TWI790803B - 紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一種紡織品檢測模組，適於檢測待測物。紡織品檢測模組包括高度感測器、激發光源、光學檢測器以及聚焦器。高度感測器適於測量待測物的高度，以產生高度信號。激發光源提供激發光束。光學檢測器配置於激發光束的傳遞路徑上，適於接收激發光束並沿光軸射出激發光束以及接收檢測光束以產生檢測結果。聚焦器配置於由光學檢測器所射出的激發光束的傳遞路徑上。聚焦器包括聚焦透鏡，適於將激發光束轉換成聚焦激發光束。聚焦激發光束由聚焦器傳遞至待測物以產生檢測光束，其中聚焦器依據高度信號調整聚焦透鏡的位置。高度感測器對在輸送路徑的第一位置的待測物進行高度測量，光學檢測器對在輸送路徑的第二位置的待測物進行光學檢測，且待測物由第一位置沿輸送路徑移動至第二位置。

Description

紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法
本案是有關於一種檢測模組、分選系統及其使用方法，且特別是有關於一種紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法。
全球紡織品消費量成長快速，2015年全球纖維消費量約9,600萬噸，2050年將增至2.57億噸，歐盟要求成員國從2025年開始進行紡織品專門回收。但紡織品使用的纖維材料種類太多元，常因不同的機能性用途，採用混紡纖維，且織物顏色花樣眾多，大幅增加了織物回收分類的困難性。
目前市面上的光譜分選器以顏色感光耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）分選器、近紅外線（Near Infrared，NIR）分選器（如Brisort公司）及可見光拉曼（Raman）分選器（如Recycle time株式會社）為常見的PET回收所使用的分選器。但紡織品使用的纖維材料種類太多元，常因不同的機能性用途，採用混紡纖維，增加了織物回收的困難。
本案提供一種紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法，可大幅提升待測物的光學檢測效率及精度，進而提升待測物的分選效率。
本案提供一種紡織品檢測模組，適於檢測待測物。紡織品檢測模組包括高度感測器、激發光源、光學檢測器以及聚焦器。高度感測器適於測量待測物的高度，以產生高度信號。激發光源提供激發光束。光學檢測器配置於激發光束的傳遞路徑上，適於接收激發光束並沿光軸射出激發光束以及接收檢測光束以產生檢測結果。聚焦器配置於由光學檢測器所射出的激發光束的傳遞路徑上。聚焦器包括聚焦透鏡，適於將激發光束轉換成聚焦激發光束。聚焦激發光束由聚焦器傳遞至待測物以產生檢測光束，其中聚焦器依據高度信號調整聚焦透鏡的位置。高度感測器對在輸送路徑的第一位置的待測物進行高度測量，光學檢測器對在輸送路徑的第二位置的待測物進行光學檢測，且待測物由第一位置沿輸送路徑移動至第二位置。
本案另提供一種紡織品分選系統，包括輸送裝置、紡織品檢測模組以及至少一分選模組。輸送裝置適於沿輸送路徑移動待測物。紡織品檢測模組為如前述之紡織品檢測模組，配置於輸送裝置。至少一分選模組配置於輸送裝置，光學檢測器位於高度感測器與至少一分選模組之間，至少一分選模組依據檢測結果分選待測物。
本案另提供一種紡織品分選系統的使用方法，其步驟包括：提供待測物至輸送裝置以沿輸送路徑移動；測量待測物的高度以產生高度信號；依據高度信號調整聚焦器；提供聚焦激發光束至待測物以產生檢測光束；接收檢測光束以產生檢測結果；以及依據檢測結果分選待測物。其中，待測物位在輸送路徑的第一位置時進行高度測量，待測物位在輸送路徑的第二位置時進行光學檢測，且待測物由第一位置沿輸送路徑移動至第二位置。
基於上述，在本發明的紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法中，高度感測器測量待測物的高度以產生高度信號。聚焦器依據高度信號調整聚焦透鏡的位置，以使得光學檢測器沿光軸射出的光束可達良好聚焦效果，進而提升檢測光束的品質。光學檢測器接收檢測光束以產生良好的檢測結果。因此，高度感測器可對在輸送路徑的第一位置的待測物進行高度測量，而光學檢測器可對在輸送路徑的第二位置的待測物進行光學檢測，且待測物由第一位置沿輸送路徑移動至第二位置。如此一來，輸送裝置可持續不間斷地運輸待測物，可提升待測物的光學檢測效率及精度，進而提升待測物的分選效率。
為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本案一實施例的紡織品分選系統的示意圖。請參考圖1。本實施例提供一種紡織品分選系統50，適於分選待測物20。紡織品分選系統50包括輸送裝置60、紡織品檢測模組100以及至少一分選模組70。紡織品分選系統50適於對待測物20進行分析及分類，以利紡織品的回收再利用。待測物20例如為混合材料的紡織品，如衣物、布料、布質物體等。
輸送裝置60例如為包括有輸送帶的設備，適於不間斷且持續地沿輸送路徑A輸送待測物20。詳細而言，輸送裝置60的各站裝置處配置有多個位置偵測器，適於偵測待測物20以回傳待測物20的具體位置，進而使各站裝置可以對待測物20進行工作。本案並不限制這些位置偵測器的數量與類型。
紡織品檢測模組100配置於輸送裝置60，適於檢測待測物20的材料組成以產生檢測結果，以利分選模組70進行分選。紡織品檢測模組100包括高度感測器110、激發光源120、光學檢測器130以及聚焦器140。
分選模組70配置於輸送裝置60，且光學檢測器130位於高度感測器110與分選模組70之間。舉例而言，分選模組70例如包含撥板，但也可以是氣吹裝置或機械手臂等可進行分選的裝置，本案並不限於此。分選模組70依據紡織品檢測模組100的檢測結果來分選待測物20。
圖2為圖1的紡織品分選系統之高度感測器的側視示意圖。請參考圖1及圖2。高度感測器110適於測量待測物20的高度以產生高度信號S1。舉例而言，高度感測器110包括雷射光源112、聚光鏡114以及接收元件116。雷射光源112例如為655奈米波長的雷射光源，提供測量光束L0至待測物20，測量光束L0在入射待測物20後會反射回來，並由接收元件116接收。聚光鏡114配置在測量光束L0經待測物20反射後的傳遞路徑上，以匯聚測量光束L0，接收元件116則適於接收測量光束L0，以產生帶有待測物20高度資訊的高度信號S1。
在本實施例中，高度感測器110對在輸送路徑A的第一位置P1的待測物20進行高度測量。此外，在本實施例中，對單一待測物20進行高度測量所需的時間約為10毫秒，相較於輸送裝置60之輸送帶較為緩慢的移動速度，可使高度感測器110在對待測物20進行高度測量時，輸送裝置60不需停止移動待測物20。換句話說，在測量過程中，輸送裝置60可持續不間斷地運輸待測物20。因此，可提升後續檢測待測物20的效率。進一步來說，由於輸送裝置60並未停止移動待測物20，因此高度感測器110在進行高度測量的時候，會根據待測物20在輸送裝置60對應水平位置之高度起伏變化，量測出連續的高度資訊變化情形來產生高度信號S1，以供後續聚焦器140依據高度信號S1調整聚焦位置（容後詳述）。
在一實施例中，高度感測器110對待測物20進行高度測量時，係採用單點量測來進行調焦。詳細來說，高度感測器110對單一的待測物20進行單次的高度量測，也就是待測物20在水平位置的最大長度D1中，取單一點的位置來產生高度信號S1，使後續聚焦器140依據高度信號S1調整聚焦位置，亦即在此實施例中，聚焦器140會對於此待測物20的高度進行單次的調焦。
然而，在另一實施例中，高度感測器110對待測物20進行高度測量時，係採用多點量測來進行調焦。詳細來說，高度感測器110對單一的待測物20進行多次的高度量測，也就是待測物20在水平位置的最大長度D1中，取多個點的位置來產生多個高度信號S1，使後續聚焦器140依據多個高度信號S1調整聚焦位置，亦即在此實施例中，聚焦器140對於此待測物20會隨著輸送裝置60的移動來進行多次的調焦。
圖3為圖1的紡織品分選系統之激發光源以及光學檢測器的側視示意圖。請參考圖1及圖3。激發光源120提供激發光束L1至光學檢測器130。在本實施例中，激發光源120為紅外雷射發光裝置，且激發光束L1的波長大於900奈米。在一實施例中，激發光束L1的波長為1064奈米。
光學檢測器130配置於激發光束L1的傳遞路徑上，適於接收激發光源120所提供的激發光束L1，並沿光軸I射出激發光束L1。此外，光學檢測器130接收帶有拉曼信號的檢測光束L3以產生檢測結果。具體而言，光學檢測器130包括拉曼光學儀132以及紅外線光譜儀134。拉曼光學儀132適於接收激發光束L1並射出激發光束L1至聚焦器140。紅外線光譜儀134則接收來自拉曼光學儀132之帶有待測物20之拉曼信號的檢測光束L3，並根據檢測光束L3之拉曼信號以產生檢測結果。
更進一步而言，拉曼光學儀132包括多個光學元件，例如是分色濾光器220（Dichroic filter）、電源濾波元件230（line filter）、點阻濾波元件250（notch filter）及/或光圈260等元件。藉由上述多個光學元件的組合配搭，可將1064奈米波長的激發光束L1導引至開口端O以沿光軸I出射，並且沿光軸I接收帶有拉曼信號的檢測光束L3，進而傳遞至紅外線光譜儀134。此外，拉曼光學儀132還可包括光學導引元件270，例如是光纖，適於接收並傳遞激發光束L1，進而可提升激發光源120的使用效率。
圖4為圖1的紡織品分選系統的聚焦器的側視示意圖。請參考圖1、圖3及圖4。聚焦器140配置於由光學檢測器130所射出的激發光束L1的傳遞路徑上。具體而言，聚焦器140包括聚焦透鏡142，適於將激發光束L1聚焦轉換成聚焦激發光束L2，而聚焦激發光束L2由聚焦器140傳遞至待測物20以產生帶有拉曼信號的檢測光束L3。而聚焦器140依據高度信號S1調整聚焦透鏡142的位置。
具體而言，在本實施例中，聚焦器140還包括承載件144、控制元件146以及驅動元件148。承載件144承載聚焦透鏡142。控制元件146接收由高度感測器110測量待測物20高度所產生的高度信號S1，並依據高度信號S1產生調整信號S2，進而提供調整信號S2至驅動元件148。驅動元件148依據調整信號S2沿調整路徑B移動承載件144的位置，進而移動聚焦透鏡142以調整激發光束L1在待測物20上的聚焦效果。其中，調整路徑B的延伸方向平行於光軸I（如圖3顯示）的延伸方向。
在本實施例中，光學檢測器130對在輸送路徑A的第二位置P2的待測物20進行光學檢測，且待測物20由第一位置P1沿輸送路徑A移動至第二位置P2。由於待測物20在第一位置P1時已透過高度感測器110進行高度的量測，當待測物20移動至第二位置P2時，聚焦透鏡142已依據高度信號S1而調整至適當的聚焦位置，故當光學檢測器130對待測物20進行光學檢測時，輸送裝置60也不需停止移動待測物20。換句話說，在光學檢測過程中，輸送裝置60可持續不間斷地運輸待測物20。如此一來，可大幅提升待測物20的光學檢測效率及精度，進而提升待測物20的分選效率。
值得一提的是，在不同的實施例中，聚焦透鏡142的移動速度對待測物20的高低起伏（即圖2所顯示的最大高度差D2）具有較大的容忍度。舉例而言，聚焦透鏡142的移動速度若達每秒120毫米，移動位置精度可小於或等於200微米，則輸送裝置60之輸送帶的速度可大於每秒5公分且小於每秒100公分。以相對關係可表示為： Δd / V L＜ L / V C。 其中， Δd為待測物20的最大高度差D2（如圖2顯示）； V L為聚焦透鏡142的移動速度； L為待測物20的最大長度D1（如圖1顯示）；以及 V C為輸送裝置60之輸送帶的速度（即待測物20的移動速度）。 或另可表示為：Δd / L ＜ V L/ V C，Δd / L可稱為待測物20的單位長度不平坦度。換句話說，待測物20的最大高度差D2與聚焦透鏡142的移動速度的比值小於待測物20的最大長度D1與待測物20的移動速度的比值。因此，可藉由調控聚焦透鏡142的移動速度與輸送裝置60的速度比，進一步檢測及分選不同尺寸待測物20以達到良好效率，但本案並不限於此。
此外，在一實施例中，聚焦器140與光學檢測器130並不具有連動關係，因此當聚焦器依據高度信號S1調整位置時，光學檢測器130並不會隨之移動，因此可以提升調焦的速度，達到快速移動追焦的功能。
圖5為光吸收強度對不同波長光所激發的拉曼信號的曲線圖。請參考圖5。圖5顯示了不同波長的激發光束針對不同顏色但相同材料的待測物20所產生的螢光吸收度結果。由圖5所顯示可知，使用波長小於785奈米的光作為激發光束時，不同顏色但相同材料的待測物20所產生的螢光吸收度結果容易被干擾。選用波長大於785奈米的光作為激發光束時，不同顏色但相同材料的待測物20所產生的螢光吸收度結果較為一致。因此，在一實施例中，激發光束L1的波長選用1064奈米有良好的效果，可避免所激發出的拉曼信號受到顏色的干擾。
圖6為本案一實施例的紡織品分選系統的使用方法的步驟流程圖。請參考圖1至圖4以及圖6。本實施例的紡織品分選系統的使用方法可應用於圖1所顯示的紡織品分選系統50，故以下說明以圖1所顯示的紡織品分選系統50為例。在本實施例中，首先，執行步驟S200，提供待測物20至輸送裝置60以沿輸送路徑A移動。接著，執行步驟S201，測量待測物20的高度以產生高度信號S1。具體而言，利用高度感測器110測量待測物20的高度以產生高度信號S1，並提供高度信號S1至聚焦器140。
接著，執行步驟S202，依據高度信號S1調整聚焦器140。其中，依據高度信號S1調整聚焦器140的方法還包括：接收高度信號S1；以及依據高度信號S1沿調整路徑B移動承載件144。具體而言，利用聚焦器140中的控制元件146接收高度信號S1，且利用控制元件146控制驅動元件148，進而帶動調整承載件144的位置，以使激發光束L1藉由聚焦透鏡142達成良好的聚焦效果。
接著，執行步驟S203，提供聚焦激發光束L2至待測物20以產生檢測光束L3。其中，上述提供聚焦激發光束L2至待測物20以產生檢測光束L3的方法還包括：提供激發光束L1；接收激發光束L1以轉換為聚焦激發光束L2；以及提供聚焦激發光束L2至待測物20以產生檢測光束L3。具體而言，利用激發光源120提供激發光束L1至拉曼光學儀132，再利用拉曼光學儀132將激發光束L1出射並傳遞至聚焦器140，通過聚焦透鏡142以形成聚焦激發光束L2。而聚焦激發光束L2由聚焦透鏡142傳遞至待測物20以產生帶有拉曼信號的檢測光束L3。
接著，執行步驟S204，接收檢測光束L3以產生檢測結果。具體而言，利用拉曼光學儀132接收沿原路徑傳遞回來的檢測光束L3，並將檢測光束L3傳遞至紅外線光譜儀134以進行檢測，最後利用紅外線光譜儀134的檢測結果獲得待測物20的材料資訊。
最後，執行步驟S205，依據檢測結果分選待測物20。具體而言，利用分選模組70依據檢測結果分選待測物20至正確的儲存處。換句話說，在光學檢測過程中，輸送裝置60可持續不間斷地運輸待測物20。如此一來，可大幅提升待測物20的光學檢測效率及精度，進而提升待測物20的分選效率。
綜上所述，在本案的紡織品檢測模組、紡織品分選系統及其使用方法中，高度感測器測量待測物的高度以產生高度信號。聚焦器依據高度信號調整聚焦透鏡的位置，以使得光學檢測器沿光軸射出的激發光束可達良好聚焦效果，進而提升檢測光束的品質。光學檢測器接收檢測光束以產生良好的檢測結果。因此，高度感測器可對在輸送路徑的第一位置的待測物進行高度測量，而光學檢測器可對在輸送路徑的第二位置的待測物進行光學檢測，且待測物由第一位置沿輸送路徑移動至第二位置。如此一來，輸送裝置可持續不間斷地運輸待測物，可提升待測物的光學檢測效率及精度，進而提升待測物的分選效率。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非適於限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
20:待測物 50:紡織品分選系統 60:輸送裝置 70:分選模組 100:紡織品檢測模組 110:高度感測器 112:雷射光源 114:聚光鏡 116:接收元件 120:激發光源 130:光學檢測器 132:拉曼光學儀 134:紅外線光譜儀 140:聚焦器 142:聚焦透鏡 144:承載件 146:控制元件 148:驅動元件 220:分色濾光器 230:電源濾波元件 250:點阻濾波元件 260:光圈 270:光學導引元件 A:輸送路徑 B:調整路徑 D1:最大長度 D2:最大高度差 L0:測量光束 L1:激發光束 L2:聚焦激發光束 L3:檢測光束 O:開口端 P1:第一位置 P2:第二位置 S1:高度信號 S200~S205:步驟
圖1為本案一實施例的紡織品分選系統的示意圖。 圖2為圖1的紡織品分選系統之高度感測器的側視示意圖。 圖3為圖1的紡織品分選系統之激發光源以及光學檢測器的側視示意圖。 圖4為圖1的紡織品分選系統的聚焦器的側視示意圖。 圖5為光吸收強度對不同波長光所激發的拉曼信號的曲線圖。 圖6為本案一實施例的紡織品分選系統的使用方法的步驟流程圖。
20:待測物
50:紡織品分選系統
60:輸送裝置
70:分選模組
100:紡織品檢測模組
110:高度感測器
120:激發光源
130:光學檢測器
140:聚焦器
A:輸送路徑
P1:第一位置
P2:第二位置

Claims (14)

  1. 一種紡織品檢測模組，適於檢測待測物，所述紡織品檢測模組包括： 高度感測器，適於測量所述待測物的高度，以產生高度信號； 激發光源，提供激發光束； 光學檢測器，配置於所述激發光束的傳遞路徑上，適於接收所述激發光束並沿光軸射出所述激發光束以及接收檢測光束以產生檢測結果；以及 聚焦器，配置於由所述光學檢測器所射出的所述激發光束的所述傳遞路徑上，所述聚焦器包括聚焦透鏡，適於將所述激發光束轉換成聚焦激發光束，所述聚焦激發光束由所述聚焦器傳遞至所述待測物以產生所述檢測光束； 其中，所述聚焦器依據所述高度信號調整所述聚焦透鏡的位置，且所述高度感測器對在輸送路徑的第一位置的所述待測物進行高度測量，所述光學檢測器對在所述輸送路徑的第二位置的所述待測物進行光學檢測，所述待測物由所述第一位置沿所述輸送路徑移動至所述第二位置。
  2. 如請求項1所述的紡織品檢測模組，其中所述待測物的最大高度差與所述聚焦透鏡的移動速度的比值小於所述待測物的最大長度差與所述待測物的移動速度的比值。
  3. 如請求項1所述的紡織品檢測模組，其中所述激發光源為紅外雷射發光裝置。
  4. 如請求項1所述的紡織品檢測模組，其中所述激發光束的波長大於900奈米。
  5. 如請求項1所述的紡織品檢測模組，其中所述光學檢測器包括拉曼光學儀以及紅外線光譜儀，所述拉曼光學儀接收所述激發光束並射出所述激發光束至所述聚焦器，所述紅外線光譜儀接收所述檢測光束以產生所述檢測結果。
  6. 如請求項5所述的紡織品檢測模組，其中所述拉曼光學儀包括光學導引元件，適於接收並傳遞所述激發光束。
  7. 如請求項1所述的紡織品檢測模組，其中所述聚焦器還包括承載件、控制元件以及驅動元件，所述承載件承載所述聚焦透鏡，所述控制元件接收所述高度信號，並依據所述高度信號產生調整信號，以提供所述調整信號至所述驅動元件，所述驅動元件依據所述調整信號沿調整路徑移動所述承載件的位置，所述調整路徑的延伸方向平行於所述光軸的延伸方向。
  8. 一種紡織品分選系統，適於分選待測物，包括： 輸送裝置，適於沿輸送路徑移動所述待測物； 紡織品檢測模組，係使用如請求項1-7任一所述之紡織品檢測模組，所述紡織品檢測模組配置於所述輸送裝置；以及 至少一分選模組，配置於所述輸送裝置，所述光學檢測器位於所述高度感測器與所述至少一分選模組之間，所述至少一分選模組依據所述檢測結果分選所述待測物。
  9. 如請求項8所述的紡織品分選系統，其中所述輸送裝置包含輸送帶，適於不間斷且持續地沿所述輸送路徑輸送所述待測物。
  10. 如請求項9所述的紡織品分選系統，其中所述至少一分選模組為氣吹裝置、機械手臂或撥板。
  11. 一種紡織品分選系統的使用方法，包括： 提供待測物至輸送裝置以沿輸送路徑移動； 測量所述待測物的高度以產生高度信號； 依據所述高度信號調整聚焦器； 提供聚焦激發光束至所述待測物以產生檢測光束； 接收所述檢測光束以產生檢測結果；以及 依據所述檢測結果分選所述待測物； 其中，所述待測物位在所述輸送路徑的第一位置時進行高度測量，所述待測物位在所述輸送路徑的第二位置時進行光學檢測，且所述待測物由所述第一位置沿所述輸送路徑移動至所述第二位置。
  12. 如請求項11所述的紡織品分選系統的使用方法，其中依據所述高度信號調整聚焦器的方法還包括： 接收所述高度信號；以及 依據所述高度信號沿調整路徑移動承載件，其中所述承載件承載聚焦透鏡。
  13. 如請求項11所述的紡織品分選系統的使用方法，其中對所述待測物進行高度測量或對所述待測物進行光學檢測時，不停止移動所述待測物。
  14. 如請求項11所述的紡織品分選系統的使用方法，其中提供所述聚焦激發光束至所述待測物以產生所述檢測光束的方法還包括： 提供激發光束； 接收所述激發光束以轉換為所述聚焦激發光束；以及 提供所述聚焦激發光束至所述待測物以產生所述檢測光束。
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