Способ определения поперечного размера движущегося изделия и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано для измерения поперечного размера, например диаметра гибкой нити или толщины ленты в процессе и.х перемотки. Известны способы определения поперечного размера движущегося изделия, основанные на индикации перемещения щу па, упруго прижатого к изделию, и опред .1ении среднего по длине положения шупа 1. Однако такие способы не учитывают особенностей колебаний системы щупа пр контакте его с движущимся изделием, что приводит к увеличению погрешности измерения. Известен также способ, при котором в продессе измерения определяют частоту колебаний системы щупа, по которой судят о влиянии отдельных технологичес ких узлов и агрегатов на погрешности поперечного размера изготавливаемого делия 1 27. Однако и этот способ не учитывает особенностей колебаний щупа при контакте его с изделием на частотах, превышающих частоту собственых колебаний системы щупа. Особенность этих колебаний состоит в том, что амплитуды их положительных полуволн (на участках выхода шупа из контакта с изделием) превышают амплитуды отрицательньрс полуволн (на участках вдавливания щупа в контр1 лируемое изделие). Поэтому известные способы дают завышенные показания поперечного размера изделия. Для повышения точности определения поперечного размера изделия измеряют частоты собственных колебаний системы щупа при наличии и отсутствии контакта с изделием, измеряют амплитуду колебаний системы щупа на частотах, превышающих частоту собственных колебаний Системы щупа, и вводят поправки в значение поперечного размера по усреанснкому значению амплитуды свободных колебаний системы щупа на частотах, превышающих 3 частоту собственных колебаний системы щупа при отсутствнн контакта с изделием и па соотношению частот свободных коле баний системы щупа,при наличии,и отсут ствии контакта с изделием. Известный способ реализуется с помощью устройства, содержащего измерительнь1й щуп с приспособлением для упру гого поджатия его к изделию и последовательно соединенные преобразователь перемещения щупа в сигнал, частстный фильтр и измеритель амплитуды отфильтрованного сигнала, Для повышения точности измерения предлагаемым способом устройство для определения поперечного размера движущегося изделия снабжено частотным детектором, подключенным к выходу фильтра, аттенюатором, управляющий вход которого подключен к выходу частотного детектора, а сигнальный вход - к выходу измерителя амплитуды, корректирующим элементом, первый в.ход которого подклю чен к выходу аттенюатора, и вторым измерителем амплитуды, вход которого под ключен к выходу корректирующего элемента. На фиг, 1 дана блок-схема устройства, реализующего предложенный способ, а tra фиг, 2. показан график свободных колебаний системы щупа при контакте ,щупа с изделием. При перемещении изделия вдоль своей оси по направлению стрелки вследствие контакта щупа с неровностями поверхнос ти изделия система щуп-датчик приводит ся в колебательное движение. Измеряемо значение размера изделия оказывается больше его фактического размера (фиг. 2 Для повышения точности измерений вводят поправки в значение поперечного размера, которые зависят от среднего значения амплитуды свободных колебаний системы щуаа на частотах, превышающих частоту собственных колебаний системы шупа при отсутствии контакта с изделием, и от соотношения частот свободных колебаний системы щупа при наличии и отсутствии контакта с изделием, В первом приближении такие поправки вводят пропорционально величине усредненной амплитуды и отношению частот в первой степени, где коэффициент пропорциональности зависит от характеристик материа ла изделия. Устройство содержит измерительный щуп 1, упруго прижатый к изделию 2 14 ружиной 3, паслеаоват льно сооаиие ные преобразователь 4 перемещения щу-i а в сигнал, например индуктивный, датик перемещения, частотный фильтр 5, изеритель 6 амплитуды отфильтрованного игнала и частотный детектор 7, подключенный к выходу фильтра. Устройство содержит также аттенюатор 8, управляющий вход которого подключен к выходу частотного детектора, а сигнальный вход - к выходу.измерителя амшштуды, корректирующий элемент 9, первый вход которого подключен к выходу аттенюатора, и второй измеритель 10 амплитуды, вход которого подключен к выходу корректирующего элемента. Частота среза фильтра выбирается соответствующей частоте собственных колебаний системы щупа при отсутствии контакта щупа с изделием. Колебания щупа трансформируются преобразователем в электрический сигнал, Последний поступает на фильтр. На выходы частотного детектора и измерителя амплитуды поступает только высокочастотпая составляющая сигнала, соответствующая собственным колебаниям системы щупа при наличии контакта шупа с контролируемым изделием. Сигнал низкой частоты, обусловленный медленными изменениями поперечного размера изделия, через фильтр не проходит. Изменения частоты колебаний- электрического сигнала преобразуются -частотным детектором в напряжение. Это напряжение подается с частотного детектора на управляющий вход аттенюатора через промежуточный преобразователь, не показанный на чертеже. На вход атте ооатора поступает сигнал измерителя амплитуды, С аттенюатора преобразованный сигнал, сйответствующий поправке в значение измеряемого размера и пропорциональный изменению частоты и усредненному значению амплитуды, поступает на корректи. рующий элемент 9. Выхоаной сигнал с корректирующего элемента 9 с учетом указанных поправок поступает на второй измеритель Ю амплитуды. Величина поправки может корректироваться изменеии- ем .характеристики аттенюатора или характеристики преобразователя 4 в зависимости от конкретных условий измерения, Формула изобретения 1. Способ определения понеречно о размера движущегося издолия с помощью шупа, упруго прижатого к изпрлию, л-яключающинся в том, чгэ опредпляют частоту колебаний систймы тупа и измеряют положение шупа, но которому судят о поперечном размере изделия, о т л и .ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности, иомрряют частоты собствен ных колебаний системы щупа при наличии и отсутствии контакта с изделием, иэмеР)ЯЮТ амплитуду колебаний системы шупэ на частотах, превыщающи.х частоту собственных колебаний системы шупа, и вводят поправки в значение поперечного размера по усрецненному значению амплитуды сво бодных колебаний системы щупа на частотах, пр9вышающи1Х частоту собственных. колебаний системы шупа при отсутствии контакта с изделием, и по соотношению частот свободных колебаний системы щупа при наличии и отсутствии контаткта с изделием. 2. Устройство для определения поперечного размера движущегося изделия, содержащее измерительный щуп с приспособлением для упругого поджатия его к ,издел Ю и последовательно соединенные преобразователь перемещения щупа в сигнал, частотный фильтр и H.MNtopnr ;n. плитуды отфильтрованного сигн-ллп, ; тЛичающееся тем, что, с цгугью повышения точности измерения, оно снабжено частотным детектором, попключенмым к выходу фильтра, аттенюатором, управляющий вход которого подключен к выкоду частотного детектора, а сигнальный вхоцк выходу измерителя амплитуды, корректирующим элементом, первый вход которого подключен к выходу аттенюатора, и вторым измерителем амплитуды, вход которого подключен к выходу корректирующего элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по прикладной измерительной технике под ред. Д. Консидайна и С. Росса. М., Энергия, 196S, с. 204205. 2.Черневский И. И. Разработка прибора для технической диагностики кабельных прессов. Четвертая республиканская научно-техническая конференция энергетиков. Ташкент, Узбекский НИИ энергетики и автоматики, 3.973