一种浅色或透明异性纤维检测系统技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及一种浅色或透明异性纤维检测系统。
背景技术
在原棉的采摘、贮藏以及收购过程中，很容易混入异性纤维(非棉纤维)，异性纤
维在纺织行业中俗称“三丝”，主要包括丙纶丝、编织袋、麻袋片、彩色布头以及毛发等。
根据颜色差别，异性纤维又可归为两种类别：第一类异性纤维多为颜色、对比度和结构
等方面与棉花差别较大的异性纤维；第二类异性纤维多为从颜色上很难与棉花区分开的
浅色或透明的异性纤维，其化学成分通常为聚丙烯或聚乙烯。异性纤维在纺纱过程中极
易拉断或分成更短、更细的纤维，或被打碎成纤维状细小疵点。这些疵点极易造成细纱
断头，降低纱布的加工和生产效率。此外，在织布染色后，异性纤维会在布面出现各种
色点，严重影响布面的外观质量，对棉纺企业造成巨大损失。目前，纺织工艺中通常包
含有清棉工序，清棉工序可以清除原棉中的大部分杂质，但很难将原棉中的异性纤维彻
底清除。而人工挑拣异性纤维的传统方式不仅费时费力、效率低且清理效果并不理想，
原棉中依然存在部分异性纤维。因此，如何有效检测出原棉中残留的异性纤维是降低棉
纺企业相关损失的当务之急。目前，棉纺企业多采用检测装置来检测原棉物料流(原料
流)中的异性纤维。
检测装置通常与原棉待检装置相配合，共同完成异性纤维的检测。请参看图1，待
检装置通常包括原料流溜槽1以及设置于原料流溜槽侧面的检测窗口2。原料流可以以
一定速度在原料流溜槽1中运动，而检测装置则可以通过检测窗口2检测原料流中的异
性纤维。目前，第一类异性纤维可通过CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)
相机进行有效识别；与第一类异性纤维相比，第二类异性纤维的检测难度较大，对检测
装置的精度要求也更高。目前，第二类异性纤维主要采用线阵CCD彩色摄像机进行检测，
部分检测设备也采用光电传感器和超声波检测技术。其中，线阵CCD彩色摄像机通过采
集原料流图像，并对图像进行色差分析来检测原料流中的异性纤维；光电传感技术可以
通过光电管电流信号的变化反应异性纤维与棉花的色差，电流信号经放大、处理比较，
最终可识别出原料流中的异性纤维；超声波检测技术主要基于超声波在材料中保持直线
行进，而在两种不同材料的交界处会发生反射的原理来检测原料流中的异性纤维。
然而，由于第二类异性纤维具有色浅的性质，很难从颜色上与棉花区分开来，因此，
线阵CCD彩色摄像机以及光电传感器对于第二类异性纤维的检测效果并不理想。另外，
由于超声波的传输速度没有光波快，因而对异性纤维的识别反映速度相对较慢，当异性
纤维的运动速度较快时，很有可能来不及识别，因此，超声波检测技术的效果也不够理
想。
发明内容
本发明提供一种浅色或透明异性纤维检测系统，以解决现有技术中浅色或透明异性
纤维检测装置检测效果差的技术问题。
本发明提供一种浅色或透明异性纤维检测系统，所述系统包括照明装置和图像采集
装置，所述照明装置设置于所述图像采集装置和原料流溜槽之间，用于为原料流溜槽内
的原料流提供包含有棉花和异性纤维特征波段的入射光，且所述照明装置的垂直高度高
于检测窗口的上端面或低于所述检测窗口的下端面；
所述图像采集装置还包括线阵相机镜头、用于接收透过所述线阵相机镜头的光线并
成像的线阵相机以及设置于所述线阵相机镜头和所述线阵相机之间的滤光组件，其中，
所述线阵相机镜头朝向所述检测窗口，且所述线阵相机镜头的光轴与所述检测窗口
的中心线重合；所述滤光组件的透过波段为棉花或异性纤维的特征波段。
优选的，所述系统还包括分光组件，所述分光组件设置于所述线阵相机镜头与所述
滤光组件之间。
优选的，所述分光组件为平面型分光镜，所述线阵相机包括分别位于所述平面型分
光镜透射光路的第一线阵相机和平面型分光镜反射光路的第二线阵相机。
优选的，所述平面型分光镜与所述线阵相机镜头光轴之间的夹角为45°。
优选的，所述滤光组件包括第一滤光组件和第二滤光组件，所述第一滤光组件设置
于所述分光组件和所述第一线阵相机之间，所述第二滤光组件设置于所述分光组件和所
述第二线阵相机之间。
优选的，所述第一滤光组件的透过波段为1150-1250nm、1700-1800nm或
2300-2400nm，所述第二滤光组件的透过波段为1475-1575nm、1880-1980nm或
2070-2170nm。
优选的，所述照明装置包括中空的照明主体以及设置于所述照明主体内部的光源组
件，所述照明主体侧面还设有开口，所述开口朝向所述检测窗口。
优选的，所述照明装置还包括挡光板，所述挡光板覆盖于所述光源组件朝向所述开
口的侧面上。
优选的，所述光源组件为均匀排列的多个卤素灯。
优选的，所述照明装置为激光线光源。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
化合物通常由多个基团组成，不同基团具有不同的振动方向和振动频率。当照射在
化合物表面上的入射光频率与化合物某一基团的振动频率一致时，入射光则会明显的被
相应化合物所吸收。通过全光谱范围内的波长扫描，可以获取表征化合物吸收特性的特
征波段。本发明提供的检测系统包括照明装置和图像采集装置，照明装置为原料流提供
包含有棉花和异性纤维特征波段的入射光，入射光通过检测窗口照射在原料流表面上，
包含在入射光中的棉花和异性纤维的特征波段将分别被棉花和异性纤维所吸收，剩余波
段的入射光经原料流反射后进入线阵相机镜头中，再经滤光组件的滤光作用后，透过滤
光组件的波段仅为棉花或异性纤维的特征波段，线阵相机接收滤光组件滤光后的光线并
成像。由以上工作流程可见，若原料流中掺杂有异性纤维，则异性纤维将吸收与自身对
应的特征波段，而不吸收或较少吸收棉花的特征波段，因此，当线阵相机对滤光组件滤
光后的光线成像时，无论滤光组件透过的光线是棉花的特征波段还是异性纤维的特征波
段，原料流图像中棉花和异性纤维的灰度均存在差别，从而通过以上灰度差别检测原料
流中的异性纤维。与基于棉花和异性纤维颜色差别的检测装置相比，本系统通过棉花和
异性纤维独特的光谱吸收特性检测原料流中的异性纤维，对浅色或透明异性纤维具有更
好的检测效果。此外，本系统结构较为简单、紧凑，便于组装和使用，且适合加装在其
他色选设备上。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能
限制本发明。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的待检装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中提供的一种浅色或透明异性纤维检测系统的结构示意图；
图3是本发明实施例中提供的一种照明装置的结构示意图；
图4是本发明实施例中提供的另一种浅色或透明异性纤维检测系统的结构示意图；
图5是本发明实施例中提供的第三种浅色或透明异性纤维检测系统的结构示意图；
图6是本发明实施例中提供的第四种浅色或透明异性纤维检测系统的结构示意图；
符号表示：
1-原料流溜槽，2-检测窗口，3-照明装置，4-图像采集装置，31-照明主体，32-光
源组件，33-开口，34-挡光板，41-线阵相机镜头，42-线阵相机，43-滤光组件，44-分
光组件，421-第一线阵相机，422-第二线阵相机，431-第一滤光组件，432-第二滤光组
件。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附
图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施
例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如
所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分
互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
请参考图2，所示为本发明实施例中提供的一种浅色或透明异性纤维检测系统的结
构示意图。
由图2可见，本实施例提供的浅色或透明异性纤维检测系统中包括照明装置3和图
像采集装置4，所述照明装置3设置于所述图像采集装置4和原料流溜槽1之间，用于
为原料流溜槽1内的原料流提供包含有棉花和异性纤维特征波段的入射光，且所述照明
装置3的垂直高度高于检测窗口2的上端面或低于所述检测窗口2的下端面。
棉花的主要成分为棉纤维，异性纤维的主要成分为聚乙烯和聚丙烯。
其中，棉纤维的结构式为：
聚乙烯的结构式为：
聚丙烯的结构式为：
由以上棉纤维、聚乙烯和聚丙烯的结构式可见，棉纤维、聚乙烯和聚丙烯中基团的
种类不同，不同基团的振动方向和振动频率也不同。当照射在原料流表面上的入射光频
率与棉纤维或异性纤维中某一基团的振动频率一致时，则入射光会被明显吸收，导致经
过吸收的反射光明显减少，反射光中仅包含一小部分与棉纤维或异性纤维特征波段相对
应的入射光。
通过全光谱范围内的波长扫描，可以获取表征棉纤维和异性纤维吸收特性的特征波
段，其中，棉纤维的特征波段主要包括1475-1575nm、1880-1980nm和2070-2170nm，异
性纤维的特征波段主要包括1150-1250nm、1700-1800nm和2300-2400nm。当然，以上波
段仅为棉纤维或异性纤维特征波段中的一部分，其他可以表征棉纤维和异性纤维吸收特
性的波段也可以为二者的特征波段。
本实施例中，照明装置3为漫反射筒，漫反射筒可以通过检测窗口2为原料流提供
包含有棉花和异性纤维特征波段的入射光，以便当原料流中掺入异性纤维时，与异性纤
维特征波段对应的部分入射光能够被异性纤维有效吸收。
漫反射筒设置于所述图像采集装置4和原料流溜槽1之间，且漫反射筒的垂直高度
高于检测窗口2的上端面或低于所述检测窗口2的下端面，也就是说，漫反射筒在为原
料流提供入射光的同时，不能阻碍图像采集装置4对原料流反射光的采集。
此外，由于漫反射筒提高的入射光需要经过检测窗口2照射到原料流表面，原料流
的反射光又要经过检测窗口2达到图像采集装置4，因此，检测窗口2需要对棉纤维和
异性纤维的特征波段具有较好的透过率，其材质可以为石英玻璃或者其他透射性较好的
材料。
另外，通常情况下，原料流的分散程度较高，因此，原料流中的原棉和异性纤维均
较薄，导致检测窗口2中背景材料的颜色、组成均会对异性纤维的检测精度产生较大影
响。本实施例中，背景材料可以选用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的颜色与棉花相近，且聚
四氟乙烯的特征波段也与棉纤维比较相近，因而采用聚四氟乙烯作为检测窗口2的背景
材料时，对异性纤维的检测影响较小。
本实施例中，所述图像采集装置4还包括线阵相机镜头41、用于接收透过所述线阵
相机镜头41的光线并成像的线阵相机42以及设置于所述线阵相机镜头41和所述线阵相
机42之间的滤光组件43。
本实施例中的线阵相机42与普通相机相比，具有更高的分辨率，适合对快速运动
的原料流进行分行扫描并采集图像。由于棉纤维和异性纤维的特征波段多位于近红外波
段，因此，本实施例中线阵相机42为近红外线阵相机，与红外线阵相机相对应的，线阵
相机镜头41为近红外线阵相机镜头。
本实施例中，线阵相机镜头41朝向所述检测窗口2，且所述线阵相机镜头41的光
轴与所述检测窗口2的中心线重合。由于线阵相机镜头41朝向检测窗口2，因而，原料
流的反射光可以通过检测窗口2，进入线阵相机镜头41。同时，由于线阵相机镜头41正
对检测窗口2的中心，因而，位于检测窗口2中心线两侧的原料流反射光可以对称、均
匀的进入相机镜头41内，有利于线阵相机42对原料流图像的精确采集，从而提高本实
施例通过图像灰度检测异性纤维的准确度。
本实施例中，滤光组件43的透过波段为1700-1800nm，1700-1800nm为异性纤维的
特征波段，即异性纤维在1700-1800nm波段范围内具有明显的吸收峰。当入射光照射到
原料流中的异性纤维时，大部分1700-1800nm波段的光会被异性纤维吸收，入射光中剩
余波段的光经原料流反射后进入线阵相机镜头41中，再经滤光组件43的滤光作用，最
后进入线阵相机42仅为1700-1800nm波段的光。此时，由于异性纤维对1700-1800nm波
段的光具有明显的吸收，而棉纤维吸收小部分1700-1800nm波段的光，因此，线阵相机
42获取的原料流图像中，异性纤维处的图像灰度较大，颜色较暗，棉纤维处的图像灰度
较小，颜色较亮。因此，通过原料流图像中灰度的差异，可以有效检测出原料流中的异
性纤维。
请参考图3，所示为本发明实施例中提供的一种照明装置的结构示意图。
由图3可见，漫反射筒包括中空的照明主体31以及设置于照明主体31内部的光源
组件32，所述照明主体31侧面还设有开口33，所述开口33朝向所述检测窗口2。
本实施例中，光源组件32发射的光可以通过开口33，照射到检测窗口2上，进而
照射到原料流上，为原料流提供所需入射光。光源组件32为均匀排列的多个卤素灯，卤
素灯为全波段光源，包含近红外波段，因而可以为原料流提供包含有棉花和异性纤维特
征波段的入射光。另外，LED灯具有体积小、寿命长、发热量低等优点，因而，在本发
明其他实施例中，光源组件32也可以为多个红外波段的LED灯。
本发明其他实施例中，所述照明装置3还包括挡光板34，所述挡光板34覆盖于所
述光源组件32朝向所述开口33的侧面上。挡光板34可以为具有漫反射作用的材料，光
源组件32发射的光经过挡光板34的漫反射作用再散射出去，可以提高入射光的均匀性，
从而减少外界因素对原料流图像灰度的影响，进而提高线阵相机42的成像效果和本系统
对异性纤维的检测精度。此外，照明主体31的内表面也可以涂有漫反射涂层，从而进一
步提高原料流入射光的的均匀性。
请参考图4，所示为本发明实施例中提供的另一种浅色或透明异性纤维检测系统的
结构示意图。由图4可见，本实施例提供的检测系统中包括两个照明装置3，分别位于
检测窗口2的上端面上方和检测窗口2的下端面下方，两个照明装置3可以分别从上下
两个方向对称照射检测窗口2，使用两个照明装置3可以进一步提高原料流入射光的均
匀性，进而提高本系统对异性纤维检测的准确性。
此外，本发明其他实施例中，照明装置3也可以为棉花或异性纤维特征波段的激光
线光源。由于激光线光源只发射棉花或异性纤维特征波段的激光，因此，原料流入射光
的杂散光较少，光斑一致性较好，有利于提高线阵相机42的成像效果。同样的，本发明
提供的系统中也可以包括两个不同波段的激光线光源，两个激光线光源分别从上下两个
方向对称照射检测窗口2，从而提高原料流入射光的均匀性。
请参考图5，所示为本发明实施例中提供的第三种浅色或透明异性纤维检测系统的
结构示意图。
棉纤维或异性纤维对于某些特征波段的吸光性差异不是特别大，比如，棉纤维对于
1475-1575nm波段的光吸收比较明显，但是异性纤维对于1475-1575nm波段的光也有部
分吸收，此时，仅通过一张原料流图像的灰度差异则很难准确区分原棉和异性纤维。因
此，本发明某些实施例中还包括分光组件44，所述分光组件44设置于所述线阵相机镜
头41与所述滤光组件43之间，通过分光组件44可以将线阵相机镜头41中的光分为两
路或两路以上的光，各路光在不同的线阵相机中成像，最终通过比较两个或多个原料流
图像的灰度差异来检测异性纤维。分光组件44可以为半透半反镜，也可以为波长选择型
分光镜，即以某波长为界，大于此波长的光透过，小于此波长的光反射。
本实施例中，分光组件44为平面型分光镜，平面型分光镜可以将光分为两路，与
两路光相对应的，所述线阵相机42包括分别位于所述平面型分光镜透射光路的第一线阵
相机421和平面型分光镜反射光路的第二线阵相机422。所述滤光组件43包括第一滤光
组件431和第二滤光组件432，所述第一滤光组件431设置于所述分光组件44和所述第
一线阵相机421之间，所述第二滤光组件432设置于所述分光组件44和所述第二线阵相
机422之间。
本实施例中，第一滤光组件431的透过波段为1150-1250nm，第二滤光组件432的
透过波段为1475-1575nm。当然，本发明其他实施例中所述第一滤光组件431和第二滤
光组件432的透过波段也可以为1700-1800nm、2300-2400nm、1880-1980nm或
2070-2170nm。
分光组件44分光后，各光路的成像原理和异性纤维的检测原理与以上实施例相似。
第一线阵相机421采集的波段1150-1250nm下的原料流图像中异性纤维处较暗，原棉处
较亮；第二线阵相机422采集的波段1475-1575nm下的原料流图像中原棉处较暗，异性
纤维处较原棉处亮。以上两张图像中异性纤维的灰度差异明显，因而，通过对比不同特
征波段下的原料流图像的灰度值，可以更为精确的检测出原料流中的异性纤维。
另外，在本发明的某些实施例中，平面型分光镜与线阵相机镜头41光轴之间的夹
角为45°，以便第一线阵相机421和第二线阵相机422可以垂直摆放，从而便于准确调
节两相机的视场角度。
请参考图6，所示为本发明实施例中提供的第四种浅色或透明异性纤维检测系统的
结构示意图。
由图6可见，本实施例中，分光组件44为三菱镜，三菱镜可以将光分为三路，与
三路光相对应的，线阵相机42包括分别垂直于所述平面型分光镜分光光路的第一线阵相
机421、第二线阵相机422和第三线阵相机423。滤光组件43包括第一滤光组件431、
第二滤光组件432和第三滤光组件433，所述第一滤光组件431设置于所述分光组件44
和所述第一线阵相机421之间，所述第二滤光组件432设置于所述分光组件44和所述第
二线阵相机422之间，所述第三滤光组件433设置于所述分光组件44和第三线阵相机
423之间。本实施例适用于通过对比两张原料流图像的灰度值依然无法准确检测出异性
纤维的情况，此时，可以通过三菱镜分出三路光，通过对比三张原料流图像的灰度值来
检测异性纤维。类似的，分光组件44也可以为其他分光菱镜，如四菱镜，通过对比更多
的原料流图像来进一步提高检测的准确性。
本发明提供的浅色或透明异性纤维检测系统，具有较好的检测效果，且结构简单、
紧凑，适合加装在其他色选设备上。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将
一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操
作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何
其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者
设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过
程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一
个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在
另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一
般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发
明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点
相一致的最宽的范围。