DE69327840T2

DE69327840T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung und Klassifizierung von Trashteilen in Faserproben

Info

Publication number: DE69327840T2
Application number: DE69327840T
Authority: DE
Inventors: Joseph C. Baldwin; Michael E. Galyon; Frederick M. Shofner; Chu Youe-T
Original assignee: Zellweger Uster Inc
Current assignee: Uster Technologies AG
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2013-12-21
Also published as: JPH0763702A; DE69327840D1; CN1099477A; EP0606620B1; EP0606620A1; JP3613772B2; CN1048807C

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Eigenschaften von Teilchen in einer Probe textilen Materials einschliesslich Schalenteile.

Querverweis auf verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung ist eine Fortsetzung des US-Patentes Nr. 5,469,253 mit dem Titel: "Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen verschiedener Eigenschaften an einzelnen textilen Proben mit automatischer Zuführung" und des US-Patentes Nr. 5,270,787 mit dem Titel: "Elektrooptisches Verfahren und Vorrichtung für die Messung verschiedener Eigenschaften einzelner Teilchen in Faserproben und anderen Proben mit hoher Geschwindigkeit" dessen Offenbarung durch diesen Querverweis auf die entsprechende und später zitierte WO 91/14169 dieser Anmeldung zugerechnet wird.

Umfeld der Erfindung

Das dieser Erfindung vorausgehende Instrument wird von der Zellweger Uster Inc. hergestellt und ist unter dem Namen AFIS (für Automatisches Faser Test Instrument) bekannt. Dieses Instrument teilt Fasern und Nissen einem ersten und Schalenteile einem anderen Luftstrom zu, unter Benützung einer Vorrichtung, die aus dem US-Patent Nr. 4,512,060 bekannt ist. Schalenteile sind als Fremdmaterial definiert, das eine Grösse von mehr als 50 um hat. Manchmal wird dieses Fremdmaterial als Schmutz- und Schalenteile bezeichnet, aber wir werden hier einfachheitshalber den Begriff "Schalenteile" verwenden. Mit dem Vorgänger AFIS war es notwendig, drei gleiche Proben von Textilmaterial separat zu prüfen, um Angaben über Fasern, Nissen und Schalenteile zu erhalten. Eine Prüfung einer eigenen Probe des Textilmaterials war für jede Art Teilchen notwendig. Obwohl AFIS zu jener Zeit die besten Daten von automatischen und schnellen Textilprüfgeräten lieferte, gab es einen Bedarf für bessere Daten und höhere Geschwindigkeit. Ein verbesserter Sensor wurde entdeckt und im US-Patent Nr. 5,270,787 veröffentlicht und das Gerät, mit dem verbesserten Sensor, das ebenfalls als AFIS bekannt ist, wird von Zellweger Uster Inc. hergestellt. Um Klarheit zu schaffen und Einheitlichkeit mit den Referenzen zu schaffen, soll das erste Gerät AFIS-0 und das Gerät mit dem verbesserten Sensor AFIS-1 genannt werden.
Die vorliegende Erfindung ist eine weitere Verbesserung von AFIS-1 und betrifft hauptsächlich die Prüfgeschwindigkeit. Man hat zuerst entdeckt, dass der verbesserte Sensor des AFIS-1 Daten liefert, die es ermöglichen im Wesentlichen gleichzeitig Messungen von verschiedenen Grössen an derselben Probe textilen Materials zu machen. Mit im Wesentlichen gleichzeitig verstehen wir, dass Daten über Nissen, Fasern und Schalenteile aus der Prüfung einer einzigen Probe textilen Materials erhalten werden und dabei im Wesentlichen alle Nissen und Schalenteile gemessen und eine aussagekräftige Probe des textilen Materials detektiert und ausgemessen wird. Deshalb kann dank der Verbesserung darauf verzichtet werden, drei verschiedene Prüfungen an üblicherweise 3-5 Kopien dreier verschiedener Proben durchzuführen um Daten über Nissen, Schalenteile und Fasern zu gewinnen. Es wurde auch erkannt, dass solche Daten auf Wunsch auch mit nur einem Sensor erhalten werden könnten. Die oben erwähnten Fortschritte in der Prüfgeschwindigkeit werden durch eine neue Prüfschaltung ermöglicht, die eine hybride analog und digital arbeitende Schaltung gemäss der vorzugsweisen Ausführung ist. Die Prüfgeschwindigkeit konnte %m Vergleich zu AFIS-0 und AFIS-1 um einen Faktor drei erhöht werden.
Mit dem Aufkommen der Behandlung bei hohen Geschwindigkeiten, ist es notwendig, eine genaue und schnelle Kennzeichnung der Teilchen in einer Probe durchführen zu können. Obwohl die bekannte Zählung von einzelnen Schalenteilen und Fasern sowie Angaben über ihre Grösse manchmal genügen, werden auch detailliertere Angaben über Nissen und Schalenteile gefordert.
Nissen in Textilien aus Fasern werden allgemein als kleine Klumpen oder Verknotungen von Fasern bezeichnet. Sie sind einer von drei wichtigen Bestandteilen der Stapelfaser. Aber, die Nissen können wieder in drei Kategorien unterteilt werden, nämlich mechanisch erzeugte Nissen, Schalenteil-Nissen und glänzende (oder unreife) Nissen. Eine mechanisch erzeugte Nisse wird während dem Öffnen, Entkörnen und Kardieren der Baumwolle erzeugt und kann Durchmesser von 0.1 mm bis 5 mm aufweisen. Sie bestehen aus eng geknüpfter Baumwolle oder aus künstlichen Fasern mit einem Kern und einem langen Faserschwanz, der während der Verarbeitung nicht geöffnet werden kann. Schalenteil-Nissen oder Schalenteil-Fragmente bestehen aus einer Ansammlung von Fasern, die mit einer Schale des Baumwollsamens verbunden bleiben. Bei Lichte besehen, erscheinen sie als kleine, an einem dunklen Kern befestigte Faserbüschel. Eine glänzende Nisse oder eine schwer färbbare Nisse besteht aus einer Ansammlung von sehr unreifen oder toten Baumwollfasern. Sie werden am Baumwollsamen gebildet, wenn ein Teil oder der ganze Samen eine Belastung erfährt, die den Reifeprozess der Fasern stoppt. Die daraus entstehenden Fasern sind sehr dünn und schwach mit geringer seitlicher Steifigkeit und können leicht feste und dichtbepackte Klumpen mit parallelen Fasern bilden. Diese sehr unreifen Fasern können Farben nicht richtig absorbieren und ergeben weisse Flecken und Entfärbungen im fertigen Gewebe. Diese glänzenden Nissen können an der Schale des Samens anhaften.
Davon ausgehend ist es nun leicht, die Bedeutung der Klassierung der Nissen in diese Kategorien zu verstehen. Mechanisch erzeugte Nissen deuten auf eine agressive Verarbeitung durch die Maschinen hin. Deshalb wird eine genaue Zählung dazu verwendet um die Einstellung der Maschinen zu verbessern oder sogar um diese zu überholen. Die Unterscheidung von Polyester als häufigste künstliche Faser und Baumwollnissen ist wichtig, weil sie oft getrennt voneinander verarbeitet werden und im Band im Streckwerk vermischt werden.
Fragmente von Samenschalen stammen von der Baumwollpflanze. Deren Anzahl wird durch die Art der Entkörnung, der Reinigung und durch die Baumwollart beeinflusst. Fragmente von Samenschalen sind insofern unangenehm, als sie eine Hauptursache für Garnfehler sind. Die Zahl solcher Teilchen pro Gewichtseinheit gibt dem Pflanzer nützliche Hinweise über die Zähigkeit zwischen dem Samen und der Faser, dem Entkörner solche über die Wirkung des Samenausscheidungsprozesses und dem Betreiber über die Qualität des Rohmaterials.
Die Zahl glänzender Nissen ermöglicht Voraussagen über die Färbbarkeit der verarbeiteten und versponnenen Baumwolle. Insbesondere ergibt die Zahl dieser glänzenden Nissen pro Gramm eine Voraussage über die Qualität der Erscheinung des fertigen und gefärbten Gewebes und erlaubt es dem qualitätsbewussten Spinner das Material mit der besten Qualität der anspruchsvollsten Anwendung zuzuweisen.
Die Menge und die Qualität von Schalenteilen in einer Faserprobe ist für die Textilhersteller aus vergleichbaren, wie oben erläuterten Gründen wichtig. Schalenteile in der Baumwolle kommen in erster Linie bei mechanischem Pflücken vor, können als faserig oder nicht-faserig klassiert werden und können weiter Unterklassen für faserige Rinde, faseriges Gras oder Laub, flockiges Gras oder Laub, dicke Schalenteile (Samenschalenfragmente mit Rinde), Staub oder Faserfragmente zugewiesen werden. Die Klassierung der Schalenteile in einer Probe macht Probleme in der Vorverarbeitung erkennbar, ermöglicht Korrekturen bei der Verarbeitung und hilft die Qualität des Endproduktes (meistens Garn) aus den Fasern vorauszusagen.
Deshalb werden viel mehr und detaillierte Angaben über das Rohmaterial und insbesondere über die Nissen verlangt, bevor ein Textil-Hersteller die Wirkung und die Qualität des Verarbeitungsprozesses markant erhöhen kann. Dieser Bedarf reicht vom Pflanzer und Entkörner von Baumwolle über den Garn- oder Fadenspinner bis schliesslich zur Weberei.
WO 91/14169, als Dokument, welches den am nächsten liegenden Stand der Technik zeigt, betrifft ein elektrooptisches Verfahren und eine Vorrichtung für Hochgeschwindigkeits-Vielfachmessung von einzelnen Teilchen in Fasern oder anderen Proben. Dabei wird ein Fluidstrom vorgeschlagen, der Teilchen einzeln an einen optischen Sensor abgibt, der Sensorsignale erzeugt, die für Daten verwendet werden, die Parametern wie Geschwindigkeit, Länge, Faserbandbreite, Querschnittsfläche usw. entsprechen. Allerdings sind keine Mittel für die Klassierung der erfassten Teilchen in diesem Dokument beschrieben.
DE 39 28 279 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Teilchen wie Schalenteile, Nissen, Samenschalen in textilem Rohmaterial wie Baumwolle mit elektrooptischen Mitteln. Dazu wird eine dünne und durchgehende Schicht aus diesem Material gebildet, worin die Teilchen durch einen Sensor erfasst werden können. Es sind auch Mittel vorhanden, um die erfassten Teilchen nach ihrer Grösse zu klassieren. Da die Grösse aber nur eine mögliche Eigenschaft eines Teilchens ist, die für eine Klassierung verwendbar ist, werden damit nicht alle wichtigen Eigenschaften eines Teilchens erfasst, die bei der Klassierung berücksichtigt werden sollten. So ermöglicht dieses Verfahren und diese Vorrichtung nur eine sehr grobe Klassierung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Messung von Eigenschaften von Teilchen in einer Probe textilen Materials vorgesehen ist, wobei diese Probe mindestens auch Schalenteile enthält. Die Probe wird von einer Zuführeinrichtung bereitgestellt und ein Prozessor mit einem Eingang und einem Ausgang erhält die Probe und verarbeitet sie um die Teilchen darin zu vereinzeln und als Einzelteile am Ausgang abzugeben. Eine Transportvorrichtung ist vorgesehen, um vereinzelte Teilchen einem Sensor zuzuführen, wo mindestens eine Eigenschaft eines Teils der Teilchen inklusive Schalenteile erfasst wird, die durch diese Transportvorrichtung bewegt werden. Der Sensor erzeugt charakteristische Signale, die der erfassten Eigenschaft entsprechen und die Signale werden Mitteln zur Analyse zugeführt, die diese charakteristischen Signale untersuchen um Signale zu erkennen, die mindestens Schalenteilen entsprechen. Die Mittel zur Analyse enthalten auch Teilbereiche zur Untersuchung dieser charakteristischen Signale, die Schalenteilen entsprechen und die diese Signale weiter analysieren um sie entsprechend einem der verschiedenen Arten von Schalenteilen zu klassieren. Die Mittel zur Analyse weisen auch Mittel zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Teilchens, das durch den Sensor erfasst wird, auf, indem diese charakteristischen Signale untersucht werden. Die Erfindung wird durch Mittel gekennzeichnet, die die Geschwindigkeit mit einer Schwelle vergleichen und die die Teilchen einer von mehreren Klassen für Schalenteilchen zuordnen. Diese Klassierung basiert teilweise auf einem Vergleich der Geschwindigkeit mit einer Schwelle. Diese Mittel zur Klassierung arbeiten bei der Klassierung in die verschiedenen Arten von Schalenteilen teilweise mit einem Vergleich der Geschwindigkeit mit einer Schwelle.
In einer besonderen Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung weisen diese Mittel zur Analyse weitere Mittel zum Erkennen eines Spitzenwertes aus diesen Signalen eines Schalenteilchens, sowie Mittel zum Vergleichen dieses Spitzenwertes mit einer Schwelle und Mittel zur Zuordnung des Teilchens zu einer von mehreren Arten von Schalenteilen auf, wobei die Zuordnung teilweise aufgrund des Vergleiches des Spitzenwertes mit der Schwelle erfolgt.
Entsprechend eines weiteren Aspektes der Erfindung, arbeiten die Mittel zur Klassierung eines Teilchens in eine von zwei Gruppen teilweise basierend auf dem Vergleich des Spitzenwertes mit der Schwelle. Die erste Gruppe besteht aus Schmutz oder Faserfragmenten und die zweite Gruppe besteht aus dicken oder flockigen Schalenteilen. Weiter ist das entsprechende Verfahren der Erfindung durch Anspruch 5 gekennzeichnet.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die vorliegende Erfindung wird am besten verstanden werden, wenn die nachfolgenden genauen Beschreibungen von vorzugsweisen Ausführungen zusammen mit den Figuren beachtet werden, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Faserprüfgerätes als vorzugsweise Ausführung der vorliegenden Erfindung von aussen ist;
Fig. 2 ein etwa diagrammatischer Schnitt eines automatischen Zuführmechanismus mit einem Magazin ist;
Fig. 3 ein etwa diagrammatischer Schnitt am Ende des Magazins, wie in Fig. 2 gezeigt, ist;
Fig. 4 ein etwa diagrammatischer Schnitt des Zuführkopfes und des Magazins ist;
Fig. 5 ein etwa diagrammatischer Schnitt eines Zuführfingers und einer Zuführrolle von der Seite gesehen ist;
Fig. 6 ein Blockschema des Rechner- und Steuersystems zur Steuerung des automatischen Zuführmechanismus ist;
Fig. 7 eine Ausführung einer Vorrichtung zur Vereinzelung der Teilchen, die Proben vom automatischen Zuführmechanismus erhält und einen einzelnen Sensor, der Teilchen von der Vorrichtung zur Vereinzelung erhält, zeigt;
Fig. 8 eine etwa diagrammatische Ansicht einer weiteren Ausführung einer Vorrichtung zur Vereinzelung und eines Sensors zeigt;
Fig. 9 eine weitere Ausführung einer Vorrichtung zur Vereinzelung und eines Sensors zeigt;
Fig. 10 ein Blockschema eines Systems zur Analyse, woraus die Detektoren und analog arbeitenden Verstärker der Sensoren erkennbar sind, und ein Datenerfassungselement zeigt;
Fig. 11 ein von der Fig. 10 abgeleitetes verallgemeinertes Blockschema zeigt;
Fig. 12 analoge Verläufe von Signalen aus dem Sensor zeigt;
Fig. 13 ein Flussdiagramm zeigt, das angibt wie der Rechner Daten erfasst und analysiert und Daten über Nissen, Schalenteile und Fasern klassiert;
Fig. 14 ist ein Venn-Diagramm, das die Beziehung zwischen den elektro-optischen Parametern der Teilchen zeigt;
Fig. 15a, 15b und 15c Darstellungen von drei Klassen von Nissen sind;
Fig. 16a einen weiteren Sensor im System gemäss Fig. 7 zeigt;
Fig. 16b den Sensor aus Fig. 16a wie er an das Datenerfassungselement angeschlossen ist zeigt;
Fig. 17 Darstellungen von Signalverläufen zeigt, die durch verschiedene Nissen erzeugt werden, die den Sensor aus Fig. 16 durchlaufen;
Fig. 18 ein Flussdiagramm des Klassifizierungsprogramms für Nissen zeigt;
Fig. 19 ein Kuchendiagramm, dass die Klassen für Nissen zeigt;
Fig. 20 ein Kuchendiagramm betrifft, das die Klassen für Schalenteile zeigt;
Fig. 21 eine Darstellung verschiedener Arten von Schalenteilen zeigt; und
Fig. 22a, 22b und 22c Flussdiagramme eines Programmes für die Klassierung von Schalenteilchen zeigt.

Genauere Beschreibung

Wenden wir uns nun den Zeichnungen zu, in denen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen. Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Textilprüfgerätes 10 von aussen, das eine vorzugsweise Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Prüfgerät 10 hat ein Hauptgehäuse 12 mit einer automatischen Drehscheibe 14, die zum Halten der textilen Proben oben auf dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Ein Zuführkopf 16 erstreckt sich von der Drehscheibe 14 bis in das Prüfgerät 10 um textile Proben zu laden.
Der Betrieb des Prüfgerätes 10 wird vom Rechner 18 gesteuert welcher mit dem Bediener über eine Anzeige 20 und eine Tastatur 22 zusammenwirkt. In der vorzugsweisen Ausführung wird das Prüfgerät 10 benützt um textiles Prüfmaterial zu prüfen und es ist besonders dazu ausgebildet, um Eigenschaften von textilen Fasern, Nissen und Schalenteilen zu messen. Aber das Prüfgerät 10 würde ebensogut für jedes Teilchen benützbar sein, das bezüglich Grösse und Gewicht zu den vorstehend erwähnten textilen Teilchen vergleichbare Eigenschaften hat.
In Fig. 2 ist eine diagrammartige Aufsicht eines Magazins 24 und eines Zuführkopfes 16 gezeigt. Das Magazin 24 liegt in der Drehscheibe 14, die in Fig. 1 gezeigt ist, und enthält mehrere (20 bis 200) Behälter 26, die sich längs des Magazins 24 erstrecken und längliche Proben des Textilmaterials aufnehmen können. In Fig. 3 ist ein diagrammartiger Schnitt eines Teils des Magazins 24 gezeigt. Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, bilden die Behälter 26 im Magazin 24 Kanäle, die eine Tiefe und eine horizontale Breite von je etwa 25 mm (1 Zoll) aufweisen. Das Magazin 24 liegt auf einem Gestell 28, welches durch einen Schrittmotor 30 in horizontaler Richtung entsprechend Pfeilen 32 und 34 in Fig. 2 angetrieben ist. So bewegt (oder indexiert) der Schrittmotor 30 das Magazin 24 horizontal um einen gewünschten Behälter 26 auf einen Zuführkopf 16 auszurichten. Wenn de r gewünschte Behälter 26 mit dem Zuführkopf 16 fluchtet, wird die Probe im Behälter 26 durch den Zuführkopf 16 entfernt und an das Prüfgerät 10 abgegeben um geprüft zu werden.
In Fig. 4 ist ein diagrammatischer Seiten-Schnitt des Zuführkopfes 16 und des Magazins 24 gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, liegt eine schlanke längliche textile Probe 36 in einem der Behälter 26 im Magazin 24. Die Probe 36 wird durch Riemen 38 und 40 des Zuführkopfes, die auf einem Rahmen befestigt sind, wie er durch unterbrochene Linien 42 dargestellt ist, erfasst. Der Rahmen 42 ist drehbar auf einem Bolzen 44 angeordnet und die Lage des Rahmens 42 ist durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung 46 gesteuert, die den Rahmen 42 entlang einem Bogen 48 entsprechend einem Pfeil 48 hebt oder absenkt. So ist die Kolben-Zylinder- Anordnung 46 geeignet um die Riemen 38 und 40 abzusenken, so dass sie die Probe 36 erfassen und von der Probe 36 weg anzuheben, so dass das Magazin 24 ohne Berührung mit den Riemen 38 und 40 bewegt werden kann. Wenn sie die Probe 36 erfassen, treiben die Riemen 38 und 40 die Probe 36 in ein oberes Förderrad 50, das wiederum die Probe an einen Fördertisch 52 abgibt.
In Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Fördertisches 52 gezeigt. Das obere Förderrad 50 gibt die Probe an den Fördertisch 52 ab und ein Treiber 54 erfasst und treibt die Probe unter ein Förderband 54, das unmittelbar über und parallel zum Fördertisch 52 angeordnet ist. Das Förderband 54 treibt die Probe entlang dem Fördertisch 52, was der letzte Schritt im automatischen Zuführkopf 16 des Prüfgerätes 10 ist. Optische Sensoren 60 und 62 sind angeordnet um An- oder Abwesenheit einer Probe 36 von textilem Material im Zuführmechanismus 16 anzuzeigen. Der Sensor 60 ist am Ausgang des Förderbandes 50 angeordnet, um den Fördertisch 52 im dem Bereiche zu überwachen, der vom Stössel 56 durchquert wird. Der Sensor 62 ist an dem, dem Fördertisch 54 zugekehrten Ende des Förderbandes 54 angeordnet.
Zu den in den Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigten Riemen 38, 40, oberem Förderrad 50 und Förderband 54 versteht sich, dass die Antriebe inklusive Motoren, Steuerung und Verbindungen dazwischen, die notwendig sind um diese Förderbänder in bekannter Weise zu betreiben, darunter fallen. Ebenso sind als Sensoren 60 und 62 bekannte Sensoren mit bekannten Speisungen und Verbindungen zu verstehen. So stellen die Kolben-Zylinder- Anordnung 46 und der Stössel 54 wie auch die doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung 58 und der Stössel 56 bekannte Anordnungen dar, inklusive Druckluft Speisung und Steuerung.
Die Arbeitsweise dieser Elemente einschliesslich Steuerung werden am besten unter Hinweis auf die Fig. 6 verstanden, welche ein Blockdiagramm des Rechners 18 und der Steuerung für den automatischen Zuführkopf 16 darstellt. Wenn das Prüfgerät 10 eingeschaltet wird, so gibt der Rechner 18 einen Befehl an die Schrittsteuerung 64 ab um das Magazin 24 in die Anfangslage zu bewegen, wie dies die Fig. 2-6 zeigen, wo der erste Behälter 26 zu dem automatischen Zuführkopf 16 ausgerichtet ist. Wenn das Magazin 24 in der gewünschten Lage ist, gibt der Rechner 18 Befehle an die Steuerung des Förderkopfbandes 66 und die Zylindersteuerung 68 ab, welche die Riemen 38 und 40 antreibt und den Zylinder 46 zum Absenken des Riemens 38 zum Erfassen der Probe 36 aktiviert. Der Rechner 18 gibt auch einen Startbefehl an die Steuerung 70 des oberen Förderbandes und an die Steuerung 72 des Fördertisches ab, damit die Arbeit des oberen Förderbandes 50 und des Fördertisches 54 beginnen kann.
Nachdem der Rechner 18 Befehle ausgegeben hat, die bewirken sollen, dass die Riemen 38, 40 und 50 eine Probe an den Fördertisch 52 abgeben, wird der Rechner 18 das Signal vom Sensor 60 überwachen und, wenn eine Probe auf dem Fördertisch 52 erkannt ist, wird der Rechner 18 an die Steuerung 74 des Stössels einen Befehl zur Betätigung des Zylinders 58 des Stössels 54 senden, der den Stösselfinger 56 vorwärts gegen die Förderrolle 54 schiebt und dabei die Probe 36 auf dem Tisch 52 unter das Förderband 54 schiebt. Falls der Rechner 18 die Probe durch den Sensor 62 nicht innert etwa anderthalb Sekunden nachdem der Stösselfinger 56 betätigt wurde erkannt hat, wird der Rechner 18 einen weiteren Befehl an die Steuerung 74 des Stössels senden, der bewirkt, dass der Stösselfinger S6 die Probe unter die Förderrolle 54 schiebt. Dieser Vorgang wird fünf mal wiederholt und wenn der Sensor 62 nach fünf Wiederholungen die Probe nicht erfasst hat, wird der Rechner 18 Befehle zum Abbrechen aller Aktionen des Zuführmechanismus 16 und eine Fehlermeldung an der Anzeige 20 ausgeben, die einen Stau im Fördermechanismus nahelegt.
Wenn kein Stau vorhanden ist, wird der Rechner 18 die Signale von den optischen Sensoren 60 und 62 untersuchen um herauszufinden, ob eine Probe im automatischen Zuführmechanismus vorhanden ist oder nicht. Unter normalen Bedingungen werden beide Sensoren eine Probe 36 anzeigen. Wenn kein Sensor eine Probe anzeigt, wird der Rechner 18 weitere 10 Sekunden warten und die Signale von den optischen Sensoren 60 und 62 nochmal analysieren. Wenn kein Sensor eine Probe 36 anzeigt, wird der Rechner einen Befehl an die Zylindersteuerung 68 ausgeben um den Rahmen 42 und die Riemen 38 und 40 an und vom Magazin 24 wegzuheben. Dann wird der Rechner 18 einen Befehl an die Schrittsteuerung 64 abgeben, der bewirkt, dass der Schrittmotor 30 das Magazin 24 um eine Einheit weiterschiebt und den zweiten Behälter 26 mit dem Zuführmechanismus 16 ausrichtet. Der Rechner 18 wird dann erneut Befehle an die Zylindersteuerung 68 abgeben um die Riemen 38 und 40 abzusenken, so dass sie die Probe im zweiten Behälter 26 erfassen. Dann wird der Rechner 18 die Signale von den optischen Sensoren 60 und 62 erneut untersuchen um herauszufinden, ob eine Probe vorhanden ist und wird das Magazin weiterbewegen bis eine Probe im Zuführmechanismus erkannt ist.
Wenn beide optischen Sensoren 60 und 62 sofort eine Probe 36 im Zuführmechanismus 16 entdecken, wird die Probe vielleicht ganz durch den Zuführmechanismus hindurch gefördert. Der Rechner 18 tastet die Signale der optischen Sensoren 60 und 62 regelmässig ab und wenn diese Sensoren 60 und 62 Abwesenheit einer Probe 36 im Zuführmechanismus 16 erkennen, wird er für eine bestimmte Verweilzeit, ungefähr 10 Sekunden warten und andere Vorgänge des Prüfgerätes 10 prüfen. Angenommen alles arbeitet normal, wird der Rechner nach der Verweilzeit Befehle an die Zylindersteuerung 68 und die Schrittsteuerung 64 abgeben um das Magazin 24 zum nächsten Behälter 26 weiterzubewegen.
Nachdem die Probe aus dem letzten Behälter 26 durch den Zuführmechanismus 16 entnommen, oder ein Versuch dazu gemacht wurde, nimmt der Rechner 18 an, dass das Magazin 24 nun leer ist und er wird ein Symbol an der Anzeige 20 erscheinen lassen, das vom Betreiber verlangt, dass das Magazin 24 mit textilen Proben neu geladen und der automatische Zuführvorgang neu gestartet wird.
In Fig. 7 wird eine Vereinzelungsvorrichtung 80 für Fasern sowie ein Sensor 82 gezeigt. Die Vorrichtung 80 erhält vom Fördertisch 52 und der Förderrolle 54 textile Proben 36. Die Aufgabe der Vorrichtung 80 besteht darin, Teilchen einzeln abzugeben, die ihr zugeführt werden. In der bevorzugten Ausführung gibt die Vereinzelungsvorrichtung 80 Nissen, Schalenteile und Fasern einzeln ab und vereinzelt die verschiedenen Arten von Teilchen.
Die Vereinzelungsvorrichtung 80 enthält ein Zuführrad 81, das die Proben vom Fördertisch 52 enthält und die Probe 36 in die Vereinzelungsvorrichtung 80 eingibt. Klimatisierte Luft wird der Vereinzelungsvorrichtung über Zuführkanäle 83, 84, 85 und 86 zugeführt. (Druckluft, die die Vereinzelungsvorrichtung spühlt oder reinigt, wird für kurze Zeiten wie 0.5 Sekunden über den Kanal 87 zugeführt.) Die Probe 36 wird gesteuert der Vereinzelungsvorrichtung 80 durch das Zuführrad 81 zugeführt und die Teilchen werden durch den gelochten Zylinder 88 und den geschlossenen Zylinder 90 zusammen mit den Kardendeckeln 94, 95 und 96 verarbeitet. Diese Verarbeitung trennt die Teilchen wie Nissen, Fasern und Schalenteile voneinander und vereinzelt die Teilchen, so dass die Teilchen einzeln (in vereinzeltem Zustand) an den Ausgang 92 der Vorrichtung 80 gelangen.
Die Vereinzelungsvorrichtung 80 ist im wesentlichen die, die im US-Patent Nr. 4,512,060 offengelegt ist und diese Offenlegung wird hiermit hier eingeschlossen. Der grösste konstruktive Unterschied an der Vereinzelungsvorrichtung 80 im Vergleich zum US-Patent Nr. 4,512,060 ist die Anordnung von gestaffelten doppelten Leitblechen 98 und 100, die über den Luftzufuhrkanälen 83 und 86 angeordnet sind. Die Leitbleche 98 und 100 erlauben es der Luft durch die Leitbleche 98 und 100 in die Vereinzelungsvorrichtung 80 zu fliessen aber sie verhindern, dass Schalenteile oder andere Teilchen duch die Durchgänge 83 und 86 aus der Vorrichtung ausgeworfen werden. Im Gegensatz zur Vorrichtung gemäss US 4,512,060 werden aber alle Teilchen in der Vorrichtung 80 verarbeitet und durch den Ausgang 92 in die Leitung 102 abgegeben. Die Leitung 102 fördert die Teilchen in einem Luftstrom in einen dichten Raum 104. Das Ende der Leitung 102 mündet in eine Düse 106 und eine gegenüberliegende Düse 108 ist im Raum 104 auf die Düse 106 so ausgerichtet, dass dazwischen eine Öffnung besteht. Die Düse 108 ist an die Leitung 110 angeschlossen, die ihrerseits an eine Vakuumquelle 112 angeschlossen ist, die Vakuum erzeugt und in den Leitungen 102 und 110 und den Düsen 106 und 108 eine Luftströmung erzeugt. Im Raum 104 ist eine Lichtquelle 114 angeordnet, die Licht durch die Öffnung zwischen den Düsen 106 und 108 auf zwei auf die Abschattung reagierende Sensoren 116 und 118 leitet, die nebeneinander, wie in Fig. 7 gezeigt, angeordnet sind. Bezogen auf die Luftströmmung in den Düsen 106 und 108 ist der Sensor 118 nach dem Sensor 116 angeordnet. Die Signale der Sensoren 116 und 118 werden über Verstärker 120 und 122 ausgegeben und Abschattungssignale VE1 und VE2 liegen in den Leitungen 124 und 126 an.
Ein Streulichtsensor 128 mit einem Linsensystem 129 und einer Blende 130 ist für die Erfassung von vorwärtsgestreutem Licht vorgesehen, das durch Teilchen 133, die in der Öffnung zwischen den Düsen 106 und 108 durchgehen, in einem Winkel von etwa 40º vorwärts gestreut werden. Der Ausgang des Streulichtsensors 128 liegt an einem Verstärker 131 an, der ein Vorwärtsstreuungssignal VS in der Leitung 132 erzeugt.
Der Sensor 82 ist wie oben beschrieben im Wesentlichen demjenigen Sensor identisch, der im US Patent Nr. 5,270,787 beschreiben ist und dessen Inhalt der vorliegenden Offenbarung zugerechnet werden soll.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführung der Kombination der Vereinzelungsvorrichtung 80 und des Sensors 82 gezeigt. In dieser Ausführung entspricht der Sensor 82 dem, der in der Fig. 7 gezeigt und beschrieben ist und die Vereinzelungsvorrichtung 80 entspricht im Wesentlichen derjenigen, die im U. S. Patent 4,512,060 beschrieben ist, mit Ausnahme der Art, mit der Schalenteile behandelt werden, nachdem sie die Vereinzelungsvorrichtung 80 verlassen. In der Ausführung gemäss Fig. 8 fehlen die Leitbleche 98 und 100 und die Schalenteile werden durch Luftkanäle 84 und 86, Gegenstromschlitze, CFS herausgeschleudert. Die Zylinder 88 und 90 fördern die Schalenteile durch die Durchgänge 84 und 86 und gegen den Luftstrom darin. Wenn die Schalenteile die Lufteinlässe 138 und 139 erreichen, fördert sie deren Schwung noch bis in die Leitungen 140 und 142 und sie werden in einem Luftstrom von der Vereinzelungseinrichtung 80 weggefördert. Die Leitungen 140 und 142 münden in einen Drallabscheider 143, der eine senkrechte Leitung 144 einschliesst, die nach oben zu einer Luftsenke 146 führt. Diese liefert den notwendigen Saugdruck, der den Luftstrom in den Leitungen 140 und 142 bewirkt. Luft und kleinste Teilchen verlassen den Abscheider 143 über die Leitung 144, aber der grösste. Teil des Staubes und der Schalenteile wird durch die Zentrifugalkraft getrennt und durch die Schwerkraft in den Raum 148 abgesetzt von wo sie durch eine Schnecke selektiv ausgeworfen werden.
Auf Befehl des Rechners 18 werden die Schalenteile aus dem Raum 148 herausgefördert und vom Luftstrom in einer Leitung 152 erfasst. Neben dem Ausgang der Schnecke ist ein Lufteinlass 154 vorgesehen. Der Luftstrom in der Leitung 152 fördert die Schalenteile zu einem Einlass 153 in der Leitung 152. Eine Kolben-Zylinder-Anordnung 155 deckt den Einlass 153 mit einer an der Kolben-Zylinderanordnung 155 befestigten Deckplatte 156 selektiv zu und ab. Die Kolben-Zylinderanordnung und die Schnecke 150 werden durch den Rechner 18 angesteuert. Wenn man die Eigenschaften von Fasern und Nissen messen will, wird die Abdeckplatte 156 gegen den Einlass 153 bewegt und Fasern und Nissen werden dem Sensor 112 im Wesentlichen ohne Schalenteile zugeführt. Wenn man die Eigenschaften von Schalenteilen zu messen wünscht, betätigt der Rechner 18 die Kolben-Zylinder- Anordnung 155 um den Einlass 153 abzudecken und er betätigt auch die Schnecke 150 um Staub und Schalenteile aus dem Raum 148 herauszuschleudern. Die Luftsenke 112 erzeugt dann in der Leitung 152 einen Luftstrom der die Schalenteilchen durch die Leitung 152 in die Leitung 102 und schliesslich durch den Sensor 82 fördert.
Eine weitere Ausführung ist in Fig. 9 gezeigt. In dieser Ausführung ist die Vereinzelungseinrichtung 80 etwa dieselbe wie jene, die im U.S. Patent 4,512,060 gezeigt ist, wobei lediglich die Leitungen 140 und 142 zu einer einzigen Leitung 140 vereinigt und an einen eigenen Sensor 82a angeschlossen sind. Der Luftstrom in der Leitung 141 wird durch eine Luftsenke 112a erzeugt, die etwa der Luftsenke 112 des Sensors 82 entspricht. Die Verwendung der drei obengenannten Ausführungen gemäss den Fig. 7, 8 und 9 kann am besten in Verbindung mit der Funktionsweise der Sensoren, der Datenerfassungselemente und des Rechners 18 verstanden werden.
In Fig. 10 ist eine schematische Darstellung des Sensors 82 und eines Datenerfassungselementes (DAS) 161 gezeigt, wobei eine unterbrochene Linie 160 die physische Trennung zwischen dem Sensor 82 und dem Datenerfassungselement (DAB) 161 zeigt, welches DAB hier auf den Durchgang einer Einzelfaser 159 in der Düse 106 anspricht. Auf der linken Seite der Fig. 10 ist der Sensor 82 genauer dargestellt. Ein Abschattungssensor 116 liefert ein Signal an einen Transimpedanzverstärker 162 dessen Ausgangssignal in einem Verstärker 164 mit einer Spannungsverstärkung von etwa 4.3 verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 164 erscheint in der Leitung 166 und bildet den Kanal mit geringer Verstärkung des ersten Abschattungssensors (VE1-LO). Das Ausgangssignal des Verstärkers 164 liegt am Verstärker 168 an, der einen Verstärkungsfaktor von 12.5 aufweist und das Ausgangssignal, das an der Leitung 170 anliegt bildet den Kanal mit hoher Verstärkung für das erste. Abschattungssignal (VE1-HI).
In einer ähnlichen Bauart wird das Ausgangssignal des zweiten Abschattungssensors 118 durch einen Transimpedanzverstärker 172 an einen Spannungsverstärker 174 mit einem Verstärkungsfaktor 4.3 angelegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 174 liegt an der Leitung 176 an und bildet den Kanal mit geringer Verstärkung für das zweite Abschattungssignal (VE2- LO). Das Ausgangssignal des Verstärkers 174 liegt auch am Verstärker 178 an, der einen Verstärkungsfaktor von 12.5 aufweist und das Ausgangssignal des Verstärkers 178 erscheint in der Leitung 180 und bildet den Kanal mit hoher Verstärkung für das zweite Abschattungssignal (VE2-HI).
Der Sensor 128 für Vorwärtsstreuung erzeugt ein Signal, das einem Transimpedanzverstärker 182 zugeführt wird, dessen Ausgang an einen Verstärker 184 mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 20 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 184 erscheint in Leitung 186 und bildet den Kanal mit geringer Verstärkung für das Streusignal (VS-LO). Das Ausgangssignal des Verstärkers 184 wird auch dem Verstärker I88 zugeführt, der einen Verstärkungsfaktor von etwa 12.5 hat und das Ausgangssignal des Verstärkers 188, das in der Leitung 190 erscheint, bildet den Kanal mit der hohen Verstärkung des Streusignales (VS-HI).
Mit Bezug auf die rechte Seite der Fig. 10 kann nun die Datenerfassung (DAB) 161 genauer beschrieben werden. Das Datenerfassungselement (DAB) 161, das in der Fig. 10 gezeigt ist, wird für die Messung von Eigenschaften von textilen Fasern, im Gegensatz zu. Nissen und Schalenteilen, angeschlossen. In diesem Fall wird der Kanal mit der hohen Verstärkung für das erste Abschattungssignal, das in Leitung 170 erscheint, über einen invertierenden Isolations-Vertärker 192 mit einer Verstärkung von -1 an einen Schwellwertvergleicher 194 angelegt. Der Schwellwertvergleicher 194 spricht an, sobald das Signal an seinem Eingang einen bestimmten Wert, vorzugsweise ein halbes Volt, überschreitet und er schaltet aus, wenn das Signal unter 0.5 Volt fällt.
Das Ausgangssignal des Schwellwertvergleichers 194 wird einer integrierten Schaltung 196 zugeführt, die auch ein zwanzig Megahertz Taktsignal 198 erhält. Die Schaltung 196 führt das zwanzig Megahertz Taktsignal selektiv einem Zähler 210 zu.
In gleicher Weise wird der hochverstärkende Kanal des zweiten Abschattungssignals (VE2-HI) des Sensors 118, das in der Leitung 180 erscheint, dem invertierenden Isolationsverstärker 202, einem Schwellwertvergleicher 204, der Schaltung 196 und einem Zähler 210 zugeführt.
Die Zählwerte des Zählers 200 werden in dieser Ausführung über Leitungen 212 einem Rechnerbus 213 über die Datenbus- Richtungstreiber zugeführt und als TB bezeichnet. In gleicher Weise werden die Zählwerte des Zählers 210 über Leitungen 214 einem Rechnerbus 213 zugeführt und als TE bezeichnet.
Die integrierte Schaltung 196 liefert dem Zähler 200 Taktsignale, die dann beginnen, wenn der Schwellwertvergleicher 194 anzieht und die enden, wenn der Schwellwertvergleicher 204 anzieht. Die integrierte Schaltung 196 liefert dem Zähler 210 Taktsignale, die dann beginnen, wenn der Schwellwertvergleicher 194 abfällt (nachdem er vorher angezogen hat) und die enden, wenn der Schwellwertvergleicher 204 abfällt (nachdem er vorher angezogen hat).
Das hochverstärkte Abschattungssignal wird ebenfalls über eine Leitung 211 und den invertierenden Trennverstärker 215 einem Schwellwertvergleicher 216 zugeführt, der eine integrierte Schaltung 218 steuert. Ein zehn Megahertz Taktsignal in der Leitung 220 wird ebenfalls der Schaltung 218 zugeführt und gesteuert durch den Schwellwertvergleicher 216 gibt die Schaltung 218 das zehn Megahertz Taktsignal einem Zähler 222 ab. Der Zählwert des Zählers 222 wird über die Leitungen 224 einem Rechnerbus 213 zugeführt und als TFE bezeichnet.
Das invertierte hochverstärkte Abschattungssignal, das am Ausgang des Verstärkers 215 anliegt, wird auch einem Integrierer 226 und einem Spitzenwertdetektor 228 zugeführt, deren Ausgangssignale Analog/Digital-Wandlern 230 und 232 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Wandlers 230 erscheint in der Leitung 234 und wird dem Bus 213 zugeführt und entsprechend wird das Ausgangssignal des Wandlers 232 in einer Leitung 236 dem Bus 213 zugeführt. Diese Daten entsprechen der Fläche aus dem Abschattungssignal AE und der Spitzenamplitude des Abschattungssignals PE.
Der hochverstärkende Kanal des vorwärtsgestreuten Signals in Leitung 190 wird über den invertierenden Trenn-Verstärker 237 einem Schwellwertvergleicher 238, einem Integrierer 248 und einem Spitzenwertdetektor 254 zugeführt. Das Ausgangssignal des Schwellwertvergleichers 238 wird einer integrierten Schaltung 240 zugeführt, die ebenfalls ein zehn Megahertz Taktsignal über die Leitung 242 erhält. Die Schaltung 240 sendet Taktsignale an den Zähler 244 wenn die Ausgangsspanung am Trennverstärker 237 0.5 Volt übersteigt. Wenn die Spannung unter 0.5 Volt fällt, unterbricht die Schaltung 240 die Lieferung des Taktsignale an den Zähler 244. Das Ausgangssignal des Zählers 244 wird über Leitungen 246 an den Bus 213 abgegeben und ist als TFS bekannt.
Die Ausgangssignale des Integrators 248 werden über den A/D- Wandler 250 und Leitungen 252 zum Bus 213 geführt und entsprechend werden die Ausgangssignale des Spitzenwertdetektors 254 über den A/D-Wandler 256 und Leitungen 258 zum Bus 213 geführt. Sie werden als AS und PS bezeichnet.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass TB in der Leitung 212 die Zeit darstellt, die die Spitze eines Teilchens, hier einer Faser, benötigt, um von einer optischen Projektion auf den Sensor 116 zu einer optischen Projektion auf den Sensor 118 zu wechseln. So entspricht TB der Geschwindigkeit der Spitze des Teilchens. TE in der Leitung 214 stellt die Zeit dar, die das Ende eines Teilchens benötigt, um von einer optischen Projektion auf den Sensor 116 zu einer optischen Projektion auf den Sensor 118 zu wechseln und entspricht so der Geschwindigkeit des Endes des Teilchens. TF in Leitungen 224 stellt die Zeit dar, die ein Teilchen braucht, um vollständig an der optischen Projektion des Abschattungssensors 116 vorbeizugehen. Deshalb entspricht TF einer Dimension eines Teilchens (wie der Länge eines Teilchens) und diese Dimension kann aus der Geschwindigkeit des Teilchens berechnet werden. Das Signal in der Leitung 234 entspricht dem Zeitintegral vom Licht, das durch das Teilchen abgeschattet wird oder der Fläche unter der Wellenform AE. Der Betrag in der Leitung 236 entspricht dem Spitzenwert oder der Spitzenamplitude PE des Lichts, das durch das Teilchen abgeschattet wird. Der Zählwert TFS in Leitung 246 entspricht der Zeit, die das Teilchen benötigt, um an einer optischen Projektion des Streulichtsensors 138 vorbeizugehen und entspricht einer Dimension (wie die Länge) des Teilchens, wie es der Streulichtsensor 128 misst. Das Signal AS in Leitung 252 entspricht dem Zeitintegral des Lichts, das vom Teilchen gestreut und vom Sensor 128 erfasst wird und das Signal PS in Leitung 258 entspricht dem Spitzenwert des Lichts, das durch das Teilchen gestreut wird.
Die Funktion des DAS 161 wandelt die Analogsignale vom elektro-optischen Sensor 82 in digitale Signale für den Rechnerbus 213 um, die mit TB 212, TE 214, TFE 224, usw. bezeichnet sind. Diese Signale definieren E-O Parameter. Die E-O Parameter werden benützt um Angaben über das Teilchen zu gewinnen wie Faserlänge und Durchmesser im Falle der Fig. 10. Aus dem US Patent Nr. 5,270,787 das sich auf den AFIS-1 Sensor bezieht, ist bekannt, wie Länge, Durchmesser, Feinheit oder Reife für einzelne Teilchen bestimmt werden. Diese Anmeldung zeigt auch wie der Sensor 82 Nissen oder Schalenteile anzeigt. US Patent Nr. 5,321,496 zeigt weiter wie ein Sensor 82 Messungen an Schalenteilchen ermöglicht und wie die Messungen interpretiert werden sollen.
Es darf deshalb darauf hingewiesen werden, dass der DAB 161 gemäss Fig. 10 eine wichtige Verbesserung für die Signalverarbeitung bedeutet. Instrumente gemäss den früheren Veröffentlichungen waren nämlich nicht in der Lage, gleichzeitig Angaben über mehrere Teilchen - Fasern, Nissen, Schalenteile, usw. - aus einer einzigen Probe zu machen. Die DAB gemäss der Fig. 10 gibt diese Möglichkeit, wie das nachfolgend für die vorzugsweise Ausführung gemäss Fig. 7 erläutert wird.
In Fig. 7 erhält der Sensor 82 alle vereinzelten Teilchen, die in der Leitung 102 gefördert werden und spricht darauf an. Man muss deshalb die Signale dieser Teilchen prüfen und bestimmen, ob das Teilchen eine Faser, eine Nisse oder ein Schalenteil ist. Man hat herausgefunden, dass der verbesserte Sensor wie im US Patent Nr. 5,270,787 beschrieben, zusammen mit den Signalverarbeitungsmitteln (z. B. DAB 161 aus Fig. 10) eine solche Klassierung erlaubt und damit die Bedingung über Einzelteil/Mehrfachdaten erfüllt. Während die Fig. 10 die Arbeitsweise der DAB 161 für die Bestimmung von Länge und Durchmesser von Einzelfasern genauer beschreibt, zeigt Fig. 11 allgemein wie Signale von mehreren Teilchen gemessen und noch wichtiger, klassiert werden. Um es einfacher zu machen ist in Fig. 11 der Unterschied hohe/geringe Verstärkung vernachlässigt. Das bedeutet, dass alle unten angegebenen Spannungswerte sich auf den Kanal mit hoher Verstärkung beziehen. Die digitalen Verarbeitungszeiten (A/D Wandlungen, Rücksetzungen usw.) werden ebenfalls vernachlässigt, so dass alle Teilchen geprüft werden. So ergibt die Ankunft eines Teilchens im Strahl des Sensors 82 analoge Signale wie in Fig. 12 gezeigt und die entsprechenden digitalen Signale TB, TE, TF, usw. in Leitung 212, 214, 222 usw. der Fig. 11.
In Fig. 12 sind typische analoge Signale oder Wellen gezeigt, die in den Leitungen 170, 180, und 190 durch eine Faser, eine Nisse und ein. Schalenteilchen erzeugt werden. Das Datenerfassungselement misst jedes dieser drei Signale und gibt jeden der acht in Fig. 12 gezeigten Parameter TB, TE, TFE, TFS, PE, AE und PS über die PC-Schnittstelle an den Rechner ab. Diese acht Parameter werden dazu benützt, die drei Typen von Teilchen zu klassieren, zu zählen, und zu erfassen. Das Klassierverfahren ist im Flussdiagramm in Fig. 13 gezeigt und der logische Ablauf ist folgendermassen: Entsprechend Block 300 wartet der Rechner auf ein Signal vom DAB das angibt, dass ein Impuls mit einer Spitzenamplitude grösser als 0.5 V erhalten wurde. Der erste Test gemäss Block 302 gibt an, ob der Spitzenwert im Abschattungskanal PE grösser oder kleiner 3 Volt ist. Ist PE kleiner als 3 Volt, geht das Programm zum Block 304 weiter, wobei die Möglichkeit, dass der Impuls eine Nisse angibt nun ausgeschlossen ist. Ist PE grösser als 3 Volt, so gibt der Impuls ein Schalenteil oder eine Nisse an und die Software geht zum Block 306 weiter.
Ist PE im Block 302 kleiner als 3 Volt und TB kleiner als 285 (z. B. 285 Zähleinheiten des 20 Mhz Taktsignals) im Block 304, so wurde der Impuls eines kleinen Schalenteilchens erfasst und die Grösse wird aus PE und dem Zählwert des Schalenteilzählers berechnet. Die Kalibrierung der Grösse ist im US Patent Nr. 5,321,496 beschreiben.
Ist PE kleiner als 3 Volt gemäss Block 302 und TB grösser als 285 gemäss Block 304, so hat die Software die Möglichkeit, dass es sich um Nissen oder Schalenteile handelt ausgeschlossen und sie beginnt mit einer Reihe von Prüfungen gemäss Block 308, 310 und 312, um zu bestimmen, ob der Impuls ein zulässiger Faser-Impuls ist. Wenn alle drei Prüfungen positiv verlaufen, berechnet das Programm mit TFE, TB und TE die Faserlänge, mit AE und TFE den Faserdurchmesser und erhöht den Zählstand im Faserzähler gemäss Block 314 und 316. Für vereinzelte Textilfasern wurden folgende vorzugsweisen Werte ermittelt: TB/TE > 4 = 1.05 (Wert für jeden Sensor während der Kalibrierung abgeleitet); TFE min = 100 und TFE max = 10,000. (Werte sind Zählwerte des 10 Mhz Taktsignals).
Ist PE grösser als 3 Volt gemäss Block 302 und das Verhältnis von PS zu PE kleiner als 0.5 gemäss Block 306, so wurde ein grosser Schalenteil-Impuls empfangen. Die Grösse des Schalenteils wird berechnet und und der Schalenteilzähler wie vorher erhöht.
Ist PE grösser als 3 Volt gemäss Block 302 und das Verhältnis von PS zu PE grösser als 0.5, so hat die Software die Möglichkeit, dass es sich um Fasern oder Schalenteile handelt ausgeschlossen. Die Software prüft die Impulse gemäss Block 309 und 311 um grosse Klumpen und kleine Faserverwicklungen zu verwerfen. Ein üblicher Wert für TFE < X ist 300. Wenn beide Prüfungen befriedigen, hat man eine Nisse erkannt, ihre Grösse aus AE und TFE 313 berechnet und den Stand des Zählers 335 heraufgesetzt. Die Programmsteuerung geht zum Startblock A 320 zurück wenn alle Teilchen bestimmt sind.
Die Beziehung der Daten aus der DAB zu den drei Teilchenarten ist im Venn Diagramm der Fig. 14 gezeigt. Die drei Kreise 340, 342 und 344 stellen Eigenschaften von Nissen, Schalenteilen und Fasern dar. Gemeinsame Eigenschaften wie PE, TB und TE für Nissen 340 und Schalenteile 344 liegen innerhalb des Bereiches 346. Eigenschaften die Teilchen auszeichnen liegen ausserhalb der 3 Kreise 340, 342 und 344. Ein Beispiel ist Parameter PE 352 für Eigenschaften der Nissen 340 und Fasereigenschaften 342. Mit diesen Zusammenhängen zwischen den Parametern wurde das Flussdiagramm, Fig. 13, erstellt.
In dem oben beschriebenen System wurden die Teilchen grob in Fasern, Nissen oder Schalenteile eingeteilt. Unten sind zwei Varianten des Systems beschrieben. Eines das Schalenteile weiter unterteilt und ein anderes das Nissen weiter unterteilt. Diese Varianten können getrennt oder in Kombination benützt werden, je nach den Bedürfnissen der Anwendung.
Bevor das Programm zur Unterteilung der Nissen beschreiben wird, soll nun mit Blick auf die Fig. 15 ein besseres Verständnis der Natur der textilen Nissen vermittelt werden. Wie bereits erwähnt, kann man Nissen mehreren Kategorien zuordnen, nämlich mechanisch erzeugte Nissen, glänzende Nissen und Samennissen. Wie in Fig. 15 gezeigt, bestehen Samennissen 400 aus Teilen von Baumwollsamen 402 welchen Baumwollfasern anhaften. Eine mechanisch erzeugte Nisse 406 besteht üblicherweise aus einem Kern 408 aus verwickelten Fasern mit einem weniger dichten Schwanz 410 mit nachgezogenen Fasern. Schliesslich besteht eine glänzende Nisse 412 aus einem eng gewickelten Kern 414 aus unreifen Fasern und mit einem weniger dichten Schwanz 416 nachgezogener Fasern. Ferner können bei den Samenteilen reife und unreife Teile unterschieden werden. Mechanisch erzeugte Nissen können in Polyesternissen, die unter ultraviolettem Licht fluoreszieren und andere, die nicht fluoreszieren unterschieden werden.
Ein anderer elektro-optischer Sensor 418 sowie eine Datenerfassungselektronik 161 sind in Fig. 16a und 16b gezeigt. Die andere Ausführung ergibt zusätzliche Angaben über Nissen und Schalenteile um sie weiter zu unterscheiden. Der andere elektro-optische Sensor 418 besteht aus zwei Strahlungsquellen; eine Infrarotquelle 420 mit einer Wellenlänge von etwa 880 nm und eine Ultraviolettquelle 422 mit einer Wellenlänge von etwa 370 nm. Diese Quellen strahlen durch den Spalt 424 zwischen den zwei gegenüberliegenden Düsen 106 und 110 in der Flusszelle 104 und bilden einen IR-Strahl 426 und einen UV-Strahl 428. Die IR-Quelle wird durch eine Anordnung von Abschattungssensoren 430, 432 empfangen, um die Grösse und die Geschwindigkeit des Teilchens zu messen, wenn es den Strahl 426 durchquert, wie vorausgehend beschrieben. Ein zweites Empfangssystem 434 das sich hinter der Abbildungslinse 436 befindet, sammelt die Strahlung, die vom Teilchen in einem Winkel von etwa 30 bis 50 Grad gestreut wird. Dieses System 434 besteht au einem Strahlteiler 438 und zwei Detektoren 440 und 442. Der Strahlteiler 438 leitet etwa die Hälfte der Strahlung einem Fluoreszenzdetektor 442 zu, der empfindlich auf blaues sichtbares Licht ist (etwa 400 nm - 480 nm). Die übrige Hälfte der Strahlung wird einem IR Detektor 440 zugeleitet, der auf nahes Infrarotlicht (etwa 880 nm) anspricht. Der Detektor 442 spricht auf das fluoreszierende (blaue) Licht beim Durchgang von Polyester durch den UV-Strahl 428 an. Alle anderen üblichen textilen Materialien wie Baumwolle oder Rayon ergeben keine nennenswerte UV-Fluoreszenz. Der Detektor 440 für nahes Infrarotlicht spricht auf 880 nm Licht an, das durch das Teilchen gestreut wird. Dieses IR-Streulicht gibt Hinweise auf die Oberflächeneigenschaften der Teilchen, wie dies bereits mit Bezug auf den Sensor von Fig. 11 beschrieben wurde.
Fig. 16b zeigt die Verbindung zwischen dem Sensor 418 der Fig. 16a und dem Datenerfassungselement 161-G. Die Signale von beiden Abschattungskanälen VE1 und VE2 werden im Datenerfassungselement (DAB) 161-G verarbeitet (das im Hinblick auf die Fig. 10 und 11 bereits beschrieben wurde) um die Geschwindigkeit des Teilchens anzugeben. Diese ist insbesondere für die Klassierung der Nissen wichtig, da dabei die Masse berücksichtigt wird. Ein Teilchen mit einer grossen Masse wie eine Samennisse lässt sich im Fluss 112 im konischen Abschnitt der Düse 106 nicht so schnell beschleunigen wie Teilchen geringerer Masse und werden deshalb im Messraum eine geringere Geschwindigkeit aufweisen.
Das Signal VE1 aus dem ersten Abschattungskanal wird weiter verarbeitet, wie bereits im Hinblick auf Fig. 11 beschrieben, um den Spitzenwert des Signals (PE), das Integral (AE) des Signals oberhalb der Schwelle und die Dauer (TFE) des Signals oberhalb der Schwelle anzugeben. Entsprechend wird das Streukanalsignal VS vom Infrarot-Streulichtdetektor 440 wie vorgehend beschrieben verarbeitet um PS, AS und TFS anzugeben. Das Signal VW vom Fluoreszenzdetektor 442 wird an den Schwellwertvergleicher 444 abgegeben, dessen Schwellwert so gesetzt ist, dass er auf jeden wesentlichen Anteil an blauer sichtbarer Strahlung über dem elektronischen Rauschen des Systems anspricht. Der Ausgang des Vergleichers 444 wird an den Bus 213 angelegt. Die Signalformen für typische Nissen, glänzende Nissen und Samennissen sind in der Fig. 17 mit den Signalparametern angegeben. Mit diesen Signalformen im Kopf, kann die Methode zur Klassierung der Nissen am besten verstanden werden.
Nissen werden gemäss dem Verfahren klassiert, wie es in der Fig. 18 als Flussdiagramm dargestellt ist. Wie in Fig. 19 dargestellt, ist das Ziel des Klassierverfahrens die Klassierung der Nissen in Gruppen, nämlich für mechanisch erzeugte Nissen, glänzende Nissen und Samenteilnissen. Diese Klassierungen können weiter unterteilt werden, wie dies in Fig. 19 gezeigt und unten besprochen ist.
Das Programm (welches auf dem Rechner 18 läuft) wartet gemäss Block 446 bis auf einem der Kanäle ein Signal erscheint. Dann beginnt eine Serie mit drei Prüfungen um festzustellen, ob das Ereignis in eine der drei Kategorien für Nissen fällt. Versagt das Ereignis bei allen drei Prüfungen, geht die Steuerung zum Klassierprogramm für Schalenteile über, das nachfolgend beschrieben wird. Bei der ersten Prüfung soll der Wert TFE klein genug sein, um die Möglichkeit auszuschliessen, dass ein grosser Faserklumpen gezählt wird, sodass das Programm prüft, ob TFE kleiner als X ist. Der Parameter X gemäss Block 448 hängt von der Geschwindigkeit des Flusses ab und wird üblicherweise so gewählt, dass Signale ausgeschlossen werden, wenn sie länger als etwa 30 uSec dauern, wenn übliche AFIS-Geräte verwendet werden. Zweitens soll der Spitzenwert des Signals gemäss Block 450 grösser als 21.3 V sein. Dies definiert die kleinste Gruppe Fasern, die als Nisse bezeichnet wird. Drittens muss das Signal genügend Angaben an den Streukanal liefern, wie dies durch das Verhältnis PS/PE bestimmt wird, um, wie in Block 452 angegeben, weiterverarbeitet zu werden. Jedes Signal mit einem Verhältnis kleiner als 0.5 besteht wahrscheinlich nicht aus Fasern; z. B. ergeben Schalenteile solche Signale, die zum Zwecke der Klassierung von Nissen nicht beachtet werden. Aber sie werden als mögliche Schalenteile weiter untersucht.
Gemäss Block 454 wird der UV-Kanal (Ausgang des Vergleichers 444) geprüft um festzustellen ob das Ereignis eine Polyester Nisse ist, wie dies das Signal im UV-Kanal bestimmt, dessen Spitzenwert grösser als die Schwellenspannung (VUT) ist. Wenn ja, wird die Grösse der Polyesternisse wie in Blocks 456 und 458 angegeben, berechnet. Wenn kein Signal im UV-Kanal gefunden wird, prüft das Programm gemäss Block 460 das Verhältnis von PS zu PE nochmals um festzustellen, ob das Ereignis glänzend (unreif) oder reif ist. Ist das Verhältnis kleiner oder gleich 0.75, so handelt es sich entweder um eine unreife Samennisse oder um eine glänzende Nisse und die Geschwindigkeitsprüfung gemäss Block 462 gibt an um welche Art Teilchen es sich bei dem Ereignis handelt. Ist die Geschwindigkeit grösser als Y, so klassiert das Programm das Ereignis und es gibt gemäss Block 466 eine glänzende Nisse an. Ist die Geschwindigkeit kleiner als Y, so klassiert das Programm das Ereignis und es gibt eine unreife Samennisse gemäss Block 468 an.
Die Variable Y der Blöcke 462 und 464 ist ein flussabhängiger Kalibrierparameter (in Metern pro Sekunde angegeben (m/s)) der für bestimmte Systemflussparameter optimiert ist. Für ein System das bei etwa 3.9 CFM arbeitet, ist dieser Wert typischerweise 60 m/s. Wenn das Teilchen entweder als Samennisse oder als glänzende Nisse klassiert ist, wird seine Grösse entsprechend den Blöcken 456 und 458 bestimmt. Es ist klar, dass eigene Grössenbestimmungsalgorithmen für die verschiedenen Unterklassen der Nissen verwendet werden können.
So ist auch die Geschwindigkeit, die in diesem Programm benützt wird, vorzugsweise die mittlere Geschwindigkeit, die aus TB und TE gemittelt und durch Division durch den wirklichen Abstand zwischen den Detektoren 116 und 118 in Fig. 7 oder den Detektoren 430 und 432 in Fig. 16 berechnet wird. Andere Geschwindigkeitsberechnungen und Messungen sind ebenfalls möglich, wie eine Geschwindigkeitsberechnung, die nur auf TB oder nur auf TE, oder auf eine um die Beschleunigung korrigierte Zeit abstützt, wie sie im US Patent Nr. 5,410,401 mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen und elektrischen Korrektur der Präsentation von Teilchen in einem Fluidfluss" beschrieben ist.
Der Wert Y muss entsprechend der Geschwindigkeit des Flusses im System und der Art der Berechnung der Geschwindigkeit kalibriert werden. Wegen der Differenzen der Geschwindigkeit zwischen mechanischen Nissen und reifen Samennissen kann jede der oben angegebenen Berechnungen verwendet werden um diese zwei Arten von Nissen zu unterscheiden und zu klassieren.
Ist gemäss Block 460 das Verhältnis von PS zu PE nicht kleiner oder gleich 0.75, dann wird das Ereignis durch ein reifes Teilchen verursacht und es wird gemäss Block 464 geprüft, um festzustellen ob eine reife Samennisse vorhanden ist. Ist die Geschwindigkeit kleiner als Y, so ist bestimmt, dass eine reife Samennisse vorhanden ist und das Ereignis wird wie in Block 470 angegeben als reife Samennisse bezeichnet und klassiert und dann auch dessen Grösse bestimmt. Ist die Geschwindigkeit grösser als Y so handelt es sich nicht um ein Samenschalenteil und das Ereignis wird als reife Nisse gemäss Block 472 gezählt und dessen Grösse bestimmt.
Das Grössenbestimmungsprogramm gemäss den Blocks 456 und 458 wandelt den Spitzenwert PE im Abschattungskanal mit der Kalibrierkonstante K1 (Mikron/Volt) in eine physikalische Grösse um. Die Länge der Nisse wird vorzugsweise in dieser Ausführung durch Multiplikation von TFE mit dem Kalibrierparameter K2 bestimmt, der die Geschwindigkeit darstellt, wie sie die Abschattungssensoren 430 und 432 erfassen, wie dies bereits beschreiben wurde.
Statistische Angaben wie die Standardabweichung des Durchmessers, der Zählwert pro Gewichtseinheit in jeder der Klassen und ein Grösse/Frequenzhistogramm können dann durch den Rechner 18 aufgrund der Klassierungen (Fig. 1) berechnet werden.
Es ist zu beachten, dass Nissen mit dem oben beschriebenen System und dem Verfahren weiter unterklassiert werden können. Beispielsweise werden klebrige Nissen oder "Punkte" in Baumwollfasern gefunden und sind üblicherweise durch Zucker von Insekten verursacht, die mit der Baumwolle geerntet wurden. Diese klebrigen Nissen können die Verarbeitungsmaschinen verkleben und eine Gefahr darstellen. Um klebrige Nissen im oben beschriebenen System zu finden, wird vorzugsweise der Infrarotstrahl mit einer Frequenz benützt, die für den vermuteten Zucker in der Baumwolle typisch ist und die durch Wasser nicht absorbiert wird. Wenn eine klebrige Nisse vor dem Sensor 418 auftritt, so wird sie eine starke Absorption des Infrarotstrahls bewirken, was durch die Abschattungsdetektoren 430 und 432 erkannt wird. Wenn eine Nisse durch die oben beschriebenen Verfahren erkannt ist, kann sie weiter als klebrige Nisse oder "Punkt" unterklassiert werden indem bestimmt wird, ob die Absorption von Infrarotlicht die für Zucker spezifisch ist, eine vorgesehene Schwelle überschreitet, was durch Kalibrierung für ein bestimmtes System bestimmt wird und für verschiedene Baumwollarten von verschiedenen geografischen Regionen variiert.
Nachdem das System zur Unterklassierung von Nissen beschrieben wurde, soll nun auch jenes zur Unterklassierung von Schalenteilen beschrieben werden. Bevor dieses System beschrieben wird, soll ein besseres Verständnis von Schalenteilen, insbesondere Baumwollschalenteilen, durch Hinweis auf Fig. 20 und 21, die ein Kuchendiagramm und Darstellungen verschiedener Arten von Schalenteilen zeigen, vermittelt werden. Wie in Fig. 20 gezeigt, können Schalenteile in zwei grosse Klassen oder Kategorien, faserige und andere, unterteilt werden. Die Kategorie "andere" gilt nicht notwendigerweise für nichtfaserige Teilchen. Beispielsweise werden Faserfragmente wegen deren kurzen Länge als "andere" klassiert. Es ist zu bemerken, dass Schalenteile aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften klassiert werden. Normalerweise werden Schalenteile als "faserig" bezeichnet, wenn deren Formfaktor 3 oder grösser ist.
Bezüglich der Fig. 20 und 21 ist zu bemerken, dass Rinde und Laub oder Gras mit einem Formfaktor grösser als 3 als faserig klassiert wird. Flockige Schalenteile mit einem Formfaktor kleiner als 3 sind als "andere" Schalenteile klassiert und so werden auch dicke Schalenteile, Staub und Faserteile mit einem Formfaktor kleiner als 3 als "andere" Schalenteile aufgefasst. Dicke Schalenteile wie sie in Fig. 21 gezeigt sind, bestehen üblicherweise aus einem dicken Teil einer Samenschale mit nur einigen daran befestigten Fasern oder einem Teil einer Rinde. Normalerweise gilt als dickes Schalenteil jedes Schalenteil mit einer Geometrie, die einer Kugel oder einem Würfel ähnlich ist. Die genaue Definition von dicken Schalenteilen hängt von den gewählten Parametern für das unten beschriebene Klassierprogramm ab.
In Fig. 22A ist ein Flussdiagramm für das Klassieren von Schalenteilen gezeigt. Das Programm beginnt mit dem mit "T" bezeichneten Kreis und, im Hinblick auf Fig. 18 ist zu bemerken, dass das Nissenprogramm an drei Stellen zur Übergabe der Steuerung an das Schalenteilprogramm ausgelegt ist. So sind die Programme zur Unterklassierung von Nissen und Schalenteilen so gestaltet, dass sie, wenn gewünscht, nebeneinander ablaufen können. Natürlich kann das Programm für Schalenteile auch unabhängig ablaufen und das ist auch vorzuziehen, wenn man weiss, dass nur Schalenteile durch ein eigenes oder ein getrenntes Sensorsystem erfasst werden.
Der erste Schritt bei der Unterklassierung von Schalenteilen ist im Block 470 angegeben wonach die Geschwindigkeit eines Ereignisses berechnet wird. In dieser speziellen Ausführung wird die Geschwindigkeit (S) vorzugsweise durch Mittelung von TB und TE ((TB+TE)/2) und anschliessende Division einer Konstante (DCONST)durch den Mittelwert berechnet. Natürlich ist DCONST der wirkliche Abstand zwischen den Abschattungssensoren 116 und 118 wie in Fig. 7 oder zwischen den Abschattungssensoren 430 und 432 wie in Fig. 16 gezeigt. Natürlich wird, wenn der Strahl, beispielsweise der Strahl 426, der auf die Detektoren, beispielsweise die Detektoren 430 und 432 fällt, konvergiert oder divergiert, DCONST dementsprechend korrigiert, um die Vergrösserung oder Verkleinerung durch die divergierenden oder konvergierenden Strahlen auszugleichen.
Wie in Block 472 angegeben gilt der nächste Schritt der Berechnung der Länge des Ereignisses oder Teilchens mit der Formel L = S X TFE, wobei TFE die Zeit, die das Teilchen benötigt, um an einem der Sensoren vorbeizugehen, L die Länge und S die Geschwindigkeit ist. Beim Entscheidungsschritt 474 wird die Länge mit der minimalen Länge LMIN verglichen. Ist L nicht grösser als LMIN geht das Programm zu Punkt U, der mit 476 bezeichnet ist, und es wird zu einem anderen Teil des Programmes verschoben, der nachfolgend beschrieben wird. Ist L grösser als LMIN, geht das Programm zu Block 478 und berechnet den Formfaktor (AR), der der Länge (L) dividiert durch den mittleren Durchmesser (DAV) entspricht, wobei DAV mit der Formel DAV = AE/TFE berechnet wird. Ist der Formfaktor AR nicht grösser als ARMIN, so wird das Ereignis gemäss Entscheidungsschritt 480 als Flocke betrachtet und das Programm geht zum Punkt "V" über, der mit 482 bezeichnet ist. Ist AR grösser als ARMIN geht das Programm zum Entscheidungsschritt 484 weiter. Wie bereits erwähnt, gilt, gemäss generellen Absprachen in der Industrie, ein Teilchen mit einem Formfaktor grösser als 3 als faserig. So ist in der vorzugsweisen Ausführung für ARMIN der Wert 3 gewählt. Trotzdem kann es je nach Anwendung wünschbar sein, den Wert von ARMIN im Entscheidungsschritt 480 zu verändern. Beispielsweise gilt für gewisse Anwendungen in der Industrie die Abmachung, wonach als faserig gilt, was einen Fromfaktor grösser als 10 aufweist.
Beim Entscheidungsschritt 484 vergleicht das Programm DAV mit dem minimalen Schwellwert (DMIN). Ist DAV nicht grösser als DMIN, so geht das Programm zum Block 486 und scheidet die Daten aus, da es davon ausgeht, dass sie durch Fasern erzeugt wurden. Ist DAV grösser als DMIN, so geht das Programm zum Entscheidungsschritt 488 weiter und bestimmt ob die Geschwindigkeit grösser als ein gewähltes Rindengeschwindigkeitsmaximum (SBM) ist. Ist 5 grösser als SBM, klassiert es die Schalenteile als faserige Schalenteile und gibt die Länge der Schalenteile und deren Durchmesser an. Vorzugsweise wird der Durchmesser der Schalenteile als ein Produkt von DAV mit einer Konstanten K3 angegeben. Die Konstante K3 ist eine Kalibrierkonstante die experimentell bestimmt wird. Ist S nicht grösser als SBM, so klassiert das Programm die Schalenteile als Rindenschalenteile und gibt die Länge und den Durchmesser an und zwar wiederum als K3 multipliziert mit DAV, wie in Block 492 angegeben.
Zurück zum Entscheidungsschritt 474 und zur Erinnerung sei erwähnt, dass wenn L nicht grösser als LMIN ist, das Programm zum Punkt U übergeht wo die Subroutine gemäss Fig. 22b beginnt. Gemäss Fig. 22b vergleicht der erste Entscheidungsschritt 494 die Spitzenspannung (PE) mit einer Schwelle (PKDUST). Ist PE grösser als PKDUST, so geht das Programm zum Entscheidungsschritt 496 über, wo die Geschwindigkeit mit der Konstanten (SSCFM) (Max. Geschwindigkeit Samenteil) verglichen wird. Ist S grösser als SSCFM wie im Block 497 angegeben, so klassiert das Programm das Ereignis als flockiges Schalenteil und gibt an, dass der Durchmesser K4 mal die Quadratwurzel aus PE beträgt. Ist S nicht grösser als SSCFM so geht das Programm zum Block 498 und klassiert das Ereignis als dickes Schalenteil und gibt an, dass der Durchmesser K4 mal die Quadratwurzel aus PE beträgt. K4 ist eine Kalibrierkonstante und die Konstante PKDUST ist so gewählt, dass PE dann grösser als PKDUST ist, wenn ein Teilchen einen Durchmesser grösser als 500 Mikrons hat.
Gemäss Entscheidungsschritt 494 gilt: wenn PE nicht grösser als PKDUST ist, geht das Programm zum Entscheidungsschritt 500 und bestimmt, ob die Geschwindigkeit (S) grösser als die Konstante (SDUST) ist. Wenn ja, klassiert das Programm das Ereignis als Faserfragment und meldet die Zählung der Faserfragmente wie in Block 502 angegeben. Wenn nein klassiert das Programm das Ereignis als Staub und gibt den Durchmesser als K4 multipliziert mit der Quadratwurzel aus PE, wie in Block 504 angegeben, an.
Mit Bezug auf die Fig. 22a und 22c ist in Erinnerung zu rufen, dass falls AR nicht grösser als eine Konstante (ARMIN) ist, das Programm zum Punkt 482 übergeht, wo eine andere Subroutine V beginnt. Die Subroutine beginnt mit dem Schritt S06 wo die Geschwindigkeit mit einer Konstanten (SSCFM) verglichen wird. Wenn ja, klassiert das Programm das Ereignis als flockiges Schalenteil und gibt den Durchmesser mit K5 multipliziert mit PE an. Wenn nein, klassiert das Programm das Ereignis als dickes Schalenteil und gibt den Durchmesser wiederum mit K5 multipliziert mit PE an.
Nachdem nun die Arbeitsweise des Programms zur Klassierung von Schalenteilen beschrieben wurde, werden nachfolgend weitere Einzelheiten erläutert, die für eine besondere Anwendung der Erfindung einzigartig sind. Diese Einzelheiten sollten als Beispiele und nicht als Einschränkungen betrachtet werden.
Beispielsweise werden die Kalibrierparameter K1, K3-K5 experimentell bestimmt indem bekannte Teilchen in das System eingegeben werden. Diese Parameter (K1, K3-K5) können Konstante oder Kurven sein. In der vorzugsweisen Ausführung ist K4 eine Kurve, die im Rechner 18 als Tabelle (PE) mit gewählten Abschattungsspitzenwerten (PE) und zugeordneten Durchmessern gespeichert ist. Wenn PE erfasst wird, wird der Durchmesser gefunden, indem die Tabelle und wenn nötig die Interpolation benützt wird.
Bezüglich dem Entscheidungsschritt 474, wird die Länge des Ereignisses mit LMIN geprüft. Vorzugsweise beträgt LMIN 1 mm aber andere Abmessungen können gewählt werden. Der Gedanke für die Wahl dieser Dimension ist der, dass in dieser speziellen Anwendung Schalenteile mit einer Länge die kleiner ist als 1 mm als "andere" Schalenteile betrachtet werden. Es sind nicht faserige Schalenteile.
Wie bereits erwähnt, wird es vorgezogen, im Entscheidungsschritt ARMIN mit dem Wert 3 zu wählen. Dieser Entscheidungsschritt gibt an, dass Schalenteile, die als faserig gelten sollen, einen Formfaktor 3 haben müssen. Andernfalls wird es als "andere" klassiert. In Schritt 484 wird der Durchmesser der Schalenteile mit DMIN verglichen. Vorzugsweise beträgt DMIN 120 um was 12 Volt in der oben beschriebenen AFIS-Schaltung entspricht. Der Grund für diese Prüfung ist der, sicherzustellen, dass Fasern bisher nicht irgendwie als Schalenteile klassiert wurden. Ist DAV nicht grösser als 120 um, werden die Daten als mögliche, nicht Schalenteilen zugehörige, Faserdaten ausgeschieden. Im Entscheidungsschritt 488 wird die Geschwindigkeitsprüfung dazu benützt, zwischen zwei Arten von faserigen Schalenteilen zu unterscheiden. Gras und Laubschalen, die als faserige Schalenteile klassiert werden, bewegen sich in einem beschleunigenden Luftstrom schneller als Rindenschalen (die auch faserig sind), weil Laub und Gras weniger dicht sind und weniger Masse haben. Deshalb bewegt sich Rinde bei niedrigerer Geschwindigkeit als Gras und Laub wegen der Masse und Dichte.
Der Entscheidungsschritt 494 stützt seine Entscheidung ganz auf die Grösse ab. Wenn ein Ereignis kleiner als 500 Mikron ist, was ein Industrie-Referenzwert ist, klassiert es das Programm als Staub oder Faserfragment. Für den Entscheidungsschritt 500 ist SDUST vorzugsweise als 64 Meter pro Sekunde gewählt. Diese Konstante hängt stark von der Geschwindigkeit des Gases oder der Luft in einem bestimmten System ab, da sehr kleine Teilchen wie Staub und Faserfragmente sich etwa mit der Geschwindigkeit des Luftstroms bewegen.
In den Entscheidungsschritten 496 und 506 findet wieder eine Klassierung über die Geschwindigkeit statt. In dieser speziellen Anwendung wird SSCFM mit 30 Metern pro Sekunde gewählt und arbeitet zur Unterscheidung zwischen flockigen und dicken Schalenteilen. In diesem Falle haben flockige Schalenteile pro Einheit eine grössere Oberfläche pro Gewichtseinheit als dicke Schalenteile und bewegen sich deshalb in einem beschleunigenden Luftstrom schneller. Der heutige Wert für SSCFM sollte durch Kalibrierung durch Einspritzen von bekannten flockigen und dicken Schalenteilen und Beobachtung der Geschwindigkeit bestimmt werden. Wie bereits erwähnt, sollten diese speziellen Werte als Beispiele betrachtet werden und es ist klar, dass sie je nach Luftstromgeschwindigkeit, Düsenausbildung, Sensorsystem, Verstärkersystem usw. abweichen können.
Es sollte beachtet werden, dass die oben angegebenen Werte für die Verwendung in einem System vorgesehen sind, wie es im Hinblick auf die Fig. 10, 11, 16a beschrieben ist. Falls andere Werte für die Verstärkung benützt werden oder falls Teile ausgewechselt werden, muss man diese Werte so ändern, dass sie dem geänderten System entsprechen. Eine Möglichkeit diese Werte für ein neues System zu bestimmen, wäre das Fallenlassen einer Serie bekannter Teilchen durch den Sensorteil und das Messen der Werte der charakteristischen Parameter. Dann könnten diese Werte dem Rechner zur Benützung im Klassierprogramm mit unbekannten Testproben zugeführt werden. Es ist ferner zu beachten, dass der Sensor gemäss Fig. 16a ähnlich demjenigen von Fig. 11 ist und zusätzlich die UV-Lichtquelle 422, den Strahlteiler 438, den Fluoreszenzdetektor 442 und die zugehörige Elektronik aufweist. Die übrigen Teile arbeiten im Wesentlichen wie bereits beschrieben.
Während verschiedene Ausführungen der Erfindung in der vorausgehenden genauen Beschreibung beschrieben wurden, ist das so zu verstehen, dass die Erfindung zahlreiche Änderungen, Modifikationen, und Substitutionen von Teilen erfahren kann, ohne dass dabei vom Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beiligenden Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften von Teilchen in einer Probe textilen Materials, die mindestens Schalenteile enthält, mit

Mitteln (16) zur Zuführung einer Probe textilen Materials,

einer Vereinzelungseinrichtung (80) mit einem Eingang und einem Ausgang (ß2), wobei der Eingang zur Aufnahme der textilen Probe vom Mittel zur Zuführung ausgebildet und angeordnet ist, die Vereinzelungseinrichtung zur Verarbeitung der Probe, der voneinander getrennten Ausgabe der Teilchen der Probe, zur Vereinzelung der Teilchen der Probe zur Bildung von Einzelteilchen und zur Bildung einzelner Teilchen am Ausgang ausgebildet und angeordnet ist,

Sensor-Mitteln (82),

einer Transporteinrichtung (102) zum Transport vereinzelter Teilchen zu den Sensor-Mitteln,

Sensor-Mitteln, die zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Teils eines Teilchens, einschliesslich Schalenteile, die durch die Transporteinrichtung bewegt sind und zur Erzeugung charkteristischer Signale, die den erfassten Eigenschaften entsprechen, ausgebildet sind,

Untersuchungsmitteln (18) zur Aufnahme der charakteristischen Signale, zur Untersuchung der charakteristischen Signale um Signale zu finden, die mindestens Schalenteilen entprechen, wobei

die Untersuchungsmittel ferner Unter-Untersuchungsmittel zur Untersuchung der charakteristischen Signale, die Schalenteilen entsprechen, aufweisen und weiter die Signale untersuchen, um sie entsprechend als Signale, die einer von verschiedenen Arten von Schalenteilen entsprechen, zu klassieren,

die Untersuchungsmittel weiter Mittel (161) zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Teilchens, das von den Sensor-Mitteln erfasst wird, aufweisen, indem sie die charakteristischen Signale untersuchen, gekennzeichnet durch

Mittel zum Vergleichen der Geschwindigkeit mit einem Schwellwert und

Mittel zur Klassierung der Teilchen in eine von mehreren Arten von Schalenteilen, teilweise aufgrund eines Vergleiches der Geschwindigkeit mit dem Schwellwert und wobei

die Mittel zur Klassierung, zur Klassierung eines Teilchens in eine von mehreren Arten von Schalenteilen teilweise aufgund des Vergleiches der Geschwindigkeit mit dem Schwellwert arbeiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Untersuchungsmittel weiter

Mittel zur Bestimmung eines Spitzenwertes (254) aufgrund der charakteristischen Signale für ein Schalenteil,

Mittel zum Vergleichen des Spitzenwertes mit einem Schwellwert (238) und

Mittel zur Klassierung der Teilchen in eine von mehreren Arten von Schalenteilen, teilweise aufgrund des Vergleiches des Spitzenwertes mit dem Schwellwert, aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Klassierung für die Klassierung eines Teilchens in eine erste oder eine zweite Gruppe, teilweise gestützt auf den Vergleich des Spitzenwertes mit dem Schwellwert, arbeiten, wobei die erste Gruppe Staub oder Faserfragmente und die zweite Gruppe dicke Schalenteile oder flockige Schalenteile enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Untersuchungsmittel ferner enthalten:

Mittel (200, 210) zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Teilchens, das durch die Sensor-Mittel erfasst wird, aus den charakteristischen Signalen,

Mittel zur Bestimmung der Länge eines Teilchens aus den charakteristischen Signalen,

Mittel zum Vergleichen der Länge eines Teilchens mit einem Schwellwert für die Länge,

Mittel zur Bestimmung eines Durchmessers, der einem charakteristischen Durchmesser des Teilchens entspricht, das vom Sensor erfasst wird, gestützt auf die charakteristischen Signale, sofern die Länge grösser als der Schwellwert für die Länge ist,

Mittel zur Bestimmung eines Formfaktors gestützt auf die Länge im Vergleich zum Durchmesser und zum Vergleichen des Verhältnisses mit einem Schwellwert für den Formfaktor, sofern die Länge grösser als der Schwellwert für die Länge ist,

Mittel zum Vergleichen des Durchmessers mit einem Schwellwert für den Durchmesser, sofern die Länge grösser ist als der Schwellwert für die Länge und der Formfaktor grösser ist als der Schwellwert für den Formfaktor,

Mittel zum Vergleichen der Geschwindigkeit mit einer maximalen Geschwindigkeit für Rinde, wenn die Länge grösser ist als der Schwellwert für die Länge, der Formfaktor grösser ist als der Schwellwert für den Formfaktor und der Durchmesser grösser ist als der Schwellwert für den Durchmesser,

Mittel zur Klassierung der Teilchen als Rindenschalenteile, sofern die Geschwindigkeit nicht grösser ist als die maximale Geschwindigkeit für Rinde und als faserige Schalenteile, wenn die Geschwindigkeit grösser ist als die maximale Geschwindigkeit für Rinde,

Mittel zur Bestimmung eines Spitzenwertes gestützt auf die charakteristischen Signale für ein Schalenteil,

Mittel zum Vergleichen dieses Spitzenwertes mit einem Schwellwerte für den Spitzenwert, sofern die Länge kleiner ist als der Schwellwert für die Länge,

erste Mittel zum Vergleichen der Geschwindigkeit mit einem Maximalwert für Samenschalen, sofern der Spitzenwert grösser ist als der Schwellwert für den Spitzenwert,

Mittel zur Klassierung der Teilchen in flockige Schalenteile, sofern die Geschwindigkeit grösser ist als die maximale Geschwindigkeit für Samelschalenteile und der Spitzenwert grösser ist als der Schwellwert für den Spitzenwert und zur Klassierung der Teilchen in dicke Schalenteile, sofern die Geschwindigkeit nicht grösser ist als der Spitzenwert für Samenschalenfragmente und der Spitzenwert grösser ist als der Schwellwert für den Spitzenwert,

Mittel zum Vergleichen der Geschwindigkeit mit dem Maximalwert für Staub,

Mittel zur Klassierung der Teilchen in. Faserfragmente, sofern die Geschwindigkeit grösser ist als der Maximalwert für Staub und zur Klassierung der Teilchen als Staub, sofern die Geschwindigkeit nicht grösser ist als der Maximalwert für Staub,

zweite Mittel zum Vergleichen der Geschwindigkeit mit einem Maximalwert für Samenschalenfragmente, sofern der Formfaktor nicht grösser als der Schwellwert für den Formfaktor ist und

Mittel zur Klassierung der Teilchen als dicke Schalenteile, sofern die Geschwindigkeit nicht grösser ist als der Maximalwert für Samenschalenfragmente und der Formfaktor nicht grösser ist als der Schwellwert für den Formfaktor und zur Klassierung der Teilchen als flockige Schalenteile, sofern die Geschwindigkeit grösser ist als der Maximalwert für Samenschalenfragmente und der Formfaktor nicht grösser ist als der Schwellwert für den Formfaktor.

5. Verfahren zur Messung von Eigenschaften von Teilchen in einer Probe textilen Materiales, die mindestens Schalenteile enthält, wobei

eine Probe textilen Materials zugeführt wird,

die Probe verarbeitet, die Teilchen dieser Probe einzeln ausgegeben und die Teilchen vereinzelt werden um Einzelteilchen zu erzeugen,

die vereinzelten Teilchen nach der Verarbeitung gefördert werden,

mindestens eine Eigenschaft eines Teils der Teilchen, einschliesslich Schalenteile, erfasst wird, die bei der Förderung bewegt werden und ein charakteristisches Signal erzeugt wird, das den erfassten Eigenschaften entspricht,

die charakteristischen Signale untersucht werden um Signale zu erkennen, die mindestens Schalenteilen entsprechen,

die charakteristischen Signale, die Schalenteilen entsprechen weiter untersucht werden, um sie entsprechend einer oder mehreren Arten von Schalenteilen zu klassieren und

die Geschwindigkeit eines Teilchens, das durch den Sensor erfasst wird, bestimmt wird, indem die charakteristischen Signale untersucht werden, dadurch gekennzeichnet dass,

die Geschwindigkeit mit einem Schwellwert verglichen wird und das Teilchen in eine unter verschiedenen Arten von Schalenteilen, teilweise gestützt auf den Vergleich der Geschwindigkeit mit dem Schwellwert, klassiert wird, wobei

die Klassierung eines Teilchens in eine von mehreren Arten von Schalenteilen teilweise aufgund des Vergleiches der Geschwindigkeit mit dem Schwellwert erfolgt.