专利名称：带自动喂入的单独纺织试样复合特性的测试仪器和方法
技术领域：
本发明涉及一种测试实体、尤其是气流中所存在的个别纺织实体的仪器，特别是涉及一种纺织实体的测试仪，它具有一自动喂入机构用以加载纺织纤维和实体试样，并有一能识别棉结、杂质和纤维各种实体的分析器。
本申请是共同未决申请07/493，961名为“纤维或其他试样中个别实体的高速多变量光电测试法和仪器”的部分继续，它的公开纳入本文以为参考。
本发明的前身是由乌斯特公司所制造的AFIS仪。该仪器利用美国专利第4，512，060号公开的方法把纤维和棉结分离入一个气流中，而杂质分离到另一气流中。杂质是定义为粒子大小超过50μm的外部物质。有时这种外部物质称为灰尘和杂质，但这里为了简单起见我们只称之为杂质。在前身AFIS中必须对纺织材料的3组重复的试样进行单独测试来确定纤维、棉结和杂质的信息。对每一重复的试样的每一种实体必须进行一次试验和采用一单独的纺织材料试样。虽然AFIS能为快速自动纺织测试提供最佳的数据，但仍要求获得更佳的数据和更高的速度。在申请07/493，961中公开了一种新发现的改进传感器，采用这种改进传感器的仪器仍命名为AFIS，系由乌斯特公司制造。为了更明确一些，我们把第一种仪器称为AFIS-0，而采用改进传感的仪器称为AFIS-1。
本发明是AFIS-1的进一步改进，而且主要是针对测试速度来考虑的。首先发现AFIS-1的改进传感器能大体上从同一纺织试样同时实现多重数据的测试。所谓大体上同时是指棉结数据、纤维数据和杂质数据是通过一单独的纺织材料试样的测试而获得的，并对基本上所有的棉结和杂质以及某一种代表性的纤维试样进行检测和测量。因此这种改进不需要对3组单独的试样反复3～5次地进行3种单独的试验来取得棉结、杂质和纤维的数据。而且如果需要的话，这些数据也可只用一个传感器来获得。上述测试速度的提高是通过在优选实施例中一模拟和数字混合电路所构成的新颖分析电路来取得的。本发明的操作速度与AFIS-1或AFIS-0相比提高了3倍。
随着上述改进所取得的速度的提高，对自动化提出了要求以保证及时把试样供应给测试仪器。具体地说，需要一种自动喂入机构，它既能处理柔弱的试样，又能快速向测试仪器供应以使操作人员腾出足够的时间。这种自动化过去尚未试验成功，因为它需要一狭长和拉伸的纺织试样，而且要使试样保持一定的形状和轻轻地把脆弱的试样喂入仪器。在本发明的仪器中提供一种新的自动喂入机构，它能处理测试仪器所需的柔弱而细长的试样。
本发明通过提供包括一个接收器和一个自动喂入机构在内的测试仪器来解决上述问题和涉及现有技术装置的其他问题。接收器的结构适宜于保持多数纺织材料的拉伸试样。自动喂入机构设置在接收器输出端的近旁，并有选择地使试样在接收器内移动和使它沿着运输途径输送到其出口。一个处理器接收试样并对试样进行处理使纤维、杂质和棉结相互分离，并使它们在各不相关的情况下输送到出口。一个导管以及在其中的气流所构成的运输机构把来自处理器的实体输送到一传感器，它能对所感受到的实体特性发出特征性的信号。
为了检测自动喂入机构中有无试样存在，设置一控制器，当其中无试样时或前一个试样已处理完毕时，控制器便使自动喂入机构动作，把一个试样送入处理器。当然其间可以设定一延时间隔以免在处理前一试样和下一个试样之间发生重叠。
接收器包括一带有多个狭长贮槽的储仓，用以存放拉长的试样。一个指示支撑用以支持和移动储仓到位于接收器输出和自动喂入机构的邻近的狭长贮槽的一个选择位置。控制器是用以有选择地使指示头移动，把所选择的狭长贮槽与自动喂入机构相衔接。在优选实施例中设有一分析装置用以接收所感受到的实体代表特性的信号。分析器通过对特征信号的分析能区分信号所对应的特定实体，例如区分由棉结、杂质或纤维所产生的特征信号的特定片段。
在优选实施例中，分析器首先观察特征信号的幅值，如果它超过某一幅值，它便相当于棉结、杂质或纤维。为了区分杂质和棉结，分析器把传感器所产生的消光信号同传感器所发出的前向分散信号相对比。如果前向分散信号与消光信号之比值大于1/2，分析器便确认该实体是一棉结;如果小于1/2，则是杂质。
为了区分纤维和微小杂质，分析器对实体的速度进行观察。分析器将从特征信号来确定实体的速度，从而区分它是杂质还是纤维。在优选实施例中，气流速度为0.3马赫，即大约为100米/秒;凡速度在50米/秒或以上的实体可认为是纤维。当然在软件中还使用了其他的分类准则。
如果同以下的附图相结合来考虑，则通过以下具体说明可对本发明有一充分的理解
图1是纤维测试仪的外形图，表示本发明的优选实施例;
图2是自动喂入机构的剖面略图，包括一储仓;
图3是图2中所示的储仓的剖面略图;
图4是喂给头和储仓的剖面略图;
图5是喂入触指和喂入辊的侧面剖视略图;
图6是操作自动喂入机构用的计算机和控制系统的方框图;
图7表示从自动喂入机构接收试样的实体分离器的实施例，以及一个单独的从分离器接收实体的传感器;
图8是分离器和传感系统的另一实施例的略图;
图9是又一种分离器和传感系统的实施例;
图10是分析器系统的方框图，它表示检测器和传感器的模拟放大器，以及一块数据采集板;
图11是根据图10推导出的通用方块图;
图12是来自传感器的模拟波形;
图13表示计算机如何获得数据和分析数据，并对棉结、杂质和纤维数据进行分析的流程图;
图14是表示实体的光-电参数之间的文氏(Venn)图表。
在所有的图中，凡相同的数字号表示同一个或相应的部件。图1表示组成本发明优选实施例的纺织测试仪10的外形图，测试仪10包括一主体外壳12，在外壳12顶部装有一自动装置14用以支持纺织材料的试样，从装置14中有一喂入头16伸出，用以把纺织试样装入测试仪10。
测试仪器10是在计算机18的控制下工作的。计算机与操作者之间通过一显示屏20和一键盘22进行对话。在优选实施例中，测试仪10是用来测试纺织材料的，它是专门设计用于纺织纤维、棉结和杂质特性的测量，但它也同样能用于任何具有同前述纺织实体可比拟的尺寸和重量特性的实体。
图2表示了储仓24和喂入头16的概略顶视图。储仓24是设在图1所示的装置14内，它包括许多(20～200)个贮槽26，从储仓24的长度方向延伸以接纳纺织材料的拉长试样。在图3中表示了部分储仓24的概略剖视图。图3清楚地表明了贮槽26呈沟道状，它在储仓24内的深度约1英寸，水平宽度约1英寸。储仓24装在一由步进电动机30驱动使之水平地按图2所示的箭头32和34方向而移动的齿条28上，因此步进电动机30能有选择地在水平方向使喂入头16同所需的贮槽26对齐。一旦所需的贮槽26与喂入头16适当衔接时，在特定贮槽中的试样便被喂入头16移动，送入测试仪进行测试。
图4是喂入头16和储仓24的侧面剖图。图中一个拉长的细狭的纺织试样36被放在储仓24中的一个贮槽26上。试样36被装在由虚线42所代表的架子上的喂入头皮带38和40所咬合。机架42可摆动地安装在芯轴44上，其位置由一活塞和气缸组46所控制，能使机架42沿着由箭头48所示的方向上升或下降。因此活塞和气缸组46既能使皮带38和40下降与试样36咬合，又能使皮带38和40上升从试样36和储仓离开，这样储仓24移动时不致干扰皮带38和40。当皮带38和40咬合试样36时便把试样36牵入一上部喂入辊50，它接着把试样输送到喂入盘52上。
图5表示喂入盘52的侧视图。上喂入辊50把试样输送到喂入盘52上，柱塞54将试样咬合并通过安装在喂入盘52上方并与之平行的喂入皮带54来驱动试样在喂入盘52上往下输送。这是测试仪10的自动喂入头16所完成的最后一步。光传感器60和62用以控制喂入机构中有无纺织材料试样36存在，传感器60位于喂入皮带50的输出端，对柱塞头56所横越的喂入盘区域进行观察，光传感器62位于喂入皮带54的末端，对喂入盘进行观察。
从图2、3、4、5可知对喂入皮带38、40、50、54以及为之设置的包括电动机、控制器及连接器等在内的传动机构是操作喂入皮带所需的常用措施。同样，光传感器60和62代表由常规电源供电的常规传感器和控制线路，另外由一双重动作的活塞气缸组58和柱塞头56组成的柱塞54以及另一活塞气缸组46也代表常规的活塞和气缸组，包括压缩空气的供应和其控制机构。
这些部件及其控制元件的运行可从图6的方框图中充分了解，它说明计算机18和控制机构在自动喂入头16中的应用。关于图2～6，当测试仪接通后，计算机18向步进控制64发出一指令驱动储仓24到其初始位置，使第一个贮槽26与自动喂入机构16对齐。当储仓24位于所需的位置时，计算机向喂入头皮带控制66和气缸控制68发出指令，接通喂入皮带38和40，并使气缸46把皮带38降下使之与试样36咬合。计算机18还向上皮带控制70和喂入盘皮带控制72发出一起动指令，从而上喂入皮带50和盘喂入皮带54开始运行。
当计算机18发出指令使喂入皮带38、40和50向喂入盘52送出一试样之后，它就监测来自传感器60的信号，当检测到盘52上有试样时，计算机18将向柱塞控制74发出指令使柱塞54的气缸58把柱塞头56向前移往盘喂入辊54，并把试样36推到喂入皮带54下的盘52上。当柱塞头56动作以后，如果1～1.5秒之内计算机18没有在传感器62检测到试样的存在，则计算机将发出另一指令给柱塞控制74使柱塞头56动作，把试样压在盘喂入辊54的下面。这个过程将重复5次，如果在第5次以后传感器62仍未探测到试样，计算机18将发出指令使喂入机构16的全部动作停止，并在屏幕20上显示故障情况，表示试样可能在喂入机构中阻塞。
假使并没有阻塞的话，计算机18便对来自光传感器60和62的信号进行分析是否在自动喂入机构16中有试样存在。在正常情况下，两个传感器将指示试样36的存在，如果任何一个传感器没有探测到试样，计算机18将等待10秒钟再分析来自光传感器60和62的信号。如果任何一个传感器没有检测到试样，计算机将发出一指令给控制气缸68，把机架42和喂入皮带38和40升高而离开储仓24，然后计算机18将向步进控制64发出一指令使步进电动机30把储仓24的第2个贮槽同喂入机构16对齐，于是计算机18再次向气缸控制68发出指令使喂入皮带38和40下降同第2贮槽26中的试样咬合，接着计算机18再对来自光传感器60和62的信号进行分析，确定试样的有无并继续指引储仓前进，直到在喂入机构内检测到试样为止。
如果两个光传感器60和62一开始就探测到在喂入机构16中存在试样36，于是试样便可通过喂入机构喂入。计算机18周期性地检查来自光传感器60和62的信号。当它们指出喂入机构16中不存在试样36时，它将等候预定的停留时间(约10秒钟)，并对测试仪器的其他操作进行检查。如果一切功能正常，经过上述停留时间以后，计算机18将向气缸控制68和步进控制64发出指令使储仓24移向下一个贮槽26。
当最后贮槽26的试样被喂入机构16装载后，计算机18认为储仓24现在已排空，于是在屏幕20上显示一提示要求操作人再把纺织试样装载入储仓24，并重新开始自动喂入过程。
图7表示一纤维分离器80和一传感器82。分离器80接收来自喂入盘52和喂入盘皮带54的纺织试样36。分离器的功能是释放和分离所喂入的实体。在优选实施例中，分离器80把棉结、杂质和纤维相互分开并对不同类别的实体进行分离。
分离器80包括一喂入辊1，它接收喂入盘52上的试样，并把试样36喂入分离器80，经过处理的空气经空气输送管道83、84、85、86输入分离器。(用以净化或清洗的压缩空气是通过管道87短时供应的，例如0.5秒)。试样36由喂入辊81在控制的情况下喂入。实体是由多孔滚筒88和实心滚筒90与梳理板84、85和96相结合而进行处理的。经过处理后，棉结、纤维和杂质等实体相互释放而分离，使实体在分离器80的输出端92以分离的状态逐一输出。
分离器80实际上与美国专利4，512，060所公开的相同并已纳入参考。与该专利相比，分离器80在结构上的主要差别在于它在输气管道83和86内设有错开的双档板98和100。挡板98和100允许空气通过而进入分离器，但它们阻止杂质和其他粒子通过通道83和86被甩出分离器。因此它与美国专利4，512，060相反，由分离器80所处理的全部实体均能通过分离器的输出92而送入管道102。管道102把实体在气流中带入一密封室104中。管道102的末端有一喷嘴106，而在腔室104中设有一反向喷嘴正好同喷嘴106对准。因此在两个喷嘴106和108之间形成一开口。喷嘴108同管道112相连接，继而同一真空源112相连，以提供真空度并在管道102和110以及喷嘴106和108内形成气流。在腔室104中设有一光源114，它发射出光束穿过喷嘴106和108之间的开口而射向两个并列旋转的消光检测器116和118。对于喷嘴106和108中的气流而言，检测器118位于检测器116的下游。检测器116和118的输出相应喂入放大器120和122，所产生的消光信号VE1和VE2则从导线124和126上输出。
检测光源设有一前向分散检测器128，它包括一透镜系统129和一挡光器130，使通过喷嘴106和108中间的实体133把检测光以大约40度的角度前向分散。前向分散检测器128的输出经过一放大器131在导线132上产生一前向分散信号VS。
上述的传感器82基本上与申请07/493，961所述的传感器相同，其说明被纳入本文作为参考。
图8代表另一种连接分离器80和传感器82的实施例，其中传感器82与图7所述的完全相同，而分离器80则除了杂质在离开分离器80的处理方式有所不同外，基本上与美国专利4，512，060相同。在图8的结构中不用挡板98和100，而杂质是通过空气通道84和86以及逆流槽CFS喷射出。圆筒88和90推动杂质以气流相反的方向通过通道84和86。当杂质粒子到达空气入口138和139时，其动量把它们带入管道140和142，并在气流中从分离器80流出。管道140和142通到一离心分离器143，它包括一垂直管道144向上延伸到一空气抽吸管146，抽吸管146提供在管道140和142内形成气流所需的抽空度。空气和极细的粒子通过管道144而离开分离器143，但大部分灰尘和杂质粒子被向外的离心力所分离而由于重力而落入腔室148并有选择地由一螺旋器150喷射出。
接到来自计算机18的指令后，杂质粒子被旋出腔室148并由管道152中的气流所捕获。在螺旋器出口附近设有一空气入口154，管道152中的气流把杂质粒子带到管道102中的一个入口153。一个活塞和气缸组155藉活塞和气缸组155上所装的盖板156有选择地关闭和开启入口153。活塞和气缸组以及螺旋器150系受计算机18控制。当需要测量纤维和棉结的特性时，将盖板156移向入口153，于是纤维和棉结便供应到传感器112，其中基本上没有杂质的含量。当需要测量杂质特性时，计算机18使活塞和气缸组155将入口153开启并使螺旋器150开始从腔室148喷射灰尘和杂质。于是抽吸器112在管道152中形成一气流把杂质粒子通过管道152带入管道102，并最后通过传感器82。
然而在图9中还表示了另外一个实施例。其中分离器80基本上同美国专利4，512，060所示的相同，但是把管道140和142合并成一单根管道141并连接到一个单独的传感器82a，管道141中的气流是由一抽吸器112a提供的，它与传感器82的抽吸器112大体相同。
以上图7、8、9所示的三个实施例可以通过观察传感器的运行、数据采集板和计算机18来充分理解，兹简述如下图10表示传感器82的概略图和一块数据采集板(DAB)161，虚线160表示传感器82和DAB161之间的物理上的分界线，这里DAB是作为对个别纤维159在喷嘴106中移动的反应。在图10的左侧详细表示了传感器82。消光传感器116向一跨阻抗放大器162提供一信号，经放大器164放大，其电压增益为4.3，放大器164的输出出现在导线166上构成第一消光传感器的低增益通道(VE1-LO)。放大器164的输出再经过增益为12.5的放大器168放大，其输出出现在导线170上构成第一消光信号的高增益通道(VE1-HI)。
在同样的结构中，第二消光传感器118的输出通过一跨阻抗放大器172接到一增益为4.3的电压放大器174上。放大器174的输出出现在导线176上并构成第二消光信号的低增益通道(VE2-LO)。放大器174的输出再经过增益为12.5的放大器178放大后从导线180输出并构成第二消光信号的高增益通道(VE2-HI)。
前向分散传感器128产生的信号施加到一跨阻抗放大器182，其输出接到一电压增益约为20的放大器184。放大器184的输出出现在导线186上并构成分散信号的低增益通道(VS-LO)。放大器184的输出还接到一增益约为12.5的放大器188，且放大器188的输出出现在导线190上并构成分散信号的高增益通道(VS-HI)。
现在再来观察图10的右手侧。数据采集板(DAB)161可详细说明如下DAB是用来测量纺织纤维特性而并非棉结或杂质的特性。在此安排中导线170上的第一消光信号的高增益通道经过增益为-1的反向隔离放大器后接到一阈值比较器194上，当其输入信号超过一预定值0.5V时，阈值比较器194变为高电位或导通;当信号低于0.5V时，比较器194变为低电位或切断。
比较器194的输出接到一逻辑芯片196上，它还接收一20兆赫的时钟信号198。逻辑芯片196有选择地把20兆赫的时钟信号加到一计数器200上。
同样，在导线180上出现的来自传感器118的第二消光信号的高增益通道(VE2-HI)通过一反向隔离放大器202、阈值比较器204和逻辑芯片196而接到一计数器210上。
在此结构中，计数器200中的计数藉导线212通过数据总线方向驱动器接到计算机总线213上，称为TB。同样，计数器210中的计数通过导线214接到计算机总线213上，称为TE。
当阈值比较器194变为高电位时，逻辑芯片196开始把时钟脉冲送到计数器200，而当阈值比较器204变为高电位时，停止输送脉冲。当阈值比较器194变为低电位时(在前面的高电位以后)，芯片196开始向计数器210输送时钟脉冲，而当比较器204变为低电位时(在前面的高电位以后)，停止输送脉冲。
高增益的消光信号也是通过导线211和一个反向隔离放大器215而接到阈值比较器216来控制逻辑芯片218。导线220上的10兆赫时钟信号也接到逻辑芯片218上并受阈值比较器216所控制。逻辑芯片218把10兆赫的时钟信号送到计数器222，计数器222的计数通过导线224接到计算机总线213，称为TFE。
出现在放大器215输出端上的反向高增益的第一消光信号接到一积分器226和一个峰值检测器228，它们的输出依次接到模/数变换器230和232。导线234上出现的模/数变换器230的输出接到总线213;同样，模/数变换器232的输出通过导线236接到总线213。这些数据依次称为消光信号的面积AE和消光信号的峰值PE。
出现在导线190上的前向分散信号的高增益通道经过反向隔离放大器237接到一阈值比较器238、一积分器248和一峰值检测器254。阈值比较器238的输出接到一逻辑芯片240，它还从导线242接收一10兆赫的信号。当隔离放大器237的输出超过0.5V时，逻辑芯片240把时钟信号送到计数器244上，而当信号低于0.5V时，逻辑芯片240便停止向计数器244输送时钟信号。计数器244的输出通过导线246接到总线213上，称为TFS。
积分器248的输出通过一模/数变换器250和导线252而接到总线213;同样，峰值检测器254的输出通过一模/数变换器256和导线258接到总线213。它们依次称为AS和PS。
从以上的说明应该意识到在导线212上出现的TB代表一个实体(这里是指一根纤维)的前端从传感器116的光投射到传感器118的光投射所需的时间。因此TB相当于实体前端的速度。在导线214上出现的TE代表实体的尾端从传感器116的光投射到传感器118的光投射所需的时间，因此TE相当于实体尾端的速度。导线224上的TF代表实体完全经过消光传感器116的光投射所需的时间，因此TF相当于实体的尺寸(例如纤维的长度)，而此尺寸能根据实体的速度来确定。导线234上的信号代表由实体所熄灭的光的时间积分，即代表波形下的面积AE。导线236上的计数代表由实体所熄灭的光的峰值PE。在导线246上出现的计数TFS代表实体经过分散传感器128的光投射所需的时间，它相当于由分散传感器128所测量的实体的尺寸(例如长度)。导线252上出现的信号代表由传感器128所检测的被实体分散的光的时间积分AS，而在导线258上出现的信号代表由实体分散的光的峰值PS。
DAB161的功能是用来把来自电光(E-O)传感器82的模拟信号转换成数字信号接到计算机总线213上，分别标作TB212，TE214，TFE224等。这些信号称为E-O参数，它们用来提供实体的信息，在图10的情况下是纤维长度和直径。着重于AFIS-1传感器的共同未决的申请07/493，961一般地公开了如何确定个别纤维实体的长度、直径、细度或老化度信息。该申请也公开了传感器82如何提供棉结和杂质信号。共同未决的申请07/762，905进一步发表了传感器82如何实现杂质的测量，特别是如何判读这种测量。
因此能够意识到图10的DAB 161代表在信号处理能力上的重大改进。另外，早期公开的仪器不可能从单一试样同时提供纤维、棉结、杂质等多种实体的数据，而图10的DAB 161则具有这种可能性。现对图7所示的优选实施例进行说明如下在图7中传感器82接收和反映由管道102所输送的全部单个实体，因此必须对实体信号或它们的波形进行观察以确定实体是纤维、棉结或杂质粒子。人们发现在共同未决申请07/493，961中公开的改进传感器的方法同改进的信号处理方法相结合(即图10中的DAB 161)能够实现这种分类，因此能够满足单试样/多数据产品的需要。图10具体说明了DAB用以确定单个纤维的长度和直径的运行过程，而图11则一段地表示如何从多种实体进行信号的测量且更重要的是进行分类。为了简化图11，不考虑低增益和高增益，也就是说以下给出的所有信号电平都是指高增益通道。数字处理的时间(模/数变换和复位等)也不予考虑，并对所有实体进行观察。因此一个实体到达传感器82的光束便产生图12所示的模拟信号，在图11中的导线212、214、222等上便出现相应的数字信号TB、TE、TF等。
图12说明了由纤维、棉结和杂质粒子在信号线170、180和190上所产生的典型的模拟信号或波形。数据采集板对三个信号的每一个进行测量并把图11所示的TB、TE、TFE、TFS、PE、AE、AS和PS8个参数送到计算机。此8个参数用来对3种实体进行分类、计数和确定尺寸。分类的步骤由图13中的流程图来说明，其逻辑运行如下计算机在方块300处等候DAB发出脉冲峰值超过0.5V已收到的信号。在方块302的初次试验来确定是否在消光通道PE的峰值大于或小于3V。如果PE小于3V，则程序移向方块304，它排除了该脉冲是一棉结的可能性。如果PE大于3V，则该脉冲可能是一杂质粒子或是一棉结，然后软件移到方块306。
如果方块302中PE小于3V而方块304中的TB小于285(即20兆赫时钟的285次计数)，则可获得一小的杂质脉冲。杂质粒子的大小可从PE和杂质计数增量来计算。尺寸的定标在共同未决申请07/762，905中说明。
如果在方块302中PE小于3V而TB在方块304中大于285，软件便排除了棉结或杂质粒子的可能性，并在方块305、310和312中开始一组试验以确定是否脉冲为一可接受的纤维脉冲。如果3次试验都通过，程序便利用TFE、TB和TE来计算纤维长度;利用AE和TFE以及方块314和316中纤维计数的增量来计算其直径。对于短纤维而言，发现优选数值为TB/TE＞4＝1.05(在定标时对每一传感器得出的数值)，TFEmin＝100，TFEmax＝10，000。(数值指10兆赫时钟脉冲的计数)。
如果在方块302中PE大于3V，并在方块306中PS/PE小于0.5，则表示是一大的杂质脉冲，杂质粒子尺寸的计算以及杂质计数的增量同前。
如果在方块302中PE大于3V，且PS/PE之比大于0.5，则软件排除了纤维或杂质粒子的可能性，软件在方块309和311中对脉冲进行试验以排除大的纤维团或许多小的纤维缠结，典型的TFE＜X的数据为300。如果两次试验都通过，则被识别为棉结，其尺寸可从AE和TFE313进行计算，同时棉结计数器315进行增量。当每一种实体被识别后，程序控制便回到起动方块A320。
来自DAB的数据同3种实体的关系如图14中的文氏图所示。340、342和344三个圆圈各代表棉结特性、杂质粒子特性和纤维特性。共同的特性，例如对棉结340和杂质344的PE、TB和TE，是位于相交的区域346内。区别各种粒子的特性则在340、342和344三个圈的外部。利用这些参数关系可以得到图13的流程图。
有了传感器的运行、数据采集板161-G和计算机18的概念，我们便能意识到图8和图9所示实施例的不同优点。
图8所示的实施例是图7和9实施例的折衷方案。在图8的实施例中，杂质分离后要储存一段时间，然后分别经过传感器82。这个实施例的优点在于只有一个传感器，而且数据的分析比较方便，因为程序知道什么时候接收到杂质。但试样测试的时间有所增加，因为只有在所有的纤维和棉结试验完毕后才能测试杂质。因此图8实施例的主要优点是数据的分析比较容易。
如果采用图9的实施例，计算机18的程序能知道杂质传感器82a(以及同它相连的DAB)只包含杂质的数据，这是因为杂质在物理上已同纤维和棉结分离，而且杂质是经过一单独的传感器82a而进入的。
同样，由于在图9的实施例中，杂质是在管道102中，所以程序能知道纤维和棉结的数据只能出现在接到传感器82上的数据采集板上。由于棉结与纤维相比要大得多，所以纤维和棉结的分类就很容易。因此虽然图9的实施例需要更多的传感器而且从机械物理观点出发可能稍贵和复杂，但它能减少分析的复杂性和加快操作。
在以上具体说明中，本发明虽然只描述了几个实施例，但能够理解本发明能够进行多种的再组合、改进和部件取代而不会离开如后述的权利要求所规定的本发明的范围。
权利要求
1.一种用以测量纺织材料试样中纤维、棉结和杂质等实体特性的纺织测试仪器，其特征在于，由以下部件组成一种适用于保持多种纺织材料试样的接收器，它包括一接收器输出并能对所述接收器喂出的所述试样进行放置；一个安排在所述接收器输出附近的自动喂入机构并包括一运输途径和一个喂给输出，所述的自动喂入机构用以有选择地把所述接收器中的所述试样咬合在该接收器的输出端，从该接收器中移动所述试样，并沿着所述的运输途径把该试样运到所述的喂给输出；一个具有一处理器输入和输出的纺织处理器，所述的处理器输入用以从所述的喂给输出接收所述试样，所述的处理器能够实现所述试样的处理，各自释放纤维、杂质和棉结等实体，分离试样中的实体并以分离的状态从处理器输出实体；传感装置；运输装置用以把所述实体中的个别实体输送到传感装置；所述的传感装置至少能对所述实体中单个实体的特性进行探测，以及一个控制装置用以检测有无试样存在且部分地根据试样不存在的检测，有选择地启动自动喂入机构以使试样与所述接收器咬合，并输送到所述的处理器。
2.根据权利要求1的仪器，其特征在于，所述的接收器包括一个用以保持多种纤维试样的储仓;一组在所述储仓中形成的并排设置的多个狭长的贮槽;指示装置用以支持和移动所述储仓使所述贮槽中所选择的一个位于所述的输出和自动喂入机构的邻近，以便把所选择的贮槽中所持有的纺织试样喂入到所述的自动喂入机构;以及所述的控制装置能有选择地操作所述的贮槽中所选择的一个使之移动和指向一个与所述自动喂入机构相邻近的位置。
3.根据权利要求1的仪器，其特征在于，还包括一个用以探测在所述自动喂入机构中有无纺织试样存在并产生一试样检测信号的光传感器;所述的控制装置能对试样检测信号有所反应，使喂入机构根据试样检测信号有选择地动作。
4.根据权利要求1的仪器，其特征在于，所述的自动喂入机构包括一喂给皮带;一个用以驱动喂给皮带的电动机;一个喂给皮带装置用以支持所述的皮带和把它移向或离开所述接收器的输出以有选择地使所述喂给皮带同所述接收器中的试样相咬合;以及所述的控制装置能有选择地操作所述喂给皮带装置，使所述喂给皮带移动以与所述接收器输出中的试样相咬合，并移动所述试样把它输送到所述的喂给输出。
5.一个用以测量包括纤维、杂质和棉结的纺织材料试样中实体特性的仪器，其特征在于，它包括用以供应纺织材料试样的供应装置;包括一处理器输入和一处理器输出的处理装置，该处理器输入的设置能从所述的供应装置接收纺织试样，所述处理装置能对所述试样进行处理使试样的实体各自释放和分离而产生单独的实体，并以分离的状态在所述的处理器输出端产生实体;传感装置;用以把所述实体中分离的实体运送到传感装置的运输装置;所述的传感装置能从每一纺织材料的试样中至少探测一部分纤维、一部分棉结和一部分杂质的特性，并能根据所探测到的特性产生特性信号;以及用以接收所述特性信号并对该特性信号进行分析的分析装置，它能识别相当于纤维、杂质或棉结之一的特性信号段，并对该信号段进一步分析从而区分和识别每一信号段，进一步分析从而区分和识别每一信号段是属于纤维、杂质粒子还是棉结。
6.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的分析装置还包括用以确定信号段是否相当于一棉结的附属分析器，如果是的话便产生一棉结数据采集指令;以及一存贮装置用以从一反应所述棉结数据采集指令的特定信号段中获得和储存棉结数据。
7.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的分析装置包括用以首先确定信号段是否相当于一棉结的附属分析器，如果是的话，它产生一棉结数据采集指令，其次用以确定信号段是否相当于一杂质，如果是的话便产生一杂质数据采集指令;以及用以从反应所述棉结数据采集指令的特定信号段中获得和储存棉结数据的装置以及从所述的杂质数据采集指令的特定信号段中获得和储存杂质数据的装置。
8.根据权利要求5的仪器，其特征在于，分析装置包括一附属分析装置首先用来确定一信号段是否相当于一棉结，如果是的话产生一棉结数据采集指令;其次用以确定一信号段是否相当于一杂质，如果是的话产生一杂质数据采集指令;第三，用以确定一信号段是否相当于一纤维，如果是的话产生一纤维数据采集指令;以及一用以获得和储存反应所述的棉结数据采集指令、杂质数据采集指令和纤维数据采集指令的存贮装置。
9.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的传感装置包括一个产生光的光源把光线照射到所述的传感装置中待探测的实体上;一个消光传感器用以感受光线并根据在所述传感器中被实体所遮挡的光产生一输出以及根据所述的消光度产生一消光信号;一个前向分散传感器用以感受在传感器中由实体所前向分散的光并根据从实体前向分散的光产生一前向分散信号;以及所述的分析装置中还包括一附属分析装置用以把所述的消光信号同所述的前向分散信号相比较并根据上述比较确定一特定的信号段是否相当于一棉结或杂质。
10.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的传感器包括一个产生光的光源把光照射到所述传感器中待感受的实体上;一个光传感器用以检测在所述传感器中由实体对光所引起的干扰并产生一光信号;以及在所述的分析装置中还包括一附属分析器用以把光信号的大小同一阈值相比较，并根据部分比较来确定一特定的信号段是否相当于一纤维或一棉结或杂质。
11.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的传感器包括一个发生光的光源把光照射到所述传感器中的实体上;一个光传感器用以检测在所述的传感器中由实体所引起对光的干扰并产生一光信号;以及所述的分析装置通过所述光信号同一选择的阈值相比较来确定所述信号中的两个信号的比值，并把该比值同一比较阈值相比，至少能根据部分的比较来确定一个特定的信号段是否相当于一纤维或棉结或杂质。
12.根据权利要求5的仪器，其特征在于，所述的传感装置还包括一个空气输送系统包括一用以输送纤维、棉结和杂质等实体通过所述的传感装置;一个速度传感器用以确定实体在气流中通过所述传感器的速度并产生一相当于实体速度的速度信号;以及所述的分析装置还包括一附属分析装置用以把速度信号同一速度阈值相比较，并根据所述的比较确定一特定的信号段是否相当于一纤维、棉结或杂质。
13.一个用以测量纺织材料试样中纤维、棉结和杂质的实体特性的仪器，其特征在于包括用以供应纺织材料试样的供应装置;包括一处理器输入和一处理器输出的处理装置，所述处理器输入的设置能从所述的供应装置接收纺织材料试样，所述处理装置能处理试样以使实体中的纤维、杂质和棉结相互释放，分离所述的实体使产生单一的实体并以分离的状态在所述的处理器输出端产生实体;用以探测所述实体特性的传感装置;运输装置包括一用以在气流中把实体从处理装置输送到并通过所述的传感装置的气流;所述的传感装置包括一传感器运输装置包括一用以把实体运送通过所述传感器的气流;一个光源用以发生光并把它在气流中照射到所述传感器中的实体上;一个第一消光传感器设置在所述传感装置内传感器气流的一侧，用以探测在该传感器中由所述实体引起的对光的干扰，并根据该传感器内由所述实体引起的消光度产生第一消光信号;一个第二消光传感器设置在所述传感装置内传感器气流的一侧靠近第一消光传感器并对所述气流而言位于第一消光信号传感器的下游，所述的第二消光传感器用以探测在该传感器中由实体引起的对光的干扰并根据该实体在所述传感装置中引起的消光度产生第二消光信号;一个前向分散光传感器设置在所述气流的一侧用以探测在该传感装置内的气流中由所述实体前向分散的光并根据所述的前向分散光产生一前向分散信号;一个分析装置用以接收所述的第一和第二消光信号以及所述的前向分散信号作为特征信号进行分析并识别相应于纤维、杂质或棉结之一的特征信号段;所述的分析装置能实现把所述的第一消光信号、第二消光信号或前向分散信号中的某一种同一预定的阈值相比较;如果所选择的一种信号超过阈值，把所述的第一或第二消光信号同前向分散信号相比;当所选择的一种消光信号超过阈值而前向分散信号与所述消光信号之一的比值并未超过预定的比值时，产生一棉结检测信号;如果所选择的一种消光信号未超过阈值，则把所述的消光信号的幅值与该消光信号的持续时间相比较，并根据这种比较来确定所述的实体是否为纤维或杂质。
14.一用以测量纺织材料试样中包括纤维、杂质和棉结等实体特性的仪器，其特征在于包括供应纺织材料试样的供应装置;包括一处理器输入和一处理器输出的处理装置，该处理器输入能从所述供应装置中接收纺织材料的试样，所述的处理装置能对试样进行处理使纤维、杂质和棉结各自释放使所述的实体分离而产生单一的实体，并以分离的状态在所述的处理器输出侧产生实体;用以探测所述实体特性的传感装置;运输装置包括一用以在气流中把实体从处理装置输送到并通过所述的传感装置的气流;所述的传感装置包括一传感器运输装置包括一用以把实体运送通过所述传感器的气流;一个光源用以发生光和在所述气流中把光照射到所述传感装置中的实体上;一个第一消光传感器设置在传感装置内所述传感器气流的一侧，用以探测在所述传感装置中由所述的实体引起的对光的干扰，并根据该传感器内由所述实体引起的消光度产生第一消光信号;一个第二消光传感器位于所述传感装置中传感器气流的一侧靠近第一消光传感器并对所述的气流而言处于第一消光信号传感器的下游，所述的第二消光传感器用以探测在该传感器中由实体引起的对光的干扰，并根据在该传感装置中由所述实体引起的消光度产生第二消光信号;一个设置在所述气流的一侧的前向分散光传感器用以探测在传感装置气流中由所述实体前向分散的光，并根据该前向分散光产生一前向分散信号;一个分析装置用以接收所述的第一和第二消光信光以及所述的前向分散信号作为特征信号进行分析以识别相应于纤维、杂质或棉结的特征信号段;所述的分析装置能实现对所述的第一和第二消光信号中的一个或所述的前向分散信号同一预定的阈值进行比较;如果所述信号中所选择的一个超过阈值，便把所述的第一或第二消光信号之一同前向分散信号进行比较;当所选择的一个信号超过阈值，且前向分散信号对消光信号之一的比值超过一预定的比值时便产生一棉结检测信号;当所选择的一个消光信号超过阈值而前向分散信号对消光信号之一的比值未超过预定的比值，便产生一杂质检测信号;如果所选择的消光信号之一并未超过阈值，便从所述的第一和第二消光信号中确定所述实体的速度，并根据该速度确定实体是否为纤维或杂质。
全文摘要
一种测试仪器包括一用以保持多种纺织试样的接收器和一个设置在接收器邻近的自动喂入机构用以咬合和移动来自接收器的试样并把它们输送到一个处理器以对纺织材料进行处理而产生在分离状态下的纺织实体，然后把实体输送到一个传感器并发出与实体特征相对应的信号；一个控制装置对自动喂入机构中有无试样存在进行检测并相应对它进行控制；模拟和数字元件对特征信号进行分析以识别相应于棉结、杂质和纤维的特征信号段。
文档编号G01N15/06GK1086271SQ93119188
公开日1994年5月4日 申请日期1993年10月16日 优先权日1992年10月16日
发明者F·M·索夫纳, J·C·包德温, B·M·卡先纳斯, 朱有慈, M·E·加力昂, G·F·威廉斯 申请人:泽韦格·乌斯特(美国)有限公司