專利名稱：用于表征目標(biāo)的設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于表征目標(biāo)的設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于對被污染的紡織品進(jìn)行檢測的自動光學(xué)檢查系統(tǒng)在紡織工業(yè)中越來越流行。這是因為自動光學(xué)檢查通常比對紡織品進(jìn)行人工檢查更便宜、更有效、更可靠。但是，自動光學(xué)檢查系統(tǒng)并非沒有局限性。例如，對于特定類型的污染物，自動光學(xué)檢查系統(tǒng)可能不如人眼靈敏。自動系統(tǒng)還可能受到其結(jié)構(gòu)變化的影響，這可能導(dǎo)致1)不能真正識別污染物，或2)對污染物的錯誤辨識。

發(fā)明內(nèi)容
在一種實施例中，用于對目標(biāo)進(jìn)行表征的設(shè)備包括多個光源、色彩傳感器和控制系統(tǒng)。設(shè)置多個光源以照明目標(biāo)并發(fā)射不同波長的光。色彩傳感器設(shè)置為接收并感知從所述目標(biāo)反射的不同波長的光。控制系統(tǒng)能夠與多個光源和色彩傳感器相連以便A)在校準(zhǔn)模式下，操作光源并響應(yīng)于色彩傳感器的輸出對發(fā)射不同波長光的光源的驅(qū)動信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，和B)在工作模式下，i)用經(jīng)過調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號操作光源，以及ii)響應(yīng)于從色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征。
在另一種實施例中，一種用于對紡織品進(jìn)行表征的系統(tǒng)包括多個光源、色彩傳感器、控制系統(tǒng)和饋送系統(tǒng)。設(shè)置多個光源設(shè)置以照明紡織品并發(fā)射不同波長的光。色彩傳感器設(shè)置為接收并感知從所述紡織品反射的不同波長的光?？刂葡到y(tǒng)能夠與多個光源和色彩傳感器相連以便于A)在校準(zhǔn)模式下，操作光源并響應(yīng)于色彩傳感器的輸出對發(fā)射不同波長光的光源的驅(qū)動信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，和B)在工作模式下，i)用經(jīng)過調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號操作光源，以及ii)響應(yīng)于從色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)對紡織品進(jìn)行表征。饋送系統(tǒng)使紡織品相對于色彩傳感器運(yùn)動，從而使色彩傳感器接收從紡織品的不同部分反射的光。
還公開了其他的實施例。


附圖中圖示了本發(fā)明的示意性的以及目前優(yōu)選的實施例，其中圖1圖示了一種示例性方法，用于響應(yīng)于從色彩傳感器獲取的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征；圖2圖示了第一示例性系統(tǒng)，用于響應(yīng)于從色彩傳感器獲取的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征；圖3圖示了一種示例性方法，用于在工作模式下，響應(yīng)于從光電檢測器獲取的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征，并在校準(zhǔn)模式下，對多個光源的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)節(jié)；和圖4圖示了第二示例性系統(tǒng)，用于響應(yīng)于從色彩傳感器獲取的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征，該設(shè)備還提供了校準(zhǔn)模式，在校準(zhǔn)模式下對多個光源的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。
具體實施例方式
污染物檢測在紡織工業(yè)中非常重要，其中，必須在制造期間對紡織品進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視以確保正確的顏色、質(zhì)量和密度。對污染物或畸形的檢測在其他工業(yè)中也很重要，例如食品和飲料工業(yè)、液體處理工業(yè)及其他工業(yè)。
目前用于對被污染的紡織品進(jìn)行檢測的自動光學(xué)檢查系統(tǒng)將單色光源例如固體光源(例如發(fā)光二極管(LED))和將從紡織品反射的光轉(zhuǎn)換為光電流的光電二極管一起使用。然后可以用這種光電流來對紡織品進(jìn)行表征并確定其是否受到污染。但是，這種系統(tǒng)的一個問題是其污染檢測能力有限，因為系統(tǒng)只能檢測單一的光強(qiáng)度，而不同的污染物或紡織品特性也可能使被反射的光強(qiáng)度相同。因此，圖1和圖2圖示了能夠?qū)Ω蠓秶奈廴疚锖?或紡織品特性進(jìn)行檢測的方法100和系統(tǒng)200。
參考圖1，方法100開始于用至少兩個不同波長的光對目標(biāo)進(jìn)行照明102。然后，從目標(biāo)反射的光由色彩傳感器(可以采用CCD形式，或者一個或多個帶過濾的光傳感器、光電晶體管或光電二極管)接收104，由色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)用于對目標(biāo)進(jìn)行表征106。
圖2圖示了用于實現(xiàn)方法100的示例性設(shè)備200。設(shè)備200包括若干個光源204、206、208、212、214、216，它們設(shè)置為用至少兩個不同的光波長(λ)照明目標(biāo)202。在一種實施例中，光源可以包括固態(tài)光源例如LED或激光二極管。例如，示出的設(shè)備200包括兩組光源210、218，每組包括紅色(R)LED 204、212、綠色(G)LED 206、214和藍(lán)色(B)LED 208、216。但是，設(shè)備200中所包括的光源數(shù)目、分組和顏色可以取決于應(yīng)用情況而改變。
從光源204-208、212-216投射的光從目標(biāo)202(例如紡織品，如紗線束)反射到色彩傳感器224上。當(dāng)接收到反射光時，色彩傳感器224感知光并向控制系統(tǒng)226輸出一個或多個數(shù)據(jù)信號228。
在一種實施例中，色彩傳感器224可以采取電荷耦合器件(CCD)的形式，所述CCD感知紅色、綠色和藍(lán)色波長的光。在另一種實施例中，色彩傳感器224可以采取多個光電二極管的形式，每個所述的光電二極管都經(jīng)過濾波以使其僅僅感知特定的一個或幾個光波長。在某些情況下，濾波器可以直接沉積在光電二極管上，或者結(jié)合到其封裝上以保護(hù)光電二極管。在其他情況下，濾波器可以設(shè)在光電二極管附近。在另一種實施例中，色彩傳感器224可以采取具有色輪的光電二極管的形式，所述色輪設(shè)在光電二極管與目標(biāo)202之間。從而，以此方式，光電二極管可以按順序檢測不同顏色的光。
如圖2所示，光源204-208、212-216以及色彩傳感器224可以以相對于彼此固定的方式安裝在對光源204-208、212-216和色彩傳感器224進(jìn)行支撐的襯底或框架222上。取決于待表征的目標(biāo)202的類型、尺寸和位置，以及光源204-208、212-216的數(shù)目，框架222可以采取多種結(jié)構(gòu)。在一種實施例中，它包括印刷線路板238，大體上三角形的基座240、242安裝到該線路板238用于將光源組210、218定位到期望的角度?；蛘?未示出)，光源204-208、212-216可以采取帶有可彎曲引腳的通孔燈的形式，以將其定位到期望的角度。
在一種實施例中，設(shè)備200包括若干光學(xué)元件232、234、236。如圖所示，光學(xué)元件232-236可以采取平凸透鏡的形式，所述透鏡1)設(shè)在每個光源組210、218與目標(biāo)202之間以便將發(fā)射的光進(jìn)行混合并用混合的光對目標(biāo)202進(jìn)行寬闊的照明，并且2)設(shè)在目標(biāo)202與色彩傳感器224之間以便對色彩傳感器224接收到的光進(jìn)行準(zhǔn)直。盡管未示出，但是光學(xué)元件232-236可以安裝到框架222或懸掛于其上。
從色彩傳感器224輸出的數(shù)據(jù)228提供給控制系統(tǒng)226用于分析。在一種實施例中，控制系統(tǒng)226將從色彩傳感器224接收到的數(shù)據(jù)228(表示反射光中不同波長的強(qiáng)度)與期望的光強(qiáng)度值進(jìn)行比較。之后，根據(jù)這些比較，控制系統(tǒng)226可以將目標(biāo)202不同地表征為1)在預(yù)定公差范圍之內(nèi)或之外，2)其上或其中具有或不具有特定種類的污染物，或者3)具有不正確的密度。
控制系統(tǒng)226用來與數(shù)據(jù)228進(jìn)行比較的光強(qiáng)度值可以是固定的或可編程的，可以由控制系統(tǒng)226存儲在內(nèi)部，或者經(jīng)過接口230獲得。不管怎樣，控制系統(tǒng)226都可以向設(shè)備操作員或機(jī)器控制系統(tǒng)提供信號，所述信號表示感知到目標(biāo)202所具有的任何問題。
在一種實施例中，設(shè)備200結(jié)合在包括了饋送系統(tǒng)220的系統(tǒng)中(或者對系統(tǒng)進(jìn)行控制)，所述饋送系統(tǒng)220用于使目標(biāo)202相對于光源204-208、212-216和色彩傳感器224運(yùn)動。以此方式可以對該目標(biāo)例如紗線束的不同部分進(jìn)行評估和表征?？蛇x地，在檢測到目標(biāo)的不規(guī)則性時，控制系統(tǒng)226可以使饋送系統(tǒng)220停止。
傳統(tǒng)的自動光學(xué)檢查系統(tǒng)(例如包括單色光源和光電二極管的系統(tǒng))的另一個問題是固態(tài)光源由于其溫度改變和老化的影響，所發(fā)射的光也被改變。固態(tài)光源的光發(fā)射特性還可能隨批次不同而改變。結(jié)果是，在需要使光源發(fā)射的光保持正常的系統(tǒng)中(例如在紡織品污染檢測系統(tǒng)中)，提供用于對由系統(tǒng)的(多個)光源所發(fā)射的光進(jìn)行校準(zhǔn)的設(shè)備可能是有益的。因此，圖3和圖4圖示了能夠?qū)ψ詣庸鈱W(xué)檢查系統(tǒng)的光源進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法300和系統(tǒng)400。
參考圖3，方法300開始于對目標(biāo)的照明302(可能使用不同波長的光)。然后，從目標(biāo)反射的光由光電檢測器(在某些情況下可以是色彩傳感器，包括一個或多個光傳感器、光電晶體管或光電二極管)接收304，光電檢測器輸出的數(shù)據(jù)供給控制系統(tǒng)。在校準(zhǔn)模式下，控制系統(tǒng)對照明目標(biāo)的光源的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)節(jié)306；在工作模式下，控制系統(tǒng)響應(yīng)于光電檢測器輸出的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征308。
圖4圖示了用于實現(xiàn)方法300的示例性設(shè)備400。大體上，設(shè)備400的結(jié)構(gòu)類似于設(shè)備200。因此，對圖2和圖4中相似的元件給予了相似的標(biāo)號。但是，注意，設(shè)備400不必包括用于發(fā)射不同波長光的光源。即，設(shè)備400可以設(shè)有全都發(fā)射相同波長光的一個或多個光源。
注意，在設(shè)備400中有可替換的控制系統(tǒng)402，它不僅對目標(biāo)202進(jìn)行表征，而且對光源204-208、212-216進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，在“工作模式”下，控制系統(tǒng)402如同對設(shè)備200已經(jīng)說明的那樣，從色彩傳感器224接收數(shù)據(jù)并對目標(biāo)202進(jìn)行表征。但是，控制系統(tǒng)402還能夠進(jìn)入“校準(zhǔn)模式”。在其校準(zhǔn)模式下，由光源204-208、212-216照明具有已知特性的目標(biāo)，由控制系統(tǒng)402對從色彩傳感器224接收到的數(shù)據(jù)228進(jìn)行分析以確定其是否1)對應(yīng)于限定的校準(zhǔn)值，或2)在限定的校準(zhǔn)范圍內(nèi)。否則，控制系統(tǒng)402調(diào)整光源204-208、212-216的驅(qū)動信號以便調(diào)節(jié)其發(fā)射的光。如圖所示，控制系統(tǒng)402可以向單獨的驅(qū)動電路404、406提供控制信號?；蛘?，驅(qū)動電路可以包含在控制系統(tǒng)402內(nèi)。例如，驅(qū)動信號可以經(jīng)過脈寬調(diào)制，驅(qū)動信號的調(diào)節(jié)可以包括對其脈寬調(diào)制進(jìn)行改變。
如果設(shè)備400包括不同顏色的光源204-208、212-216以及色彩傳感器224，則控制系統(tǒng)402可以對每個不同顏色的光源的驅(qū)動信號進(jìn)行獨立調(diào)節(jié)，從而對光源204-208、212-216發(fā)射的光的強(qiáng)度和顏色都進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，如果設(shè)備400僅僅設(shè)有一個光源，或者一種顏色的多個光源，則控制系統(tǒng)402仍然可以使用，但是僅用于調(diào)節(jié)由(多個)光源所發(fā)射的光的強(qiáng)度。
與用于對目標(biāo)進(jìn)行表征的控制值類似，控制系統(tǒng)402所用的期望的校準(zhǔn)值可以是固定的或可編程的，可以由控制系統(tǒng)402存儲在內(nèi)部，也可以經(jīng)過接口230獲取。
在一種實施例中，當(dāng)機(jī)器操作員采取動作時進(jìn)入校準(zhǔn)模式。在另一種實施例中，可以由機(jī)器(包括例如控制系統(tǒng)402)自動啟動校準(zhǔn)。在任一種情況下，都應(yīng)當(dāng)在校準(zhǔn)模式期間對具有已知特性的目標(biāo)進(jìn)行照明。參考圖4，例如，具有已知特性的目標(biāo)可以采取“紗線標(biāo)準(zhǔn)”的形式，或者是饋送系統(tǒng)的表面(例如反射性校準(zhǔn)目標(biāo))，光可以從所述表面以已知方式反射。
優(yōu)選地，在第一次使用設(shè)備400之前進(jìn)入控制系統(tǒng)402的校準(zhǔn)模式，并在此后周期性地進(jìn)入。
權(quán)利要求
1.一種用于表征目標(biāo)的設(shè)備，包括多個光源，設(shè)置為照明所述目標(biāo)，所述光源發(fā)射不同波長的光；色彩傳感器，設(shè)置為接收和感知從所述目標(biāo)反射的不同波長的光；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)能夠與所述多個光源和所述色彩傳感器相連，以便A)在校準(zhǔn)模式下，響應(yīng)于所述色彩傳感器的輸出，操作所述光源并對發(fā)射不同波長光的光源的驅(qū)動信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，和B)在工作模式下，i)用所述經(jīng)過調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號操作所述光源，以及ii)響應(yīng)于從所述色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)進(jìn)行表征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述多個光源被分組布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括多個光學(xué)元件，其中，每個所述光學(xué)元件設(shè)在所述光源組之一與所述目標(biāo)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件中至少一個包括透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述多個光源包括發(fā)光二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)向所述多個光源提供經(jīng)過脈寬調(diào)制的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述色彩傳感器是電荷耦合器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述色彩傳感器包括多個色彩傳感器，所述多個色彩傳感器中的每個感知從所述目標(biāo)反射的不同波長的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述色彩傳感器包括光電檢測器，所述光電檢測器經(jīng)過濾波以感知不同波長的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述色彩傳感器包括色輪。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)周期性地觸發(fā)所述校準(zhǔn)模式。
12.一種用于對紡織品進(jìn)行表征的系統(tǒng)，包括多個光源，設(shè)置為照明所述紡織品，所述光源發(fā)射不同波長的光；色彩傳感器，設(shè)置為接收和感知從所述紡織品反射的不同波長的光；控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)能夠與所述多個光源和所述色彩傳感器相連，以便A)在校準(zhǔn)模式下，響應(yīng)于所述色彩傳感器的輸出，操作所述光源并對發(fā)射不同波長光的光源的驅(qū)動信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，和B)在工作模式下，i)用所述經(jīng)過調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號操作所述光源，以及ii)響應(yīng)于從所述色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)對所述紡織品進(jìn)行表征；以及饋送系統(tǒng)，所述饋送系統(tǒng)使所述紡織品相對于所述色彩傳感器運(yùn)動，從而使所述色彩傳感器接收從所述紡織品的不同部分反射的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括第一光學(xué)組件，所述第一光學(xué)組件設(shè)在所述多個光源與所述紡織品之間以將光導(dǎo)向所述紡織品上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括第二光學(xué)組件，所述第二光學(xué)組件設(shè)在所述色彩傳感器與所述紡織品之間以對從所述紡織品反射到所述色彩傳感器上的光進(jìn)行準(zhǔn)直。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述饋送系統(tǒng)是紗線饋送系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于表征目標(biāo)的設(shè)備。在一種實施例中，該設(shè)備設(shè)有多個光源，所述多個光源設(shè)置為對目標(biāo)進(jìn)行照明。光源發(fā)射不同波長的光。色彩傳感器設(shè)置為接收并感知從目標(biāo)反射的不同波長的光?？刂葡到y(tǒng)能夠與多個光源和色彩傳感器相連以便A)在校準(zhǔn)模式下，響應(yīng)于色彩傳感器的輸出，操作光源并對發(fā)射不同波長光的光源的驅(qū)動信號分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，和B)在工作模式下，i)用經(jīng)過調(diào)節(jié)的驅(qū)動信號操作光源，以及ii)響應(yīng)于從色彩傳感器輸出的數(shù)據(jù)對目標(biāo)進(jìn)行表征。本發(fā)明還公開了一種紡織品表征系統(tǒng)。
文檔編號D06H3/00GK1896726SQ20061009883
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者賈池韋, 尼喬喬, 林科部 申請人:安華高科技杰納勒爾Ip(新加坡)私人有限公司