專利名稱：確定目標物基本參數(shù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及確定目標物的一個或多個基本參數(shù)(firstparameters)的方法；確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備；確定基本參數(shù)的方法，其中基本參數(shù)為選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)；確定基本參數(shù)的裝置，其中基本參數(shù)為選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)。
背景技術(shù)：
需要有一種方法和設(shè)備，可用來檢測目標物中，特別是纖維或紗線中的缺陷、雜質(zhì)和(或)不均勻度。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供確定目標物基本參數(shù)的方法；確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備；確定基本參數(shù)的方法，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)；以及確定基本參數(shù)的設(shè)備，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的方法，包括(a)把目標物定位在具有光吸收背景的測量作用空間中；(b)使測量光束穿過測量作用空間，該測量光束包括至少兩種光譜不同的光波長；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生測量輸出光；(d)把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分；(e)檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)。
步驟(a)可以步驟(b)之前、同時或之后進行。
光吸收背景一般是黑色背景，該背景可以是平坦無光澤的黑色背景。
一般地，目標物選自紗線和纖維物，其中步驟(a)包括把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中，該背景是黑色背景；步驟(c)包括使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生從目標物反射回的測量輸出光；以及步驟(d)包括把測量作用空間反射回的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分。
或者步驟(d)包括把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段；步驟(e)包括檢測上述至少兩個光譜不同的測量波段，每一個波段由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，或者由同一探測器在不同時間進行檢測，所產(chǎn)生的信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
在另一可選方案中步驟(d)包括把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段；以及步驟(e)包括檢測上述至少兩個光譜不同的測量波段，每一個波段由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，或者由同一探測器在不同時間進行檢測，所產(chǎn)生的信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
優(yōu)選地步驟(a)包括把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中。
濾波一般可選用頻域濾波和時域濾波。
本發(fā)明的方法還可包括(g)輸出基本參數(shù)的信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
在本發(fā)明的一種方式中步驟(e)包括檢測至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號和上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分各自的強度有關(guān)，而且是基本參數(shù)的函數(shù)；以及步驟(f)包括通過把上述信號和參考信號或參考值進行比較，從而由這些信號確定基本參數(shù)。
本發(fā)明的方法還可包括(f′)由基本參數(shù)確定目標物是合格目標物還是不合格目標物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的方法，包括(a)把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中；(b)使測量光束穿過測量作用空間；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生測量輸出光；(d)把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分；(e)檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分，并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)。
步驟(a)可以步驟(b)之前、同時或之后進行。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案，提供了一種確定基本參數(shù)的方法，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)，該方法包括(a)把纖維固定在具有黑色光吸收背景的測量作用空間中；(b)使測量光束穿過測量作用空間；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生從纖維反射回來的測量輸出光；(d)把測量作用空間反射回來的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分；(e)檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是選自纖維直徑和纖維顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)，該基本參數(shù)是上述至少一個參數(shù)的函數(shù)。
這一實施方案還可包括(g)輸出基本參數(shù)的信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的方法，包括(a)把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中；
(b)使測量光束穿過測量作用空間；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生測量輸出光；(d)檢測來自測量作用空間的測量輸出光，并產(chǎn)生至少兩個不同的測量信號，每一個信號對應(yīng)于測量輸出光的不同光譜部分，這些信號是基本參數(shù)的函數(shù)；(e)由上述信號確定基本參數(shù)。
步驟(a)可在步驟(b)之前、同時或之后進行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定基本參數(shù)的方法，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)，該方法包括(a)把纖維固定在具有黑色光吸收背景的測量作用空間中；(b)使測量光束穿過測量作用空間；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生從纖維反射回來的測量輸出光；(d)檢測來自測量作用空間的測量輸出光，并產(chǎn)生至少兩個不同的測量信號，每一個信號對應(yīng)于測量輸出光的不同光譜部分，該信號是選自纖維直徑和纖維顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)；以及(e)由上述信號確定基本參數(shù)，該基本參數(shù)是上述至少一個參數(shù)的函數(shù)。
后一方法還可包括(f)輸出基本參數(shù)的信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備，包括(a)把目標物固定在測量作用空間中的裝置；(b)和測量作用空間有應(yīng)用聯(lián)系的光吸收背景；(c)至少一個光源，用來使測量光束穿過測量作用空間，并和目標物相互作用，從而產(chǎn)生測量輸出光，上述測量光束包括至少兩種光譜不同的光波長；(d)至少一個探測器，用來檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，探測器和光源有應(yīng)用聯(lián)系；(e)濾波裝置，用來把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分，該濾波裝置和光源和/或至少一個探測器有應(yīng)用聯(lián)系；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
一般地，光吸收背景是黑色背景，可以是平坦的無光澤黑色背景。
一般地至少有兩個探測器，使每一個光譜不同的測量輸出光部分由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
一般地，濾波裝置選自頻域濾波裝置和時域濾波裝置。
該設(shè)備還可包括(g)用于輸出基本參數(shù)的信號的裝置，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，該輸出裝置與確定基本參數(shù)的裝置有應(yīng)用聯(lián)系。
該設(shè)備還可包括(f′)由基本參數(shù)確定目標物是合格目標物還是不合格目標物的裝置，該確定裝置和確定基本參數(shù)的裝置有應(yīng)用聯(lián)系。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備，包括(a)把目標物固定在測量作用空間中的裝置；(b)和測量作用空間有應(yīng)用聯(lián)系的光吸收背景；(c)光源，用來使測量光束穿過測量作用空間，并和目標物相互作用，從而產(chǎn)生測量輸出光；(d)濾波裝置，用來把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分，該濾波裝置和光源有應(yīng)用聯(lián)系；(e)探測器，用來檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，探測器和濾波裝置有應(yīng)用聯(lián)系；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
測量光束可以是聚焦或不聚焦的。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案，提供了一種確定基本參數(shù)的設(shè)備，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)，該設(shè)備包括(a)把纖維固定在具有黑色光吸收背景的測量作用空間中的裝置；(b)光源，用來使測量光束穿過測量作用空間，并和纖維相互作用，從而產(chǎn)生從纖維反射回的測量輸出光；(c)濾波裝置，用來把測量作用空間反射回來的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分，該濾波裝置和光源有應(yīng)用聯(lián)系；(d)探測器，用來檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是選自纖維直徑和纖維顏色的至少一個參數(shù)的函數(shù)，探測器和濾波裝置有應(yīng)用聯(lián)系；以及(e)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，其中基本參數(shù)是上述至少一個參數(shù)的函數(shù)，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
該設(shè)備還可包括(f)輸出基本參數(shù)信號的裝置，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備，包括(a)把目標物固定在測量作用空間中的裝置；(b)和測量作用空間有應(yīng)用聯(lián)系的光吸收背景；(c)光源，用來使測量光束穿過測量作用空間，并和目標物相互作用，從而產(chǎn)生測量輸出光；(d)探測器，用來檢測來自測量作用空間的測量輸出光，并產(chǎn)生至少兩個不同的測量信號，每一個信號對應(yīng)于測量輸出光的不同光譜部分，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，探測器和光源有應(yīng)用聯(lián)系；以及(e)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種確定基本參數(shù)的設(shè)備，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)，該設(shè)備包括(a)把纖維固定在具有黑色光吸收背景的測量作用空間中的裝置；
(b)光源，用來使測量光束穿過測量作用空間并和纖維相互作用，從而產(chǎn)生從纖維反射回的測量輸出光；(c)探測器，用來檢測來自測量作用空間的測量輸出光，并產(chǎn)生至少兩個不同的測量信號，每一個信號對應(yīng)于測量輸出光的不同光譜部分，該信號是選自纖維直徑和纖維顏色的至少一個參數(shù)的函數(shù)，探測器和光源有應(yīng)用聯(lián)系；以及(d)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，其中基本參數(shù)是上述至少一個參數(shù)的函數(shù)，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
該設(shè)備還可包括(e)輸出基本參數(shù)信號的裝置，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
測量光束可以是聚焦的或不聚焦的。
一般來說，基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)。
目標物可以是流體或固體或其他狀態(tài)物質(zhì)。目標物一般是紗線。目標物實例包括礦物(比如金剛石以及其他晶體等)、有機和無機雜質(zhì)、纖維物、任意形狀物體、球形物或柱形物。目標物一般是纖維物，包括網(wǎng)狀纖維物或絞狀纖維物。纖維物可以是合成纖維或天然纖維，特別是染色纖維，諸如單紗、長絲或紗線的紡織產(chǎn)品。纖維或絞合線可以是玻璃絲纖維或絞合線、棉麻纖維或絞合線、尼龍纖維或絞合線、玻璃纖維或絞合線、高溫模量粘膠和聚酯纖維或絞合線、阿爾帕卡纖維或絞合線、絲綢纖維或絞合線、黃麻纖維或絞合線、亞麻和纖維素纖維或絞合線(包括紙、回收紙、農(nóng)作物桿、甘蔗、木材、刨花、蔗渣、木片)、細繩、再生纖維或絞合線(比如粘膠、人造絲、銅銨人造絲和乙酸纖維素)、劍麻纖維或絞合線、碳纖維或絞合線、不銹鋼纖維或絞合線、植物纖維材料、聚烯烴纖維或絞合線(比如聚乙烯和聚丙烯)、鋼纖維或絞合線、硼纖維或絞合線、紫銅纖維或絞合線、黃銅纖維或絞合線、其他金屬纖維或絞合線、聚四氟乙烯(特氟隆)纖維或絞合線、滌綸纖維或絞合線、聚酯樹脂纖維或絞合線、鋁纖維或絞合線、鋁合金纖維或絞合線、聚酰胺纖維或絞合線、聚丙烯酸纖維或絞合線、或吸收性纖維或絞合線(比如尼龍66、聚丙烯腈、聚乙烯醇或吸收性聚酯或聚現(xiàn)烯酸)、可食植物纖維或絞合線(如小麥纖維或絞合線)，或者不可食植物纖維或絞合線如木漿或棉花纖維或絞合線，動物纖維或絞合線如肉類纖維或絞合線，絨毛纖維或絞合線如羊毛纖維或絞合線、毛發(fā)如人體毛發(fā)、山羊毛、牲畜毛或羽毛、包括絨毛和棉線在內(nèi)的紗線(特別是染色羊毛、兔毛、袋鼠毛、馬海毛和棉線)、細繩、電線、光學(xué)纖維或絞合線等等。
一般來說，目標物選自纖維和紗線，基本參數(shù)選自纖維直徑、纖維直徑與參考纖維直徑之間的差值、纖維瞬時直徑除以纖維連續(xù)測量的平均直徑的比值、纖維顏色、纖維顏色和參考 纖維顏色之間的差異、纖維瞬時顏色除以纖維連續(xù)測量的平均顏色的比值、紗線直徑、紗線直徑和參考紗線直徑之間的差值、紗線顏色、紗線瞬時顏色除以紗線連續(xù)測量的平均顏色的比值，以及紗線顏色和參考紗線顏色之間的差異。
更一般地，目標物選自絨毛纖維(wool fibre)和毛紗基本參數(shù)選自絨毛纖維直徑、絨毛纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值、絨毛纖維瞬時直徑除以絨毛纖維連續(xù)測量的平均直徑的比值、絨毛纖維顏色、絨毛纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異、絨毛纖維瞬時顏色除以絨毛纖維連續(xù)測量的平均顏色的比值、毛紗直徑、毛紗直徑和參考紗線直徑之間的差值、毛紗瞬時直徑除以毛紗連續(xù)測量的平均直徑的比值、毛紗顏色、毛紗瞬時顏色除以毛紗連續(xù)測量的平均顏色的比值、以及毛紗顏色和參考紗線顏色之間的差異。
一般地，在本發(fā)明的設(shè)備中，確定基本參數(shù)的裝置選自確定纖維直徑的裝置、確定纖維直徑和參考纖維直徑之間差值的裝置、確定纖維瞬時直徑除以纖維連續(xù)測量的平均直徑的比值的裝置、確定纖維顏色的裝置、確定纖維顏色和參考纖維顏色之間差異的裝置、確定纖維瞬時顏色除以纖維連續(xù)測量的平均顏色的比值的裝置、確定紗線直徑的裝置、確定紗線直徑和參考紗線直徑之間的差值的裝置、確定紗線顏色的裝置、確定紗線瞬時顏色除以紗線連續(xù)測量的平均顏色的比值裝置，以及確定紗線顏色和參考紗線顏色之間的差異的裝置。
一般地，在本發(fā)明的設(shè)備中，確定基本參數(shù)的裝置選自確定絨毛纖維直徑的裝置、確定絨毛纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值的裝置、確定絨毛纖維瞬時直徑除以絨毛纖維連續(xù)測量的平均直徑的比值的裝置、確定絨毛纖維顏色的裝置、確定絨毛纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異的裝置、確定絨毛纖維瞬時顏色除以絨毛纖維連續(xù)測量的平均顏色的比值的裝置、確定毛紗直徑的裝置、確定毛紗直徑和參考紗線直徑之間的差值的裝置、確定毛紗瞬時直徑除以毛紗連續(xù)測量的平均直徑的比值的裝置、確定毛紗顏色的裝置、確定毛紗瞬時顏色除以毛紗連續(xù)測量的平均顏色的比值的裝置、以及確定毛紗顏色和參考紗線顏色之間的差異的裝置。
基本參數(shù)可以是，例如，形狀、直徑、面積、化學(xué)成分、顏色、組分數(shù)目、厚度、寬度、吸收率、反射率、熒光性、表面結(jié)構(gòu)或其他表面細節(jié)、或者表面粗糙度，或上述任一參數(shù)的變化等等。以纖維物為例，基本參數(shù)可以是直徑和(或)顏色或其變化等。
光源可以是相干、部分相干或不相干的，可發(fā)射紫外光、可見光、紅外光或遠紅外光。光源一般是多色的，發(fā)射的光至少具有兩種不同的波長，波長范圍在遠紫外到遠紅外之間(包括遠紫外和遠紅外)。或者，可以使用至少兩個不同的窄帶光源，每一個窄帶光源發(fā)射的光的波長在遠紫外到遠紅外之間(包括遠紫外和遠紅外)，其中任一光源所發(fā)射的波長均與其他光源發(fā)射的波長不同。
光源的實例包括白熾光源(比如鎢絲光源)，蒸氣燈(比如鹵氣燈(包括鈉和碘蒸氣燈))、放電燈(比如氙弧燈和汞弧燈)，固態(tài)光源，比如光電二極管、超輻射二極管、發(fā)光二極管(LED)、激光二極管、電致發(fā)光光源，倍頻激光器，激光光源，包括稀有氣體激光器如氬激光器、氬氪激光器、氖激光器、氦氖激光器、氙激光器和氪激光器、一氧化碳和二氧化碳激光器，金屬離子激光器如鈣、鋅、汞或硒離子激光器，鉛鹽激光器，金屬蒸氣激光器如銅和金蒸氣激光器，氮激光器，紅寶石激光器，碘激光器，含釹玻璃和釹YAG激光器，染料激光器如使用若丹明640、奇通紅620或若丹明590染料的染料激光器，以及摻雜光纖激光器。光源可以是針孔光源。光源可包括光纖，其出光端實際上可作為針孔光源。
一般地，波長在390nm到800nm之間的光波用作測量光束。測量光束同時或順序地含有至少兩種不同波長的光(一般2到5個不同波段)。例如，測量光束可以是白光或?qū)挷ǘ喂饣蚝袔讉€不同波段的光。一般來說光含有至少三個波段(測量光束一般由一個光源或多個光源提供)，一般來說，三個不同濾波選自紅光帶、橙光帶、綠光帶、橫光帶、紫光帶和藍光帶，更一般的是紅光帶、綠光帶和藍光帶。
光束可以是準直的、發(fā)散的或會聚的。光纖可以包括玻璃或塑料成分或它們的混合物。光波導(dǎo)可以是單?；蚨嗄９饫w。光波導(dǎo)可以是光纖束。光源和控制器的光波導(dǎo)部分可以是相同的光波導(dǎo)部分。
探測器可包括單個探測元件或探測元件列陣。探測器可包括耦合到探測元件上的光纖。
對輸出光進行測量的實例包括(a)把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段，每個波段由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，或者由同一探測器在不同時間進行檢測；(b)把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段、每個波段由同一探測器在不同時間進行檢測。
光源、濾波器、探測器的配置實例包括(1)一個白色光源+3個不同色段的濾波器+3個不同的探測器，每個探測器檢測一個不同的色段；(2)三個不同色段的光源(比如紅、綠、藍LED)+3個不同色段的濾波器(紅、綠、藍濾波器)+3個不同的探測器，每個探測器檢測一個不同的色段；(3)三個按時間排序的不同色段的光源(如紅、綠、藍LED)+1個探測器，分時復(fù)用檢測不同的色段；(4)三個工作在三個不同頻率的不同色段的光源(比如紅、綠、藍LED)+1個探測器+3個頻率濾波器，對每個不同的色段進行光譜濾波，并輸出與其有關(guān)的信號+至少一個探測器，用來檢測輸出信號；(5)一個白色光源+n個不同色段的濾波器+n個不同的探測器，每個探測器檢測一個不同的色段，其中典型的n為2-20，比較典型的是2-10，更典型的則為2-5；(6)n個不同色段的光源(如紅、綠、藍LED)+n個不同色段的濾波器(紅、綠、藍濾波器)+n個不同的探測器，每個探測器檢測一個不同的色段，其中典型的n為2-20，比較典型的是2-10，更典型的則2-5；(7)n個以時間排序的不同色段的光源(如紅、綠、藍LED)+1個探測器，分時復(fù)用檢測不同的色段，其中典型的n為2-20，比較典型的是2-10，更典型的則為2-5；(8)n個工作在n個不同頻率的不同色段的光源(如紅、綠、藍LED)+1個探測器+n個頻率濾波器，對每個不同的色段進行光譜濾波，并輸出與其有關(guān)的信號+至少一個探測器，來檢測輸出信號，其中典型的n為2-20，比較典型的為2-10，更典型的為2-5。
該設(shè)備可包括使目標物經(jīng)過作用空間的傳遞裝置，該傳遞裝置和固定裝置有應(yīng)用聯(lián)系。傳遞裝置可以是纖維卷繞器，比如紗線(特別是毛紗)或棉線卷繞器；樣品傳送器，比如光吸收(如黑色)傳送條；直線臺上的樣品支撐器。該設(shè)備可包括一個掃描器，該掃描器與光源和(或)目標物及(或)樣品傳送器有應(yīng)用聯(lián)系，并在作用空間中相對于目標物掃描光束?；蛘?，可以相對于光束掃描目標物，或同時掃描目標物和光束(在測量中也可對目標物或光束相對于另一個都不進行掃描)。掃描器可以是壓電體、磁芯磁線圈組合、機械振動器、電動機械振動器、機械或電動機械掃描機構(gòu)(比如伺服電動機)、聲耦合電光掃描裝置或其他任何合適的裝置。
光源可以包括位于光源和作用空間之間的光偏轉(zhuǎn)器，其中光束的一部分穿過偏轉(zhuǎn)器，偏轉(zhuǎn)器和光源有應(yīng)用聯(lián)系，用來改變作用空間中至少一部分光束的形狀、尺寸、波長、強度、極化、相位、傳播方向或焦點。
在作用空間和(或)探測器之間的輸出光路上，可放置第二個光偏轉(zhuǎn)器，當輸出光穿過第二偏轉(zhuǎn)器時，該偏轉(zhuǎn)器會改變光束的尺寸、形狀、強度、極化、相位、傳播方向、焦點等。
第一或第二光偏轉(zhuǎn)器可包括光聚焦器或光反射器。光聚焦器可以是折射透鏡，包括顯微鏡物鏡，反射透鏡，以及(或者)全息光學(xué)元件。如果光的頻率不是在紫外到近紅外之間或其他能量的光，就用模擬聚焦元件來作為光學(xué)聚焦元件。反射器可以是鏡面或部分鍍銀鏡，分束器包括由極化決定的分束器，光波導(dǎo)分束器(如光纖耦合器)或由波長決定的分束器等。光纖耦合器可以是熔合雙錐體耦合器，拋光體耦合器，瓶狀的(bottled)和腐蝕的耦合器，或含有光纖入口和出口接頭的大型光學(xué)耦合器，基于光刻或離子擴散制備技術(shù)的平面波導(dǎo)器件，或者其他耦合器。相互作用一般是以下各項之一或其組合折射、衍射、反射、散射、熒光、受激輻射、白熾、陰影、極化旋轉(zhuǎn)、相位延遲和其他極化效應(yīng)、封閉(occlusion)、光學(xué)吸收、干涉效應(yīng)、和頻產(chǎn)生、產(chǎn)生衍射圖形的作用、折射、相位變化、二次、三次或四次諧波產(chǎn)生、差頻產(chǎn)生、光雙穩(wěn)、自漂白(self bleaching)、喇曼散射或布里淵散射。作為加熱、折射率變化、電荷積累和電荷遷移的結(jié)果，可以產(chǎn)生非線性作用。
對測量輸出光可以進行強度調(diào)制(包括與空間或時間有關(guān)的強度調(diào)制，比如是或不是時間函數(shù)的強度峰或谷)，幅度、波長或頻率調(diào)制、相位、極化、波長、傳播方向調(diào)制等。探測器、確定基本參數(shù)的裝置以及(或)固定裝置可以包括一個計算器，該計算器可包含光學(xué)、電子、光電子、機械或磁性元件等，或者包含諸如光學(xué)和(或)電子外差作用、積分運算、多區(qū)探測器或鎖相環(huán)技術(shù)等。確定基本參數(shù)的裝置可以記錄和分析探測器的信號，或者記錄和分析基本參數(shù)。
探測器可包括探測元件和(或)孔徑的陣列。陣列中的孔徑可以是光波導(dǎo)的進光部分，以聚集輸出光部分并引導(dǎo)至探測器。
陣列中的探測元件可以是光電二極管，光電倍增管、部分電荷耦合器件(CCD)陣列或類似元件。陣列可以是一維或二維陣列，或者是平面陣列。測量輸出光不是封閉光(occluded light)。測量輸出光一般是目標物上的反射光。
如果所測的基本參數(shù)是直徑，測量函數(shù)就是測量輸出光在整個光譜的幅度變化。如果所測的基本參數(shù)是顏色，測量函數(shù)就是光譜形狀的變化。本發(fā)明的方法和設(shè)備的一些優(yōu)選方式依賴于這樣的事實，即被檢測目標物的基本參數(shù)的值基本上是所期望的值或者在一段所期望的取值范圍之中，這樣，不合格的基本參數(shù)值的出現(xiàn)頻率不會嚴重改變基本參數(shù)的平均值。也就是說，在測量纖維、絞合線、紗線等的直徑時，整個纖維是所期望的直徑和顏色，并且每一段纖維長度的主要部分是所期望的直徑或者在一段合格的直徑范圍內(nèi)。確定基本參數(shù)的裝置一般包括數(shù)字和(或)模擬處理過程。固定裝置可包括計時器和(或)計數(shù)器。
方法說明本發(fā)明的方法和設(shè)備可通過和已知參考標準相比較來確定基本參數(shù)，或者在相對的基礎(chǔ)上進行鑒別。確定目標物基本參數(shù)變化的基本原理如下。
目標物O一般具有多個可測參數(shù)pn，其中n＝1，2，…i，…k，…j。例如，需要測量參數(shù)pn中至少一個參數(shù)是否有變化。對于參數(shù)pn，在沿目標物O的長度方向上的X點，O的反射光在給定波長或波段λn的強度Ir是O和X的函數(shù)Fn，表示如下
Ir(λn)＝Fn(O，x)1.1在沿O的長度X方向上pn沒有變化時，有ddxIr(λn)=0---(1.2)]]>如果函數(shù)F在長度方向的平均值表示為F，而且pn沒有變化，可得到Fn(O,x)‾-Ir(λn)=0---1.3]]>因此對于pn沒有變化時有Ir(λn)Fn(O,x)=1---(1.4)]]>如果pn有變化ddxIr(λn)≠0]]>1.5Fn(O,x)‾-Ir(λn)=0]]>1.6Ir(λn)Fn(O,x)≠1---(1.7)]]>如果目標物O在測量空間中移動，時間變量t可代替變量X的位置。
顯而易見，由方程式(1.2)-(1.7)，在這一階段如果有需要的話，可采用一種或多種條件檢測方法來確定某個pn的變化，即Δpn，比如一種確定Δpn是否在所期望的范圍內(nèi)的檢測方法?？梢酝ㄟ^把某次測量的Ir(λn)和參考值進行比較的方法進行一種這樣的檢測，該參考值可優(yōu)選基于時間平均測量的連續(xù)測量平均值?；蛘咴搮⒖贾祷诳臻g平均或取固定參考值。
使用基于時間測量的連續(xù)測量平均值有一些優(yōu)點，即·用一個探測器組件就可獲取信號，從而形成參考值并測量瞬時值或定點值。這里不需要采用雙組件的調(diào)節(jié)和參數(shù)測量?！び蛇B續(xù)測量的平均值產(chǎn)生的參考信號適合作為被測目標物的標準參數(shù)。
參數(shù)pn可以是在幾個不同波長或波段的組合效應(yīng)，這樣Pn=Σj=1nkn,jIr(λj)---(1.8)]]>其中kn，j是該參數(shù)的特定系數(shù)。pn的平均值表示為pn。
通過把pn和pn相比較，可應(yīng)用條件檢測來確定Δpl是否在所期望的范圍之中。
一種確定F(O，x)平均值的特別優(yōu)越的方法，是對n個目標物O(p1)…O(pn)測量Ir(λn)，或者對一個目標物O(pi)在其一段有效長度上測量Ir(λn)。
本發(fā)明的一個特殊實施方案提供了由目標物產(chǎn)生多個信號的設(shè)備，比如由纖維等來產(chǎn)生。這些信號可通過照射纖維并在可見光譜的特定波段上檢測反射能量來產(chǎn)生。這些信號可以這樣產(chǎn)生使用不同波長或波段的光源，這些光源在不同時間或者按已知的時間安排反復(fù)接通，再用一個信號檢測器來檢測信號。這一方法產(chǎn)生包含有關(guān)信息的時間序列信號。接著，該時間序列信號在適當時刻被反復(fù)采樣和存儲，以產(chǎn)生并行數(shù)據(jù)。
另一可選方法是用一個或多個光源，產(chǎn)生白光或含有幾個波段的光來照射目標物，比如纖維，然后用多個檢測器在不同波段檢測反射能量，每個檢測器前面都有一個選定的濾波器。這一方法以并行方式產(chǎn)生有關(guān)信息。
假定這些信號是并行方式的，可得到以下關(guān)系。用B1、B2、…Bn表示在可見波段1到n檢測到的光能量。如果顏色是恒定的或者整個顏色沒有明顯偏移，纖維直徑和在每一波段檢測到的能量總和成正比
纖維(直徑)反射率∝Σj=1nBj---(1.9)]]>在纖維的特定區(qū)域(或時間段t1…t2)對式1.9進行積分。可以得到和纖維“標準”直徑有關(guān)的纖維平均值。通過把這一標準(平均)值分成瞬時值，我們可得到和照射強度以及纖維直徑無關(guān)的信號(1.10)。如果當前被測區(qū)域的直徑是“標準”的，那么這一比值約等于1；并且是穩(wěn)定的。如果存在“均勻性”的變化，這一比值會以和直徑變化大小成正比的量變化而不等于一。(直徑)反射率變化量α[Σj=1nBj1t2-t1∫t1t2Σj=1nBjdt]---(1.10)]]>通過把這一變化量和固定參考值相比較，可以產(chǎn)生表明均勻性偏差是否存在的輸出量。
在本發(fā)明的一個實際的實施方案中，一般使用有限多個波段。在具體的應(yīng)用中，檢測顏色缺陷所需的靈敏度會決定波段數(shù)(即所需的顏色分辨率越高，被檢測的不同顏色的波段數(shù)就越多)。
通過把每一波帶的相對能量和其他波段的相對能量進行比較，可得到該顏色的“特征”。以下關(guān)系式顯示了三波段系統(tǒng)的一個實例顏色αB1B2+B1B3+B2B3---(1.11)]]>在纖維的特定區(qū)域(時間段t1……t2)對式1.11進行積分，可得到纖維的“標準”顏色值。通過把這一標準值分成瞬時值，可得到和照射強度以及纖維直徑無關(guān)的信號。如果當前被測區(qū)域的顏色是“標準”的，那么這一比值約等于一，并且穩(wěn)定。如果有顏色變化，這一比值會以和顏色變化大小成正比的量變化而不等于一。
纖維(直徑)反射率αΣj=1nBj---(1.12)]]>通過把這一變化量和固定參考值進行比較，可產(chǎn)生表明是否存在顏色偏差的輸出信號。
另一種分析這些用于顏色分析的信號的方法可以通過測量以BRi表示的量來實現(xiàn)，BRi是每一個波段的能量和反射總能量的平均值或有限積分值的比值。對使用n個波段的系統(tǒng)我們可得到n個歸一化信號，這些信號可和從連續(xù)時間或空間測量平均值得到的參考值相比較。對使用n個波段的系統(tǒng)，可采用下式表示BRiBR,α[B,1t∫Σj=1nBjdt]---(1.13)]]>在這些比值每一個都被產(chǎn)生后，就可和參考值進行比較，參考值可以是固定值或所得到平均值的固定比例。這些比較器的輸出被綜合起來。以使任何一個或多個波段的變化都會產(chǎn)生數(shù)字信號，并可傳送給其他設(shè)備。
在測量纖維的直徑和顏色時，在探測器的每一個結(jié)果信號中，都含有以下分量·入射光顏色溫度和強度(不需要的分量)；·入射光角度(不需要的分量)；·被測量纖維的直徑；·被測量纖維的顏色。
這些信號用比率表示，以消除信號和直徑中不需要的分量。這一比率技術(shù)可以使系統(tǒng)有更加全面的設(shè)計。進行光譜分析可能具有更高的靈敏度，從而更有效地檢測顏色偏差。本發(fā)明的方法和設(shè)備可具有獲得顏色和(或)直徑特征的能力，并適合于相對于標準顏色和(或)直徑緩慢變化的情況。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的特定實施方案，能確定設(shè)備內(nèi)的現(xiàn)有纖維部分是否在未染色纖維或染色纖維的以下參數(shù)的容差之內(nèi)·用來確定“均勻性”或線性密度變化量的纖維直徑。·纖維或其他材料上的明顯部分，即沒有吸附染料的部分或者未染色纖維被變色或粘污成不同顏色的部分，到未染色纖維的部分的明顯變化，由此確定為雜質(zhì)。
在采用這一特定方法和設(shè)備時，可以不考慮纖維上所用染料的顏色。當纖維的參數(shù)被確定在容差之外時，一般就給另一個設(shè)備傳送一個信號，使該設(shè)備采取合適的操作。容差一般是可變的，而且可由外部裝置設(shè)定。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的特定實施方案可確定纖維或紗線的現(xiàn)有部分是否含有以下項·纖維或紗線中不同顏色物質(zhì)和(或)外來物，包括不同顏色的外來纖維?！だw維和紗線中不同顏色的纖維或紗線，包括不同顏色的外來纖維或外來紗線。
在采用這種方法的設(shè)備中，函數(shù)Ir(λ)設(shè)置為在所考慮的每一個光波段中紗線所反射的能級。這些信號被綜合起來，產(chǎn)生和被測纖維的直徑成正比的信號。通過使用一個近似為定積分函數(shù)的低通濾波器，可產(chǎn)生和被測纖維的連續(xù)測量平均值成正比的信號。如果假定纖維基本上為正確的顏色，這一連續(xù)測量的平均值會得到正確的直徑。通過把所得到的直徑分成直徑的瞬時測量值，可以檢測到線性密度或直徑的變化量。
使用函數(shù)Ir(λn)，并把比例部分和總和進行比較可得到每一波段中的強度測量值。這一測量和直徑無關(guān)。通過使用一個近似為定積分函數(shù)的低通濾波器，可得到和每一波段的比例部分的連續(xù)測量平均值成正比的信號。如果假定纖維基本上為正確的顏色，這一連續(xù)測量的平均值會得到正確的顏色。通過把所得到的顏色分成顏色的瞬時測量值，可以檢測到顏色的變化量。
通過把所測瞬時直徑和顏色的變化量與所得到的直徑和顏色的連續(xù)測量平均值進行比較，可以測量到顏色變化量或直徑變化量。
附圖簡述

圖1是確定紗線直徑變化和顏色變化的第一個設(shè)備的方框圖；圖2是確定紗線直徑變化和顏色變化的第二個設(shè)備的方框圖；圖3是取自線124(圖1的設(shè)備中)的信號曲線；圖4是在時間濾波后取自線124(圖1的設(shè)備中)的信號曲線；圖5、圖6和圖7分別是取自線111、112和113(圖1的設(shè)備中)的信號曲線；圖5a、6a和7a是未標度的曲線圖，顯示了的所檢測到的紅色、藍色、綠色波段中每一個對圖3或圖4所示總信號所貢獻的信號比例；以及圖8、圖9和圖10是在采用圖2配置的實驗中取自線213(該線傳送的信號對應(yīng)于反射光能量的時間序列)信號曲線，分別顯示了在紅色、黃色和藍色紗線上顏色變化序列。
實施本發(fā)明的最佳方式和其他方式參照圖1，描述了確定紗線101直徑變化和顏色變化的設(shè)備1000。設(shè)備1000包括光吸收背景100，該背景一般包括平坦的黑色表面(或平坦的無光澤黑色表面)，可基本上均勻地吸收照射到其上的光。紗線導(dǎo)向器150和151相互靠近，但與導(dǎo)向器152和153隔著一段距離，以限定測量作用空間。兩套紗線導(dǎo)向器150、151和152、153被置于緊靠背景100的位置，以固定和引導(dǎo)紗線101，使得紗線101經(jīng)過其間時，其方向基本上和背景100平行，結(jié)果紗線101和背景100之間的距離基本上是恒定的。光源120位于適當位置，以引導(dǎo)測量光束穿過測量作用空間，并和紗線101相互作用，從而產(chǎn)生從紗線101反射回的測量輸出光。
寬波段光源120一般用白熾鎢絲燈泡。濾波器102、103和104相對光源120放置，以便光線在和紗線101相互作用后，把從測量作用空間反射回的測量輸出光進行光譜濾波，分別形成三個光譜不同的測量波段105、106和107(比如濾波器102可通過400-500nm的光，濾波器103可通過500-650nm的光，而濾波器104可通過650-800nm的光)。
光探測器108、109和100分別置于濾波器102、103和104之后，以分別檢測光譜不同的測量波段105、106和107并由此產(chǎn)生信號，該信號是紗線直徑和紗線顏色至少之一的函數(shù)。設(shè)備1000包括由光探測器108、109和110的信號確定參數(shù)的裝置，這些參數(shù)是紗線101直徑和紗線101顏色的函數(shù)。確定裝置包括時域濾波器114、115和116，分別經(jīng)過線111、112和113與光探測器108、109和110相連；信號處理單元125，分別經(jīng)過線111及111a、112及112a、113及113a與光探測器108、109和110相連；加法放大器123，分別經(jīng)過線111、111a及111b，112、112a及112b、113、113a及113b與光控制器108、109和110相連，并和輸出線124相連；參考電壓發(fā)生器121，經(jīng)過線122和加法放大器123相連；以及差值鑒別器126，具有輸出線129和130，并經(jīng)過線127和128與信號處理單元125相連。線124經(jīng)過線124a和信號處理單元125相連。時域濾波器114、115和116分別經(jīng)過線117、118和119與信號處理單元125相連。線117、118和119，線112、112a和112b，以及線113、113a和113b分別傳送和光探測波段105、106和107所產(chǎn)生的現(xiàn)有能量成正比的電信號。線117、118和119分別傳送對應(yīng)于波段105、106和107產(chǎn)生的連續(xù)測量平均能量的電信號。線122把參考電壓信號由參考電壓發(fā)生器121傳送到加法放大器123。線124和124a傳送和紗線101直徑成正比的電信號。線127傳送對應(yīng)于紗線101顏色變化量的電信號。線128傳送對應(yīng)于紗線101直徑變化量的電信號。線129傳送的是指示所測得的紗線101顏色變化量是否合格的數(shù)字電信號。線130傳送的是指示所測得的紗線101直徑變化量是否合格的數(shù)字電信號。這些數(shù)字電信號被傳輸?shù)絾卧?31，單元131是觸發(fā)消除雜質(zhì)顏色偏差的外部器件。
在應(yīng)用中，紗線101被紗線導(dǎo)向器150、151、152和153的張力所導(dǎo)引，其方向基本上和背景100平行，這樣紗線101和背景100之間的距離基本上保持恒定。在測量過程中，光源120、濾波器102、103和104，以及光探測器108、109和110相對于背景100處于固定位置。光源120發(fā)射的寬波段光(如400-800nm)被引導(dǎo)到紗線101。一般在測量過程中，紗線101是移動的，從而使測量是一個沿紗線軸向的前進過程。光源120的光能大部分被背景100吸收。光源120的光能有一小部分和纖維101相互作用，并反射回光譜濾波器102、103和104。濾波器102可通過400-500nm的光波段，濾波器103可通過500-650nm的光波段，而濾波器104可通過650-800nm的光波段。
光探測器108、109和110分別產(chǎn)生和紗線101在各個波段的反射能成正比的電信號。這三個電信號分別經(jīng)過線111、111a和111b，112、112a和112b，以及113、113a和113b被送到加法放大器123。這三個信號和由線122來的參考電壓發(fā)生器121產(chǎn)生的參考信號，由加法放大器123相加，產(chǎn)生和式1.9一致的、與所測紗線101直徑成正比的電信號，并輸出到線124和124a。這三個信號還分別經(jīng)過線111、112和113送到時域濾波器114、115和116。這些時域濾波器近似為在式1.10的分母中所用的定積分。每一個濾波器輸出的信號對應(yīng)于紗線101在各個波段的反射能的連續(xù)測量平均值。后面的這些信號分別在線117、118或119上被傳送到信號處理單元125。
信號處理單元125由運算放大器和模擬除法器組成，它們連接的方式可實現(xiàn)式1.10、1.11和1.12所描述的函數(shù)。或者，信號處理單元125可以連接來實現(xiàn)式1.10、1.12和1.13所描述的函數(shù)。信號處理單元125從線111和111a，112和112a以及113和113a取得輸入信號，從線117、118和119取得連續(xù)測量的平均信號，并把它們和來自線124a的信號結(jié)合起來，經(jīng)過線127和128產(chǎn)生輸出信號，輸出信號分別和顏色(線127)與直徑(線128)的當前值和平均值之間的差值成正比。產(chǎn)生直徑的當前值和平均值之間差值的過程根據(jù)式1.10來進行，從而產(chǎn)生直徑變化信號，并經(jīng)過線128輸出。產(chǎn)生顏色的當前值和平均值之間差值的過程根據(jù)式1.12或1.13來進行，從而產(chǎn)生顏色變化信號，并經(jīng)過線127輸出。
差值鑒別器126由運算放大器，比較器和參考值發(fā)生器組成，它們連接的方式可實現(xiàn)式1.3到1.7所描述的測試。差值鑒別器126通過和參考值相比較來處理從線127和128來的信號，并向線129輸出數(shù)字電信號，該信號可指示所測得的紗線101顏色變化量是否合格，此外還向線130輸出數(shù)字電信號，該信號可指示所測得的紗線101直徑變化量是否合格。這些數(shù)字電信號傳送到外部器件131，以觸發(fā)校正操作。
參照圖2，該圖描述了確定紗線201直徑變化和顏色變化的設(shè)備2000。設(shè)備2000包括光吸收背景200，該背景一般包括平坦的黑色表面，可基本上均勻地吸收照射到其上的光。紗線導(dǎo)向器250和251相應(yīng)靠近，但與紗線導(dǎo)向器253和254隔開一段距離以限定測量作用空間。兩套紗線導(dǎo)向器150、151和152、153被置于靠近背景200的位置，以固定和引導(dǎo)紗線201，使得紗線201經(jīng)過其間時，其方向基本上和背景200平行，結(jié)果紗線201和背景200之間的距離基本上是恒定的。光源220位于適當?shù)奈恢?，以引?dǎo)測量光束穿過測量作用空間并和紗線201相互作用，從而產(chǎn)生從紗線201反射回來的測量輸出光。
光源202、203和204一般采用在可見光譜區(qū)主波長不同的發(fā)光二極管。它們的光譜帶寬使得可見光譜具有最小的重疊覆蓋區(qū)。這些光源通過序列發(fā)生器206順序點亮，序列發(fā)生器206由振蕩器207通過線208來控制。線209連接到解調(diào)單元220。
探測器205相對光源202、203和204放置，以便在和紗線201相互作用后，把從測量作用空間反射回來的測量輸出光轉(zhuǎn)換成電信號，并送到線213上。線213連接到采樣保持單元210、211和212。采樣保持單元210、211和212分別由線215、217和219控制。采樣保持單元210、211和212分別把檢測到的信號保持在線214、216和218上。
解調(diào)單元220分別通過線215、217和219控制采樣保持單元210、211和212。解調(diào)單元220分別輸出線225、221和222到低通濾波器223、224和225。解調(diào)單元220還輸出與信號處理單元229相連的線225a、221a和222a。信號處理單元229接收線225a、221a和222a上從解調(diào)單元220來的信號。信號處理單元229分別接收線226a，227和228上來自低通濾波器223、224和236的信號。信號處理單元經(jīng)過經(jīng)230和231將信號輸出到鑒別器232。鑒別器單元232接收線230和231上來自信號處理單元229的信號。外部單元235接收線233和234上來自鑒別器單元232的信號，還接收線233上來自信號處理單元229的信號。
在應(yīng)用中，紗線201被紗線導(dǎo)向器250、251、252和253的張力所導(dǎo)引，其方向基本上和背景200平行，這樣紗線201和背景200之間的距離基本上保持恒定。在測量過程中，光源202、203和204用可見光譜上不同波帶的光順序照射紗線201。在測量過程中，光源202、203和204以及探測器205相對于背景200處于固定位置。一般在測量過程中，紗線201逐漸移動，從而使測量是一個沿紗線軸向的前進過程。光源202、203和204的光能大部分被背景200吸收。光源202、203和204的光能的一小部分和紗線201相互作用，并反射回探測器205。
一般地，振蕩器207的工作頻率相對于紗線201的軸向移動速度應(yīng)足夠快，以使每一波段反射光的采樣基本上在空間上是一致的。序列發(fā)生器206包括計數(shù)器和譯碼器，用來產(chǎn)生三個在時間上相互錯開的離散輸出。這些輸出一般通過驅(qū)動三個開關(guān)來順序接通光源202、203和204。因為光源202、203和204是順序照射紗線201，即在下一個光源接通前的一段固定時間內(nèi)，只有一個光源被接通，所以探測器205把反射光譜時間序列轉(zhuǎn)換成線213上的電子時間序列。采樣保持單元210、211和212對這一電子時間序列進行采樣，并把和特定波段中反射能量成正比的信號存儲下來。在線214、216和218上可以得到每個波段的信號。解調(diào)器220在線209上的同步信號控制下，分別由線215、217和219控制采樣保持單元210、211和212。解調(diào)單元220還含有運算放大器，來補償可見光譜不同部分的信號和靈敏度。解調(diào)單元220的信號輸出和紗線201在每個光波段的反射能量成正比，并分別由線225、221和222送到低通濾波器223、224和236。這些信號還分別由線225a，221a和22a送到信號處理單元229。
低通濾波器223、224和236近似為在式1.13分母中所用的定積分函數(shù)。信號處理單元229包括運算放大器和模擬除法器，它們的連接方式可實現(xiàn)式1.9、1.10、1.11和1.12所描述的函數(shù)?；蛘撸梢赃B接信號處理單元229來實現(xiàn)式1.9、1.10、1.12和1.13所描述的函數(shù)。和顏色與直徑參數(shù)成正比的信號由信號處理單元229分別經(jīng)過線230和231送到鑒別器單元232。
差值鑒別器232由運算放大器、比較器和參考值發(fā)生器組成，它們的連接方式可實現(xiàn)式1.3到1.7所描述的測試。差值鑒別器232通過和參考值相比較來處理從線230和231上來的信號，并輸出數(shù)字電信號到線233，該信號可指示所測得的紗線201顏色變化量是否合格，此外，還向線234輸出數(shù)字電信號，該信號可指示所測得的紗線201直徑變化量是否合格。這些數(shù)字電信號被傳送到外部器件131，以觸發(fā)校正操作。
實例1使用圖1的配置結(jié)構(gòu)，對白色紗線進行了實驗(該白色紗線由天然絨毛制成)，在沿紗線的不同位置直徑有變化，并且沿著紗線的不同位置有各種非白紗線纏繞。圖3是取自線124(圖1設(shè)備中)的信號曲線，該信號對應(yīng)于所檢測到的反射光總和。圖4是在時域濾波后取自線124(圖1設(shè)備中)的信號曲線。該時域濾波信號對應(yīng)于所檢測到的反射光總和。圖5、圖6和圖7分別是取自線111、112和113(圖設(shè)備中)的信號曲線。一般地，這些信號分別對應(yīng)于在光譜濾波后所檢測到的光，光譜濾波產(chǎn)生的信號分別對應(yīng)于被檢測的紅、綠、藍光波段。圖5a、6a和7a是未標度的曲線圖，顯示了所檢測到的上述波段中，每一個波段對圖3或圖4所示的總信號的信號貢獻比例。在測量白色紗線時，通過把每個波段在沿紗線特定點的比例能量和其他波段在相同特定點的比例能量進行比較，就可獲得白色的“特征”。這種方法的一個實例已在式1.11中給出。通過在纖維的特定區(qū)域(時間段t1……t2)對式1.11進行積分，可以得到纖維的“標準”顏色值。通過把這一標準值分成瞬時值，可得到和照射強度以及纖維直徑無關(guān)的信號。如果當前測量區(qū)域是“標準”白色，那么這一比值約等于一，并且是穩(wěn)定的，如果存在顏色變化，這一比值會以和顏色變化大小成正比的量變化而不等于一。
通過把這一變化量和固定參考值相比較，可產(chǎn)生輸出信號，以顯示是否存在顏色偏差。
實例2使用圖2配置結(jié)構(gòu)，分別對紅色、黃色和藍色紗線進行了實驗。圖8、9和10是取自線213(該線傳送的信號對應(yīng)于反射光能量的時間序列)的信號曲線，分別顯示了在紅色、黃色和藍色紗線上的顏色變化序列。
權(quán)利要求
1.一種確定目標物基本參數(shù)(first parameters)的方法，包括(a)把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中；(b)使測量光束穿過測量作用空間，該測量光束包括至少兩種光譜不同的光波長；(c)使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生測量輸出光；(d)把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分；(e)檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中目標物選自紗線和纖維物，其中步驟(a)包括把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中，該背景是黑色背景；步驟(c)包括使測量光束和目標物相互作用，以產(chǎn)生從目標物反射回的測量輸出光；步驟(d)包括把測量作用空間反射回來的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段；步驟(e)包括檢測上述至少兩個光譜不同的測量波段，每一個波段由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，或者由同一探測器在不同時間進行檢測，并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括把測量輸出光的至少兩個不同部分濾波為至少兩個光譜不同的波段；步驟(e)包括檢測上述至少兩個光譜不同的測量波段，每一個波段由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，或者由同一探測器在不同時間進行檢測，并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包括把目標物固定在具有光吸收背景的測量作用空間中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述濾波選自頻域濾波和時域濾波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括(g)輸出基本參數(shù)信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括(g)輸出基本參數(shù)信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(e)包括檢測至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，這些信號分別和上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分的強度有關(guān)，而且是基本參數(shù)的函數(shù)；以及步驟(f)包括把上述信號和參考信號或參考值進行比較，從而由該信號確定基本參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求的方法，還包括(f′)由基本參數(shù)確定目標物是合格目標物還是不合格目標物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求的方法，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色的至少一個參數(shù)的函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求的方法，其中目標物選自纖維和紗線，基本參數(shù)選自纖維直徑、纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值、纖維瞬時直徑除以纖維連續(xù)測量平均直徑的比值、纖維顏色、纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異、纖維瞬時顏色除以纖維連續(xù)測量平均顏色的比值、紗線直徑、紗線直徑和參考紗線直徑之間的差值、紗線顏色、紗線瞬時顏色除以紗線連續(xù)測量平均顏色的比值，以及紗線顏色和參考紗線顏色之間的差異。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求的方法，其中目標物選自絨毛纖維(wool fibre)和毛紗，基本參數(shù)選自絨毛纖維直徑、絨毛纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值、絨毛纖維瞬時直徑除以絨毛纖維連續(xù)測量平均直徑的比值、絨毛纖維顏色、絨毛纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異、絨毛纖維瞬時顏色除以絨毛纖維連續(xù)測量平均顏色的比值、毛紗直徑、毛紗直徑和參考紗線直徑之間的差值、毛紗瞬時直徑除以毛紗連續(xù)測量平均直徑的比值、毛紗顏色、毛紗瞬時顏色除以毛紗連續(xù)測量平均顏色的比值，以及毛紗顏色和參考紗線顏色之間的差異。
14.一種確定目標物基本參數(shù)的設(shè)備，包括(a)把目標物固定在測量作用空間中的裝置；(b)和測量作用空間有應(yīng)用聯(lián)系的光吸收背景；(c)至少一個光源，用來使測量光束穿過測量作用空間并和目標物相互作用，從而產(chǎn)生測量輸出光，上述測量光束包括至少兩種光譜不同的光波長；(d)至少一個探測器，用來檢測上述至少兩個光譜不同的測量輸出光部分并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，探測器和光源有應(yīng)用聯(lián)系；(e)濾波裝置，用來把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分，該濾波裝置和光源以及(或)至少一個探測器有應(yīng)用聯(lián)系；以及(f)由上述信號確定基本參數(shù)的裝置，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中光吸收背景是黑色背景。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中至少有兩個探測器，使每一個光譜不同的測量輸出光部分由不同的探測器同時或在不同時間進行檢測，并產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中濾波裝置選自頻域濾波裝置和時域濾波裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，還包括(g)輸出基本參數(shù)信號的裝置，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，該輸出裝置和確定基本參數(shù)的裝置有應(yīng)用聯(lián)系。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，還包括(g)輸出基本參數(shù)信號的裝置，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，該輸出裝置和確定基本參數(shù)的裝置有應(yīng)用聯(lián)系。
20.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一權(quán)利要求的設(shè)備，還包括(f′)由基本參數(shù)確定目標物是合格目標物還是不合格目標物的裝置，該確定裝置和確定基本參數(shù)的裝置有應(yīng)用聯(lián)系。
21.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中基本參數(shù)是選自紗線直徑、纖維物直徑、纖維物顏色和紗線顏色中至少一個參數(shù)的函數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中目標物選自纖維和紗線，基本參數(shù)選自纖維直徑、纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值、纖維瞬時直徑除以纖維連續(xù)測量平均直徑的比值、纖維顏色、纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異、纖維瞬時顏色除以纖維連續(xù)測量平均顏色的比值、紗線直徑、紗線直徑和參考紗線直徑之間的差值、紗線顏色、紗線瞬時顏色除以紗線連續(xù)測量平均顏色的比值，以及紗線顏色和參考紗線顏色之間的差異。
23.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中目標物選自絨毛纖維和毛紗，基本參數(shù)選自絨毛纖維直徑、絨毛纖維直徑和參考纖維直徑之間的差值、絨毛纖維瞬時直徑除以絨毛纖維連續(xù)測量平均直徑的比值、絨毛纖維顏色、絨毛纖維顏色和參考纖維顏色之間的差異、絨毛纖維瞬時顏色除以絨毛纖維連續(xù)測量平均顏色的比值、毛紗直徑、毛紗直徑和參考紗線直徑之間的差值、毛紗瞬時直徑除以毛紗連續(xù)測量平均直徑的比值、毛紗顏色、毛紗瞬時顏色除以毛紗連續(xù)測量平均顏色的比值，以及毛紗顏色和參考紗線顏色之間的差異。
全文摘要
本發(fā)明公開了確定目標物基本參數(shù)(firstpara-meters)的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括把目標物(101)固定在測量作用空間中的裝置(150，151，152，153)；和測量作用空間有應(yīng)用聯(lián)系的光吸收背景(100)；至少一個光源(120)，使測量光束穿過測量作用空間，并和目標物(101)相互作用，以產(chǎn)生測量輸出光，測量光束包括至少兩種光譜不同的光波長；至少一個探測器(108、109、110)。來探測至少兩個光譜不同的測量輸出光部分(105，106，107)，并由此產(chǎn)生信號，該信號是基本參數(shù)的函數(shù)，探測器(105，106，107)和光源有應(yīng)用聯(lián)系；濾波裝置(102，103，104)，把來自測量作用空間的測量輸出光濾波為至少兩個光譜不同的測量輸出光部分(105，106，107)，該濾波裝置與光源及(或)至少一個探測器有應(yīng)用聯(lián)系；以及由上述信號確定基本參數(shù)的裝置(125)，該確定裝置和探測器有應(yīng)用聯(lián)系。
文檔編號G01N21/27GK1151208SQ95193651
公開日1997年6月4日 申請日期1995年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月27日
發(fā)明者W·亨弗里斯, C·J·卡特拉爾, B·V·霍康比, G·J·希格森, R·N·卡芬 申請人:聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織