專利名稱：用于薄網(wǎng)型紡織材料的二維連續(xù)監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所涉及的方法和儀器是在加工過程中實時檢測和對紡織材料的薄網(wǎng)的各種雜質進行控制。在最佳實施例中，所涉及的各種雜質是指在棉花或其它纖維材料中的單纖維、單個棉結、和單個的雜質顆粒。薄網(wǎng)或者是有目的地從正在加工的原料的樣品中得到的，或者是從某一加工設備中得到的。測試是用圖象來分析的，采用范圍較寬的光譜響應的電荷偶合器件(CCD)相機。
為進一步確定本發(fā)明的應用領域，提供了可從連續(xù)加工的紡織生產設備中得到的加工中的樣品的方法。然后圖象分析生成立體的、光譜的和暫時的圖案識別或過濾(SSFF)。SSFF依次辨別在薄網(wǎng)中的各種雜質。
在紡織原料中存在的有害雜質，如棉結和雜質顆粒是一種其嚴重性日益增加的問題。棉花的采集和加工技術，如需要在軋棉或在紡織廠的加工初期階段強化清潔功能。這些功能可以排除其它雜質和棉籽，但在許多情況下是把雜質打碎成更小的雜質粒子，然后一些留在了纖維中。在后加工階段除去它們更加困難。更遭的是這種強化清潔功能逐漸增加了棉結的生成。因此在扎棉或紡織廠的連續(xù)生產中，為了能最優(yōu)地控制這些有害雜質，監(jiān)控這些有害的雜質就越來越重要了。
在多數(shù)的生產過程中，要檢測100%的生產過程是不可能的，只能得到加工中的材料的樣本去檢測。在多數(shù)的紡織加工設備中，可方便地得到一簇形式的纖維樣品。因此需要新的方法以得到一個有代表性的樣品，為圖象分析測試，把樣品設置成薄網(wǎng)的格式。近來研制的圖象分析技術錯誤地對全部生產過程進行100%檢測是一值得注意的例外。下面將例舉較好實施例，以檢測梳棉機上的薄棉網(wǎng)。以前的檢測方法和儀器費用非常大或圖象分析不能實際應用。本發(fā)明克服了這些缺點。
依照本發(fā)明，為控制梳棉機的棉網(wǎng)提供在線檢測。最好在100%的薄的棉網(wǎng)上找出有害的雜質，對后道工序來說識別出它們非常必要，或者最終導致影響紡織產品的價格，因此，應該盡早采取控制措施以除掉和排除這些在棉網(wǎng)中的雜質。這些棉網(wǎng)的清潔設備簡稱“FIX”。
依照本發(fā)明的一個特例，提供一套儀器檢測紡織材料的薄網(wǎng)。薄網(wǎng)可以在紡織設備加工中檢測或從紡織加工設備中分離出來檢測。薄網(wǎng)包括各種形式的雜質，如纖維和雜質。成象裝置接收從薄網(wǎng)中得到的電磁輻射，然后轉變成圖象信號。這些圖象信號對應于含有各種雜質的薄網(wǎng)的圖象，且薄網(wǎng)相對于成象裝置是運動的。成象裝置至少對薄網(wǎng)上的一條橫向于棉網(wǎng)且大致垂直于棉網(wǎng)的運動方向的條帶重復掃描。一臺計算機從成象裝置接收圖象信號，相應這些圖象產生數(shù)據(jù)。計算機分析數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)分析找出在棉網(wǎng)中找的雜質。計算機進一步確定找出來的各種雜質參數(shù)，然后輸出能標明棉網(wǎng)中各種雜質的信號參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成象裝置和計算機進一步包括分辨儀器，如一種光譜光柵或棱鏡，根據(jù)接收的電磁輻射，網(wǎng)的同一位置生成一系列光學圖象，每一光學圖象由圖象光譜的內容區(qū)分于其他的圖象。計算機根據(jù)一系列的光學圖象產生一系列的有代表性的數(shù)據(jù)，并且分析數(shù)據(jù)以找出各種雜質的圖象。根據(jù)有代表性的數(shù)據(jù)分析，計算機確定收到電磁輻射的光譜內容，這些電磁輻射是由棉網(wǎng)各種雜質產生的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成象裝置通常還帶有對薄網(wǎng)同一位置產生一系列分時圖象的儀器。在一個較好的實施例中，設置一個罩從薄網(wǎng)上接受電磁輻射，以遮住電磁輻射的一部分，同時至少傳送第一和第二個空間分開的電磁輻射部分，把電磁輻射空間分開的第一和第二部分的光學聚焦圖象成象到一排傳感器上，該傳感器產生相應于電磁輻射空間分開的第一和第二部分的圖象信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，成象裝置至少生成第一和第二在薄網(wǎng)的同一位置上的分時圖象。第一分時圖象是當網(wǎng)首次照明的情況下產生的，第二分時圖象是當網(wǎng)經歷第二次與第一次的照明條件不同的照明條件下產生的圖象。在一個實施例中，第一次照明條件是照網(wǎng)的前面，第二次是照網(wǎng)的背面。因此，計算機根據(jù)網(wǎng)中雜質的明顯尺寸、明顯形狀、明顯顏色把網(wǎng)中的雜質分類。
當把圖一起來考慮時，參照以下圖示能更好地理解本發(fā)明，圖示詳細地描述了本發(fā)明的實施例。


圖1是正在管道中被氣流輸送的纖維束橫截面草圖，采樣器在管道的壁上;
圖2類似圖1，表示在操作中的采樣器，該采樣器從管道中取出纖維樣品;
圖3是進一步圖示采樣器的操作過程的草圖，采樣器把纖維傳送到滾筒;
圖4是采樣器把纖維樣品送到滾筒，然后送到玻璃板上;
圖5所示本發(fā)明的另一個實施例，紡織纖維由纖維分梳器加工，通過獨立的纖維檢測器傳送，沉淀在圓形的網(wǎng)上以進一步進行檢測;
圖6是一個截面圖，是本發(fā)明的一過執(zhí)行過程，它與道夫滾筒上的網(wǎng)和/或是當纖維網(wǎng)離開紡織機器的道夫羅拉時的網(wǎng)有關;
圖7A是一個含有紡織纖維條的管道的截面圖，一個針狀的采樣器對紡織纖維條進行采樣;
圖7B是一個加工狀態(tài)的草圖，纖維樣品從圖7A中的針狀纖維采樣器中分離;
圖8所示是含有兩個CCD相機的光學成象系統(tǒng)的框圖，它對纖維網(wǎng)正背面照明;
圖9是圖8的光學成象系統(tǒng)的更詳細示意圖;
圖10是用在圖8的光學成象系統(tǒng)的罩;
圖11所示是CCD相機的信號怎樣被讀到記憶器中和圖象緩沖器中的示意圖;
圖12是表示從CCD相機來的圖象被儲存到四個記憶庫中;
圖13表示另一個系統(tǒng)，用于讀取CCD相機和儲存圖象;
圖14表示整個用于處理光學成象系統(tǒng)的生成的圖象的處理過程的框圖;
圖15是在圖象緩沖器中的兩個圖象的圖示;
圖16A和較16C表示雜質的可能幾何形狀，圖16B和16D分別表示圖16A和16C雜質的特征圖象，該圖象是由一個半徑繞幾何圖形的中心轉動及相對于半徑的角度位置用曲線表示的半徑長度產生的。
圖17A和圖17B是一個關于計算機的程序流程圖，表示一種方法，即用本發(fā)明的光學系統(tǒng)分辨紡織薄網(wǎng)中的不同雜質。
圖18表示本發(fā)明的較好的排雜器的端部橫截面圖。
圖19表示排雜器在圖18中沿圖19-19線截面圖。
圖20和圖21分別是根據(jù)圖18和圖19中350排雜器的放大圖。
圖22表示本發(fā)明帶有針布的輥筒(如道夫錫林滾筒)的排雜系統(tǒng)的截面圖。
實施的詳細說明成網(wǎng)取樣器圖1表示許多簇纖維10在管道11里沿著箭頭13所指的方向由氣流輸送。在管道的一側設置了一塊穿孔壁12，并配有一塊實心擋板14，以便封住這塊穿孔壁并蓋住管道11的實體部分。這塊擋板14保持了管道11內外的壓力差。圖1中所表示的是處在裝載位置的取樣板18裝在驅動機構17上，例如，一臺液壓馬達及其控制裝置上，并且根據(jù)生產線21上的控制信號的指令繞著軸線19轉動進入氣流中，以此捕集撞在取樣板上的纖維簇10。如圖2所示，在按逆時針方向旋轉進入氣流的過程中，有相當數(shù)量撞上的纖維簇10被取樣板18的旋轉運動所收集，并最終被送到一個密封的位置。在板18運動到圖2所示的封閉位置之后，用適當?shù)臋C械機構23，例如液壓缸和活塞及其控制裝置，當通過控制線路25對其施加適當?shù)目刂菩盘枙r，撤掉擋板14，使穿孔壁12暴露出來。
圖2表示取樣板18已經到達穿孔板12上方的取樣位置，而擋板14已經被撤走，因為穿孔板12上的纖維樣品20的綜合作用和取樣板的密封作用能夠經受住管道11內外的壓力差。
這一工作過程的結果，是通過穿孔板的孔27形成了可由針式取樣器32取樣的纖維樣品20，該取樣器在相關未決的、名稱為“用于測試目的分離纖維和其它紡織實體的針梳設備”的專利申請中作了詳細的描述(1992年12月31日申請，案號為4812000)。在圖2下部的右側，有一個用虛線表示的針式取樣器32′，取樣器上帶有處在退回或打開位置的關閉/輸入輥34′。針式取樣器32′(虛線)剛剛開始自右向左的移動。向著紙的厚度方向大約為2-4英寸寬的一排針33′，緊貼著孔板12移動，從而從穿孔27中獲得雜質的樣品20，直到取樣器32裝滿并完全移動到左邊。這時，如圖2下左側的實線所示，針式取樣器32的關閉/輸入輥34被關閉，樣品裝載工序就完成了。在此圖中，輥34用來代表一種普通的關閉/輸入輥，這種輥響應旋轉和/或平移控制信號繞其中心軸線旋轉和/或作直線移動。
取樣器32裝在適當?shù)臋C構上，使其能沿水平方向移動并向下旋轉。通常，取樣器32固定安裝在從液壓馬達37伸出來的一根臂35上。在直線型鏈條驅動裝置和軌道36上安裝有托架39，托架39則帶動液壓馬達37在軌道36上作水平運動。一臺馬達和馬達控制裝置38由線路39的信號控制，為鏈條驅動裝置和軌道36提供動力，以驅動托架39和液壓馬達37，從而使取樣器32在實線表示的取樣器32的位置和虛線表示的取樣器32′的位置之間運動。此外，在從線路43發(fā)來的信號的控制下，液壓馬達37有選擇地使取樣器沿弧線45所示的方向旋轉。
如圖3所示，針式取樣器32已經轉動，并且從靠近穿孔板12的取樣位置移開。擋板14又移回圖1中所示的封閉位置，而取樣板18則向順時針方向轉回其收藏位置。被捕集在取樣板18上的纖維用壓縮空氣把它們吹掉，重新噴射進管道16中的氣流輸送空氣中。圖3還表示針式取樣器已經轉到與顯象滾筒40對準的位置。滾筒40通常在其表面上具有針42和孔44，它梳理纖維并把它們排齊，為纖維的薄網(wǎng)和積存在其中的其它雜質起顯象裝置的作用(圖中未表示出薄網(wǎng))。由于使纖維取樣器32中的關閉/輸入輥34的轉動與薄網(wǎng)的顯象滾筒40的轉動互相協(xié)調一致，所以纖維便均勻地從針33處分離出來，結果纖維就均勻地集積在滾筒40上。強制通風器43和在通風器上的抽吸口45通過孔筒44進行抽吸，幫助纖維從取樣器32集積到滾筒40上。這個轉移步驟的第一個目的是把100%的纖維樣品，包括樣品中的全部雜質，例如棉結或雜質基本上不經過變化就轉移過去。第二個目的是把樣品成形為向圖象分析裝置50顯象所需要的薄網(wǎng)形式。針式取樣器32的進一步的細節(jié)，可替換的針式取樣裝置，以及可替換的測量裝置都披露在相關未決的，名稱為“用于測試目的的分離單纖維和其它紡織實體的針梳設備”的申請中，申請的日期為1992年12月31日(案號481200)。該申請文件結合在本申請中作為參考文獻。一般，每次從每個針式取樣器32轉移到顯象滾筒40去的試樣，大約為1克。與這種試樣重量相適應的針式取樣器32的寬度大約為4英寸。
顯象滾筒40借助圖象分析裝置50對含有雜質的薄網(wǎng)進行顯象檢測。在圖3的實施例中，滾筒40上的細密的針42和孔44用來確保能均勻地抓取和除雜，以及保證試樣從針33上取下來時起梳理和分離作用。因此，圖象分析裝置50測試已經以最佳的方式集積起來的薄網(wǎng)。下文中將詳盡地敘述如何使材料試樣中的纖維狀雜質達到均勻和方向一致。
在說明本發(fā)明的圖象分析或尺寸控制之前，先說明如何完成采樣過程。在用裝置50完成圖象分析測量時，刷子52按照箭頭所示的那樣向右移動，使鬃毛54與針42接觸。刷子52和顯象滾筒40按照箭頭55和57所示的方向轉動，于是纖維、棉結、雜質和其它實物就被刷子52和通過孔44吹入的壓縮空氣56的聯(lián)合作用從滾筒40上除下來。同軸引流器58用于通過導管59提供抽吸作用，借助該導管把氣流從刷子52和滾筒40區(qū)域內的氣流抽回到壓縮空氣輸送處理管道中11去。在完成這一工作時，滑閥60關閉。該裝置現(xiàn)在準備好進行另一個測量程序。在以上的描述過程中，機械運動及控制都由通常的手段實現(xiàn)，最好整個操作過程由一個微處理機為基礎的常用控制裝置或者一臺計算機來控制，例如圖8中的計算機系統(tǒng)144。但如有需要，每個步驟也可以以手動控制。
圖4揭示了另一個主要利用同一個圖象分析測量裝置50的實施例。圖中的62是為向圖象分析裝置50顯象而形成的薄網(wǎng)。此實施例中，試樣也和上述的一樣由針式取樣器32取得，并且鋪在顯象滾筒40上，但是這一薄網(wǎng)62是被刷來來，落在一塊玻璃板64上，玻璃板的長度稍長于滾筒40的周長。板64可如箭頭所示作左右方向的直線運動，并由驅動輥67驅動。采用這種方式，仍然保持滾筒40在試樣上顯示的密度，方向性和其它處理的顯象特性和效果，但提供了良好的觀察環(huán)境66。在該環(huán)境下，前方照明68和后方照明70可以一起用，也可以分開用，以達到最佳照明效果。馬達驅動件載體72反映背景對比度和其他要素。載體72最好提供黑色背景，但它也能提供白色或其它顏色的背景，鏡面的背景或者用于后方照明，或不需要任何背景。前方照明時能夠選擇許多不同的背景，以增加對比度或分辨率，或者，通常提高識別紡織材料中的各種雜質形狀的能力。
在完成檢測時，薄網(wǎng)樣品62和玻璃板64一起在導向輥76下方移動，由清潔氣源77來的清理壓縮空氣把薄網(wǎng)剝下，并由同軸引流器80帶動的空氣清掃器78來實現(xiàn)。經過測試的材料然后又回到圖3中的加工過程中去。除塵盤75清除殘渣，為板64進行下一次測量作準備。
圖5表示纖維分梳器102，分梳器是通過管道把分離的雜質和纖維送到一檢測站82，而檢測站依次向顯象站88提供雜質和纖維。這個試樣由裝置102分梳的。當這些分硫出的雜質103通過光電檢測站82(M3)后，則沉積在旋轉的帶有孔眼的滾筒84中。沉淀是借助于吸口86的輸送空氣的收集達到的。在觀察站88中的圖象分析系統(tǒng)50與在圖3、圖4中的功能一樣。在這個實施例中，試樣受到通風壓力系統(tǒng)91引出的環(huán)境控制氣流90的整理，然后排除到由吸口93抽空的一壓力通風系統(tǒng)的聚集部92。試樣還要進一步受到環(huán)境控制氣流94的調整，氣流94同樣由通風壓力系統(tǒng)96和吸口97收集。
很明顯穿孔滾筒84的圓周速度與試樣100喂入纖維分梳器102的速度相互協(xié)調，這樣才能由光電傳感器82和圖象分析系統(tǒng)50為檢測顯象出大致分梳開的各種雜質。顯象滾筒84的轉速慢一些能使更多的各種雜質沉淀下來，然后由在工作站88中的圖象分析系統(tǒng)50檢測。慶幸的是，申請日期為91年9月19日(案號07/726613)的相關未決專利申請介紹了在從光電光照射傳感器來的信號和在工作站88中的圖象分析系統(tǒng)50之間采用時間標記的概念。也就是說，在試樣100在工作站82和88檢測時，有一個固定的延遲時間。這樣從工作站82和88的測試在時間上匹配。
圖6揭示了一個聯(lián)機監(jiān)控最重要的實施例，其中，圖象分析系統(tǒng)50檢測梳理機112的道夫滾筒110上的薄網(wǎng)?；蛟诒【W(wǎng)通過喇叭口125成條126以前，當它剝離道夫或壓輥122時，圖象分析裝置50檢測薄網(wǎng)120。易于理解的是，道夫滾筒110上的雜質方向和密度與網(wǎng)120中的相同，顯然，在“自由”空間124處檢測網(wǎng)具有許多優(yōu)勢，在這里得到前面照明和背面照明比較容易，該處有利于獲得最高的對比度和分辨率。然而，在某些情況下測試在圖6所示在空間124處的網(wǎng)是不可能的。此外，在其它情況下，當檢測被道夫滾筒110上的針齒傳送的網(wǎng)時，圖象分析系統(tǒng)50的分辨能力是非常好的。
圖3、4、5和6揭示了用圖象分析方法測試紡織材料試樣形成的薄網(wǎng)的較好的檢測措施。可以自動地從生產過程中取樣，也可以是實驗室質量控制測試儀測試的部分樣品，或者是已經在梳棉機上成網(wǎng)的樣品或類似的樣品。所有的樣品可便利地用本發(fā)明的圖象分析裝置50測試?，F(xiàn)在來說明一下圖象分析問題和說明空間、光譜和暫時圖案識別或過濾的SSTF概念。
圖象采集系統(tǒng)參考圖8，它是一個含有第一和第二的光學成象裝置130和132的光學成象系統(tǒng)129的俯示圖，這個系統(tǒng)帶有CCD的相機。設置每個成象裝置130和132以便能觀測到至少0.5米寬的網(wǎng)134，通常網(wǎng)是紡織纖維的無紡網(wǎng)如棉網(wǎng)。設置成象裝置130和132以便能觀測大約一半的網(wǎng)，光線相互重疊135大約0.01米。兩個成象裝置130和132的用途是對100%的網(wǎng)進行光學觀測。但減少大約一半的數(shù)據(jù)率。也就是分別從每一個光學裝置130和132來分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)率大約為采用一個裝置用于觀察整個網(wǎng)的一半，一臺相機可以得到兩臺成象裝置相同的分辨率。
移動的網(wǎng)134被寬帶的照明源136和138照明，這個光源既可以提供可見光也可提供非可見光包括紅外線。光源136照明網(wǎng)134的前面，光源138照明網(wǎng)134的反面，即134的背面。用這種照明安排，照射在網(wǎng)134上的照明形式可以根據(jù)從網(wǎng)134背面網(wǎng)134的或從網(wǎng)的前面反射的光量或兩者的光量所提供信息來改變。
成象裝置130和132及光源136和138通過數(shù)據(jù)收集和控制裝置140，142聯(lián)系到圖象處理和儲存在計算機系統(tǒng)144里。光學成象裝置130和132生成的圖象信號通過裝置140和142傳送到系統(tǒng)144處理，然后計算機系統(tǒng)144通過裝置140和142向光源136和138發(fā)送控制指令，由此控制光線照在網(wǎng)上的強度和持續(xù)時間。系統(tǒng)144包括信息通訊線146，向后述的排雜系統(tǒng)提供信息和控制。
圖象采集系統(tǒng)的操作參考圖8、9、10可更好理解每個光學成象裝置130和132的詳細操作過程。參考圖8，可以詳細看到光學成象系統(tǒng)129一臺工作著的成象裝置130的圖示，同樣裝置132與裝置130功能類似。參考圖8和9，光學裝置130同時形成四條光帶150橫貫網(wǎng)134，在圖8和9中分別以1-4標示。在一個最佳實施例中，每個光帶150有0.5毫米寬。呈直角地橫向貫穿通過大約0.510米的網(wǎng)134。由于兩個光學成象裝置130和132用來觀測整個網(wǎng)，光帶150實際上連續(xù)貫穿網(wǎng)。標號1-4的光帶150是相互分開的，間距精確為4.0毫米并沿著網(wǎng)134的運動方向相平行。這樣，在四條帶150邊對邊之間的間隙為3.5毫米。
光學成象系統(tǒng)129帶一對透鏡152和154以及一個空間罩156。透鏡152和154的作用是將網(wǎng)134聚焦成一個圖象在由鏡面160反射之后到CCD相機和光柵裝置159上。空間罩156的作用是將CCD和光柵裝置159的成象限制成四個光帶150。由于網(wǎng)134是沿箭頭160的方向運動，最好CCD和光柵裝置159分四次測量該網(wǎng)。也就是，所有的網(wǎng)134將通過四個光帶的每一個。因此，在頭一次被光帶150觀測的網(wǎng)134的這部分將在第二條光帶150內被第二次觀測，在第三條光帶150內被第三次觀測，在第四條150內被第四次觀測。這許多光帶是為了保證增加精度和/或取得更多的信息。下面將詳細敘述。
從CCD和光柵裝置159來的信號傳送到讀取電子裝置162，它是探測和控制裝置140的一部分。讀取電了裝置162提供一個輸出信號到圖象處理器164，而處理器又輸出到顯示和儲存裝置166，這兩個裝置都是圖象處理和儲存計算機系統(tǒng)144的一部分。
網(wǎng)134的速度由速度檢測器連續(xù)監(jiān)測，如旋轉的編碼器168，它通過讀取電子裝置162向計算機系統(tǒng)144提供速度信息。這個速度信息很重要，它使系統(tǒng)能利用四條光帶150的重復信息的優(yōu)越性，從而使諸如雜質這樣的被光柵裝置159檢測出的要找的東西被放到網(wǎng)中下游的適當位置然后排除。
現(xiàn)在參考圖10，它是罩156的詳細圖，罩156包括縫170、172、173和174，用于將CCD和光柵159的成象角限制到四條光帶?？p170，172，173和174控制著帶150的尺寸和形狀。由于帶的寬度在0.5毫米比較理想，這個寬度(dx)是由所需圖象寬度的因素，以及第一次光元件152的放大倍數(shù)決定的，定為0.5毫米。罩的寬度dy用由透鏡152的放大倍數(shù)和需要檢測的網(wǎng)的寬度(大約0.512米)的因素決定的。這樣為了讓一個帶有60毫米焦距的光學元件152放在1毫米遠，可以按下列計算M＝63.8·10-3dx＝32μm以及dy＝32mm罩156是一塊用金屬膜片或用在玻璃基片上用鉻精確刻劃出。
參考圖11，表示CCD陣列和光柵158的截面圖。光線由通過計算機系統(tǒng)144控制的電子百頁窗175進入的到光柵158，然后撞到在盒子182中靠近窗180安裝在定位架178上的衍射光柵176上。通過百葉窗175和衍射光柵176后，光經過窗180撞到安裝在盒子182反面的CCD系統(tǒng)184上。衍射光柵176把進入的光線分成八條光譜頻道，且光柵是這樣取向的即沿相應網(wǎng)的運動方向是分散的。這樣光分散是與狹縫170、172、173、174以及對四根光帶150是垂直的。衍射光柵設計成需要的尺寸使它對應于(網(wǎng)上八條帶)在網(wǎng)上的4毫米在CCD的區(qū)域上散出的八條光譜頻道。這樣，并不是在陣列184上的每一光帶150生成一個圖象，而是，本系統(tǒng)聚焦在陣列184上的每個光帶150生成八個平行的圖象。最好選擇這四條光帶150的尺寸和光帶之間的距離使它們不重疊，以精確地保證在CCD陣列184上的每條光帶的八條圖象。由于衍射光柵把光分成光譜頻道，在陣列184上生成的每個光帶圖象對每個光帶150將是具有不同的顏色信息。利用只測量照射在CCD陣列184上光的強度的CCD陣列，以可見波長觀測顏色信息的這種設計使系統(tǒng)簡單，緊湊。
如果想要收集可見光外的光輻射，需要用圖11和圖15中的反射光柵186替換透光的衍射光柵176。在這個實施例中，CCD和光柵裝置158仍帶有電子百葉窗175和在盒子182內的光柵184。但是，在這個實施例中，反射光柵186放在電子百葉窗175和窗280外面，通過電子百葉窗175，它可將非可見光如接近紅外的光反射到光柵184上。反射光柵186的功能是把非可見光線分成與圖10中的光柵176相類似的光譜頻道。當然CCD陣列184必須是對使用的非可見光反應是敏感的。例如，對于非紅外的輻射，CCD陣列應是硅化的白金或水銀鎘的碲化物。對這些應用，該CCD陣列典型地比在可見光里的陣列要提供較低的分辨率。
以上的描述，特別是參考圖8，對光學成象裝置130與采集和控制裝置140做了說明。最好光學成象裝置130和140對于裝置140做了說明。最好光學成象裝置130和140對于裝置130和140應分別是相同的，從圖8中可以更好地理解兩個成象裝置130和132和兩個采集與控制裝置140與142。
在圖8里的系統(tǒng)129的操作參考在圖12-14中的電子和數(shù)字處理過程可以更好地理解。CCD陣列184由1024×32個象素190排列組成，這樣該32象素面與在CCD陣列184上網(wǎng)134的圖象的運動是平行的，1024象素190的排列方向垂直的貫穿出現(xiàn)在陣列184上的網(wǎng)134的圖象。陣列184通常在一個時刻通過A/D轉換器192讀4個象素，在A/D轉換器中由每個象素190感應出的電壓轉換一個數(shù)字信號，然后通過DEMUX194送到數(shù)據(jù)儲存器196中。由一平均和總的強化累加器198從儲存器中讀取數(shù)據(jù)，然后它輸送數(shù)據(jù)到圖象緩沖寄存裝置200中。累加器198的功能是，把從陣列184輸出的四排1024象素平均，生成圖象的一行放在圖象緩沖寄存器200中。參考圖8，當網(wǎng)經過光帶150時，考慮一個0.5毫米網(wǎng)134的片斷，可更好理解平均值的處理過程。
首先考慮這個假定的斷片第一次出現(xiàn)在第一條光帶150上。電子百葉窗175將露出CCD陣列184，這樣這個假設的斷片將第一次被檢測到。然后這個斷片將從第一條光帶150移動到第二條光帶150。圖象處理器144編碼器168那里接收速度信息，使百葉窗175每當網(wǎng)移動0.5毫米時，它開起一下。這樣假設斷片當百葉窗175開第九次時，將在第二條光帶位置上，這斷片將由CCD陣列184第二次檢測。同樣當?shù)谑叽伍_百葉窗175時，該斷片在第三光帶上，在百葉窗二十五次開起時，這個假設斷片在第四個光帶上;這樣這個斷片將被第三和第四次檢測。從以上解釋中，網(wǎng)上的每一個斷片都有上述描述的同樣的假設路徑，并將被檢測四次。這樣，平均第一、第九、第十七、和第二十五的每個0.5mm斷片的檢測，就可得到每一個斷片的平均測量值。
參考圖12，儲存器196的控制可以形象化。儲存器196分成四本書，書從1到4，定義為標號202，204、206和208。參考圖12和13，下面解釋一下數(shù)據(jù)的獲得。依據(jù)收到從旋轉編碼器168(圖8)來的正確位置指示，百葉窗175(圖9)開起大約0.0001秒露出CCD184。圖象獲取的過程由讀CCD陣列184的第一個1024象素線開始，一次有四個象素線，然后把它儲存到第一本書的第一頁第一排的最右邊的1024的位置。下一個1024象素線從陣列184中讀取，然后儲存到第一本書的第二頁第一行，這是因為它代表象第一條線同樣的空間信息，但是是不同的光譜波長。每本書有八頁，CCD的陣列184的頭八條線讀到第一本書的八頁中的第一行。CCD陣列的下八條線儲存到第一本書八頁的第二行上。CCD陣列184(線16-24)的再下八行儲存到第一本書1到8頁的第三行，CCD陣列的最后八條線儲存到第一本書八頁的第四行。
現(xiàn)在CCD已經全部讀完了，處理器144等待到編碼器168顯時網(wǎng)134已經移動了0.5毫米，把它清除掉。就在這時，百葉窗175再一次露出來，產生第二次曝光。第二次也以上述的方式儲存到第一本書的1-8頁的5-8行。同樣一系列的曝光都儲存到第一本書，直到第八次曝光儲存到第一本書的1-8頁的29-32行為止。到第九次曝光，如圖12中的204所示的第二本書。第二本書含有9-16次曝光。同樣第三和第四本書分別儲存第17-24和25-32次曝光。從上面的討論中可知，第一本書儲存的是最早的曝光，而第四本書儲存的是最新的曝光。
第一本書中的每頁的第一行是相應同一網(wǎng)上斷片的圖象，第二本書的每頁上的第二行、第三本書每頁的第三行和第四本書每頁上的第四行都是相應同一網(wǎng)上的斷片。這樣為在圖象緩沖儲存器200中產生出第一頁的第一行，累加器198平均出第一本書第一頁第一行+第二本書第一頁的第二行第三本書第一頁第三行+第四本書第一頁第四行。以與上述相同的方式累加器198在圖象儲存緩沖存儲器中產生書1-4的2-8頁的第一行。
為了產生在圖象緩存器200中的第一頁第二行，累加器198采用從2、10、18和26次的曝光獲得的數(shù)據(jù)。圖象緩存器200的第二行是平均第一本書的第一頁的第五行+第二本書第一頁的第六行+第三本書第一頁的第七行+第四本書第一頁的第八行。同樣，每一次曝光用來產生在圖象緩存器200中的八頁的頭8行。另一例子，為了產生圖象緩存器200的八行，累加器198把第一本書第二十九行+第二本書的第三十行+第三本書的第三十一行+第四本書的第三十二行累加。在圖象緩存器200的第八行計算出以后，第二本書，第三本書和第四本書都象第一本書那樣分別重新設計成第一本書，第二本書、第三本書和第四本書。
這樣利用從CCD184的下八個曝光產生新的第四本書，圖象緩存器200的八頁中的每一頁的下八行以前八行計算的同樣方式計算。這個過程連續(xù)不斷使圖象緩存器200是一個滾動的圖象緩存器并且總是含有在所有八頁上的圖象信息的16行。綜上所述，圖象緩存器總是含有每個網(wǎng)134的16行八個圖象，稱為“頁”。根據(jù)頻譜(顏色)在圖象緩存器200中的八個圖象(頁)相互是不同的。也就是說，每個圖象代表一個特定光譜范圍。如果網(wǎng)產生這一特定光譜范圍的圖象，這個圖象將出現(xiàn)在含有那個特定光譜范圍的緩存器200的頁上。
圖象緩沖器200的輸出，下文將詳細介紹和分析，圖14描述了一個替代的實施例，其中累加器198分為累加器198A和198B，圖象緩存器200也分為兩個200A和200B。圖14是象征性地代表這些元件，實際上沒有必要機械地分開累加器或圖象緩存器，但分開它們有助于解釋操作過程。
圖14所示實施例，闡明利用建立在系統(tǒng)129中的重復信息優(yōu)越性的另一種方法。網(wǎng)134的每一個斷片都被CCD184檢測或成象四次。在上述實施例中這四個重復圖象被平均而產生一個圖象。然而，在圖14中的實施例中，這些重復信息有不同的使用方法。為了利用這一實施，每16次曝光后網(wǎng)138的照明將有變化。例如，在頭16次的曝光期間，光源138打開以從網(wǎng)的背面照明網(wǎng)134，因此，只有通過網(wǎng)的光被傳感器184接收。在第二個16次曝光(曝光17-32次)期間，光源138關閉，光源140打開，這樣只有從網(wǎng)反射的光被陣列184接收。因此光源138和光源140每16次曝光就是交替接通斷開，所以網(wǎng)134一次只能被照明一面。累加器198A以上述書的形式生成圖象緩存器器00A的圖象，只是當光源138接通時，累加器198A只能從第一組16次曝光加上之后的每個奇數(shù)的16次曝光中接收數(shù)據(jù)。當光源140接通，光源138斷開時，累加器198在圖象緩存器200B中產生的圖象書，只能是偶數(shù)組的16次曝光中接收數(shù)據(jù)。因此，圖象緩存器200A含有透光圖象，而緩存器200B含反射光圖象。每個圖象實際上是以先前描述的方式含在八個分開的頁上的八個圖象。
操作累加器198A和198B的另一種方法是每八個曝光之后改變照明，因此光源138在曝光1-8和曝光17-24是接通的，而光源140在曝光9-16和曝光25-32是接通的。在這種情況下，累加器198A只有在奇數(shù)組的八次曝光中將為圖象緩存器200A產生信息，而198B只有在偶數(shù)組的八次曝光中為緩存器200B提供數(shù)據(jù)。
由于圖8所示的系統(tǒng)提供了四次重復的信息，如果需要的話，所有的真實的多余的信息被刪掉，網(wǎng)134當它通過光帶150被檢測時將有不同的光條件，例如網(wǎng)暴露在四種不同的光照條件下那么從光帶150經過的網(wǎng)上的斷片每次都在不同的照明條件下。如，在第一組八次曝光用紅色照明網(wǎng)134，綠顏色用于第二次八個曝光，黃顏色用于第三次八個曝光，蘭顏色用于第四次八個曝光。在第五次八個曝光時，光的條件在每次八個曝光以相同的次序又重復一次。以這種方式，網(wǎng)134當它經過光帶150時，它的斷片將在四種光的條件下，網(wǎng)134的不同部分將在不同的位置遇到不同的光條件。例如，網(wǎng)的某個部分在第一個光帶為紅色，此外網(wǎng)的另一部分在第2個光帶也是紅色。但是，所有網(wǎng)上的斷片將處在所有四種光的條件下，只是在不同的位置。在這個實施例史，最好用四個累加器，如累加器198A和198B，每個累加器被程序設定，只在某一特定的光條件下照明網(wǎng)134時，采集數(shù)據(jù)。在這種情況下，每一累加器從第四組的八個曝光時采集相應的數(shù)據(jù)。
由以上給出的例子，說明通過變化光帶150的數(shù)量，圖8的光學系統(tǒng)可以根據(jù)所需的重復信息量設計。當網(wǎng)通過每個光帶150時，這個重復信息能用來減少對網(wǎng)134同時曝光所致的信號干擾率，然后，平均這些結果。也可以用這個重復信息把網(wǎng)放到不同的光條件下，如不同的波長或方向或不同類型的光，因而能采集到網(wǎng)134更多的信息。
參考圖15，除了反射光柵186被安裝成光線反射到CCD陣列184上外，圖15所示的是一個類似圖8中的系統(tǒng)。當由光源138和光源140提供的光照是接近紅外輻射時，可使用這個裝置。這樣圖5用于說明圖11的光學排列怎樣適合圖8系統(tǒng)。
再次參考圖12和14，陣列184包括1024象素行，每一象素檢測網(wǎng)134的0.5毫米×0.5毫米區(qū)域。由于網(wǎng)134的整個寬度為1米，兩個光學成象裝置130和132可以放在從0到24個象素的任何重疊位置。在最佳實施例中，裝置130和132放置在20個象素或0.01米重疊位置，這樣，每個相機有一個觀測角度，以便以4個象素或2毫米的距離懸掛在網(wǎng)的邊緣的外部。光學成象裝置130和132的重疊區(qū)通常用于使裝置130和132排齊，使它們能精確地檢測在重疊區(qū)的網(wǎng)134的相同部分。重疊保證全面地檢測網(wǎng)134，并易于使裝置130和132在一條線上。當然，單個的光學成象裝置可以在減少需要的清晰度或使用更高級分辨率的CCD陣列184時來替代裝置130和132。
各種雜質的辯認參考圖14，它是顯示和儲存系統(tǒng)166的方塊圖。在這個圖中有兩個圖象緩存器210和212，在圖12中所示的這些圖象緩存器200與上述的每一個圖象緩存器都是相同的。這樣每個緩存器210和212在八個稱為頁的儲存位置上含八個圖象。每頁是16×1024的數(shù)據(jù)陣列。圖象緩存器210和212的圖象數(shù)據(jù)依次讀入到處理緩存器214和216中。兩個數(shù)字信號處理器(DSP)218和220用于按照緩存器214和216中的數(shù)據(jù)運行，兩個數(shù)字處理器(DPS)218和220中的每一個由中心處理器222控制。處理器222也與常用的終端224和通訊線146相連。
儲存在處理緩存器214和216的原始數(shù)據(jù)代表網(wǎng)134的各種特征。DSP的218和220及中心處理器222程序設計成利用含在圖象里的光譜和空間信息，翅要找的各種雜質定位，然后分類并辨認出來。例如，在較佳的實施中，系統(tǒng)166程序設計定位出在纖維無紡網(wǎng)134中的雜質和棉結。參考圖17A，在程序中第一步230是根據(jù)它的光照強度值賦予在處理緩存器214和216中的每個象素二進制值，1或0。為此，我們定義帶有數(shù)值1(開)的任何一個象素為一個特征，帶有數(shù)值0(關)的任何一個象素為背景。對于在透光模式中接收的圖象信息，要找的實物使光線變弱，這樣程序賦其背景值不到所有象素背景值30%的任一象素的值為1。對于在反射光模式中獲得的圖象信息，我們感興趣的是那些高于背景值30%以上的象素，它們被賦值為1，其它象素賦值為0。對于緩存器214和216的八頁中的所有圖象都用二進制。用以上的二進制方式賦值，相同特征的辨別技術和尺寸計算可用在透光或是在反射光中產生的圖象的操作上。
如在程序中緊跟向二進制圖象的轉換的步驟232所示，通過檢查上面的特征重疊的象素行，對圖象緩沖器進行篩選。這個過程是通過檢查上部象素行周圍的每個象素來完成的。如果鄰的五個象素的值是1，那么認為這個特征是一個重疊的。該特征占據(jù)的行數(shù)就確定了，這個數(shù)值提供到控制線路由行的數(shù)量促使時間的更新。用這種方式，控制圖象緩存器的更新時間，這樣提供到處理緩存器214和216的圖象在邊緣不會重疊。在可替代的實施例中，不是控制圖象緩存器的更新時間來避免重疊，而是處理器辨別出在緩沖器214和216中最后一行中尾邊的感興趣的特征。這些在邊界上的鑒別特征儲存在DSP218和220的分離儲存器中。當處理緩存器214和216更新時，分析每一緩存器214和216的第一行(首邊)來定位儲存特征的其他部分，這個儲存的特征在緩存器214和216里的兩頁之間的邊界重疊。這樣，DSP218和220根據(jù)重疊在一個邊界的兩個特征重新組成一個特征(顆粒象)。
在辨認出重疊部分并補償后，在步驟234特征被鑒別出來。將特征定義為具有數(shù)值1的兩個相鄰的象素。相鄰物可能是水平的，垂直的、或斜的，雜質粒子的總尺寸通過對所有相鄰的象素的計數(shù)而計算出。這些特征的邊界然后被確定下來，諸如用跟蹤技術，高級傳送過濾或微商計算。當特征被定位和邊界被確定后，可將特征進一步識別為形狀。例如，用所謂的并合和分解技術估計出帶有多邊形的特征的邊界來確定形狀。這個技術效果好，因為人們期望大多數(shù)在棉花里的雜質都是相對簡單的幾何圖形，而且主要感興趣的是特征的縱橫比。決定特征形狀的另一種方式是確定雜質粒子邊界的一維特征，根據(jù)這種方法，從特征的中心到特征的邊界的距離，作為中心的角度的函數(shù)記錄。圖16A中，表示一個圓形特征，表示通過繞一個圖16B所示的中心旋轉形成它相應的圖形。將圖16B的圖形和旋轉一條通過16C所示的一矩形的心跡線而獲得16D的特征的方法獲得的圖形比較。這個方法特別適合于辨認徑向對稱度高的雜質粒子。這個方法的另一優(yōu)點是特征用一維表示，因此可以節(jié)約儲存空間和處理時間。
在特征已經被定位并獲得它們的尺寸和形狀信息之后，如步驟236所示，開始把帶有異常的光譜特性的特征分類。棉花顏色范圍在外表上從白色到非常淺的黃色，任何顯示強的光譜及反應且不是黃色或白色的實物，被認為含有異物應除掉。例如，含有糖的棉結在接近紅外光譜時將發(fā)生強的光譜反應。這樣在接近紅外光譜反應較強的任何特征應作為異物標定，并排除(在下文描述)。在流程圖中的步驟238中表示根據(jù)特征的光譜特性立即識別異物。
下一個步驟239表示從反射光緩存器中一次選擇其中的一個特征。如果這個特征在任何方向直徑比4毫米大，對于這個特別的場合，將被認為是一個不明異物，這是因為要找的雜質粒子象雜質，棉結，和種子皮碎片都比4毫米小。其次，當用透射光照明時，同一特征的尺寸和比例被計算出來。也就是，在透射光中觀測的粒子的尺寸被反射光中觀測的粒子尺寸相除。由于棉花是半透明的，尤其是形成薄網(wǎng)時，棉花本身主要由與透射光相對的反射光觀測。相反不透光的污點如雜質，雜草和樹皮在透射光照明下以其較大對比度被揭示出來，這是因為它們阻止幾乎所有的光線通過。那些稱為棉結的纏結較緊的塊和纖維塊在反射光中較清楚地被揭示出來。種子皮碎片既含有透明的纖維團和不透光的種子皮芯，則通過比較對透射照明和反射照明的反應確定出來。如流程圖步驟244所示，如果上述的比例小于0.1，則為步驟246的徑向對稱來評估特征。如果特征具有徑向對稱，如圖16A和16B所示，在步驟248，將被確定為一個棉結。否則作為如步驟250所示的纖維塊。參照步驟246，如果比例在0.1和0.8之間，立即在步驟252中被確認為種子皮碎片。最后，如果比例大于0.8，程序分析這個如步驟254所示的縱橫比。如果縱橫比例小，如不到2，這個粒子被確認為如步驟256所示的葉子雜質。另一方面，如果縱橫比比較大，如大于4，雜質被認為是如步驟258所示的樹皮或草。在棉網(wǎng)中雜質的辨認和分類，如在圖8所示的網(wǎng)134中，對棉紡的進行觀測點的上下道工序的加工工藝方案的制定是很有用的。例如，如果觀察到一個含雜較高的網(wǎng)，操作者應選擇含雜少的棉花，或增加它上道工序的除雜效率。如果觀察到一種特殊的雜質，說明上道工序在這方面出現(xiàn)特殊的問題。例如，如果觀測到一個特別的顏色，則說明一種染色的碎布進到了棉紡的上一道工序，這種事件會浪費掉大量的終極產品。
類似地，棉網(wǎng)中顆粒的鑒別和分類，為下道工序提供了有用的信息，如含糖棉結，它在接近紅外光譜區(qū)中表現(xiàn)是較強圖象，它嚴重影響著加工設備和降低最終產品的質量。這樣在下道工序中，含糖的棉結的清除將是最優(yōu)先考慮的。在某些場合，小的葉子雜質不出現(xiàn)問題，而草的碎片需要考慮。在這種情況下，下道工序將重點放在除去檢測到的草而也許會忽略葉子雜質。
各種雜質的排除已經闡述了找出和辨認在棉網(wǎng)里的雜質的儀器和方法，現(xiàn)在來討論如何排除在薄網(wǎng)中的各種有害雜質。用上述的儀器和方法，找出雜質然后優(yōu)先分級排除。圖20表示一臺利用壓縮空氣清除或排除薄網(wǎng)134中的有害各種雜質的常用排雜器300的端部截面圖，圖21表示圖20中沿21-21線截面圖。圖22相應于圖20中的排雜區(qū)150的放大圖。在端視圖中，從圖6、20和22中可以看到，薄網(wǎng)320通過帶有一排具有矩形縫隙335內噴嘴334的板330和332傳送，這個縫隙335寬3毫米，如圖20所示的寬度D，338。在截面圖21中，矩形縫隙335的長度為一厘米，在縫隙之間的空間335(S)也為一厘米。網(wǎng)320寬度約為1米或40英寸，噴嘴排334沿著風320的橫向垂直排列。一個錐狀阻力噴嘴336，如圖20所示寬為3毫米，在噴嘴334排的下方有一米長，從那里收集氣流。
參考圖8、20和21，噴嘴排334放置在圖8中距帶150已知距離的下游。由于網(wǎng)的速度一直由旋轉編碼器168不斷地報告計算機系統(tǒng)144，計算機144計算網(wǎng)的任何斷片經過所需要的時間，例如，從第一個光帶150到噴嘴排334的時間。當有害的雜質被系統(tǒng)144辨別出來時，它的位置(空間坐標)相對網(wǎng)134(在圖20為320)被確定下來，系統(tǒng)144計算出有害雜質到達這排噴嘴所需的時間。如前所述，在成象裝置130和132中設置有CCD陣列184來觀測0.5毫米橫貫網(wǎng)134的光帶，其中每一個象素觀測0.5毫米的矩形。這樣，通過對在橫貫有害雜質的圖象的陣列中的象素的計數(shù)，則可確定該雜質的側向位置。根據(jù)該雜質的側向位置，計算機系統(tǒng)144決定，當雜質到達噴嘴334時，哪個噴嘴334將在雜質的上方。就在雜質到達排雜區(qū)350時的適當?shù)臅r間通過一個快速起動的電磁閥154，一股短促的壓縮空氣施加到其中一個噴射器的喂入管335。計算機系統(tǒng)144通過控制線353施加控制信號來激勵一個或多個閥353，并通過喂入管355釋放壓縮空氣。清潔的壓縮空氣是由管352供到每個喂入管355的，每個喂入管位于某個噴嘴334的嘴337內。流出喂入管334的壓縮空氣限制了環(huán)繞著噴嘴337的管道360氣流流動，并限定了最好有較小壓力的腔室，所述的壓縮空氣如壓縮空氣339。來自喂入管335和管360的混合空氣流產生一股氣流，它撞擊雜質并把雜質356排出網(wǎng)320外，通過減速噴嘴336，然后進入到廢雜管道358。設計減速噴嘴336以在排雜區(qū)350形成一個很小的起始正壓，當將有害雜質356吹入到廢雜收集管358的那一刻，可以推動薄網(wǎng)320周圍的其它東西離開排雜區(qū)350。形成起始正壓以后，當從管335來的壓縮空氣關掉時，有一個由在減速噴嘴336來的運動空氣的沖力引起的短而間歇的負壓，這個負壓引起排雜區(qū)(大約1厘米×3毫米的矩形)周圍的東西向里移動;這個間歇負壓及時關閉了在網(wǎng)320中的排雜孔，而不把網(wǎng)344帶到廢雜收集管道358中。
空氣連續(xù)通過廢雜收集管358，把有害雜質輸送到系統(tǒng)外。廢雜收集管道358和進氣管道360的尺寸設計成不影響排雜噴嘴334和336的獨立操作，這樣的噴嘴需要約100個用于典型的梳棉機棉網(wǎng)。此外，供氣管360應足夠大，使任何一個排雜噴嘴334的短脈沖的相互作用并不影響到其它的噴嘴，即使在超過一個以上的噴嘴334同時操作時也需要這樣?？諝膺M入到供氣管360后進行過濾，或者使其達到要求的狀態(tài)以適應排雜的目的。
圖22表示第二種形式的壓縮空氣除雜器400，它適用于從包針布的錫林上排出雜質，如圖6中的道夫滾筒110。優(yōu)選位置402用于排雜器400(在圖6和22中標有“×”)，該位置在圖象分析系統(tǒng)50和壓輥羅拉122之間。參考圖22，圖象分析系統(tǒng)50發(fā)現(xiàn)和識別在道夫滾筒110上將要排出的雜質，所說的圖形識別判斷和計時由圖8的計算機進行處理，該計算機還處理線路146的控制信號，以使排雜器控制器404激發(fā)快速反應的電磁閥。這個動作使清潔的壓縮空氣供給管408，然后送到吹氣口410。同時(或分別地，如果需要用另一閥和不同時間)電磁閥406供給清潔的壓縮空氣到同軸向的除雜管420。假定噴射氣流412和驅動除雜管的氣流416同時啟動，很明顯壓力驅動的噴射氣流412和負壓驅動的除雜管氣流416的綜合作用是“推和拉”一個小的氣體空間或氣體的“脈沖”，并以高速在一個使雜質418和少數(shù)相連的纖維419被提升到針布外并被拉到收集器管子424的方向穿過道夫針布。氣流414是由進入的氣流412和與氣流416匹配的吸氣帶動產生的?？傊?，排雜器400的作用可認為是提供一個短暫(毫秒)快速運動(接近1馬赫)的體積脈沖(10′s立方厘米)，它可以把雜質掃出滾筒的針布，并從網(wǎng)中排除它們。排雜器的孔的寬和長的尺寸為3毫米×10毫米，類似于圖18-21中的排雜器300，道夫滾筒110上一米寬的網(wǎng)具有100個這樣的孔。
在這一最佳實施中，具有壓縮空氣除雜噴嘴，但也可采用其它功能相當?shù)某s裝置。包括帶有機械針刺、切割、或勾、或類似措施、盡管最好使用系統(tǒng)148來尋找和識別要求的特征，如在運動的棉網(wǎng)中的雜質，但其它檢測系統(tǒng)也可以與本除雜器結合使用。同樣其它除雜器或纖維處理器也可以與本文描述的檢測系統(tǒng)結合使用。在此所述的各種實施例目的在于舉例說明本發(fā)明，顯然，在不脫離在權利要求中限定的本發(fā)明的范圍內，本發(fā)明能有許多重新組合，改進和替換的地方。
權利要求
1.一種用于檢測紡織設備加工中的紡織原料所形成的網(wǎng)的裝置，所述的網(wǎng)中帶有的各種雜質，裝置包括用于接收從該網(wǎng)來的電磁輻射信號和響應輻射信號產生圖象信號的一成象裝置，圖象信號相應于帶有各種雜質的網(wǎng)的圖象，上述的網(wǎng)相對于成象裝置是運動的，這個用于重復掃描的成象裝置，至少掃描一個橫過網(wǎng)的并基本上與上述網(wǎng)的相對運動方向垂直的光帶；處理裝置，它從成象裝置中接收上述的圖象信號，相應于從成象裝置接收的圖象信號產生數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析找出網(wǎng)中要找的雜質，確定找出的要找的雜質的參數(shù)，產生表示在網(wǎng)中雜質參數(shù)的輸出信號。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于成象裝置和處理裝置還包括分辨裝置，它根據(jù)接收的電磁輻射對網(wǎng)的同一部分生成一系列的光學圖象;借助圖象的光譜內容，使每一光學圖象區(qū)別于另一圖象;所述的處理裝置，它相應于一系列光學圖象產生一系列有代表性的數(shù)據(jù)信號，分析每一數(shù)據(jù)信號找出要找的雜質圖象，根據(jù)分析有代表性的數(shù)據(jù)信號，確定接收到的雜質產生的電磁輻射的光譜內容。
3.根據(jù)權利要求2的裝置，其特征在于，上述的處理裝置還包括根據(jù)各種雜質的光譜內容，確認感興趣的雜質是有害雜質的裝置。
4.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，上述的成象裝置還包括從網(wǎng)中接收電磁輻射的罩子，用于擋住部分電磁輻射而至少分別讓空間分離的第一和第二電磁輻射部分穿過它;用于引導和聚焦電磁輻射的空間分離部分的成象透鏡;光譜分離裝置，用于將空間分離的電磁輻射部分分成第一和第二空間光譜分離部分，一個傳感器的陣列所述成象透鏡，它聚焦第一和第二空間和光譜分離部分的圖象到上述的傳感器陣列上，而作為網(wǎng)的不同部分的圖象。所述傳感器陣列，它相應第一和第二的空間和光譜分離部分產生圖象信號。
5.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，所述成象裝置還包括一設置的罩，它至少帶有第一和第二個狹縫用來接收來自網(wǎng)的電磁輻射，擋住部分電磁輻射，通過上述的狹縫把至少電磁輻射的第一和第二條光帶空間分離傳送，上述的輻射光帶相應于網(wǎng)上的基本上是垂直于網(wǎng)的相對運動方向的光帶，成象光學裝置，用來引導和聚焦電磁輻射的空間分離的光帶;光譜分離裝置，用于將每一個空間分離的電磁輻射光帶分離成至少第一和第二空間和光譜分離的光帶，這些光帶由一系列具有不同光譜內容的并排的光譜行組成;一個傳感器的陣列;所述的成象光學裝置，用于將第一和第二空間和光譜分離部分聚焦到上述的傳感器陣列上，以作為網(wǎng)的不同光帶部分的圖象;所述傳感器陣列，根據(jù)第一和第二的空間和頻譜分離部分產生圖象信號，所述接收圖象信號的處理裝置，根據(jù)圖象信號產生數(shù)據(jù)信號，存儲相應于不同儲存記憶位置的相同位置的每一個空間和光譜分離的每一光帶的數(shù)據(jù)，和儲存相應于不同儲存記憶位置的不同光譜行的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，成象裝置還包括一個設置的罩，它至少帶有第一和第二個狹縫用來接收來自網(wǎng)的電磁輻射，擋住部分電磁輻射，通過上述的狹縫至少傳送電磁輻射的第一和第二條空間分離的光帶，上述的輻射光帶相應于網(wǎng)上的基本上是垂直于網(wǎng)的相對運動方向的光帶;成象光學裝置，用來引導和聚焦電磁輻射的空間分離的光帶;光譜分離裝置，用于將每一個空間分離的電磁輻射光帶分離成至少第一和第二空間和光譜分離的光帶，這些光帶由一系列具有不同光譜內容的并排的光譜行組成;一個傳感器陣列;所述的成象光學裝置，用于將第一和第二空間和光譜分離部分聚焦到上述的傳感器陣列上，以作為網(wǎng)的不同光帶的圖象;所述傳感器陣列，根據(jù)第一和第二的空間和光譜分離光帶產生圖象信號;所述接收圖象信號的處理裝置，在儲存器中以數(shù)據(jù)書的形式產生數(shù)據(jù)信號，每本書有許多頁，每一頁有一系列數(shù)據(jù)行，處理裝置儲存相應于在不同的頁上的同一行上的空間和光譜分離的每一光帶的數(shù)據(jù)，和儲存相應的不同頁上的不同光譜行的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，成象裝置還包括一個設置的罩，它至少帶有第一和第二個狹縫，用來接收來自網(wǎng)的電磁輻射，擋住部分電磁輻射，通過上述的狹縫傳送至少第一和第二條空間分離的電磁輻射光帶，上述的輻射光帶相應于在網(wǎng)上的基本上和網(wǎng)相對運動方向垂直的光帶;成象光學裝置，用來引導和聚焦電磁輻射的空間分離的光帶;一個傳感器陣列;所述的成象光學裝置，用于將第一和第二空間和光譜分離部分聚焦到上述的傳感器陣列上，以作為網(wǎng)的不同光帶部分的圖象;所述傳感器陣列，根據(jù)第一和第二空間分離光帶產生圖象信號，所述接收圖象信號的處理裝置，根據(jù)圖象信號產生數(shù)據(jù)信號，存儲相應于不同的儲存位置的同一位置的空間和光譜分離的每一光帶的數(shù)據(jù)，根據(jù)相應的第一和第二空間分開的光帶的圖象信號，分別產生網(wǎng)的同一圖象的第一和第二個具有代表性的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于，上述的處理裝置包括平均第一和第二表示同一圖象的特征數(shù)據(jù)以產生一個平均特征數(shù)據(jù)的裝置。
9.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于，處理裝置還包括比較同一圖象的第一和第二有代表性的數(shù)據(jù)，以產生一個表示網(wǎng)中的雜質的特性的比較輸出信號的裝置。
10.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于，所述的成象裝置和處理裝置還包括一個照明源，它在網(wǎng)上提供第一和第二照明條件，對于網(wǎng)的每一部分，當網(wǎng)的部分放置在第一次光帶的位置和網(wǎng)的同一部分放置在第二光帶相比較時，產生一個不同的照明條件，以便網(wǎng)的每一部分在至少兩個不同的照明條件下，由陣列檢測;所述的處理裝置用于相應的照明條件下，在儲存位置儲存所述第一和第二個有代表性的數(shù)據(jù)，這樣第一和第二個有代表性的數(shù)據(jù)分別對應于在所述的第一和第二照明條件下網(wǎng)的同一圖象。
11.根據(jù)權利要求10的裝置，其特征在于，還包括所述的處理裝置，用于比較第一和第二個有代表性的數(shù)據(jù)，和依據(jù)比較把感興趣的各種雜質分級。
12.根據(jù)權利要求10的裝置，其特征在于，還包括所述的照明裝置，用于照明網(wǎng)的一面，和從網(wǎng)朝著成象裝置反射光線，以產生第一照明條件，這是一個反射照明條件，并且照明網(wǎng)的另一面，把光通過網(wǎng)透射以產生第二照明條件，稱為透射照明條件，所述的處理裝置，用于比較第一和第二次有代表性的數(shù)據(jù)，根據(jù)比較找出并分類感興趣的各種雜質。
13.根據(jù)權利要求10的裝置，其特征在于，裝置還包括照明裝置，用于照明網(wǎng)的一面，和從網(wǎng)朝著成象裝置反射光線，以產生第一照明條件，并且照明網(wǎng)的另一面，并通過網(wǎng)透射光線，以產生第二照明條件，稱為透射照明條件;所述的處理裝置，用于比較第一次和第二次有代表性的數(shù)據(jù)，和根據(jù)比較找出并分類感興趣的各種雜質，根據(jù)第一和第二個有代表性的數(shù)據(jù)分別決定出一粒雜質的第一和第二次明顯尺寸數(shù)據(jù)的特征，當根據(jù)預先設定值，第一個明顯尺寸比第二個明顯尺寸大時，將這個感興趣雜質確定為纖維組成的雜質。
14.根據(jù)權利要求13的裝置，其特征在于，該裝置還包括處理裝置，用于決定第一個明顯尺寸是否在預設定的范圍內，如果第一個明顯尺寸在預設定值的范圍內并且根據(jù)預先設定值第一個尺寸比第二個明顯尺寸大時，分辨雜質為棉結。
15.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，該裝置還包括根據(jù)數(shù)據(jù)分析確定感興趣的雜質的明顯形狀，并至少根據(jù)雜質的明顯形狀的形式把雜質分類的處理裝置。
16.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，該裝置還包括根據(jù)數(shù)據(jù)分析確定感興趣的雜質的明顯尺寸，并至少根據(jù)雜質的明顯尺寸的形式把雜質分類的處理裝置。
17.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，該裝置還包括根據(jù)數(shù)據(jù)分析確定感興趣的雜質的明顯顏色，并至少根據(jù)雜質的明顯顏色把雜質分類的處理裝置。
18.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于，該裝置還包括根據(jù)數(shù)據(jù)分析確定感興趣的雜質的位置，產生一個帶有雜質位置的輸出信號的處理裝置。
19.一種用于監(jiān)控紡織材料網(wǎng)的裝置，這個網(wǎng)含有各種雜質，裝置包括接收從該網(wǎng)來的電磁輻射信號和響應接收信號產生圖象信號的一成象裝置，所述圖象信號與帶有各種雜質的網(wǎng)的圖象是對應的，上述網(wǎng)相對于成象裝置是運動的，成象裝置重復掃描至少一個光帶，該光帶橫穿網(wǎng)并與網(wǎng)的相對運動方向基本垂直，處理裝置，它接收從成象裝置來的圖象信號，對應于從上述的成象裝置接收的圖象信號產生數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析找出在所述網(wǎng)中的感興趣的雜質，確定感興趣的已找出的雜質的參數(shù)，和產生表明網(wǎng)中感興趣的雜質的參數(shù)的輸出信號。
20.根據(jù)權利要求19的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于形成網(wǎng)并提供給成象裝置檢測的裝置。
全文摘要
一種用在紡織設備加工中監(jiān)控薄網(wǎng)型紡織材料的裝置。其中，成象裝置在至少一條橫貫薄網(wǎng)并且與薄網(wǎng)運動的方向基本垂直的薄網(wǎng)上重復掃描。計算機從成象裝置中接收信號，并產生相應的數(shù)據(jù)信息。計算機分析數(shù)據(jù)信息并找出在薄網(wǎng)中要找的雜質，然后確定被找出雜質的參數(shù)。成象裝置和計算機最好包括對薄網(wǎng)同一部分生成一系列光學圖象的分辨裝置，其中借助光譜內容使每一部分的圖象區(qū)別于另一部分的圖象。此外，成象裝置和計算機產生一系列分時圖象，其中在棉網(wǎng)上、在不同的光照條件下得到每一個分時圖象。
文檔編號B65H63/036GK1092826SQ9312147
公開日1994年9月28日 申請日期1993年12月31日 優(yōu)先權日1992年12月31日
發(fā)明者F·M·索夫納, J·C·包德溫 申請人:澤韋格·烏斯特(美國)有限公司