專利名稱：用于測(cè)量一個(gè)物體的兩個(gè)可視特征的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的裝置和方法。
在澳大利亞市場(chǎng)原料羊毛銷售的價(jià)格現(xiàn)時(shí)決定于按照在售前價(jià)目表上列舉的某些特征的測(cè)量值和買(mǎi)方對(duì)銷售的樣品的評(píng)估這兩方面的綜合。為了更客觀地評(píng)估所有的羊毛特征和可能的羊毛價(jià)格和其它經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，由國(guó)際市場(chǎng)提出要求，要使售價(jià)完全根據(jù)客觀的測(cè)量，已經(jīng)作了工作用定量方式表示已知的但尚未被測(cè)量的羊毛特征，即在羊毛行業(yè)中一般公知的＂種類＂或＂類型＂。為了客觀評(píng)估羊毛纖維，需要提供＂種類＂或＂類型＂的測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明的目的是提供用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的方法，該方法包含(I)測(cè)定物體的第一參數(shù)，通過(guò)(a)使該物體在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中定位；(b)用光照射在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體，該空間中的光域是基本上均勻的測(cè)量光域或者顯著均勻的測(cè)量光域，以產(chǎn)生無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光，其包含與物體的無(wú)表面起伏的特征相關(guān)的可視信息；(c)檢測(cè)該無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光并根據(jù)測(cè)量產(chǎn)生信號(hào)，因此該信號(hào)是第一參數(shù)的函數(shù)；以及(d)利用這些信號(hào)測(cè)定第一參數(shù)；(II)測(cè)定物體的第二參數(shù)，通過(guò)(a′)將該物體在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中定位；(b′)用光照射在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體，該空間具有定向的測(cè)量光域，以便產(chǎn)生表面起伏測(cè)量出射光，其包含與物體的表面起伏特征相關(guān)的可視信息；(c′)檢測(cè)該表面起伏測(cè)量出射光并根據(jù)檢測(cè)產(chǎn)生信號(hào)，因此該信號(hào)是第二參數(shù)的函數(shù)，以及(d′)利用這些信號(hào)測(cè)定該第二參數(shù)。
步驟(I)(a)-(d)可以在步驟(II)(a′)-(d′)之前，同時(shí)或之后實(shí)施。步驟(I)(a)-(d)和步驟(II)(a′)-(d′)能夠自動(dòng)或非自動(dòng)例如手動(dòng)或分批進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的裝置，包含(I)用于測(cè)定物體的第一參數(shù)的裝置包含(a)用于使該物體在第一參數(shù)測(cè)量相互作用的空間中定位的裝置；(b)用于照明在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體的裝置，該空間具有由基本上均勻的測(cè)量光域和一顯著均勻的測(cè)量光域構(gòu)成的組合中選擇的一個(gè)光域，以便形成無(wú)表面起伏的(relief)測(cè)量出射光，其包含與物體的無(wú)表面起伏特征相關(guān)的可視信息；
(c)用于檢測(cè)無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光并產(chǎn)生信號(hào)的檢測(cè)器，因此該信號(hào)是第一參數(shù)的函數(shù)，該檢測(cè)器與(b)的用于照明的裝置在操作上相互聯(lián)系；以及(d)用于由該信號(hào)測(cè)定第一參數(shù)的裝置，該用于測(cè)定的裝置與(c)的檢測(cè)器在操作上相互關(guān)聯(lián)；(II)用于測(cè)定物體的第二參數(shù)的位置，它包含(a′)用于將該物體在第二參數(shù)測(cè)量相互作用的空間中定位的裝置；(b′)用于照明在第二參數(shù)測(cè)量相互作用的空間中的物體的裝置，該空間具有一定向的光域，以便產(chǎn)生表面起伏(relief)測(cè)量出射光，其包含與物體的表面起伏特征相關(guān)的可視信息；(c′)用于檢測(cè)該表面起伏測(cè)量出射光并產(chǎn)生信號(hào)的檢測(cè)器，因此該信號(hào)是第二參數(shù)的函數(shù)，該檢測(cè)器與(b′)的用于照明的裝置在操作上相互關(guān)聯(lián)；以及(d′)用于從該信號(hào)檢測(cè)第二參數(shù)的裝置，該用于檢測(cè)的裝置與(c′)的檢測(cè)器在操作上相互關(guān)聯(lián)。
第二實(shí)施例的裝置可以設(shè)置用以測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同可視特征，可以自動(dòng)地或者非自動(dòng)地例如手動(dòng)或分批地進(jìn)行。
一般基本上均勻的測(cè)量光域也是一個(gè)基本恒定的測(cè)量光域并且特別是一單調(diào)光域。通常一個(gè)顯著均勻的測(cè)量光域的使用包含利用一非單調(diào)光域來(lái)照明一物體以及通過(guò)檢測(cè)在同一光域中的出射光(利用檢測(cè)器)，對(duì)比被檢測(cè)的基本上均勻單調(diào)白色或基本上均勻單調(diào)近白色的物體的圖像，對(duì)該物體的圖像進(jìn)行標(biāo)稱化處理。
第一類參數(shù)測(cè)量相互作用空間可以與第二類參數(shù)測(cè)量相互作用空間不同、重疊或完全一致。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?shù)測(cè)量相互作用空間在空間上沒(méi)有分開(kāi)時(shí)，利用基本上均勻的測(cè)量光域或顯著均勻的測(cè)量光域以及定向的測(cè)量光域的光在不同的時(shí)間來(lái)照明該空間。在本發(fā)明的一個(gè)特定的方式中，第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間不同于第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間。整個(gè)裝置可以包含一使第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間和第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間分開(kāi)的裝置。物體可以在第一和/或第二相互作用空間中的一反射表面上(例如光滑黑色表面)或基本上無(wú)反射的表面上(例如無(wú)光澤的黑色粗糙表面)或者相對(duì)一反射背景(例如光滑的黑色背景)或基本上不反射的背景(例如無(wú)光澤的黑色粗糙背景)進(jìn)行測(cè)量(即被照射)。通常至少步驟(b)和(b′)的其中之一(通常為至少步驟(b′)，而更為常用的是步驟(b)和(b′))包括在一無(wú)光澤的黑色粗糙表面上或在一光滑的黑色表面上或者相對(duì)于一無(wú)光澤的黑色粗糙背景或相對(duì)一光滑的黑色背景光照射該物體的步驟。
用于檢測(cè)無(wú)表面起伏測(cè)量出射光的檢測(cè)器和用于檢測(cè)表面起伏的測(cè)量出射光的檢測(cè)器可以是分開(kāi)的檢測(cè)器，但是通常是相同的檢測(cè)器。一般該檢測(cè)器是一種圖像檢測(cè)器例如一種攝像機(jī)、行掃描式攝像機(jī)或飛行點(diǎn)式掃描器。一般該攝像機(jī)是一種彩色攝像機(jī)，其具有高分辨率的透鏡，例如SLR透鏡，例如是由Olympus，Pentax或Nikon制造和銷售的(與C型安裝透鏡相對(duì))。適合的攝像機(jī)的實(shí)例是廣播級(jí)質(zhì)量的、播放室用或ENG攝像機(jī)。
該物體可以一固體或各固體材料的合成，例如纖維或其它物質(zhì)的匯集或群體。物體的實(shí)例包括機(jī)械制品、礦產(chǎn)品例如金剛石和其它晶體、有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)、纖維制品、隨機(jī)形狀的物品、球狀物品或圓柱形物品。纖維制品可以是紡織的或絞合的纖維制品，例如纖維束以及特定纖維例如原料羊毛、纖維。纖維制品可以是合成纖維或天然纖維，染色纖維，柔性產(chǎn)品例如繩、線或紗，或者是其束或其纖維束。其它的多股繩、多股線或多股紗可以是如下制品的其中之一如玻璃纖維、麻繩、尼龍、玻璃制物、高濕模量粘膠纖維和聚酯、焦麻、絲、黃麻、亞麻以及纖維素纖維(包括紙、再生紙、玉米桿、甘蔗、木材、木屑、甘蔗渣、木片)，關(guān)于纖維，例如粘膠絲、人造絲、銅銨螺縈絲、醋酸纖維素、西沙爾麻、碳、不銹鋼、植物纖維材料、聚烯烴的束、繩、線或紗，例如聚乙烯和聚丙烯、鋼、硼、銅、黃銅、聚四氟乙烯、滌綸、聚酯薄膜、鋁、鋁合金、聚酰氨、聚丙烯腈、或者吸收性的纖維束、繩、線或紗例如尼龍66聚丙烯腈或聚乙烯醇以及吸收型的聚酯或聚丙烯、倉(cāng)儲(chǔ)植物型的纖維束、繩、線或紗例如小麥、亞麻或非倉(cāng)儲(chǔ)植物型的纖維素、繩、線或紗，例如木漿或棉花、動(dòng)物性的纖維束、繩、線或紗，例如，肉，羊駝毛；毛纖維例如由羊所取的羊毛纖維或其它動(dòng)物的毛制品；發(fā)類，例如人的頭發(fā)、羊毛、牛毛；或羽毛，紗類包括羊毛和棉紗(特別是染色羊毛，兔毛、袋鼠毛、馬海毛和棉紗以及短纖維)、繩、線、光導(dǎo)纖維。
產(chǎn)生無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光的相互作用通常為產(chǎn)生非鏡式反射、散射、熒光、受激發(fā)射、偏振旋轉(zhuǎn)以及其它偏振效應(yīng)或光吸收之中的一種或其結(jié)合。
產(chǎn)生表面起伏的測(cè)量出射光的相互作用通常為產(chǎn)生反射、散射、熒光、受激發(fā)射、遮蔽、偏振旋轉(zhuǎn)和其它偏振效應(yīng)、阻斷或光吸收之中的一種或其結(jié)合。
用于光照射第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間的裝置可以是由如下組合中選擇的一種或多種光源，例如為白熾燈光源，例如鎢絲燈，包含石英—碘燈的鎢—氦燈類，近似于白光的寬帶光源或近于白光的寬帶光源的組合。最好使用一種寬帶可見(jiàn)光源，其接近一黑色幅射體并維持恒定顏色溫度。
用于照射第二類參數(shù)的相互作用空間的光源可以是由如下組合中選擇的一種或多種光源，例如為白熾燈光源；鎢絲光源；包括石英碘燈類的鎢—氦燈類；熒光燈類；蒸氣型燈例如包括鈉和碘蒸汽燈類的氦燈；放電型燈例如氙弧燈和汞弧燈；固態(tài)燈光源，例如光敏二極管，超幅射二極管、發(fā)光二極管、激光二極管、場(chǎng)致發(fā)光光源、倍頻激光器；激光光源類，包括稀有氣體激光器例如氬激光器、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、金屬離子激光器例如鎘、鋅、汞或硒離子激光器，鉛鹽激光器類，金屬蒸汽激光器類，例如銅和金蒸汽激光器，氮激光器、紅寶石激光器、碘激光器、銨玻璃和釹YAG激光器，染料激光器類，例如采用堿性玫瑰精640，奇通紅620或堿性玫瑰精590染料的染料激光器，以及浸漬纖維激光器。
可以采用直接或間接的照明。間接的照射可以采用光纖、反射器類例如平面鏡或白色表面，例如透鏡或其它光折射器件。
第一類參數(shù)可以是如顏色、顏色分布、形狀、尺寸、面積、化學(xué)成分、元件的數(shù)量、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、介電常數(shù)、熒光、位置、取向或密度。
第二類參數(shù)可以是一種或多種表面起伏特征，例如形狀、直徑、面積、元件的數(shù)量、厚度、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、透射率、介電常數(shù)、遮蔽包括自身遮蔽、熒光性、表面結(jié)構(gòu)包括表面周期性或規(guī)律性，或其它表面細(xì)節(jié)特征、位置、取向、表面波紋、表面皺紋、表面伸張、表面粗糙度、表面輪廓或密度。
本發(fā)明的裝置可以包含(dd)用于測(cè)定對(duì)一物體的第一和/或第二類參數(shù)的測(cè)量有關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息的裝置，該裝置與用于測(cè)定第一和/或第二類參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連；并且可以或不包括(ddd)用于測(cè)定對(duì)多個(gè)物體的多種測(cè)量(dd)的相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息的裝置，該裝置與(dd)中的用于測(cè)定的裝置在操作上相關(guān)連。
統(tǒng)計(jì)信息的實(shí)例包括平均、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變化系數(shù)、變化量、偏斜度、尖峰值，以及關(guān)于平均、仿樣擬合spline fits，線配合包括線性的、指數(shù)的、對(duì)數(shù)的、多項(xiàng)和多項(xiàng)式回歸，系數(shù)配合、模式、中間值，分布符合(fit)包括正態(tài)的、高斯的、費(fèi)米的、泊松的、二項(xiàng)式的、韋布爾的、拋物線的、頻率、概率、累積以及頂帽(tophat)分布，數(shù)據(jù)平滑處理包括行程的中間值、平均值和最小平方值，制表格式，例如矩形圖，以及雙向可能性，對(duì)于圖形、預(yù)測(cè)、概率統(tǒng)計(jì)、模擬、圖形辨識(shí)、t測(cè)試、x(chi Square)測(cè)試、樣品尺寸、Wilcoxon標(biāo)志次序(Signed-rank)測(cè)試、次序計(jì)算(ranksum)測(cè)試、Kolmogorov-Smimov測(cè)試以及邊界值和極限值統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)處理。統(tǒng)計(jì)技術(shù)更詳細(xì)的介紹公開(kāi)在由G.E.P.Box，Bcx W，G，Hunter和J.S.Hunter所著的在1978由美國(guó)紐約的Joan wiley&Sons，Inc出版的＂實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)＂，其內(nèi)容結(jié)合本文可供參考。
總的來(lái)說(shuō)，第二實(shí)施例的裝置進(jìn)一步包含如下項(xiàng)目的至少其中之一
(i)用于由作為第一類參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)測(cè)定物體的第一類參數(shù)的裝置，其與(c)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連；(ii)用于存儲(chǔ)由作為第一類參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)的裝置，其與(c)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連；(iii)用于存儲(chǔ)物體的第一類參數(shù)的裝置，其與用于測(cè)定第一類參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連；(iv)用于修正物體的測(cè)量參數(shù)的裝置，其與用于存儲(chǔ)由作為第一類參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連；以及(v)用于修正物體的第一類參數(shù)的裝置，其與用于存儲(chǔ)第一類參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連。


圖1是用于自動(dòng)測(cè)量羊毛纖維束的類型的裝置的配置圖；圖1a是通過(guò)圖1中的裝置的料盤(pán)下降單元的中心的橫斷面圖；圖1b是通過(guò)圖1中的裝置的料盤(pán)下降單元的中心的橫斷面圖；圖2是圖1中的裝置上所用纖維料盤(pán)圖；圖3是圖1中的裝置的光學(xué)裝置配置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖；圖4是由圖1中的裝置的TV彩色攝像機(jī)所看到的光學(xué)可視區(qū)圖；圖5是描述利用圖1中的裝置進(jìn)行纖維顏色分析的步驟的流程圖；圖6是描述利用圖1中的裝置進(jìn)行纖維幾何參數(shù)分析的步驟的流程圖；以及圖7是描述圖1中的利用裝置進(jìn)行纖維卷曲分析的步驟的流程圖。
參閱圖1，該圖描繪了用于測(cè)定羊毛的類型特性的裝置1。裝置1包含了幾個(gè)主要系統(tǒng)·機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2，用于通過(guò)在輸送裝置300上在TV彩色攝像機(jī)405下方的容納羊毛纖維束的料盤(pán)架701b，其包含料盤(pán)下降單元100，料盤(pán)提升單元200，輸送裝置300，它們分別在圖1中，在圖1a中以料盤(pán)下降單元100的橫斷面、在圖1b中以料盤(pán)提升單元200的橫斷面方式進(jìn)行描繪。
·料盤(pán)架701b，其用作被測(cè)量的羊毛線纖維束的載體，使之通過(guò)圖2中所示的機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2；·成像系統(tǒng)400，其包含照明裝置401、遮光板組410，如圖3所示用于綜合在TV彩色攝像機(jī)405的視域范圍的所需的照明區(qū)域，這兩者均安裝在該機(jī)械料盤(pán)操縱系統(tǒng)2上；·微控制器601，其連接到在機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2上的致動(dòng)器和傳感器以及主計(jì)算機(jī)601，如圖1所述；·電源620和壓縮空氣源630，向該機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2提供動(dòng)力，如圖1所示；以及·主計(jì)算機(jī)610，其具有內(nèi)部的或可任選的外部圖像獲取接口，又稱為幀畫(huà)面取樣器，該計(jì)算機(jī)連接到TV彩色攝像機(jī)405上，如圖1所示。
機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2料盤(pán)下降單元100該料盤(pán)下降單元100具有4個(gè)主要組成部分料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b、料盤(pán)下降折板102a、b、下降單元后壁108和下降單元前臺(tái)座111。
兩條料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、 b位于在輸送裝置300的入口端的前后方。每條下降導(dǎo)軌由與料盤(pán)長(zhǎng)度接近的剛性筆直軌道構(gòu)成，其配置平行于輸送裝置300并上下移動(dòng)。這種移動(dòng)是由料盤(pán)下降導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)103a、b造成的，該致動(dòng)器利用內(nèi)裝式導(dǎo)軌是一雙向動(dòng)作的氣缸，通常為Festo元件FEN 25-80加DSNU-25-80-P，其行程方向是豎直的0＝氣動(dòng)針閥，通常為Festo元件GRLA-1/8，裝在每個(gè)氣缸的兩個(gè)入口處，以便控制沿上下兩個(gè)方向的運(yùn)行速度。每個(gè)料盤(pán)下降導(dǎo)軌的氣動(dòng)致動(dòng)器103a、b的行程長(zhǎng)度為80mm并且不可調(diào)。該料盤(pán)下降軌道氣動(dòng)致動(dòng)器103a、b安裝在輸送裝置的側(cè)面板301a、b上。經(jīng)過(guò)微控制器一下降控制和傳感線路603，和用單極雙向動(dòng)作的電子一氣動(dòng)控制的閥門(mén)605通常為Festo元件6068一MFH-5-33，由微控制器601控制料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b的運(yùn)行。在該料盤(pán)上降導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器103a、 b的兩端處有各料盤(pán)下降導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器傳感器104a-d，通常為Festo元件SMEO-4-K-LED-24，以便檢測(cè)上下頂點(diǎn)位置。這些傳感器經(jīng)過(guò)該微控制器一下降控制和傳感線路603連接到微控制器601上。
兩個(gè)料盤(pán)下降折板102a、b平行料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b并位于其外側(cè)。每個(gè)折板由呈倒L形安裝的剛性角材構(gòu)成，在其連接到料盤(pán)下降框架112上的底部具有一料盤(pán)下降折板鉸鏈107a、b，該框架固定到輸送裝置的側(cè)面板301a、b上。料盤(pán)下降折板的頂部朝前交叉輸送裝置300，并利用料盤(pán)下降折板氣動(dòng)致動(dòng)器105a、b內(nèi)外運(yùn)動(dòng)，該致動(dòng)器是一雙向動(dòng)作的氣缸，通常為Festo元件ADV-20-10-A，行程方向?yàn)樗椒较?。一氣?dòng)針閥，通常為Festo元件GRLA-M5-PK3裝在每個(gè)氣缸的一入口處，以便控制朝內(nèi)方向的運(yùn)動(dòng)速度。該料盤(pán)下降導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器103a、b的行程長(zhǎng)度約10mm。經(jīng)過(guò)微控制器一下降控制和傳感線路603利用一通常為Festo元件6068-MFH-5-3.3的單極雙向動(dòng)作的電子—?dú)鈩?dòng)控制的閥606，由微控制器601控制料盤(pán)下降折板102a、b的運(yùn)行。在料盤(pán)下降折板氣動(dòng)致動(dòng)器105a、b的兩端處有各料盤(pán)下降折板氣動(dòng)致動(dòng)器傳感器106a-d，通常為Festo元件SME-3-LED-24，以便檢測(cè)上下頂點(diǎn)位置。這些傳感器經(jīng)微控制器—下降控制和傳感線路603連接到微控制器601。投料器后壁108是一從料盤(pán)下降單元100的背后利用兩個(gè)分別在下降裝置后壁每一端的豎直的下降裝置后壁導(dǎo)向件109和110可豎直上升的平板。下降裝置后壁108其位置與料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b以及料盤(pán)下降折板102a、b相關(guān)，要使正確地位于料盤(pán)下降折板102a、b上的料盤(pán)盤(pán)架701b的盤(pán)架剛好接觸下降裝置后壁108；使兩個(gè)下降裝置后壁導(dǎo)向件109和110的定位以便限制在該盤(pán)架中的料盤(pán)盤(pán)架701b的兩端。
下降裝置前臺(tái)座是一在料盤(pán)下降框架112上水平安裝的一平板。這為在料盤(pán)下降折板102a、b上方提供了安全防護(hù)，以及當(dāng)堆放料盤(pán)時(shí)，為操作者提供作為臨時(shí)作業(yè)面。在料盤(pán)下降單元100上有很多光束探測(cè)器。料盤(pán)盤(pán)架故障探測(cè)器505a、b安裝結(jié)合在前料盤(pán)下降折板102a和下降裝置后壁108上。這些傳感器使在下降裝置后壁108上的料盤(pán)—盤(pán)架故障探測(cè)器發(fā)射器505a發(fā)出的射束經(jīng)過(guò)料盤(pán)盤(pán)架701b的盤(pán)架通到在前料盤(pán)下降折板102a上的料盤(pán)—盤(pán)架故障探測(cè)器接收器505b。該射束在盤(pán)架中的底部料盤(pán)701的上方和在第二底部料盤(pán)701的下方通過(guò)在各料盤(pán)中的料盤(pán)內(nèi)部縫隙703。該射束的角度稍微向下，使得如料盤(pán)盤(pán)架701b被正確地堆放在料盤(pán)下降單元100上，該射束才可能通過(guò)料盤(pán)內(nèi)部縫隙703。料盤(pán)盤(pán)架701b的任何豎直方向堆放不準(zhǔn)將使該射束波阻斷。該料盤(pán)—盤(pán)架故障探測(cè)器505a、b通常為Erwin Sick型WLL 6-P122。在料盤(pán)下降框架112上有一料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器501，其在輸出端，以及一安裝在料盤(pán)下降框架112上的料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器的反射器502位于料盤(pán)下降單元100的內(nèi)端。發(fā)自料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器501的射束沿著輸送裝置300通常命中該料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器反射器502，其再將該射束反射沿著相同的通道返回到料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器501。這個(gè)通道是這樣定位的，使得在料盤(pán)下降單元100上的盤(pán)架中的底部料盤(pán)701將阻斷該射束。該料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器501通常為Erwin Sick裝置型號(hào)WL6-P172；在料盤(pán)在盤(pán)架上探測(cè)器反射器502通常為Erwin Sick型PL 31/9210。按這樣一種位置，在輸送裝置300上裝有料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器503和料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器反射器504，使得利用料盤(pán)下降單元100下降到輸送裝置300上的料盤(pán)701將射束阻斷。這種阻斷說(shuō)明在輸送裝置300的輸入端的某處有一物(通常為料盤(pán)701，但也可能為不希望有的夾雜物)。該料盤(pán)在下降裝置探測(cè)器503通常為Erwin Sick型號(hào)WL 6-D172；該料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器反射器504通常為Erwin Sick型號(hào)DL 31/9210。
料盤(pán)提升單元200料盤(pán)提升單元200與料盤(pán)下降單元100相似，不過(guò)利用料盤(pán)提升卡具202裝置代替折板。料盤(pán)提升導(dǎo)軌201a、b與用于料盤(pán)下降折板102a、b的相似，并且用相似的氣動(dòng)設(shè)備的相似配置具有料盤(pán)提升導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器傳感器204a-d的由單極雙向動(dòng)作的電子—?dú)鈩?dòng)控制閥607控制的料盤(pán)提升氣動(dòng)致動(dòng)器203a。料盤(pán)提升卡具202平行于料盤(pán)提升導(dǎo)軌201a、b，這樣配置以便當(dāng)該料盤(pán)701a被由輸送裝置300的表面提升時(shí)能向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)料盤(pán)701a已經(jīng)通過(guò)料盤(pán)提升卡具202時(shí)，它們將下降到靜止位置，以便使被提升的料盤(pán)701a能夠停留在其上。該料盤(pán)提升單元200具有一豎直的料盤(pán)提升返還導(dǎo)向件208a、b，以便對(duì)輸出的料盤(pán)701a提供豎直導(dǎo)向。
在料盤(pán)提升單元200上有許多光束探測(cè)器。靠近輸送裝置驅(qū)動(dòng)輥303在輸送裝置300上裝有料盤(pán)在端部探測(cè)器506，使得光束與輸送裝置300的表面成直角在輸送裝置輸送帶305上的10mm通過(guò)，當(dāng)料盤(pán)701a到達(dá)在料盤(pán)提升單元200下方的輸出端時(shí)被檢測(cè)。該料盤(pán)在端部傳感器506通常為Erwin Sick型號(hào)WLL 6-P122。這一光束被阻斷說(shuō)明，料盤(pán)701a已經(jīng)到達(dá)輸送裝置300的端部，并且被料盤(pán)提升單元200正確地提升就位。具有的料盤(pán)在提升器下傳感器507和料盤(pán)在提供器下反射器508與安裝在輸送裝置300的輸出端的料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器503和料盤(pán)在下降裝置下傳感器504相似。該光束被定位，以便即使當(dāng)料盤(pán)701a并沒(méi)有阻斷料盤(pán)在端部探測(cè)器506時(shí)，該光束也會(huì)被在料盤(pán)在提升器下傳感器507下方某處的在輸送裝置300上的料盤(pán)701a所阻斷。這種阻斷說(shuō)明在輸送裝置300輸出端的某處有一物(通常為料盤(pán)701a，不過(guò)也可能為一夾雜物)。該料盤(pán)在提升器下傳感器507通常為Erwin Sick型號(hào)WL6-P172，該料盤(pán)在提升器下反射器508通常為Erwin Sick型號(hào)PL 31/9210。
輸送裝置300輸送裝置300包含兩個(gè)輸送裝置側(cè)面板301a、b，其上安裝有料盤(pán)下降單元100，料盤(pán)提升單元200和幾個(gè)光學(xué)傳感器，還包含在入口端的張力調(diào)節(jié)輥302和在輸出端的輸送裝置驅(qū)動(dòng)輥303以及輸送裝置輸送帶電動(dòng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)輸送裝置驅(qū)動(dòng)輥303，以及一圍繞兩輥的輸送裝置輸送帶305。輸送裝置輸送帶的上端面從入口端向出口端移動(dòng)。
裝在輸送裝置300上的光學(xué)傳感器包括料盤(pán)在下降裝置下傳感器503、料盤(pán)在提升器下探測(cè)器507，料盤(pán)在端部探測(cè)器506，這3個(gè)探測(cè)器均位于在由TV彩色攝像機(jī)405攝得到的區(qū)域內(nèi)，在輸送裝置300的中部；還包括料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509，料盤(pán)移動(dòng)傳感器B510以及料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511。每個(gè)料盤(pán)移動(dòng)傳感器其就位便于探測(cè)在輸送裝置輸送帶305表面上方約10mm處的按直角穿過(guò)輸送裝置300的光束。料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509和料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511的放置交叉輸送裝置300。分開(kāi)的距離與如圖4中所示的兩個(gè)料盤(pán)窄槽之間的距離相對(duì)應(yīng)。當(dāng)一個(gè)料盤(pán)701a已經(jīng)行進(jìn)這樣一個(gè)距離即下一個(gè)料盤(pán)窄槽702已經(jīng)移入TV攝像機(jī)的視域460時(shí)，它們的綜合輸出提供一個(gè)信號(hào)。料盤(pán)移動(dòng)傳感器B510位于在料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509和料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511之間，距料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509間隔一個(gè)半窄槽，距料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511間隔半個(gè)窄槽，使得當(dāng)來(lái)自料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509和料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511的一個(gè)或二個(gè)光束沒(méi)有被阻斷時(shí)，來(lái)自料盤(pán)移動(dòng)傳感器B509的光束一般被阻斷，或者情況相反。料盤(pán)移動(dòng)傳感器A509、料盤(pán)移動(dòng)傳感器B510和料盤(pán)移動(dòng)傳感器C511通常為Erwin Sick元件WLL 6-P122。不阻斷來(lái)自該組料盤(pán)在下降裝置下傳感器503料盤(pán)在提升器下傳感器507和料盤(pán)移動(dòng)傳感器B510的至少其中一條光束對(duì)于被放在輸送裝置300上的一個(gè)料盤(pán)701a來(lái)說(shuō)是不可能的。
纖維料盤(pán)纖維料盤(pán)701是一矩形料盤(pán)約715mm長(zhǎng)乘200mm寬，在其中通常具有17窄槽。每個(gè)料盤(pán)窄槽702約180mm長(zhǎng)乘大約15到30mm寬，底部10mm深，通常按圖2所示排列。各窄槽可以偏置，如圖2所示，以便當(dāng)正確地堆放時(shí)，維持各料盤(pán)之間分開(kāi)大約10mm，或者采用其它配置，只要能確保這種分開(kāi)。如圖2所示，在每個(gè)料盤(pán)窄槽之間有一料盤(pán)內(nèi)部窄槽縫隙703，其由料盤(pán)盤(pán)架故障探測(cè)器505a、b所占用，用于對(duì)料盤(pán)是否正確堆放進(jìn)行檢查。在料盤(pán)701的一端保留一延伸區(qū)，以便附著條形碼標(biāo)簽642或其自動(dòng)識(shí)別的器件。
料盤(pán)701的底側(cè)可以是平滑的或可具有小的凸起，以便保證正確地就位和堆放。料盤(pán)701的材料為黑色。其通常由塑料通過(guò)真空注模形成的。頂表面是平滑的并且可是精加工成無(wú)光澤或光滑的；除非另作說(shuō)明，底表面是平滑的。最新落到輸送裝置300上的料盤(pán)稱為料盤(pán)701；先前通過(guò)TV攝像機(jī)視域460的料盤(pán)或落在料盤(pán)提升單元200上的料盤(pán)被稱為料盤(pán)701a，在料盤(pán)下降單元100上的各料盤(pán)盤(pán)架稱為料盤(pán)盤(pán)架701b。
成像系統(tǒng)400成像系統(tǒng)400的一個(gè)配置具有4個(gè)主要部件彩色區(qū)域光源421～426，卷曲區(qū)域光源431～432，遮光板411～415和TV彩色攝像機(jī)405。下面進(jìn)行介紹。
彩色區(qū)域光源421～426對(duì)于彩色區(qū)域420，有6個(gè)石英—鹵素(或碘鎢)彩色分區(qū)光源421～426，其帶內(nèi)裝式分色反射器。如圖4所示，配置方式為，兩對(duì)光源421、422和423、424橫向照射頂部料盤(pán)窄槽710，以及一對(duì)光源425、426沿頂部料盤(pán)窄槽710的長(zhǎng)度方向照射。來(lái)自彩色分區(qū)光源421-426的光束對(duì)豎直線傾斜30°。彩色分區(qū)光源421-426在它們的前方有環(huán)形紅外阻擋濾光器428a-f，以便防止熱量到達(dá)在料盤(pán)701a中的樣品。設(shè)計(jì)彩色分區(qū)光源421-426的布置，以便如在＂裝置1的使用，彩色分區(qū)光源421-426的調(diào)節(jié)＂中所介紹的，總體在彩色區(qū)域420中的料盤(pán)701的水平表面平面上提供均勻照射范圍。各光源是由General Electric制造的，12V50W為EXN型。
彩色分區(qū)光源421-426由彩色分區(qū)光源支承框架427支承，該框架由TV攝像機(jī)支承板402支承。要保證能夠調(diào)節(jié)彩色分區(qū)光源421-426的位置，以便如在＂裝置1的使用＂中所述產(chǎn)生均勻的光域。利用長(zhǎng)度相等的彩色光源線441-446將彩色分區(qū)光源421-426連接到照明電源配電裝置440上。照明電源配電裝置440電源620提供+12.0V電壓。
卷曲分區(qū)光源431-432對(duì)于卷曲區(qū)域430有兩個(gè)帶有內(nèi)裝式分色反射器的石英-鹵(或碘鎢)卷曲分區(qū)光源431-432。來(lái)自卷曲分區(qū)光源431-432的光束與底部料盤(pán)窄槽712的長(zhǎng)度方向交叉成一角度，如圖3所示。來(lái)自卷曲分區(qū)光源431-432的光束與水平面傾斜約30°。卷曲分區(qū)光源431-432在其前方有環(huán)繞的紅外線阻擋濾光器438a、b，以便防止熱量到達(dá)在料盤(pán)701a中的樣品。設(shè)計(jì)卷曲分區(qū)光源431-452的布置，以便總的在卷曲區(qū)域430中在料盤(pán)701的水平表面處提供良好的均勻的照射區(qū)。但并不是必須像對(duì)彩色區(qū)域420那樣均勻。光源是由General Electric制造的為EXZ型12V，50W。卷曲分區(qū)光源431-432一起靠近安裝在卷曲分區(qū)光源支承框架433上，該框架由彩色分區(qū)光源支承框架427支承。
利用相等長(zhǎng)度的卷曲光源線路447、448將卷曲分區(qū)光源431-432連接到照明電源配電裝置440上。
遮光板組410圍繞彩色區(qū)域420和卷曲區(qū)域430配置有5個(gè)遮光板411-415，其安裝在遮光板支承框架416上，該框架裝到TV攝像機(jī)支承板402上，如圖3所示。遮光板411的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源421和423的光線落到卷曲區(qū)域430。遮光板412的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源422和424的光線落到彩色區(qū)域420上。遮光板413的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源425的光線落到卷曲區(qū)域430。遮光板414的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源426的光線落到卷曲區(qū)域430。遮光板414在其底部具有一個(gè)方孔，其適當(dāng)接近底部料盤(pán)窄槽712，以便來(lái)自卷曲分區(qū)光源431-432的光落到卷曲區(qū)域430。以上列出的遮光板組410各部分中的頭4個(gè)部分圍繞TV攝像機(jī)的視域的中心對(duì)稱設(shè)置。遮光板415的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源526的光線落到卷曲區(qū)域，以及防止來(lái)自卷曲分區(qū)光源431-432的光落到彩色區(qū)域420。遮光板415由遮光板414支承。
所有遮光板411-415和遮光板支承框架416均漆成無(wú)光澤的黑色，以降低對(duì)光的反射。
下面介紹成像系統(tǒng)400的第二配置。
彩色分區(qū)光源421和423對(duì)于彩色區(qū)域420有兩個(gè)帶有內(nèi)裝式分色反射器的石英—鹵素(或碘鎢)彩色分區(qū)光源421和423。如圖3所示配置，橫向照射頂部料盤(pán)窄槽，如圖4所示。來(lái)自彩色分區(qū)光源421和423的光束相對(duì)豎直線傾斜30°。彩色分區(qū)光源421和423在其前方具有環(huán)繞的紅外線阻擋濾光器428a和428C，以便防止熱量到達(dá)料盤(pán)701a中的樣品。設(shè)計(jì)彩色分區(qū)光源421和423的分布，以便總的在彩色區(qū)域420中在料盤(pán)701的水平表面平面處形成適度均勻的光域，基本上如在＂裝置1的使用，彩色分區(qū)光源421-426的調(diào)節(jié)＂中所述的。該光源是由General Electric制造的，型號(hào)為EXN，12V，50W。
彩色分區(qū)光源421和423由彩色分區(qū)光源支承框架427支承，該框架由TV攝像支承板402支承。
卷曲分區(qū)光源431利用一具有內(nèi)裝式分色反射器的石英—鹵素(或碘鎢)卷曲分區(qū)光源431照射卷曲區(qū)域430。來(lái)自卷曲分區(qū)光源431的光束與底部料盤(pán)窄槽712的長(zhǎng)度方向交叉成一角度，如圖3所示。來(lái)自卷曲分區(qū)光源431的光束相對(duì)水平面約成30°傾斜。卷曲分區(qū)光源431在其前方有環(huán)繞的紅外線阻擋濾光器，以便防止熱量到達(dá)在料盤(pán)701a中的樣品。設(shè)計(jì)卷曲分區(qū)光源431的位置，以便總的在卷曲區(qū)域430中在料盤(pán)701的水平表面處形成相當(dāng)均勻的光域，不過(guò)這并不是像彩色區(qū)域420一樣均勻。該光源由General Electric制造，為EXA型12V、50W。
分區(qū)光源431安裝在卷曲分區(qū)光源支承框架433上，該框架由彩色分區(qū)光源支承框架427支承。
利用卷曲光源線447將卷曲分區(qū)光源431連接到照明電源配電裝置440上。
鏡式遮光片組412和415在彩色區(qū)域420和卷曲區(qū)域430之間配置的一個(gè)遮光板裝在遮光板支承框架416上，而該框架裝到TV攝像機(jī)支承板402上，如圖3所示。遮光板412的配置在于防止來(lái)自彩色分區(qū)光源421和423的光線落在卷曲區(qū)域430。遮光板412還是一平面鏡，其配置將來(lái)自彩色分區(qū)光源421和423的光從對(duì)彩色分區(qū)光源421和423為相反的一側(cè)反射到彩色區(qū)域420。遮光板415的配置在于防止來(lái)自卷曲分區(qū)光源431的光線落到彩色區(qū)域420。
在卷曲區(qū)域430側(cè)上的遮光板412和遮光板415以及遮光板框架均漆成無(wú)光澤的黑色，以降低光的反射。
TV彩色攝像機(jī)405TV彩色攝像機(jī)405安裝在TV彩色攝像機(jī)安裝件404上，具有用于沿水平和豎直平面調(diào)節(jié)位置取向的裝置。TV彩色攝像機(jī)安裝件404裝在TV攝像機(jī)安裝板402上，TV攝像機(jī)安裝402經(jīng)過(guò)外部的TV攝像機(jī)支承板間接安裝在輸送裝置300上，如圖1所示。TV彩色攝像機(jī)的輸出經(jīng)過(guò)TV攝像機(jī)同軸電纜406送到在主計(jì)算機(jī)601的幀畫(huà)面獲取器中。
TV彩色攝像機(jī)405的視域TV彩色攝像機(jī)405朝下指向彩色區(qū)域420和卷曲區(qū)域430。由TV彩色攝像機(jī)405得到的圖像如圖4中所示。該圖像表示沿水平方向配置的三個(gè)料盤(pán)窄槽；頂部為料盤(pán)窄槽710、中間為料盤(pán)窄槽711，和底部為料盤(pán)窄槽712。沿豎直方向位于該圖像任一側(cè)的是圖像區(qū)黑和白參照區(qū)450以及圖像區(qū)域藍(lán)青、黃和深紅參照區(qū)451。彩色區(qū)域一般位于由頂部料盤(pán)窄槽710所占有的區(qū)域內(nèi)，并如彩色區(qū)域假想的遮光框所表示的。卷曲區(qū)域430一般位于由底部料盤(pán)窄槽712所占有的區(qū)域內(nèi)，并如彩色區(qū)域假想的遮光框表示的。還有一個(gè)未被利用的光學(xué)區(qū)，一般位于在由彩色區(qū)域假想的遮光框720和卷曲區(qū)域假想的遮光框721之間的由中間料盤(pán)窄槽711所占有的區(qū)域內(nèi)。
微控制器601微控制器601利用主計(jì)算機(jī)—微控制器串行傳輸線611連接到主計(jì)算機(jī)，利用微控制器—電源線602連接到電源，利用微控制器—下降裝置控制和傳感線603、微控制器—提升器控制和傳感線604以及微控制器—科盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器信號(hào)線608連接到氣動(dòng)致動(dòng)器和在機(jī)械式粉盤(pán)操縱系統(tǒng)2上的各種探測(cè)器上。這些線路中的每一個(gè)可以包含幾個(gè)控制和傳感探測(cè)信號(hào)。
微控制器601通常為Arcom Sc52，其具有可供選擇的隔離的數(shù)字接口卡，對(duì)輸入側(cè)為SINP-6，對(duì)于輸出側(cè)為Arcom SD-16。在微控制器601上運(yùn)行的程序采用高級(jí)指令，例如＂暢通的輸送裝置＂和＂前進(jìn)到下一個(gè)料盤(pán)窄槽＂，是由主計(jì)算機(jī)610經(jīng)過(guò)主計(jì)算機(jī)—微控制器串行傳輸線611輸送的，并控制致動(dòng)器和讀取探測(cè)器，使得該機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)能執(zhí)行這些任務(wù)。在完成指令后，微控制器601經(jīng)過(guò)主計(jì)算機(jī)—微控制器串行傳輸線611向主計(jì)算機(jī)610發(fā)出＂已作＂的回答。在執(zhí)行這些指令中遇到的問(wèn)題以相似的方式返回向主計(jì)算機(jī)610報(bào)告。
電源620和壓縮空氣源630電源裝置620由標(biāo)準(zhǔn)240V電網(wǎng)電源吸收功率，產(chǎn)生Dc電功率，對(duì)于氣動(dòng)設(shè)備和光學(xué)探測(cè)器為24V，對(duì)于彩色分區(qū)光源421-426以及卷曲分區(qū)光源431-432為12V，對(duì)于輸送裝置輸送帶電動(dòng)機(jī)304為+24V，以及對(duì)于微控制器601為所需的較低電壓(典型情況為+15V、-15V+5V)。
由微控制器601利用沿微控制器—電源線602的信號(hào)利用在電源裝置620中的一個(gè)繼電器控制向輸送裝置輸送帶電動(dòng)機(jī)304的24V供電。利用電源—電動(dòng)機(jī)線621將+24V電源提供到輸送裝置輸送帶電動(dòng)機(jī)304。
由微控制器601利用沿微控制器—電源線602的信號(hào)利用在電源裝置620中的一個(gè)繼電器控制彩色分區(qū)光源421-426和卷曲分區(qū)光源431-432的24V供電。+12V電源利用電電源一光源線622提供到照明電源配電裝置440。由在裝置1外部的氣源向用于氣動(dòng)設(shè)備的壓縮空氣源630供氣。利用在微控制器—?dú)庠纯刂坪蛡鞲刑綔y(cè)線609中的信號(hào)經(jīng)過(guò)在壓縮空氣源630中的一氣動(dòng)放空閥控制向氣動(dòng)系統(tǒng)(即所有的致動(dòng)器)的壓縮空氣的原始供應(yīng)。利用在壓縮空氣源630中的并經(jīng)過(guò)微控制器—?dú)庠纯刂坪蛡鞲刑綔y(cè)線609連接到微控制器的壓力探測(cè)器檢測(cè)用于氣動(dòng)系統(tǒng)的壓縮空氣的利用情況。
主計(jì)算機(jī)610主計(jì)算機(jī)610經(jīng)主計(jì)算機(jī)—微控制器串行傳輸線611連接到微處理器601，經(jīng)過(guò)條形碼—主計(jì)算機(jī)線641連接到二頭式條形碼讀取單元640a、b，經(jīng)過(guò)攝像機(jī)同軸電纜406通過(guò)一般在內(nèi)部的幀畫(huà)面采樣器連接到TV彩色攝像機(jī)405上。在計(jì)算機(jī)610上運(yùn)行的程序進(jìn)行對(duì)微處理器601的控制。以便得將毛線的順序的纖維束移動(dòng)到TV彩色攝像機(jī)405的視域內(nèi)，獲得經(jīng)過(guò)TV彩色攝像機(jī)405的纖維束的TV圖像，處理這些圖像，以便提取與先前登記的纖維特性有關(guān)的所需信息以及其它適用的信息，并且按照需要顯示或存儲(chǔ)所得到的信息。
裝置1的使用為了順序地分析按照輪廓線的RGB圖像，對(duì)于在第一種配置方式中的彩色分區(qū)光源421—426的調(diào)節(jié)，要求調(diào)節(jié)該彩色分區(qū)光源421—426，以便在彩色區(qū)域420內(nèi)部產(chǎn)生基本均勻的光域。按照下述進(jìn)行由所用類型的理想點(diǎn)光源石英—鹵素?zé)舴涞墓鈴?qiáng)投射到與按照被稱為高斯曲線的圖形或分布照射的光束正交的一個(gè)平的表面上。當(dāng)不嚴(yán)格分析時(shí)，存在一個(gè)區(qū)域，其距圖形中心有某一距離，在該處光的強(qiáng)度的下降粗略與距該中心的距離成線性關(guān)系。兩個(gè)這樣的光的圖形的疊加可能導(dǎo)致形成三種各自不同的綜合的圖形的其中之一，這取決于在各圖形中心的分開(kāi)距離S·當(dāng)S很小時(shí)為一個(gè)單一的峰值·當(dāng)S大時(shí)為兩個(gè)相鄰的峰值·當(dāng)S的數(shù)值比較合適時(shí)，形成一個(gè)具有一適當(dāng)單調(diào)中心的結(jié)合圖形。
最后一種情況的解釋涉及來(lái)自一個(gè)光源的粗略線性降低光強(qiáng)的區(qū)域與來(lái)自第二個(gè)光源的粗略線性增加的區(qū)域的重疊。因此，放置在合適位置的一對(duì)燈可以產(chǎn)生一個(gè)基本上均勻和具有恒定光強(qiáng)的區(qū)域，環(huán)繞著該適當(dāng)均勻和恒定光強(qiáng)區(qū)域有一基本線性低光強(qiáng)的區(qū)域。通過(guò)結(jié)合這樣兩對(duì)光源就能夠產(chǎn)生在這些光源之間的具有均勻和恒定光強(qiáng)的很大面積的區(qū)域。利用附加的各對(duì)光源可以擴(kuò)大這一區(qū)域。
在裝置1的第一配置方式中，為了獲得上述理論的優(yōu)點(diǎn)，按照這樣幾對(duì)燈燈421和422，燈423和424以及燈425和426來(lái)分布彩色分區(qū)光源421-426。然而，來(lái)自彩色分區(qū)光源421-426的光束成30°偏離豎直線或與料盤(pán)701a的頂部表面的垂直線成30°。這就將圓形的光圖形變?yōu)闄E圓形光圖形。此外，由所使用類型的石英—鹵素?zé)粜纬傻膮^(qū)域并不是在第一位置形成的良好圓形的區(qū)域，圖為具有限定尺寸的燈絲并不是像一個(gè)點(diǎn)光源那樣產(chǎn)生作用。
為了在彩色區(qū)域420中形成均勻的區(qū)域，對(duì)彩色分區(qū)光源421-426的調(diào)節(jié)需要對(duì)沿著彩色分區(qū)光源支承框架427的每個(gè)光源的位置以及每個(gè)光源相對(duì)該框架傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用TV彩色攝像機(jī)405和在主計(jì)算機(jī)610上的診斷軟件幫助監(jiān)測(cè)該光照區(qū)域。分別對(duì)每對(duì)光源進(jìn)行調(diào)節(jié)。將光照區(qū)域維持均勻度達(dá)到在1％RMS(均方根值)對(duì)于本發(fā)明就足夠了，這已作到。改變彩色分區(qū)光源421-426每次都進(jìn)行這種調(diào)節(jié)。
在裝置1的第二配置方式中，為了形成適當(dāng)均勻的光照區(qū)對(duì)彩色分區(qū)光源421和423的調(diào)節(jié)要求對(duì)每個(gè)光源沿彩色分區(qū)光源支承框架上的位置和每個(gè)光源相對(duì)該框架的傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。將光照區(qū)的均勻度維持平均值在30％之內(nèi)對(duì)本發(fā)明就足夠了，并已作到。當(dāng)獲取物體的圖像時(shí)，要以由軟件形成的參考白色光域的圖像為對(duì)比，將物體的圖像進(jìn)行重整到一個(gè)基本單調(diào)的光域狀態(tài)。當(dāng)每次改變彩色分區(qū)光源421和423時(shí)，要調(diào)節(jié)該光照區(qū)。
正常操作使用對(duì)于一個(gè)操作者來(lái)說(shuō)，裝置1的正常操作使用方式將一料盤(pán)701或一料盤(pán)盤(pán)架701b放在料盤(pán)下降單元100上并啟動(dòng)在主計(jì)算機(jī)610中的軟件。然后料盤(pán)下降單元將放下一個(gè)料盤(pán)701到輸送裝置300上，然后料盤(pán)通過(guò)TV攝像機(jī)的視域460，如圖用料盤(pán)701a所示，在該處獲取用于分析的纖維束的圖像，最終料盤(pán)701a將達(dá)到料盤(pán)提升單元200，在該處它被從輸送裝置300上移開(kāi)。
利用一由料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b和料盤(pán)下降折板102a、b兩部分組成的機(jī)構(gòu)，料盤(pán)下降單元100每次一個(gè)地將每一個(gè)料盤(pán)701由料盤(pán)架701b放到輸送裝置300上。正常料盤(pán)架701b由料盤(pán)下降折板102a、b的頂部水平部分支承，當(dāng)料盤(pán)701被放到輸送裝置上時(shí)，料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b上升剛好在料盤(pán)下降折板102a、b下方。然后折板打開(kāi)，使料盤(pán)架701b下降幾毫米落到料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b上。然后料盤(pán)下降折板102a、b關(guān)閉，使得該頂部水平部分處在底部料盤(pán)和在料盤(pán)盤(pán)架701b中的鄰近的料盤(pán)之間。大約10mm的料盤(pán)之間的間隔和每個(gè)循環(huán)周期料盤(pán)盤(pán)架701b下降的距離綜合起來(lái)，保證實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。然后料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b下降到輸送裝置300，將底部料盤(pán)701放到輸送裝置輸送帶305上。當(dāng)料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b下降時(shí)，已經(jīng)由底部料盤(pán)701支承的料盤(pán)盤(pán)架701b的其余部分命中料盤(pán)下降折板102a、b的頂部水平部分，并因此替代由該部分開(kāi)始支承該架。料盤(pán)架現(xiàn)在具有一個(gè)新的底部料盤(pán)。
料盤(pán)架701b由下降裝置后壁108支承在后部，在輸送裝置300行進(jìn)的方向上的料盤(pán)盤(pán)架701b的橫向定位由下降裝置后壁導(dǎo)向件109和110限制，使得當(dāng)因此放到輸送裝置300上時(shí)，每一料盤(pán)701的位置每次可重復(fù)在幾毫米誤差范圍內(nèi)。
假如料盤(pán)架701b未正確組裝或未正確放在在幾毫米誤差范圍內(nèi)。料盤(pán)下降折板102a、b上，使得料盤(pán)下降單元100的運(yùn)行可能易于產(chǎn)生故障，料盤(pán)盤(pán)架故障探測(cè)器505a、b將檢測(cè)到不恰當(dāng)?shù)亩逊挪⑾蛭⒖刂破?01提供一個(gè)誤差信號(hào)。另外，料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器503用于檢查料盤(pán)701是否已經(jīng)成功地放在輸送裝置300上。當(dāng)在料盤(pán)下降單元100上不再有料盤(pán)時(shí)(料盤(pán)架701是空的)，料盤(pán)在架上探測(cè)器501不再動(dòng)作，這一點(diǎn)由微控制器601所檢測(cè)。
輸送裝置300的運(yùn)動(dòng)由微控制器601控制。起動(dòng)輸送裝置輸送帶電動(dòng)機(jī)304，在料盤(pán)下降單元100下方的料盤(pán)701朝著TV攝像機(jī)的視域460前進(jìn)。用于中止輸送裝置300的機(jī)理取決于如下情況·假如在TV攝像機(jī)的視域460中已經(jīng)有一個(gè)料盤(pán)701a，輸送裝置300的運(yùn)動(dòng)將由料盤(pán)701a和料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器A509和料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器C511的結(jié)合信號(hào)來(lái)控制。
·假如在TV攝像機(jī)的視域460中已經(jīng)沒(méi)有料盤(pán)701a，那么輸送裝置300將送進(jìn)一個(gè)最新落下的料盤(pán)，直到它阻斷料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器A509的光束為止。在來(lái)自料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器A509的光束中止被阻斷的瞬間，該輸送裝置300的位置就是嚴(yán)格中止位置。在這個(gè)階段，料盤(pán)701實(shí)際上已經(jīng)變?yōu)榱媳P(pán)701a。
·當(dāng)料盤(pán)701離開(kāi)TV攝像機(jī)的視域時(shí)，只有料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器C511將會(huì)檢測(cè)到最終的料盤(pán)窄槽702的通過(guò)。
當(dāng)料盤(pán)下降導(dǎo)軌101a、b被完全降下，當(dāng)由料盤(pán)下降導(dǎo)軌氣動(dòng)致動(dòng)器探測(cè)器104a-b探測(cè)到時(shí)，料盤(pán)701在輸送裝置300上，條形碼讀取單元640a、b被起動(dòng)以便讀取在料盤(pán)701上的條形碼標(biāo)志642。在料盤(pán)701已經(jīng)剛好落在輸送裝置300之上或移動(dòng)在頭10mm范圍內(nèi)，將會(huì)成功地實(shí)施這一點(diǎn)。經(jīng)過(guò)條形碼—主計(jì)算機(jī)連線641，條形碼讀取單元640a、b向主計(jì)算機(jī)610報(bào)告這一條形碼標(biāo)志642。條形碼標(biāo)志642的成功讀取是對(duì)需成像的料盤(pán)701的主要預(yù)報(bào)。假如在短的時(shí)間內(nèi)一般為幾秒，條形碼標(biāo)志642不能被成功地讀取，條形碼讀取單元640a、b向主計(jì)算機(jī)610報(bào)告這一故障，然后該計(jì)算機(jī)會(huì)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男袨?。這種行為一般是完成先前的料盤(pán)701a的成像，然后中止輸送裝置300，向操作者報(bào)警，操作者可以移開(kāi)未經(jīng)識(shí)別的料盤(pán)701或手動(dòng)對(duì)該料盤(pán)輸入一條形碼。
在進(jìn)入TV攝像機(jī)的視域460時(shí)，在料盤(pán)窄槽702中的一個(gè)特定的纖維首先進(jìn)入彩色區(qū)域420。一旦輸送裝置300靜止，主計(jì)算機(jī)610獲取TV攝像機(jī)的視域460的RGB圖像。該RGB圖像包含在彩色區(qū)域420的特定纖維的彩色圖像為了分析纖維的存在、彩色信息和幾何參數(shù)信息，將這一信息由該圖像中提取并分析。同時(shí)，另一纖維可能處在卷曲區(qū)域430并進(jìn)行卷曲分析。一旦已經(jīng)完成這一點(diǎn)，輸送裝置300然后行進(jìn)一個(gè)距離，其為一個(gè)料盤(pán)窄槽702加一個(gè)料盤(pán)內(nèi)部窄槽縫隙703，這使得該特定纖維放在彩色區(qū)域420和卷曲區(qū)域430之間。再次由主計(jì)算機(jī)610獲取在整個(gè)TV攝像機(jī)視域460中的RGB圖像，不過(guò)對(duì)該特定纖維來(lái)說(shuō)并沒(méi)有匯集信息?？梢詫?duì)RGB圖像中的其它纖維進(jìn)行彩色和卷曲分析。一旦作到這一點(diǎn)，輸送裝置300再次行進(jìn)同樣的距離，使得該特定的纖維處在卷曲區(qū)域430中。再次由主計(jì)算機(jī)610獲取RGB圖像，提取對(duì)該特定纖維的卷曲信息并進(jìn)行分析。這就完成了對(duì)特定纖維的分析。利用這種分析方式交錯(cuò)進(jìn)行其它纖維的分析。
當(dāng)整個(gè)料盤(pán)701已經(jīng)通過(guò)TV攝像機(jī)視域460和所有纖維已經(jīng)成像和被分析時(shí)，料盤(pán)701a行進(jìn)到料盤(pán)提升單元200。在料盤(pán)701a通過(guò)TV攝像機(jī)視域460的過(guò)程中的任何故障都可能使對(duì)料盤(pán)701a的分析結(jié)果無(wú)效。在這種情況下，輸送裝置300中止并通知操作者從循環(huán)通道移開(kāi)料盤(pán)701a。假如整個(gè)料盤(pán)701a的測(cè)量是成功的，那么在料盤(pán)701a中的各纖維的有關(guān)信息被積累，可能進(jìn)行平均或其它的統(tǒng)計(jì)分析，以及利用條形碼標(biāo)志642和可能包括的時(shí)間、日期、裝置號(hào)碼、操作者ID(標(biāo)志)等的其它信息未識(shí)別鑒定該結(jié)果。
當(dāng)料盤(pán)701a在料盤(pán)提升單元200下方通過(guò)時(shí)最終會(huì)被提升器料盤(pán)擋塊213所阻擋，其在料盤(pán)窄槽702的標(biāo)高處而不是在頂部表面起作用。同時(shí)，料盤(pán)窄槽702阻斷了該料盤(pán)在端部探測(cè)器506，該探測(cè)器由微控制器601檢測(cè)。料盤(pán)提升導(dǎo)軌201a、b上升，提升料盤(pán)701a通過(guò)料盤(pán)提升卡具202。在短暫中止之后，通常大約1秒之后，料盤(pán)提升導(dǎo)軌201a、b下降返回到輸送裝置300。該料盤(pán)提升卡具202的位置是這樣的，使得料盤(pán)701a下降的過(guò)程中被其截住并位于其上，其方式與在料盤(pán)下降折板102a、 b所實(shí)施的相似。各料盤(pán)全都在由提升器料盤(pán)擋塊213所限定同一實(shí)際位置上中止，這就保證了各料盤(pán)在料盤(pán)提升單元200上落在一起，其方式與在料盤(pán)下降單元100上相同。微控制器601的功能在于減輕主要對(duì)機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2的實(shí)時(shí)操作的負(fù)擔(dān)。主計(jì)算機(jī)610通常指令微控制器601進(jìn)行＂前進(jìn)到下一個(gè)窄槽＂，其余的控制細(xì)節(jié)由微控制器601實(shí)施。另外由主計(jì)算機(jī)610向微控制器601發(fā)出的其它公用指令包括＂起始化＂、＂暢通輸送裝置＂、＂起動(dòng)新的料盤(pán)＂和＂完成舊的料盤(pán)＂。＂起始化＂保證在接通壓縮空氣源提供壓縮空氣之前使機(jī)械式料盤(pán)操縱系統(tǒng)2處在安全狀態(tài)。＂暢通輸送裝置＂是指使輸送裝置300行進(jìn)以及當(dāng)來(lái)自料盤(pán)在下降裝置下探測(cè)器503，料盤(pán)移動(dòng)探測(cè)器510和料盤(pán)在提升器下探測(cè)器507的光束信號(hào)被阻斷時(shí)，在料盤(pán)提升單元200處將各料盤(pán)卸下。＂開(kāi)始新的料盤(pán)＂和＂完成舊的料盤(pán)＂保證對(duì)每個(gè)料盤(pán)在主計(jì)算機(jī)610和微控制器610之間的同步。其它用于詳細(xì)測(cè)試硬件的診斷指令可以包含在用于微控制器601的軟件中。
算法規(guī)則由主計(jì)算機(jī)610記錄的信息形成表示GRB圖像的像素(圖像元素)的二維(2-D)陣列。對(duì)于由攝像機(jī)產(chǎn)生的紅、綠和藍(lán)(RGB)三種顏色通道的每一條記錄一單獨(dú)的的2—D陣列。像素范圍的值為從零，表示黑暗，到滿刻度值，這根據(jù)在特定配置中所用的硬件而定，表示最大亮度。表示在彩色區(qū)域中的任一像素的三個(gè)數(shù)值被稱為RGB矢量。
所有圖像均由計(jì)算機(jī)程序分三個(gè)階段進(jìn)行分析1.分析毛線的顏色、夾雜物和夾雜物分布；2.分析纖維的幾何參數(shù)長(zhǎng)、粗、端部形狀等；3.分析纖維卷曲頻率和卷曲輪廓。
利用由彩色區(qū)域420得到RGB信息完成任務(wù)1和2；利用通過(guò)僅利用一種顏色通道由卷曲區(qū)域430得到的信息完成任務(wù)3。
包含各纖維的料盤(pán)行進(jìn)按步通過(guò)TV攝像機(jī)視域460，每次只行進(jìn)一個(gè)料盤(pán)窄槽。在每一步中獲取全部TV圖像。一特定的纖維首先出現(xiàn)在彩色區(qū)域420，在該處由該圖像匯集用于任務(wù)1和2的信息。然后移動(dòng)到彩色區(qū)域420和卷曲區(qū)域430之間的區(qū)域。在這一步中沒(méi)有關(guān)于纖維的信息要匯集。在下一步該特定纖維被移動(dòng)到卷曲區(qū)域430，在該處匯集用于任務(wù)3的信息。
通常與原料毛線相關(guān)的各種顏色覆蓋一限定的范圍并且可以分為3個(gè)種類夾雜物(一般工業(yè)分類包括紅、棕、灰、黑)，原料毛線(一般工業(yè)采用白和淡黃的各種不同色調(diào))以及其它(例如在加工羔羊毛過(guò)程中的各種識(shí)別顏色、由于生物損害、草地污染形成的顏色等)。通常不必要知道毛線或雜物的嚴(yán)格的顏色，一般利用這里作為實(shí)例給出的有限的顏色色調(diào)值的范圍就足夠了。為了研究利用的毛線和雜物區(qū)域的平均X、Y、Z數(shù)值，在執(zhí)行這一步以后，可以代替記錄報(bào)告。
通過(guò)這一分析得到的信息對(duì)每一纖維可以制表登記。對(duì)于由操作者識(shí)別或利用在料盤(pán)上的條形碼標(biāo)志識(shí)別的料盤(pán)，也可以對(duì)在一料盤(pán)中的所有纖維進(jìn)行匯集，平均和作用平均值列表登記。
在大量論文中討論了圖像處理技術(shù)，例如由A.K Jain.Prentice Hall在1989在ISBN O-13-336165-9上發(fā)表的＂數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)＂(本文稱為＂Jain＂)以及由Rosenfeld&AC Kak在Acodemic press于1982的ISBN O-12-597301-2上發(fā)表的＂數(shù)字圖像處理＂(本文稱為R&K)，它們的內(nèi)容結(jié)合本文可交叉參考。用于通用的算法的計(jì)算機(jī)代碼可以由幾個(gè)來(lái)源得到由WH Press、BPFlannery、S A Teukolsky和W T Vetterling在Cambridge Up.1992 ISBN O-52-138330-7上發(fā)表的＂數(shù)字方法科學(xué)計(jì)算的技術(shù)＂(Fortran方式)(本文稱為NR)，其內(nèi)容結(jié)合本文可交叉參考。
根據(jù)在圖5中的流程圖1200進(jìn)行毛線纖維的顏色分析(步驟1)。利用主計(jì)算機(jī)610進(jìn)行顏色分析的過(guò)程中進(jìn)行的各個(gè)步驟概括如下在步驟1201，對(duì)在關(guān)注的區(qū)域內(nèi)部的超過(guò)一特定強(qiáng)度值的像素的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，假如該數(shù)目超過(guò)一閾值，則說(shuō)明有一纖維存在。該特定強(qiáng)度值是一取決于該特定配置的參數(shù)，其選擇在于在圖像中的纖維區(qū)域和圖像中的料盤(pán)背景(無(wú)纖維)之間進(jìn)行辨別。
a.所關(guān)注的區(qū)域通常為在彩色區(qū)域420中的料盤(pán)窄槽內(nèi)部的區(qū)域，不過(guò)也可能根據(jù)被檢驗(yàn)的纖維的類型而改變。
b.用于指明纖維存在的閾值數(shù)目可以取決于被檢驗(yàn)毛線的一般類型和尺寸。
在步驟1202，對(duì)所關(guān)注的區(qū)域進(jìn)行閾值設(shè)定操作(參閱Jain的.2節(jié)或在A&K中的10.1.2節(jié))，其中將具有的數(shù)值小于一特定值的所有像素設(shè)為零值，以便在順序的操作中在被為代表纖維的像素和不代表纖維的像素之間進(jìn)行辨別。所采用的閾值將取決于使用中的硬件，其通常具有標(biāo)定范圍為0-63(6比特)、0-255(8比特)，0-1023(10比特)。這一操作將會(huì)留下代表纖維的非為零的像素的很大相互連接的面積區(qū)域，但是也可能留下非為零的像素的其它各小的區(qū)域，代表無(wú)關(guān)的物體例如灰塵顆粒。利用如下的其中一種方法可以除去各小的區(qū)域a.在關(guān)注區(qū)域內(nèi)的消蝕和擴(kuò)展(參閱Jain的9.9節(jié))或者b.在關(guān)注區(qū)域內(nèi)標(biāo)記所有連接的非為零的區(qū)域(參閱Jain的9.13節(jié))然后對(duì)像素全都進(jìn)行變換。除了將最大的標(biāo)記區(qū)域置為0以外。
其余的各像素的非為零的區(qū)域被稱為經(jīng)閾值化的目標(biāo)(物體)。
在步驟1203，對(duì)將經(jīng)閾值化的目標(biāo)中的每個(gè)像素的RGB矢量乘以4×3的變換矩陣，以便產(chǎn)生對(duì)于該像素的CIE(CommissienInternatinonale de 1′Eclairage)XZZ矢量(參閱Jain的3.8節(jié))。對(duì)于正常的顏色范圍，X、Y和Z數(shù)值范圍粗略從0約到100。利用X、Y、Z空間，因?yàn)樗菄?guó)際標(biāo)準(zhǔn)并且公知利用線性變換由RGB空間可以得到(參閱Jain中的P67)。該4×3變換矩陣中的各基元一般是根據(jù)利用已知的X、Y、X數(shù)值的帶顏色的目標(biāo)的校正方法，對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)利用線性回歸得到的。
利用如下的其中一種方法可以做到，把X、Y、Z顏色空間降低到少量的一般工業(yè)分類或顏色色調(diào)數(shù)值；可以使其它的方法來(lái)得到等效的信息a.最大值似然估算法(見(jiàn)Jain 8.15節(jié)和NR的14.6節(jié))
b.主要成分分析法(參見(jiàn)Jain的7.6節(jié))。
在步驟1204，對(duì)在該閾值的目標(biāo)中的每個(gè)像素進(jìn)行這種降低作業(yè)。
在步驟1205，對(duì)每種顏色色調(diào)數(shù)值的在經(jīng)閾值化的目標(biāo)中的像素進(jìn)行計(jì)數(shù)。對(duì)于那些在毛線中可能發(fā)現(xiàn)的雜物相對(duì)應(yīng)的顏色，按照有很大概率的選擇利用最高數(shù)字表示的顏色并且將具有其它雜物顏色的像素加之改變，以便表示該選擇的或很大概率的雜物的顏色。記錄報(bào)告根據(jù)典型的工業(yè)分類和/或平均的X、Y、Z數(shù)值對(duì)于該雜物區(qū)域的雜物顏色。
在步驟1206，根據(jù)與原料毛線對(duì)應(yīng)的顏色，以類似的方式對(duì)這些像素全都提供最相象的原料毛線的顏色，如在步驟1203中一樣。對(duì)雜物區(qū)域的，根據(jù)典型工業(yè)分類和/或平均X、Y、Z數(shù)值確定的這種毛線顏色被記錄報(bào)告。
在步驟1207，利用如下方法確定沿著纖維長(zhǎng)度由雜物區(qū)域向原料毛線區(qū)域的變換的位置，該方法為a.將像素的2D陣列縮減為沿著纖維長(zhǎng)度的1D的二矢量，一個(gè)1D矢量部分表示雜物像素的計(jì)數(shù)值，第二個(gè)1D矢量表示原料毛線像素的計(jì)數(shù)值，每一個(gè)矢量與在2D陣列中的列相對(duì)應(yīng)，b.由兩個(gè)矢量定位在雜物和原料毛線像素之間的50％轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
假如纖維的端部區(qū)域包含很大數(shù)量的清潔的毛線像素，以相似的方式確定由清潔的毛線到雜物的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的位置，這被作為＂洗清＂距離記錄報(bào)告。
由上述參數(shù)可以得到彩色圖像的其它統(tǒng)計(jì)特性，包括a.雜物區(qū)域的百分率(雜物面積對(duì)總的纖維面積的比例)
b.＂洗清＂區(qū)域的百分率(洗清區(qū)域?qū)偟睦w維面積的比例)。
在任務(wù)2中，根據(jù)在圖6中的流程圖1300進(jìn)行幾何參數(shù)的分析。在步驟1301中，利用如下的步驟求出包含經(jīng)閾值的目標(biāo)的邊界a.根據(jù)與在目標(biāo)圖像中對(duì)應(yīng)列中的非為0的像素的計(jì)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的基元部分產(chǎn)生1D纖維粗細(xì)度(Width)矢量。
b.根據(jù)在相應(yīng)的各排中的非為0的像素的計(jì)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的基元部分產(chǎn)生1D纖維長(zhǎng)度矢量。
c.沿兩個(gè)方向掃描在每個(gè)1D矢量中的各基元部分，從第一個(gè)朝向最后一個(gè)及從最后一個(gè)朝向第一個(gè)，以及查出這樣一些基元，在該處非為零的像素的數(shù)目首先超過(guò)一與該系統(tǒng)適宜的一個(gè)閾值。
d.對(duì)于纖維長(zhǎng)度矢量，左和右轉(zhuǎn)換的位置被稱為左和右邊界；對(duì)于纖維粗細(xì)度矢量，上和下轉(zhuǎn)變位置被稱為頂部和底部邊界。
在步驟1302，計(jì)算上下邊界之間的距離并稱為纖維的粗細(xì)度；計(jì)算左和右邊界之間的距離并被稱為纖維的長(zhǎng)度。目標(biāo)纖維的長(zhǎng)度和粗細(xì)度可以用像素的計(jì)數(shù)值來(lái)表示，或者可以根據(jù)像素間隔對(duì)圖像間隔的變換系數(shù)變換為毫米。這一變換系數(shù)可以通過(guò)分析已知尺寸的目標(biāo)簡(jiǎn)單地產(chǎn)生。在步驟1303，分析在纖維的端部的纖維粗細(xì)度矢量，以便得到從纖維的端部到纖維的主體部分的轉(zhuǎn)變的斜度。在25％的粗細(xì)度和75％的粗細(xì)度之間的距離被稱為端部形狀參數(shù)。通過(guò)參照由許多有經(jīng)驗(yàn)的毛線業(yè)的工作者提出的校準(zhǔn)比例，利用A-E的最終標(biāo)定比例，將這一參數(shù)變?yōu)橐欢瞬績(jī)A斜度。
在任務(wù)3中，根據(jù)圖7中的流程圖1400進(jìn)行卷曲分析。在步驟1401，檢查存在的目標(biāo)的纖維尺寸。通過(guò)利用由顏色分析步驟1202得到的纖維存在的信息，假如先前已經(jīng)進(jìn)行的話，或者可以再次以相似的方式進(jìn)行分析。
在步驟1402，形成經(jīng)閾值化的形式的圖像。通過(guò)利用由步驟1202得到的信息，或者假如有可能使纖維可以在窄槽內(nèi)部移動(dòng)，由于該信息被計(jì)算，然后可以重復(fù)進(jìn)行在步驟1202中的相同程序，也可以實(shí)現(xiàn)形成該圖像。所采用的閾值可以與在步驟1202中的相同也可以不相同，這取決于在彩色和卷曲區(qū)域上的相對(duì)光的強(qiáng)度。
在步驟1403，計(jì)算纖維的卷曲頻率。利用富里埃變換可實(shí)現(xiàn)。利用幾個(gè)已知的其中一種方法(參閱在Jain的第2章和NR的第12章)就可完成該變換。對(duì)圖像的經(jīng)閾值化的纖維區(qū)域中的每一排進(jìn)行該變換，對(duì)所有各行的頻譜進(jìn)行加和，以便對(duì)整個(gè)閾值化的區(qū)域產(chǎn)生平均的頻譜。對(duì)所關(guān)心的頻率范圍進(jìn)行分析，對(duì)于原料毛線纖維一般從每厘米一個(gè)卷曲到每厘米12個(gè)卷曲。
在步驟1404，對(duì)產(chǎn)生的頻譜進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)峰值進(jìn)行掃描，將最高幅值的峰值的頻率、正常超過(guò)選擇的閾值的頻率指定為卷曲頻率。每厘米的卷曲數(shù)被記錄報(bào)告，與現(xiàn)行的毛線行業(yè)的實(shí)踐相一致。
在步驟1405，對(duì)可表明卷曲輪廓的很多參數(shù)，分析卷曲的形狀、頻率、峰值進(jìn)行分析(其中＂卷曲輪廓＂在毛線行業(yè)是一公知的術(shù)語(yǔ))。這些參數(shù)可以包括a.卷曲峰值高度，b.在二分之一高度處的卷曲峰值寬度，如在每毫米卷曲中所測(cè)量的，c.卷曲頻率對(duì)b的比，像在電子工程領(lǐng)域中峰值下的Q值一樣，也是公知的，d.上述參數(shù)的任何其它結(jié)合。
可以根據(jù)在各自步驟的標(biāo)定值例如A-E或根據(jù)數(shù)字標(biāo)定值將卷曲記錄報(bào)告；前者避免了由于對(duì)以上列舉的可能的各輪廓的不同范圍所帶來(lái)的問(wèn)題。通過(guò)參照由很多的有經(jīng)驗(yàn)的毛線行業(yè)工作者提出的校準(zhǔn)標(biāo)定值，求出數(shù)字值對(duì)步驟標(biāo)定值的變換關(guān)系。
典型應(yīng)用對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)裝置1的正常使用方式為將一料盤(pán)或一料盤(pán)架放在料盤(pán)下降單元100上以及啟動(dòng)在主計(jì)算機(jī)610的程序。料盤(pán)下降單元100然后將每次一個(gè)將各料盤(pán)降到輸送裝置300上，使料盤(pán)通過(guò)TV攝像機(jī)視域460，在該處獲取用于分析的RGB圖像，最終料盤(pán)將到達(dá)料盤(pán)提升單元200，在該處各料盤(pán)從輸送裝置300移開(kāi)。
當(dāng)料盤(pán)降低到輸送裝置300上時(shí)，具有兩個(gè)頭的條形碼讀取單元640a、b試圖由料盤(pán)的一端或另一端讀取條形碼標(biāo)志642。假如成功作到這一點(diǎn)，由條形碼讀取單元640a、b送向主計(jì)算機(jī)的信息由條形碼頭的識(shí)別符號(hào)(對(duì)于接近TV攝像機(jī)視域460的頭為1，對(duì)于遠(yuǎn)離的頭為2)以及條形碼標(biāo)志642本身組成。由條形碼頭提供的條形碼標(biāo)志642的信息用于描述纖維在料盤(pán)中的取向，這一信息簡(jiǎn)化了圖像分析的方法。
料盤(pán)進(jìn)入TV攝像機(jī)視域460及由主計(jì)算機(jī)610獲取所需的圖像，當(dāng)料盤(pán)離開(kāi)TV攝像機(jī)的視域460朝向料盤(pán)提升單元200時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行分析和綜合。關(guān)于在料盤(pán)中的纖維的匯集信息然后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器該信號(hào)可以打印或傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理。對(duì)于一典型的料盤(pán)所匯集數(shù)據(jù)可以表示如下
表1
<p>*下面為對(duì)于以上結(jié)果應(yīng)當(dāng)指出的說(shuō)明·所有的纖維都有雜物區(qū)(例如6#纖維)或雜物與毛線區(qū)域分開(kāi)(例5#纖維)·6號(hào)纖維例如可能第二次切斷的，對(duì)進(jìn)行有效測(cè)量太短。
·在這種情況下將X、Y、Z數(shù)值而不是將行業(yè)顏色記錄報(bào)告。
·清潔的毛線不會(huì)是亮白色其X、Y、Z數(shù)值近于100；所示數(shù)值為很多毛線類型的典型值表1中所示的這些結(jié)果與由200個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的鑒定人員得到的結(jié)果廣為一致，指出如下的注意之處·與客觀的測(cè)量系統(tǒng)例如裝置1相比，人的鑒別纖維粗細(xì)程度的能力是不佳的；3mm的誤差是一般的。此外，一般情況下不同的操作者對(duì)于纖維端部具有不同的分辨力，除非其是受過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練并且方法正規(guī)。
·端部斜度是由不同的人按不同的方式鑒別的，因此是主觀度量效果不佳的。利用算法將該端部分為五類的其中之一，如機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)所限定，為了評(píng)定纖維，認(rèn)為這種結(jié)果是足夠的。
·在表1引用的卷曲頻率達(dá)到1卷曲/cm，但是對(duì)于低于10卷曲/cm的數(shù)值，易于測(cè)量到0.1卷曲/cm，人的鑒定能夠使誤差易于達(dá)到10-20％。
·由不同的人以不同的方式鑒定卷曲輪廓，因此是主觀度量的，效果不佳。優(yōu)于3級(jí)的分辨率不是普遍的。而利用算法一般精確到1％。
·由人很少能測(cè)量出毛線顏色和雜物顏色，相當(dāng)程度上所做分類是分為紅、綜、灰等。對(duì)于各種顏色之間的邊界，鑒定人們之間存在相當(dāng)大的差別。對(duì)于以X、Y、X方式用2單位的顏色測(cè)量的一般接受的限值具有較大的重要性。表1中所示的測(cè)量一般可重復(fù)到一個(gè)單位，盡管越過(guò)一纖維的天然變化可以達(dá)到10個(gè)單位。
·由人進(jìn)行雜物面積的鑒別很少分辨超過(guò)10％的水平。通過(guò)選擇在算法中的閾值之大小可以由算法進(jìn)行鑒別，而且對(duì)于一指定的閾值，可再現(xiàn)達(dá)到1％。
整個(gè)說(shuō)明書(shū)中術(shù)語(yǔ)＂包含＂是取作＂包括＂基本上由…組成＂或＂由…組成＂之中的任一含意。
權(quán)利要求
1.用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的方法，包含(I)測(cè)定物體的第一參數(shù)，利用(a)在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中使該物體定位；(b)光照射在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體，該空間具有的光域是由一基本上均勻分布的測(cè)量光域和一顯著均勻分布的測(cè)量光域構(gòu)成的組合中選擇出來(lái)的；以便產(chǎn)生無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光，該光包含與物體的無(wú)表面起伏的特征相關(guān)的可視信息；(c)檢測(cè)該無(wú)表面起伏的測(cè)量出射光和由其產(chǎn)生信，因此該信號(hào)是第一參數(shù)的函數(shù)；以及(d)由該信號(hào)測(cè)定第一參數(shù)；(II)測(cè)定物體的第二參數(shù)，利用(a′)在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中使該物體定位；(b′)光照射在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體，該空間具有定向的測(cè)量光域，以便產(chǎn)生表面起伏的測(cè)量出射光，該光包含與物體的表面起伏特征相關(guān)的可視信息；(c′)檢測(cè)該表面起伏的測(cè)量出射光并由其產(chǎn)生信號(hào)，因此，該信號(hào)是第二參數(shù)的函數(shù)；以及(d′)由該信號(hào)測(cè)定第二參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中的步驟(b)包含光照射的所述物體所在位置是由如下組合之中選擇出來(lái)的，該組合包含在非反射的表面上，在基本上非反射的表面上、在無(wú)光澤的黑色粗糙表面上，相對(duì)于非反射的背景、相對(duì)于基本非反射的背景，以及相對(duì)于無(wú)光澤的黑色粗糙背景。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中步驟(b)和(b′)中的至少一個(gè)包含光照射的所述物體所在位置是由如下組合之中選擇出來(lái)的，該組合包含在一反射的表面上，在一光滑的黑色表面上，在一基本上非反射的表面上，在一無(wú)光澤的黑色粗糙表面上，相對(duì)一反射的背景，相對(duì)于一基本上非反射的背景，相對(duì)于一光滑的黑色背景，以及相對(duì)于一無(wú)光澤的黑色粗糙背景。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的物體包含由如下組合中選擇出來(lái)的一個(gè)或多個(gè)纖維類物體，該組合包含纖維束、人造纖維、原料羊毛纖維、羊毛線纖維、合成纖維、天然纖維、染色纖維、纖維繩、線、紗、線束、紗束、纖維束、繩束、短纖維線、短纖維紗、短纖維繩、棉纖維、原料棉纖維、羊毛發(fā)纖維和原料羊毛發(fā)纖維。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的第一參數(shù)是由如下的組合中選擇出來(lái)的，該組合包括顏色、顏色分布、形狀、直徑、面積、化學(xué)成分、元件的數(shù)量、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、介電常數(shù)，熒光性，位置，取向和密度。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的第二參數(shù)是由如下的組合中選擇出來(lái)的，該組合包含形狀、直徑、面積、元件的數(shù)量、厚度、寬度、長(zhǎng)度、吸收率、反射率、透射率、介電常數(shù)、遮蔽、自身遮蔽、熒光性、表面結(jié)構(gòu)，表面周期性，表面規(guī)律性、其它表面細(xì)節(jié)特征、位置、取向、表面波紋、表面皺紋、表面伸張、表面粗糙度、表面輪廓和密度。
7.一種用于測(cè)定一個(gè)物體的至少兩個(gè)不同的可視特征的裝置，包含(I)用于測(cè)定物體的第一參數(shù)的裝置，包含(a)用于使該物體在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中定位的裝置；(b)用光照射在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體的裝置，該空間具有的光域是由下組合中選擇出來(lái)的，該組合包含一基本均勻的測(cè)量光域和顯著均勻的測(cè)量光域，以便產(chǎn)生無(wú)表面起伏測(cè)量出射光，其包含與物體的無(wú)表面起伏特征有關(guān)的可視信息；(c)用于檢測(cè)該無(wú)表面起伏測(cè)量出射光以及由其產(chǎn)生信號(hào)，因此該信號(hào)是第一參數(shù)的函數(shù)，該檢測(cè)器與(b)中的用于光照射的裝置在操作上相關(guān)連；以及(d)用于測(cè)定該第一參數(shù)的裝置，該用于檢測(cè)的裝置與(c)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連；(II)用于檢測(cè)物體第二參數(shù)的裝置，包含(a′)用于使該物體在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中定位的裝置；(b′)用于光照射在第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的該物體的裝置，該空間具有一定向測(cè)量光域，以便產(chǎn)生表面起伏測(cè)量出射光，該光包含物體的表面起伏特征相關(guān)的可視信息；(c′)用于檢測(cè)該表面起伏測(cè)量出射光以及由其產(chǎn)生信號(hào)的裝置，因此，該信號(hào)是第二參數(shù)的函數(shù)，該檢測(cè)器與(b′)中的用于光照射的裝置在操作上相關(guān)連；以及(d′)用于由該信號(hào)測(cè)定第二參數(shù)的裝置，該測(cè)定裝置與(c′)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中用于光照射在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體的裝置包含用于對(duì)有基本恒定的光域的第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的該物體進(jìn)行光照射的裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中一用于光照射在第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的物體的裝置包含，用于對(duì)在具有一基本恒定和單調(diào)光域的第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間中的該物體進(jìn)行光照射的裝置。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，還包括用于將第一參數(shù)測(cè)量相互作用空間和第二參數(shù)測(cè)量相互作用空間相分隔的裝置。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中該用于檢測(cè)無(wú)表面起伏測(cè)量出射光的檢測(cè)器和該用于檢測(cè)表面起伏測(cè)量出射光的檢測(cè)器是一個(gè)檢測(cè)器，是一個(gè)圖像檢測(cè)器。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中的圖像檢測(cè)器是由攝像機(jī)、行掃描攝像機(jī)和飛行點(diǎn)掃描器構(gòu)成的組合中選擇出的。
13.如權(quán)利要求7所述的裝置，還包括(dd)用于測(cè)定與一個(gè)物體的第一和/或第二參數(shù)的測(cè)量相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息的裝置，其與用于測(cè)定第一和/或第二參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，還包括(ddd)用于測(cè)定對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行(dd)中的多項(xiàng)測(cè)量相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息的裝置，其與用進(jìn)行(dd)中的測(cè)定的裝置在操作上相關(guān)連。
15.如權(quán)利要求7所述的裝置，還包括由如下組合選擇出的至少其中一個(gè)裝置，該組合包含(i)用于由作為第一參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)來(lái)測(cè)定物體的第一參數(shù)的裝置，其與(c)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連；(ii)用于對(duì)由作為第一參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)的裝置；其與(c)中的檢測(cè)器在操作上相關(guān)連；(iii)用于存儲(chǔ)物體的第一參數(shù)的裝置，其與用于測(cè)定第一參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連；(iv)用于修正物體的測(cè)量參數(shù)的裝置，其與用于存儲(chǔ)由作為第一參數(shù)的函數(shù)的信號(hào)測(cè)定的測(cè)量參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連；以及(v)用于修正物體的第一參數(shù)的裝置，其與用于存儲(chǔ)第一參數(shù)的裝置在操作上相關(guān)連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于測(cè)定物體至少兩個(gè)不同可視特征的方法和裝置。該方法包括(I)測(cè)定物體的第一參數(shù)，這是通過(guò)將物體定位；光照射在物體上，該光包含與物體無(wú)表面起伏特征相關(guān)的信息；產(chǎn)生是第一參數(shù)函數(shù)的信號(hào)及由該信號(hào)測(cè)定第一參數(shù)，(II)測(cè)定物體的第二參數(shù)，這是通過(guò)將物體定位；先照射該物體，該光包含與物體表面起伏特征相關(guān)的信息；檢測(cè)產(chǎn)生是第二參數(shù)函數(shù)的信號(hào)；及由該信號(hào)測(cè)定第二參數(shù)。
文檔編號(hào)G01JGK1135040SQ9511996
公開(kāi)日1996年11月6日 申請(qǐng)日期1995年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月29日
發(fā)明者A·L·阿德里安森, R·N·卡芬, D·W·克羅, D·E·特維, J·迪爾, G·J·希格森 申請(qǐng)人:聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織