Способ измерения диаметра волокна Советский патент 1983 года по МПК G01B11/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диаметра волокна при производстве искусственного волокна, кабеля, проволоки.

Известен способ измерения диаметра волокна, заключающийся в том, что облучают волокно световым потоком, фотоэлектрически преобразуют поток в электрический сигнал и определяют диаметр волокна по изменениям этого сигнала, вызванным ослаблением светового потока присутствующим а нем волокномС J.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения иследствие значительной погрешности от смещений волокна в световом луче имеющих место в процессе производства волокна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения диаметра волокна, заключающийся в том, что производят сканирование волокна световым лучом, преобразовывают теневое изображение волокна в электрический импульс, измеряют длительность этого импульса и определяют диаметр волокнаС2Д,

При смещении и колебаниях волокна,, имеющих место в процессе его производства, для обеспечения измерений указанным способом необходимо перемещать сканирующий луч в зоне, превышающей возможные смещения волокна, которые на порядок и более Могут превосходить диаметр волокна, вследствие чего длительность импульса, по которому определяют диаметр, весьма мала по сравнению с периодом сканирования , что ограничивает частоту замеров указанным способом, так как затруднительно измерить длительность короткого импульса с высокой точностью.

Таким образом, известный способ не обеспечивает высокую точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения диаметра волокна, заключающемуся в том, что производят сканирование волокна cdteTOBHM лучом, преобразуют теневое изображение волокна в электрический импульс, измеряют длительность этого импульса и определяют диаметр волокна, изменяют при сканировании направление движения светового луча на противоположное в момент выхода волокна из светового луча, измеряют частоту импульсов и опреде.ляют диаметр волокна по длительности импульса и частоте импульсов.

На фиг.1 изображена принципиаль.нал схема устройства, реализующего способ измерения диаметра волокна; на фкг.2 - диаграмма работы устройства.

Устройство содержит последовательно расположенные излучатель 1, напри5 мер ла-зер, зеркало 2, двояковыпуклые линзы 3 ,и 4, фотодиод 5, усилительформирователь 6, одновибратор 7, частотомер-хронометр 8, триггер 9, реле 10 и 11, эЛектродвитель .12 стоянного тока, контакты 13 и 14 реле 10 и 11. I

Способ осуществляют след лощим

образом.

Сканируют световым лучом 15 конт5 ролируемое волокно 16. Изменение светового потока При пересечении световым лучом 15 волокна 16 преобразуют с помощью фотодиода 5 в электрический импульс. По окончании импульса 0 (что свидетельствует о выходе волокна 16 из светового луча 15} изменяют направление движения сканирующего светЬвого луча 15 на противоположное. Частоту и длительность импульсов из5 меряют частотомером-хронометром 8.

Для сканирования волокна 16 световой луч 15 направляют на отклоняющее зеркало 2, вращающееся вокруг своей оси и расположенное в фокусе двояковыпуклой ли-нзы 3. При повороте зеркала 2 изменяется угол падения на двояковыпуклую линзу 3 отраженного зеркалом светового луча. Так как зеркало 2 расположено в фокусе этой линзы 3, то изменение угла падения приводит к параллельному перемещению преломленного линзой 3 светового луча, сканирукйцего волокно 16. Двояковыпуклая линза 4 направляет сканирующий световой луч на фотодиод 5. 0 При пересечении с волокном 16 световой луч 15 ослабляется за счет его рассеяния, отражения и поглощения волокном 16. Изменения интенсивности светового луча при пересече5 НИИ с волокном 16 преобразуют с

помощью фотодиода 5 в электрический импульс Иф.(фиг.2, который затем усиливают на усилителе-формирователе 6. Частота и длительность усиленных Q импул1 сов И,(фиг.2| измеряется частотомером-хронометром 8. С помощью одновибр,атора 7, формирующего короткий импульс И.ц(фиг.2 по заднему фронту усиленного импульса , определяют момент выхода волокна 16 из 5 светового луча 15 и этим коротким импульсом управляют,перемещением светового луча 15. Перемещение сканирующего светового луча 15 осуществляется поворотом зеркала 2, напри0 мер, с помощью электродвигателя 12 постоянного тока, подключаемого контактами 13 и 14 реле 10 и реле 11 к источнику напряжения (не показан, причем реле 10 включает двигатель 12 5 постоянного тока на одну полярность напряжения, а реле 14 - на противоположную. Обмотки реле 10 и 11 подключены соответственно к прямому и инверсному выходу триггера 9, При выходе волокна 16 из светового луч. 15 на счетный вход триггера 9 поступает короткий импульс с одновибратора 7, что приводит к изменению состояния триггера 9. Соответственно переключаются реле 10 и 11, реверсируя двигатель 12 и тем самым изменяя направление движения светового 9УЧа 15. Например, если в момент t (фиг .21 триггер 9 находится в единичном состоянии, реле 10 включено, реле 11 -выключено и плюс источника подключен к нижней (фиг.Ц клемме двигателя 12, то в момент приходу импульса с одно вибратора 7 триггер 9 переключается в нулевое состояние, реле 10 вык чено, реле 11 включено, на двигател 12 подается напряжение И (фиг.2) пр тивоположной полярноети. В качестве излучателя 1, дающего сканирующий световой луч, используют лазер, обеспечивающий малое рассеяние, малый диаметр и большую мощность луча, что способствует повышению точности измерения. В пре лагаемом способе измерения перемеще ние светового луча 15 при сканировании равно сумме диаметра волокна и ДВОЙНОГО расстояния, необходимого для реверса сясте АЫ перемещения луча и не зависит от величины возможных смицений волокна 16. Для определения диаметра можно измерять также частоту импульсов одновибратора 7 или срабатываний триггера 9. Период одного измерения при использовании предлагаемого способа равен + -Jи V или и Т где f - частота импульсов; d - диаметр измеряемого волокна/ V - скорость сканирования, t р - время,необходимое для реверсирования сканирующего светового луча. Предлагаемый способ позволяет при той же длительности импульса с фотоди-; ода получить большую частоту замеров, чем в известном способе, за счет сокращения необходимых пределов перемещения луча, и соответственно, уменьшения периода сканирования. Кроме тога, в предлагаемом способе имеется дополнительная возможность определения диаметра волокна по частоте импульсов с фотодиода, что позволяет повысить точность измерения.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ВОЛОКНА, заключающийся в том, что производят сканирование волокна световым лучом, преобразуют теневое изображение волокна в электрический импульс, измеряют длительность этого импульса и определяют диаметр волокна, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности измерения, изменяют при сканировании направление движения светового луча на противоположное в момент выхода волокна из светового луча, измеряют частоту импульсов и определяют диаметр волокна по длительности импульса и частоте импульсов. с ® ел to 00 СП 00