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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Art-Bestimmung von Fasern, insbesondere zur Unterscheidung von Kaschmirfasern von anderen Fasern.
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In der Textilindustrie werden zur Produktion von Kleidungsstücken Fasern unterschiedlichster Herkunft eingesetzt. Im Wesentlichen wird unterschieden zwischen Kunstfasern und Naturfasern, wobei unter beiden Faserarten eine Vielzahl weiterer Unter-Arten bekannt ist. Beispielsweise stellen Fasern aus Polyester, Polyamid und Polyacryl typische Vertreter der Kunstfasern dar und Fasern aus Wolle typische Vertreter der Naturfasern. Auch aus natürlichen Materialien künstlich hergestellte Fasern, wie z. B. Viskose, können eingesetzt werden und den Kunstfasern zugeordnet werden.
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Unter den Wollfasern wird beispielsweise noch unterschieden nach der tierischen Herkunft. Besonders hochwertige Wollfasern sind beispielsweise diejenigen der Kaschmirwolle.
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Insbesondere die hochwertigeren Wollfasern, wie beispielsweise Kaschmirwolle, führen bei der Verarbeitung zu sehr hochpreisigen textilen Produkten, beispielsweise Kleidungsstücken, sodass oftmals versucht wird, hochwertige Wollfasern wie beispielsweise Kaschmirwolle durch günstigere Wollfasern oder sogar Kunstfasern zu ersetzen.
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Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn auf textilen Gegenständen, wie beispielsweise Kleidungsstücken, ein Anteil von Kaschmirfasern oder sogar das vollständige Bestehen aus Kaschmirfasern deklariert ist, sich jedoch keine oder nur ein geringerer Anteil von Kaschmirfasern in dem betreffenden Produkt befindet.
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Um die korrekte Deklaration textiler Produkte und insbesondere von Kleidungsstücken zu überprüfen, ist es im Stand der Technik bekannt, die Kleidungsstücke mikroskopisch zu untersuchen. Eine solche mikroskopische Untersuchung ist jedoch technisch aufwendig und bedarf der Anschaffung teurer mikroskopischer Geräte, wie sie oftmals nur von Prüfinstituten eingesetzt werden.
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Insbesondere eine schnelle und kostengünstige Untersuchung textiler Produkte auf das Vorhandensein bestimmter Fasern, insbesondere von Kaschmirfasern, ist somit mit den Möglichkeiten des bisherigen Standes der Technik nicht gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Art einer Faser auf einfache und kostengünstige Art und Weise sowie mit einem sicheren Ergebnis bestimmt werden kann. Insbesondere soll mit einem Verfahren gemäß der Erfindung eine einfache Unterscheidung dahingehend möglich sein, ob es sich bei einer untersuchten Faser um eine Kunstfaser oder um eine Naturfaser handelt, und insbesondere soll die Möglichkeit bereitgestellt werden, bei Vorhandensein einer Naturfaser diese Naturfaser näher zu charakterisieren, insbesondere ob es sich um eine hochwertigere Kaschmirfaser handelt oder um ein günstigeres Wollprodukt, wie beispielsweise übliche Schafwolle, oder sogar Baumwolle. Bevorzugt ist es auch eine Aufgabe bei Vorhandensein von Kunstfasern diese näher zu charakterisieren bzw. zu bestimmen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Art-Bestimmung von Fasern, insbesondere zur Unterscheidung von Kaschmirfasern von anderen Fasern, das Beugungsbild einer zu testenden Einzelfaser insbesondere durch Beleuchtung mit Laserlicht erzeugt wird und in dem Beugungsbild der zu testenden Einzelfaser messtechnisch die Intensitätsverteilung insbesondere in einem flächigen Bereich oberhalb und/oder unterhalb derjenigen Beugungsebene erfasst wird, die durch die Faser-Längserstreckung definiert ist und in Abhängigkeit dieser erfassten Intensitätsverteilung auf die Faserart geschlossen wird, insbesondere mittels eines Bildauswertungsverfahrens, welches auf einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird, in welcher die erfasste Intensitätsverteilung zumindest temporär gespeichert wird.
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Wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es, bei der Bestimmung der Art einer zu untersuchenden Faser auf eine Einzelfaser zurückzugreifen und deren Beugungsbild zu untersuchen. Dafür kann eine solche Einzelfaser einer zu testenden textilen Probe entnommen und in eine Haltevorrichtung eingespannt werden.
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Bei der Erzeugung des Beugungsbildes, zum Beispiel durch Bestrahlung der einzelnen Faser mit Laserlicht, insbesondere welches auf die Faser fokussiert sein kann, kommt es innerhalb der Beugungsebene zu einer typischen Beugungserscheinung, wie sie physikalisch durch die übliche Beugung an einem Steg beschrieben werden kann.
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Unter der mathematischen Beugungsebene wird dabei diejenige Beugungsebene verstanden, die senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Faser liegt (insbesondere sofern diese Längserstreckung senkrecht zum beleuchtenden Lichtstrahl angeordnet ist) und die die optische Achse des beleuchtenden Lichtstrahles, insbesondere des Laserstrahles, umfasst.
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In der praktischen Benennung bezeichnet die Beugungsebene einen Bereich um die mathematische Beugungsebene herum, was sich insbesondere dadurch ergibt, dass zur Beleuchtung ein Strahl mit einem ausgedehnten Strahlquerschnitt verwendet wird, so dass im Wesentlichen als Beugungsebene derjenige Bereich um die mathematische Beugungsebene herum verstanden wird, in welchem die Lichtintensität des beleuchtenden Strahlprofils in den jeweiligen Beugungsordnungen, die auf die Längserstreckung der Faser zurückzuführen sind, in einer Richtung senkrecht zur mathematischen Beugungsebene auf weniger als 10% der Maximalintensität in der mathematischen Beugungsebene abgenommen hat.
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Insofern wird erfindungsgemäß in bevorzugter Ausführungsform die Intensitätsverteilung erfasst in einem insbesondere flächigen Bereich oberhalb und/oder unterhalb der vorgenannten Beugungsebene, in welchem somit die Lichtintensität des beleuchtenden Strahlprofils auf weniger als 10% der Maximalintensität der jeweils betrachteten Beugungsordnung abgenommen hat.
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Die Intensitätsverteilung wird somit bevorzugt in einem flächigen Bereich messtechnisch erfasst, der sich in senkrechter Richtung beabstandet zur Beugungsebene im ersten und zweiten (oberhalb) oder dritten und vierten Quadranten (unterhalb) befindet. Für diese Betrachtung kann das gesamte Beugungsbild einer Einzelfaser in ein kartesisches Koordinatensystem unterteilt werden, wobei die x-Achse senkrecht zur Strahlrichtung des leuchtenden Lichtstrahles und in der Beugungsebene liegt und die y-Achse senkrecht zur Beugungsebene und senkrecht zur Strahlrichtung des beleuchtenden Lichtstrahles.
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Die Erfindung macht sich weiterhin zu Nutze, dass wesentliche Informationen über die Art der Faser in der Intensitätsverteilung außerhalb der Beugungsebene gefunden werden können, was darauf zurückzuführen ist, dass Fasern, insbesondere solche Fasern von natürlichem Ursprung, eine Oberflächenstrukturierung, im Falle von Wolle sogenannte Schuppen, aufweisen, die zu signifikanten Intensitäten und somit Beugungsmaxima außerhalb der eingangs definierten Beugungsebene führen, wobei die Verteilung der Lichtintensitäten außerhalb der Beugungsebene dementsprechend charakteristisch ist für die Oberflächenstruktur der jeweils getesteten einzelnen Faser.
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Die Beugungserscheinung und damit einhergehende Lichtintensitäten innerhalb der Beugungsebene ist im Wesentlichen lediglich charakteristisch für den Durchmesser der Faser senkrecht zur Längserstreckungsrichtung, sodass aus den typischen Beugungsmaxima null-ter bis n-ter Ordnung zwar auf den Durchmesser der aktuell getesteten einzelnen Faser geschlossen werden könnte, dies jedoch keine verlässliche Auskunft über die Art der Faser gibt, insbesondere also nicht, ob es sich um eine Naturfaser oder um eine Kunstfaser handelt.
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Die Erfindung kann es in bevorzugter Weise vorsehen, die messtechnische Erfassung mit einer Kamera vorzunehmen, deren flächiger lichtempfindlicher Sensor senkrecht zur Strahlrichtung eines leuchtenden Laserstrahles oder allgemein eines Lichtstrahles ausgerichtet ist. Dabei kann die messtechnische Erfassung grundsätzlich von dem gesamten Beugungsbild vorgenommen werden, wobei erfindungsgemäß die Auswertung des gesamten Beugungsbildes sich auf die Intensitätsverteilung außerhalb, d. h. oberhalb und/oder unterhalb, der Beugungsebene konzentriert. Dabei muss jedoch nicht der jeweils gesamte flächige Bereich oberhalb und/oder unterhalb der Beugungsebene ausgewertet werden, sondern es reicht die Intensitätsverteilung in einem beschränkten Flächenbereich zu erfassen. Bei dieser Erfassung wird die Intensitätsverteilung typischerweise als Intensitätswert pro erfasstem Pixel des Kamerabildes gespeichert. Der erfasste beschränkte Flächenbereich kann zumindest durch die Sensorgröße des Kamerasensors beschränkt sein oder bildet sogar nur einen Teilbereich vom gesamten Sensor.
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Die Erfindung kann auch vorsehen, dass durch eine bedienenden Person oder auch automatisch durch die Datenverarbeitungsanlage bestimmt wird, welcher Flächenbereich oberhalb und/oder unterhalb der Beugungsebene ausgewertet wird. Z. B. kann eine bedienende Person mit einer Eingabevorrichtung z. B. einer sogenannten Computermaus einen Auswertekasten im erfassten Beugungsbild aufziehen, wonach nur dessen Inhalt, also die darin enthaltene Intensitätsverteilung erfindungsgemäß ausgewertet wird.
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Weiterhin besteht beispielsweise die Möglichkeit, in einer erfindungsgemäßen Ausführung bei der messtechnischen Erfassung der Intensitätsverteilung in einem flächigen Bereich außerhalb der Beugungsebene und senkrecht zum beleuchtenden Lichtstrahl das Licht in der Beugungsebene gemäß der eingangs genannten Definition auszublenden, insbesondere mechanisch auszublenden, zum Beispiel durch eine Abschirmung. Hierdurch wird erzielt, dass das Licht in der genannten Beugungsebene gar nicht erst den Sensor einer Kamera trifft und insofern eine Übersteuerung der Kamerasensorik vermieden wird.
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Eine Bildauswertung, die in Form eines Algorithmus oder Programms auf einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt werden kann, kann die erfindungsgemäß erfasste flächige Intensitätsverteilung analysieren, insbesondere bewerten und in Abhängigkeit des Ergebnisses die getestete Einzelfaser einer bestimmten Art von Fasern zuordnen, beispielsweise also bestimmen, ob es sich um eine Kunstfaser oder eine Naturfaser handelt, und bevorzugt bestimmen, ob es sich in der Gruppe der Naturfasern um eine hochwertige Wollfaser, wie beispielsweise Kaschmir, handelt oder um eine kostengünstigere normale Schafwolle.
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Nach der durchgeführten Bestimmung kann die Erfindung vorsehen, das Ergebnis der Analyse zu visualisieren, z. B. im Sinne von „Naturfaser JA/NEIN” und/oder „Kaschmir JA/NEIN”. Z. B. kann dies durch eine Klartextanzeige oder auch durch das Aufleuchten von Anzeigeelementen erfolgen, die dem Ergebnis zugeordnet sind.
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In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass bei einer Bildauswertung einer Intensitätsverteilung, insbesondere einer in Pixel unterteilten meßtechnischen Repräsentation der Intensitätsverteilung, ein Vergleich der Intensitätsverteilung mit wenigstens einem gespeicherten Muster zumindest einer Faserart erfolgt und bei einer Übereinstimmung, insbesondere innerhalb vorbestimmter Grenzen, auf das Vorliegen einer Faser derjenigen Art geschlossen wird, mit deren Muster die größte Übereinstimmung gegeben ist.
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So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass in einer Datenverarbeitungsanlage, welche das Bildauswerteverfahren durchführt, mehrere Muster gespeichert sind, die für den Vergleich und die Art-Zuordnung der Faser herangezogen werden können.
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In einer anderen Möglichkeit kann es auch vorgesehen sein, dass bei einer Bildauswertung eine Fouriertransformation, insbesondere eine inverse Fouriertransformation, durchgeführt wird, nur von der Intensitätsverteilung (unterhalb und/oder oberhalb der Beugungsebene) oder das gesamte Beugungsbild umfassend die flächige Intensitätsverteilung und durch die Transformation ermittelte Maße von Oberflächenstrukturen der Faser, insbesondere deren Größe und/oder Periodizität, mit wenigstens einem Vergleichswert verglichen werden und in Abhängigkeit des Vergleiches auf die Art der Faser geschlossen wird. Auch hierbei kann der Vergleich innerhalb von vorgegebenen Toleranzgrenzen vorgenommen werden.
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Eine wiederum andere Ausführung, insbesondere eine solche Ausführung, die zu einer Einstufung der getesteten Faser in die Gruppe der Kunstfasern oder Naturfasern herangezogen werden kann, kann vorsehen, dass bei einer Bildauswertung die Intensitätswerte (jedes Pixels) der gesamten erfassten Intensitätsverteilung oberhalb und/oder unterhalb der Beugungsebene aufintegriert werden, insbesondere durch pixelweise Summation, und auf das Vorliegen einer getesteten Kunstfaser geschlossen wird, wenn das Integral bzw. die Summe einen gespeicherten Vergleichswert unterschreitet.
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So geht dieses Verfahren davon aus, dass bei Vorliegen einer Kunstfaser mit einer üblicherweise besonders glatten Struktur der Oberfläche oder sogar gar keiner Struktur der Oberfläche Beugungserscheinungen und somit entsprechende Lichtintensitätsverteilungen außerhalb der eingangs genannten Beugungsebene gar nicht oder nur in sehr geringem Maße im Vergleich zu natürlichen Fasern vorkommen.
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Die Summe aller Intensitätswerte einer solchen auf Kunstfasern zurückgehenden Intensitätsverteilung wird demnach kleiner sein als die Summe aller Intensitätswerte der gemessenen Intensitätsverteilung, wenn eine natürliche Faser vorliegen würde. Durch einen festzulegenden und in einer Datenverarbeitungsanlage beispielsweise gespeicherten Grenzwert kann so bei einer zu testenden Faser auf einfache Art und Weise eine Unterscheidung in Kunstfaser oder Naturfaser vorgenommen werden.
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Eine weitere Ausführung der Erfindung kann auch vorsehen, dass bei einer Bildauswertung einer in Pixel unterteilten meßtechnischen Repräsentation der Intensitätsverteilung, wie sie üblicherweise bei einer Aufnahme mit einem Kamerasensor vorliegt, die Helligkeitsdifferenzen wenigstens zweier benachbarter Pixel in zwei zueinander senkrechten Richtungen erfasst werden, insbesondere ausgehend von einem Pixel, in welchem eine Grenzintensität überschritten ist, und aus dem Quotienten der Differenzen oder summierten Differenzen in beiden Richtungen auf eine Art der Faser geschlossen wird, insbesondere auf Kaschmir geschlossen wird, wenn der Quotient einen gespeicherten Vergleichsquotienten, unterschreitet. Ein solcher Vergleichswert kann z. B. als 1:10 (Höhe:Breite), weiter bevorzugt 1:20 (Höhe zu Breite) und noch weiter bevorzugt 1:30 (Höhe:Breite) festgelegt sein.
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Es kann auch vorgesehen sein, für unterschiedliche Faserarten unterschiedliche Intervalle von Vergleichswerten heranzuziehen. So kann durch Feststellung, in welchen Intervall ein konkreter gemessener Quotient liegt, auf die Faserart geschlossen werden.
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Die beiden senkrechten Richtungen werden hierbei und auch bei gegebenenfalls den nachfolgenden Ausführungen festgelegt als in Richtung senkrecht zum Beleuchtungsstrahl und in der Beugungsebene sowie senkrecht zur Beugungsebene. Es kann sich hierbei um die zueinander senkrechten Richtungen in x- und y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems handeln, wie es bereits eingangs benannt und definiert wurde.
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Durch dieses Verfahren wird im Wesentlichen festgestellt, welche Höhe in y-Richtung (senkrecht zur Beugungsebene) und welche Breite in x-Richtung (in der Beugungsebene und senkrecht zum Beleuchtungsstrahl) eine Lichterscheinung, insbesondere ein Maximum in der Intensitätsverteilung, aufweist, die auf eine Oberflächenstruktur (Schuppe) der getesteten Faser zurückgeht.
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Dabei macht das erfindungsgemäße Verfahren von der Erkenntnis Gebrauch, dass zwar sowohl Kaschmirfasern als auch übliche Wollfasern geschuppte Oberflächen aufweisen, die Schuppen von Kaschmirfasern jedoch in Umfangsrichtung eine Faser weiter umgreifenden, sodass im Vergleich zu üblichen Wollfasern in der Intensitätsverteilung von Kaschmirfasern streifenförmige Lichterscheinungen, insbesondere streifenförmige Beugungsmaxima gegeben sind, die eine geringere Höhe und größere Breite aufweisen.
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Durch den Vergleich von Höhe zu Breite bei der messtechnisch erfassten Lichterscheinung (Beugungsmaxima), die auf die Schuppen von Fasern zurückzuführen sind, mit wenigstens einem, gegebenenfalls mehreren gespeicherten Vergleichswerten oder Vergleichswertintervallen, kann somit die Art der vorliegend getesteten Faser bestimmt werden, insbesondere ob es sich um eine einzelne Kaschmirfaser handelt, da das Verhältnis von Höhe zu Breite bei Kaschmirfasern kleiner ist als bei üblichen Wollfasern, insbesondere kleiner als bei allen anderen Arten von Fasern.
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In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass bei einer Bildauswertung einer in Pixel unterteilten meßtechnischen Repräsentation in zwei zueinander senkrechten Richtungen, insbesondere den vorgenannten x- und y-Richtungen, jeweils die Anzahl derjenigen Pixel gezählt wird, in denen die Intensität über einem Vergleichswert liegt, insbesondere ausgehend von einem Pixel, in welchem eine Grenzintensität überschritten ist, und aus dem Quotienten der Anzahlen in den beiden zueinander senkrecht stehenden Richtungen auf eine Art der Faser geschlossen wird, insbesondere wiederum auf Kaschmir geschlossen wird, wenn der Quotient einen gespeicherten Vergleichsquotienten, unterschreitet. Ein solcher Vergleichsquotient kann z. B. als 1:10 (Höhe:Breite), weiter bevorzugt 1:20 (Höhe zu Breite) und noch weiter bevorzugt 1:30 (Höhe:Breite) festgelegt sein.
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Bei diesem Verfahren, wie auch bei dem vorherigen, kann in der Bildauswertung zunächst durch Überprüfung der Pixel in der meßtechnischen Repräsentation auf das Überschreiten einer gespeicherten Grenzintensität festgestellt werden, ob ein bestimmter geprüfter Pixel Bestandteil eines Intensitätsmaximum ist, um sodann ausgehend von einem derart identifizierten Pixel in den zwei senkrechten Richtungen die Höhe und die Breite des Intensitätsmaximum in einer Pixelanzahl zu bestimmen.
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So wird auch mit diesem Verfahrensschritt die Höhe und Breite eines Intensitätsmaximum bestimmt, welches – da es außerhalb der eingangs definierten Beugungsebene erfasst ist – auf eine Oberflächenstruktur der untersuchten Faser zurückgeht und deshalb das festgestellte Verhältnis von Höhe zu Breite charakteristisch für die getestete Faser ist und somit über den Vergleich mit wenigstens einem gespeicherten Vergleichswert oder Vergleichswertintervall eine Charakterisierung der getesteten Faser hinsichtlich der konkreten Art vorgenommen werden kann.
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Eine wiederum andere Ausführung kann vorsehen, dass bei einer Bildauswertung einer in Pixel unterteilten meßtechnischen Repräsentation die Repräsentation mit einer um 90° gedrehten Kopie ihrer selbst multipliziert wird und in der Repräsentation des Multiplikationsergebnisses die Anzahl derjenigen Pixel ermittelt wird, die einen Mindestwert überschreiten, wobei in Abhängigkeit der Anzahl auf die Art der Faser geschlossen wird, insbesondere wiederum durch einen Vergleich mit einer Vergleichsanzahl, wobei beispielsweise auf Kaschmir geschlossen wird, wenn die Anzahl der den Mindestwert überschreitenden Pixel größer ist als die genannte Vergleichsanzahl.
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Diese Verfahrensvariante macht sich zunutze, dass bei einer vorliegenden Kaschmirfaser eine höhere Anzahl sehr breiter Intensitätsmaxima mit geringerer Höhe gegeben ist als im Vergleich zu einer normalen Wollfaser.
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Werden demnach die meßtechnischen Repräsentation zweier um 90° zueinander verdrehter Intensitätsverteilungen aufeinander gelegt und die Intensitätsmesswerte sich überdeckender Pixel multipliziert, so entstehen im Fall einer Kaschmirfaser wesentlich mehr Kreuzungen von Intensitätsmaxima, die auf Oberflächenschuppen zurückzuführen sind, als bei Wollfasern.
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Die Kreuzungspunkte weisen aufgrund der durchgeführten mathematischen Multiplikation in der Ergebnisrepräsentation die höchsten Intensitätswerte auf, so dass diese Kreuzungspunkte durch Vergleich mit einem Vergleichswert identifiziert werden können und hierdurch die Anzahl der Kreuzungspunkte ausgezählt werden kann. Sofern eine Anzahl solcher Kreuzungspunkte vorliegt, die über einem gespeicherten Vergleichswert liegt, kann auf eine Kaschmirfaser geschlossen werden. Allgemein kann über die Anzahl solcher Punkte auf die Faserart geschlossen werden.
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Gemäß der Erfindung können die vorgenannten Verfahrensvarianten auch miteinander kombiniert werden. Z. B. kann es vorgesehen sein, zunächst zu testen ob eine Kunst- oder Naturfaser vorliegt, z. B. wenn eine Prüfung auf Kaschmirfasern erfolgen soll. Liegt eine Kunstfaser als Testergebnis vor, so müssen z. B. keine weiteren Auswertungen hinsichtlich der Wolleart vorgenommen werden.
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In den nachfolgenden Figuren wird schematisch das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
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Die 1 zeigt das typische Beugungsbild, welches von einer einzelnen Faser erzeugt wird, die aus Polyester hergestellt ist, und bei der es sich somit um eine Kunstfaser handelt.
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Eine solche Kunstfaser weist im Regelfall eine vollständig glatte Oberfläche auf, sodass das Beugungsbild, das durch zum Beispiel Laserstrahlbeleuchtung einer solchen einzelnen Faser entsteht, geprägt wird durch ein mittleres Maxima nullter Ordnung sowie daneben angeordnete Maxima höherer Ordnung, wobei alle diese Maxima um die mathematische Beugungsebene herum angeordnet sind, in welcher der beleuchtende Laserstrahl liegt, der bezogen auf die hier gewählte Darstellung als senkrecht zur Papierebene angenommen ist.
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Die Beugungsebene im Sinne der Erfindung ist in der Figur eins als BE bezeichnet und umfasst gegenüber der mathematischen Beugungsebene (die infinitesimal dünn wäre) auch noch diejenigen Bereiche, in denen sich senkrecht zur mathematischen Beugungsebene Lichtintensitäten ergeben, die im Wesentlichen darauf zurückzuführen sind, dass der zur Beleuchtung herangezogene Laserstrahl senkrecht zur Beugungsebene eine endliche Ausdehnung, nämlich eine Laserstrahlprofilhöhe, aufweist.
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Im Sinne der Erfindung werden als außerhalb der Beugungsebene liegende Bereiche, die hier in der Höhe durch geschweifte Klammern dargestellt sind, solche Bereiche B1 oder B2 verstanden, in denen die Lichtintensität in den einzelnen Maxima mindestens auf 10% der Maximalintensität der betrachteten Beugungsordnung oder kleiner abgenommen hat. Diese Bereiche B1 und B2 können bei allen Ausführungen auf eine bestimmte Höhe an Pixeln und Breite an Pixel in einem Kamerabild beschränkt sein, welches eine messtechnische Repräsentation der dort vorliegenden Intensitätsverteilung wiedergibt.
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Erfindungsgemäß werden Intensitätsverteilungen also im Bereich B1, d. h. oberhalb der Beugungsebene BE, oder im Bereich B2 unterhalb der Beugungsebene BE messtechnisch erfasst, zum Beispiel mit einem Kamerasensor, um aus der Verteilung der Intensitäten in einem solchen Bereich auf die Art der Faser zu schließen.
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Hier zeigt die 1, dass mit Bezug auf eine Polyesterfaser in den Bereichen B1 und/oder B2 keinerlei Lichtintensitäten vorliegen, da eine Polyesterfaser eine vollständig glatte Oberfläche hat und das Beugungsbild somit ausschließlich nur geprägt ist durch die Beugungserscheinung innerhalb der Beugungsebene BE, die auf die längs erstreckte Faser mit einem bestimmten Durchmesser zurückzuführen ist.
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Aufgrund der Tatsache, dass in den Bereichen B1 oder B2 keine oder allenfalls eine geringe Lichtintensität vorliegt, was zum Beispiel durch eine Aufintegration aller Intensitätsmesswerte in jedem Pixel dieser Bereiche des erfassten Kamerabildes und Vergleich mit einem Grenzwert festgestellt werden kann, kann demnach auf das Vorliegen einer Kunstfaser geschlossen werden.
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Die 2 zeigt im Vergleich das Beugungsbild einer Viskosefaser, die ebenso zu den Kunstfasern gezählt werden kann und die zwar keine vollständig glatte Oberfläche, jedoch lediglich Riefen in Längsrichtung der längs erstreckten Faser aufweist, sodass dies dazu führt, dass die einzelnen in der 1 noch diskreten Beugungsmaxima nullter und höherer Ordnungen innerhalb der Beugungsebene BE nicht mehr voneinander getrennt werden können.
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Innerhalb der betrachteten Bereiche B1 und B2 außerhalb der Beugungsebene BE kommt es daher auch bei einem Beugungsbild einer Viskosefaser nicht zu signifikanten Intensitäten, sodass auch diese Faser aufgrund des Intensitätsmangels in den überwachten Bereichen als Kunstfaser klassifiziert werden kann mit dem eingangs beschriebenen bzw. zu 1 benannten Vergleichsverfahren.
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Die 3 zeigt das Beugungsbild einer Wollfaser, die auf ihrer Oberfläche Schuppen aufweist, die dazu führen, dass im Beugungsbild auch außerhalb der Beugungsebene BE, das heißt oberhalb und unterhalb von dieser, signifikante Intensitäten zu erfassen sind.
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Aufgrund der Schuppenstrukturierung kommt es außerhalb der Beugungsebene BE zu punkt- bis streifenförmigen Beugungsmaxima, so dass in den Bereichen oberhalb und unterhalb der Beugungsebene BE bereits durch einfache Integration aller Intensitätsmesswerte in dem jeweils erfassten Bereich festgestellt werden kann, dass bei Überschreiten eines Grenzsummenwertes eine natürliche Faser vorliegt.
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Im Vergleich zu 4, die das Beugungsbild einer Kaschmirfaser zeigt, wird deutlich, dass auch innerhalb der Gruppe der Naturfasern die besonders hochwertige Kaschmirfaser von den kostengünstigeren üblichen Wollfasern unterschieden werden kann.
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So zeigt sich beispielsweise an dem hier dargestellten Bild, dass die Beugung an den Schuppen der Oberfläche der Faser in den flächigen Bereichen B1 und B2 außerhalb der Beugungsebene BE zu in der Höhe kleineren und in der Breite größeren Intensitätsmaxima führt im Vergleich zur Wollfaser der 3.
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Z. B. durch bildauswertende Feststellung des Verhältnisses von Höhe zu Breite in einem Beugungsmaximum einer Kaschmirfaser, welches auf die Schuppenstruktur zurückzuführen ist, kann somit eine Unterscheidung gegenüber einer Wollfaser vorgenommen werden, da der Quotient aus Höhe dividiert durch Breite bei einer Kaschmirfaser kleiner ist als bei einer Wollfaser.
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Zwei Verfahren zur Feststellung des Verhältnisses von Höhe und Breite sind im allgemeinen Teil der Beschreibung näher erläutert.
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Es ist auch festzustellen, insbesondere bei gleichen Untersuchungsbedingungen (z. B. Feuchte), dass die Intensitätsverteilung bei einer Kaschmirfaser näher an der Beugungsebene angeordnet sein kann als dies bei einer Wollfaser der Fall ist. So kann auch durch eine qualitative Auswertung des Abstandes der messbaren Intensitätsverteilung von der Beugungsebene BE auf den Fasertypus geschlossen werden.
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Ergänzend besteht desweiteren auch die Möglichkeit, auch das Beugungsbild innerhalb der Beugungsebene BE insbesondere für eine Plausibilitätsprüfung heranzuziehen, da aus den Beugungsmaxima innerhalb der Beugungsebene unmittelbar auf den Faserdurchmesser senkrecht zur Faserlängserstreckungsrichtung geschlossen werden kann, gemäß den üblichen Formeln der geltenden Physik bei der Beugung am Steg.
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So kann insbesondere das Ergebnis der Feststellung, dass eine Kaschmirfaser vorliegt, gegengeprüft werden durch Ermittlung des Faserdurchmessers aus den Intensitätsverteilungen des Beugungsbildes in der Beugungsebene.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise bereitgestellt werden, da keinerlei aufwändige Versuchsapparatur benötigt wird abgesehen von einer Laserlichtquelle, einer Vorrichtung zur Einspannung einer einzelnen Faser, um diese mit Laserlicht zu beleuchten, sowie einem Kamerasensor, um in einem Abstand von der eingespannten Einzelfaser das Beugungsbild zu erfassen und einer Datenverarbeitungsanlage, die z. B. als Laptop ausgebildet sein kann.
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Das erfasste Beugungsbild kann von der Kamera an die Datenverarbeitungsanlage bereitgestellt werden, die ein oder mehrere Programme abarbeitet zur Auswertung des erhaltenen Bildes in denjenigen Bildbereichen, die außerhalb der Beugungsebene angeordnet sind und die üblicherweise eine pixelweise Repräsentation von Intensitätsmesswerten umfassen.
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Beispielsweise kann eine gesamte Untersuchungsapparatur in einem mobilen Koffer angeboten werden, umso beispielsweise auch Zollbehörden oder Prüfpersonen jederzeit und an jedem Ort die Möglichkeit zur Untersuchung von Fasern zu geben.
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Lediglich bei deklarierten Fasergemischen einer textilen Probe ist darauf zu achten, dass eine der ausreichenden Statistik genügende Anzahl von Fasern überprüft wird, um die Korrektheit der Deklaration zu verifizieren.
