專利名稱：纖維質(zhì)量監(jiān)視議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置。本發(fā)明具體涉及到以一種在線或是脫機方式來檢測棉花質(zhì)量的棉花質(zhì)量監(jiān)視儀。
軋棉機被用來分離棉花纖維與棉籽和廢物。為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，對通過軋棉機的棉花纖維的質(zhì)量進行監(jiān)視以確定軋棉機工作是否正常是非常重要的。以往都是按照棉花的顏色，枝葉含量，預(yù)先加工，廢物含量，纖維長度，馬克隆尼值和纖維強度來分類的。最初是依靠人的感覺對棉花分類，可以用視覺來觀察棉花并且相應(yīng)地分出等級。然而，用人工來分類不夠可靠并且主要取決于人的熟練程度?，F(xiàn)時對棉花質(zhì)量的確定主要是用大量的儀器來完成的。為了監(jiān)視棉花纖維的所需要的性質(zhì)，許多慣用的機器采用了白熾燈泡在棉花通過一個用來觀察的采樣窗口時對棉花進行照射。然后用一個光敏檢測器接收被棉花采樣所反射的光。通過檢查被采樣反射的不同波長的光的強度就可以讀出棉花的質(zhì)量并且對其進行分類。
使用白熾燈泡照射棉花采樣會帶來一些缺點。由于燈泡在機器運行時是一直開著的，燈泡產(chǎn)生的光的強度會隨著時間而衰減。另外，為了發(fā)射所需顏色溫度的白光，白熾燈泡的工作電流很大。在大電流下連續(xù)使用白熾燈泡會明顯地縮短燈泡的使用壽命。其它的問題是由于棉花加工機器的振動所造成的。就象燈泡會隨著時間而劣化一樣，這些振動會影響白熾燈泡所產(chǎn)生的光的強度，造成燈泡的閃爍。這樣，即使是被觀察的棉花的質(zhì)量沒有變化，被棉花采樣反射的光的強度也有可能發(fā)生變化。這些振動還可能造成白熾燈泡的燈絲斷裂。使用發(fā)光強度有變化的白熾燈泡的直接后果就是必須經(jīng)常地重新校準監(jiān)視裝置的傳感器，并且需要頻繁地更換白熾燈泡。
傳統(tǒng)檢測方法的另一個問題是，由于光敏檢測器的成象速度比較慢，棉花纖維從連續(xù)受到照射的采樣窗口前通過的速度容易造成光敏傳感器接收到的圖像模糊。這樣就容易產(chǎn)生平均的而不是瞬時的讀數(shù)。為了能接收到用于瞬時讀數(shù)的清楚的反射，如果要進行測量，或者是需要從流動的纖維中去掉纖維的采樣并且放在采樣窗口上，就必須使通過加工機器的纖維停止移動。
這樣就需要有一種用于測量纖維特性的方法和裝置，它能夠克服現(xiàn)有的纖維監(jiān)視裝置所面臨的不可靠性和不穩(wěn)定的問題。
為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種具有用于觀察纖維樣本的采樣窗口的纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置。一個選通光源提供指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖。在第一光敏檢測器的位置上接收反射的光脈沖并且測量纖維樣本的特性。本發(fā)明由于使用了選通的光源而明顯地減少了經(jīng)常校準和頻繁更換燈泡的必要。另外，由適當選通的光源所產(chǎn)生的短脈沖光可以將纖維的反射圖像有效地穩(wěn)定在采樣窗口前面，這樣就減少了對纖維樣本的穩(wěn)定要求。
在本發(fā)明的一個實施例中，纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置是由用來觀察纖維樣本的一個窗口構(gòu)成的。在纖維樣本通過采樣窗口時通一個氙燈泡，產(chǎn)生一個指向纖維并且受到其反射光脈沖。在光脈沖達到所需的強度時，第一光電二極管產(chǎn)生一個同步信號。同步信號是在光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生的。在與這一同步信號同步的一個第二光電二極管的位置上接收反射的光脈沖，檢測波長在500納米到600納米之間的光，并且產(chǎn)生一個反射信號。在第三光電二極管的位置上接收與同步信號同步的反射光脈沖，檢測波長在430納米到530納米之間的光，并且產(chǎn)生一個顏色信號。
在一個電荷耦合器件攝像機的位置上接收反射的光脈沖。電荷耦合器件攝像機具有一個用于接收反射的光脈沖的象素陣列。接收到的反射光脈沖強度低于一個所需值的象素被指定為暗象素，而接收到的反射光脈沖強度大于這一所需值的象素被指定為亮象素。用一個棱鏡聚焦由第二和第三光電二極管接收到的反射的光脈沖，并且用一個透明塊來封閉選通氙燈泡和第一光電二極管，讓光脈沖從氙燈泡傳到第一二極管。
用處理裝置分析顏色信號和反射信號，并且產(chǎn)生一個合成值和一個百分數(shù)值，表示暗象素在暗和亮象素組成的陣列中的百分數(shù)。另外，處理裝置還要對暗和亮象素組成的陣列中的暗象素的圖形進行識別和分類，并且根據(jù)合成和百分數(shù)值來控制纖維加工設(shè)備。
在這一最佳實施例中，用一個葉片將纖維樣本放到采樣窗口上，用葉片從空氣輸送的纖維流中捕捉纖維樣本。纖維樣本可以是從采樣窗口上滑過的纖維毛層(batt)，或者也可以是在流動中從采樣窗口上吹過的由空氣輸送的纖維。本實施例允許纖維快速地通過采樣窗口，不需要為了觀察而提取采樣。
一種監(jiān)視纖維質(zhì)量的方法包括對通過一個采樣窗口的纖維進行觀察。用一個選通的光源產(chǎn)生一個指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖。檢測反射的光脈沖在一定波長上的強度，并且指示出纖維樣本的特性。
在一種優(yōu)選的方法中，通過一個采樣窗口來觀察纖維樣本。選通一個氙燈泡，產(chǎn)生一個指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖。當產(chǎn)生的光脈沖強度在光脈沖的負邊沿上達到所需的等級時，就產(chǎn)生一個同步信號。將反射的光脈沖聚焦。檢測反射的光脈沖在500納米和600納米之間的波長上的第一強度，并且根據(jù)這個第一強度與同步信號同步地產(chǎn)生一個反射信號。同樣要檢測反射的光脈沖在430納米和530納米之間的波長上的第二強度，并且根據(jù)這個第二強度與同步信號同步地產(chǎn)生一個顏色信號。同樣用象素來接收反射的光脈沖。通過將接收到的反射光脈沖強度低于一個所需值的每一個象素指定為暗象素，而將接收到的反射光脈沖強度大于這一所需值的每一個象素指定為亮象素來產(chǎn)生亮和暗象素的陣列。
通過對顏色信號和反射信號的分析產(chǎn)生一個合成信號，并且還產(chǎn)生一個百分數(shù)值，代表暗象素在暗和亮象素的陣列中所占的百分數(shù)。另外還要對暗象素在亮和暗象素的陣列中組成的圖形進行識別和分類。按照這種合成和百分數(shù)值來控制纖維加工設(shè)備。在這種優(yōu)選的方法中，可以從空氣輸送的纖維流中捕捉纖維樣本并且將其放在采樣窗口上。纖維樣本有可能以纖維毛層的形式從采樣窗口上滑過，或者是在空氣輸送的纖維流中吹過采樣窗口。
選通的光源可以在不需要纖維流在采樣窗口前停留的情況下進行測量，并且可以用恒定強度的先進行測量。如果光源是持續(xù)的，在提取采樣時就不知道光的強度，并且可能會由于振動和衰變而發(fā)生變化。這樣，上述的選通光源的方法大大減少了按照照明光強度的變化來校準檢測裝置的必要。另外，由于光在提取采樣時的強度比一個新燈泡所產(chǎn)生的強度要小，燈泡在出現(xiàn)明顯劣化之后仍然可以產(chǎn)生最大的光強度。
通過參照附圖對最佳實施例的詳細描述就可以認識到本發(fā)明的進一步的優(yōu)點，附圖中沒有比例，并且所有附圖中相同的標號都代表相同的元件，在附圖中

圖1是監(jiān)視儀的一個實施例的功能示意圖，而圖2是一種軋棉機的功能示意圖，表示監(jiān)視儀在軋棉機中所處的某些位置。
圖3是USDA，Agricultural Marketing Service，Cotton Division為American山地棉花制訂的一個官方棉花比色圖表。
在圖1中表示了包括本發(fā)明的一個監(jiān)視儀20。監(jiān)視儀20被專門用來監(jiān)視通過一個軋棉機的棉花的質(zhì)量和特性?；蛘呤强梢栽诠S中用這種監(jiān)視儀20來監(jiān)視棉花的質(zhì)量。這些監(jiān)視操作都可以用在線的方式來執(zhí)行，將監(jiān)視儀20連接到加工設(shè)備上，或者是采取脫機的方式，此時的監(jiān)視儀20可以是裝在實驗室中的一臺單件設(shè)備。如果以在線的方式使用，監(jiān)視儀20可以是控制系統(tǒng)中的一部分，用來控制它所連接的設(shè)備的操作。例如，監(jiān)視儀20可以用來測量棉花纖維的枝葉含量，棉花纖維顏色的變化，或者是混在棉花纖維中的外來異物。這些信息可以被用來控制軋棉機中的清掃操作。如下文所述，監(jiān)視儀20具有這樣的結(jié)構(gòu)，它還可以用來監(jiān)視其他各種纖維的特性，只要是需要測量的這些特性是能夠從纖維上反射的光的特征來確定的。
用監(jiān)視儀20監(jiān)視纖維樣本12，并且確定纖維樣本12擁有的某些特性。這些特性被用來為纖維樣本12分級。其基本原理是通過檢查受到纖維樣本12反射的光34來確定纖維樣本12的某些特性。將纖維樣本12放在一個采樣窗口14前面。從圖中可見，纖維樣本12可以通過各種途徑通過監(jiān)視儀20的采樣窗口14。監(jiān)視儀20可以放在一個管道的底上，纖維樣本12可能以纖維的毛層，長條或是團的形式從采樣窗口14上滑過?；蛘呤鞘褂梢粋€氣流10輸送的纖維樣本12從監(jiān)視儀20的采樣窗口14上流過。還可以從氣流10中捕捉纖維樣本12，并且用一個例如葉片22的裝置將其放在采樣窗口14上面，利用一條線21將葉片連接到一個處理裝置30上。可供使用的最佳的采樣窗口14的尺寸是3.5英寸乘3.5英寸，也可以使用更大的窗口14。如下文中所述，采樣窗口14最好是用對某種波長的光相對透明的材料制成的。例如可以用玻璃，石英，蘭寶石或是適當?shù)臒崴苄詷渲瞥?，并且最好是使用可以用水清洗的PYREX(派熱克斯耐熱硬度玻璃)。
無論是用哪一種方法將纖維樣本12送到監(jiān)視儀20上，在纖維樣本12通過采樣窗口14時，選通一個燈泡18，產(chǎn)生一個光脈沖16。為了簡化在圖1中僅僅表示了一個燈泡18。然而，在最佳實施例中使用了兩個燈泡18，將燈泡18布置在采樣窗口14相對的兩端，并且與采樣窗口14成45度角。這種布置方式可以為纖維樣本12提供更加均勻的照明。
如下文所述，由于所需燈泡的特性和性質(zhì)以及燈泡所產(chǎn)生的光，在最佳實施例中使用了一個氙燈泡18。優(yōu)選的氙燈泡型號是PeeskillyNew York的Shokai Far East Ltd.制造的SFT-4044T型。這種優(yōu)選的燈泡18在300伏時具有的最大輸出是45焦耳。這種氣體燈泡在點亮時的電阻大約是0.1歐姆。最好是用脈沖間隔大約是1微秒的4千伏到10千伏的電壓脈沖來選通這種燈泡。燈泡電壓可以在150到300伏之間調(diào)節(jié)，最佳電壓是175伏左右。
氙燈泡主要產(chǎn)生一種白光，它覆蓋了可見光頻譜中的至少一部分，并且其色度溫度大于6000度開爾文。在某些應(yīng)用中，這種光量比所需的光量要亮。如果是這樣，就可以通過在燈泡18上串聯(lián)一個電阻來減少燈泡18所產(chǎn)生的光，或者是改變燈泡18的電壓。用電阻還可以延長燈泡18所產(chǎn)生的光脈沖16的持續(xù)時間。
在最佳實施例中，氙燈泡18在信號線48上從處理裝置30接收電壓，使其每隔五到六秒被選通一次。然而，最佳實施例還能夠按照更快的速率來選通燈泡18。監(jiān)視儀20的最高閃光和采樣速率主要是由用來使燈泡18閃光的驅(qū)動器所確定的。需要指出的是，本發(fā)明并不僅限于使用氙燈泡18。只要是這種光源能夠可靠地選通并且產(chǎn)生滿意的光譜，讓監(jiān)視儀20能夠測量纖維樣本12的特性。如上所述，需要一種能夠產(chǎn)生白光的光源，因為白光包含了處在可見光譜范圍內(nèi)的波長。這樣，纖維樣本12的可見的特征就可以反映出可以檢測的一定波長的白光。
由一個光管26將氙燈泡18產(chǎn)生的光脈沖16導向第一光敏二極管28。第一光敏二極管28最好是采用Camarillo California的AdvancedPhotonix，Inc.生產(chǎn)的型號為SD290-12-22-241的藍色增強硅二極管。光脈沖16還通過采樣窗口14并且受到纖維樣本12的反射。這樣就產(chǎn)生一個反射的光脈沖34。光管26的功能是讓第一光敏二極管28接收到的光的強度與纖維樣本12反射光脈沖16的角度基本上無關(guān)。光管26將來自燈泡18的光直接導向第一光敏二極管28。這樣，光敏二極管28接收到的直接來自光管26的光脈沖的強度就可能會大于朝著它反射回來的光脈沖34的強度。因此，第一光敏二極管28的輸出就會很少受到反射光脈沖34的強度的影響。如果第一光敏二極管28不是和氙燈泡18一起被放在光管26中，它就會受到光脈沖34的強度的較大影響。例如，假設(shè)纖維樣本12是棉花的很白的反射部分并且第一光敏二極管28不是被放在光管26中。白色的纖維樣本12會比暗淡的纖維樣本12反射更多的光。由于有額外的反射光34，對于白色的纖維樣本12來說，第一光敏二極管28接收到的光的強度可能會比暗淡并且沒有多少反射的纖維樣本12要大。這樣，光管26就能防止反射的光脈沖34對第一光敏二極管28的輸出造成影響。
在最佳實施例中，光管26是包含第一光敏二極管28和氙燈泡18的一個LEXAN(熱塑聚碳酸酯)塊。然而，也可以用諸如玻璃，石英，藍寶石或是其它熱塑性樹脂等等光傳導材料制成光管26。光管26的功能是確保第一光敏二極管28接收到的光的強度與纖維樣本12反射的光34的光量基本上無關(guān)。然而，如果不使用LEXAN塊26，執(zhí)行這種功能的途徑也還有許多。例如，可以利用監(jiān)視儀20的結(jié)構(gòu)將第一光敏二極管28所處的位置與大多數(shù)反射的光脈沖34完全屏蔽。
第一光敏二極管28在信號線50上產(chǎn)生一個代表其接收到的光的強度的電壓。由處理裝置30接收這一電壓，在電壓處在所需等級時產(chǎn)生一個同步信號。在最佳實施例中，光脈沖16的強度快速上升到一個可變的最大值，然后比較慢的衰減。在這一光強度下，連接到第一光敏二極管28上的第一光電放大器產(chǎn)生的電壓處在0伏到8伏之間。
在第一光敏二極管28接收到的光脈沖16的強度通過它的峰值強度并且下降到一個值時，它應(yīng)該大約是最初由一個新的燈泡18所產(chǎn)生的典型的最大強度的80％，處理裝置30就產(chǎn)生一個同步信號。在最佳實施例中，電壓比較器和電壓參考值被用來確定在何時達到這一80％強度值。最好是在連接到第一光敏二極管28上的第一光電放大器所產(chǎn)生的電壓處在大約7伏時產(chǎn)生上述的同步信號。
每當燈泡18被選通時，由光16的衰減產(chǎn)生其最大強度。利用燈泡所產(chǎn)生的最大強度衰減到一個特定的等級所需的時間來測量燈泡的壽命，這一特定等級最好是一個新燈泡的典型的最大強度的80％。80％的強度值之所以是最佳的是因為它是用來測量燈泡壽命的一個典型值。這樣，監(jiān)視儀20就能參照燈泡18的制造商提供的燈泡壽命來準確地估算出燈泡18的使用壽命。
然而，如果期望的燈泡使用壽命比較長，就可以按照比較低的值來產(chǎn)生同步信號，例如是一個新燈泡的原始強度的50％。如果期望比較亮的光脈沖16，就可以按照比較高的值來產(chǎn)生同步信號，例如是原始強度的90％。然而，在比較亮的強度上工作會縮短燈泡18的使用壽命。然而，正如下文中所要說明的那樣，最好是在光16的強度足夠高時產(chǎn)生同步信號，讓監(jiān)視儀20能夠接收到足夠的反射光34以便正常工作。如果處理裝置30在產(chǎn)生的光脈沖16達到其最大強度時產(chǎn)生同步信號，就可能造成一定的問題。在選通的燈泡18隨著時間而劣化時，它所產(chǎn)生的最大強度也會衰減。這樣就有可能需要校準監(jiān)視儀20。
同步信號是在光脈沖16的負邊沿上產(chǎn)生的，這樣就能在比較穩(wěn)定的強度上讀出。光脈沖的負邊沿也就是光脈沖16的后沿。它處在光16的強度已經(jīng)通過其最大值并且開始衰減的位置上。如果在光脈沖16的強度增大的位置上產(chǎn)生同步信號，光脈沖16的強度就可能在產(chǎn)生同步信號之后很快開始衰減，或者是可能持續(xù)上升。這樣會造成不應(yīng)有的變化，在產(chǎn)生同步信號的精確時刻有可能影響到反射光脈沖34的強度。
另外，在最佳實施例中，光脈沖16在大約1微秒到3微秒的時間內(nèi)比較快地上升到它的最大值，然后在大約15微秒到50微秒的時間內(nèi)比較慢地衰減。這就是說，光脈沖16的強度在光脈沖16的負邊沿上的變化速率很慢。因此，如果在負邊沿上提取讀數(shù)，光脈沖16的強度在第一光敏二極管28提取讀數(shù)所需的時間內(nèi)的變化很小。如果反射光脈沖34的強度主要取決于纖維樣本12的特性，監(jiān)視儀20就可以更好地發(fā)揮作用。
用第二光敏二極管32接收反射的光脈沖34，并且經(jīng)過濾波來檢測波長在500納米到600納米特別是505納米到605納米之間的一部分反射光34的強度。第二光敏二極管32最好是采用Camarillo California的Advanced Photonix，Inc.生產(chǎn)的型號為SD290-12-22-241的藍色增強硅二極管。第二光敏二極管32在線40上向處理裝置30發(fā)送一個電壓信號。線40上的電壓信號與反射的光脈沖34中上述波長的強度成正比。處理裝置30在產(chǎn)生同步信號的時刻從線40上捕捉電壓信號值。這樣，處理裝置30就可以在已知光脈沖16強度的準確時刻確定給定波長的反射光脈沖34的強度。這樣，第二光敏二極管32接收到的反射光脈沖34的強度就可能會與纖維樣本12在這些波長上(而不是在光脈沖16的原始波長上)的反射特性有關(guān)。這個值通常被稱為反射信號，它代表著纖維樣本12的反射率。棉花的反射率取決于棉花纖維是明亮還是暗淡。這種指標在棉花工業(yè)中通常被稱為棉花的灰度。
第三光敏二極管36接收反射并且經(jīng)過濾波的光脈沖34，用來檢測波長在530納米到430納米之間的光的強度。第三光敏二極管36最好是采用Camarillo California的Advanced Photonix，Inc.生產(chǎn)的型號為SD290-12-22-241的藍色增強硅二極管。第三光敏二極管36在線46上向處理裝置30發(fā)送一個電壓信號。線46上的電壓信號與反射的光脈沖34中上述波長的強度成正比。處理裝置30在產(chǎn)生同步信號的時刻從線46上捕捉電壓信號值。這樣，處理裝置30就可以在已知光脈沖16強度的準確時刻確定給定波長的反射光脈沖34的強度。這樣，第三光敏二極管36接收到的反射光脈沖34的強度就可能會與纖維樣本12在這些波長上(而不是在光脈沖16的原始波長上)的反射特性有關(guān)。這個值通常被稱為顏色信號，它代表著纖維樣本12的黃色成分。
如下所述，通過對美國農(nóng)業(yè)部提供的官方棉花比色圖表中的數(shù)值進行測繪就能將灰度和黃色的各種組合轉(zhuǎn)換成顏色值。在美國，棉花顏色等級被分成五組顏色White，Light Spotted，Spotted，Tinged和Yellow Stained。剛剛開花的棉花通常具有明亮的白色。因此，異常的顏色通常表明質(zhì)量的劣化。可以想象，根據(jù)被監(jiān)視的纖維種類和準備測量的纖維的具體特征，可以使用對不同波長的光具有敏感性的光電二極管。如果無法獲得具有所需帶寬的預(yù)制的光敏二極管，也可以用濾光片來限制到達光敏二極管的反射光34的波長。另外還可以想象出，如果給定的帶寬合適，如上所述，監(jiān)視儀20對測量這些波長的裝置并沒有嚴格的限制。
除了被第二光敏二極管32和第三光敏二極管36接收之外，反射的光脈沖34還被一個攝像機38如電荷耦合器件接收。優(yōu)選的攝像機型號是Marshall制造的V-1208型。電荷耦合器件攝像機38利用一個光敏象素的陣列來產(chǎn)生纖維樣本12的圖象。這種圖象是由亮和暗的象素構(gòu)成的，它是通過將接收到的反射光脈沖34的強度低于一個預(yù)定值的象素指定為暗象素，而將接收到的反射光脈沖34的強度大于上述預(yù)定值的象素指定為亮象素來產(chǎn)生的。被電荷耦合器件攝像機38接收到的光的強度限定為亮象素的一個象素應(yīng)該是能夠上下調(diào)節(jié)的。這樣，纖維樣本12中諸如廢物或者枝葉等反射率比較低的部位就在圖象中產(chǎn)生暗象素，而纖維樣本12中例如是白色棉花纖維等反射率比較高的部位就會產(chǎn)生亮象素。
盡管本實施例中使用的攝像機38是黑白攝像機，攝像機38也可以是彩色攝像機，或者是裝有濾光片的一系列黑白攝像機，這樣就能收集纖維樣本12的彩色圖象。例如可以為三個單片電荷耦合器件陣列各自裝上不同的濾光片，讓每個檢測的反射光處在不同的波長范圍內(nèi)。實現(xiàn)的方式是用一個紅色濾光片蓋住一個電荷耦合器件陣列，用一個藍色濾光片蓋住第二個電荷耦合器件陣列，并且用一個綠色濾光片蓋住第三個電荷耦合器件陣列。紅色濾光片應(yīng)該調(diào)諧到600納米到700納米的波長上，綠色濾光片應(yīng)該調(diào)諧在500納米到600納米的波長上，而藍色濾光片應(yīng)該調(diào)諧到400納米到500納米的波長上。最好是配合著紅色濾光片使用一個0.3中灰濾光片，而配合著綠色濾光片使用一個0.5中灰濾光片。
在進一步的變更實施例中，不是使用各自具有自身的濾光片的三個電荷耦合器件陣列，而是采用了單個電荷耦合器件陣列，每次將三個濾光片之一安置在陣列上方，從而獲得三種不同的圖象。然后可以將三個圖象合成一個合成圖象，或者是用處理裝置30單獨進行分析。進而可以用一個棱鏡將反射光分離成它的波長分量，讓不同的波長聚焦在電荷耦合器件陣列上的不同部位。按照這種方式，就可以檢測出反射光在許多不同波長上的相對強度并且進行分析。
如果攝像機38是一臺彩色攝像機，就可以用攝像機38來提供原來由第二光敏二極管32和第三光敏二極管36所提供的信息，從而不需要二極管32和36。如果是從攝像機38而不是從二極管32和36接收彩色信息，就能從一個采樣12上提取更多的讀數(shù)。換句話說，不是分別由二極管32和36單單在兩個點上進行測量，在每個纖維樣本12上可以提取的讀數(shù)數(shù)量等于攝像機38的陣列中的象素數(shù)量。這樣就能很快地獲取和確定纖維樣本12的色彩分布。與二極管32和36所提供的平均讀數(shù)相比，這種信息為纖維樣本12內(nèi)部的色彩范圍提供了更加詳盡的信息。這樣，攝像機38就能提供上述的反射和顏色信號。
從信號線42上將電荷耦合器件攝像機38的輸出傳送給處理裝置30。如果被監(jiān)視的纖維是棉花，這一輸出就代表纖維樣本12的枝葉和廢物含量。在軋棉工業(yè)中，枝葉材料是一種廢物，并且清除枝葉的工作是一種額外的成本因素。因此，對于棉花的買方和賣方來說，確定棉花纖維中的枝葉含量是一個很重要的問題。電荷耦合器件攝像機38的一種功能是捕捉纖維樣本12的圖象，讓處理裝置30能夠確定圖象中顯示的廢物含量。
通過對攝像機38獲得的圖象中檢測到的缺陷的顏色，模糊，形狀和大小進行檢查，處理裝置30就可以確定纖維樣本12中的雜質(zhì)或是缺陷的類型。例如，細毛可能是白色的，換句話說，也就是在某一波長上具有比較強的反射率，而一片樹皮的顏色可能會發(fā)黑或是棕色，并且對某一波長的反射比較小。進而，一片枝葉的顏色可能是綠色的，其反射率特征與它的顏色有關(guān)。這樣，處理裝置30就能利用攝像機38接收到的顏色信息或者說是頻譜信息對纖維樣本12中不同種類的廢物進行分類。
同樣，圖象中模糊的缺陷或是暗象素的圖形可以指示出檢測到的雜質(zhì)種類。模糊代表了黑色象素在圖形的一個截面上的變化速度。換句話說，某些雜質(zhì)具有尖銳的邊沿，會給通過雜質(zhì)的光量帶來急劇的變化。一片枝葉就是此類雜質(zhì)的典型例子。在枝葉的邊沿上，圖形的灰度等級會產(chǎn)生戲劇性的變化。而在枝葉的邊沿以外，灰度等級處在某一個基本等級，只有枝葉邊沿內(nèi)側(cè)的灰度等級是比較暗的等級。
其他種類的雜質(zhì)可能對透射的光量產(chǎn)生更加平緩的變化。例如，棉結(jié)往往并不象上述的枝葉那樣具有一定的邊沿輪廓。棉結(jié)可能具有比較密實的核心，外圍是比較稀薄的邊緣。因此，與枝葉邊沿上的情況相比，剛好從棉結(jié)邊沿的外側(cè)透射過去的光量與剛好從棉結(jié)邊沿的內(nèi)側(cè)透射過去的光量的變化并不是很大。然而，與枝葉的輪廓不同，透射的光量在棉結(jié)的輪廓上是從棉結(jié)的邊沿到棉結(jié)的中心連續(xù)地變化的。一般來說，棉結(jié)的中心是棉結(jié)中最暗的區(qū)域，而透射的光量是從棉結(jié)的中心向四面八方逐漸增大的。
處理裝置30還可以使用檢測到的圖形的形狀對圖形或是雜質(zhì)進行分類。糾纏的棉結(jié)，表皮結(jié)實的棉結(jié)，枝葉，嫩枝和其他雜質(zhì)都可能具有與眾不同的形狀。處理裝置確定已經(jīng)檢測到的雜質(zhì)的形狀輪廓，并且借助已確定的形狀對雜質(zhì)進行分類?？梢园凑针s質(zhì)的外圍邊沿與簡單的幾何圖形相近似的方法來確定形狀。另一種確定雜質(zhì)形狀的方法是用力矩或是重心來代表雜質(zhì)的形狀或是外圍走向。這種方法對于不具有不規(guī)則的形狀但是又很接近圓形的雜質(zhì)分類是有效的。在最佳實施例中使用了不止一種圖形識別方法對雜質(zhì)進行分類。
例如，嫩枝可能具有比較大的縱橫尺寸比。換句話說，嫩枝的一個尺寸例如是長度可能比另一個尺寸例如是寬度大得多。反之，棉結(jié)則具有比較小的縱橫尺寸比，也就是說，棉結(jié)的尺寸在所有方向上更加均勻。處理裝置30對檢測的圖形進行分析，并且確定其縱橫尺寸比，例如是通過沿著兩個不同的軸線計算象素的數(shù)量來表示這種圖形?？梢詫⒉灰?guī)則的形狀或者說是非圓形或是接近矩形的形狀表示成枝葉碎片。這樣，處理裝置30就能用檢測到的圖形的形狀對雜質(zhì)進行分類。
尺寸也可以用來對長條棉花纖維中的雜質(zhì)進行分類。例如，專用的軋棉機在它的進料流中可能會發(fā)現(xiàn)比棉結(jié)更大的廢物。這樣就可以為處理裝置30編程，將超過給定尺寸的檢測到的圖形用來指示這種雜質(zhì)是廢物而不是棉結(jié)。這樣就能利用尺寸對雜質(zhì)進行分類。
處理裝置30可以按照不同的方式來使用顏色，模糊，形狀和尺寸數(shù)據(jù)。可以將賦予每一種標準的等級或是數(shù)值代入一個對雜質(zhì)進行分類的公式。處理裝置30也可以通過將這種等級與一個分類表進行比較而確定雜質(zhì)是屬于哪一種類型。在分類表中包含來自已知類型雜質(zhì)的顏色，模糊，形狀和尺寸數(shù)據(jù)。如果處理裝置30計算出的顏色，模糊，形狀和尺寸數(shù)據(jù)接近一種已知雜質(zhì)的數(shù)據(jù)，就將暗淡象素的圖形歸納為此種類型的雜質(zhì)?？梢苑答伝蚴侵苯犹峁┻@種信息，用來控制纖維加工設(shè)備，減少或是消除這些雜質(zhì)。例如，如果處理裝置30指示出殘留在棉花中的廢物數(shù)量過多，在軋棉機中就可以使用附帶的清潔器對棉花的進料流進行進一步的清理。
應(yīng)該指出的是，本發(fā)明并不僅限于使用電荷耦合器件攝像機38的設(shè)備。電荷耦合器件攝像機38是一種光敏器件的最佳實施例，可以用來獲取棉花采樣12的圖象。攝像機38的分辨率是根據(jù)需要檢測的顆粒尺寸而確定的。使用較多的象素來表示同一尺寸的采樣可以檢測出更小的廢物顆粒。使用較少的象素來表示纖維樣本12只能檢測出比較大的顆粒。優(yōu)選的陣列尺寸是512象素乘480象素。這樣，在不脫離本發(fā)明原理的范圍內(nèi)就可以用許多種光敏檢測裝置來接收反射光脈沖34。處理裝置30在產(chǎn)生同步信號的時刻從線42上捕捉圖象數(shù)據(jù)。這樣就能在同一時刻捕捉到線40上的反射信號，線46上的顏色信號，和線42上的圖象數(shù)據(jù)。
第二光敏二極管32，第三光敏二極管36和電荷耦合器件攝像機38通過整個采樣窗口14接收反射的光。在最佳實施例中使用一個棱鏡25將來自整個采樣窗口14的反射光脈沖34聚焦到光敏檢測器件上。然而還應(yīng)該認識到，本發(fā)明也可以用其他的途徑來實現(xiàn)。例如，第二光敏二極管32和第三光敏二極管36可以位于它們各自的采樣窗口14下面。使用棱鏡25的優(yōu)點在于所有光敏器件都是根據(jù)同一纖維樣本12反射的光提取讀數(shù)的。然而，如果纖維的質(zhì)量是均勻的，這一特征就不重要了。
根據(jù)所需的精度等級，有可能需要考慮的兩種來源或是指標的變化是監(jiān)視儀20內(nèi)部的溫度變化或者是采樣窗口14的玻璃上受到污染的可能性。溫度變化可有會影響到光敏二極管等等電子元件的靈敏度。這樣，即使纖維樣本12的特性沒有變化，溫度的波動也會造成監(jiān)視儀20所提取的讀數(shù)出現(xiàn)波動。如上文所述，這種情況是不應(yīng)該有的。如果使用加熱器加熱監(jiān)視儀20的電子元件，就可以將溫度保持在恒定值。優(yōu)選的加熱器型號是Advanced Thermal Products，Inc.制造的P5504A050Z150A。在最佳實施例中，將加熱器設(shè)定在50度C。這樣就能允許除環(huán)境溫度增加以外機殼內(nèi)部溫度的正常升高。
如果有一片污垢貼在采樣窗口14上，監(jiān)視儀20會認為它是纖維樣本12中的一片廢物。為了避免玻璃受到沾污，可以為采樣窗口14裝上一個刷子，用來清除貼在采樣窗口14上的任何纖維。同樣，在開動監(jiān)視儀20時，可以使采樣窗口14處在額外的纖維不能到達的位置上?；蛘呤怯萌斯z查采樣窗口14并且每隔一定時間進行清洗。按照另外一種方案，可以為處理裝置30編程，將象素陣列中重復出現(xiàn)的圖象識別為貼在采樣窗口14上的一片廢物，并且相應(yīng)地將其放棄。例如可以用攝像機38產(chǎn)生窗口的修正框架或是參考框架，并且用電子技術(shù)從所有順序的采樣框架中去掉這一修正框架?；蛘呤强梢詣偤迷诿總€采樣框架之前產(chǎn)生一個修正框架。
在使用上述的光敏檢測裝置獲取的纖維樣本12的讀數(shù)之后，可以用處理裝置30對讀數(shù)進行分析。處理裝置30可以是一個簡單的微處理器或是一臺完整的計算機。處理裝置30應(yīng)該包括用來在線21，24，40，42，46，48和50上接收和發(fā)送信號的輸入/輸出，一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來存儲數(shù)據(jù)和程序指令的存儲器，和一個用來處理數(shù)據(jù)和指令的微處理器。處理裝置30還可以包括諸如用戶接口和顯示器等等其他設(shè)備。如下文中所述，處理裝置30中用來分析上述光敏檢測器輸出的復雜技術(shù)是由需要執(zhí)行的功能的復雜性來決定的。
處理裝置30對處理裝置30從線40和46上接收的顏色信號和反射信號進行分析，產(chǎn)生一個合成值。這一合成值代表被監(jiān)視的纖維樣本12的顏色等級。處理裝置30還產(chǎn)生一個百分數(shù)值，它代表著暗象素在暗和亮象素的陣列中所占的百分數(shù)。這個值代表了被監(jiān)視的纖維樣本12中的枝葉和廢物含量。另外，處理裝置30還可以對亮和暗象素的陣列中的暗象素圖形進行識別和分類。一定的圖形可能代表纖維樣本12中的枝葉或是其他異物。按照處理裝置30所采用的技術(shù)的復雜性和用戶的具體要求，可以用各種方式來控制光電檢測裝置的輸出信號，從而獲得關(guān)于纖維樣本12的有用的信息。
處理裝置30接收到的電壓測量結(jié)果與人工分選的結(jié)果是不同的形式。然而，處理裝置30最好是能夠?qū)y量結(jié)果調(diào)整成統(tǒng)一的形式或者是需要的任何形式。如上所述，人工分選依賴于人對棉花等級的感覺。因此，用人工分選為棉花確定的等級是主觀的，并且隨著分選人員而有所變化，即使是同一個人，在不同時刻的分選結(jié)果也可能是不同的。這樣就會給棉花的分級帶來一些不應(yīng)有的隨意性。然而，本發(fā)明的監(jiān)視儀能夠以一種重復的方式獲得測量結(jié)果，因而具有能夠代替人工分選的能力。
棉花通常是用范圍從11-1到85-5的三個數(shù)字代碼來分類的。第一個數(shù)字代表棉花的反射率。第一個數(shù)字值的變化范圍是從1到8。這個數(shù)越小，棉花的反射率就越高。數(shù)值8代表次品棉花。第二個數(shù)字值的變化范圍是從1到5，它代表棉花的顏色。第二位上的1代表白色的棉花采樣，而4代表比較黃的棉花采樣。數(shù)值5代表次品棉花。第三個數(shù)字按照棉花的廢物含量和質(zhì)量將前兩個數(shù)字所指示的等級進一步細分。用1表示棉花的最高等級，用4表示比較差的等級。數(shù)值5代表次品棉花。
在監(jiān)視儀20中，處理裝置30接收第二光敏二極管32輸出的電壓。然而，棉花的反射率通常是用一個被稱為Rd的值來測量的。具體地說，棉花所具有的Rd值處在48到82之間。Rd值越大，棉花就越白并且反射率越高。處理裝置30還要接收第三光敏二極管36輸出的電壓。然而，棉花的顏色通常是用一個+b值來測量的。具體地說，棉花所具有的+b值處在5.0到17.0之間。+b值越大，棉花就越黃。因此，處理裝置30將從第二和第三光敏二極管32和36接收到的電壓測量值轉(zhuǎn)換成Rd和+b值。
除了控制光敏二極管的輸出電壓之外，處理裝置30還控制著電荷耦合器件攝像機38的輸出。例如處理裝置30對亮和暗象素的陣列進行分選，并且計算出一個代表暗象素在陣列中所占的百分數(shù)。這一百分數(shù)值被用來表示棉花纖維中的枝葉或廢物含量。
對監(jiān)視儀進行校準，用上述傳統(tǒng)的棉花分級方法提供讀數(shù)。代表已知等級的編色的平鋪校準采樣被放在采樣窗口14前面。然后控制光敏器件32，36和38的輸出，直到監(jiān)視儀20的輸出達到校準采樣的已知值。然后可以在必要時重新檢查監(jiān)視儀20的校準，將校準的采樣放在采樣窗口14上，并且確認監(jiān)視儀20所提供的讀數(shù)和已知采樣的讀數(shù)相同。這樣，監(jiān)視儀20就可以讀出棉花采樣了。
例如，特定的棉花采樣可能會產(chǎn)生相當于74的Rd值和10.0的+b值的電壓等級，而亮和暗象素的陣列中具有大約20％的暗象素。如果將這些數(shù)值與圖3中繪制的圖表的內(nèi)部版本相比較，處理裝置30為棉花采樣指示出的等級是32-1，并且在顯示器上顯示這個值。反射值3代表棉花的亮度等級是Middling棉花。顏色值2進一步將棉花等級分類成Light Spotted棉花。這樣的棉花采樣就被分類成Light SpottedMiddling棉花。20％的百分數(shù)值被用來對纖維樣本的廢物含量分類。如果有必要，可以采用人工分選將其與一個表中包含的各個枝葉等級含量的典型的廢物百分數(shù)相比較，將其轉(zhuǎn)換成七個枝葉等級之一。第三個數(shù)字1表示這一采樣是最高等級的Light Spotted Middling棉花，也就是具有很低的廢物含量。
參見圖2，在一種典型的軋棉機工藝中，監(jiān)視儀20可以用來根據(jù)測得的纖維樣本12的特性變化來控制纖維加工設(shè)備。例如，在軋棉機52中，可以將監(jiān)視儀20放在進料器40后面。在棉花最初進入軋棉機時，大約每隔5到6秒一次啟動監(jiān)視儀20，初步確定棉花纖維的質(zhì)量。監(jiān)視儀20的啟動周期是按照纖維樣本12的特性的預(yù)期變化速率來控制的。這些最初的質(zhì)量讀數(shù)可以被用來控制軋棉機52。如果棉花比較干凈，就可以在軋棉機52的某一部分中縮短對棉花進行處理所花費的時間。如果棉花比較臟，就可能需要增加棉花的處理時間。
在讀出最初的監(jiān)視儀20讀數(shù)之后，可以用干燥機42和去籽機44對棉花纖維進行加工。將棉花送入一部軋花機機座46。在離開軋花機機座46時，再一次用監(jiān)視儀20檢測棉花纖維，從而確定去籽機44和軋花機機座46工作是否正常。如果不是，就可以對去籽機44和軋花機機座46進行修正以改善機器的性能，或者是將棉花送回軋花機機座46和去籽機44重新進行加工。最后讓棉花通過一臺飛花清潔器48并且在進入打包機50打包之前通過另一個監(jiān)視儀20。這一最后的讀數(shù)可以用來確定整個系統(tǒng)的工作是否正常。如果系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)，就可以將讀數(shù)送回處理裝置中相應(yīng)地改變系統(tǒng)的性能。另外，可以在棉花包上標明最終的測量結(jié)果以表示棉花的質(zhì)量。
盡管上文中已經(jīng)說明了本發(fā)明的具體實施例，在附帶的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)還可以對本發(fā)明進行適當?shù)闹亟M和增刪。
權(quán)利要求
1.一種纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置包括用來觀察纖維樣本的采樣窗口，一個選通的光源，用來提供指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖，以及第一光敏檢測器，在它的位置上接收反射的光脈沖以便測量纖維樣本的特性。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是進一步包括第二光敏檢測器，用于在選通的光脈沖達到所需的強度時產(chǎn)生一個同步信號。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征是用同步信號使第一光敏檢測器與選通的光源同步。
4.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于同步信號是在選通的光源所產(chǎn)生的光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生的。
5.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是選通的光源是由一個氙燈泡構(gòu)成的。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是第一光敏檢測器包括一個光電二極管，用來檢測波長在500納米到600納米之間的光。
7.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是第一光敏檢測器包括一個光電二極管，用來檢測波長在430納米到530納米之間的光。
8.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是第一光敏檢測器包括兩個光電二極管和一個攝像機。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是第一光敏檢測器包括一個具有象素陣列的電荷耦合器件攝像機，用來產(chǎn)生代表纖維樣本特性的陣列值。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，其特征是進一步包括對所產(chǎn)生的陣列值中的數(shù)值的圖形進行識別和分類的處理裝置。
11.按照權(quán)利要求10的裝置，其特征是進一步包括按照在產(chǎn)生的陣列值中分類的圖形值來控制纖維加工設(shè)備的處理裝置。
12.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是進一步包括用來分析由第一光敏檢測器測量的纖維樣本特性的處理裝置。
13.一種纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置包括用來觀察纖維樣本的采樣窗口，一個選通的氙燈泡，用來提供指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖，第一光電二極管，用來在光脈沖達到所需強度時在光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生一個同步信號，第二光電二極管，在它的位置上接收反射的光脈沖，檢測波長在500納米到600納米之間的光，并且與同步信號同步地產(chǎn)生一個反射信號，第三光電二極管，在它的位置上接收反射的光脈沖，檢測波長在430納米到530納米之間的光，并且與同步信號同步地產(chǎn)生一個顏色信號，一個電荷耦合器件攝像機，在它的位置上接收反射的光脈沖，并且具有一個象素陣列，將接收到的反射光脈沖強度低于一個所需值的象素指定為暗象素，而將接收到的反射光脈沖強度大于這一所需值的象素指定為亮象素，從而產(chǎn)生一個亮和暗象素的陣列，一個棱鏡，用來聚焦由第二和第三光電二極管接收到的反射的光脈沖，一個透明塊，用來封閉第一光電二極管和選通的氙燈泡，讓光脈沖從氙燈泡傳到第一光電二極管，以及處理裝置，用于分析顏色信號和反射信號，并且產(chǎn)生一個合成值，產(chǎn)生一個百分數(shù)值，表示暗象素在暗和亮象素的陣列中的百分數(shù)，對暗和亮象素的陣列中的暗象素的圖形進行識別和分類，并且根據(jù)分類的圖形來控制纖維加工設(shè)備。
14.按照權(quán)利要求13的裝置，其特征是進一步包括一個葉片，用來從空氣輸送的纖維流中捕捉纖維樣本，將纖維樣本放到采樣窗口上。
15.按照權(quán)利要求13的裝置，其特征是纖維樣本進一步包括從采樣窗口上滑過的纖維毛層。
16.按照權(quán)利要求13的裝置，其特征是纖維樣本進一步包括在流動中從采樣窗口上流過的空氣輸送的纖維。
17.用來控制軋棉機的一種監(jiān)視裝置包括用來觀察棉花樣本的樣本窗口，一個選通的光源，用來提供指向棉花樣本并且受到其反射的光脈沖，一個電荷耦合器件攝像機，在它的位置上接收反射的光脈沖，用來檢測和分類棉花采樣中的廢物，以及按照在棉花采樣中檢測和分類的廢物來控制軋棉機的處理裝置。
18.一種用來控制軋棉機的監(jiān)視裝置包括用來觀察棉花采樣的采樣窗口，一個選通的氙燈泡，用來提供指向棉花采樣并且受到其反射的光脈沖，第一光電二極管，用來在光脈沖達到所需強度時在光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生一個同步信號，第二光電二極管，在它的位置上接收反射的光脈沖，檢測波長在500納米到600納米之間的光，并且與同步信號同步地產(chǎn)生一個反射信號，第三光電二極管，在它的位置上接收反射的光脈沖，檢測波長在430納米到530納米之間的光，并且與同步信號同步地產(chǎn)生一個顏色信號，一個電荷耦合器件攝像機，在它的位置上接收反射的光脈沖，并且具有一個象素陣列，將接收到的反射光脈沖強度低于一個所需值的象素指定為暗象素，而將接收到的反射光脈沖強度大于這一所需值的象素指定為亮象素，從而產(chǎn)生一個亮和暗象素的陣列，一個棱鏡，用來聚焦由第二和第三光電二極管接收到的反射的光脈沖，一個透明塊，用來封閉第一光電二極管和選通的氙燈泡，讓光脈沖從氙燈泡傳到第一光電二極管，以及處理裝置，用于分析顏色信號和反射信號，并且產(chǎn)生一個合成值，產(chǎn)生一個百分數(shù)值，表示暗象素在暗和亮象素的陣列中的百分數(shù)，對暗和亮象素的陣列中的暗象素的圖形進行識別和分類，并且根據(jù)分類的圖形來控制軋棉機。
19.一種軋棉機附屬系統(tǒng)包括用來接收棉花的輸入口，用來清洗棉花的清潔器，用來提供清潔棉花的輸出口，用來在輸入口，清潔器和輸出口之間輸送棉花的導管，設(shè)在至少一個導管內(nèi)部的采樣窗口，用來觀察移動的棉花采樣，一個選通的光源，用來提供指向棉花采樣并且受到其反射的光脈沖，一個電荷耦合器件攝像機，在它的位置上接收反射的光脈沖，并且具有一個象素陣列，用來檢測棉花采樣內(nèi)部的雜質(zhì)，產(chǎn)生一個顏色信號，并且產(chǎn)生一個反射信號，處理裝置，用于分析顏色信號和反射信號，并且產(chǎn)生一個合成值，對雜質(zhì)的圖形進行識別和分類，并且根據(jù)分類的圖形來控制至少一個輸入口，清潔器和輸出口。
20.用來檢測纖維樣本特性的一種方法包括通過采樣窗口觀察纖維樣本，選通一個光源，產(chǎn)生一個指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖，并且檢測一定波長上的反射光脈沖的強度，反射光脈沖在這一波長上的強度代表了纖維樣本的特性。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是進一步包括在光脈沖達到所需強度時產(chǎn)生一個同步信號的步驟。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其特征是檢測強度的步驟中進一步包括與同步信號同步地檢測反射光脈沖。
23.按照權(quán)利要求21的方法，其特征是產(chǎn)生同步信號的步驟中進一步包括在選通的光源所產(chǎn)生的光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生同步信號。
24.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是檢測強度的步驟中進一步包括檢測波長在500納米到600納米之間的反射光脈沖的強度。
25.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是檢測強度的步驟中進一步包括檢測波長在430納米到530納米之間的反射光脈沖的強度。
26.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是進一步包括產(chǎn)生代表纖維樣本特性值的一個陣列的步驟。
27.按照權(quán)利要求26的方法，其特征是進一步包括在產(chǎn)生的陣列值中對數(shù)值圖形進行識別和分類的步驟。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其特征是進一步包括根據(jù)在產(chǎn)生的陣列值中分類的數(shù)值圖形來控制纖維樣本的后續(xù)處理的步驟。
29.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是進一步包括對上述波長上檢測到的光脈沖強度進行分析的步驟，從中確定纖維樣本的特性。
30.用來確定纖維樣本特性的一種方法包括通過采樣窗口觀察纖維樣本，選通一個氙燈泡，產(chǎn)生一個指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖，在光脈沖達到所需強度時在光脈沖的負邊沿上產(chǎn)生一個同步信號，聚焦反射的光脈沖，檢測波長在500納米到600納米之間的反射光脈沖的第一強度，根據(jù)這一第一強度與同步信號同步地產(chǎn)生一個反射信號，檢測波長在430納米到530納米之間的反射光脈沖的第二強度，根據(jù)這一第二強度與同步信號同步地產(chǎn)生一個顏色信號，用象素接收反射的光脈沖，并且將接收到的反射光脈沖強度低于一個所需值的每一個象素指定為暗象素，而將接收到的反射光脈沖強度大于這一所需值的每一個象素指定為亮象素，從而產(chǎn)生一個亮和暗象素的陣列，分析顏色信號和反射信號，產(chǎn)生一個合成值，產(chǎn)生一個百分數(shù)值，表示暗象素在暗和亮象素的陣列中的百分數(shù)，對暗和亮象素的陣列中的暗象素的圖形進行識別和分類，并且根據(jù)分類的圖形來控制纖維加工設(shè)備。
31.按照權(quán)利要求30的方法，其特征是觀察纖維樣本的步驟中進一步包括從空氣輸送的纖維流中捕捉纖維樣本，并且將纖維樣本放到采樣窗口上。
32.按照權(quán)利要求30的方法，其特征是觀察纖維樣本的步驟進一步包括讓纖維毛層形式的纖維樣本從采樣窗口上滑過。
33.按照權(quán)利要求30的方法，其特征是觀察纖維樣本的步驟進一步包括讓空氣輸送的纖維形式的纖維樣本在流動中通過采樣窗口。
全文摘要
一種纖維質(zhì)量監(jiān)視裝置是由用來觀察纖維樣本的一個采樣窗口構(gòu)成的。在纖維樣本通過采樣窗口時選通一個燈泡,產(chǎn)生一個指向纖維樣本并且受到其反射的光脈沖。在光脈沖達到預(yù)定的強度時,第一光電二極管產(chǎn)生一個同步信號。第二光電二極管檢測波長在500納米到600納米之間的反射光,并且產(chǎn)生一個反射信號。第三光電二極管檢測波長在430納米到530納米之間的反射光,并且產(chǎn)生一個顏色信號。用一臺電荷耦合器件攝像機接收反射的光脈沖。低于一個預(yù)定值的象素被確定為暗象素,而接收到的反射光脈沖強度大于預(yù)定值的象素被確定為亮象素。
文檔編號G01N33/36GK1278330SQ98810782
公開日2000年12月27日 申請日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月28日
發(fā)明者大G·E·伊里克, L·程, Y·T·楚, H·M·戈拉希, M·E·加爾約恩, G·F·威廉斯 申請人:澤韋格路瓦有限公司