Изобретение относится к текстильной промышленности и касается способа и устройства для обнаружения посторонних примесей металлические части, шнуры, ленты, пленки, куски ткани и др. в потоке волокнистого материала, в частности, в прядильном производстве.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема ультразвукового устройства; на фиг.2а и 2в - изображен спектр пространственных частот; на фиг.З - дана схема оптического устройства; на фиг.4 - схема отделяющего устройства; на фиг.5 и 6 - варианты выполнения отделяющего устройства.
Анализатор 1 ультразвуковых пространственных частот (фиг. 1)ссстоит из генератора 2 волнового поля, ультразвукового излучателя 3, который генерирует расширенное плоское или искривленное ультразвуковое поле 4, ультразвуковой фокусирующей оптики 5, а также ультразвукового приемника 6, ультразвуковой излучатель 3 образуется или с помощью системы различных отдельных передатчиков или при необходимости с помощью занимающих небольшую плещадь ультразвуковых передатчиков 7 надлежащей формы. В ультразвуковом поле 4 расположена ультразвуковая фо- кусирующая оптика 5, которая при отсутствии измеряемого материала 8 фокусирует поле 4 в точку, фокус 9. От ультразвуковой фокусирующей оптики 5 можно отказаться, если расширенный ультразвуковой передатчик 7 имеет надлежащее фокусирующее искривление. Однако, как изображено на фиг.1, предпочтительно исходят из плоского ультразвукового поля 4, которое фокусируется с помощью расположенной за потоком 10 измеряемого материала фокусирующей оптики 5.
Если измеряемый материал 8 находится в звуковом поле, то поле изменяется, Вследствие этого больше невозможно фокусиро- вание поля 11 в фокус 9. Распределение интенсивности ультразвука в фокальной плоскости 12 (фиг.2а), т.е. в содержащей фокус 9 плоскости, параллельной ультразвуковому полю 4 дает специфическую информацию о рассеивающих ультразвук свойствах измеряемого материала 8. По аналогии с оптикой оно представляет собой фурье-образ рассеивающего объекта, который подвержен воздействию плоского поля
ел
С
оо
СА) 00
&ь
ч| О
СА)
4. Распределение интенсивности в фокальной плоскости 12 называется поэтому спектром пространственных частот, который более подробно поясняется с помощью фиг.2а и 2в. Центральный фокус 9, в котором без искажения со стороны измеряемого материала 8 сфокусировано ультразвуковое поле 4, соответствует пространственной частоте 0. Рассеивающий ультразвук обьект 8 в плоском поле 4 приводит к структурированному, снабженному боковыми полосами 13 и 14 спектру пространственных частот. При этом смежные с фокусом 9 полосы 13 соответствуют низким пространственным частотам, а удаленные полосы 14 соответствуют высоким пространственным частотам. Точно также, как и в оптике, низкие пространственные частоты описывают грубую структуру, а высокие пространственные частоты 13 соответствуют мягко структурированным ультразвуковым сигналам, которые могут быть приписаны чистому клочку хлопка.
Если напротив, ультразвуковой сигнал резко структурирован, как было обнаруже-. но для шнура в ультразвуковом поле, то соответствующий спектр пространственных частот имеет при высоких пространственных частотах 14 значительные величины сигналов. Так как даже в смеси клочка хлопка с инородным материалом (фиг.З) могут различаться два типа ультразвуковых структур, возможно надежное распознавание инородного материала 15, 16 или 17 на основании анализа пространственных частот. Тем самым существенно упрощается проблема распознавания структуры. Таким образом, анализ пространственных частот означает значительное сокращение количества данных.
На фип2в показан соответствующий спектр пространственных частот с повышенным по сравнению со спектром чистого клочка хлопка (фиг.2а) сигнал при высоких пространственных частотах 14.
В устройстве (фиг,1) можно также использовать фокусирующую передающую систему и позиционировать измеряемый материал 8 в расходящемся ультразвуковом поле. В этом случае также образуется спектр пространственных частот, где теперь масштабный коэффициент 18 спектра пространственных частот зависит от положения измеряемого материала 8 в этом расходящемся ультразвуковом поле. Так например, части измеряемого материала, которые находятся непосредственно за фокусирующей оптикой 7 или 5, имеют больший масштабный коэффициент пространственных частот, чем части измеряемого материала, которые расположены вблизи фокуса 9, Таким образом, вполне возможно, чтобы шероховатостям объекта 8 в зависимости от положения в расходящимся ультразвуковом поле были приписаны большие величины пространственных частот 13. Эта проблема теряет свою остроту в слабо сходящемся ультразвуковом поле. Правда, в этом случае потребовалось бы ус0 ,-ройство больших размеров, чтобы бы неблагоприятным из-за связанных с атмосферным поглощением потерь необходимого высокочастотного ультразвука с длиной волны в диапазоне от 1 до 3 мм.
5 Следует констатировать, что в плоском ультразвуковом поле, по аналогии с плоским оптическим полем, масштабный коэффициент 18 не зависит от положения измеряемого материала в ультразвуковом
0 поле 4. Объекты, которые находятся вблизи передатчика, а также объекты, расположенные непосредственно перед фокусирующей оптикой 5, дают таким образом, основание для образования того же самого спектра
5 пространственных частот, что является важным аспектом для возможности обработки спектра пространственных частот пространственно растянутых объектов.
Необязательно, чтобы ультразвуковое
0 поле 4, которое взаимодействует с измеряемым материалом 8, было плоским, т.е. постоянным в двух измерениях. Если например, измеряемый материал 8 может перемещаться в виде потока 10 измеряемо5 го материала, или при необходимости ультразвуковой передатчик 7 может перемещаться над измеряемым материалом 8, то вполне логично, что требуется лишь то, чтобы ультразвуковое поле 4 было
0 постоянным поперек потока 10 измеряемого с материала или поперек направления перемещения ультразвукового передатчика 7.
В этом случае поле при отсутствии из5 меряемого материала может фокусироваться не в фокусе 9, а лишь на линию, т.е. фокальную линию. Анализ пространственных частот можно проводить путемсканиро- вания ультразвукового поля вдоль нормалей
0 « фокальной линии, т.е. в фокальной плоскости 12.
Высказанные при рассмотрении примера анализа ультразвуковых пространственных частот соображения относятся,
5 естественно, также и к соответствующему анализу оптических пространственных частот.
На фиг.З изображено оптическое устройство для контроля потока Юизмеряемо то материала, содержащего полезный
материал 19 и инородный материал 15 или 16 или 17. В случае полезного материала 19 речь идет или о хлопьевидном волокнистом материале, как например, пучки хлопка- сырца, в транспортной трубе 20 или о полезном процессе (фиг,5 и 6) в штапеле прочеса. Инородный материал может состоять, например, из шнуров 15, тканей 16 или из кусков пленки 17. Луч света 21, который формируется состоящим из источника питания 22 и излучателя света 23 источником и с помощью оптики 24 направляется на измеряемый материал 8 в потоке 10 измеряемого материала, претерпевает вызванное измеряемым материалом 8 изменение 25 луча. Это изменение обусловлено прежде всего, рассеянием на волокнах и при необходимости, поглощением света в окрашенном измеряемом материале. Поэтому при прохождении потока 10 измеряемого материала (названного также потоком волокнистого материала) в световом детекторе 26, который расположен за детекторной оптикой 27, принимается изменяющийся во времени сигнал интенсивности света и преобразуется в электрический сигнал, который соответствует спектру пространственных частот, как изображено на фиг.1, 2а и 2в для анализа ультразвуковых пространственных частот, что осуществляется блоком обработки сигналов 28 с дисплеем 29.
Простая с точки зрения измерительной техники регистрация структуры инородного материала в потоке измеряемого материала становится возможной с помощью анализа пространственных частот искаженного измеряемым материалом ультразвукового сигнала и ведет к значительному сокращению данных. Один из выходов блока 28 обработки сигналов связан с отделяющим устройством 30.
На фиг.4 показано отделяющее устройство 30, управление которым осуществляется с помощью блока 28 обработки сигналов (или с помощью коррелятора) по сигналам с измерительного блока 31.
Поток 10 волокнистого материала подается по пневматической транспортной трубе 32 к неуказанному здесь машинам в трепальном отделении прядильного цеха.
Если измерительный блок 31 обнаруживает инородный материал, блок 28 обработки сигналов вычисляет момент времени, к которому клапан 33 приводит в действие пневматический цилиндр 34 таким образом, что трубный разделительный элемент 35 направляет поток 10 волокнистого материала в байпас 36. Благодаря этому отделенный инородный материал транспортируется в отделяющий,резервуар 37.
На фиг.5 показан другой вариант отделяющего устройства 30.
В этом варианте поток 10 волокнистого материала направляется в отделитель 38, в 5 котором волокнистый материал накапливается до заранее заданного уровня, а воздух может удаляться через перфорированный лист 39 в воздухоотводящую шахту 40 и от- тдува отсасываться с помощью источника
0 низкого давления.
Скопившийся в отделителе 38 волокнистый материал подается с помощью питающих валиков 41 к расчесывающему валику 42, который непрерывно расчесывает волок5 нистый материал на тонкие пучки и бросает ее к отбойной пластине 43.
От этой отбойной пластины 43 волокна попадают между первой парой зажимных валиков 44, которые уплотняют волокна или
0 тонкие клочки волокон в тонкий расчес, который вследствие неупорядоченного расположения волокон имеет достаточную прочность. Этот прочес попадает ко второй паре зажимных валиков 44 и затем к третьей
5 паре зажимных валиков 44. Между первой и второй парами зажимных валиков прочес измеряется с помощью измерительного блока 31 и сигнал направляется в блок 28 обработки сигналов, который управляет за0 ранее заданным количеством пневматических клапанов 45, оснащенных на стороне входе трубопроводом 46 сжатого воздуха и на стороне выхода - соплом 47. Сопла 47 выступают между второй парой зажимных
5 валиков 44 и третьей паров зажимных валиков 44 и подают сжатый воздух по команде вышеупомянутого блока 28 обработки сигналов таким образом, что в соответствии с количеством сопел, распределенных по
0 всей ширине прочеса в аспирационный трубопровод 48 вдувается только та часть прочеса, в которой находится соответствующий инородный материал, определенный с помощью измерительного устройства. Разу5 меется, что по ширине проче.са распределяется по возможности большое количество сопел или передвижные сопла 47 и тем самым, соответствующее количество клапанов 45, чтобы получить по возмож0 ности, небольшие, подлежащие удалению куски прочеса.
Кроме того, подразумевается также, что блок 28 обработки сигналов вычисляет время, проходящее между обнаружением ино5 родного материала и моментом его выдувания. Прочее, поданный последней, т.е. третьей парой зажимных оаликов 44 может подаваться, например, в питающую шахту кардочесальной машины. При нсоб ходимости этот прочес вновь может расчесываться с помощью расчесывающего валика на клочки.
Кроме того, следовало бы упомянуть, что правый питающий валик 41 приводится с помощью соответственно управляемого электродвигателя 49, а левый питающий валик 41 установлен с возможностью перемещения и прижимается с помощью пружин 50 к правому приводному питающему валику 41, чтобы уплотнять выходящие из отделителя 38 клочки волокон или волокнистый материал в прочес, который затем с помощью расчесывающего валика 42 расчесывается на тонкие клочки.
Кроме того, расчесывающий валик 42 можно выполнять полым и оснащать сквозными отверстиями 51, чтобы можно было дополнительно с помощью воздушных сопел 52 подавать через отверстия 51 к тем местам чернового проката, чтобы можно было отделять тонкие пучки волокон от расчесывающего валика 41 и транспортировать к отбойной пластине 43.
На фиг.6 представлен вариант устройства, в котором прочес транспортируется не в вертикальном направлении с помощью трех пар валиков, а с помощью двух транспортных лент и пары зажимных валиков, первой транспортерной ленты 53, второй транспортерной ленты 54 и пары зажимных валиков 55.
Расчесанные расчесывающим валиком и направленные отбойной пластиной 43 тонкие клочки падают на транспортерную ленту 53 и на выходе с помощью нажимного валика 56 уплотняются в тонкий прочес, который подается на вторую транспортерную ленту 54. Между первой и второй транспортерными лентами прочес измеряется измерительным, выходной сигнал которого, как было описано выше, подается на блок 28 обработки сигналов, в котором также вычисляется момент времени, к которому одно из сопел 47 продувает воздух через прочес, который к этому моменту времени находится между второй транспортерной лентой 54 и предусмотренной за ней парой отжимных валиков 55.
Для направления прочеса в зоне сопел 47 предусмотрены два направляющих щитка 57, которые оставляют свободным продувное отверстие (не показано) для воздуха сопел 47, так что этот воздух вместе с отделенной частью прочеса может приниматься отсасывающим трубопроводом 48.
Наконец, следовало бы также еще указать на зажимной валик 58, прижимает прочес на стороне выхода ко второй транспортерной ленте 54, чтобы удержать
качественный прочес для выдувания частей инородного материала.
В вариантах в соответствии с фиг.5 и 6 предпочтительно используется способ в соответствии с фиг.1, так как имеются оптимальные условия для детектирования. В данном случае устройства для детектирования. В данном случае устройства для обнаружения инородного материала
0 выполняются в виде неподвижных или подвижных зондирующих головок (принцип сканирования),
Ф о р м у л а и з о б р ете н и я
1. Способ для обнаружения посторон5 них примесей в потоке волокнистого материала в виде транспортируемой в пневматической трубе воздушной волокнистой смеси и транспортируемой свободно или механически неподвижной ватки, за0 ключающийся в облучении текстильного материала волновым полем, контроле изменения интенсивности волнового поля при взаимодействии его с материалом, обработке полученного сигнала и удалении по5 сторонних примесей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, фокусируют прошедшее через контролируемый материал волновое поле в фокальной плоскости, а при обработке полученного
0 сигнала определяют распределение интенсивности волн в фокальной плоскости путем измерения спектра пространственных частот, по которому фиксируют вид посторонних примесей.
5 2. Способ по п.1,отличающийся тем, что волновое поле излучают непрерывно.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающий- с я тем, что спектр пространственных час- 0 тот измеряют путем сканирования фокальной плоскости,
4. Способ по пп.1 иЗ, отличающий- с я тем, что используют-ультразвуковое волновое поле.
5 5, Способ по пп.1 иЗ.отличающий- с я тем, что используют оптическое золно- вое поле.
6. Способ по гш.1 и 3. отличающийся тем, что используют акустическое волно- 0 вое поле.
7. Устройство для обнаружения посторонних примесей в потоке волокнистого материала Б виде транспортируемой в пневматической трубе воздушной во/юхни- 5 стой смеси или транспортируемой свободно или механически неподвижной ватки, содержащее излучатели, подключенные к выходу генератора волнового поля, и приемники, подсоединенные к соответству- ющим входам блока обработки сигналов,
первый и второй выходы которого связаны соответственно с входами средства отображения информации и средства для отделения примесей, причем контролируемый волокнистый материал размещен между из- лучателями и приемниками волнового поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно снабжено фокусирующей волновой оптикой, расположенной перед приемниками волнового поля, а блок обработки сигналов выполнен в виде анализатора спектра про- странственных частот, причем приемники волнового поля размещены в фокальной плоскости фокусирующей волновой оптики,
8. Устройство по п.7, отличающее- с я тем, что генератор волнового поля выполнен с возможностью генерации непрерывной частоты,
9. Устройство по пп.7 и 8, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что генератор волнового поля
выполнен с возможностью генерирования частоты в диапазоне ультразвукового волнового поля.
10. Устройство по пп.7 и 8, отличающее с я тем, что генератор волнового поля выполнен с возможностью генерирования частоты в диапазоне оптического волнового поля.
11. Устройство по пп.7 и 8, отличающее с я тем. что генератор волнового поля выполнен с возможностью генерирования частоты в диапазоне акустического волнового поля.
12. Устройство по пп.7 и 11,отличающее с я тем, что излучатели и приемники волнового поля снабжены соответственно излучающей и приемной оптикой.
13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что излучатели оптического волнового поля выполнены в виде лазера.
Устройство содержит анализатор пространственных частей, генератор волнового поля, ультразвуковые излучатели, фокусирующую оптику,.ультразвуковой приемник, излучатель света, оптику, детектор, детекторную оптику, блок обработки сигналов, дисплей, отделяющее устройство. 13 з.п. ф- лы, 6 ил.
рЈ/г.2&
//
v
ь
Z8 29
tpuai
тз &
1А/Ч
/
2 7в (рг/г.2&
130
фИ&.З
35 32
cpL/ak
37
ПИЙ
L-fcO43f
4Г
4Ј-СЭ
(риг. 5
7f5
7 ЬД1М/
о, ПчД)Г
I Л
J/
-Z9
V-гв
47
Ј2г/с Ј
| Патент ФРГ Ns 3237357, кл.D 01 G 29/00,1983. |
