ИЗМЕРИТЕЛЬ ШИРИНЫ ДВИЖУЩИХСЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2006 года по МПК G01B7/02 G01B11/04 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в текстильном и швейном производствах для измерения ширины движущихся легкодеформируемых материалов.

Известно устройство для промера и разбраковки длинномерных полотен [пат. РФ №2098523, опубл. 10.12.97], содержащее измеритель ширины, включающий два блока попарно взаимодействующих излучателей-приемников, один из которых установлен неподвижно на кронштейне измерителя ширины, а второй выполнен с возможностью позиционирования на оцифрованной линейке в зависимости от ширины измеряемого материала, при этом оценочной характеристикой ширины является количество перекрываемых материалом излучателей. Недостатком известного устройства является труднопрогнозируемая погрешность измерения вследствие искажения ширины промеряемого материала при взаимодействии с рабочими органами и деформационной предысторией.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения ширины движущихся текстильных материалов [А.с. СССР №1776979, опубл. 11.23.92 г.], содержащее датчики боковых кромок материала, выполненные в виде линеек (комплектов) инфракрасных излучателей, установленных с тыльной стороны движущегося материала, и фотодатчиков-приемников, установленных с внешней стороны движущегося материала; блок формирования сигналов опроса линеек инфракрасных излучателей, включающий дешифратор, схему управления дешифратором, два ключевых транзисторных элемента, соединяющих выход дешифратора с линейками датчиков положения кромок материала, и коммутатор, два входа которого соединены с выходами фотодатчиков посредством электронных преобразователей, а выход через регистр текущих значений с входом микропроцессора; при этом тактовый вход схемы управления дешифратором соединен с управляющим выходом микропроцессора посредством контроллера.

Недостатком этого устройства является труднопрогнозируемая погрешность измерения ширины вследствие того, что движущийся материал (в частности, трикотажное полотно) при взаимодействии с транспортирующими органами значительно деформируется в поперечном направлении, при этом измеряется технологически искаженная ширина материала, т.е. ширина материала с деформацией в поперечном направлении.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего повышение точности измерения ширины движущихся легкодеформируемых материалов.

Поставленная задача решается тем, что измеритель ширины движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов содержит датчики положения кромок материала в виде двух линеек ИК излучателей и двух фотодатчиков приема сигналов от ИК излучателей; микропроцессор; блок формирования сигналов опроса датчиков положения боковых кромок материала, включающий дешифратор, схему управления дешифратором, два ключевых транзисторных элемента, соединяющих выход дешифратора с линейками датчиков положения кромок материала, и коммутатор, два входа которого соединены с выходами фотодатчиков посредством электронных преобразователей, а выход через регистр текущих значений с входом микропроцессора; причем тактовый вход схемы управления дешифратором соединен с управляющим выходом микропроцессора посредством контроллера, при этом измеритель ширины дополнительно содержит систему коррекции результатов измерения по результатам деформации материала, включающую генератор электрических импульсов с лампой световых импульсов; блок совпадений и блок оптоэлектронных элементов распознавания стробоскопического эффекта и формирования сигнала управления генератором оптоэлектронных импульсов и блоком совпадения, причем входы блока совпадения скоммутированы с выходом блока распознавания стробоскопического эффекта и генератора электрических импульсов, при этом один выход блока совпадения связан с входом генератора импульсов, а второй посредством контроллера скоммутирован с микропроцессором.

На чертеже показана структурно-кинематическая схема измерителя ширины.

Измеритель ширины содержит датчики кромок измеряемого материала, включающие две линейки (комплекта) 1 и 2 инфракрасных (ИК) излучателей, располагающиеся по боковым сторонам разбраковочного стола 3, причем линейка 1 установлена неподвижно, а линейка 2 имеет возможность перемещаться относительно стола 3 в поперечном направлении; и фотодатчики-приемники 4 и 5, установленные над линейками излучателей на регулируемой высоте 1...1,5 м.

Фотодатчик-приемник 4 установлен неподвижно относительно линейки 1 и, соответственно, одной боковой кромки материала, а фотодатчик-приемник 5 установлен на середине хода регулируемого положения линейки 2, которая имеет возможность перемещаться в поперечном направлении для настройки измерителя на заданную (ярлычную) ширину материала. ИК излучатели, входящие в состав линеек 1 и 2, расположены с заданным шагом, определяющим заранее установленную и технически допустимую погрешность измерения.

Измеритель ширины также включает блок управления 6, который задает режим работы дешифратора 7, выход которого через транзисторные ключи 8 и 9 подключен к линейкам 1 и 2 излучателей ИК импульсов и, кроме того, тактирует работу коммутатора 10, на вход которого также поступают сигналы от электронных преобразователей 11 и 12, входы которых, в свою очередь, скоммутированы с выходами фотодатчиков-приемников 4 и 5.

Выход коммутатора 10 подключен к входу регистра 13 текущих значений ширины, выход которого через контроллер 14 скоммутирован с процессором 15.

Кроме того, измеритель ширины содержит систему коррекции результатов измерения ширины, включающую оптический усилитель 16, увеличивающий изображение структурных элементов материала; блок 17 оптоэлектронных элементов распознавания стробоскопического эффекта и формирования сигнала, управляющего генератором импульсов 18 с программно-цикловым устройством, который задает частоту генерации световых импульсов лампой 19, и одновременно управляющего блоком совпадения 20, передающим значения частоты стробоскопического эффекта в случае его появления через контроллер 14 в процессор 15, где вычисляются значения ширины материала с учетом величины его поперечной деформации.

Работает устройство следующим образом.

При подаче на один из входов блока управления 6 серии электронных импульсов длительностью τ_i (дополнительный генератор, не показанный на чертеже), а на второй его вход разрешающего сигнала микропроцессора 15 через контроллер 14, на выходе блока 6 формируются импульсы в количестве, равном общему числу излучателей в линейках 1 и 2, подаваемые на вход дешифратора 7. С выхода дешифратора 7 импульсы через электронные ключи 8 и 9 поступают на входы инфракрасных излучателей 1 и 2, которые генерируют заданную последовательность ИК импульсов.

Последовательность ИК импульсов с не затемненных промеряемой тканью излучателей улавливается фотодатчиками-приемниками 4 и 5, преобразуется в электронных преобразователях 11 и 12 и поступает на вход коммутатора 10, управляющего последовательностью пропуска сигналов от фотодатчиков-приемников 4 и 5 в регистр 13 текущих значений ширины. Во избежание ложных срабатываний коммутатор 10 обеспечивает пропуск сигналов от фотодатчика-приемника 4 при подаче последовательности ИК импульсов от линейки 1 излучателей и блокирует прохождение импульсов от фотодатчика 5 и, наоборот, пропускает импульсы от фотодатчика-приемника 5 при выработке последовательности ИК импульсов линейкой 2 излучателей и блокирует прохождение импульсов от фотодатчика-приемника 4.

Последовательность импульсов с выхода коммутатора 10 подается на вход регистра 13 текущего значения ширины, в котором хранится значение количества импульсов, поступивших от незатемненных излучателей за каждый цикл работы, являющееся показателем величины отклонения ширины движущегося материала от предварительно конкретно заданного значения. Это значение с выхода регистра 13 текущего значения ширины через контроллер 14 поступает в микропроцессор 15, в котором происходит обработка информации с одновременной корректировкой результатов измерения ширины материала.

Корректировка результатов измерения ширины с учетом поперечной деформации производится по результатам распознавания стробоскопического эффекта, наблюдающегося при совпадении скорости движения структурных элементов измеряемого материала с частотой работы генератора 18 и, соответственно, лампы световых импульсов 19, что осуществляется блоком распознавания 17. При этом блок распознавания 17 формирует сигналы, разрешающие прохождение значений частоты (ξ) стробоскопического эффекта от генератора через блок совпадения в микропроцессор.

Величина продольной деформации материала (ε) в зоне измерения определяется следующим образом:

где h₀ - размер структурного элемента переплетения материала в

недеформированном (свободном) состоянии, а h_i - размер структурного элемента этого переплетения в напряженно-деформированном состоянии

Если V₀ - линейная скорость движения материала, t - время перемещения структурного элемента переплетения на один шаг, тогда:

Поскольку согласно условиям стробоскопического эффекта:

ξ₀ и ξ_i - частоты работы генератора 18 и лампы световых импульсов 19, при которых наблюдается стробоскопический эффект при движении материала соответственно в недеформированном и деформированном состоянии, то относительная деформация материала в продольном направлении определяется как:

Частота стробоскопического эффекта (ξ₀) для недеформированного состояния материала вводится в микропроцессор 15 в качестве исходных данных.

Параметр ξ_i определяется следующим образом.

При движении материала 21 по поверхности стола генератор 18 непрерывно или дискретно в программно-цикловом режиме изменяет в заданном диапазоне частоту работы лампы световых импульсов 19. Сигналы этой частоты поступают также на один из входов блока совпадения 20. При совпадении частоты работы импульсной лампы 19 со скоростью движения материала (частотой смены изображения структурных элементов переплетения ткани) получают квазиустановившееся изображение, которое является четко распознаваемым благодаря оптическому усилителю 16. Наличие деформации приводит к изменению структуры элементов переплетения ткани. Это изменение структуры является информативным для определения величины продольной и, как следствие, поперечной деформации движущегося материала.

Блок распознавания 17 фиксирует появление стробоскопического эффекта и формирует на одном из входов блока совпадения 20 управляющие сигналы, разрешающие передачу в режиме реального времени значений частот стробоскопического эффекта (ξ_i) с одного из выходов блока 20 через контроллер 14 в микропроцессор 15. Одновременно на втором выходе блока 20 формируются команды, управляющие режимом работы генератора импульсов 18.

На основании поступивших данных и с учетом связи между величиной продольной и поперечной деформации микропроцессор производит корректирующий перерасчет результатов измерения ширины по следующему алгоритму:

B_i=[B_Я-H(n+K)](1+νε_i),

где В_i - текущая ширина; В_Я - ярлычное значение ширины; Н - шаг расположения ИК излучателей; n - количество излучателей в одной линейке; значения которых вводятся в микропроцессор 15 в качестве исходных данных. К - количество открытых излучателей определяется автоматически в рабочем режиме; V - коэффициент Пуассона, который выбирается в зависимости от ассортимента и вида материала.

Рабочий цикл измерителя ширины задается (тактируется) разрешающим сигналом микропроцессора 15.

Кроме того, микропроцессор 15 реализует алгоритм, по которому при отклонении текущей ширины (B_i) от заранее установленного значения на величину, больше допустимой (Δ_доп), ее значение записывается в память микропроцессора, т.е. при выполнении условия параметрширины B записывается в память микропроцессора.

При наличии датчика длины (на рисунке не показан) можно формировать массив длин, для которых наблюдается отклонение ширины от допустимой величины, и значение этого отклонения.

Таким образом, технический результат предлагаемого устройства заключается в том, что при его использовании в технологическом оборудовании для промера ширины рулонных легкодеформируемых материалов оно позволяет получить более достоверную информацию о характере изменения ширины по всей длине рулона, что соответствует уменьшению погрешности измерения. Благодаря этому предлагаемое устройство позволяет повысить коэффициент использования материала при его переработке в изделия.

Измеритель ширины содержит датчики положения кромок материала в виде двух линеек инфракрасных излучателей и фотодатчики; микропроцессор; блок формирования сигналов опроса датчиков, включающий дешифратор со схемой управления, и коммутатор, два входа которого соединены с выходами фотодатчиков, а выход через регистр текущих значений с входом микропроцессора, при этом тактовый вход схемы управления дешифратором соединен с управляющим выходом микропроцессора посредством контроллера; а также систему коррекции результатов, имеющую в своем составе измеритель продольной деформации, включающий оптоэлектронное устройство распознавания стробоскопического эффекта, генератор электрических импульсов, импульсную световую лампу и блок совпадения. Технический результат - уменьшение погрешности измерения, способствующее повышению коэффициента использования материала при его переработке в изделия. 1 ил.

Измеритель ширины движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов, содержащий датчики положения кромок материала в виде двух линеек ИК излучателей и двух фотодатчиков приема сигналов от ИК излучателей, микропроцессор, блок формирования сигналов опроса датчиков, включающий дешифратор, схему управления дешифратором, два ключевых транзисторных элемента, соединяющих выход дешифратора с линейками датчиков положения кромок материала, и коммутатор, два входа которого соединены с выходами фотодатчиков посредством электронных преобразователей, а выход через регистр текущих значений с входом микропроцессора, при этом тактовый вход схемы управления дешифратором соединен с управляющим выходом микропроцессора посредством контроллера, отличающийся тем, что измеритель дополнительно содержит систему коррекции результатов измерения, включающую генератор электрических импульсов с лампой световых импульсов, блок совпадения и блок оптоэлектронных элементов распознавания стробоскопического эффекта и формирования сигнала управления генератором электрических импульсов и блоком совпадения, причем входы блока совпадения скоммутированы с выходом блока оптоэлектронных элементов распознавания стробоскопического эффекта, при этом один выход блока совпадения связан с входом генератора оптоэлектронных импульсов, а второй посредством контроллера скоммутирован с микропроцессором.