WO2006089438A1 - Vorrichtung und verfahren zum optischen abtasten eines länglichen textilen materials - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum optischen abtasten eines länglichen textilen materials Download PDF

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WO2006089438A1
WO2006089438A1 PCT/CH2006/000039 CH2006000039W WO2006089438A1 WO 2006089438 A1 WO2006089438 A1 WO 2006089438A1 CH 2006000039 W CH2006000039 W CH 2006000039W WO 2006089438 A1 WO2006089438 A1 WO 2006089438A1
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light
spectral range
textile material
spectral
optical scanning
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PCT/CH2006/000039
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Philipp Ott
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Uster Technologies Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for optically scanning an elongated textile material such as yarn, roving or card sliver, according to the preambles of the independent claims. It is particularly suitable for the detection of foreign substances in the elongated textile material.
  • Foreign substances are highly undesirable in yarns such as cotton or wool yarns. They can change the mechanical properties of the yarn and cause thread breaks during weaving. When dyeing, they take on a different color than the rest of the yarn and stand out in the finished fabric, which leads to a reduction in quality.
  • An example of such contaminants are residues of polypropylene films that are used for packaging raw cotton. Devices for the optical detection of such contaminants are known and are preferably used in combination with yarn cleaners which have defects such as Remove thick or thin spots or dirt from the yarn.
  • EP-O '761' 585 A generic device is disclosed in EP-O '761' 585.
  • the yarn to be scanned is moved lengthwise through a measuring slit and illuminated by a light source.
  • a first light receiver detects light transmitted through the yarn
  • a second light receiver detects light reflected from the yarn.
  • Appropriate processing of the transmission and reflection signals allows not only the detection of imperfections, but also their division into categories such as thick, thin or contamination.
  • EP-O '553' 446 which has two light sources and a light receiver, also achieves the same task, so that transmission and reflection measurements are also possible with appropriate timing.
  • EP-O '761' 585 shows WO-2004/044579.
  • a multicolored light source is used in it.
  • Appropriate processing of the received light signals of different colors allows different foreign substances present in the yarn to be distinguished from one another. In this way, interfering foreign substances can be removed, but non-interfering foreign substances can be left in the yarn.
  • Simultaneous optical scanning of a textile material with different wavelengths is also known from CH-674'379 or from DE-198 '59' 274.
  • FIG. 1 shows an output signal from an optical detector which is installed in a device according to the prior art, for example in the device according to DE-198 '59' 274.
  • the output signal is a function of a length of one through the device in the longitudinal direction moving bright yarn is shown, which has four differently colored defects or markings S, W, R, G, namely a broadband strongly absorbing (black, S), a broadband strongly reflecting (white, W), a red (R) and a green ( G).
  • S, W, R, G four differently colored defects or markings S, W, R, G, namely a broadband strongly absorbing (black, S), a broadband strongly reflecting (white, W), a red (R) and a green ( G).
  • the illumination is carried out with a broadband white light source and that the background reflects broadband, i. H. be white or light.
  • the background plays a role in such measurements in that light reaches the background directly and / or by means of scattering and at least partially from it
  • Direction of the detector is reflected and / or scattered.
  • the black defect can be easily detected against the white background.
  • the white, red and green defects only cause slight deviations from the basic level of the detector signal and are therefore not always reliably detected.
  • FIG. 1 A situation analogous to FIG. 1 exists if an absorbent (black or dark) background is used instead of a reflective one. Even those
  • Figure 2 shows a typical one for a dark yarn
  • the white defect W is the only one that has a large one
  • the signal changes, while the black S, red R or green G defect is difficult to detect.
  • a comparison of the signals recorded in FIGS. 1 and 2 could give rise to the desire to carry out a measurement with a white background on the one hand and a measurement with a black background on the other hand. In this way, at least black and white defects could be reliably detected and differentiated from one another. This would be with a serial arrangement of two detectors according to the prior art
  • the present invention eliminates the apparently unsolvable contradiction in the desired fusion of white and black backgrounds.
  • the basic idea of the solution according to the invention is to carry out two optical scans of the textile material with light of different colors and to match the colors of the light used and the background so that the
  • the optical scanning is thus of a "bright” background, the other of a “dark” '.
  • the invention thus combines the advantages of measurement with a light (or white) and dark (or black) background.
  • the invention enables reliable detection of both light and dark foreign substances.
  • it can also provide valuable information about the color of the textile material and foreign substances.
  • the invention thus makes it possible to differentiate between various foreign substances present in the textile material. Any interfering foreign substances can be removed, but non-interfering foreign substances can be left in the textile material. This increases the performance of the production machines.
  • the device according to the invention for optically scanning an elongated textile material includes first optical scanning means for optically scanning the textile material in a first spectral range and second optical scanning means for optically scanning the textile material in a second spectral range, which is different from the first spectral range.
  • the first and second optical scanning means are arranged against a background which reflects in a background spectral range, the intersection of which is not empty with the first spectral range and whose intersection with the second spectral range is essentially empty.
  • the textile material is optically scanned in a first spectral range and in a second spectral range, which is different from the first spectral range.
  • a background is chosen which reflects in a background spectral range, the intersection of which is not empty with the first spectral range and whose intersection with the second spectral range is essentially empty.
  • background means an environment of the textile material and / or the optical components used for optical scanning, from which light enters the light receivers used - be it by reflection or be it through
  • this is, for example, a measuring slit through which the textile material is moved and light wells through which the scanning light is guided, or at least parts thereof.
  • Figures 4 and 6 output signals from two or three detectors of a device according to the invention for differently colored defects
  • FIGS 7-12 different embodiments of the device according to the invention.
  • FIG. 3 The basic idea of the present invention is illustrated schematically in FIG. 3 using an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 also shows a wavelength-dependent reflectivity of a background of the device according to the invention.
  • the background influences the measurements because, in addition to the light interacting with the textile material, light that is reflected and / or scattered by the background is also always detected.
  • the background now reflects in a background spectral region 64, the intersection of which is not empty with the first spectral region 61 and the intersection of which is essentially empty with the second spectral region 62.
  • the background is green and the background spectral range 64 completely contains the first spectral range 61.
  • the choice of the spectral ranges 61, 62, 64 according to the invention has the consequence that the optical scanning with the green light takes place against a bright background while the optical scanning is done with the red light against a dark background. Therefore, the scanning with green light is particularly suitable for the detection of dark (or non-green) foreign matter and that with red light for the detection of bright (or red) foreign matter.
  • the invention thus combines the advantages of measuring with a white (or light) and black (or dark) background.
  • FIG. 4 schematically shows output signals of the optical scans with the spectral ranges 61, 62, 64 discussed in FIG. 3.
  • An output signal S G of the optical scan with green light against a green background is shown in FIG. 4 (a) and a is shown in FIG. 4 (b)
  • Output signal S R of optical scanning with red light against a green background is shown in FIG. 4 (b)
  • the output signals S G , S R are each recorded as functions of a length t of the textile material which is moved in the longitudinal direction by the device according to the invention and which has four differently colored defects, namely a black S, a white W, a red R and a green G. black defect S results in a large signal change with green scanning light, the white W with red scanning light.
  • FIGS. 5 and 6 show, in analog representations like FIGS. 3 and 4, a corresponding example in which three spectral ranges 61-63, which essentially correspond to the primary colors green (G), red (R) and blue (B) , can be used for scanning. In this example, one becomes reflective in the third, blue spectral range 63 and in the first, green spectral range 61
  • the present invention is in no way limited to visible light, but can also use electromagnetic radiation in IR or UV. Suitable algorithms for evaluating the light receiver signals S B , S G , S R corresponding to the individual scanning spectral ranges 61-63 are known.
  • FIGS. 7-10 schematically show important elements of various embodiments of the device 1 according to the invention.
  • the light sources 21, 22 can, for. B. LEDs (light-emitting diodes).
  • a background 4 (shown only very schematically) is green, like the light 51 of the first light source 21.
  • An elongated textile material 9 to be scanned is at least approximately perpendicular to the plane of the drawing and is moved through the device 1 along its longitudinal axis. Both the optical scanning with the green light 51 and the optical scanning with the red light 52 take place here in incident light, that is to say mainly light reflected and / or scattered on the textile material 9 is detected. In order to be able to distinguish the measurements with the green light 51 from those with the red light 52, it is advantageous to carry out the measurements one after the other.
  • the light sources 21, 22 can be switched on and off alternately periodically.
  • the time period must be chosen so short that practically the same point (in the longitudinal direction) of the textile material 9 is scanned with both the green light 51 and the red light 52, ie the textile material 9 should at most be within a fraction of the time period move a millimeter.
  • switching from one spectral range 61 to the other 62 can also take place using other means.
  • modulators not shown
  • they can be followed by modulators (not shown) which are synchronized with one another (for example so-called measurement choppers or choppers).
  • a color filter is connected upstream of the light receiver, the pass range of which is changed in time from green to red and vice versa.
  • that of FIG. 8 has a single light source 2 which emits broadband light, e.g. B. a white light emitting diode.
  • B. broadband light
  • the background 4 is again green.
  • This embodiment has the advantage over that of FIG. 7 that both light receivers 31, 32 continuously receive the respective light 51, 52 and can output their output signals; Modulation of the scanning light is not necessary.
  • a disadvantage of this embodiment is that the two light receivers 31, 32 are directed to different locations along the circumference of the textile material 9.
  • the embodiment of FIG. 7 or FIG. 8 will be preferred, wherein the device 1 according to the invention should in each case be structurally optimized for the intended application.
  • FIG. 9 shows a further development of the embodiment from FIG. 7, in which an additional, further light source 29 is provided for this purpose.
  • the further light source 29 is arranged beyond the textile material 9, so that its light 59 is partially absorbed by the textile material 9 and partially strikes the light receiver 3, analogously to the teaching of EP-O '553'446.
  • an additional, further light receiver 39 is provided as a further development of the embodiment of FIG.
  • the further light receiver 39 is arranged beyond the textile material 9, so that light emitted by the light source 2 is partially absorbed by the textile material 9 and partially impinges on the further light receiver 39, analogously to the teaching of EP-O '761' 585.
  • the spectrals Properties of the further light source 29 or of the further light receiver 39 are of less importance, as long as the light can be detected by the corresponding light receiver 3 or 39; simple monochromatic light-emitting diodes 29 or simple broadband silicon light receivers 39 can therefore be used for this purpose /
  • FIGS. 11 and 12 presented two embodiments that use a combination of incident light and transmitted light measurement.
  • FIG. 11 is analogous to that of FIG. 7. Again, there are two differently colored, preferably synchronously modulated, light sources 21, 22 and a single light receiver 3. However, the green light source 21 illuminates the textile material 9, so that the
  • FIG. 12 shows an embodiment which is analogous to .
  • FIG. 8 uses a single broadband light source 2 and two selectively detecting light receivers 31, 32.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments discussed above. With knowledge of the invention, the person skilled in the art will be able to derive further variants which also belong to the subject of the present invention.
  • 4 different wavelength ranges can be selected for the optical scans and the background will. More than two spectral ranges can be used for optical scanning.

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Abstract

Die Vorrichtung (1) zum optischen Abtasten eines Garns (9) beinhaltet erste optische Abtastmittel (21, 3) zum optischen Abtasten des Garns (9) in einem ersten Spektralbereich und zweite optische Abtastmittel (22, 3) zum optischen Abtasten des Garns (9) in einem weiten Spektralbereich, der vom ersten Spektralbereich verschieden ist. Die ersten (21, 3) und zweiten (22, 3) optischen Abtastmittel sind vor einem Hintergrund (4) angeordnet, welcher im ersten Spektralbereich reflektiert, im zweiten Spektralbereich hingegen nicht. So vereinigt die Erfindung die Vorteile der Messung mit hellem und dunklem Hintergrund (4). Dadurch können sowohl helle als auch dunkle. Fremdstoffe im Garn (9) zuverlässig erkannt und verschiedene Fremdstoffe voneinander unterschieden werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials wie Garn, Vorgarn oder Kardenband, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Sie eignet sich insbesondere zur Erkennung von Fremdstoffen im länglichen textilen Material.
Fremdstoffe sind in Garnen wie Baumwoll- oder Wollgarnen höchst unerwünscht. Sie können die mechanischen Eigenschaften des Garns verändern und beim Weben Fadenbrüche verursachen. Beim Färben nehmen sie eine andere Farbe als das übrige Garn an und fallen im fertigen Gewebe auf, was zu einer Qualitätsminderung führt. Ein Beispiel für derartige Fremdstoffverunreinigungen sind Reste von Polypropylenfolien, die zur Verpackung von Rohbaumwolle verwendet werden. Vorrichtungen zur optischen Erkennung derartiger Verunreinigungen sind bekannt und werden vorzugsweise in Kombination mit Garnreinigern eingesetzt, die Fehlstellen wie Dick- oder Dünnstellen oder eben Verunreinigungen aus dem Garn entfernen.
Eine gattungsgemässe Vorrichtung ist in der EP-O '761 '585 offenbart. Das abzutastende Garn wird durch einen Messspalt in Längsrichtung bewegt und von einer Lichtquelle beleuchtet. Ein erster Lichtempfänger detektiert durch das Garn transmittiertes Licht, ein zweiter Lichtempfänger detektiert vom Garn reflektiertes Licht. Eine geeignete Verarbeitung des Transmissions- und des Reflexionssignals erlaubt nicht nur die Erkennung von Fehlstellen, sondern auch ihre Einteilung in Kategorien wie Dickstelle, Dünnstelle oder Verunreinigung. Dieselbe Aufgabe löst auch die EP-O ' 553' 446, die zwei Lichtquellen und einen Lichtempfänger aufweist, so dass bei entsprechender zeitlicher Ansteuerung auch Transmissions- und Reflexionsmessungen möglich sind.
Eine Weiterentwicklung der in der EP-O '761 '585 offenbarten Vorrichtung zeigt die WO-2004/044579. Darin wird eine mehrfarbige Lichtquelle verwendet. Eine geeignete Verarbeitung der empfangenen Lichtsignale verschiedener Farben erlaubt es, verschiedene im Garn vorhandene Fremdstoffe voneinander zu unterscheiden. So können gegebenenfalls störende Fremdstoffe entfernt, nicht störende Fremdstoffe hingegen im Garn belassen werden. Eine gleichzeitige optische Abtastung eines textilen Materials mit verschiedenen Wellenlängen ist auch aus der CH-674'379 oder aus der DE-198' 59 ' 274 bekannt.
In Figur 1 ist ein Ausgangssignal eines optischen Detektors dargestellt, der in einer Vorrichtung gemäss dem Stand der Technik eingebaut ist, etwa in der Vorrichtung gemäss der DE- 198' 59' 274. Das Ausgangssignal ist als Funktion einer Länge eines durch die Vorrichtung in Längsrichtung bewegten hellen Garns dargestellt, welches vier verschiedenfarbige Fehlstellen oder Markierungen S, W, R, G aufweist, nämlich eine breitbandig stark absorbierende (schwarze, S) , eine breitbandig stark reflektierende (weisse, W) , eine rote (R) und eine grüne (G) . Es wird angenommen, dass die Beleuchtung mit einer breitbandigen weissen Lichtquelle erfolge, und dass der Hintergrund breitbandig reflektiere, d. h. weiss oder hell sei.
Der Hintergrund spielt bei derartigen Messungen insofern eine Rolle, als dass Licht direkt und/oder mittels Streuung auf den Hintergrund gelangt und von diesem zumindest teilweise in
Richtung des Detektors reflektiert und/oder gestreut wird.
Wie Figur 1 illustriert, ist vor dem weissen Hintergrund die schwarze Fehlstelle gut detektierbar . Die weisse, rote und grüne Fehlstelle verursacht jedoch nur schwache Abweichungen vom Grundniveau des Detektorsignals und werden daher nicht immer zuverlässig detektiert. Mit dem Einfluss des
Hintergrunds auf das Resultat einer optischen Abtastung eines Garns befasst sich die EP-O ' 197 ' 763. Gemäss der letzgenannten Schrift wird das Garn und sein Hintergrund diffus beleuchtet und das reflektierte Licht detektiert. Dabei wird der Hintergrund so gewählt, dass er eine ähnliche Reflektivität (z. B. eine ähnliche Farbe) aufweist wie das Garn, so dass die reflektierte Lichtintensität nur durch Fremdstoffe, nicht aber durch die Garndicke beeinflusst wird.
Eine zur Figur 1 analoge Situation liegt vor, wenn statt eines reflektierenden ein absorbierender (schwarzer oder dunkler) Hintergrund verwendet wird. Auch solche
Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, und
Figur 2 zeigt für ein dunkles Garn ein typisches
Ausgangssignal eines darin eingebauten Detektors. In diesem Fall hat die weisse Fehlstelle W als einzige eine grosse
Signaländerung zur Folge, während die schwarze S, rote R bzw. grüne G Fehlstelle schwer zu detektieren ist.
Ein Vergleich der in Figuren 1 und 2 aufgezeichneten Signale könnte den Wunsch aufkommen lassen, einerseits eine Messung mit weissem Hintergrund und andererseits eine Messung mit schwarzem Hintergrund durchzuführen. So könnten zumindest schwarze und weisse Fehlstellen zuverlässig detektiert und voneinander unterschieden werden. Dies wäre mit einer seriellen Anordnung von zwei Detektoren gemäss dem Stand der
Technik machbar, wobei ein erster Detektor mit einem weissen
Hintergrund und ein zweiter Detektor mit einem schwarzen
Hintergrund ausgestattet wäre. Eine solche serielle Anordnung hätte jedoch die Nachteile, dass sie gegenüber einer einfachen Anordnung doppelt so viel Platz brauchen würde und ihre Herstellungskosten doppelt so hoch wären. Dies wäre inakzeptabel. Eine andere Lösung sähe der Fachmann nicht - schliesslich können ja die völlig gegensätzlichen, d. h. weissen und schwarzen, Hintergründe nicht miteinander „verschmolzen" werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Abtastung von länglichem textilen Material anzugeben, welche eine noch empfindlichere und zuverlässigere Erkennung und Unterscheidung von Fremdstoffen im textilen Material ermöglichen. Wenn möglich, sollen verschiedene Fremdstoffe auch voneinander unterschieden werden können. Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch die Vorrichtung und das Verfahren, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung hebt den scheinbar unlösbaren Widerspruch bei der gewünschten Verschmelzung von weissem und schwarzem Hintergrund auf. Die Grundidee der erfindungsgemässen Lösung besteht darin, zwei optische Abtastungen des textilen Materials mit verschiedenfarbigem Licht vorzunehmen und die Farben des verwendeten Lichts und des Hintergrunds so aufeinander abzustimmen, dass der
Hintergrund die eine Lichtfarbe reflektiert und die andere absorbiert. Die eine optische Abtastung erfolgt also vor einem „hellen" Hintergrund, die andere vor einem „dunklen'" . So vereinigt die Erfindung die Vorteile der Messung mit hellem (oder weissem) und dunklem (oder schwarzem) Hintergrund.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine zuverlässige Erkennung von sowohl hellen als auch dunklen Fremdstoffe'n. Ausserdem kann sie auch wertvolle Information zur Farbe des textilen Materials und der Fremdstoffe liefern. Die Erfindung erlaubt also die Unterscheidung von verschiedenen im textilen Material vorhandenen Fremdstoffen. Gegebenenfalls störende Fremdstoffe können entfernt, nicht störende Fremdstoffe hingegen im textilen Material belassen werden. Dadurch wird die Leistung der Produktionsmaschinen gesteigert.
Dementsprechend beinhaltet die erfindungsgemässe Vorrichtung zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials erste optische Abtastmittel zum optischen Abtasten des textilen Materials in einem ersten Spektralbereich und zweite optische Abtastmittel zum optischen Abtasten des textilen Materials in einem zweiten Spektralbereich, der vom ersten Spektralbereich verschieden ist. Die ersten und zweiten optischen Abtastmittel sind vor einem Hintergrund angeordnet, welcher in einem Hintergrundspektralbereich reflektiert, dessen Schnittmenge mit dem ersten Spektralbereich nicht leer ist und dessen Schnittmenge mit dem zweiten Spektralbereich im Wesentlichen leer ist. Im erfindungsgemässen Verfahren zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials wird das textile Material in einem ersten Spektralbereich und in einem zweiten Spektralbereich, der vom ersten Spektralbereich verschieden ist, optisch abgetastet. Für die optische Abtastung wird ein Hintergrund gewählt, welcher in einem Hintergrundspektralbereich reflektiert, dessen Schnittmenge mit dem ersten Spektralbereich nicht leer ist und dessen Schnittmenge mit dem zweiten Spektralbereich im Wesentlichen leer ist.
Wenn in dieser Schrift von „Hintergrund" die Rede ist, so ist damit eine Umgebung des textilen Materials und/oder der für die optische Abtastung verwendeten optischen Komponenten gemeint, von der Licht in die verwendeten Lichtempfänger gelangt - sei es durch Reflexion, sei es durch Streuung. In typischen Vorrichtungen, wie sie etwa aus der EP-O '761 '585 oder der WO-2004/044579 bekannt sind, ist dies z. B. ein Messspalt, durch den das textile Material bewegt wird, und Lichtschächte, durch die das Abtastlicht geführt wird, oder zumindest Teile davon.
Begriffe wie „Licht", „optisch" etc. sind in dieser Schrift weit auszulegen, in dem Sinn, dass darunter nicht nur etwa sichtbares Licht zu verstehen ist, sondern elektromagnetische
Strahlung auch im ultravioletten (ÜV) und im infraroten (IR)
Spektralbereich. Nachfolgend werden einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert erläutert. Dabei zeigen schematisch: Figuren 1 und 2 Ausgangssignale von Detektoren von zwei
Vorrichtungen gemäss dem Stand der Technik für verschiedenfarbige Fehlstellen, Figur 3 und 5 Spektralverteilungen von emittiertem
Abtastlicht und eine Reflektivität eines Hintergrunds der erfindungsgemässen
Vorrichtung als Funktion der
Lichtwellenlänge, Figur 4 und 6 Ausgangssignale von zwei bzw. drei Detektoren einer erfindungsgemässen Vorrichtung für verschiedenfarbige Fehlstellen, und
Figuren 7-12 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in Figur 3 schematisch illustriert.
Darin ist als Funktion der Lichtwellenlänge einerseits eine
Spektralverteilung von Abtastlicht aufgetragen, das zur optischen Abtastung von textilern Material verwendet wird. Es wird Abtastlicht in mindestens zwei voneinander verschiedenen Spektralbereichen 61, 62 verwendet, z. B. grünes Licht und rotes Licht. Andererseits ist in Figur 3 auch eine wellenlängenabhängige Reflektivität eines Hintergrunds der erfindungsgemässen Vorrichtung eingezeichnet. Wie schon weiter oben erwähnt, beeinflusst der Hintergrund die Messungen, weil nebst dem mit dem textilen Material wechselwirkenden Licht immer auch vom Hintergrund reflektiertes und/oder gestreutes Licht detektiert wird. Gemäss der Erfindung reflektiert nun der Hintergrund in einem Hintergrundspektralbereich 64, dessen Schnittmenge mit dem ersten Spektralbereich 61 nicht leer ist und dessen Schnittmenge mit dem zweiten Spektralbereich 62 im Wesentlichen leer ist. Im hier diskutierten Beispiel ist der Hintergrund grün, und der Hintergrundspektralbereich 64 enthält vollständig den ersten Spektralbereich 61. Die erfindungsgemässe Wahl der Spektralbereiche 61, 62, 64 hat zur Folge, dass die optische Abtastung mit dem grünen Licht vor einem hellen Hintergrund erfolgt, während die optische Abtastung mit dem roten Licht vor einem dunklen Hintergrund erfolgt. Deshalb ist die Abtastung mit grünem Licht besonders geeignet zur Erkennung von dunklen (oder nicht-grünen) Fremdstoffen und diejenige mit rotem Licht zur Erkennung von hellen (oder roten) Fremdstoffen. So vereinigt die Erfindung die Vorteile der Messung mit weissem (oder hellem) und schwarzem (oder dunklem) Hintergrund.
Figur 4 zeigt schematisch Ausgangssignale der optischen Abtastungen mit den in Figur 3 diskutierten Spektralbereichen 61, 62, 64. Dargestellt ist in Figur 4 (a) ein Ausgangssignal SG der optischen Abtastung mit grünem Licht vor grünem Hintergrund und in Figur 4 (b) ein Ausgangssignal SR der optischen Abtastung mit rotem Licht vor grünem Hintergrund. Die Ausgangssignale SG, SR sind jeweils als Funktionen einer Länge t des in Längsrichtung durch die erfindungsgemässe Vorrichtung bewegten textilen Materials aufgezeichnet, das vier verschiedenfarbige Fehlstellen aufweist, nämlich eine schwarze S, eine weisse W, eine rote R und eine grüne G. Die schwarze Fehlstelle S ergibt mit grünem Abtastlicht eine grosse Signaländerung, die weisse W mit rotem Abtastlicht. Die rote Fehlstelle R führt bei beiden Ausgangssignalen SG, SR ZU einer grossen Signaländerung, während die grüne Fehlstelle G bei beiden Signalen SG, SR eine eher kleine Signaländerung bewirkt. Jedenfalls ist aus dieser Grafik ersichtlich, dass dank der gezielten Abstimmung von Beleuchtung und Hintergrund zumindest schwarze S und weisse W Fehlstellen mit derselben Vorrichtung zuverlässig erkannt und voneinander unterschieden werden können.
Aus den Detektorsignalen lässt sich auch Information über die Farbe des textilen Materials und/oder der Fehlstellen S, W, R, G gewinnen. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehr als zwei Spektralbereiche 61, 62 zur optischen Abtastung verwendet werden. Die Figuren 5 und 6 zeigen, in analogen Darstellungen wie die Figuren 3 und 4, ein entsprechendes Beispiel, in dem drei Spektralbereiche 61-63, die im Wesentlichen den Grundfarben grün (G) , rot (R) bzw. blau (B) entsprechen, zum Abtasten verwendet werden. In diesem Beispiel wird ein im dritten, blauen Spektralbereich 63 und im ersten, grünen Spektralbereich 61 reflektierender
Hintergrund angenommen. Wie aus Figur 6 ersichtlich, liefert diese Ausführungsform für jede der Fehlstellenfarben R, G, B mindestens eine deutliche Änderung eines der Ausgangssignale SB, SG, SR. Dies im Gegensatz zur Ausführungsform der Figuren 3 und 4, wo Grün G für beide Abtastlichtfarben 61, 62 nur eine schwache Signaländerung ergab und so gewissermassen eine „blinde Farbe" darstellte.
Wie schon weiter oben erwähnt, ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf sichtbares Licht beschränkt, sondern kann auch elektromagnetische Strahlung im IR oder UV verwenden. Geeignete Algorithmen zur Auswertung der den einzelnen Abtastspektralbereichen 61-63 entsprechenden Lichtempfängersignale SB, SG, SR sind bekannt.
Die Figuren 7-10 zeigen schematisch wichtige Elemente von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung 1.
In der Ausführungsform von Figur 7 sind zwei verschiedene Lichtquellen 21, 22, eine erste Lichtquelle 21 zum Aussenden von grünem Licht 51 und eine zweite Lichtquelle 22 zum
Aussenden von rotem Licht 52, und ein einziger Lichtempfänger
3 vorhanden, der sowohl grünes Licht 51 als auch rotes Licht
52 Licht empfangen kann. Die Lichtquellen 21, 22 können z. B. Leuchtdioden (light-emitting diodes, LEDs) sein. Ein (nur sehr schematisch eingezeichneter) Hintergrund 4 ist grün, wie das Licht 51 der ersten Lichtquelle 21. Ein abzutastendes längliches textiles Material 9 steht zumindest annähernd senkrecht zur Zeichenebene und wird entlang seiner Längsachse durch die Vorrichtung 1 hindurch bewegt. Sowohl die optische Abtastung mit dem grünen Licht 51 als auch die optische Abtastung mit dem roten Licht 52 erfolgt hier im Auflicht, d. h. es wird hauptsächlich am textilen Material 9 reflektiertes und/oder gestreutes Licht detektiert. Um die Messungen mit dem grünen Licht 51 von denjenigen mit dem roten Licht 52 voneinander unterscheiden zu können, ist es vorteilhaft, die Messungen nacheinander durchzuführen. Zu diesem Zweck können die Lichtquellen 21, 22 periodisch abwechslungsweise ein- und ausgeschaltet werden. Die Zeitperiode muss dabei derart kurz gewählt werden, dass praktisch dieselbe Stelle (in Längsrichtung) des textilen Materials 9 sowohl mit dem grünen Licht 51 als auch mit dem roten Licht 52 abgetastet wird, d. h. das textile Material 9 sollte sich innerhalb der Zeitperiode höchstens um Bruchteile eines Millimeters fortbewegen. Selbstverständlich kann das Umschalten vom einen Spektralbereich 61 zum anderen 62 auch mit anderen Mitteln erfolgen. Statt die Lichtquellen 21, 22 selbst ein- und auszuschalten, können ihnen (nicht eingezeichnete) miteinander synchronisierte Modulatoren (z. B. so genannte Messzerhacker oder Chopper) nachgeschaltet werden. In einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform ist dem Lichtempfänger ein Farbfilter vorgeschaltet, dessen Durchlassbereich zeitlich von grün zu rot und umgekehrt verändert wird. Im Unterschied zur Ausführungsform von Figur 7 weist diejenige von Figur 8 eine einzige Lichtquelle 2 auf, die breitbandig Licht emittiert, z. B. eine weisse Leuchtdiode. Dafür sind zwei Lichtempfänger 31, 32 vorhanden, die geeignet sind, verschiedenfarbiges Licht zu detektieren. Dies kann auf einfache Weise z. B. durch Vorschalten eines ersten, grünen Farbfilters 33 vor einen ersten Lichtempfänger 31 und eines zweiten, roten Farbfilters 34 vor einen zweiten Lichtempfänger 32 bewerkstelligt werden. Das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht, das sowohl eine grüne Komponente 51 als auch eine rote Komponente 52 enthält, fällt auf das textile Material 9 und wird von diesem zumindest teilweise in die Lichtempfänger 31, 32 reflektiert und/oder gestreut. Der Hintergrund 4 ist wiederum grün. Diese Ausführungsform hat gegenüber derjenigen von Figur 7 den Vorteil, dass beide Lichtempfänger 31, 32 kontinuierlich das jeweilige Licht 51, 52 empfangen und ihre Ausgangssignale abgeben können; eine Modulation des Abtastlichtes ist nicht nötig. Als Nachteil dieser Ausführungsform ist dagegen zu nennen, dass die beiden Lichtempfänger 31, 32 auf verschiedene Stellen entlang des Umfangs des textilen Materials 9 gerichtet sind. Je nach Anwendung wird man die Ausführungsform von Fig. 7 oder Fig. 8 bevorzugen, wobei die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 jeweils auf die anvisierte Anwendung konstruktiv optimiert werden sollte.
Selbstverständlich ist es möglich, weitere Elemente zu den hier schematisch dargestellten Ausführungsformen hinzuzufügen. So kann es vorteilhaft sein, Dickenabtastmittel für die Erfassung der Dicke des textilen Materials 9 vorzusehen, um Dickstellen, Dünnstellen und Verunreinigungen voneinander unterscheiden zu können. Figur 9 zeigt eine Weiterentwicklung der Ausführungsform, von Fig. 7, in welcher zu diesem Zweck eine zusätzliche, weitere Lichtquelle 29 vorgesehen ist. Die weitere Lichtquelle 29 ist jenseits des textilen Materials 9 angeordnet, so dass ihr Licht 59 teilweise vom textilen Material 9 absorbiert wird und teilweise auf den Lichtempfänger 3 auftrifft, analog zur Lehre der EP-O ' 553' 446. In der Ausführungsform von Figur 10 ist, als Weiterentwicklung der Ausführungsform von Fig. 8, ein zusätzlicher, weiterer Lichtempfänger 39 vorgesehen. Der weitere Lichtempfänger 39 ist jenseits des textilen Materials 9 angeordnet, so dass von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht teilweise vom textilen Material 9 absorbiert wird und teilweise auf den weiteren Lichtempfänger 39 auftrifft, analog zur Lehre der EP-O ' 761' 585. Die spektralen Eigenschaften der weiteren Lichtquelle 29 bzw. des weiteren Lichtempfängers 39 sind dabei von geringerer Bedeutung, solange das Licht vom entsprechenden Lichtempfänger 3 bzw. 39 detektiert werden kann; es können also zu diesem Zweck einfache monochromatische Leuchtdioden 29 bzw. einfache breitbandige Silizium-Lichtempfänger 39 verwendet werden/
Während die Messungen in den Ausführungsformen der Figuren 7 und 8 im Auflicht erfolgen, werden in den Figuren 11 und 12 zwei Ausführungsformen vorgestellt, die eine Kombination von Auflicht- und Durchlichtmessung verwenden.
Die Ausführungsform von Figur 11 ist analog zu derjenigen von Fig. 7. Es sind wiederum zwei verschiedenfarbige, vorzugsweise synchron modulierte Lichtquellen 21, 22 und ein einziger Lichtempfänger 3 vorhanden. Die grüne Lichtquelle 21 durchleuchtet aber das textile Material 9, so dass die
Abtastung mit grünem Licht 51 im Durchlicht erfolgt. Die Abtastung mit rotem Licht 52 wird hingegen, wie in Figur 7, im Auflicht vorgenommen. Der Hintergrund 4 ist grün.
Schliesslich zeigt Figur 12 eine Ausführungsform, welche in Analogie zur . Figur 8 eine einzige breitbandige Lichtquelle 2 und zwei selektiv detektierende Lichtempfänger 31, 32 verwendet. Der grünes Licht 51 detektierende erste Lichtempfänger 31 misst transmittiertes, der rotes Licht 52 detektierende zweite Lichtempfänger 32 misst reflektiertes Licht. Da die Lichtempfänger 31, 32 beidseitig des textilen Materials 9 angeordnet sind, muss der grüne Hintergrund 4 entsprechend angeordnet sein.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben diskutierten Ausführungsbeispiele beschränkt. Bei Kenntnis der Erfindung wird der Fachmann weitere Varianten herleiten können, die auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören. Insbesondere können für die optischen Abtastungen und den Hintergrund 4 andere Wellenlängenbereiche gewählt werden. Es können mehr als zwei Spektralbereiche zum optischen Abtasten verwendet werden.
Bezugszeichenliste :
1 Vorrichtung
2 Lichtquelle
21 erste Lichtquelle
22 zweite Lichtquelle 29 weitere Lichtquelle
3 Lichtempfänger
31 erster Lichtempfänger
32 zweiter Lichtempfänger
33 erstes Farbfilter
34 zweites Farbfilter 39 weiterer Lichtempfänger
4 Hintergrund
51 Licht im ersten Spektralbereich 52 Licht im zweiten Spektralbereich
59 Licht zum Abtasten der Dicke
61 erster Spektralbereich
62 zweiter Spektralbereich 63 dritter Spektralbereich
64 Hintergrundspektralbereich
9 textiles Material

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials (9), beinhaltend erste optische Abtastmittel (21, 3) zum optischen Abtasten des textilen Materials (9) in einem ersten Spektralbereich (61) und zweite optische Abtastmittel (22, 3) zum optischen Abtasten des textilen Materials (9) in einem zweiten Spektralbereich (62), der vom ersten Spektralbereich (61) verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten optischen Abtastmittel (21, 22, 3) vor einem Hintergrund (4) angeordnet sind, welcher in einem Hintergrundspektralbereich (64) reflektiert, dessen Schnittmenge mit dem ersten Spektralbereich (61) nicht leer ist und dessen Schnittmenge mit dem zweiten Spektralbereich (62) im Wesentlichen leer ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die ersten und die zweiten optischen Abtastmittel (21, 22, 3) eine Lichtquelle (21, 22) , vorzugsweise eine Leuchtdiode, und einen Lichtempfänger (3) beinhalten.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (1) eine erste, im ersten Spektralbereich (61) emittierende Lichtquelle (21) , eine zweite, im zweiten
Spektralbereich (62) emittierende Lichtquelle (22) und einen im ersten (61) und zweiten (62) Spektralbereich empfindlichen Lichtempfänger (3) beinhaltet, und wobei die erste (21) und zweite (22) Lichtquelle und der Lichtempfänger (3) derart angeordnet sind, dass von der ersten (21) und zweiten (22) Lichtquelle emittiertes Licht (51, 52) zumindest teilweise von ein und demselben Lichtempfänger (3) detektierbar ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (1) eine im ersten (61) und im zweiten (62)
Spektralbereich emittierende Lichtquelle (2), einen ersten, im ersten Spektralbereich (61) empfindlichen Lichtempfänger (31) und einen zweiten, im zweiten Spektralbereich (62) empfindlichen Lichtempfänger (32) beinhaltet, und wobei die Lichtquelle (2) und der erste (31) sowie der zweite (32) Lichtempfänger derart angeordnet sind, dass von der Lichtquelle (2) emittiertes Licht (51, 52) zumindest teilweise vom ersten (31) und vom zweiten (32) Lichtempfänger detektierbar ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten (2, 21, 3, 31) und zweiten (2, 22, 3, 32) optischen Abtastmittel geeignet sind, das textile Material (9) beide im Auflicht, beide im Durchlicht, im Auflicht bzw. im Durchlicht oder im Durchlicht bzw. im Auflicht abzutasten. 6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Spektralbereich (61) im Wesentlichen grünes Licht und der zweite Spektralbereich (62) im Wesentlichen rotes Licht beinhaltet, oder umgekehrt.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) zusätzlich dritte optische Abtastmittel zum optischen Abtasten des textilen Materials (9) in einem dritten Spektralbereich (63), der vom ersten (61) und vom zweiten (62) Spektralbereich verschieden ist, beinhaltet, und der erste (61), zweite (62) und dritte (63) Spektralbereich vorzugsweise den Grundfarben rot, grün bzw. blau entsprechen.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei optische Dickenabtastmittel (29, 3; 2, 39) für die Erfassung der Dicke des textilen Materials (9) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei optische Achsen der optischen Abtastmittel (2, 21, 22, 3, 31, 32) in einer Ebene angeordnet sind, die zumindest annähernd senkrecht zur Längsachse des textilen Materials (9) steht.
10. Verfahren zum optischen Abtasten eines länglichen textilen Materials (9), wobei das textile Material (9) in einem ersten Spektralbereich (61) und in einem zweiten Spektralbereich (62), der vom ersten Spektralbereich (61) verschieden ist, optisch abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die optische Abtastung ein Hintergrund (4) gewählt wird, welcher in einem Hintergrundspektralbereich (64) reflektiert, dessen Schnittmenge mit dem ersten Spektralbereich (61) nicht leer ist und dessen Schnittmenge mit dem zweiten Spektralbereich (62) im Wesentlichen leer ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das textile Material
(9) mit Licht (51) aus dem ersten Spektralbereich (61) und mit Licht (52) aus dem zweiten Spektralbereich (62) beleuchtet wird und das Licht (51, 52) nach Wechselwirkung mit dem textilen Material (9) zumindest teilweise mit ein und demselben Lichtempfänger (3) detektiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Licht (51) aus dem ersten Spektralbereich (61) und das Licht (52) aus dem zweiten Spektralbereich (62) nacheinander, vorzugsweise periodisch abwechslungsweise, auf den Lichtempfänger (3) auftrifft.
13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das textile Material
(9) gleichzeitig mit Licht (51) aus dem ersten Spektralbereich (61) und mit Licht (52) aus dem zweiten Spektralbereich (62) beleuchtet wird, das Licht (51) aus dem ersten Spektralbereich (61) nach Wechselwirkung mit dem textilen Material (9) zumindest teilweise mit einem ersten Lichtempfänger (31) detektiert wird und das Licht (52) aus dem zweiten Spektralbereich (62) nach Wechselwirkung mit dem textilen Material (9) zumindest teilweise mit einem zweiten Lichtempfänger (32) detektiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, wobei die Abtastungen im ersten (61) und im zweiten (62) Spektralbereich beide im Auflicht, beide im Durchlicht, im Auflicht bzw. im Durchlicht oder im Durchlicht bzw. im Auflicht erfolgen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-14, wobei die Spektralbereiche (61, 62) derart gewählt werden, dass der erste Spektralbereich (61) im Wesentlichen grünes Licht und der zweite Spektralbereich (62) im Wesentlichen rotes Licht beinhaltet, oder umgekehrt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-15, wobei das textile Material (9) zusätzlich in einem dritten Spektralbereich (63), der vom ersten (61) und vom zweiten
(62) Spektralbereich verschieden ist, optisch abgetastet wird, und der erste (61), zweite (62) und dritte (63) Spektralbereich vorzugsweise den Grundfarben rot, grün bzw. blau entsprechen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-16, wobei zusätzlich die Dicke des textilen Materials (9) optisch abgetastet wird.
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