TWI555898B - Detection and Control of Washing Procedure for Dyeing Machine - Google Patents

Description

染色機水洗程序的檢測和控制方法

本發明涉及一種染色的工藝方法，特別是一種染色機水洗程式的檢測和控制方法。

在織物印染工藝中，織物被置於容器內，並利用容器內的染液為織物上色。當上色步驟完成後，染液會被排出，而織物上仍會殘留部分染液。清洗織物須導入清潔劑稀釋容器內及織物上的染液。此工序會被重複數次直至織物表面清潔為止。然而織物染色時如何及時掌握染液的顏色？如何及時界定織物清潔的程度？這些參數的決定是很重要的，因為它能直接影響印染的效果及生產成本。傳統的方法是依靠行業經驗來決定導入染料或清潔劑的次數、份量和清潔時間，但這種依靠經驗的操作難以準確。

經研究發現，由於染液內氯化納含量與其濃度有直接關係，而氯化納監測技術亦較簡單，所以在印染工業中已有採用在清洗過程中即時監測容器中染液的氯化納含量以估算容器內的染液濃度的方法。當氯化納的含量超出某水準時機器會不斷運行清洗程式直至濃度達標為止。然而同 一份量但不同顏色的染液比較下，其氯化納含量亦有不同。即同一氯化納含量的兩種顏色，其濃度可能有所不同。該檢測方法存在著嚴重缺陷，不能準確反映機器內染液的濃度。

因此，在印染工藝中非常急需一種適用於高溫高壓的印染環境中能及時檢測染液顏色狀況的檢測和控制方法。

本發明解決的技術問題是，克服上述已有技術的不足和缺陷，提供一種新型的染色機水洗程式檢測和控制方法。

本發明方法的步驟是：把染色機染色的容器內盛載的染液引入染液測量腔室；由發射裝置發出光束，光束穿過染液測量腔室中的染液後，由接收裝置接收和收集；接收感應裝置連接至主控制系統，主控制系統對接收感應裝置傳送來的資料分析，利用顏色資料界定染液的濃度；主控制系統根據所界定的染液的濃度及其它指標參照設定值選擇排放口將染色的容器內盛載的染液分階段排放；主控制系統在檢測到的顏色或其變化率達到設定值時 控制清洗程式停止。

本發明提供的一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，所述發射裝置發射出的光束是LED燈發出的白光。

本發明提供的一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，所述的接收裝置是RGB感測器。

本發明提供的一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，所述的染液測量腔室的出入口裝置有閥門，於染液充滿所述腔室時關閉一段短暫時間後再次將染液引入測量腔室並再次對染液檢測，如此重複進行，連續檢測測量腔室內的染液。

本發明提供的一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，所述的染液是清洗染織物的水溶液。

本發明提供的一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，所述的設定值由主控制系統的電腦控制和儲存。

與現有技術不同，本發明方法即時直接擷取染液顏色的資料，能更精確地計算並預測顏色上的變化。

可視光譜由紅、綠、藍三原色組成，顏色資料的記錄亦以RGB三項指數作為表達方式，三項指數的升降便可代表顏色變換的過程。比如在染色過程中，染料被逐步注入染色機的溶液內，染液的顏色是不斷變化的，從顏色A而最後達到某一顏色B，兩種顏色可以用以下的方式表達：

A=(a₁,a₂,a₃)

B=(b₁,b₂,b₃)

以數學矩陣的形式，分別記錄不同顏色的RGB指數，而矩陣內的三個單元則分別代表RGB三項指數的高低。假設以上矩陣中a1及b1分別代表顏色A及顏色B的R(紅色)指數，兩者相減便等於顏色從A到B時R指數的變幅。溶液和染料的份量是已知的，加上染色過程的時間是可以量度的，從以上幾項因數便可構建成一數學模型，顯示不同染料對染液顏色的影響，以表達溶劑、染料、時間三項因素與顏色變化之間的關係。藉以一公式去表達各種染料的特性(對顏色指數RGB的變化)並記錄於作業系統內，便可計算處染預想顏色所需要的染料份量和時間。

檢測染液中RGB指數需透過控制電路中的RGB感測器所實現。所述的RGB感測器是一種感光裝置，靠投射白光至被檢測的染液並採集其折射的光束，轉換成三種電壓信號(v1,v2,v3)。通過大量收集資料及統計分析，這三種電壓信號的高低與RGB的讀數可構成一數學關係模型。以顏色A所包含的指數(a1,a2,a3)為例，用函數的表達方式是：

a₁=f ₁(v₁,v₂,v₃)

a₂=f ₂(v₁,v₂,v₃)

a₃=f ₃(v₁,v₂,v₃)

換言之，控制器藉讀取三個電壓資料，便可計算出被檢測染液的RGB指數。然而折射到感測器的光束會受白光的強度所影響。同一顏色的染液，假如白光的強度有 變，感測器的讀數會有不同，錯認成較淺或較深的顏色，做成誤差。故此白光的強度因素亦納入所述的數學模型中，使計算出來的RGB指數已包含白光強度的補償值，以得出更準確的資料。用函數的表達方式可進一步理解作：

a₁=f ₁(v₁,v₂,v₃,x)

a₂=f ₂(v₁,v₂,v₃,x)

a₃=f ₃(v₁,v₂,v₃,x)

其中x代表投射白光所需的電流值。其電流大小與白光的強弱有直接關係，而電流大小是控制系統能監測的一種電路信號。故此RGB指數的計算通過收集感測器發出的三個電壓信號，輔以白光電流值作為函數中的其中一個變數。

本發明通過檢測染液的RGB指數來即時檢測染液的顏色狀況，並通過控制中心的電腦系統實現對染色機染色及水洗程式的控制。

以往在漂洗過程中，決定漂洗程式完結是以人眼觀測染液顏色的變化而決定的，即使反復處染同一顏色及載量的批次其決定亦不盡相同。本發明採用數位化的顏色表示方式，可準確界定漂洗程式完結的條件，只需設定檢測器回饋的染液顏色資料符合若干條件，便可更客觀地處理每一批次的運行參數。如將漂洗程式的終結點設定為某個指定的顏色C：(c₁,c₂,c₃)。當漂洗過程正在進行，染液的濃度不斷下降，顏色亦會逐漸變淡。直至顏色檢測器測 出的染液顏色與設定顏色的三原色指數c₁,c₂,c₃吻合，系統便定義漂洗程式的完結，執行與程式完結有關的動作，例如關閉注入清潔劑的閥門。

本發明的主要特點是利用光束穿透染液並收集其反射光進行資料分析，並計算其染液濃度。經實際測量此方案比現有技術準確度大大提高。

本發明能夠直接擷取染液顏色資料，作為染色或清潔步驟的參考，提高可靠性，並能準確預測染料或清潔劑的用量，減少不必要的消耗，節省成本。

1‧‧‧染液顏色檢測裝置

2‧‧‧測量腔

3‧‧‧測量腔入口

4‧‧‧測量腔出口

5(包括5A、5B)‧‧‧透鏡

6‧‧‧清洗管道

7‧‧‧光束發射裝置

8‧‧‧光束接收裝置

9‧‧‧內法蘭

10‧‧‧外法蘭

11‧‧‧防漏密封墊

12‧‧‧矽圈

13‧‧‧染色機

14‧‧‧迴圈喉路

15‧‧‧控制器

16‧‧‧篩檢程式

17‧‧‧入水閥

18‧‧‧排水閥

19‧‧‧第二排水閥

圖1是本發明實施的裝置示意圖。

圖2是本發明應用於染色機上的示意圖。

圖3是本發明用於控制多個排水閥門的示意圖。

下面通過附圖和實施例，對本發明作進一步的闡述：本發明實施例是通過一種染色機染液顏色檢測裝置來實現。

圖1是本發明實施例採用的一染色機染液顏色檢測裝置剖面視圖。

圖1中測量腔2的腔壁有測量腔入口3，測量腔2頂端連接測量腔出口4。測量腔2兩端各安裝一個內法蘭9，大小相配合的外法蘭10與內法蘭9用螺絲相連。兩端 的內外法蘭之間分別夾有透鏡5A、5B，內法蘭(9)及外法蘭(10)與透鏡(5)之間設有防漏密封墊(11)，外法蘭(10)與光束發射裝置(7)及光束接收裝置(8)之間設有矽圈(12)。(圖1中左側的外法蘭和內法蘭是外觀視圖，右側的外法蘭和內法蘭是剖面視圖)。外法蘭外兩端分別有一個光束發射裝置7以及一個光束接收裝置8。測量腔壁的上方置有清洗管道6。

測量腔入口及測量腔出口均連接染色機內的染液迴圈，使本實施例的通道成為染液主迴圈的一部分並獨立地形成一副迴圈。測量腔入口及測量腔出口分別位於測量腔旁邊及頂部，當測量腔注入染液時，光束發射裝置7發射出的光線通過透鏡5A後穿過測量腔中的染液，再通過透鏡5B，由光束接收裝置8接收。如圖1所示，圖1的箭嘴標示出光線的走向。

測量腔入口3連接染液循環系統，染液經測量腔入口3進入測量腔，作為檢測器對染液色度驗測的試樣。染液經過測量腔之後會經測量腔出口4流出。

如圖1的箭嘴所示，在測量腔中有染液的情況下，位於測量腔一端的光束發射裝置7發出的光束會依次通過外法蘭中間的小孔，透鏡，內法蘭中間的小孔，測量腔內的染液試樣，另一端的外法蘭中間的小孔，透鏡，內法蘭中間的小孔，到達光束接收裝置8。光束接收裝置收集到的資訊經過控制器15分析染液的顏色。

本實施例將顏色檢測技術應用於染色機，並結合染色 機自動控制系統將檢測器提供的資料應用於染液的控制，以顏色檢測資料作為染液調節的指標，並可以執行染色機的任何指定動作和程式。

所述的動作包括容器上各種功能的執行或停止，例如其中一項以顏色檢測作為操作指標的功能是容器的排放功能。容器的流體出口可以採用分流設計，使所述容器擁有多於一個排放口，以污水濃度的高低劃分處理，減低汙水處理的成本，污染度偏低的排放液可被迴圈使用。借著量測到不同顏色資料以界定污水的濃度，再以主控制系統選擇合適的排放口將污水分階段處理。其具體實現的方式是，當清洗程式開始時，容器內殘餘染液的濃度較高，這時可使用其中一條排水喉路，當濃度逐漸降低至一定程度時，便使用另一條排水喉路。這樣較污濁和較清澈的水能被分開處理，通過引入本發明實施於染色機上實現分流排放功能，是本發明另一優勝之處。

所述程式可由清洗織物的基本例子說明。於織物處染過後，一般情況下容器中裝載著濃度非常高的染液，而迴圈喉路上的顏色檢測裝置亦偵測到相若的資料。這時透過中央處理系統啟動默認的清洗程式，所述程式於染色機上執行的動作是：開啟入水閥引入清水，同時開啟排水閥維持水位穩定，迴圈泵不停地將染色機內的流體攪動。此動作使容器內的染液被導入的清水稀釋，而顏色檢測系統所讀取的顏色資料亦不斷變化。透過中央處理系統默認的參數，使檢測到的顏色或其變化率達到某一界限時停止清洗 程式。程式完結後，容器內的染液濃度便達至預想的水準，做出清洗的效果。所述的顏色界限由操作人員按其經驗輸入並由中央處理系統儲存記錄，於往後處染織物時可透過已輸入的設定重複上述的步驟，實現操作自動化。

在圖2的實施例上，顯示了一種裝置有顏色檢測器1的染色機13。所述染色機包含一容器裝載染液及織物，其中所述容器有一迴圈喉路14讓染液於染色機上運行，所述迴圈喉路上有一迴圈泵提供動力促使染液行走。一個毛屑篩檢程式16安裝在迴圈喉路位於染液檢測器前的位置上，將染液中的毛屑隔除。

所述容器接駁一流體入口以導入染液或清潔劑等處染織物所使用的化學品，一流體出口提供排放通道將容器內不需要的化學品從容器中排走。所述流體入口和流體出口均分別連接入水閥17和排水閥18。入水閥及排水閥的開關連接至染色機的控制器15。顏色檢測系統位於迴圈喉路上，使染液通過所述系統。系統即時檢測顏色並透過連接線將資料傳輸至中央處理系統。所述中央處理系統內置一數學模型，並依據所述模型將接收到的顏色資料變換成相對的控制指令，控制入水閥和排水閥的開關。顏色資料與閥門開度的關係可藉由變換數學模型中的因數而更改，以配合理想的效果。

圖3顯示了一種備有兩個排水閥門的染色機設置。擁有多於一個排水閥門可配合顏色檢測系統提高其應用性。其實施方式是透過分析腔體中的染液顏色來決定閥門的開 關動作，這步驟尤用於排放染液或洗水的程式中。比如說，系統默認程式的終結點為某個指定的顏色D：(d₁,d₂,d₃)。顏色檢測系統即時將量度到的RGB數值傳送至控制系統中，直至顏色檢測器測出的染液顏色與設定顏色的三原色指數(亦即RGB數值)d₁,d₂,d₃吻合，控制系統便定義該程式的完結，執行與程式完結有關的動作，而圖三所示的動作便與機器上的閥門有關。透過以染液顏色決定機器上的閥門開關，可做出改變染液顏色或保持染液於目前狀態的效果。

比如說染液顏色到達某設定值而開啟閥門，容許外來的溶劑混入染液中以改變其特性，可視為一種自動化的染液調整方式。借著瞭解染液顏色與其化學形態的關係，可準確判斷染液的狀況，而根據所屬工藝於特定的時候注入不同助劑，取代以肉眼觀察變化而導致注料時機上的偏差。相反地亦可設定到達某色度而關閉閥門，以隔絕染液與外來物料接觸而停留在某種狀態，讓織物與染液於穩定的狀態下進行上色、固色或清潔等染色常見的步驟。

圖3的染液循環系統設置有一個注入點和兩個排放點，分別由入水閥17、排水閥18和第二排水閥19控制。三個閥門的動作由控制器15控制，可借著三個閥門之間的開關組合動作改變染液的狀況，而執行這些動作的先決條件則由顏色檢測裝置所檢測到的資料決定。舉例說從不同的顏色去選擇開啟適合的排水閥，方便進行分類處理，亦可同時開啟入水閥，不斷稀釋染液以達至洗水效果 等。這些動作是本技術領域人士可預想到的，關鍵是對顏色檢測器的應用和閥門之間的控制關係。

當然，在一台染色機的中央處理系統中，可以控制的不只限於入水和排水閥門。任何閥門以外的執行器或促動裝置也可能成為與顏色檢測器相連的終端控制，例如點亮機器上的一盞指示燈，也是一種簡單常見的設計。本發明可視為一種染色機上的感測器。

1‧‧‧染液顏色檢測裝置

6‧‧‧清洗管道

13‧‧‧染色機

14‧‧‧迴圈喉路

15‧‧‧控制器

16‧‧‧篩檢程式

17‧‧‧入水閥

18‧‧‧排水閥

Claims (5)

1. 一種染色機水洗程式的檢測和控制方法，方法的步驟是：把染色機染色的容器內盛載的染液引入染液測量腔室；由發射裝置發出光束，光束穿過染液測量腔室中的染液後，由接收裝置接收和收集；接收感應裝置連接至主控制系統，主控制系統對接收感應裝置傳送來的資料分析，利用顏色資料界定染液的濃度；主控制系統根據所界定的染液的濃度及其它指標參照設定值選擇排放口將染色的容器內盛載的染液分階段排放；主控制系統在檢測到的顏色或其變化率達到設定值時控制清洗程式停止，其中，所述的染液測量腔室的出入口裝置有閥門，於染液充滿所述腔室時關閉一段短暫時間後再次將染液引入測量腔室並再次對染液檢測，如此重複進行，連續檢測測量腔室內的染液。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的染色機水洗程式的檢測和控制方法，其中所述發射裝置發射出的光束是LED燈發出的白光。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的染色機水洗程式的檢測和控制方法，其中所述的接收裝置是RGB感測器。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的染色機水洗程式的檢測和控制方法，其中所述的染液是清洗染織物的水溶液。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的染色機水洗程式的檢測和控制方法，其中所述的設定值由主控制系統的電腦控制和儲存。