УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК G01B7/04 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины легкодеформируемых материалов в трикотажном, швейном и текстильном производстве.

Известно устройство (А.с. СССР №1557449, опубл. 15.04.90) для измерения длины листовых материалов, содержащее пневматические транспортирующие барабаны, представляющие собой две воздушных камеры, объединенные гибким воздухопроводом; транспортер; опорный барабан для разматывания рулонного материала; привод для перемещения материала; систему намотки и измерительную систему, включающую средство регистрации и преобразования информации о перемещении материала между эластичными поверхностями пневматических барабанов. Недостатком этого устройства является погрешность измерения длины, обусловленная возможным проскальзыванием материала относительно измерителя.

Наиболее близким к заявляемому является устройство (А.с. СССР №1760311, опубл. 07.09.92) для измерения длины текстильных материалов, содержащее привод транспортера и подачи материала, механизм асинхронной подачи материала на транспортерную ленту, включающий подающие валики; транспортерную ленту со стационарно установленной на ней эталонной длиной; средство для прижима материала к транспортерной ленте, выполненное в виде механических схватов; систему динамической коррекции результатов измерения, включающую подвижную метку, закрепленную на одном из схватов ткани с транспортерной лентой, и датчики положения материала; датчик текущей длины, закрепленный на валу приводного барабана и содержащий диск с прорезями и оптоэлектронную пару; а также блок управления, включающий регистр динамической коррекции, регистр текущей длины и процессор.

Недостатком известного устройства является возможность повреждения легкодеформируемых материалов, поверхность которых чувствительна к ударным механическим воздействиям, создаваемым элементами схватов, при их периодическом технологическом включении и отключении, что нередко ведет к повреждению материала, а также появлению отказов в работе системе схватов, работающих в циклическом режиме.

Кроме того, известное устройство не обеспечивает достаточно высокой точности измерения, которая, в частности, зависит от длины стационарной эталонной меры. Это связано с тем, что в случае некратности меток измерительного диска величине этой длины или из-за случайного их несовпадения с метками начала и конца считывания материала, что объективно устранить невозможно, коррекция получаемой информации по неподвижной эталонной мере порождает погрешность, влияющую на точность измерения. Для каждого цикла корректирования абсолютное (Δ S)_max и относительное (Δ )_mах значения этой погрешности равны:

где Δ ϕ _max - абсолютная погрешность, определяемая зоной нечувствительности (дискретности) считывания меток оптронного диска; K - коэффициент передачи измерительной схемы, представляющий собой отношение перемещения (длины материала) к углу поворота оптронного диска.

Отсюда следует, что погрешность коррекции уменьшается с увеличением эталонной меры длины l_э. Однако на выбор величины l_э накладываются конструктивные ограничения, так как ее увеличение ведет к возрастанию габаритов измерительной системы.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего расширенные технологические возможности, повышение качества измерительного процесса, надежности и точности измерения.

Поставленная задача решается устройством для измерения длины легкодеформируемых материалов, содержащим привод подачи и перемещения материала; механизм подачи материала в зону измерения, включающий подающие валики; мерный ленточный транспортер; датчик длины, связанный с приводным валиком ленточного транспортера; систему динамической коррекции результатов измерения с флажком-меткой и датчиком положения; механизм сцепления мерной ленты с движущимся материалом; блоки регистрации текущего значения длины и коррекции результатов и процессор, при этом средство сцепления мерной ленты с движущимся материалом выполнено в виде неприводного эластичного ленточного движителя, зеркально установленного над приводным мерным ленточным транспортером и кинематически связанного с ним посредством сил трения, причем длина приводного ленточного транспортера представляет собой эталонную меру длины, а выходы блока регистрации текущей длины и блока коррекции результатов измерения скоммутированы с процессором.

Устройство наглядно представлено на чертежах, где на фиг.1 показана расчетная схема взаимодействия эластичных движителей (приводного и неприводного ленточных транспортеров) с измеряемым материалом, на фиг.2 - схема первичного преобразователя линейных перемещений, осуществляющего преобразование данных измеряемой длины в количество импульсов, подаваемых в систему регистрации и коррекции результатов измерения устройства; на фиг.3 - структурно-кинематическая схема устройства.

Устройство содержит привод первичного преобразователя линейных перемещений материала (см. фиг.3), включающий двигатель 1, муфту 2, клиноременную передачу 3, червячный редуктор 4 и цепную передачу 5; первичный преобразователь линейных перемещений 6 (см. фиг.2), включающий эластичную замкнутую транспортерную ленту (эластичный движитель) 7, натяжной валик 8, приводной валик 9, оптронный диск 10 с метками и оптронный датчик длины (оптронную пару) 11; систему динамической коррекции результатов измерений, включающую светонепроницаемую метку-флажок 12, консольно закрепленную на эластичном движителе 7, датчик 13, определяющий цикл считывания эталонной меры длины (l_эi); неприводной транспортер 14 (см. фиг.1), включающий замкнутую эластичную ленту 15, аналогичную движителю 7, и два свободно вращающихся валика 17 и 18; механизм подачи материала, включающий электромагнитную муфту 19, клиноременную передачу 20, червячный редуктор 21, цепную передачу 22 и транспортирующие валы 23 и 24; механизм перемещения материала по опорной поверхности 25, включающий цепную передачу 26, передающую вращение приводного валика 9 приводному барабану 27, и прижимной валик 28; а также систему регистрации и коррекции результатов измерения в каждом цикле, включающую блок 29 управления информационным регистром коррекции 30, регистр 31 текущего значения длины, микропроцессор 32 и оптоэлектронные элементы 33 для формирования команды начала и завершения измерения длины материала.

Транспортерная лента 7 преобразователя линейных перемещений 6 выполняет одновременно функции движителя и нестационарной эталонной меры длины: закрепленная на ней метка определяет начало и конец измерения собственной длины транспортерной ленты по линии ее нулевой деформации, служащей эталонной мерой длины (l_эi). При этом эталонная мера длины определяется с точностью на порядок больший, чем та, которую обеспечивает измерительная схема.

При использовании транспортерной ленты в качестве нестационарной эталонной меры длины вследствие дрейфа ее деформации в процессе эксплуатации возможно присутствие погрешности, вносимой коррекцией в результаты измерения.

Однако благодаря автокорректированию коэффициента динамической коррекции (где n_эi - количество импульсов с датчика длины, соответствующее текущей эталонной мере l_эi), значение этой погрешности не только не превышает значения максимально возможной погрешности, а напротив, имеет тенденцию к снижению вследствие реального увеличения длины транспортерной ленты как эталонной меры из-за накапливающейся ее остаточной деформации.

Устройство работает следующим образом.

Легкодеформируемый материал 34 через приводной 23 и прижимной 24 валики вручную подают в заявляемое устройство. Свободный срез материала заправляют между эластичным движителем 7 первичного преобразователя 6 и эластичным движителем 15 неприводного транспортера 14. Далее полотно в той его части, которая свободно скользит по опорной плоскости 25, заправляют на приводной барабан 27 под прижимной валик 28 для надежности сцепления материала с поверхностью барабана 27.

Разрешение на запись текущей информации о длине материала возникает с момента поступления сигнала от оптоэлектронного элемента 33 и формирования команды для прохождения импульсов текущего значения длины от оптоэлектронного датчика 11 на вход блока 31.

Постоянную скорость движителю 7 задает приводной валик 9, соединенный посредством кинематической передачи с двигателем 1. Измеряемый материал в ходе процесса постоянно находится между эластичными движителями 7 и 15. Конструктивно заложенное усилие сжатия этих эластичных движителей, создаваемое валиками нижней и верхней транспортерной ленты, обеспечивает их надежное сцепление и совместное синхронное движение с находящимся между ними материалом.

В зоне сжатия движителей образуется прямолинейная плоскость надежного и технологически необходимого контакта движителей с измеряемым материалом.

Скорость продвижения измеряемого материала, сообщаемая ему эластичным движителем, в любой точке зоны контакта с последним имеет одно и тоже значение, что подтверждается математическими расчетами.

Окружная скорость двух произвольно выбранных точек М и N (см. фиг.1) на наружной поверхности одного из движителей определяется как:

V₁=R₁ω_{; V2=R2ω;}

где

Тогда

Скорости в направлении поступательного движения материала будут определяться как:

Следовательно:

Таким образом, скорость продвижения материала не зависит от степени удаленности от поверхности приводных валиков. Это условие обеспечивает постоянство коэффициента передачи измерительной системы.

При вращении диска 10, имеющего прорези и оптически взаимодействующего с датчиком 11, формируются импульсы, которые поступают на входы блоков 30 и 31. При этом сигналы о прохождении метки-флажка 12 относительно датчика 13 подаются на блок управления 29, который по одному из выходов формирует команду обнуления регистра 30 и передачи информации в микропроцессор, а по второму выходу дает разрешение на запись в него импульсов, поступающих от датчика 11 текущей длины материала.

Микропроцессор 32 согласно предварительно внесенному коду начального значения эталонной длины l_э0 осуществляет управление потоками информации и выполняет расчеты согласно следующему алгоритму:

где (К_D)₀ - исходное значение коэффициента динамической коррекции; l_Э0 - эталонная мера длины (длина движителя по линии его нулевой деформации); n_Э0 - количество импульсов, соответствующее эталонной мере длины; i - индекс цикла расчетов, соответствующих циклам прохождения приводного движителя 7 (а именно его метки-флажка 12) относительно датчика 13; , - откорректированное значение текущей длины материала и соответствующее ей количество импульсов; (Δ l)_ост, (Δ n)_ост - участок материала, длина которого по значению меньше эталонной меры (некратный l_Эi), и соответствующее ему количество импульсов, L_ф - фактическая длина измеряемого материала (суммарная).

Таким образом, согласно каждому очередному сигналу от датчика 13 блок управления 29 формирует передачу импульсов текущей длины от преобразователя линейных перемещений 6 в блок 30, откуда информации поступает в микропроцессор, который через блок сопряжения циклически запрашивает информацию из блока 31 регистрации текущей длины и ведет расчет суммарного значения длины.

После того, как материал пройдет отметку датчика 33 о завершении процесса измерения (конец материала), процессор формирует команды завершения расчета по определению фактической длины (L_Ф), остановки привода устройства и вывода информации на монитор.

Таким образом, устройство обеспечивает достижение поставленной технической задачи, что является техническим результатом изобретения.

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины легкодеформируемых материалов в трикотажном, швейном и текстильном производстве. Устройство содержит привод подачи и перемещения материала; механизм подачи материала в зону измерения с подающими валиками; преобразователь линейных перемещений, включающий мерный ленточный транспортер; оптронный датчик длины, связанный с приводным валиком преобразователя линейных перемещений; систему динамической коррекции результатов измерения; средство сцепления мерной ленты с движущимся материалом и блоки регистрации и коррекции результатов измерения, скоммутированные с процессором. Средство сцепления мерной транспортерной ленты с движущимся материалом выполнено в виде неприводного эластичного движителя, установленного над приводным мерным транспортером и кинематически связанного с ним посредством сил трения, при этом эталонная мера длины представляет собой длину приводного транспортера. Технический результат - расширение технологических возможностей устройства, повышение качества измерительного процесса, а также улучшение надежности и точности измерения. 3 ил.

Устройство для измерения длины легкодеформируемых материалов, содержащее привод подачи и перемещения материала, механизм подачи материала в зону измерения, включающий подающие валики, приводной мерный ленточный транспортер, датчик длины, связанный с приводным валом ленточного транспортера, средство сцепления мерного транспортера с движущимся материалом, средство динамической коррекции результатов измерения с флажком-меткой и датчиком положения, блок регистрации текущего значения длины, блок коррекции результатов и процессор, отличающееся тем, что средство сцепления мерного транспортера с движущимся материалом выполнено в виде неприводного эластичного ленточного движителя, зеркально установленного над приводным мерным ленточным транспортером и кинематически связанного с ним посредством сил трения, при этом длина приводного ленточного транспортера представляет собой эталонную меру длины, а выходы блока регистрации текущего значения длины и блока коррекции результатов измерения скоммутированы с процессором.