专利名称：原丝类纺织材料中外来物质的检测和分类的制作方法
技术领域：
本发明涉及对原丝类(strand-like)纺织材料中的外来物质进行 检测和分类的设备和方法，即，如相应独立权利要求的前序部分中所描 述的那样，用于检测纱线中污染物的存在。
背景技术：
US 6,175,408描述了一种测量设备，其发射白光，并在红、绿和蓝色 频段上测量从移动的纱线反射的光的强度。针对三种可能的强度信号对的 每一种来形成差信号。在差信号中的至少一个超过给定阈值时，就被认为 是检测到了污染物。该发明的焦点是在于频率转换器的使用，所述频率转 换器用于在较宽的频i普上产生白光，避免了使用窄带、单色LED。WO 03/008950示出了 一种i殳备，其发射两种不同波长的光，并具有 单个光接收器。由于对波长反射的依赖性根据材料而不同，所以，总体反 射的光量取决于污染物的存在和种类。以此方式，应当可能在不同污染物 之间做出区分。US 5,915,279示出了一种测量装置，用于一般地检测目标的参数。描 述了用于多个参数的统计分析的方法，所述^lbl:，例如，在不同波长上 检测的光强度，并包括各强度的时间历史，以便确定偏差。然而，最后所 得到的算法复杂，并且太概括，以至于不是直接可用的。EP 0 652 432 Al 7>开了针对两种波长的传感器的使用，其光学布置 确保由传感器接收的光是精确地来自纱线的相同位置。根据与所接收的强 度相对应的检测器信号，形成与商(即，对数差)相对应的信号，以便消 除纱线直径、结构等的影响。发明内容本发明的目的是创建一种设备和方法，用于对最初提及的类型的原丝 类纺织材料中的外来物质进行检测和/或分类，其实现起来简单，提高了检测质量，并且对不是由污染物引起的材料感知中的变化不敏感。这些目的通过根据相应的独立权利要求的、对原丝类纺织材料中的外 来物质进行检测和/或分类的设备和方法来实现。用于对原丝类纺织材料中的外来物质进行检测和/或分类的设备包括多色光源，用于发射可见光；多个检测器，其对红、蓝和绿光镨的光 敏感，被布置成测量从纱线反射的光，并被配置成产生相应的红、绿和蓝 光强度信号；以及信号处理装置，其被配置成才艮据红、绿和蓝光强度信号 而确定CIE色品图的x和y M的相应值，并才艮据x和y值来确定污染 物的存在和/或类别。从而，以接近于人眼的感知的方式，各污染物按颜 色被分类和区别，并因此可以被选择性地消除。这与现有技术是不同的， 在现有技术中，检测和可能的分类是根据反射的强度中的差别来进行的。在被观察的纱线颜色的x-y表示中，亮度z被消除了。因此，x-y信 号的分析实质上是独立于亮度的。这允许将纱线分析聚焦于纱线的实际颜 色上。这减小了纱线中例如多毛性、厚度等不是由污染物引起的变化的影 响。与此对照，通常被用作纱线分析的基础的单独的强度信号Ri、 Gi和 Bi既依赖于照明，又依赖于在单独的颜色波段上反射的光量，这使得它 们对非污染物的变化敏感，并倾向于出错。在本发明的另 一个优选的实施例中，只要从当前测量点到x-y平面中 的参考点的距离超过了预定的阈值距离值，就指示存在污染物。这相应于 被感知的颜色与基础纱线的颜色之间的预定的偏离。在本发明的又另 一个优选的实施例中，x-y平面中的参考点被确定为 x和y值的可变动的长期平均，最好是仅对无关于污染物的值进行平均。用于对原丝类纺织材料中的外部物质进行检测和/或分类的方法包括 步骤參用多色光源发射可见光；參用对红、蓝和绿光镨的光敏感的检测器来测量从纱线反射的光，并 产生相应的红、绿和蓝光强度信号；"艮据红、绿和蓝光强度信号来确定CIE色品图的x和y参数的相应 值，并根据x和y值来确定污染物的存在和/或类别。根据从属的专利权利要求，其它优选实施例是明显的。方法权利要求 的特征可以与装置权利要求的特征进行组合，反之亦然。本发明的主题将在下文中结合优选的示例性实施例来更详细地解释,所述实施例在附图中被i兌明，所述附图示意性地显示了 图l示出了本发明中^:用的测试布置； 图2示出了红、绿和蓝光敏感的检测器的阵列； 图3示出了 x-y色平面中的色品图；以及 图4示出了 x-y色平面中的一组测量点。附图中使用的参考符号以及它们的意义以汇总的形式被列在参考符 号的列表中。原则上，在各图中，相同部分具有相同的参考符号。
具体实施方式
图1示意性地显示出了本发明中使用的测试布置。纱线1被诸如白光 发光二极管(LED) 2、 3之类的一个或多个多色光源照亮。从纱线反射 的光由检测器阵列4来检测，检测器阵列4包括三组检测器，每组检测器 对特定范围的波长敏感。每组的总的信号代表了在所述范围上接收的光的 强度。单独的检测器信号或每组的总的信号由信号处理电路5来处理。图2示出了由字母R、 G、 B表示的示例性的红、绿和蓝光敏感的检 测器的阵列。检测器阵列被布置成接收来自移动的纱线1的特定部分的 光，并能够同时对来自每个单独的检测器的测量进行采样。各单独的检测 器被交叉布置，以确保每组检测器的一致的辐射。信号处理电路5通过模拟或数字信号处理电路来确定与所检测的光 强度相对应的CIE色品图的x和y参数。CIE系统通过亮度^lt和两个 色坐标x和y来描述颜色的特征，所述色坐标x和y确定色品图(图3) 上的点。色坐标在二维的CIE色品图上针对色调和饱和度来描绘颜色。 CIE色品图上的任何颜色都可以被认为是三个CIE原色X、 Y、 Z的混合。 该混合可以通过被称为是三色值的三个数字X、 Y、 Z来确定。CIE原色 或三色值X、 Y、 Z唯一地代表了一种可察觉的色调。用于获得给定颜色的目标的色坐标的理想的理论过程包括下述步骤1.测量每个波长上的光镨功率分布。2. 乘以三个颜色匹配函数中的每一个。3. 求和以得到三个三色值X、 Y、 Z。通过除以(X+Y+Z)来将三色值进行归一化，给出x、 y、 z。x和y是色坐标。由于亮度z-l-x-y，所以其不提供附加信息。根据本发明的优选实施例的实际过程避免了对全部光谱功率分布的 测量，改为进行典型地在红、绿和蓝色区域的三个波长上的强度测量，并 进行转换以给出三个三色值X、 Y、 X。因此，信号处理装置被配置成推* 据下面的7入式来确定X、 Y、 Z的CIE坐标。1!"12y ==&2z c32c33其中，Ri、 Gi、 Bi分别是红、绿和蓝光强度信号的值。信号处理装 置被进一步配置成通过按如下公式确定x和y值来对三色值进行归一化矩阵系数an ... C33例如通过用已知的参考颜色来校准设备来确定。然后，它们的值合并照明光源的光镨功率分布的补偿、样本或测试材料的光 镨反射系数的补偿、滤光器的衰减的补偿、以及检测器灵敏度的补偿。这些系数的值还依赖于所使用的CIE色品图的版本(1931、 1960、 1976)。图4示出了 x-y平面中的一组测量点的样本图。各测量点是在沿测试 纱线1的不同位置上获得的。 一簇点是根据参考纱线或根据在生产期间所 观测的长时间的平均来确定的。该簇位置的平均就定义了一个参考点。对 于每组红、绿和蓝光强度测量，相应的x-y值被确定，并且离参考点的距 离d被计算出。如果离参考点的距离超过了某个预定的阈值，这就被解释 为存在污染物，并且釆取适当的措施，例如切除污染物。在本发明的优选 实施例中，在对污染物进行分类时，系统被控制仅仅来切除属于特定的、 预定种类的污染物的那些污染物。在对污染物进行分类时，x-y平面中的测量点的位置是针对多个参考 点或参考区域来评估的。每个参考点或参考区域代表了或者M础材料或者是一组污染物类别中的一个类别。用于二维矢量的公知的分类和成簇(clustering)算法i皮采用。因此，依赖于应用，各参考点或各相关区域或各簇代表了，例如，棉 线、污染物，所述污染物例如是棉花种子、人类/动物毛发、聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)等。标i5列表 1纱线2， 3发光二极管 4检测器阵列 5信号处理电路
权利要求
1. 一种用于对原丝类纺织材料中的外来物质进行检测和/或分类的设备，包括多色光源(2、3)，用于发射可见光；多个检测器(4)，其对红、蓝和绿光谱的光敏感，被布置成测量从纺织材料(1)反射的光，并被配置成产生相应的红、绿和蓝光强度信号；以及信号处理装置(5)，其被配置成根据红、绿和蓝光强度信号来确定CIE色品图的x和y参数的相应值，并根据x和y值来确定污染物的存在和/或类别。
2. 如权利要求l所述的设备，其中，所述信号处理装置(5 )被配置 来根据公式<formula>formula see original document page 2</formula>历来确定X、 Y、 ZCIE坐标，其中，Ri、 Gi、 Bi分别是红、绿和蓝光强度 信号的值，所述信号处理装置(5)被进一步配置成按7>式二 F来确定x和y值。
3. 如权利要求1或2所述的设备，其中，只要从当前测量点到x-y 平面中的参考点的距离超过了预定的阈值，就指示存在污染物。
4. 如权利要求3所述的设备，其中，x-y平面中的所述参考点被确定 为与污染无关的x和y值的可变动的长期平均。
5. —种用于对原丝类纺织材料中的外来物质进行检测和/或分类的方 法，包括步骤*用多色光源(2、 3)发射可见光；參用对红、蓝和绿光i普的光敏感的检测器来测量从纺织材料(1)反射 的光，并产生相应的红、绿和蓝光强度信号；"艮据红、绿和蓝光强度信号来确定CIE色品图的x和y ^的相应 值，并根据x和y值来确定污染物的存在和/或类别。
6.如权利要求5所述的方法，包括步骤參根据公式<formula>formula see original document page 3</formula>来确定X、 Y、 ZCIE坐标，其中，Ri、 Gi、 Bi分别是红、绿和蓝光强度 信号的值；以及然后*按公式来确定CIE色品图的x和y参数的值。
7.如权利要求5或权利要求6所述的方法，其中，所述污染物被确 定为是一组污染物类别中的一种，所述组中的类别包括下述类别中的至少 一种、两种或更多种參与类似于聚丙烯、聚乙烯的材料相对应的类别；，与类似于人类/动物毛发、羽毛的材料相对应的类别；參与类似于黄麻、垃圾、棉花种子的材料相对应的类别； 与类似于有色的纱线的材料相对应的类别。
全文摘要
一种用于对原丝类纺织材料中的外来物质进行检测和/或分类的设备包括多色光源(2、3)，用于发射可见光；多个检测器(4)，其对红、蓝和绿光谱的光敏感，被布置成测量从纺织材料(1)反射的光，并被配置成产生相应的红、绿和蓝光强度信号。信号处理装置(5)，被配置成根据红、绿和蓝光强度信号而确定CIE色品图的x和y参数的相应值，并根据x和y值来确定污染物的存在和/或类别。
文档编号G01N21/89GK101228435SQ200680027113
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年7月26日
发明者纳拉亚纳斯瓦米·卡维塔, 谢卡里普拉姆·纳拉亚纳斯瓦米·拉马钱德兰 申请人:普勒米尔开发私人有限公司