专利名称：识别并排出由压实纺织纤维组成的纤维流中的异物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及识别并排出由压实纺织纤维组成的纤维流中的异物的方法和装置。
从DE4415907中知道了识别纤维流中的异物的装置，其中纤维在一个竖筒中进行压实并被经过一排颜色传感器。为了一方面能够通过其一般不同于要检查纤维的颜色的颜色来识别异物，使背景保持与要检查纤维的颜色相似。另一方面，背景由一个辊或一条传送带形成，其表面具有利于纤维前进的清晰可见的结构。
这种机器的缺点是，由于光和污垢的作用，具有橡胶制表面的传送带或辊的表面随时间推移而变色并且不得不定期替换。这也是由于表面结构随时间推移而变化且尤其是变脏了。此外，利用移动背景的结构成本高并且导致只能从一侧观察并测量纤维。此外，机器必须能够区别三个颜色级，即背景的颜色级、由上等纤维构成短纤维的颜色级和异物的颜色级，这对光学元件提出了严格要求。
此外，从WO95/16909中知道了“在线”检测白色纤维簇中的杂质的装置，其中使纤维簇穿过对置辊之间，辊由透明材料制成。在由透明材料构成的辊后，设置了一个带探测器的透镜组，该探测器接收来自穿过透明辊的纤维簇的光。纤维簇在由透明材料制成的辊的两侧分别通过两个牵伸装置滚筒被驱动。
该装置的缺点是，把光电二极管列用作探测器，以便检测最宽为4毫米的先压出的纤维材料条。这意味着该装置仅适用于非常薄的纤维簇和低速。它不能随意增大以检测更厚的纤维簇，因而，在这种情况下，透明辊和放在辊旁的分析装置的组合无法实现令人满意的工作方式。因此，该装置不适于工业化地应用到纺织品生产原材料的检查中。
因此，其特征如权利要求书所述的本发明完成了这样的任务，即提供一种避免上述缺点并允许高速且连续地检查工业应用中的纤维流的方法和装置，其中检查条件长期不变。
如此完成该任务，即纤维流被分段压实、形状配合地被驱动、光学检测并检查是否有异物。纤维流最好通过交错部分形状匹配地被驱动，在那里也进行光学检测。接受光学检测的部分具有明确可调的厚度。为了进行光学检测，由纤维流反射的光源光线被分成许多颜色，并且从各颜色中获得一个信号，分别分析信号以检测特别强烈地符合一种颜色的异物。
该装置具有至少一个辊形件，所述辊形件具有形状匹配地插入纤维流中并驱动纤维流的部件，光导体设置在这些部件之间。但是，辊形件也可被设计成是完全透明的。这两个辊形件相互对置，其用于形状匹配地插入的部件被设计成齿状，它们不接触地相互啮合并形成具有交错部分的纤维流检测通道。光导体成行成列地并列在辊形件上。一个共用的分析装置与多个光学分析模块相连，该分析装置在辊形件的一个位置上与一个光导体相连。分析模块具有将反射光分成许多明确的颜色的滤光器。具有分析模块的分析装置最好被安装在辊形件中。最好两侧对纤维流进行光学检测。
本发明所获得的优点尤其在于，为了检测异物，在纤维流中形成均匀化部分，其中只出现纤维和可能有的异物。装置同时起到在测量通道中形状匹配地输送纤维流的作用。从两侧检测纤维流是可行的，这允许更可靠地检测异物，而装置为此不占太大的地方。如此提高上述可靠性，即测量用纤维流只具有可调整的小厚度。纤维材料被送到传感器前面并被压实，从而它看起来是扁平的，这使纤维流看起来均匀，从而减少阴影形成并增大不同颜色的对比度，这是因为以其为衬托来进行测量的背景是根本看不到的。使用光电二极管来检测光进一步提高了检测精度。所提出的解决方案也允许使用发白光的发光二极管作为光源，与卤素光相比，这得到了小温升和长期保持不变的光。
以下，结合一个例子并参见附图来详细描述本发明，其中
图1是本发明装置的示意图；图2、3和6分别是图1所示装置的局部的示意图；图4、5分别表示该装置的另一个设计方案；图7是该装置局部的框图；图8、9是在装置中的流程的示意图。
图1示出了由以下加工级构成的装置，即集棉器1、开棉机2、储料槽3、异物检测装置4、异物分离装置5和清洁纤维材料排出通道6。此外，可看见其它部件如异物收集器7、分离装置8、控制装置9、测量连接线路10、控制连接线路11、输入-输出装置12和用于分离装置8的压实空气管路13。
图2清楚地表示异物检测装置4的阶段。在这里可以看到辊形件14、15，它们分别或同时被驱动并在箭头16、17方向上运动。部件14和15限定出一条测量通道18，储料槽3与其相通，其中测量通道8的横截面明显小于储料槽3的横截面。在辊形件14、15中，位置固定地设置用于信号处理的光学分析装置19、20。
图3表示图2的异物检测装置4的一部分，其中又可以看到测量通道8、辊形件14和15以及用于信号处理的分析装置19和20。在辊形件14、15的外周面上安装了不相互接触却相互啮合的齿21、22，从而在齿21、22之间的测量通道18始终保持开启状态。在辊形件上的齿21、22之间或其旁边，在辊形件上设置了透明的光导体且如最好是透镜23、24，它们产生测量通道18与辊形件14和15的内部25、26之间的光导连接。每个用于信号处理的分析装置19、20由许多配备有一个透镜或一个物镜27的光学分析模块、多个彩色滤光片和光导体28以及用于信号处理的光学变换器29组成。
图4表示只有一个装在壁30前的辊形件14的装置，从而在部件14和壁30之间形成一条用于纤维流的通道31。
代替壁30地，也可以设置一个简单但被驱动的辊32，如图5所示。
图6示意表示辊形件14、15的结构的一部分，透明光导体23、24在辊形件上成行33、34、成列35、36地排布。
图7是具有透镜或物镜27和光导体28的分析装置29、20的示意图。它们通过彩色滤光片38与用于测量滤光强度的测量件37相连。与该测量件串联的是一个电流-电压变换器39、一个放大器40和一个模拟/数字转换器41。模拟/数字转换器与用于线性化和标准化的部件42相连，而该部件一方面又与分析光强度43的电路相连，另一方面，它用于单独过滤的色值和整个色度的存储器44相连。一方面，存储器44又与确定标准色值的单元46和一条延时电路45相连。确定并存储公差值的单元47与单元46相连，此单元47又与比较器48相连。比较器48也与延时电路45相连并确定一个输出端49的状态。光导体28也与光源50相连。一个位置传感器51不断测量辊形件14、15的位置。位置传感器51通过一条线路52控制模拟/数字转换器41和延时电路45。可通过终端53输出标准色值测定值。通过终端54确定公差值。
图8是两个辊形件14、15中的分析装置19、20的示意图。因此，在这里设置多个透镜或物镜27a1～27n1和27a2～27n2以及多条分析电路29a1～20n1和29a2～29n2。给每列35、36(图6)配备一个具有分析电路29的透镜或物镜27。但是，分析电路29也能结成组并分别具有唯一的公共输出端55～59。
本发明的工作方式如下。如由棉花纤维组成并在气流61中输送的成短纤维形式的纤维流以流入集棉器1。短纤维60可能不仅含有棉纤维，而且含有异物，如不同类型或不同颜色的纤维、异物、残余织物或塑料等等。当它们超出一定量时，集棉器1从气流61中分离出短纤维60并把短纤维送至开棉机2，开棉机2则至少分散或开松短纤维。然后，短纤维60到达储料槽3，它们聚集在那里并从下面被吸入测量通道18。这是通过辊形件14、15来进行的，辊形件的齿21、22夹住、压实并引导纤维材料，从而形成沉落或错位部62、63，在这里，纤维材料如下所述地接受光学检测。随后，纤维流被向下推出并被气流吸走，在这里，它经过分离装置8。该装置按本身已知的方式如此工作，即通过压实空气脉冲把由异物检测装置4检测到的纤维流异物冲入另一方向，从而这些异物到达异物收集器7。纤维流的残余部分经过清理地通过排出通道6离开装置并可被送去进一步处理。
光源50通过光导体24照射落在恰好在光导体24上游的部分62中的且完全覆盖住背景的纤维。纤维所反射的光经物镜27(图3)和光导体28到达彩色滤光片38(图7)，在那里，从反射光中过滤出光的红(R)、绿(G)和兰(B)部分并分别把光的红、绿和兰部分送往测量件37。这些部分在电流/电压变换器39中被转换成电压值。这样产生的各色电压通过放大器40被传送到模拟/数字转换器41，通过经线路52来自位置传感器51的信号并因而通过在辊形件14、15上的光导体24位置来对模拟/数字转换器计时。为各色而分别获得电压依照各自的颜色(红、绿、兰)被输送给线性化和标准化部件42，然后输送到存储器44并且汇总成总强度地被传送给强度测量装置43。各色的标准电压值被输送给用于分析光强43的电路，以便确定色度。在单元46中确定各色的标准值和各强度的标准值，一个借助终端53的校准输入用于此目的。在单元47中，公差值被配属于各标准值，这些公差值是通过终端54确定的。来自存储器44的信号同时被输送至延时电路45，延时电路使该信号延迟了短纤维从其接受测量的测量通道18中的部分63到达分离装置8所需的时间。此时，在比较器48中区别一个分离信号是否经输出端49发出。当来自延时电路45的各色度延时值在由单元47预定的公差值外时，出现上述情况。这是由于在比较器48中进行比较而出现的。图7所示的装置是控制装置9(图1)的一部分，这意味着，分离信号通过控制连线11被传送至分离装置8，分离装置利用压实空气脉冲排出就在在其工作区内的纤维流部分。一旦部分63(图3)和光导体23位于分析装置19的物镜27’上游，就重复完全一样的过程。因此，先分析装置19和后分析装置20地交替使用它们。
也可以按照第二种方式，即如下所述并参见图9地来描述在分析装置19、20中发生的上述处理。在三维空间视图中，在输出端49上出现的且根据各颜色(R＝红，G＝绿，B＝兰)而按时间节拍单独输出的信号显示在空间64内。在空间64内，各颜色可理解为向量R、G、B，其中当向量R、G、B具有相同的单位尺寸时，向量R、G、B可组成一个合成向量H。而实际上，情况并非如此，由各色的测量强度值得到了相应取向的向量(R、G和B)，它们组合地产生一个向量RGBH。为此，通过在单元47中设定的公差来限定一个公差区，这个公差区由立方体65表示。如果向量RGBH的终点在此公差区65内，则没有理由分离短纤维。但如果向量在一个公差区附近的区域66内，则有理由这样作。
也可以规定算法，它们例如使多个邻近分离装置8一起启动。因此，多个分析电路29如图8所示地组合成各有公共输出端的组。因此，分离异物的信号通过输出端55、56、57、58和/或59被输出。此外，例如还可以预先规定其它公差，当超过所述公差时，它就启动这样的共同分离动作，尽管尚未超过唯一输出端的公差。
在这里，好要补充说明的是，所有输入且尤其是那些在也设置了终端53、54时而拟定的输入应该通过输入-输出装置12来进行，该输入-输出装置把输入传给控制装置9。
如果采用了如图4或图5所示的装置，则始终使壁30或辊32成近似于纯纤维材料的颜色是有利的。这种情况同样适用于齿21、22。同样可以想象到的是，用纵长的光学元件来代替圆形光学元件，这能使列34、35数减小到一。
权利要求
1.一种识别并排出由压实纺织纤维组成的纤维流中的异物的方法，其特征在于，纤维流被分段(62)压实、在部分上形状配合地被驱动并接受光学检测并检查是否存在异物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该部分具有可调整的厚度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了光学检测，由纤维流反射的被分离成许多颜色(R、G、B)，从各色中获得一个信号，分别分析该信号以检测特别强烈地符合一种颜色的异物。
4.一种识别并排出由压实纺织纤维组成的纤维流中的异物的装置，其特征在于，设有至少一个辊形件(14，15)，它具有形状匹配地插入纤维流中并驱动该纤维流的部件(21，22)，光导体(23、24)设置在部件(21、22)之间。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，两个辊形件相互对置，它们作为形状匹配地插入的部件地具有齿(21，22)，所述齿被布置成不接触地相互啮合并形成一个具有交错部分(62，63)的纤维流测量通道(18)。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光导体成列(35，36)成行(33、34)地并列在所述辊形件上。
7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，形成一个分析来自纤维流的信号的分析装置(19、20)，它被安装在辊形件(14，15)内。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该分析装置具有滤光器(38)，以便将所接收的光分成许多颜色。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，给多个光学元件配备了一个共用的分析装置，它在所述辊形件的一个位置上分别与一个光导体相连。
全文摘要
本发明涉及识别并排出由压实纺织纤维组成的纤维流中的异物的方法和装置。本发明的目的是提供一种在长期保持不变的检测条件下按工业规模地高速且连续检测纤维流的方法和装置，为此，纤维流被分段(62)压实，形状匹配地被驱动，接受光学检测并检查是否有异物。该装置具有至少一个配设有咬入纤维流中的齿(21，22)的辊形件(14，15)，光导体(23、24)设置在齿(21、22)之间。
文档编号G01J3/46GK1411518SQ00817271
公开日2003年4月16日 申请日期2000年12月11日 优先权日1999年12月16日
发明者F·贝希勒 申请人:泽韦格路瓦有限公司