專利名稱：在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離雜質的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離纖維材料中的雜質，例如織物塊、帶、繩、薄膜塊的方法，纖維材料用開包機(拆包機)從纖維包中取出，按此方法設有用于識別雜質的光學檢測系統，用于分離雜質的分離機構設在光學檢測系統之后，以及，按此方法此光學檢測系統通過評估裝置(圖象處理裝置)和控制器與分離機構連接，以及本發明還包括一種實施此方法的設備。
一種已知的方法在開清棉中安排在粗清棉或混棉機之后，也就是說在細清棉之前實施。散纖維經吸入式凝棉器到達一個裝料筒，它的一個壁由連續循環并傾斜安置的傳送帶構成。之后，在傳送帶上的散纖維通過一個光學的識別系統(光學顏色傳感器)。評估裝置評估測量結果，并在出現雜質時操縱噴嘴擋板的相應區段。一旦位于前面的光學傳感器認出異物，使操縱一組噴嘴。被吹除的含有雜質的散纖維進入一個匯集槽。其余的未被污染的好的纖維進入裝料漏斗，并從那里到達下一個開清棉機。存在的缺點是輸送裝置就設備而言比較復雜。此外不利的是，此方法對于所有被檢驗的散纖維只能統一地操縱分離機構。
因此本發明的目的是創造一種前言所述類型的方法和設備，它們避免發生上述缺點，尤其是可用簡單的方式改善識別和分離雜質。
此目的通過權利要求1特征部分所述特征來達到。
采取按本發明的措施成功地做到了能更好地調整分離機構的敏感度。與已知的方法不同，根據有關纖維材料的亮度和/或顏色的圖象處理裝置被評估的測量值，可以單獨地針對包組或甚至單個包調整分離機構的敏感度。以此方式對于包組或單個包，與雜質相比被分離掉的好材料比較少，并因而顯著提高了效率。按本發明成功地做到了根據纖維材料具有何種亮度和/或雜質具有何種亮度有區別地起動分離機構。因此分離機構起動(開關過程)的極限值被調整為不同的。
合乎目的的做法是至少進行一次試運行，在試運行中確定纖維材料的亮度特征。最好根據纖維材料的亮度特征和/或顏色特征，確定極限值或極限范圍，在此極限值或在此極限范圍內不實施雜質分離。有利地做法是將獲得的測量信號在一個信號分析裝置中進行評估。試運行的經分析的信號特征值最好輸入一個存儲器內，并與當前的信號特征值作比較。合乎目的的是在試運行過程中形成亮度平均值。平均值最好針對包的排列的全部包形成。有利的做法是平均值針對包的排列中的一個包組，例如具有相同纖維品種的包組形成。到對所有的纖維材料種類的分離敏感度最好在一定的界限內確定。合乎目的的是，分離敏感度對于確定的纖維材料按相對于亮度特性和/或顏色特性有一個間距確定。分離敏感度相對于纖維材料亮度特性和/或分離特性可變的間距最好取決于雜質的典型特性確定。有利的做法是確定在包的排列內每個纖維包的位置，以及纖維材料的亮度和/或污染度配屬于從其中拆出纖維材料的纖維包或包組。用于分離機構開關過程的極限值最好配屬于每個包。合乎目的的是對于每個包的極限值根據圖象處理裝置的測量值確定。
此外本發明還包括一種在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離纖維材料中的雜質，例如織物塊、帶、繩、薄膜塊的有利的設備，纖維材料用開包機(拆包機)從纖維包中取出，此設備中設有用于識別雜質的光學檢測系統，此光學檢測系統通過評估裝置(圖象處理裝置)和控制器與分離機構連接，以及此光學檢測系統與圖象處理裝置相連，而圖象處理裝置與一個電子控制與調節器連接。
合乎目的的是設置一個用于圖象處理裝置測量信號的信號分析裝置。最好設置一個用于試運行的測量信號的存儲器。有利的做法是有一個極限值生成裝置。
下面借助于附圖表示的實施例詳細說明本發明。
其中

圖1在紡紗準備設備(開清棉和梳棉)中按照本發明的設備的示意側視圖；圖2具有借助于反射光和透射光攝象的兩臺攝象機和四個照明設備的光學檢測系統、圖象處理裝置以及電子控制和調節器的示意側視圖；圖3在學習階段期間對于不同的纖維材料種類使用反射光與使用透射光之間的關系；圖4具有確定的分離敏感度時按照圖3的相互關系；圖5在考慮到不同的雜質的情況下按圖4的相互關系；圖6a至6c沿縱向(圖6a)配屬于一個包的排列的包的材料特征線(圖6b)和分離敏感度(圖6c)；圖7控制器、縱向(X軸)位移傳感器和開包機牽引電機的示意框圖；以及圖8要拆的包的排列前的包檢驗設備。
圖1表示一種開清棉工藝流程，其中在開包機1例如Trutzschler-BLENDOMAT BDT與多包混棉機4之間，設有用于識別和分離金屬雜質的設備2和重物分離器3。在多包混棉機4之后設有末道開棉機5、梳理機喂給裝置6和梳理機7。用1a表示包的排列。開包機1通過氣流管道9與梳理機8(帶塵籠)連接。此外，井筒10和設在后面的其它機械通過氣流管道連接。在管道9中，亦即緊接地設在開包機1之后的，設有按本發明的設備11。
按圖2，為通道12配設兩個機箱13、14，其內腔中裝有攝象機15或16以及照明設備17或18。此外，在機箱13、14內各有一個按角度α的折線式反射鏡19或20，它使光軸在攝象機15或16與視窗21或22之間轉向。照明設備17或18將光線穿過視窗21或22射入通道12的內腔。在機箱13、14的相對側，為通道12配設另外兩個機箱23或24，在它們的內腔裝有照明設備25或26，照明設備25或26將光線穿過視窗27或28射入通道12的內腔。機箱13、23和機箱14、24沿流動方向(連續地)互相錯開排列。
按本發明的設備(散纖維傳感器)使得能在棉屑流中識別雜質。尤其能識別出-不透明部分 例如木材、石塊、金屬、細繩、紙等-顏色錯誤部分 例如污物、樹葉等
-發光的部分例如薄膜為了進行檢測，棉屑借助于空氣通過矩形的通道12輸送。通過在通道壁12a、12b中的視窗21、27；22、28，攝象機15、16攝錄飛越的棉屑。在這種情況下反射光和透射光與閃光照明設備17、25；18、26相結合。數據分析按額定/實際比較原理進行。使用反射強度與透射強度之比作為額定參數。棉絮的特征(亮度、顏色)由系統自動測定，并使用作為基準。當沿最短軸伸展例如5mm時，識別出特征有異的雜質，這種雜質然后經活門29從棉屑流A中除去。
反射照明組件13包括一個高均勻度的半導體閃光照明設備17、一臺指令控制具有數字式數據輸出的高速測量用攝象機15(例如按DE-A-4313621)、以及一個為降低結構高度而采用的折線式反射鏡19。透射照明組件23包括一個高強度大面積的半導體閃光照明設備25。另一個反射照明組件14和另一個透射照明組件24包含相同的構件和設備。
在工作中最好通過透射光和反射光來識別異質纖維和識別異物和/或雜質的亮度和/或顏色。按極短的序列攝取兩次圖象，一次用透視光，一次用反射光。兩個圖象組合和一起評估。光線由攝象機15或16或它們的控制器閃電式地接通和操縱。對于一次攝象可以使用不同波長的光。可以為一次攝象使用一個以上的照明設備。例如，反射照明組件13可以有一個以上的照明設備。照明可以從不同的方向進行。照明也可以從不同的側面(透視光和反射光)進行。為了照明可以采用具有不同波長的光源。也可以將不同方向、不同側面和不同波長互相組合起來。可以調整為不同的照明時間(閃光時間)。
在電子控制和調節器31上連接有攝象機15(以及可能還有攝象機16)、照明設備17、25(以及可能還有照明設備18、29)以及分離活門29的壓力缸30。
在攝象機15控制調節器31之間，連接有一個電子圖象處理裝置32。在攝象機16與控制和調節器之間必要時也連接有一個(圖中未表示的)圖象處理裝置32。此外，在此控制和調節器31上，還連接有監視器33、信號分析裝置34、存儲器35、比較儀36、開關裝置37、用于確定在包的排列1a中每個纖維包1’位置的裝置38(見圖3)、例如用于混棉機4和/或開包機1的機器控制器39、調整裝置40以及極限值生成器46。
在工作中借助于數字式攝象機15、16獲得散纖維的反射光圖象和透射光圖象，這些圖象可按下列工作方式加以評估。
1)在學習階段中，攝象機15或16通過攝錄例如500幅圖象針對要處理的材料訓練。
(在這一階段中分離尚未最佳化，只是借助于經驗值進行粗略的分離。)材料的學習曲線可如圖3所示。此材料曲線表示了一個范圍，在這一范圍內肯定不應實施分離，并根據材料的亮度特征移動和改變曲線的形狀。
處于混合物中的材料可按不同的步驟學習a)作為全部包1’的平均值(例如學習時間＝開包機1經過所有的包1’)，b)作為一個包組的包1’的平均值(例如學習時間＝開包機1經過一個包組)，c)對于一個包的排列1a或包組每個包1’的單個的包，則為此可將開包機1的X移動坐標傳輸給設備11的控制器31；這應與開包機1運動的開始同步進行(在這里令開包機1的運動速度較一般的慢可能是明智的)，d)在重新駛入包1’時一次性地，e)通過生成光滑的平均值分步多次通過包1’的處理高度，f)必要時或為了達到快速地最佳化的目的，可采用原先為生成平均值時相同的包的排列1a的值。
按照記錄的材料曲線，確定分離機構29、30的分離敏感度，而且圍繞材料曲線分為兩個區A區可靠地分離(立即)B區可能分離；在這里附加地考慮與形狀、亮度結構、亮度等有關的相應的檢驗規則系統。
確定A區內的分離敏感度可這樣進行a)對于所有的材料在確定的界限內，
b)相對于有關材料的材料曲線(按可能性1a至f)有固定的間距，在這種情況下曲線A自動地與有關的材料曲線匹配(見圖4)，c)按類別不同有變化的間距，對于某些雜質具有代表性的如圖5所示，d)界限可以附加地自動和/或半自動地按預定的時間間隔改變-根據分離頻度(過少或過多地分離)-根據與分離另一類包或舊的包的排列相比較-由于在繼續的過程中出現了問題(例如在Spul或OE機處的異質纖維清紗器的切斷頻度上升)。
2)分離應按照污物的類型(例如黃麻、薄膜)和頻度加以記錄并能給以評估。
a)對于一個可選擇的時期(例如工作班)b)對于一個或多個包的排列1a、包組c)對于一定的包的類型}為了檢測有特殊d)對于單個的包1’}異味的包3)在一個包的排列1a中隨操作時間材料曲線的移動，或在不同的包的排列1a之間材料曲線的移動，也可以用于計量處于混合物中的亮度差，以便a)檢測在材料亮度/顏色方面不可允許的偏差(使織物有產生條痕的危險)b)檢測和必要時引出個別過亮或過暗的包1’(例如發現錯放的包1’)c)利用這些值預先控制在下游的混棉機4(例如在混棉機中的井筒轉換)，d)為有關要加工的紗線亮度作證，e)對于連續工作式的開包機，例如Trutzschler-BDT 020，利用來根據亮度波動自動控制包的排列1a。
為了使設備可靠工作，攝象機15、16必須裝在分離機構29、30前足夠遠的地方。如果不是這樣，就有可能發生雜質在活門29回轉之前已經通過了分離機構。試驗證明，從測得雜質到活門29打開去廢料管道47的入口的時間為0.25秒。因此，當在輸送管9中纖維/空氣混合物的速度為10m/s時，攝象機15、16到活門29的距離必須大于2m。把距離測量的安全儲備量考慮在內，業已證實距離為3m是有利的。因為現在尤其是大的絮狀物可能以比纖維/空氣混合物的速度為低的速度通過輸送管9到達，所以廢料管道47又不能過早地關閉。要不然會導致雜質在廢料管道47已重新關閉時首先經過活門29，然后通過輸送管96的延伸段而繼續輸送。試驗證明，當輸送管9中纖維/空氣混合物速度為10m/sec以及攝象機15或16與活門距離29的距離為3m時，廢料管道47的打開保持1秒鐘便足以使任何雜質可靠地分離掉。這一時間可以在攝象機15或16的控制部分中加以調整，當然，在輸送管9中輸送速度改變時可以調整和改變這一時間。
在短的時間間隔中對同一個目標攝取兩次圖象。根據在照片中被檢測對象的當地距離和兩次攝象之間的時間差來確定目標(雜質和/或帶雜質的散纖維)的速度。然后根據這一速度計算出此被檢測對象到達分離活門29處所需要的時間。將如此確定的時間輸入控制器31，以及利用來打開用于分離被檢測目標的活門29。以此方式可以減少分離量(尤其是好的纖維)，因為在活門29開啟時保持打開和關閉的時間窗口可以設計得較小。由于在散纖維流中目標具有不同的速度，所以在另一種情況下必須使用一種大的時間窗口，使無論是最快的還是最慢的雜質都能分離掉。
首先確定在攝象機15或16所在區內雜質的輸送速度ν1ν1=dt1]]>ν1＝被攝取目標的輸送速度d＝圖象兩次攝取之間的距離t1＝距離d的輸送時間接著確定目標從攝象機15或16到分離活門29的輸送時間t2ν2=eν1]]>t2＝距離e的輸送時間e＝攝取第二個圖象與分離活門29之間的距離
v1＝被攝取目標的輸送速度以此方式算出的時間t2用來起動和關閉分離活門29的壓縮空氣缸30(見圖2)。
在包的排列1a內每個纖維包1’的位置，可例如用DE-04119888所述的設備來實現。按圖7，設有一個控制器39，例如可存儲程序的控制器，輸入裝置41與之相連。縱向(X軸)行程識別器42，例如在開包機1小車上的一種增量式自動同步發送器與控制器39電連通。此外，控制器39通過放大器43(電子控制器，變頻器)與開包機1小車的牽引電動機44電連接，小車水平地沿X方向行駛。
在一個包的排列1a內每一個纖維包1’的寬度及其排列次序，例如采用按DE-OS4320430所述的方法和設備來確定。
圖8表示了一種檢驗一個纖維包1’的設備，它安排在為所涉及的這一個纖維包1’要拆開的包的排列1a之前，它包括一個拆包機45，例如類似于或相同于設備1的高速運行的銑削裝置，以及帶圖象處理裝置32和控制與調節器31以及輸出裝置46的光學的檢測系統11。
權利要求
1.在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離纖維材料中的雜質，例如織物塊、帶、繩、薄膜塊的方法，纖維材料用開包機(拆包機)從纖維包中取出，按此方法設有用于識別雜質的光學檢測系統，用于分離雜質的分離機構設在光學檢測系統之后，以及，按此方法此光學檢測系統通過評估裝置(圖象處理裝置)和控制器與分離機構連接，其特征為圖象處理裝置確定被拆開的纖維材料的亮度和/或顏色以及在被拆開的纖維材料內部的雜質的亮度；纖維材料的亮度和/或顏色的測量值以及雜質亮度的測量值與至少一個可調整的極限值比較；并在超過極限值時起動一個開關過程和/或給予顯示。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征為至少進行一次試運行，在試運行中確定纖維材料的亮度特征。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征為根據纖維材料的亮度特征確定極限值或極限范圍，在此極限值或在此極限圍內不實施雜質分離。
4.按照權利要求1至3之一所述的方法，其特征為將獲得的測量信號在一個信號分析裝置中進行評估。
5.按照權利要求1至4之一所述的方法，其特征為試運行的經分析的信號特征值輸入一個存儲器內，并與當前的信號特征值比較。
6.按照權利要求1至5之一所述的方法，其特征為在試運行過程中形成亮度平均值。
7.按照權利要求1至6之一所述的方法，其特征為針對包的排列的全部包形成平均值。
8.按照權利要求1至7之一所述的方法，其特征為平均值針對包的排列中的一個包組，例如具有相同纖維品種的包組形成。
9.按照權利要求1至8之一所述的方法，其特征為對于所有纖維材料種類的分離敏感度在一定的界限內確定。
10.按照權利要求1至9之一所述的方法，其特征為分離敏感度對于確定的纖維材料按相對于亮度特性有一個間距確定。
11.按照權利要求1至10之一所述的方法，其特征為分離敏感度相對于纖維材料亮度特性可變的間距取決于雜質的典型特性確定。
12.按照權利要求1至11之一所述的方法，其特征為確定在包的排列內每個纖維包的位置，以及，纖維材料的亮度和/或污染度配屬于從其中拆出纖維材料的纖維包或包組。
13.按照權利要求1至12之一所述的方法，其特征為用于分離機構開關過程的極限值配屬于每個包。
14.按照權利要求1至13之一所述的方法，其特征為根據圖象處理裝置的測量值為每個包確定極限值。
15.用于實施按照權利要求1至14之一所述方法、在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離纖維材料中的雜質，例如織物塊、帶、繩、薄膜塊的設備，纖維材料用開包機(拆包機)從纖維包中取出，設備中設有用于識別雜質的光學檢測系統，用于分離雜質的分離機構設在光學檢測系統之后，以及，在此設備中此光學檢測系統通過評估裝置(圖象處理裝置)和控制器與分離機構連接，其特征為此光學的檢測系統(11；15、16)與圖象處理裝置(32)連接，后者與一個電子控制和調節器(31)相連。
16.按照權利要求1至15之一所述的設備，其特征為設置一個用于圖象處理裝置(32)測量信號的信號分析裝置(34)。
17.按照權利要求1至16之一所述的設備，其特征為設置一個用于試運行的測量信號的存儲器(35)。
18.按照權利要求1至17之一所述的設備，其特征為有一個極限值生成裝置(46)。
19.按照權利要求1至18之一所述的設備，其特征為開關裝置(37)與電子控制和調節器連接。
20.按照權利要求1至19之一所述的設備，其特征為在電子控制和調節器(31)上連接有一臺顯示器(33)。
21.按照權利要求1至20之一所述的設備，其特征為用于確定纖維包的排列(1a)內每個纖維包(1’)的位置的裝置(38)與電子控制和調節器(31)連接。
22.按照權利要求1至21之一所述的設備，其特征為機器控制器(39)與電子控制和調節器(31)連接。
23.按照權利要求1至22之一所述的設備，其特征為調整裝置(40)與電子控制和調節器(31)連接。
全文摘要
一種在紡紗準備設備(開清棉)中識別和分離纖維材料中的雜質,例如織物塊、帶、繩、薄膜塊的方法,纖維材料用開包機從纖維包中取出,按此方法設有用于識別雜質的光學檢測系統,用于分離雜質的分離機構設在光學檢測系統之后,在此方法中此光學檢測系統通過評估裝置(圖象處理裝置)和控制器與分離機構連接。為了能用簡單的方式改善對雜質的識別和分離,圖象處理裝置確定被拆開的纖維材料的亮度和/或顏色以及在被拆開的纖維材料內部的雜質的亮度;纖維材料的亮度和/或顏色以及雜質亮度的測量值與至少一個可調整的極限值比較;以及在超過極限值時起動一個開關過程和/或給予顯示。
文檔編號G01N21/89GK1173557SQ9711531
公開日1998年2月18日 申請日期1997年8月1日 優先權日1996年8月8日
發明者斯特凡·施利希特爾, 托馬斯·克雷默 申請人:特魯菲舍爾股份有限公司及兩合公司