基于LED的纤维性能测量制造技术

本发明专利技术公开了一种用于测量纤维试样(102)中的颜色和杂质中的至少一者的装置(100)。发光二极管光源(104a，104b)生成以纤维试样(102)为目标的入射光(108)，并被纤维试样(102)反射从而产生反射光(110)。传感器(112a)接收反射光(110)并产生信号。控制器(118)控制光源(104a，104b)和传感器(112a)以及所述信号的接收和调整中的至少一者。调理入射光(108)、反射光(110)和所述信号中的至少一者以补偿发光二极管光源(104a，104b)和氙灯光源之间的差异。因此，可以避免迄今为止所使用的氙灯光源的缺点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于LED的纤维性能测量
本专利技术涉及使用光电子学测量织物纤维特性的领域。更具体地，本专利技术涉及和在全球范围内已建立的现有参考标准匹配时，对测量纤维试样的颜色和皮棉含杂率(称为杂质)的测量。
技术介绍
在以往，纤维(诸如棉花)的颜色和杂质测量由人工分类员进行。最近，瑞士乌斯特技术有限公司于2013年建立了该分类的标准并通过大容量棉花纤维测试仪(HIV)进行测量，如在“HVI1000-纤维分类和分析系统”使用手册中所述。目前的HVI1000仪器使用氙灯光源来照射纤维试样，从而使试样内的任何杂质及试样的颜色可见以进行图像捕获和分析。WO-99/22225A1(纤维品质监视器)对当前使用氙灯照明源的棉花分类系统的某些方面进行了说明。WO-00/08448A1(纤维颜色分级系统)对该棉花分类系统的其他方面进行了说明。这些公开内容全部以引用方式并入本文中。氙灯光源易于随着时间弱化，直至最终必须替换它们。虽然除氙灯之外另有光源，但是分类是非常灵敏的操作，且氙灯照明已经成为分类行业标准。因此，需要一种至少部分地减少诸如上述问题的系统。
技术实现思路
通过用于测量纤维试样中的颜色和杂质中的至少一者的装置来满足以上和其他需要。发光二极管光源生成以纤维试样为目标的入射光，并被纤维试样反射从而产生反射光。传感器接收反射光并产生信号。控制器控制光源和传感器，以及信号的接收和调整中的至少一者。该装置还包括用于调理入射光、反射光和信号中的至少一者以补偿发光二极管光源和氙灯光源之间的差异的构件。在根据本专利技术的这个方面的各个实施例中，用于调理入射光的构件包括设置在光源和纤维试样之间的至少一个射束整形器件和/或至少一个光学滤波器。在一些实施例中，用于调理反射光的构件包括设置在纤维试样和传感器之间的至少一个光学滤波器。在一些实施例中，用于调理信号的构件包括数字信号处理器。在一些实施例中，传感器是光谱仪、光电倍增管、光电二极管和电荷耦合器件中的至少一者。在一些实施例中，该装置还包括至少一个参考发光二极管，由控制器监视，用于当参考发光二极管处于预定亮度时捕获信号。在一些实施例中，该至少一个参考发光二极管与光源分开且不同。在一些实施例中，该至少一个参考发光二极管是光源的一部分。在一些实施例中，该至少一个参考发光二极管不照射纤维试样。在一些实施例中，该装置还包括用于在来自该至少一个参考发光二极管的光被感测到之前调理所述光的构件。一些实施例包括第一和第二参考发光二极管，由控制器监视，用于当第一和第二参考发光二极管处于预定亮度时捕获信号，其中用于调理来自第一和第二参考发光二极管的光的构件被构造为在来自第一和第二参考发光二极管的光被感测到之前分别调理所述光。在一些实施例中，用于调理的构件至少部分地根据是进行颜色测量还是进行杂质测量可用不同参数进行设定。用于测量纤维试样中的颜色和杂质中的至少一者的装置的优选实施例包括：发光二极管光源，用于生成以纤维试样为目标的入射光，并被纤维试样反射从而产生反射光；传感器，用于接收反射光并产生信号；控制器，用于控制光源和传感器，以及信号的接收和调整中的至少一者；光学器件，设置在光源和纤维试样之间以调理入射光；滤波器，设置在纤维试样和传感器之间以调理反射光。调理补偿了发光二极管光源和氙灯光源之间的差异。根据本专利技术的另一个方面，说明了一种用于测量纤维试样中的颜色和杂质中的至少一者的方法，通过使用发光二极管光源来生成以纤维试样为目标的入射光，并被纤维试样反射从而产生反射光。用产生信号的传感器接收反射光。控制光源和传感器，并对信号执行接收和调整中的至少一者。调理入射光、反射光和信号中的至少一者以补偿发光二极管光源和氙灯光源之间的差异。在一些实施例中，使用设置在光源和纤维试样之间的至少一个射束整形器件和/或至少一个光学滤波器来调理入射光。在一些实施例中，使用设置在纤维试样和传感器之间的至少一个光学滤波器来调理反射光。在一些实施例中，使用数字信号处理器来调理信号。在一些实施例中，用控制器监视至少一个参考发光二极管，并当该至少一个参考发光二极管处于预定亮度时捕获信号。在一些实施例中，至少部分地根据是进行颜色测量还是进行杂质测量用不同参数来设定调理。在根据本专利技术的方法的优选实施例中，使用设置在光源和纤维试样之间的光学器件来调理入射光。使用设置在纤维试样和传感器之间的滤波器来调理反射光。调理补偿了发光二极管光源和氙灯光源之间的差异。附图说明当结合附图考虑时，通过参考详细描述，本专利技术的更多优点显而易见，附图未按比例绘制以更清楚地展示细节，其中相同附图标记表示相同元件，其中：图1是根据本专利技术的实施例的仪器的功能框图；图2是氙灯光源的典型光谱密度曲线图；图3是LED光源的典型光谱密度曲线图。具体实施方式随着近来在固态照明中的进步，现在有机会用更先进的照明源来代替氙灯光源，诸如发光二极管(本文中统称为LED，且包括其他类似器件，诸如OLED)。发光二极管是双引线半导体光源。发光二极管是当激活时发光的p-n结二极管。当适用电压施加于引线时，电子能够与器件内的电子空穴重组，以光子形式释放能量。这种效应称为电致发光。光的颜色(或其波长，对应于光子的能量)由半导体的能量带隙来决定。LED技术提供更多波长精确寿命更长的可重复光能。虽然LED看似是氙灯的简单代替物，但是它们对纤维颜色和杂质测量提出一系列新的挑战。为了和由氙灯照明设定的标准的确切颜色值和杂质值匹配，使用LED光源的仪器必须测量给定试样的颜色和杂质以和通过基于氙灯的仪器进行的测量结果完全匹配。不幸的是，LED光源不具有与氙灯光源相同的光谱特性或电气特性，且只是用LED光源代替氙灯光源并不理想。图2描绘了氙灯光源的典型光谱密度曲线图，即，光谱功率分布Fx(λ)，光谱功率分布Fx(λ)表示LED光源期望的光谱拓扑图。图3描绘了白色LED光源(即，韩国ALLIX公司的XENOLEDTMAT56SNW-A4000)的典型光谱密度曲线图，即，光谱功率分布Fx(λ)。可以看出，两个拓扑图彼此明显不同，然而，根据本专利技术的实施例的装置是基于纤维试样产生和解释图像或信号，该图像或信号在如本文中所述的波长λ的期望范围内根据使用氙灯光源已经开发的标准对纤维试样进行分类。例如，本实施例中必须克服的问题包括(1)和在颜色和杂质测量的区域中的氙灯的精确光谱响应匹配，(2)和与氙灯类似的射束角匹配，及(3)和与氙灯光源类似的纤维表面上的光分布均匀性匹配。因此，本专利技术的各个实施例包括将LED技术用于纤维颜色和杂质测量的创新方式，这解决了上述对氙灯的向后兼容的挑战。概述现在参照图1，描绘了根据本专利技术的实施例的系统或装置100的各个元件的功能框图。所示装置100包括一排灯104a、104b，诸如LED。在所示实施例中，虽然只示出两个这样的灯104a、104b，但是应当理解，在大多数实施例中，将实现许多灯104。一些实施例使用初级峰值在380nm和800nm的整个范围内或平坦输出在380nm和800nm的整个范围内的LED阵列。由灯104a、104b产生的入射光108在一些实施例中通过调理器106a、106b来调理。调理器106a、106b在一些实施例中放置在所有灯104a、104b的上方以及在其他实施例中只放置在某个灯10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量纤维试样(102)中的颜色和杂质中的至少一者的装置(100)，所述装置(100)包括：发光二极管光源(104a，104b)，用于生成以所述纤维试样(102)为目标的入射光(108)，并被所述纤维试样(102)反射从而产生反射光(110)；传感器(112a)，用于接收所述反射光(110)并产生信号；控制器(118)，用于控制所述光源(104a，104b)和所述传感器(112a)，以及所述信号的接收和调整中的至少一者；和用于调理所述入射光(108)、所述反射光(110)和所述信号中的至少一者以补偿所述发光二极管光源(104a，104b)和氙灯光源之间的差异的构件(106a‑106c)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.24 US 62/137495;2015.08.28 US 62/2113691.一种用于测量纤维试样(102)中的颜色和杂质中的至少一者的装置(100)，所述装置(100)包括：发光二极管光源(104a，104b)，用于生成以所述纤维试样(102)为目标的入射光(108)，并被所述纤维试样(102)反射从而产生反射光(110)；传感器(112a)，用于接收所述反射光(110)并产生信号；控制器(118)，用于控制所述光源(104a，104b)和所述传感器(112a)，以及所述信号的接收和调整中的至少一者；和用于调理所述入射光(108)、所述反射光(110)和所述信号中的至少一者以补偿所述发光二极管光源(104a，104b)和氙灯光源之间的差异的构件(106a-106c)。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中用于调理所述入射光(108)的构件(106a，106b)包括设置在所述光源(104a，104b)和所述纤维试样(102)之间的至少一个射束整形器件和/或至少一个光学滤波器。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中用于调理所述反射光(110)的构件(106c)包括设置在所述纤维试样(102)和所述传感器(112a)之间的至少一个光学滤波器。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中用于调理所述信号的构件包括数字信号处理器。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中所述传感器(112a)是光谱仪、光电倍增管、光电二极管和电荷耦合器件中的至少一者。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，还包括至少一个参考发光二极管(104c，104d)，由所述控制器(118)监视，用于当所述至少一个参考发光二极管(104c，104d)处于预定亮度时捕获所述信号。7.根据权利要求6所述的装置(100)，其中所述至少一个参考发光二极管(104c，104d)与所述光源(104a，104b)分开且不同。8.根据权利要求6所述的装置(100)，其中所述至少一个参考发光二极管(104c，104d)是所述光源(104a，104b)的一部分。9.根据权利要求6所述的装置(100)，其中所述至少一个参考发光二极管(104c，104d)不照射所述纤维试样(102)。10.根据权利要求6所述的装置(100)，还包括用于在来自所述至少一个参考发光二极管(104c，...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩曼·德库尔迪，W·赵，D·J·莱莱，K·A·赖恩哈特，R·C·莱利，
申请(专利权)人：乌斯特技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH