form eines CCD-Arrays angeordnete Empfangselemente Anstelle der den Empfangselementen vorgeordneten Filter lassen sich auch Beugungsgitter vorsehen

Vorzugsweise ist eine Einkoppeloptik vorgesehen, die außer einem Gitter oder einem Filter auch ein Linsensystem umfaßt, beispielsweise eine Sammellinse

Von dem zu detektierenden Objekt hangt es ab, welche spektralen Bereiche tatsächlich für die Empfangselemente verwendet werden oder ausgeblendet werden müssen Sofern demnach bekannt ist welche Arten von Textilien überhaupt für das Behandlungsgerat in

Betracht kommen lassen sich entsprechend schmalbandige Empfangselemente vorsehen, die spezifisch in bei diesen Textilien relevanten Wellenlangenbereichen absorbieren, um somit eine Analyse der chemischen Zusammensetzung oder des augenblicklichen Zustands der Textilie erlauben Dabei ist es auch möglich, bestimmte Arten der Verschmutzung einer Textilie zu bestimmen, beispielsweise eiweiß- oder fetthaltige Verschmutzungen Entsprechendes gilt auch für die Auswerteschaltung Ebenso ist es möglich, die spektroskopische Untersuchung der Textilien in den sichtbaren Bereich hin auszudehnen, um auch die Farbe der Textilien bestimmen zu können

Da auch eine Beeinflussung des Feuchtigkeitsgehalts einer Textilie auf deren Absorption- und/oder Transmissionsspektrum in einem bestimmten Wellenlangenbereich stattfindet, werden für die Messung der Feuchte einerseits und der Textilart andererseits vorzugsweise solche Wellenlangenbereiche ausgewählt, in denen entweder keine derartige Abhängigkeit vorhanden ist oder wenigstens keinen spurbaren Einfluß auf die gegensei- tige Unterscheidbarkeit verschiedener Arten von Textilien hat

Alternativ werden auch Informationen, die die Abhängigkeit des Spektrums einer Textilie von der aufgenommenen Feuchtigkeit berücksichtigen, in einer der Auswerteschaltung zugeordneten Speichereinheit abgespeichert, um spektrale Messungen entsprechend den gewünschten Daten sei es über die Art der Textilie oder sei es über den Feuchtigkeitsgehalt, zu korrigieren

Bei der Auswertung der Spektren eignen sich verschiedene Eigenschaften der Spektren, beispielsweise deren Steigung, die Hohe von Peaks, das Hohenverhaltnis verschiedener Peaks, Ableitungsfunktionen aus den Spektren, aus den Spektren gewonnene Große, vorzugsweise wird auch eine Faktorenanalyse der Spektren durchgeführt Alle dabei gewonnenen Daten lassen sich in der Speichereinheit abspeichern und stehen dann zum Vergleich mit spateren Meßergebnissen zur Verfugung

In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umfaßt die Auswerteein- heit eine Fuzzy-Logik oder ein neuronales Netz, in dem verschiedene Eigenschaften zur Erkennung von permanenten Eigenschaften von Textilien, wie deren chemische Zusammensetzung oder vorübergehenden Eigenschaften von Textilien, wie deren Feuchtegehalt oder Temperatur oder Benetzung durch ein flussiges Medium, erkennbar sind Vor- zugsweise liegen Spektren für verschiedene Arten von Textilien, insbesondere für verschiedene Feuchtegrade dieser Textilien in der Speichereinheit vor oder werden wahrend des Betriebs des Behandlungsgerats sukzessiv abgespeichert und bei der Bearbeitung oder Verarbeitung von Textilien jeweils berücksichtigt Mittels der Einrichtung zur Erkennung der Eigenschaften von Textilien laßt sich auch der Trommelfullstand einer Waschmaschine oder eines Waschetrockners bestimmen, indem die Intensität des reflektierten Lichts ermittelt wird Hierbei wird ausgenutzt, daß Textilien das Licht weit starker streuen als die Waschetrommel, die aus Edelstahl besteht Grundsatzlich ist der Unterschied der Materialien von Waschetrommel und

Wäschestücken ausnutzbar, um das von Wasche ausgefüllte Volumen innerhalb des Waschebehandlungsgerats zu erfassen Hierbei wird vorzugsweise eine integrale Messung der Spektren vorgenommen

Die Einrichtung ist ebenfalls geeignet, um einen Trommelstillstand zu detektieren, da sich in diesem Fall die gemessenen Spektren mit der Zeit nicht andern Ein derartiger

Trommelstillstand kann durch einen Riß des Antriebsriemens verursacht sein

Im Fall einer Rauchentwicklung innerhalb der Waschetrommel kann das Spektrometer in Verbindung mit der Auswerteschaltung auch als Rauchmelder eingesetzt werden, weil bei Erreichen einer gewissen Rauchdichte die Spektren der Waschestucke nicht mehr erkannt werden Die Auswerteschaltung erzeugt dann ein Signal, das, wenn das

Hausgerat an ein Datennetz angeschlossen ist, bei einem Empfanger,beιspιelsweιse in einer Feuerwehrstation, eine Brandmeldung auslost Alternativ ist ein akustischer Brandmelder an das Waschebehandlungsgerat angeschlossen oder in dem Haushalt vorgesehen

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausfuhrungsbeispiel anhand der Zeichnungen naher erläutert Es zeigen

Fig 1 einen Waschetrockner,

Fig 2 bis 15 Absorptions- und Transmissionsspektren von Textilien und Wasser

Ein Waschetrockner 1 (Fig 1) ist ausgestattet mit einer drehbar gelagerten Trommel 2 zur Aufnahme zu trocknender Wasche 3 Die Trommel 2 weist einen Trommelboden 4 auf, der in seinem mittleren Bereich 5 gelocht ist Die Lochung dient zur Filterung eines

Trockenluftstroms Auf der dem Trommelboden 4 gegenüberliegenden Seite ist eine durch eine Beschickungstur 6 verschließbare Öffnung vorhanden Wahrend des Betriebs wird von einem Geblase 7 der Trockenluftstrom erzeugt, der durch einen Umluftkreislauf 8 zu einer Heizeinrichtung 9 zum Aufheizen der Trockenluft und anschließend durch den mittleren Bereich 5 des Trommelbodens 4 in die Trommel 2 strömt

Nach Berührung mit der Wasche 3 strömt die Trockenluft durch die Beschickungstur 6, die an der Innenseite und der Unterseite Öffnungen aufweist, durch einen weiteren Abschnitt des Umluftkreislaufs 8 zu einem Kondensator, in dem die Trockenluft zur Kondensation von in ihr enthaltener Waschefeuchte abgekühlt wird Der Kondensator 10 wird hierzu von Kuhlluft durchströmt, die von der Umgebung des Waschetrockners 1 angesaugt wird Nach dem Kondensator 10 wird die Trockenluft wieder von dem Geblase an- gesaugt Im Bereich der Beschickungsoffnung ist eine Lampe 11 vorgesehen, beispielsweise ein breitbandiger Strahler insbesondere eine Glühbirne, einer Halogenlampe oder eine lichtemittierende Diode Diese gibt elektromagnetische Strahlung auf die zu trocknende Wasche 3 innerhalb der Trommel 2 ab Entsprechend der Textilart und der Feuchte der Wasche 3 wird ein Teil der Strahlung reflektiert, wobei ein gewisser Teil der reflek- tierten Strahlung auf Empfangselemente 12, 13 gelangt Die Empfangselemente 12, 13 sind in verschiedenen Spektralbereichen empfindlich, wie beispielsweise im Fall einer Sili- αum-Diode in einer Bandbreite von weniger als 1100 nm oder im Fall einer InGaAs-Dio- den in einer Bandbreite von 800 nm bis 1700 nm Durch Anordnung eines Filters auf der Strahlenemgangsseite der Empfangselemente 12, 13 laßt sich erreichen, daß nur ein be- stimmtes schmales Band oder nur eine bestimmte Wellenlange durch das jeweilige Sendeelement 12, 13 empfangbar ist Dabei lassen sich die Wellenlangenbereiche, in denen die Empfangselemente 12, 13 empfindlich sind, derart wählen, daß beispielsweise das Empfangselement 12 in einem Wellenlangenbereich von 800 bis 1700 nm empfindlich ist und verschiedene Arten von Textilien detektiert beispielsweise Baumwolle, Leinen, Sei- de, Viskose Wolle oder Polyamid oder andere textile Materialien

Fig 2 bis 5 zeigen Transmissionsspektren von Polycarbonat, Polyamid 6, Polyurethan und Polyamid 66 im Wellenzahlbereich von 4000 bis 500 cm ¹ Die Spektren als Funktion der Wellenzahl zeigen jeweils charakteristische Peaks, Steigungen, Minima, die matenal- spezifisch sind und es erlauben, Gewebe, die derartige Materialien enthalten, von anderen Geweben zu unterscheiden

In einer Auswerteschaltung 15 (Fig 1 ) lassen sich aus den empfangenen Spektren auch weitere Funktionen, beispielsweise die Ableitungsfunktion dA/dk (A = Absorption, k = Wellenzahl) oder höhere Ableitungen zu ermitteln Dadurch lassen sich Extremwerte, Steigungen, Wendepunkte etc der Spektren gewinnen

Fig 6 zeigt das Remissionsspektrum von vier Polyesterstucken, die von unterschiedlichen Geweben stammen Durch unterschiedliche Streuung des Lichts entstehen zu einander im wesentlichen parallel verschobene Remissionsspektren Bei aus diesen Spektren gewonnenen Ableitungsfunktionen (Fig 7) zeigt sich dann wieder die Übereinstimmung im Material

Fig 8 zeigt Reflexionsspektren eines feuchten und eines trockenen Polyestergewebes, die auch in ihren Ableitungsfunktionen (Fig 9) Unterschiede zeigen

Verschiedene Materialien lassen sich durch Spektroskopie im nahen Infrarot-Bereich durch eine Hauptkomponentenanalyse von einander trennen, wie sie beispielsweise aus dem Buch „Erkennen von Kunststoffen - Qualitative Kunststoffanalyse mit einfachen

Mitteln", von Dietrich Braun, 1998, 3 Auflage, bekannt sind Dabei zeigt sich, daß der Wellenlangenbereich von 1500 nm bis 1800 nm feuchteunabhangig ist

Fig 10 zeigt Remissions- oder Reflexionsspektren von Polyamid 6 und Polyamid 6 6, die erst in einem Wellenlangenbereich zwischen 2400 und 2500 nm von einander trennbar

Fig 11 und 12 zeigen Reflexionsspektren von Viskose bzw von Polyacrylnitril im Reflexionsminimum der Wasserbande in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt der Fasern, wie er sich mittels der Auswerteschaltung 15 bestimmen laßt

Fig 13 zeigt ein Absorptionsspektrum von Polyethylen im Wellenzahlenbereich von 3500

Fig 14 zeigt ein Reflexionsspektrum von Baumwolle im trockenen und feuchten Zustand, wobei die Baumwolle in dem Waschetrockner 1 noch eine gewisse Restfeuchte aufweist Wenn somit das Spektrum für trockene Baumwolle in einem der Auswerteschaltung 15 zugeordneten Speicher abgelegt ist, laßt sich aus dem jeweils gemessenen Spektrum durch Vergleich mit dem Spektrum für trockene Baumwolle erkennen, ob der Trocknungsprozeß fortgesetzt werden muß oder ob die gewünschte Restfeuchte, beispielsweise die Bugelfeuchte oder Schrankfeuchte, bereits erreicht ist

Fig 15 stellt ein Transmissionsspektrum für Wasser dar, das zwei charakteristische Minima bei 1450 nm und 1930 nm hat Diese Messung laßt sich durchfuhren mit einem Empfangselement, das unterhalb der in die Trommel 2 eingebrachten Wasche oder auf der unteren Seite der Fulloffnung angeordnet wird, so daß dieses, wenn das Sende- element 1 1 elektromagnetische Strahlung abgibt, die von der Wasche 3 hindurchgelassene Strahlung empfangt

Anstelle des Transmissionsspektrums lassen sich mit einem der Empfangselemente 12, 13 in diesem Wellenlangenbereich auch Messungen des Reflexionsspektrums von Wasser durchfuhren

Die Empfangselemente 12, 13 sind über Leitungen 14 mit der Auswerteschaltung 15 verbunden Die Auswerteschaltung 15 enthalt eine Auswertelektronik, aufgrund deren die Spektren der Textilie oder besonders relevante Teile in den Spektren erkennbar sind Vorzugsweise ist der Auswerteschaltung 15 auch ein Speicher zugeordnet, in dem bekannte Spektren abgelegt sind, so daß die Auswerteeinheit 15 durch einen Vergleich der empfangenen Spektren mit den gespeicherten Spektren eine Texti enart sicher detektieren kann

Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit mit einem lernfahigen System oder einer Fuzzy-Lo- ge ausgestattet oder umfaßt ein neuronales Netz Wenn die Auswerteschaltung 15 ein selbstlernendes System ist, kann sie derart trainiert werden, daß sie Spektren spater wiedererkennt Die Auswerteschaltung 15 steht mit einer Steuerschaltung 16 zur Steuerung des Waschetrockners 1 in Verbindung Insbesondere hat sie auch Zugriff auf den Speicher der Steuerschaltung 16, um Spektren zu vergleichen und auszuwerten

Wenn die Auswerteschaltung 15 in einem bestimmten Programmzustand ein Spektrum erkennt, kann sie den weiteren Programmablauf beeinflussen Bei Erkennen einer erreichten Restfeuchte über eines der Empfangselemente 12, 13 und nach Detektion durch die Auswerteschaltung 15 gibt diese ein entsprechendes Signal an die Steuerschaltung 16, so daß diese den Trocknungsvorgang solange fortsetzt, bis die gewünschte Restfeuchte erreicht ist, die der Bediener eingestellt hat Ebenso ist es möglich, daß die Auswerteeinheit 15 bei Erreichen eines bestimmten Betriebszustandes ein Alarmsignal auslost oder das jeweils ablaufende Programm beendet Auf diese Weise laßt sich ver- hindern, daß Textilien zu stark beansprucht oder beschädigt werden Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Bediener Textilien verschiedener Zusammensetzung in die Trommel 2 eingebracht hat, ohne es zu bemerken, so daß in diesem Fall das Programm abbrechen kann, damit auch nicht die empfindlichste der eingebrachte Textilie beschädigt wird Die Empfangselemente 12, 13 sind entweder einzelne Dioden oder setzen sich zusammen aus Arrays von vielen Dioden oder Fototransistoren oder ähnlichen Empfangern Den Empfangselementen 12, 13 ist eine Einkoppeloptik vorgeordnet, die beispielsweise eine Fokussier nse, ein Beugungsgitter und/oder einen Lichtwellenleiter umfaßt Mittels eines flexiblen Lichtwellenleiters lassen sich elektromagnetische Strahlen auch an solchen Orten erfassen, die für die Anbringung der Empfangselemente 12, 13 weniger geeignet sind Die Spektren der Textilien erfolgt entweder punktuell, oder die Meßsignale werden über den Raum integriert

Um wahrend des Betriebs des Waschetrockners 1 stets eine gute Lichteinkopplung zu den Empfangselementen 12, 13 sowie auch eine einwandfreie Ausstrahlung von Licht aus dem Sendeelement 10 zu gewährleisten, wird ein Teil des Luftstroms über einen hierfür gesondert vorgesehenen Stromungskanal 17 umgelenkt, so daß er an den Empfangselementen 12, 13 sowie dem Sendeelement 10 vorbeistreicht und frei von Verschmutzungen halt Alternativ laßt sich auch Luft von außen zur Reinigung verwenden, ebenso laßt sich die Umluft, insbesondere auch im Gegenstromverfahren, einsetzen Dabei wird nach dem Passieren eines Filters die gereinigte Umgebungsluft oder Trocknerumluft aus Richtung der Empfangselemente 12 13 und des Sendeelements 10 in die Trommel 2 eingeblasen

Gemäß der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie geschaffen, die sich in verschiedenen Behandlungsgeraten, beispielsweise in

Waschmaschinen, Waschetrocknern, Wascheschleudern, oder bei Maschinen zur chemischen Reinigung mit einem nicht-waßrigen Losungsmittel einsetzen laßt In jedem Fall laßt sich die Textilart kontrollieren, es laßt sich auch überprüfen, ob die vom Benutzer eingestellte Programmauswahl mit der eingebrachten Textilart übereinstimmt und vertraglich ist Bei drohender Beschädigung der Textilie erzeugt das Gerat eine Warnung - optisch oder akustisch - , oder das Behandlungsgerat fuhrt selbständig eine Programmkorrektur durch Ebenso ist es möglich, daß oas Behandlungsgerat selbständig das der vorliegenden Textilie angepaßte Programm auswählt und durchfuhrt Dadurch kann sicher eine Uberhitzung und eine daraus folgende Beschädigung einer Textilie beispielsweise in einem Waschetrockner oder in einer Waschmaschine vermieden werden Die Feuchtebe- Stimmung geht bei der Waschmaschine in die Restdauer des Schleudervorgangs, beim

Waschetrockner 1 in die Restdauer des Trocknungsvorgangs ein

Durch die Erfindung wird eine beruhrungslose Messung mit elektromagnetischer Strahlung durchgeführt, die Rückschlüsse auf verschiedene Eigenschaften der Textilien er- laubt, wie deren Feuchte, chemische Zusammensetzung etc Im Falle eines Waschetrockners laßt sich der gesamte Trocknennhalt der zu trocknenden Wasche 3 entweder im eingefüllten Zustand oder beim Einfüllen eines Waschestucks 3a erfassen, wahrend die Beschickungstur 6 geöffnet ist

Durch die Erfassung der Eigenschaften der Waschestucke 3, 3a durch die Auswerteschaltung 15 laßt sich, insbesondere in Verbindung mit der Steuerschaltung 16, der Trok- kenprozeß in dem Waschetrockner 1 in Hinblick auf die eingesetzte Trocknungsleistung und die Trocknungsdauer oder in einer Waschmaschine der Waschprozeß optimieren Energie, Wasserverbrauch, die Art und Menge des Waschmittels und die Art der mecha- nischen Behandlung sowie die Behandlungsdauer ermittelt eine Auswerteschaltung oder

Steuerschaltung in der Waschmaschine selbsttätig oder in Verbindung mit Vorgaben einer Bedienungsperson unter Berücksichtigung der gemessenen Spektren

Claims

Patentansprüche

Gerat zur Behandlung von Textilien (3, 3a) mit einer Einrichtung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie (3, 3a), wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- (10) und mindestens ein Empfangselement (12, 13) zum Senden bzw Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement (12, 13) verbundene Auswerteschaltung (15) umfaßt, wobei die von dem Sende- element (10) gesendete und von der Textilie (3, 3a) reflektierte und/oder transmit- tierte Strahlung von dem Empfangselement (12, 13) empfangbar und in der Auswerteschaltung (15) auswertbar ist Gerat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sendeelement (10) und das mindestens eine Empfangselement (12, 13) derart ange- ordnet sind, daß elektromagnetische Strahlung in den Innenraum des Geräts einstrahlbar und von in dem Innenraum gelagerten Textilie (3, 3a) auf das mindestens eine Empfangselement (12, 13) reflektierbar und /oder transmittierbar ist Gerat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sendeelement (10) und das mindestens eine Empfangselement (12, 13) in dem In- nenraum des Geräts angeordnet ist Gerat nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (10) und/oder das Empfangselement (12 13) im Bereich einer Befulloffnung (18) des Geräts, insbesondere an der Oberseite der Befulloffnung (18), angeordnet sind Gerat nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (10) und/oder das Empfangselement (12, 13) an einer Bodenwand (4) der Trommel (2) oder auf der Innenseite einer Beschickungstur (6) angebracht sind Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (11) ein breitbandiger Strahler, insbesondere eine Glühbirne, eine Halogenlampe oder eine lichtemittierende Diode ist Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (12, 13) ein schmalbandiger Empfanger, insbesondere eine Fotodiode oder ein Fototransistor ist Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Emp- fangseiement (12, 13) als Array einer Vielzahl von Empfangs-Bauelementen ausgebildet ist Gerat nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen- deelement (11) und/oder das Empfangselement (12, 13) mit einem die elektromagnetische Strahlung eingekoppelnden bzw auskoppelnden optischen Bauelement, insbesondere einer Fokussierhnse, ausgebildet ist Gerat nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (12, 13) mit einem optischen Filter, einem Verlaufsfilter, einem Beugungsgitter oder einem Prisma zur spektralen Zerlegung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung ausgestattet ist Gerat nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (11) oder das Empfangselement (12, 13) mit einem Lichtwellenleiter zum Ankoppeln bzw zum Einkoppeln der elektromagnetischen Strahlung ausge- stattet ist Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (15) mit einer Steuerschaltung (16) zum Steuern des Geräts verbunden ist Gerat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Auswerte- Schaltung (15) oder die Steuerschaltung (16) einen Speicher zum Abspeichern vorgegebener Spektren zu Kalibnerzwecken oder gemessenen Spektren aufweist Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeelement (11 ) und/oder das Empfangselement (12, 13) mit einem Verschmutzungsschutz ausgestattet ist Gerat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschmutzungsschutz durch einen Luftstrom, insbesondere von in einem Stromungskanal (17) zugefuhrter Umluft in einem Waschetrockner oder von von außen angesaugter Luft gebildet ist Gerat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (15) oder die Steurschaltung (16) eine Fuzzy-Logik und/oder ein neuronales Netz aufweist Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie (3, 3a) in einem Gerat zur Behandlung von Textilien (3, 3a), in dem mindestens ein Sendeelement (11) die Textilie (3, 3a) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, in dem mindestens ein Empfangselement (12, 13) von der Textilie (3, 3a) reflektierte und/oder transmittierte Strahlung empfängt und eine Auswerteschaltung (15) diese Strahlung auswertet.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerte- Schaltung (15) die chemischen Eigenschaften der Textilie (3, 3a) im Hinblick auf ihre Zusammensetzung und /oder ihre Benetzung durch eine Flüssigkeit aus der elektromagnetischen Strahlung gewonnen werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der erfaßten Eigenschaften der Textilie (3, 3a) durch die Auswerteschaltung (15) oder durch eine Steuerschaltung (16) der Trockenprozeß in einem Wäschetrockner (1) oder der Waschprozeß in einer Waschmaschine in Hinblick auf Energieverbrauch, Wasserverbrauch, die Art und Menge des Waschmittels und die Art der mechanischen Behandlung sowie die Behandlungsdauer oder der Trocknungsprozeß in Hinblick auf die eingesetze Trocknungsleistung und die Trocknungsdauer ermittelt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelfüllstand des Wäschebehandlungsgeräts aus der von den Textilien (3, 3a) reflektierten und/oder transmittierten Strahlung bestimmt wird.

21. Verfahren zur Bestimmung des Füllungsgrades in einem Behälter, insbesondere in einer Wäschetrommel eines Wäschebehandlungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sendeelement (11) den Innenraum des Behälters und die in ihm enthaltenen Textilien (3, 3a) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, wobei mindestens ein Empfangselement (12, 13) von den Textilien (3, 3a) reflektierte und/oder transmittierte Strahlung empfängt und eine Auswerteschaltung (15) diese Strahlung auswertet und der Anteil der von den

Behälterwänden reflektierten und/oder absorbierten Strahlung in Bezug zu der von den Textilien (3, 3a) reflektierten und/oder transmittierten Strahlung gesetzt wird und daraus der Füllungsgrad des Behälters ermittelt wird.