Устройство для определения плотности ткани Советский патент 1988 года по МПК D03J1/20 G01N33/36 

«Ь:

00

сх

tsD

00 00

Изобретение относится к текстильной промьшшенности, конкретно к устройствам для определения плотности ткани по утку, и может быть использовано в качестве датчика плотности ткани на отделочном оборудовании, лабораторного прибора, а также

10

в качестве первичного преобразователя роботов, обслуживающих ткацкие :станки.

I Цель изобретения - расширение I технологических возможностнй путем 1 увеличения диапазона измеряемых плот- |ностей.

I На фиг.1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 - блок-схема ре- гистрации.

: Устройство содержит источник 1 I света с параллельным пучком на 20 выходе, выполненный, например, в виде лазера и расширителя пучка (не ; показан) до диаметра 3-5 мм, интерферометра, содержащего четыре плоских

пьезоэлемента, совершающего изгибные колебания. Один торец пьезоэлемента закреплен неподвижно, а на втором его торце закреплено зеркало 4 так, что плоскость зеркала является продолжением плоскости пьезоэлемента. При этом, так как для точного опреде ления плотности ткани по утку попе- речньй .размер пучка света в направле нии утйчных нитей должен быть не менее нескольких сантиметров (3- 9 см), а выполнение зеркал с такими размерами нецелесообразно (особенно 15 качающегося зеркала), то диаметр зеркал выбирается равным мм. Для .увеличения коэффициента использования энергии светового потока установлено зеркало 15, плоскость которого параллельна плоскости зеркала 5. Причем зеркало 15 устанавливается так, чтобы пучок света, прохо дящий сквозь зеркала 2 и 5 не касался зеркала 15, а отраженный от

I зеркала 2-5, одно из которых (напри- 25 зеркала 15 пучок шел рядом с пучком

мер, зеркало 4) снабжено приводом 6 качания. По другую сторону исследуемой ткани 7 расположен фотоэлемент 8. Устройство содержит также блок 9 регистрации. При этом зеркало 2 и зеркало 5 выполнены полупрозрачными, а все четыре зеркала 2-5 установлены под углом 45 к направлению пучка света причем плоскости зеркал 2 и 3 и зеркал 4 и 5 попарно параллельны. Кроме того, линия пересечения плоскостей зеркал 4 и 5 перпендикулярна направлению пучка света.

За системой зеркал по ходу пучка света установлен расширитель 10 диаметром 20-50 мм, состоящий из объектива 1I микроскопа и обычного объектива 12 с соответствуюнщм диаметром входного отверстия и с соотношением фокусных расстояний объективов 1I и 12 приблизительно равным 1:10. На выходе расширителя 10 получается параллельный пучок света, попадающий на расположенную за ним исследуемую . ткань 7, а затем на фотоэлемент 8, состоящий из линзы 13 с диаметром входного окна, соответствующим диаметру пучка света после расширителя 10, и фотодиода 14, расположенного в фокусе линзы 13. Выход фотоэлемента 8 подключен к входу блока 9 регистрации, выход которого соедине с управ- ЛЯЮ1ДИМ входом привода 6 качания, который вьшолнен, например, в виде

от зеркала 5. При этом необходимо со ответственно увеличить диаметр входного зрачка объектива 11 и подобрать соответствукщие диаметры объектива

30 12 и линзы 13.

Блок 9 регистрации состоит из формирователя 16 импульсов, регистра 17 памяти, индикатора 18, генератора 19 импульсов, селектора 20, реверсив

эс ного счетчика 21, преобразователя

22 код-напряжение и элемента 23 срав нения. При этом формирователь 16 импульсов, вход которого подключен к выходу фотоэлемента 8, соединен с

40 входом регистра 17 памяти, выход которого связан с индикатором 18. Гене ратор 19 импульсов подключен к одному входу селектора 20, который своим выходом соединен с одним из входов45

50

55

реверсивного счетчика 21, выход которого связан с соответственным входом регистра 17 памяти, с входом элемента 23 сравнения и с преобразователем 22 код-напряжение, выход которого подключен к приводу 6 качания зеркала 4, выход элемента 23 сравнения соединен с входом селектора 20.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от лазерного источника 1 света, обладающе го свойствами когерентности с плоским волновым фронтом, делится полу

пьезоэлемента, совершающего изгибные колебания. Один торец пьезоэлемента закреплен неподвижно, а на втором его торце закреплено зеркало 4 так, что плоскость зеркала является продолжением плоскости пьезоэлемента. При этом, так как для точного определения плотности ткани по утку попе- речньй .размер пучка света в направлении утйчных нитей должен быть не менее нескольких сантиметров (3- 9 см), а выполнение зеркал с такими размерами нецелесообразно (особенно качающегося зеркала), то диаметр зеркал выбирается равным мм. Для .увеличения коэффициента использования энергии светового потока установлено зеркало 15, плоскость которого параллельна плоскости зеркала 5. Причем зеркало 15 устанавливается так, чтобы пучок света, проходящий сквозь зеркала 2 и 5 не касался зеркала 15, а отраженный от

от зеркала 5. При этом необходимо соответственно увеличить диаметр входного зрачка объектива 11 и подобрать соответствукщие диаметры объектива

12 и линзы 13.

Блок 9 регистрации состоит из формирователя 16 импульсов, регистра 17 памяти, индикатора 18, генератора 19 импульсов, селектора 20, реверсивного счетчика 21, преобразователя

22 код-напряжение и элемента 23 сравнения. При этом формирователь 16 импульсов, вход которого подключен к выходу фотоэлемента 8, соединен с

входом регистра 17 памяти, выход которого связан с индикатором 18. Генератор 19 импульсов подключен к одному входу селектора 20, который своим выходом соединен с одним из входов

реверсивного счетчика 21, выход которого связан с соответственным входом регистра 17 памяти, с входом элемента 23 сравнения и с преобразователем 22 код-напряжение, выход которого подключен к приводу 6 качания зеркала 4, выход элемента 23 сравнения соединен с входом селектора 20.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от лазерного источника 1 света, обладающего свойствами когерентности с плоским волновым фронтом, делится полупрозрачным зеркалом 2 пополам. Часть пучка света, отражаясь от зеркал 3 и 4, обладающих коэффициентом отражения, близким к 100%, попадает на зер- кало 5, являющееся также подупрозрач- ным. Другая часть пучка света проходит сквозь зеркало 2 и также попадает на зеркало 5 таким образом, чтобы площади зеркала 5, освещаемые первой и второй частью пучка, совпали. На полупрозрачном зеркале 5 происходит интерференция двух частей пучка света. При этом в зависимости от суммы длин пути пучка между зеркалами. 2 и 3 и зеркалами 4 и 5 интенсивность пучка света, отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него на зеркало 15, будет разной.

Если разность длин 1 .пути пучков света кратна целому числу длин Л волн света, т.е. 1 п Т1 , где п - целое число, то интенсивность прошедшего и отраженного пучков света максимальна.

Если 1 (п + 7) , то интенсивности прошедшего через зеркало 5 и отраженного от него пучков равны нулю.

Во всех остальных случаях, т.е.

если 1 (п + ---) и i п- ,

интенсивность пучка света средняя между нулем и максимумом.

Если любое из четырех зеркал 2-5 например, зеркало 4, повернуть вокру оси, параллельной линии пересечения плоскостей зеркал 3 и 4, на небольшо угол, то длина хода лучей между зеркалами 3 и 4 плюс зеркалами 4 и 5 будет разной в зависимости от положения луча на плоскости зеркала и угла его поворота. При этом в плоскости ткани за счет сложения двух когерентных пучков света, отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него, возникает интерференционная картина, состоящая из темных и светлых полос. Причем шаг полос интерференционной картины меняется в зависимости от углового положения зеркала 4 относительно оси пучка света. Привод 6 качает зеркало.4 в диапазоне углов, соответствующих интерференционной картине, имеющей шаг полос от шага, соответствующего минимальной плотности по утку измеряемой ткани 7, до шага, соответствующего

5

0 5

0

5

0

5

0

5

максимальной плотности ткани 7. Например, если диапазон измеряемых плотностей ткани равен 100-1000 нитей/дм, то шаг интерференционных полос должен меняться от 1 до 0,1 мм с некоторым запасом, например 10%.

Таким образом, при изменении угла наклона качающегося зеркала 4 плотность линий пучка света (число светлых или темных полос на единицу длины) будет меняться. При этом за тканью будет образовываться муаровая картина, и интенсивность света, ре- гистр ируемая фотоэлементом 8, будет постоянна до тех пор, пока плотность линий пучка света и плотность ткани по утку не будут равны и угол между плоскостями пучка света и уточными нитями не будет превьшзать определенной величины. Например, для наиболее трудного случая (плотность ткани по утку равна 1000 нитей/дм, т.е. шаг а О,I мм) максимальный угол перекоса уточных нитей не должен превышать 3 .

Это ограничение не очень существенно, так как при использовании уст- ройств а в качестве датчика АСУТП на линии отделки тканей его можно поставить за автоматом правки утка, который обязан поддерживать угол перекоса нитей не более 3 .

При использовании устройства в ка- честве прибора лабораторного контроля всегда можно устанавливать контрольный образец ткани так, чтобы угол перекоса был не более 3°.

При использовании устройства в качестве датчика АСУТП или первичного преобразователя робота на ткацких станках угол перекоса всегда равен нулю.

Таким образом, при равенстве плотностей тканей и светлых (темных) плоскостей пучка света интенсивность света, регистрируемая фотоэлементом, скачкообразно меняется, при этом за счет динамического изменения наклона зеркала 4 интерференционная картина движется относительно ткани (независимо от ее движения) и на выходе фотоэлемента возникает модулированный синусоидой импульс.

При этом аналоговый сигнал, поступающий с фотоприемника 8, обрабатывается формирователем 16 импульсов и в момент достижения максимальной амплитуды вырабатывается импульс, по

ступающий в регистр 17 памяти. Этот импульс дает разрешение на запись кода, проходящего с реверсивного счетчика 21, и одиовременно разреща- ет вывод информации на индикатор 18. Код, пропорциональный измеряемой плотности (числу линий пучка), обрабатывается преобразователем 22 код- напряжение. Выработанное напряжение управляет перемещением зеркала 4. Реверсивный счетчик 21, элемент 23 сравнения, селектор 20 и генератор I9 импульсов образуют генератор линейно изменяющегося цифрового кода. Элемент 23 сравнения ограничивает значение кода по заданному минимуму и максимуму. Генератор 19 импульсов и селектор 20 по команде элемента 23 сравнения вырабатывают импульсы +1 и -1, поочередно поступающие на реверсивный счетчик 21. Селектор 20 коммутирует импульсы генератора 19 при достижении мин и макс значения кода.

При применении устройства в качестве датчика АСУТП на линии отделки ткани или в качестве первичного преобразователя робота устройство ориентируется таким образом, чтобы пучок был перпендикулярен плоскости ткани, а линия пересечения зеркал 3 и 4 была перпендикулярна направлению движения ткани.

При применении устройства в качестве прибора лабораторного контроля образцы ткаией устанавливаются в прибор так, чтобы нити основы были перпендикулярны полосам интерференционной картины. При этом необходимо, чтобы перекос уточных нитей не превьшал 3 , при большем перекосе его можно вьтравить руками.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет измерять ткани с высокой плотностью по утку, например шелк, батист.

Формула изобретения

1.Устройство для определения плотности ткани, содержащее источник света и фотоэлемент, выходом подключенный к входу блока регистрации, выход которого соединен с входом при

5

0 5

0

5

0

5

0

вода качания, и формирователь светового потока, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения диапазона определяемых плотностей, формирователь светового потока выполнен в виде интерферометра, одно из зеркал которого кинематически связано с выходом привода качания.

2.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что интерферометр состоит из размещенных под углом 45 к оптической оси источника света двух зеркал и двух полупрозрачных зеркал, установленных попарно параллельно, при этом полупрозрачные зеркала расположены последовательно напротив источника света, а линия пересечения плоскостей зеркал перпендикулярна к оптической оси источника света.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения чувствительности путем увеличения КПД источника света, оно , снабжено дополнительным зеркалом, установленным параллельно наиболее удаленному от источника света полупрозрачному зеркалу, при этом дополнительное зеркало и зеркала интерферометра расположены по разные стороны оптической оси источника света. 4.Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок регистрации содержит формирователь импульсов, регистр памяти, индикатор, реверсивный счетчик, элемент сравнения, преобразователь код-напряжение, селектор и генератор импульсов, при этом вход формирователя импульсов является входом блока регистрации, выход регистра памяти связан с входами индикатора и элемента сравнения, выходы генератора импульсов и элемента сравнения через селектор подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с входами преобразователя код- напряжение и регистра памяти, управляющим входом связанного с выходом формирователя импульсов, причем выход преобразователя код-напряжение является выходом блока регистрации.

21 г

22

Изобретение относится к регулирующим устройствам и позволяет контролировать плотность ткани по утку в широком диапазоне изменения плотностей. Устройство содержит интерферометр, состоящий из зеркал 2 (полупрозрачное зеркало), 3, 4 и 5 (полупрозрачное зеркало). Одно из зеркал, например зеркало 4, установлено с возможностью качания посредством привода 6. В плоскости ткани 7 за счет сложения двух когерентных пучков света, отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него, возникает интерференционная картина, состоящая из темных и светлых полос. Шаг интерференционной картины меняется в зависимости от углового положения зеркала 4 относительно оси пучка света. При этом за тканью образуется муаровая картина. Интенсивность света, регистрируемая фотоэлементом 8, будет постоянной до тех пор, пока плотность линий пучка света и плотность ткани по утку не будут равны. Управление приводом 6 осуществляется автомати- чески от блока 9 регистрации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

Фиг. 2