专利名称：测量和检验连续的细长纺纱材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量或检验纺纱材料的品质参数。它具体而言涉及用于检验细长材料的方法、装置和设备。
背景技术：
对于织物的形成和品质，所使用纱的特性是关键。在形成织物的过程中，所使用的纱经历变化的张力和速度。结果，对这些条件显示出差响应的纱断裂并且使得处理效率下降。织物的外观还主要由纱中存在的变化来确定。在开始时，关于质量变化和直径变化的纱品质的确定是不可避免的。
在最终纱阶段所识别的所有品质偏差是不可纠正的；而是造成品质偏差的准备过程应当被识别和纠正。由于这些原因，从纤维阶段到纱阶段连续监视纱的品质以便于获得造成偏差的各种品质特性。
在现代纺纱环境中，任何工艺中材料偏差以及来源的立即识别是重要的要求。这主要是因为现代机器所采用的机器速度不断提高。结果，即使有微小响应的延迟，将产生大量的品质差的材料。一个实例的现代并条机(drawframe)以1000米/分运行。
目前，大多数纺纱厂仅采用一个均匀度检验器来测量质量特性。为满足条件1，可能需要使用多于一个装置，因为在所有可用均匀度检验器的当前配置中，一次仅可检验一种材料。这是由于现有均匀度检验器包括电容测量装置，其在桥结构上工作，其中通常4个槽可用于检验，也就是检验条子、粗纱、粗纺纱(coarse spun yarn)和细纺纱(fine spun yarn)。然而，这样的桥结构施加了如下限制使用这些槽中的仅仅一个，一次进行仅一种测量，并且需要其他槽来形成测量过程的部分。为此，不可能一次检验多于一种材料。此外，条子、粗纱、纱的喂给机构的特性不同。因此，每次要检验不同材料类型时都需要互换这些喂给装置。由于这些原因，需要多于一个装置连同较多的人力来操作。增加的操作人力成本和对多于一个装置的投资将限制纺纱行业的利润边际。
纺成的纱的重要材料参数是毛羽度(hairiness)。
纺成的纱是使用不同纺纱方法来生产的。借助流行的环锭纺纱方法，通过拉长粗纱在环锭纺纱机中生产纱，所述纱是平行排列并且通过施加加捻并且通过在线轴(bobbin)上卷绕纱以低加捻保持的一束纤维。从所述纤维束这样纺成的纱具有伸出的纤维和成环的纤维，其从纱芯伸出。这些被称为毛羽，纱线的毛羽的数量和特性一般被称为纱线毛羽度。与纺成的纱一起的毛羽的易得到性对所有类型的纺成的纱来说是常见的小事故(common incidence)；其中仅毛羽形成程度随纤维特性、所采用的机器参数集和所应用的不同纺纱方法而变化。与常规环锭纺纱方法相比，一个实例的最近的集束纺纱方法减小了毛羽。
毛羽度水平增加可导致整经和织造断裂因而纱线毛羽度对织造和针织工艺以及高速针织过程是关键的纱线参数。例如，在织造期间喷气纺成的纱的性能关键依赖于毛羽度水平。纱线毛羽度不总是不期望的；某些应用偏好毛羽的纱来用于较好的织物覆盖和手感。在可用于纱结构的毛羽中，正是比短毛羽长的较长毛羽关键地影响着织物整理，如染料吸收等。这样，纱线毛羽度的测量对于使纺纱工艺最优化是重要的并且产生具有所需品质的纱。
在各种纱测量中-目前已提出了多达70种不同的测量技术-仅流行几种测量技术。一种测量技术是用Zweigle毛羽度检验仪来识别。该检验仪采用光源，其光落在伸出的毛羽之上。伸出的毛羽的图像由12个近距离隔开的光电晶体管来接收。每个伸出的毛羽的纤维长度被测量和表示为处于某种类别区间的毛羽。
在Lawson-Hemphill，Inc.的US专利5,875,419中描述的另一个发明要求了类似于前述情况的方法，其差异在于将纱直径考虑到毛羽度测量中。细长的纺纱材料被移动经过光源以产生阴影。图像被捕获于许多分离的、接近的光感测元件，每个具有与照射在元件上的光量相关的输出电平。细长材料的许多紧密间隔的部分的宽度以两个不同的被选择的感测元件确定输出水平来将细长材料毛羽与芯区分。简而言之，毛羽度被表示为伸出长度与细长材料直径之比。
在Keisokki Kogyo Co.的欧洲专利申请出版物EP-A-0′754'943中披露的另一个发明使用了一种装置，借助它有可能单独检测用于芯部分和毛羽部分的数据。细长材料测量装置设有用于通过对相交并通过行进的伸出材料的衍射激光执行傅立叶变换在谱平面上形成傅立叶变换模式的装置，所述模式包括细长材料芯模式和表面投影模式。毛羽并不被单独考虑并且借助该发明仅测量每单位长度的总毛羽量。
在Zellweger Uster Limited的US专利4,948,260中描述的又一个发明类似于所提及的欧洲专利申请公开EP-A 0′754'943来测量纱线毛羽度，但使用这样的装置，其包括光发射器和接收器，发射器用于从一侧照亮检验体，接收器用于接收和评估检验体表面所反射的依赖于表面结构的光；过滤装置(screen means)，其具有中心光圈的光学系统；以及吸收器过滤器，其放置在所述发射器和接收器之间，用于过滤来自检验体照亮侧的引导光，其中接收器仅检测从检验体一侧反射的光。
在Zweigle毛羽度检验仪以及Lawson-Hemphill系统和方法两者中，毛羽的长度相对于纱线直径或不相对于纱线直径来测量。然而，由于毛羽不总是直线垂直于纱线轴获得(一般情况下毛在所有方向上以不同形状伸出，包括弯曲的、倾斜的和成环的)，所测的毛羽长度不是真实长度，并且在任何一种这些方法中没有提到用于纠正这一事实。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法和设备以及装置，其特别是考虑到上述要求导致改进的细长纺纱材料检验。“细长(纺纱)材料”或“线状元件”在下面指纺纱生产工艺中任何形式的中间或最终产品，如例如条子、粗纱或纱线。
对于这些所讨论的要求，提出了一种设备，其可检验多于一种试样，所述试样是线状元件(最广义的词)。所述设备可检验不同性质的线状元件，包括纱线、条子和粗纱，同时采用不同检验条件集来估算品质特性，如，例如毛羽度特性，包括毛粒，质量特性和线密度(计数)缺陷。所提出的设备可优选地提供以与目前现有技术均匀度检验器相同数量的人力来管理的可能性。
本发明另外的目的是提供一种同时测量多于一种连续细长材料的各种物理特性的设备。
所述设备因此包含至少两个装置，每个检验装置至少包括用于测量试样线密度的模块和质量测量模块。它包括信号处理器和/或控制器，用于评估来自两个检验装置的模块的信号。至少一个检验装置可选择地进一步包括用于测量毛羽度特性的模块，和/或用于根据其光学特性来测量和分类某种类型的缺陷的模块。
例如，第一检验装置选择地包括毛羽度特性模块和/或用于测量和分类某种类型的缺陷的模块，该第一检验装置可包括用于喂给纱的喂给装置，而第二检验装置可包括用于喂给条子和/或粗纱的喂给装置-从而使有可能在一个设备中同时测量纱线特性和条子和/或粗纱特性，而无需常常互换喂给装置。
基于检验多于一种试样和物理特性集的需要，可设置用于每个试样的许多分离的检验装置。每个这些装置将包含旨在检验所需物理特性的模块。每个这些检验装置可被支持以自动试样喂给装置，用于将试样放置在所选试样路径上以用于均匀的检验条件。这些检验装置亦可被手动喂给。
本发明另外的目的是提供一种测量试样线密度的机构。
在一个优选设备中，试样在其所限定的路径上行进。指定长度的试样由收集装置切割并收集，该收集装置在垂直于试样的平面上行进。所收集的试样然后被放置在称重天平上。
在另一个优选设备中，试样在线性路径上行进并且在用于线密度测量的指定长度之后经过基准点，试样被切割并且自其路径转向(divert)。同时，在线性路径中行进的所切割的材料被放在称重天平上。
本发明另外的目的是提供一种测量试样光学特性的机构。在优选装置中，试样在其经过传感器组件时与多色(非单色)光束的束路径相交。来自试样的反射光由检测器或多个检测器收集为例如三个色分量(红、绿和蓝)。试样中可能的杂质根据关于色分量做出的响应来分类。
整个本申请的上下文中的“光”指的是通常意义上的电磁辐射，包括红外、可见和紫外辐射。
作为这些发明的共同优点，可对单个试样进行品质特性，如质量变化，毛羽度，光学特性和线密度的测量。这导致每单位时间的检验数量增加以及试样长度的节省。
本发明的目的还有提供一种毛羽度检验器模块和毛羽度检验器装置，以及测量如在细长材料中可获得的以及如在测量装置中出现的毛羽的长度并且测量毛羽的非线性度程度。
在短毛羽和长毛羽中，长毛羽在包括织造和整理过程的纤维形成过程中特别是干扰因素。在常规测量中，由于长毛羽具有由于线密度而造成的以细长材料轴为基准的在任何方向上的悬垂(drape)、成环和伸出导致的较高趋势，假定毛羽在垂直于线状元件轴的方向上存在，如在线状元件中存在的所测的毛羽的长度实际上不是全长度。其中考虑环、悬垂特性的非线性度因素，将帮助根据测量输出的常规方法来很好地预测纤维加工中的诸如纺纱材料纱线的线状元件的表现。
因此本发明另外的目的是提供一种用于测量毛羽度并考虑毛羽的非线性度的装置和方法。优选地，本发明应当提供一种方法和装置，通过使用所提出的装置来测量毛羽直径和相同的毛羽的散射/反射光之间的关系。
根据本发明，这是通过光学方法来完成的，该方法评估两个信号，表示在测量区中存在的毛羽的真实总长度的总毛羽长度信号，以及表示毛羽在测量区中伸出多远的总毛羽伸出信号，其例如是由阴影从线状元件中伸出多远来给出的。可基于总毛羽伸出信号和总毛羽长度信号的商来计算非线性度因素。
优选地，用于实施该方法的设备包括光源，其具有相干线性光并因此给出清晰、独特的阴影画面，以及检测器阵列，例如包括CCD元件，以测量位置敏感信号以便于评估线状元件中的毛羽的非线性度。
所述光源可发射可见和不可见光谱范围内的光，并且所述装置包括检测器，其具有宽谱响应以检测线状元件中的毛羽的反射/折射/散射光。
当使用作为棉纱的线状元件时，以上优选方法带来了特定的优点。处于其自然色的棉纱是所需的。在影响处于其自然色的棉纱毛羽的光散射的主要因素是毛羽的圆度和厚度。与棉纤维的圆度相比，预期棉纤维毛羽的颜色变化的影响较小。棉纤维的圆度主要由成熟度来确定，其中与未成熟纤维和死纤维相比，已成熟纤维显示出较高的细胞壁厚度。与死纤维相比，已成熟纤维反射较多的光。通过对使用所述检测器确定为阴影的毛羽厚度来规格化散射光的量，在最终用途应用，如丝光处理和染色的选项之间可选择棉纱，并且亦有可能使原材料的使用和过程最优化。在优选最终用途应用之一-染色中，棉产品中缺乏染色均匀性已经是纺纱加工机的长期存在的问题。棉产品的染色问题主要与纤维的成熟度水平关联。
在以下将参照附图来更详细地描述本发明的优选实施例。在附图中，这些图示出为图1A和1B分别是根据本发明的设备的3D视图和侧视图，图2是用于线密度测量的模块的示意图，图2A到2D是示出图2模块的功能的序列，图3是用于线密度测量的另一个实施例的示意图，图3A到3C是示出图3模块的功能的序列，图4是用于光学特性测量的模块的示意图，图5是用图4的模块测量的信号(示意性的)，图6是图1A和图1B的设备的总体方块图，图7是电容质量传感器模块的方块图，图8A到8C是从纺纱材料纺成的纱9伸出的毛羽的不同构造(示意性的)，图9是毛羽度检验器的第一实施例的侧视图(顶部)和前视图(底部)，图10是毛羽度检验器的第二实施例，图11到14是不同情况下检测器阵列的响应(示意性的)，图15是毛羽度检验器的第三实施例，图16是测量区中的毛羽的结构，图17A到17C是示出纤维特性和测量信号之间的关系的示意图。
具体实施例方式
图1A和1B示出用于同时检验两个试样的优选实施例的设备。尽管所示的实施例涉及一次检验两个试样，有可能将多于两个的检验装置集成到一个设备中。
本实施例包含用于测量第一试样24a的第一检验装置1和用于测量另一个试样25a的第二检验装置2。在第一检验装置中，保持在轴架4中的试样24a通过喂给机构3拉出并且由布置臂(laying arm)布置在检验路径24b上。
作为实例，第二检验装置2可被用于检验条子或粗纱。细纱的线密度及其变化常常受到条子和粗纱线密度的影响。这是因为条子和粗纱的期望线密度在该过程中可因材料中存在的变化而改变，尤其是由机器，特别是其关键部件导致的长期变化。
根据该实例，第一检验装置1可被用于检验纺成的纱。
作为替换，第一和第二检验装置均可被用于检验纺成的纱。作为另一个替换，第一和第二检验装置可被用于检验条子/粗纱。于是(或者也在其他情况下)，第一检验装置可包括少于总数的在下面进一步描述的模块。
轴架4被设计成容纳试样包；所述包被放置在栓钉(peg)上并且通过适当的张紧装置拉到喂给机构。喂给机构3保持在保持器阵列中的试样的起始端。在每个检验的开始期间，布置臂5依序从保持器拾起试样24a并放置在检验路径24b上。
沿第一检验装置1中的检验路径，模块被一个在另一个上地堆叠。在图1A和1B中呈现了以下模块毛羽度感测模块10，用于确定毛羽度特性；质量(电容)传感器12，用于估算质量特性；光学传感器13，用于估算和分类杂质。这些模块堆叠在竖直平面中。张紧装置11被放置在试样路径24b中以得到预定张力以获得检验之间的均匀检验条件。一对辊14-连同用作喂给装置的臂5-被放置在装置的下游从而以预选抽取(withdrawal)速度拉出试样。这对辊14还将试样引导至下一个可能的测量模块，在此情况下是用于测量试样24a线密度的模块。线密度测量模块包括切割器15、收集容器16和称重天平7。废物收集箱23放置在检验装置的底部以收集直接跌落的试样以及经历线密度测量的试样部分。
所示实例中的第二检验装置2类似于第一检验装置1。在此，第二装置不必是完整的装置，即它可仅包括诸如第一装置的完整装置的一些模块。在优选实施例中，在第二检验装置2中，电容性传感器18被设置用于估算第二试样25a-例如条子或粗纱的质量变化。试样由喂给装置17引导至检验路径25b。试样行进在一对输送机辊19引导的线性路径中。在可替换的实施例中，所述路径可以是非线性的，并且例如包含偏差。所述一对输送机辊19将试样引导至下一个可能的测量模块，在此情况下是用于测量试样25a线密度的模块。线密度测量模块包括切割器20、转向板21和称重天平8。废物收集箱22放置在检验装置的底部以收集直接跌落的试样以及进行线密度测量的试样部分。
两个检验装置包括共用的处理元件，例如共用信号处理器和控制器装置6，其可与具有用户界面的PC连接。这个事实可例如被用于相关检验。如果第二检验装置检验条子或粗纱，并且第一检验装置检验从这种产品纺成的纱，则数据评估装置可以如下方式被提供有有关纺纱工艺的信息，使得第二检验装置的某种信号可与第一检验装置的稍后的信号相关，所述稍后的信号涉及受检条子或粗纱段是其部分的纱段。
此外，由于两个检验装置1、2同时工作并检验两个试样24a、25a，每单位时间进行的检验的总数比常规可用的均匀度检验器多。由于为相同试样长度估算多个品质特性，因此还可设想试样的节省。此外，通过具有包含两个检验装置的集成设备，与双检验设备相比减小了所需空间。操作者操作具有两个评估单元所需的时间亦比操作根据本发明的设备所需的时间长。
接下来更详细地描述用于线密度测量的装置。这样的装置可用作如参照图1A和1B所述的设备中的模块但不是必须如此。
图2相应地示出用于测量试样线密度的模块。
在根据本发明的设备中，线密度的测量与对检验中的试样与质量、毛羽度、光学特性等的测量同时进行。
所述装置包括输送机辊14，其是在图1中说明的检验装置1的部分。在输送机辊下，在试样行进路径24b上，切割装置15和废物收集箱23被一个在另一个之下地设置。收集容器16放置得远离检验路径。称重天平7放置得接近废物收集箱。
参照图2A-2D来说明用于测量的优选的操作序列。
在图2A中，在测量开始之后，具有预定长度的材料直接收集在废物箱23中。然后切割装置15对行进中的试样24a执行切割。
在图2B中，收集容器16进入试样路径24b并且开始收集行进中的试样。为此，收集容器被提供有适当的运输机构，如液力、气力、电力步进器等。
在图2C中，在达到试样的预定检验长度之后，切割装置15在此启动对行进中的试样的切割。同时，收集装置16与被切割的试样退回其原始位置。
在图2D中，收集装置将用于测量的所收集的试样传递到称重天平7上。
所确定的重量被传递到图1的控制器6，其中用预定公式，通过使用于线密度测量的试样的重量和长度建立关系来评估试样的线密度。
在称重之后，试样被放置到废物收集箱23。
根据需要，该序列将对每个新试样并且在所述试样内重复。
图3示出测量试样线密度的另一个优选实施例。
所述装置包括输送机辊19，其是图1中说明的检验装置2的部分。在输送机辊下，在试样行进路径25b上，切割装置20、转向板21和称重天平8被一个在另一个之下地设置。废物收集箱22放置得远离检验路径。
使用图3A-3C来说明优选用于测量的操作序列。
在图3A中，在测量开始之后，相当于线密度测量的优选长度的材料直接收集在称重天平8中。
在图3B中，切割装置20启动对行进中的试样25a的切割。同时，转向板21进入试样路径25b。
在图3C中，试样由转向板21转向至废物收集箱22。
由称重天平8确定的重量被传送至图1的控制器6，其中借助预定公式，通过使用于线密度测量的试样的重量和长度建立关系来定义所评估的检验的线密度。
如果需要，该序列将对每个新试样重复或者它可对相同的试样重复。
接下来，用于评估光学特性的装置被更详细地描述。这样的装置可(但不是必须)用作如参照图1A和1B所述的设备中的模块。
用于测量试样光学特性的模块的优选实施例在图4中示出。该模块在图1中由13表示。该实施例包括第一光源51，其发射处于可见和/或不可见光谱范围内的电磁辐射，和第二光源52，优选为多色光源，第一检测器54，优选地用于检测全光谱范围，RGB检测器55和信号处理器56。与在图1中提及的相同，优选为要估算光学特性的纺纱材料纺成的纱的试样24a被设置成接受来自光源51、52两者的光。
当试样24a在第一光源51和检测器54之间移动时，试样53的芯体依赖于试样的厚度而被阻挡，并且检测器54接收与试样厚度成比例的光信号。检测器所接收的信号被传递到信号处理器56。
试样24a在其进一步向下运动时接收来自第二光源52的光。试样反射落下来的光，并且包含分别用于接收红、绿和蓝的检测器的RGB检测器55接收来自全部反射光的相应信号。检测器所接收的信号被传递到信号处理器56。
检测器所提供的信号可如以下所述来评估。
参照图5来说明对优选为纺纱材料纺成的纱的试样的光学特性，优选为缺陷的确定。
试样24a沿其长度包含两个缺陷60和61。第一缺陷60类似于试样颜色，并且第二缺陷61的颜色不同于试样颜色。
第一缺陷60产生由检测器54收集的尺寸信号62a，其经过缺陷阈62以分类为缺陷。类似地，第二缺陷61产生信号62b。
第一缺陷60产生从检测器55接收的尺寸的等效RGB信号63a，其落在设置值以下以便于检测缺陷的特性。在此情况下，用于缺陷60的颜色类似于试样的特性，该缺陷被分类为缺陷类型1，其可被称为“过程缺陷”。
第二缺陷61产生从检测器55接收的尺寸等效RGB信号63b，其经过设置阈。结果，缺陷61被分类为缺陷类型2，其可被称为“原材料缺陷”，在棉纺成纱的情况下其主要由种皮、种子、叶的部分、皮、茎导致。
如可从图5的底部板看到的，RGB信号以两种形式被分析。在形式1中，使用某种硬件装置/参考算法在总体上考虑RGB信号。作为替换，如在形式2中所述，可通过使用某种硬件装置/参考算法来利用R、G和B检测器的各个响应。
用于测量光学特性的模块(图4)和用于确定优选为试样缺陷的光学特性的相应方法的上述实施例亦可用在在线纺纱环境中。
优选用途可以是在纱卷绕器中，其中纱从较小的包转换成较大的包，并且在这样做的过程中，通过使用集成装置，如包括纱清除器的装置，瑕疵的特定特性被监视和/或去除。
参照图4和5所述的实施例可有利地用作纱清除装置，其中来自检测器54的阴影输入被用于缺陷分类，如分类成“毛粒”、“粗”、“细”，并且来自RGB检测器55的颜色信号输入被用于对纱缺陷，如原材料缺陷和过程缺陷的选择性清除。
可替换地，所述实施例可被设置成与电容型纱清除器一起工作。
图6提供图1A和1B的设备中的信息流的方块图。如从图中可看出的，实际上可结合在个人计算机(PC)中的控制信号处理器和控制器的(PC)控制和协调喂给机构、张紧装置和两个所述装置(在图中分别在信号处理器和控制器的左手侧和右手侧描述)的相应模块。所述PC亦控制线密度测量并且负责评估。
所述PC不必是该词狭义上的个人计算机，而可以是被提供有适当用户界面的任何计算机控制装置。
图7示出质量电容传感器的方块图。评估的不同步骤在附图中从左到右描述。所述步骤由通过数字1-3来命名的处理器和“计算/I/P控制器”来执行。包含这些处理器的信号处理器和控制器单元经由接口(图中的“Com1”)与PC通信。
接下来较为详细地描述毛羽度检验装置和相应方法的实施例的特性。毛羽度检验装置是上述设备中的毛羽度检验模块，或者可以-包括适当的喂给装置-是独立的，或者是其它设备中的毛羽度检验模块。
图8A示出从优选为纺纱材料纺成的纱的细长材料101伸出的各种毛羽102、103、104。为了说明所述方法，在毛羽设置的各种可能性中，三个常用的毛羽结构是优选的。
图中示出了细长的材料，其具有芯体101、垂直于纱线轴设置的直毛羽102、处于波状结构的毛羽103和悬垂毛羽104。这些毛羽的边缘分别处于与芯体101表面的距离l1、l2和l3处。长度l1、l2和l3是在细长材料中可用并且在测量装置中出现的毛羽的长度。然而，从图8B可以看出，毛羽的实际长度是l1R、l2R和l3R并且等于或不同于l1、l2和l3。
令在细长材料中可用并且在测量装置中出现的毛羽的总长度被表示为∑L并且通过使l1、l2和l3相加来计算。(图8A)。
令毛羽的总实际长度被表示为∑LR并且通过使l1R、l2R和l3R相加来计算。(图8B)。
说明纤维远离理想直线情形的程度的非线性度因子通过使∑L和∑LR相关来估算。非线性度因子的优选方法之一可从以下等式得到(∑LR/∑L*100)-100...(1)优选方法中的非线性度因子可被估算如下从图8C可以看出，芯体101和各种毛羽在测量长度区M1和M2上向前伸出。测量长度区M1由芯体101的尺度来限定，并且区M2等被相等地间隔。它们覆盖伸出毛羽的区域。
对于一个扫描，如果从初始运行和校准而估算的测量区(对应于检测器)中毛羽的各个平均信号值是V，则例如在测量区M2中，3个毛羽102、103、104将返回等效于Vs1m2l1、Vs2m2l2和Vs3m2l3的信号值，而如果不存在毛羽，将返回零(0)值。
以以下命名法可最好地说明各个信号值Vs1m2l1。
“s”表示扫描区，“m”表示测量区，并且“l”表示毛羽的长度。
如从图8C可看出的，直毛羽102伸出到测量区M5，波状毛羽103亦伸出到测量区M5，并且悬垂毛羽仅伸出到测量区M3。
为了讨论，假定每个测量区的尺寸(M1)是1mm。因此直毛羽102具有长度4mm，波状毛羽103是4mm并且悬垂毛羽104是2mm。在细长材料中可用并且在测量装置中出现的毛羽的总长度(∑L)计算出10mm(4mm+4mm+2mm)。
∑L＝l1+l2+l3(2)从图8C可以看出，3个毛羽占据总共5个扫描。
直毛羽的总信号值对应于Vs1m2l1+Vs1m3l1+Vs1m4l1+Vs1m5l1(3)
波状毛羽的总信号值对应于Vs2m2l2+Vs2m3l2+Vs2m4l2+Vs2m5l2(4)悬垂毛羽的总信号值对应于Vs3m2l3+Vs3m3l3+Vs4m3l3+Vs5m3l3...(5)重要的将是注意信号值Vs2m4l2将比相邻值Vs2m3l2和Vs2m5l2高所暴露长度的比例。
然后通过使来自等式(3)、(4)和(5)的所有3个毛羽的总信号值相加并且将总信号值除以每个扫描的测量区中的毛羽的各个平均信号值V来估算毛羽的实际总长度。计算值被乘以测量区尺寸(M1)。
∑LR＝{((Eqn3)+(Eqn4)+(Eqn5))/V}*M1(6)为便于讨论，应用在图8C的配置上的等式(6)对于直毛羽将返回4mm的长度；对于波状毛羽是6mm并且对于悬垂毛羽是4mm。由此对于∑LR得到14mm的值。
应用等式(1)，非线性度因子被估算为(14/10*100)-100＝40。
如以上所述用于测量总长度和非线性度因子的优选实施例可在图9找到。该实施例包括光源111，优选地用于产生相干线性束，以及检测器113的阵列，包括在预定位置移位的CCD元件。使用以恒定预选速度行进的辊对114来定位要估算纱毛羽度的细长材料112，优选为纺纱材料纺成的纱，以在光源111和检测器113之间行进。被定位在与光源的一距离处的检测器接收出自所述源的相干线性光束。
当细长材料112移动在光源和检测器之间时，细长材料的芯体112a和伸出的毛羽112b阻挡光的通过。
检测器然后仅检测已经漏过的光并且在所需路径中行进。这些各个检测器由此所接收的光量与芯体和伸出毛羽的厚度成比例。
该优选实施例的另一个设置采用光源111和检测器113之间的束分裂器115，如图10所示。该束分裂器接收来自所述源的光并且将该光分成两个不同的轴而不使束的形状变形。在图8中，检测器位于与光源的一角度处，优选为90度。
信号分析已经发现，两个相邻毛羽之间的平均距离在大多数情况下是几毫米，因此比例如1mm左右的测量区的直径明显大。因此，可以安全地假定通常没有多于一个毛羽存在于一个区中。
检测器和用于处理和评估所检测的信号的装置根据时间来测量总的定量阴影信号，其是除了如以上所述的芯体112a的阴影区中以外的所有检测器的信号V之和。该值表示毛羽的总真实长度∑LR。此外，时间相关的伸出信号被测量，其表示总表观长度∑L(如果需要，所述值可对某个时间积分以得到表示某个纱长度的总值，如果检测器小的话，则这是特别理想的)。时间相关的伸出信号可以以如下方式来评估确定每测量区的阈信号电平，其在存在毛羽的每个测量区中被超过。
伸出信号被限定为从纱直径的外边缘到检测到超过所述阈的信号的最外测量区的距离。依赖于校准，纱直径(二等分)可从所述伸出信号得出；在高分辨率的情况下，对于对纱直径的(选择的)测量，相同方法可被应用，但具有高得多的阈值，其基本上表示完全被阻止接收足够的光的区域。根据这些信号，非线性度因子可如以上所述来评估。
通过图11-14来说明检测器阵列对其各种取向位置中的毛羽和细长材料的芯体的响应。
图11示出当光源111和检测器113之间没有检验材料时测量区中的检测器阵列的响应。根据优选配置，检测器阵列可具有“n”个检测器。然而，为便于理解，在图11中示出5个测量区M1到M5，每个表示一个检测器。
图12示出了当细长材料151的一部分放置在光源111和检测器113之间时测量区中的检测器阵列的响应，其中单个毛羽152垂直于细长材料的轴而放置。图12中由M2到M5表示的阵列在所述描述中示出毛羽的响应。
图13示出当细长材料161的部分放置在光源111和检测器113之间时测量区中的检测器阵列的响应，其中两个单个毛羽162和163垂直于细长材料的轴而放置，其每个具有不同的毛长度。阵列M2和M3返回等效于2个毛羽的信号，而阵列M4和M5返回对应于较长毛羽163的部分的信号。
图14示出当细长材料171的部分放置在光源111和检测器113之间时测量区中的检测器阵列的响应，其中在单个扫描中毛羽172在边缘173具有钩状图形。
从图11到14，信号VH用来表示当细长材料阻挡整个束而检测器不接收光束部分时检测器的响应。这种情况在图11到14中以测量区M1来观察，其中部分或全部芯体阻挡测量区M1。
信号V1用来表示当没有检验材料存在于光源和检测器之间时检测器的响应。这种情形的实例可在图14的测量区M5中获得。
信号Vf1用来表示单个毛羽时的检测器的响应。其实例在图12中对应于测量区M2到M5可获得并且亦在图13中通过M4和M5可获得。
信号Vf2用来表示当两个独立的毛羽在测量区上向前伸出时检测器的响应。其实例在图13中对应于测量区M2和M3可获得并且亦在图14中在M4中可用于表示钩状纤维部分。
更优选的装置在图15中提及。该实施例包括光源111，优选地用于产生相干线性束，束分裂器115，检测器113的阵列，包括在预定位置移位的CCD元件，聚光透镜116，机械过滤器和另一个检测器118。
使用以恒定预选速度行进的辊对114来定位要估算纱毛羽度的细长材料112，优选为纺纱材料纺成的纱，以在光源111和束分裂器115之间行进。所述束分裂器接收来自所述源的光并且将该光分成两个不同的轴而不使束的形状变形。第一检测器，检测器113的阵列，位于与光源的一角度处，优选为90度。第二检测器，检测器118，沿光源的轴放置。
当细长材料112移动在光源和检测器之间时，细长材料的芯体112a和伸出的毛羽112b以如下讨论的方式做出响应。
细长材料的芯体112a和伸出的毛羽112b阻挡光的通过。束分裂器然后仅接收已经漏过的光并且在所需路径中行进。束分裂器115将光信息分成两个轴121和122。第一检测器113沿第一轴121放置。机械过滤器117沿第二轴122放置。在第一检测器113接收的光量与芯体和伸出毛羽的厚度成比例。机械过滤器的目的是阻挡沿第二轴122传播的光以使表示细长材料芯体的该光不到达第二检测器118。
伸出的毛羽112b散射/反射落在它们上的光。所散射/反射的光然后通过119a和119b之间的路径，并且到达聚光透镜116。来自聚光透镜116的会聚光然后通过120a和120b之间的路径并且得到第二检测器，检测器118的聚集。由此在第二检测器接收的总光量是对经过光源的全部毛羽的测量。
接下来示出用于根据毛羽并且使用诸如依照以上实施例的装置来确定纱特性的另一种方法。
在图16中示出了测量区中的几个毛羽191的设置。阴影测量是通过使用缝隙192来实现的；该缝隙可具有任何可变的尺度。来自光源193的从毛羽191反射/散射的光被聚集在第二检测器118。这被用于量化所述毛羽的反射/散射光。
图17A示出典型为棉的纤维的圆度和反射/散射信号VR之间的关系。如所说明的，当圆度从未成熟阶段变到成熟阶段时，反射/散射信号成比例增加。
图17B说明典型为棉的纤维的圆度和图15检测器113所聚集的阴影信号VS之间的关系。如可以看出的，与成熟纤维的阴影信号相比，未成熟纤维的阴影信号较小。然而这些成熟和未成熟纤维的阴影信号的变化比例在根据反射/散射信号VR的对应变化被丢弃时而减小，如可从图17C看出的。
假定阴影和反射/散射信号的差是Δ，则未成熟纤维的信号差将是Δmin而成熟纤维将是Δmax。Δmin和Δmax之间的关系预期是Δmin＜Δmax(7)通过使用如在等式(7)说明的行为，阴影信号和反射/散射信号之间的关系可以以任何特定方式来建立。所建立的关系可被用于过程最优化等。
这里所说明的一个这样的实例使用反射/散射信号(VR)与阴影信号(VS)之比率来用于毛羽的相同部分。
比率＝VR/VS(8)对细长纺纱进行估算的所述比率值，比方说用于示例的棉纺成纱，该比率值可被用于对如染色和丝光处理的工艺进行最优化。
权利要求
1.一种用于同时检验或测量纱和条子和/或粗纱材料的设备，包括第一检验装置(1)，其具有用于测量纱试样线密度的模块和质量测量模块，并且进一步包括用于确定纱的毛羽度的模块(10)和/或用于确定光学纱特性的装置，以及纱喂给装置，所述设备包括第二检验装置，其具有用于测量试样线密度的模块和质量测量模块，以及用于喂给条子和/或粗纱的条子和/或粗纱喂给装置(5，14)，所述第一检验装置和第二检验装置被配置成使它们独立工作并且可同时测量试样。
2.根据前述权利要求的任何一项的设备，线密度测量模块包括收集容器(16)和称重装置(7)，这些元件以如下方式设置，使得良好限定的长度的试样比例可被引导至所述容器，在其中所述试样比例的重量可被评估，其中所述良好限定的长度例如通过切割试样来确定，所述试样由喂给装置在预定时间期间以预定速度来转送，所述装置进一步包括评估装置，用于根据所述良好限定长度和所确定的重量来评估所述试样比例的线密度。
3.一种用于检验或测量连续纺纱细长材料的设备，包括至少两个检验装置(1，2)，每个检验装置至少包括用于测量试样线密度的模块和质量测量模块，该设备进一步包括喂给装置(5，14)，用于将试样独立喂给至所述两个检验装置，以及信号处理器和/或控制器(6)，用于评估来自两个检验装置的模块的信号。
4.根据权利要求3的设备，其中至少一个检验装置进一步包括用于确定试样毛羽度的模块(10)。
5.根据权利要求3或4的设备，其中至少一个检验装置进一步包括用于确定光学特性的装置。
6.例如根据权利要求1到5的任何一项的设备，用于对纱进行测量或检验，该设备包括用于测量纱试样线密度的模块和质量测量模块，并且进一步包括用于确定纱的毛羽度的模块(10)和用于确定光学纱特性的装置，以及纱喂给装置。
7.一种用于线状元件的线密度测量的装置，特别是根据权利要求2的设备的线密度测量模块，包括用于以预定精确速度来转送试样的喂给装置(14)和用于切割试样的切割装置(15)，以及用于控制切割装置的时序装置，收集容器(16)和称重装置(7)，上述元件以如下方式被设置，使得在预定时间期间由喂给装置转送的一个比例的试样可由切割装置来切割并且被引导至所述容器，其中试样的比例的重量可被评估，所述装置进一步包括评估装置，用于根据所述预定速度、预定时间和所确定的重量来评估所述比例的试样的线密度。
8.根据权利要求7的装置，进一步包括引导装置(21)，用于将试样比例引导至收集容器或废物收集箱(22，23)，收集容器(16)和/或废物收集箱以如下方式被设置，使得所述试样比例借助于重力来引导。
9.根据权利要求7的装置，其中所述收集容器以如下方式安装和放置，使得它可在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置处于试样的路径中以收集一个比例的试样，所述第二位置不处于试样的路径中。
10.一种用于确定线状元件的光学特性的装置，特别是根据权利要求1或5的设备的模块或者是在线纺纱环境的模块，包括非单色光源(52)，光频率敏感光检测器(55)，用于线状元件(24a)的路径，以及运输装置，用于沿所述路径以恒定速度来移动所述线状元件，光源(52)和检测器(55)以如下方式设置，使得线状元件由从所述光源发射的光来照射并且在光源照射时从所述线状元件发射的一个比例的光被引导至检测器，所述装置进一步包括信号处理装置(56)，其在通信上耦合到所述检测器并且以使它们执行如下步骤的方式被编程根据检测器(55)的时间相关信号来评估时间相关的颜色信号，其表示沿所述路径通过的线状元件的颜色，根据所述时间相关的颜色信号来评估时间相关的颜色偏差信息，其表示与线状元件平均颜色的颜色偏差，使所述时间相关的颜色偏差信息与时间相关的定量信号偏差信息建立关联，基于时间相关的颜色偏差信息和时间相关的总信号偏差是否被建立关联的信息来确定缺陷信息，其表示线状元件缺陷的特性。
11.根据权利要求10的装置，其中处理装置(56)是这样的，使得时间相关的定量信号被评估作为针对检测器中的不同光频率所获得的信号之和。
12.根据权利要求10或11的装置，包括第二光源(51)和第二检测器(54)，其以如下方式被设置，使得在第二光对所述线状元件照射时，它接收表示线状元件厚度的光信号，该信号是时间相关的定量信号，总信号偏差信息被评估作为与所述定量信号的平均值的偏差，从而用于获得缺陷信号。
13.一种用于确定线状元件的光学特性的方法，包括以下步骤沿一路径以恒定速度来移动所述线状元件，用非单色光来照射所述线状元件，作为时间的函数以光敏感的方式来检测所述线状元件所发射的光以获得时间相关的检测器信号，根据所述时间相关信号来评估时间相关的颜色信号，其表示沿所述路径通过的线状元件的颜色，根据所述时间相关的颜色信号来评估时间相关的颜色偏差信息，其表示与线状元件平均颜色的颜色偏差，使所述时间相关的颜色偏差信息与时间相关的定量信号偏差信息建立关联，以及基于时间相关的颜色偏差信息和时间相关的总信号偏差是否被建立关联的信息来确定缺陷信息，其表示线状元件缺陷的特性。
14.根据权利要求13的方法，其中所述时间相关的颜色信号和时间相关的总定量信号偏差信息分别使用一个特定检测器(55，54)被检测。
15.一种用于确定诸如纱的线状元件的毛羽度的装置，特别是根据权利要求1-6的任何一项的设备的模块，包括光源(111)，第一光检测装置(113)，包括多个位置解析检测器元件，路径，用于所述线状元件，以及运输装置，用于沿所述路径以恒定速度来移动所述线状元件，所述光源和检测装置以如下方式设置，使得线状元件由从所述光源发射的光来照射并且在光源照射时从所述线状元件发射的一个比例的光使所述线状元件在所述第一检测装置上投射阴影，所述装置进一步包括信号评估装置，用于评估所述第一检测装置所产生的时间相关信号，这些装置被配置成执行以下步骤评估总毛羽伸出信号，其表示毛羽从所述线状元件伸出多远，以及评估总毛羽长度信号，其表示伸出的毛羽的总长度并且与总阴影信号成比例，基于所述总毛羽伸出信号和总毛羽长度信号来评估时间相关的毛羽度信号。
16.权利要求15的装置，进一步包括第二检测装置(118)，其以一种方式被设置并且被设有束划分(115)和/或光阻挡(117)，使得从线状体伸出的毛羽所散射的光照在第二检测装置(118)上。
17.权利要求16的装置，所述信号评估装置被配置成使第一检测装置(113)所检测的阴影信号(VS)与第二检测装置所检测的散射信号(VR)对比，并且例如通过评估所述散射信号和阴影信号之比(VR/VS)来比较所述阴影信号和散射信号，并且其中纤维成熟度信息从这样的比较中获得。
18.权利要求15到17的任何一项的装置，其中所述光源是相干光源，例如激光光源。
19.一种用于确定线状元件的毛羽度的装置，包括如下步骤将光束引导至所述线状元件的测量区上，根据所述线状元件所投射的阴影来确定定量总毛羽长度信号，其表示测量区中的伸出的毛羽的长度之和，根据所述阴影的延伸来确定评估总毛羽伸出信号，其表示毛羽从所述线状元件伸出多远，以及根据所述总毛羽长度信号和总毛羽伸出信号来评估毛羽度信息。
20.权利要求19的方法，其中在阴影信号(VS)之后检测散射信号(VR)，例如通过评估所述散射信号和阴影信号之比(VR/VS)来相互比较所述阴影信号和散射信号，并且其中纤维成熟度信息从这样的比较中获得。
全文摘要
一种用于检验或测量连续纺纱细长材料的设备，包括至少两个检验装置(1，2)，每个检验装置至少包括用于测量试样线密度的模块和质量测量模块。该设备进一步包括喂给装置(5，14)，用于将试样独立喂给至所述两个检验装置，以及信号处理器和/或控制器(6)，用于评估来自两个检验装置的模块的信号。
文档编号G01N21/952GK1751237SQ03826121
公开日2006年3月22日 申请日期2003年1月8日 优先权日2003年1月8日
发明者S·N·拉马钱德兰, V·斯里尼瓦桑, A·帕文德汉 申请人:第一伊沃尔维克斯私人有限公司