CN1896726B - 用于表征目标的设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于表征目标的设备。在一种实施例中，该设备设有多个光源，所述多个光源设置为对目标进行照明。光源发射不同波长的光。色彩传感器设置为接收并感知从目标反射的不同波长的光。控制系统能够与多个光源和色彩传感器相连以便A)在校准模式下，响应于色彩传感器的输出，操作光源并对发射不同波长光的光源的驱动信号分别进行调节，和B)在工作模式下，i)用经过调节的驱动信号操作光源，以及ii)响应于从色彩传感器输出的数据对目标进行表征。本发明还公开了一种纺织品表征系统。

Description

用于表征目标的设备和系统

技术领域

本发明涉及用于表征目标的设备和系统。

背景技术

用于对被污染的纺织品进行检测的自动光学检查系统在纺织工业中越来越流行。这是因为自动光学检查通常比对纺织品进行人工检查更便宜、更有效、更可靠。但是，自动光学检查系统并非没有局限性。例如，对于特定类型的污染物，自动光学检查系统可能不如人眼灵敏。自动系统还可能受到其结构变化的影响，这可能导致：1)不能真正识别污染物，或2)对污染物的错误辨识。

发明内容

在一种实施例中，用于对目标进行表征的设备包括多个光源、色彩传感器和控制系统。设置多个光源以照明目标并发射不同波长的光。色彩传感器设置为接收并感知从所述目标反射的不同波长的光。控制系统能够与多个光源和色彩传感器相连以便A)在校准模式下，操作光源并响应于色彩传感器的输出对发射不同波长光的光源的驱动信号分别进行调节，和B)在工作模式下，i)用经过调节的驱动信号操作光源，以及ii)响应于从色彩传感器输出的数据对目标进行表征。

在另一种实施例中，一种用于对纺织品进行表征的系统包括多个光源、色彩传感器、控制系统和馈送系统。设置多个光源设置以照明纺织品并发射不同波长的光。色彩传感器设置为接收并感知从所述纺织品反射的不同波长的光。控制系统能够与多个光源和色彩传感器相连以便于：A)在校准模式下，操作光源并响应于色彩传感器的输出对发射不同波长光的光源的驱动信号分别进行调节，和B)在工作模式下，i)用经过调节的驱动信号操作光源，以及ii)响应于从色彩传感器输出的数据对纺织品进行表征。馈送系统使纺织品相对于色彩传感器运动，从而使色彩传感器接收从纺织品的不同部分反射的光。

还公开了其他的实施例。

附图说明

附图中图示了本发明的示意性的以及目前优选的实施例，其中：

图1图示了一种示例性方法，用于响应于从色彩传感器获取的数据对目标进行表征；

图2图示了第一示例性系统，用于响应于从色彩传感器获取的数据对目标进行表征；

图3图示了一种示例性方法，用于在工作模式下，响应于从光电检测器获取的数据对目标进行表征，并在校准模式下，对多个光源的驱动信号进行调节；和

图4图示了第二示例性系统，用于响应于从色彩传感器获取的数据对目标进行表征，该设备还提供了校准模式，在校准模式下对多个光源的驱动信号进行调节。

具体实施方式

污染物检测在纺织工业中非常重要，其中，必须在制造期间对纺织品进行连续监视以确保正确的颜色、质量和密度。对污染物或畸形的检测在其他工业中也很重要，例如食品和饮料工业、液体处理工业及其他工业。

目前用于对被污染的纺织品进行检测的自动光学检查系统将单色光源例如固体光源(例如发光二极管(LED))和将从纺织品反射的光转换为光电流的光电二极管一起使用。然后可以用这种光电流来对纺织品进行表征并确定其是否受到污染。但是，这种系统的一个问题是其污染检测能力有限，因为系统只能检测单一的光强度，而不同的污染物或纺织品特性也可能使被反射的光强度相同。因此，图1和图2图示了能够对更大范围的污染物和/或纺织品特性进行检测的方法100和系统200。

参考图1，方法100开始于用至少两个不同波长的光对目标进行照明102。然后，从目标反射的光由色彩传感器(可以采用CCD形式，或者一个或多个带过滤的光传感器、光电晶体管或光电二极管)接收104，由色彩传感器输出的数据用于对目标进行表征106。

图2图示了用于实现方法100的示例性设备200。设备200包括若干个光源204、206、208、212、214、216，它们设置为用至少两个不同的光波长(λ)照明目标202。在一种实施例中，光源可以包括固态光源例如LED或激光二极管。例如，示出的设备200包括两组光源210、218，每组包括红色(R)LED204、212、绿色(G)LED206、214和蓝色(B)LED208、216。但是，设备200中所包括的光源数目、分组和颜色可以取决于应用情况而改变。

从光源204-208、212-216投射的光从目标202(例如纺织品，如纱线束)反射到色彩传感器224上。当接收到反射光时，色彩传感器224感知光并向控制系统226输出一个或多个数据信号228。

在一种实施例中，色彩传感器224可以采取电荷耦合器件(CCD)的形式，所述CCD感知红色、绿色和蓝色波长的光。在另一种实施例中，色彩传感器224可以采取多个光电二极管的形式，每个所述的光电二极管都经过滤波以使其仅仅感知特定的一个或几个光波长。在某些情况下，滤波器可以直接沉积在光电二极管上，或者结合到其封装上以保护光电二极管。在其他情况下，滤波器可以设在光电二极管附近。在另一种实施例中，色彩传感器224可以采取具有色轮的光电二极管的形式，所述色轮设在光电二极管与目标202之间。从而，以此方式，光电二极管可以按顺序检测不同颜色的光。

如图2所示，光源204-208、212-216以及色彩传感器224可以以相对于彼此固定的方式安装在对光源204-208、212-216和色彩传感器224进行支撑的衬底或框架222上。取决于待表征的目标202的类型、尺寸和位置，以及光源204-208、212-216的数目，框架222可以采取多种结构。在一种实施例中，它包括印刷线路板238，大体上三角形的基座240、242安装到该线路板238用于将光源组210、218定位到期望的角度。或者(未示出)，光源204-208、212-216可以采取带有可弯曲引脚的通孔灯的形式，以将其定位到期望的角度。

在一种实施例中，设备200包括若干光学元件232、234、236。如图所示，光学元件232-236可以采取平凸透镜的形式，所述透镜1)设在每个光源组210、218与目标202之间以便将发射的光进行混合并用混合的光对目标202进行宽阔的照明，并且2)设在目标202与色彩传感器224之间以便对色彩传感器224接收到的光进行准直。尽管未示出，但是光学元件232-236可以安装到框架222或悬挂于其上。

从色彩传感器224输出的数据228提供给控制系统226用于分析。在一种实施例中，控制系统226将从色彩传感器224接收到的数据228(表示反射光中不同波长的强度)与期望的光强度值进行比较。之后，根据这些比较，控制系统226可以将目标202不同地表征为1)在预定公差范围之内或之外，2)其上或其中具有或不具有特定种类的污染物，或者3)具有不正确的密度。

控制系统226用来与数据228进行比较的光强度值可以是固定的或可编程的，可以由控制系统226存储在内部，或者经过接口230获得。不管怎样，控制系统226都可以向设备操作员或机器控制系统提供信号，所述信号表示感知到目标202所具有的任何问题。

在一种实施例中，设备200结合在包括了馈送系统220的系统中(或者对系统进行控制)，所述馈送系统220用于使目标202相对于光源204-208、212-216和色彩传感器224运动。以此方式可以对该目标例如纱线束的不同部分进行评估和表征。可选地，在检测到目标的不规则性时，控制系统226可以使馈送系统220停止。

传统的自动光学检查系统(例如包括单色光源和光电二极管的系统)的另一个问题是固态光源由于其温度改变和老化的影响，所发射的光也被改变。固态光源的光发射特性还可能随批次不同而改变。结果是，在需要使光源发射的光保持正常的系统中(例如在纺织品污染检测系统中)，提供用于对由系统的(多个)光源所发射的光进行校准的设备可能是有益的。因此，图3和图4图示了能够对自动光学检查系统的光源进行调节的方法300和系统400。

参考图3，方法300开始于对目标的照明302(可能使用不同波长的光)。然后，从目标反射的光由光电检测器(在某些情况下可以是色彩传感器，包括一个或多个光传感器、光电晶体管或光电二极管)接收304，光电检测器输出的数据供给控制系统。在校准模式下，控制系统对照明目标的光源的驱动信号进行调节306；在工作模式下，控制系统响应于光电检测器输出的数据对目标进行表征308。

图4图示了用于实现方法300的示例性设备400。大体上，设备400的结构类似于设备200。因此，对图2和图4中相似的元件给予了相似的标号。但是，注意，设备400不必包括用于发射不同波长光的光源。即，设备400可以设有全都发射相同波长光的一个或多个光源。

注意，在设备400中有可替换的控制系统402，它不仅对目标202进行表征，而且对光源204-208、212-216进行调节。即，在“工作模式”下，控制系统402如同对设备200已经说明的那样，从色彩传感器224接收数据并对目标202进行表征。但是，控制系统402还能够进入“校准模式”。在其校准模式下，由光源204-208、212-216照明具有已知特性的目标，由控制系统402对从色彩传感器224接收到的数据228进行分析以确定其是否1)对应于限定的校准值，或2)在限定的校准范围内。否则，控制系统402调整光源204-208、212-216的驱动信号以便调节其发射的光。如图所示，控制系统402可以向单独的驱动电路404、406提供控制信号。或者，驱动电路可以包含在控制系统402内。例如，驱动信号可以经过脉宽调制，驱动信号的调节可以包括对其脉宽调制进行改变。

如果设备400包括不同颜色的光源204-208、212-216以及色彩传感器224，则控制系统402可以对每个不同颜色的光源的驱动信号进行独立调节，从而对光源204-208、212-216发射的光的强度和颜色都进行调节。但是，如果设备400仅仅设有一个光源，或者一种颜色的多个光源，则控制系统402仍然可以使用，但是仅用于调节由(多个)光源所发射的光的强度。

与用于对目标进行表征的控制值类似，控制系统402所用的期望的校准值可以是固定的或可编程的，可以由控制系统402存储在内部，也可以经过接口230获取。

在一种实施例中，当机器操作员采取动作时进入校准模式。在另一种实施例中，可以由机器(包括例如控制系统402)自动启动校准。在任一种情况下，都应当在校准模式期间对具有已知特性的目标进行照明。参考图4，例如，具有已知特性的目标可以采取“纱线标准”的形式，或者是馈送系统的表面(例如反射性校准目标)，光可以从所述表面以已知方式反射。

优选地，在第一次使用设备400之前进入控制系统402的校准模式，并在此后周期性地进入。

Claims (10)

1.一种用于表征目标的设备，包括：

多个光源，设置为照明所述目标，所述光源发射不同波长的光；

色彩传感器，设置为接收和感知从所述目标反射的不同波长的光，所述色彩传感器包括具有色轮的光电二极管，所述色轮设在所述目标与所述光电二极管之间；

准直透镜，所述准直透镜设置在所述目标与所述色彩传感器之间；

馈送系统，所述馈送系统使所述目标相对于所述色彩传感器运动，所述馈送系统的表面具有反射性校准目标；以及

控制系统，所述控制系统能够与所述多个光源和所述色彩传感器相连，以便A)在校准模式下，由所述光源对所述反射性校准目标进行照明，响应于所述色彩传感器的输出，操作所述光源并对发射不同波长光的光源的驱动信号分别进行调节，和B)在工作模式下，i)用所述经过调节的驱动信号操作所述光源，以及ii)响应于从所述色彩传感器输出的数据对所述目标进行表征。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个光源被分组布置。

3.根据权利要求2所述的设备，还包括多个光学元件，其中，每个所述光学元件设在所述光源组之一与所述目标之间。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光学元件中至少一个包括透镜。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个光源包括发光二极管。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统向所述多个光源提供经过脉宽调制的信号。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统周期性地触发所述校准模式。

8.一种用于对纺织品进行表征的系统，包括：

多个光源，设置为照明所述纺织品，所述光源发射不同波长的光；

色彩传感器，设置为接收和感知从所述纺织品反射的不同波长的光，所述色彩传感器包括具有色轮的光电二极管，所述色轮设在所述纺织品与所述光电二极管之间；

准直透镜，所述准直透镜设置在所述纺织品与所述色彩传感器之间；

馈送系统，所述馈送系统使所述纺织品相对于所述色彩传感器运动，从而使所述色彩传感器接收从所述纺织品的不同部分反射的光，所述馈送系统的表面具有反射性校准目标；以及

控制系统，所述控制系统能够与所述多个光源和所述色彩传感器相连，以便A)在校准模式下，由所述光源对所述反射性校准目标进行照明，响应于所述色彩传感器的输出，操作所述光源并对发射不同波长光的光源的驱动信号分别进行调节，和B)在工作模式下，i)用所述经过调节的驱动信号操作所述光源，以及ii)响应于从所述色彩传感器输出的数据对所述纺织品进行表征。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括第一光学组件，所述第一光学组件设在所述多个光源与所述纺织品之间以将光导向所述纺织品上。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述馈送系统是纱线馈送系统。

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