本发明涉及一种染色的工艺方法， 特别是一种染色机水洗程序的检测 和控制方法。 背景技术

在织物印染工艺中， 织物被置于容器内， 并利用容器内的染液为织物 上色。 当上色步骤完成后， 染液会被排出， 而织物上仍会残留部分染液。 清洗织物须导入清洁剂稀释容器内及织物上的 染液。 此工序会被重复数次 直至织物表面清洁为止。 然而织物染色时如何及时掌握染液的颜色？ 如何 及时界定织物清洁的程度？ 这些参数的决定是很重要的， 因为它能直接影 响印染的效果及生产成本。 传统的方法是依靠行业经验来决定导入染料或 清洁剂的次数、 份量和清洁时间， 但这种依靠经验的操作难以准确。

经研究发现， 由于染液内氯化纳含量与其浓度有直接关系， 而氯化纳 监测技术亦较简单， 所以在印染工业中已有采用在清洗过程中实时 监测容 器中染液的氯化纳含量以估算容器内的染液浓 度的方法。 当氯化纳的含量 超出某水平时机器会不断运行清洗程序直至浓 度达标为止。 然而同一份量 但不同颜色的染液比较下， 其氯化纳含量亦有不同。 即同一氯化纳含量的 两种颜色， 其浓度可能有所不同。 该检测方法存在着严重缺陷， 不能准确 反映机器内染液的浓度。

因此， 在印染工艺中非常急需一种适用于高温高压的 印染环境中能及 时检测染液颜色状况的检测和控制方法。 发明内容

本发明解决的技术问题是， 克服上述已有技术的不足和缺陷， 提供一 种新型的染色机水洗程序检测和控制方法。

本发明方法的步骤是： 把染色机染色的容器内盛载的染液引入染液测 量腔室；

由发射装置发出光束， 光束穿过染液测量腔室中的染液后， 由接收装 置接收和收集；

接收感应装置连接至主控制系统， 主控制系统对接收感应装置传送来 的数据分析， 利用颜色数据界定染液的浓度；

主控制系统根据所界定的染液的浓度及其它指 标参照设定值选择排放 口将染色的容器内盛载的染液分阶段排放；

主控制系统在检测到的颜色或其变化率达到设 定值时控制清洗程序停 止。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述发射装置 发射出的光束是 LED灯发出的白光。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述的接收装 置是 RGB传感器。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述的染液测 量腔室的出入口分别装置有阀门， 于染液充满所述腔室时关闭一段短暂时 间并完成对染液的检测后， 再次将染液引入测量腔室并再次对染液检测， 如此重复进行， 连续检测测量腔室内的染液。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述的染液是 清洗染织物的水溶液。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述的设定值 由主控制系统的计算机控制和储存。

本发明提供的一种染色机水洗程序的检测和控 制方法， 所述的步骤是 在每一批次的染色开始之前和完结后注入检测 腔室纯水净化检测腔室同时 校准检测器读数。

与现有技术不同， 本发明方法实时直接撷取染液颜色的数据， 能更精 确地计算并预测颜色上的变化。

可视光谱由红、 绿、 蓝三原色组成， 颜色数据的记录亦以 RGB三项指 数作为表达方式， 三项指数的升降便可代表颜色变换的过程。 比如在染色 过程中， 染料被逐步注入染色机的溶液内， 染液的颜色是不断变化的， 从 颜色 A而最后达到某一颜色 B, 两种颜色可以用以下的方式表达： A = (a!, a ₂ , a ₃ )

B = (b _1; b ₂ , b ₃ ) 以数学矩阵的形式， 分别记录不同颜色的 RGB指数， 而矩阵内的三个 单元则分别代表 RGB三项指数的高低。假设以上矩阵中 al及 bl分别代表 颜色 A及颜色 B的 R (红色） 指数， 两者相减便等于颜色从 A到 B时 R 指数的变幅。 溶液和染料的份量是已知的， 加上染色过程的时间是可以量 度的， 从以上几项因子便可构建成一数学模型， 显示不同染料对染液颜色 的影响， 以表达溶剂、 染料、 时间三项因素与颜色变化之间的关系。 藉以 一公式去表达各种染料的特性（对颜色指数 RGB的变化）并记录于操作系 统内， 便可计算处染预想颜色所需要的染料份量和时 间。

检测染液中 RGB指数需透过控制电路中的 RGB传感器所实现。 所述 的 RGB传感器是一种感光装置，靠投射白光至被检 测的染液并采集其折射 的光束， 转换成三种电压信号 (vl, v2, v3)。 通过大量收集数据及统计分析， 这三种电压信号的高低与 RGB 的读数可构成一数学关系模型。 以颜色 A 所包含的指数 (al, a2, a3)为例， 用函数的表达方式是：

a ₂ =/ ₂ (v丄， v ₂ , v ₃ ) 换言之， 控制器藉读取三个电压数据， 便可计算出被检测染液的 RGB 指数。然而折射到传感器的光束会受白光的强 度所影响。 同一颜色的染液， 假如白光的强度有变， 传感器的读数会有不同， 错认成较浅或较深的颜色， 做成误差。 故此白光的强度因素亦纳入所述的数学模型中 ， 使计算出来的 RGB指数已包含白光强度的补偿值， 以得出更准确的数据。 用函数的表达 方式可进一步理解作：

其中) (代表投射白光所需的电流值。其电流大小与� �光的强弱有直接关 系，而电流大小是控制系统能监测的一种电路 信号。故此 RGB指数的计算通 过收集传感器发出的三个电压信号， 辅以白光电流值作为函数中的其中一 个变量。 本发明通过检测染液的 RGB指数来实时检测染液的颜色状况， 并通过 控制中心的计算机系统实现对染色机染色及水 洗程序的控制。 以往在漂洗过程中， 决定漂洗程序完结是以人眼观测染液颜色的变 化 而决定的， 即使反复处染同一颜色及载量的批次其决定亦 不尽相同。 本发 明采用数字化的颜色表示方式， 可准确界定漂洗程序完结的条件， 只需设 定检测器回馈的染液颜色数据符合若干条件， 便可更客观地处理每一批次 的运行参数。 如将漂洗程序的终结点设定为某个指定的颜色 C: (c _l5 c ₂ , c ₃ ) o 当漂洗过程正在进行， 染液的浓度不断下降， 颜色亦会逐渐变淡。 直至颜 色检测器测出的染液颜色与设定颜色的三原色 指数 _Cl , c ₂ , c ₃ 吻合，系统便定 义漂洗程序的完结， 执行与程序完结有关的动作， 例如关闭注入清洁剂的 阀门。

本发明的主要特点是利用光束穿透染液并收集 其反射光进行数据分 析， 并计算其染液浓度。 经实际测量此方案比现有技术准确度大大提高 。

本发明能够直接撷取染液颜色数据， 作为染色或清洁步骤的参考， 提 高可靠性， 并能准确预测染料或清洁剂的用量， 减少不必要的消耗， 节省 成本。 附图说明

图 1是本发明实施的装置示意图。

图 2是本发明应用于染色机上的示意图。

图 3是本发明用于控制多个排水阀门的示意图。 附图中：

1 染液颜色检测装置

2 测量腔 3 测量腔入口

4 测量腔出口

5 (包括 5A、 5B ) 透镜

6 清洗管道

7 光束发射装置

8 光束接收装置

9 内法兰

10 外法兰

11 防漏密封垫

12 硅圈

13 染色机

14 循环喉路

15 控制器

16 过滤器

17 入水阀

18 排水阀

19 第二排水阀 具体实施方式

下面通过附图和实施例， 对本发明作进一步的阐述：

本发明实施例是通过一种染色机染液颜色检测 装置来实现。

图 1是本发明实施例采用的一染色机染液颜色检� �装置剖面视图。 图 1中测量腔 2的腔壁有测量腔入口 3， 测量腔 2顶端连接测量腔出 口 4。 测量腔 2两端各安装一个内法兰 9， 大小相配合的外法兰 10与内法 兰 9用螺丝相连。 两端的内外法兰之间分别夹有透镜 5A、 5B, 内法兰 （9) 及外法兰 （10 ) 与透镜 （5 ) 之间设有防漏密封垫 （11 )， 外法兰 （10 ) 与 光束发射装置 （7 ) 及光束接收装置 （8 ) 之间设有硅圈 （12)。 （图 1 中左 侧的外法兰和内法兰是外观视图， 右侧的外法兰和内法兰是剖面视图）。外 法兰外两端分别有一个光束发射装置 7 以及一个光束接收装置 8。 测量腔 壁的上方置有清洗管道 6。 测量腔入口及测量腔出口均连接染色机内的染 液循环， 使本实施例的 通道成为染液主循环的一部分并独立地形成一 副循环。 测量腔入口及测量 腔出口分别位于测量腔旁边及顶部， 当测量腔注入染液时， 光束发射装置

7发射出的光线通过透镜 5A后穿过测量腔中的染液， 再通过透镜 5B, 由 光束接收装置 8接收。 如图 1所示， 图 1的箭嘴标示出光线的走向。

测量腔入口 3连接染液循环系统， 染液经测量腔入口 3进入测量腔， 作为检测器对染液色度验测的试样。 染液经过测量腔之后会经测量腔出口 4流出。

如图 1 的箭嘴所示， 在测量腔中有染液的情况下， 位于测量腔一端的 光束发射装置 7发出的光束会依次通过外法兰中间的小孔， 透镜， 内法兰 中间的小孔， 测量腔内的染液试样， 另一端的外法兰中间的小孔， 透镜， 内法兰中间的小孔， 到达光束接收装置 8。 光束接收装置收集到的信息经 过控制器 15分析染液的颜色。

本实施例将颜色检测技术应用于染色机， 并结合染色机自动控制系统 将检测器提供的数据应用于染液的控制， 以颜色检测数据作为染液调节的 指标， 并可以执行染色机的任何指定动作和程序。

所述的动作包括容器上各种功能的执行或停止 ， 例如其中一项以颜色 检测作为操作指针的功能是容器的排放功能。 容器的流体出口可以采用分 流设计， 使所述容器拥有多于一个排放口， 以污水浓度的高低划分处理， 减低污水处理的成本， 污染度偏低的排放液可被循环使用。 借着量测到不 同颜色数据以界定污水的浓度， 再以主控制系统选择合适的排放口将污水 分阶段处理。 其具体实现的方式是， 当清洗程序开始时， 容器内残余染液 的浓度较高， 这时可使用其中一条排水喉路， 当浓度逐渐降低至一定程度 时， 便使用另一条排水喉路。 这样较污浊和较清澈的水能被分开处理， 通 过弓 I入本发明实施于染色机上实现分流排放功能� �是本发明另一优胜之处。

所述程序可由清洗织物的基本例子说明。 于织物处染过后， 一般情况 下容器中装载着浓度非常高的染液， 而循环喉路上的颜色检测装置亦侦测 到相若的数据。 这时透过中央处理系统启动默认的清洗程序， 所述程序于 染色机上执行的动作是： 开启入水阀引入清水， 同时开启排水阀维持水位 稳定， 循环泵不停地将染色机内的流体搅动。 此动作使容器内的染液被导 入的清水稀释， 而颜色检测系统所读取的颜色数据亦不断变化 。 透过中央 处理系统默认的参数， 使检测到的颜色或其变化率达到某一界限时停 止清 洗程序。 程序完结后， 容器内的染液浓度便达至预想的水平， 做出清洗的 效果。 所述的颜色界限由操作人员按其经验输入并由 中央处理系统储存记 录， 于往后处染织物时可透过已输入的设定重复上 述的步骤， 实现操作自 动化。

在图 2的实施例上， 显示了一种装置有颜色检测器 1的染色机 13。 所 述染色机包含一容器装载染液及织物，其中所 述容器有一循环喉路 14让染 液于染色机上运行， 所述循环喉路上有一循环泵提供动力促使染液 行走。 一个毛屑过滤器 16安装在循环喉路位于染液检测器前的位置上� ��将染液中 的毛屑隔除。

所述容器接驳一流体入口以导入染液或清洁剂 等处染织物所使用的化 学品， 一流体出口提供排放通道将容器内不需要的化 学品从容器中排走。 所述流体入口和流体出口均分别连接入水阀 17和排水阀 18。 入水阀及排 水阀的开关连接至染色机的控制器 15。 颜色检测系统位于循环喉路上， 使 染液通过所述系统。 系统实时检测颜色并透过连接线将数据传输至 中央处 理系统。 所述中央处理系统内置一数学模型， 并依据所述模型将接收到的 颜色数据变换成相对的控制指令， 控制入水阀和排水阀的开关。 颜色数据 与阀门开度的关系可藉由变换数学模型中的因 子而更改， 以配合理想的效 果。

图 3显示了一种备有两个排水阀门的染色机设置� � 拥有多于一个排水 阀门可配合颜色检测系统提高其应用性。 其实施方式是透过分析腔体中的 染液颜色来决定阀门的开关动作，这步骤尤用 于排放染液或洗水的程序中。 比如说， 系统默认程序的终结点为某个指定的颜色 D: (d _l5 d ₂ , d ₃ )o颜色检测 系统实时将量度到的 RGB数值传送至控制系统中，直至颜色检测器测 出的 染液颜色与设定颜色的三原色指数 （亦即 RGB数值） d ₂ , d ₃ 吻合， 控制 系统便定义该程序的完结， 执行与程序完结有关的动作， 而图三所示的动 作便与机器上的阀门有关。 透过以染液颜色决定机器上的阀门开关， 可做 出改变染液颜色或保持染液于目前状态的效果 。

比如说染液颜色到达某设定值而开启阀门， 容许外来的溶剂混入染液 中以改变其特性， 可视为一种自动化的染液调整方式。 借着了解染液颜色 与其化学形态的关系， 可准确判断染液的状况， 而根据所属工艺于特定的 时候注入不同助剂， 取代以肉眼观察变化而导致注料时机上的偏差 。 相反 地亦可设定到达某色度而关闭阀门， 以隔绝染液与外来物料接触而停留在 某种状态， 让织物与染液于稳定的状态下进行上色、 固色或清洁等染色常 见的步骤。

图 3的染液循环系统设置有一个注入点和两个排� �点， 分别由入水阀

17、 排水阀 18和第二排水阀 19控制。 三个阀门的动作由控制器 15控制， 可借着三个阀门之间的开关组合动作改变染液 的状况， 而执行这些动作的 先决条件则由颜色检测装置所检测到的数据决 定。 举例说从不同的颜色去 选择开启适合的排水阀， 方便进行分类处理， 亦可同时开启入水阀， 不断 稀释染液以达至洗水效果等。 这些动作是本技术领域人士可预想到的， 关 键是对颜色检测器的应用和阀门之间的控制关 系。

当然， 在一台染色机的中央处理系统中， 可以控制的不只限于入水和 排水阀门。 任何阀门以外的执行器或促动装置也可能成为 与颜色检测器相 连的终端控制， 例如点亮机器上的一盏指示灯， 也是一种简单常见的设计。 本发明可视为一种染色机上的传感器。

由于染色机都会用作处染不同颜色的织物， 为避免染色结束后染

种液 量腔室内剩余的染液影响下一批次检测的准确 性， 本实施例采用了一 测净 化腔室同时校准检测器读数的方法， 将染液测量腔室连接至提供纯水 （指 光学纯水） 的源头， 在每一批次的染色开始之前或完结后注入腔室 并由系 统读取纯水的颜色数据作为每一批次的绝对参 考值。