WO2009065451A1 - Apparatus for optical detection of impurities in longitudinally moving yarn - Google Patents

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WO2009065451A1
WO2009065451A1 PCT/EP2008/006542 EP2008006542W WO2009065451A1 WO 2009065451 A1 WO2009065451 A1 WO 2009065451A1 EP 2008006542 W EP2008006542 W EP 2008006542W WO 2009065451 A1 WO2009065451 A1 WO 2009065451A1
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Olav Birlem
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Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/26—Arrangements facilitating the inspection or testing of yarns or the like in connection with spinning or twisting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
    • G01N21/8915—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined non-woven textile material

Definitions

  • the invention relates to a device for the optical detection of impurities, in particular of foreign fibers, in longitudinally moved yarn, having a white light diode which emits light in the direction of the yarn and having a blue light emitting semiconductor element and a luminescence conversion element, and having at least one sensor for measuring the Yarn remitted light.
  • a generic device is disclosed in DE 198 59 274 Al.
  • the apparatus has, in addition to means for reflection measurement means for generating light for detecting foreign substances in strand-like textile material, which consists of a colored monochrome, preferably blue light-emitting light-emitting diode and a frequency generator, which is preferably a fluorescence means.
  • the fluorescer or, more generally, the luminescent agent transforms the monochromatic blue light into a broad spectrum of longer wavelength light so that the light emitted by the described light source gives an overall white appearance.
  • Detailed information on the so-called white light diode can be found, for example, in EP 0 936 682 A1 or DE 196 38 667 A1.
  • White light is particularly advantageous as a light source in foreign matter detection devices.
  • Other light sources that emit white light, such as lasers, flashlamps or incandescent bulbs require significantly more space and have a higher energy consumption than white light diodes.
  • White light diodes have, due to the method of generating the white light, no constant intensity distribution over the entire wavelength range, but a pronounced narrow maximum in the blue wavelength range emitted by the blue light diode and a broad maximum in the longer wavelength range emitted by the luminescence conversion element becomes.
  • the wavelength spectrum can be adjusted within wide limits. Practically available white light diodes, however, always have the extreme values described above, wherein the maximum in blue wavelengths is significantly greater than the maximum in the longer wavelength range.
  • the company NICHIA offers white light diodes for sale.
  • An example type is the model NSCW100, whose specification is available at the Internet address "http: //www.nichia.com/specification/led_smd/NSCW100-E.pdf".
  • the wavelength spectrum shows more than twice the intensity in the blue range than in the longer wavelength range.
  • an optical filter is arranged on the path of the light, which is designed to reduce the intensity of the wavelength ranges of the blue light and to leave the intensities of the longer wavelength wavelength ranges of the visible light largely unaffected.
  • the optical filter makes it possible to easily reduce the pronounced intensity maximum of the blue light, which leads to inaccuracies in the foreign substance detection, and thus to eliminate the reason for the noise in the reflection signal.
  • the blue wavelength range is in the interval from 430 nm to 490 nm.
  • the wavelength range from 490 nm to the end of the range of visible light at about 780 nm should thus penetrate the filter largely unhindered in principle.
  • the transitions between the colors, however, are fluid.
  • sharp transitions in the transmittance of the filter and transmittances of 100% are practically unrealizable.
  • the transmittance of the filter for the wavelengths of 520nm to 720nm is greater than 80%.
  • the intensity maximum in the blue wavelength range by means of the filter by at least 30% is reducible.
  • the intensity of the blue light of a white light diode is not consistently high over the entire blue wavelength range, but there is a narrowband maximum within the blue wavelength range. The exact position of the maximum and the associated intensity are dependent on the white light diode used. It is therefore clear that in order to reduce the intensity of the blue light by 30%, the transmittance of the filter does not have to be 70% corresponding to 70% in the entire blue wavelength range, but is correspondingly adapted to the respective blue light spectrum of the white light diode.
  • the filter is designed such that the intensity maximum in the blue wavelength range is matched to the intensity maximum in the longer wavelength range. For typical spectra of a white light diode, such as the NSCW100, this corresponds to a reduction of the intensity of the blue light by 50 to 60%.
  • the transmittance of the optical filter and the sensitivity of the sensor for measuring the light remitted by the yarn are designed so that a desired resulting filter effect is produced for each wavelength range.
  • the filter may be between the white light diode and the yarn or between the yarn and the sensor for measuring the yarn be arranged remitted light.
  • the filter can be integrated into the white-light diode or the sensor by applying the filter as a thin layer to the respective component.
  • Interference filters that consist of several thin layers on a carrier layer are particularly suitable as optical filters. When a light beam passes through the filter, the beam components reflected and transmitted at the interfaces of the layers interfere so that the emission and amplification of beams of a specific wavelength occur at the output of the filter.
  • the optical filter may have an antireflection coating. This increases the transmittance.
  • the optical filter has means for scattering the transmitted light.
  • the scattering of the light can be effected for example by a roughened surface of the filter.
  • parallel light is emitted in the direction of the yarn.
  • the light emitted by the light source is passed through a scattering film.
  • the light emitted by the scattering film should preferably have the properties of a Lambertian radiator.
  • the thus processed light can then be parallelized by means of a lens become.
  • the scattering film can be replaced by the optical filter so that in addition to the desired filtering of the wavelength ranges, the scattering of the light also takes over.
  • FIG. 1 shows the intensity of the light emitted by a white-light diode and of the filtered light as a function of the wavelength
  • FIG. 3 shows a simplified representation of a first variant of the device according to the invention
  • Fig. 5 is an illustration of the light source with light emitting diode and a complementary optics.
  • the curve 1 of the diagram shown in FIG. 1 shows the intensity of the light emitted by a white light diode as a function of the wavelength.
  • the course shows a narrowband maximum at a wavelength of about 470 nm. This is the intensity of the blue light which excites the luminescence conversion element.
  • the curve 1 still shows a broad maximum in the longer wavelength range, which of the Luminescence conversion element of the white light diode is emitted.
  • the maximum in the blue wavelength range is more than twice as large as in the longer wavelength range.
  • An optical filter is now to reduce the maximum in the blue wavelength range.
  • Curve 3 in FIG. 2 shows the transmittance of the filter as a function of the wavelength.
  • the transmittance is below 50% and then increases to larger wavelengths and that is achieved until at least approximately 100%.
  • the intensity of the filtered light is shown in curve 2 in FIG. 1.
  • the reduction of the intensity in the blue wavelength range is more than 50% in accordance with the transmittance of the filter.
  • the maximum of the blue light adjusts to the maximum in the longer wavelength range.
  • FIG. 3 the white light diode 11 emits light in the direction of the yarn 13. The light is reflected on the yarn and detected by the photodiode 12. The photodiode thus serves as a sensor for measuring the light remitted by the yarn. The path of the light is symbolized by the dashed line 14.
  • an optical filter 10 is disposed between the white light diode 11 and the yarn 13. By this arrangement, so the proportion of the blue light is reduced before the light hits the yarn.
  • the optical filter is disposed between the yarn 23 and the photodiode 22.
  • the blue light part is here So reduced after the light is reflected from the yarn and thus reduces a caused by the blue light noise in the measurement signal of the photosensor.
  • FIG 5 shows the detailed construction of a light source with a white-light diode 31 and an optical system 38.
  • the optical filter 30 is integrated into the optical system 38.
  • the light source emits light in the direction of the yarn 33.
  • the light emitted by the white light diode 31 first passes through the optical filter 30.
  • the filter reduces the blue portion of the light and additionally causes a scattering of the transmitted light due to a roughened surface. This results in a radiation characteristic which at least approaches that of a Lampertian radiator.
  • the aperture 34 the light is focused and fed to the lens 35. After the lens, the individual light rays are more or less parallel. Between the lens and the yarn then another aperture 36 and a glass plate 37 is arranged.

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Abstract

The invention relates to an apparatus for optical detection of impurities, in particular of foreign fibers, in longitudinally moving yarn (13, 23, 33), with a white light diode (11, 21, 31) which emits light in the direction of the yarn (13, 23, 33) and having a blue-light emitting semiconductor element and also a luminescence conversion element, and with at least one sensor (12, 22) for measuring of the light remitted from the yarn, wherein in the path of the light (14, 24) there is an optical filter (10, 20, 30) and the filter is designed in order reduce the intensity of the wavelength ranges of the blue light and to leave essentially unaffected the intensities of the longer wavelength ranges of the visible light.

Description

Beschreibung: Description:
Vorrichtung zur optischen Detektion von Verunreinigungen in längsbewegtem GarnDevice for the optical detection of contaminants in longitudinally moved yarn
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Detektion von Verunreinigungen, insbesondere von Fremdfasern, in längsbewegtem Garn, mit einer Weißlichtdiode, die Licht in Richtung des Garns emittiert und ein blaues Licht emittierendes Halbleiterelement sowie ein Lumineszenzkonversionselement aufweist, und mit mindestens einem Sensor zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes.The invention relates to a device for the optical detection of impurities, in particular of foreign fibers, in longitudinally moved yarn, having a white light diode which emits light in the direction of the yarn and having a blue light emitting semiconductor element and a luminescence conversion element, and having at least one sensor for measuring the Yarn remitted light.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der DE 198 59 274 Al offenbart. Die Vorrichtung weist zur Erkennung von Fremdstoffen in strangförmigem textilen Material neben Mitteln zur Reflexionsmessung Mittel zur Lichtgenerierung auf, die aus einer farbiges monochromes, vorzugsweise blaues Licht erzeugenden Leuchtdiode und einem Frequenzgenerator, der vorzugsweise ein Fluoreszenzmittel ist, besteht. Das Fluoreszenzmittel oder, allgemeiner ausgedrückt, das Lumineszenzmittel transformiert das monochrome blaue Licht in ein breites Spektrum längerwelligen Lichtes, so dass das von der beschriebenen Lichtquelle emittierte Licht insgesamt einen weißen Eindruck vermittelt. Detaillierte Informationen zu der so genannten Weißlichtdiode finden sich zum Beispiel in der EP 0 936 682 Al oder der DE 196 38 667 Al.A generic device is disclosed in DE 198 59 274 Al. The apparatus has, in addition to means for reflection measurement means for generating light for detecting foreign substances in strand-like textile material, which consists of a colored monochrome, preferably blue light-emitting light-emitting diode and a frequency generator, which is preferably a fluorescence means. The fluorescer or, more generally, the luminescent agent transforms the monochromatic blue light into a broad spectrum of longer wavelength light so that the light emitted by the described light source gives an overall white appearance. Detailed information on the so-called white light diode can be found, for example, in EP 0 936 682 A1 or DE 196 38 667 A1.
Als Lichtquelle in Vorrichtungen zur Erkennung von Fremdstoffen ist Weißlicht besonderes vorteilhaft. Bei Lichtquellen, die monochromes Licht mit einem sehr schmalen Wellenlängenbereich aussenden, kann es vorkommen, dass bestimmte Fremdstoffe keine oder keine ausreichende Helligkeitsänderung verursachen und dadurch die Zuverlässigkeit der Fremdstoffdetektion beeinträchtigt wird. Andere Lichtquellen, die weißes Licht aussenden, wie Laser, Blitzlampen oder Glühlampen benötigen einen deutlich höheren Bauraum und haben eine höheren Energieverbrauch als Weißlichtdioden.White light is particularly advantageous as a light source in foreign matter detection devices. For light sources that emit monochromatic light with a very narrow wavelength range, it can happen that certain foreign substances cause no or insufficient brightness change and thereby the reliability of the foreign substance detection is impaired. Other light sources that emit white light, such as lasers, flashlamps or incandescent bulbs require significantly more space and have a higher energy consumption than white light diodes.
Weißlichtdioden haben, bedingt durch die Methode der Erzeugung des weißen Lichtes, keine konstante Intensitätsverteilung über den gesamten Wellenlängenbereich, sondern ein ausgeprägtes schmales Maximum im blauen Wellenlängenbereich, das von der Blaulichtdiode ausgesandt wird, und ein breites Maximum im längerwelligen Wellenlängenbereich, das von dem Lumineszenzkonversionselement ausgesandt wird.White light diodes have, due to the method of generating the white light, no constant intensity distribution over the entire wavelength range, but a pronounced narrow maximum in the blue wavelength range emitted by the blue light diode and a broad maximum in the longer wavelength range emitted by the luminescence conversion element becomes.
Durch die Veränderung der Konzentration oder der Art des Lumineszenzmittels lässt sich das Wellenlängenspektrum in weiten Bereichen einstellen. Praktisch verfügbare Weißlichtdioden weisen jedoch immer die oben beschriebenen Extremwerte auf, wobei das Maximum in blauen Wellenlängen deutlich größer ist als das Maximum im längerwelligen Bereich. Die Firma NICHIA bietet Weißlichtdioden zum Kauf an. Ein Beispieltyp ist das Modell NSCWlOO, dessen Spezifikation unter der Internetadresse "http: //www.nichia.com/specification/led_smd/NSCW100-E.pdf" verfügbar ist. Das Wellenlängespektrum zeigt im blauen Bereich eine mehr als doppelt so hohe Intensität als im längerwelligen Bereich.By changing the concentration or the type of luminescent agent, the wavelength spectrum can be adjusted within wide limits. Practically available white light diodes, however, always have the extreme values described above, wherein the maximum in blue wavelengths is significantly greater than the maximum in the longer wavelength range. The company NICHIA offers white light diodes for sale. An example type is the model NSCW100, whose specification is available at the Internet address "http: //www.nichia.com/specification/led_smd/NSCW100-E.pdf". The wavelength spectrum shows more than twice the intensity in the blue range than in the longer wavelength range.
Es hat sich gezeigt, dass weiße Fasern, insbesondere solche aus Acryl, Polyester oder Viskose, blaues Licht besonders stark reflektieren und strukturbedingte Schwankungen im Reflexionsgrad des Garnes stärkere Einflüsse auf die gemessene Intensität des reflektierten Lichtes haben, als das Vorhandensein von Verunreinigungen im Garn bewirkt. Somit kann es passieren, das ein Teil der Verunreinigungen oder Fremdstoffe nicht erkannt werden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Erkennen von Verunreinigungen in längsbewegtem Garn zu verbessern.It has been found that white fibers, especially those of acrylic, polyester or viscose, reflect blue light particularly strongly and structural variations in the reflectance of the yarn have stronger influences on the measured intensity of the reflected light than the presence of impurities in the yarn. Thus, it may happen that some of the impurities or foreign matter are not recognized. It is therefore the object of the present invention to improve the detection of contaminants in longitudinally moved yarn.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird auf dem Weg des Lichtes ein optisches Filter angeordnet, das dazu ausgebildet ist, die Intensität der Wellenlängenbereiche des blauen Lichtes herabzusetzen und die Intensitäten der längerwelligen Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichtes weitestgehend unbeeinflusst zu lassen.To achieve the object, an optical filter is arranged on the path of the light, which is designed to reduce the intensity of the wavelength ranges of the blue light and to leave the intensities of the longer wavelength wavelength ranges of the visible light largely unaffected.
Das optische Filter ermöglicht es in einfacher Weise, das ausgeprägte Intensitätsmaximum des blauen Lichtes, das zu Ungenauigkeiten bei der Fremdstofferkennung führt, herabzusetzen und damit den Grund für das Rauschen im Reflexionssignal zu eliminieren.The optical filter makes it possible to easily reduce the pronounced intensity maximum of the blue light, which leads to inaccuracies in the foreign substance detection, and thus to eliminate the reason for the noise in the reflection signal.
Der blaue Wellenlängenbereich liegt im Intervall von 430 nm bis 490nm. Der Wellenlängenbereich von 490 nm bis zum Ende des Bereichs des sichtbaren Lichtes bei etwa 780 nm sollte damit im Prinzip das Filter weitgehend ungehindert durchdringen. Die Übergänge zwischen den Farben sind jedoch fließend. Ferner sind scharfe Übergänge im Transmissionsgrad des Filters und Transmissionsgrade von 100% praktisch nicht realisierbar. Somit ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Transmissionsgrad des Filters für die Wellenlängen von 520nm bis 720nm größer als 80%.The blue wavelength range is in the interval from 430 nm to 490 nm. The wavelength range from 490 nm to the end of the range of visible light at about 780 nm should thus penetrate the filter largely unhindered in principle. The transitions between the colors, however, are fluid. Furthermore, sharp transitions in the transmittance of the filter and transmittances of 100% are practically unrealizable. Thus, in a preferred embodiment of the device according to the invention, the transmittance of the filter for the wavelengths of 520nm to 720nm is greater than 80%.
Vorteilhaft ist, wenn das Intensitätsmaximum im blauen Wellenlängenbereich mittels des Filters um mindestens 30% reduzierbar ist. Zu beachten ist, dass die Intensität des blauen Lichtes einer Weißlichtdiode nicht über den gesamten blauen Wellenlängenbereich konstant hoch ist, sondern es innerhalb des blauen Wellenlängenbereichs ein schmalbandiges Maximum gibt. Die genaue Lage des Maximums und die zugehörige Intensität sind von der verwendeten Weißlichtdiode abhängig. Damit ist klar, dass zur Reduktion der Intensität des blauen Lichtes um 30% der Transmissionsgrad des Filters nicht im gesamten blauen Wellenlängenbereich entsprechend 70% betragen muss, sondern entsprechend auf das jeweilige Blaulichtspektrum der Weißlichtdiode angepasst ist.It is advantageous if the intensity maximum in the blue wavelength range by means of the filter by at least 30% is reducible. It should be noted that the intensity of the blue light of a white light diode is not consistently high over the entire blue wavelength range, but there is a narrowband maximum within the blue wavelength range. The exact position of the maximum and the associated intensity are dependent on the white light diode used. It is therefore clear that in order to reduce the intensity of the blue light by 30%, the transmittance of the filter does not have to be 70% corresponding to 70% in the entire blue wavelength range, but is correspondingly adapted to the respective blue light spectrum of the white light diode.
Aufgrund der verschiedenen Intensitätswerte des blauen Lichtes in Abhängigkeit von der verwendeten Weißlichtdiode wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Filter so ausgebildet, dass das Intensitätsmaximum im blauen Wellenlängenbereich an das Intensitätsmaximum im längerwelligen Bereich angeglichen wird. Bei typischen Spektren einer Weißlichtdiode, wie der NSCWlOO, entspricht dies einer Reduktion der Intensität des blauen Lichtes um 50 bis 60%.Due to the different intensity values of the blue light as a function of the white light diode used, in a further preferred embodiment the filter is designed such that the intensity maximum in the blue wavelength range is matched to the intensity maximum in the longer wavelength range. For typical spectra of a white light diode, such as the NSCW100, this corresponds to a reduction of the intensity of the blue light by 50 to 60%.
Sensoren, die die Intensität des Lichtes in einem breiten Wellenlängenbereich erfassen, haben nicht über den gesamten Wellenlängenbereich die gleiche Empfindlichkeit. Somit sollte die Lichtstrecke aus Weißlichtdiode, Filter und Sensor aufeinander abgestimmt sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Transmissionsgrad des optischen Filters und die Empfindlichkeit des Sensors zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes so ausgebildet, dass für jeden Wellenlängenbereich eine gewünschte resultierende Filterwirkung entsteht.Sensors that sense the intensity of light in a wide wavelength range do not have the same sensitivity over the entire wavelength range. Thus, the light path of white light diode, filter and sensor should be matched. In an advantageous embodiment of the invention, the transmittance of the optical filter and the sensitivity of the sensor for measuring the light remitted by the yarn are designed so that a desired resulting filter effect is produced for each wavelength range.
Das Filter kann zwischen der Weißlichtdiode und dem Garn oder zwischen dem Garn und dem Sensor zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes angeordnet sein. Das Filter kann dabei in die Weißlichtdiode oder den Sensor integriert sein, indem das Filter als dünne Schicht auf das jeweilige Bauelement aufgebracht wird.The filter may be between the white light diode and the yarn or between the yarn and the sensor for measuring the yarn be arranged remitted light. The filter can be integrated into the white-light diode or the sensor by applying the filter as a thin layer to the respective component.
Als optische Filter eignen sich besonders Interferenzfilter, die aus mehreren dünnen Schichten auf einer Trägerschicht bestehen. Tritt ein Lichtstrahl durch das Filter, so interferieren die an den Grenzflächen der Schichten reflektierten und transmittierten Strahlanteile, so dass es zur Auslöschung und Verstärkung von Strahlen bestimmter Wellenlänge am Ausgang des Filters kommt.Interference filters that consist of several thin layers on a carrier layer are particularly suitable as optical filters. When a light beam passes through the filter, the beam components reflected and transmitted at the interfaces of the layers interfere so that the emission and amplification of beams of a specific wavelength occur at the output of the filter.
Prinzipiell können auch klassische Farbfilter verwendet werden, bei denen die Reduktion des blauen Wellenlängenbereiches durch Absorption bewirkt wird.In principle, it is also possible to use classic color filters in which the reduction of the blue wavelength range is effected by absorption.
Wie oben beschrieben, ist ein Transmissonsgrad von 100% mit einem optischen Filter praktisch nicht möglich. Um ungewünschte Reflexionen im Durchlasswellenlängenbereich zu vermeiden, kann das optische Filter eine Antireflexionsbeschichtung aufweisen. Dadurch wird der Transmissionsgrad erhöht.As described above, a transmissivity of 100% with an optical filter is practically impossible. In order to avoid undesired reflections in the transmission wavelength range, the optical filter may have an antireflection coating. This increases the transmittance.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das optische Filter Mittel zur Streuung des transmittierten Lichtes auf. Die Streuung des Lichtes kann dabei zum Beispiel durch eine aufgeraute Oberfläche des Filters bewirkt werden.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the optical filter has means for scattering the transmitted light. The scattering of the light can be effected for example by a roughened surface of the filter.
Zur optischen Detektion von Verunreinigungen wird vorzugsweise paralleles Licht in Richtung des Garns emittiert. Dazu wird das von der Lichtquelle ausgesandte Licht durch eine Streufolie geführt. Das von der Streufolie ausgesandte Licht soll möglichst die Eigenschaften eines Lambertschen Strahlers aufweisen. Das so aufbereitete Licht kann dann mittels einer Linse parallelisiert werden. Eine entsprechende Anordnung ist in der DE 10 2004 053 736 Al beschrieben. Erfindungsgemäß lässt sich die Streufolie durch das optische Filter ersetzen, dass dann neben der gewünschten Filterung der Wellenlängenbereiche auch die Streuung des Lichtes übernimmt.For optical detection of impurities, preferably parallel light is emitted in the direction of the yarn. For this purpose, the light emitted by the light source is passed through a scattering film. The light emitted by the scattering film should preferably have the properties of a Lambertian radiator. The thus processed light can then be parallelized by means of a lens become. A corresponding arrangement is described in DE 10 2004 053 736 A1. According to the invention, the scattering film can be replaced by the optical filter so that in addition to the desired filtering of the wavelength ranges, the scattering of the light also takes over.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die Intensität des von einer Weißlichtdiode emittierten und des gefilterten Lichtes in Abhängigkeit von der Wellenlänge;FIG. 1 shows the intensity of the light emitted by a white-light diode and of the filtered light as a function of the wavelength; FIG.
Fig. 2 den Transmissionsgrad des Filters in Abhängigkeit von der Wellenlänge;2 shows the transmittance of the filter as a function of the wavelength;
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung;3 shows a simplified representation of a first variant of the device according to the invention;
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung;4 shows a simplified representation of a second variant of the device according to the invention;
Fig. 5 eine Darstellung der Lichtquelle mit Leuchtdiode und einer ergänzenden Optik.Fig. 5 is an illustration of the light source with light emitting diode and a complementary optics.
Die Kurve 1 des in Fig. 1 dargestellten Diagramms zeigt die Intensität des von einer Weißlichtdiode emittierten Lichtes in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Der Verlauf zeigt ein schmalbandiges Maximum bei einer Wellenlänge von etwa 470 nm. Das ist die Intensität des blauen Lichtes, welches das Lumineszenzkonversionselement anregt. Die Kurve 1 zeigt noch ein breites Maximum im längerwelligen Bereich, welches von dem Lumineszenzkonversionselement der Weißlichtdiode ausgesandt wird. Wie man sieht, ist das Maximum im blauem Wellenlängenbereich mehr als doppelt so groß wie im längerwelligen Bereich. Durch ein optisches Filter soll nun das Maximum im blauen Wellenlängenbereich herabgesetzt werden. Kurve 3 in Fig. 2 zeigt den Transmissionsgrad des Filters in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Unterhalb von 500 nm, also im blauen Wellenlängen bereich, liegt der Transmissionsgrad unter 50 % und steigt dann zu größeren Wellenlängen an und zwar bis zumindest näherungsweise 100 % erreicht sind. Die Intensität des gefilterten Lichtes zeigt Kurve 2 in Fig. 1. Die Reduktion der Intensität im blauen Wellenlängenbereich beträgt entsprechend des Transmissionsgrades des Filters mehr als 50 %. Damit gleicht sich das Maximum des blauen Lichtes an das Maximum im längerwelligen Bereich an.The curve 1 of the diagram shown in FIG. 1 shows the intensity of the light emitted by a white light diode as a function of the wavelength. The course shows a narrowband maximum at a wavelength of about 470 nm. This is the intensity of the blue light which excites the luminescence conversion element. The curve 1 still shows a broad maximum in the longer wavelength range, which of the Luminescence conversion element of the white light diode is emitted. As you can see, the maximum in the blue wavelength range is more than twice as large as in the longer wavelength range. An optical filter is now to reduce the maximum in the blue wavelength range. Curve 3 in FIG. 2 shows the transmittance of the filter as a function of the wavelength. Below 500 nm, ie in the blue wavelength range, the transmittance is below 50% and then increases to larger wavelengths and that is achieved until at least approximately 100%. The intensity of the filtered light is shown in curve 2 in FIG. 1. The reduction of the intensity in the blue wavelength range is more than 50% in accordance with the transmittance of the filter. Thus, the maximum of the blue light adjusts to the maximum in the longer wavelength range.
Die Figuren 3 und 4 zeigen stark vereinfacht und auf die wesentlichen Elemente beschränkt zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In Fig. 3 emittiert die Weißlichtdiode 11 Licht in Richtung des Garns 13. Das Licht wird am Garn remittiert und von der Photodiode 12 erfasst. Die Photodiode dient damit als Sensor zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes. Der Weg des Lichtes wird durch die gestrichelte Linie 14 symbolisiert. Auf dem Weg des Lichtes ist zwischen der Weißlichtdiode 11 und dem Garn 13 ein optisches Filter 10 angeordnet. Durch diese Anordnung wird also der Anteil des blauen Lichtes herabgesetzt, bevor das Licht auf das Garn trifft. Analog zu der Vorrichtung in Fig. 3 emittiert die Weißlichtdiode 21 in Fig. 4 Licht in Richtung des Garns 23 und das vom Garn remittierte Licht wird mittels der Photodiode 22 erfasst. Die gestrichelte Linie, die den Weg des Lichtes symbolisiert, trägt das Bezugszeichen 24. In dieser Ausführungsform ist das optische Filter zwischen dem Garn 23 und der Photodiode 22 angeordnet. Der blaue Lichtanteil wird hier also herabgesetzt, nachdem das Licht vom Garn remittiert wird und somit ein durch das blaue Licht hervorgerufenes Rauschen im Messsignal des Photosensors reduziert.Figures 3 and 4 show greatly simplified and limited to the essential elements of two variants of a device according to the invention. In FIG. 3, the white light diode 11 emits light in the direction of the yarn 13. The light is reflected on the yarn and detected by the photodiode 12. The photodiode thus serves as a sensor for measuring the light remitted by the yarn. The path of the light is symbolized by the dashed line 14. On the way of the light, an optical filter 10 is disposed between the white light diode 11 and the yarn 13. By this arrangement, so the proportion of the blue light is reduced before the light hits the yarn. Analogous to the device in FIG. 3, the white-light diode 21 in FIG. 4 emits light in the direction of the yarn 23 and the light remitted by the yarn is detected by means of the photodiode 22. The dashed line symbolizing the path of the light is denoted by reference numeral 24. In this embodiment, the optical filter is disposed between the yarn 23 and the photodiode 22. The blue light part is here So reduced after the light is reflected from the yarn and thus reduces a caused by the blue light noise in the measurement signal of the photosensor.
Fig. 5 zeigt den detaillierten Aufbau einer Lichtquelle mit einer Weißlichtdiode 31 und einer Optik 38. In diesem Ausführungsbeispiel ist das optische Filter 30 in die Optik 38 integriert. Die Lichtquelle emittiert Licht in Richtung des Garns 33.5 shows the detailed construction of a light source with a white-light diode 31 and an optical system 38. In this exemplary embodiment, the optical filter 30 is integrated into the optical system 38. The light source emits light in the direction of the yarn 33.
Das von der Weißlichtdiode 31 emittierte Licht passiert zunächst das optische Filter 30. Das Filter setzt zum einen den blauen Anteil des Lichtes herab und bewirkt zusätzlich durch eine aufgeraute Oberfläche eine Streuung des transmittierten Lichtes. Dadurch ergibt sich eine Abstrahlcharakteristik, die sich der eines Lampertschen Strahlers zumindest annähert. Durch die Blende 34 wird das Licht gebündelt und der Linse 35 zugeführt. Nach der Linse sind die einzelnen Lichtstrahlen quasi parallel. Zwischen der Linse und dem Garn ist dann noch eine weitere Blende 36 und eine Glasscheibe 37 angeordnet. The light emitted by the white light diode 31 first passes through the optical filter 30. On the one hand, the filter reduces the blue portion of the light and additionally causes a scattering of the transmitted light due to a roughened surface. This results in a radiation characteristic which at least approaches that of a Lampertian radiator. Through the aperture 34, the light is focused and fed to the lens 35. After the lens, the individual light rays are more or less parallel. Between the lens and the yarn then another aperture 36 and a glass plate 37 is arranged.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Vorrichtung zur optischen Detektion von Verunreinigungen, insbesondere von Fremdfasern, in längsbewegtem Garn (13, 23, 33), mit einer Weißlichtdiode (11, 21, 31), die Licht in Richtung des Garns (13, 23, 33) emittiert und ein blaues Licht emittierendes Halbleiterelement sowie ein Lumineszenzkonversionselement aufweist, und mit mindestens einem Sensor (12, 22) zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Weg des Lichtes (14, 24) ein optisches Filter (10, 20, 30) angeordnet ist und das Filter dazu ausgebildet ist, die Intensität der Wellenlängenbereiche des blauen Lichtes herabzusetzen und die Intensitäten der längerwelligen Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichtes weitestgehend unbeeinflusst zu lassen.1. A device for the optical detection of impurities, in particular of foreign fibers, in longitudinally moved yarn (13, 23, 33), with a white light diode (11, 21, 31), the light in the direction of the yarn (13, 23, 33) emitted and a blue light-emitting semiconductor element and a luminescence conversion element, and having at least one sensor (12, 22) for measuring the light remitted by the yarn, characterized in that on the path of the light (14, 24) an optical filter (10, 20, 30) is arranged and the filter is adapted to reduce the intensity of the wavelength ranges of the blue light and to leave the intensities of the longer wavelength wavelength ranges of the visible light largely unaffected.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the
Transmissionsgrad des Filters (10, 20, 30) für die Wellenlängen von 520 nm bis 720 nm größer als 80% ist.Transmittance of the filter (10, 20, 30) for the wavelengths of 520 nm to 720 nm is greater than 80%.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Intensitätsmaximum im blauen Wellenlängenbereich mittels des Filters (10, 20, 30) um mindestens 30% reduzierbar ist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity maximum in the blue wavelength range by means of the filter (10, 20, 30) is reducible by at least 30%.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter so eingestellt ist, dass das Intensitätsmaximum im blauen Wellenlängenbereich an das Intensitätsmaximum im längerwelligen Bereich angeglichen wird.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filter is adjusted so that the intensity maximum in the blue wavelength range is equalized to the intensity maximum in the longer wavelength range.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad des optischen Filters (10, 20, 30) und die Empfindlichkeit des Sensors (12, 22) zur Messung des vom Garn (13, 23, 33) remittierten Lichtes so ausgebildet sind, dass für jeden Wellenlängenbereich eine gewünschte resultierende Filterwirkung entsteht.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmittance of the optical filter (10, 20, 30) and the sensitivity of the sensor (12, 22) for the measurement of the yarn (13, 23, 33) remittierten Light are designed so that a desired resulting filtering effect arises for each wavelength range.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (10) zwischen der Weißlichtdiode (11) und dem Garn (13) angeordnet ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filter (10) between the white light diode (11) and the yarn (13) is arranged.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the
Filter als dünne Schicht direkt auf die Weißlichtdiode aufgebracht ist.Filter is applied as a thin layer directly on the white light diode.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (20) zwischen dem Garn (23) und dem Sensor (22) zur Messung des vom Garn remittierten Lichtes angeordnet ist.8. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filter (20) is arranged between the yarn (23) and the sensor (22) for measuring the light remitted by the yarn.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the
Filter als dünne Schicht direkt auf den Sensor aufgebracht ist .Filter is applied as a thin layer directly on the sensor.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Filter (10, 20, 30) als Interferenzfilter ausgebildet ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical filter (10, 20, 30) is designed as an interference filter.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Filter (10, 20, 30) eine Antireflexionsbeschichtung aufweist .11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical filter (10, 20, 30) has an antireflection coating.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Filter (30) Mittel zur Streuung des transmittierten Lichtes aufweist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical filter (30) comprises means for scattering the transmitted light.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Streuung des transmittierten Lichtes eine aufgeraute Oberfläche des optischen Filters (30) ist. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the means for scattering the transmitted light is a roughened surface of the optical filter (30).
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