Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине Советский патент 1981 года по МПК G01J1/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК PACПPEjaiEЛEHИЯ ВОЛОКОН ПО ДЛИНЕ

Изобретение относится к приборам для контроля параметров волокон в текстильной промьппленности.

Известно устройство, содержащее истрчник излучения, световод, коммутатор светового потока, регулируемую щелевую диафрагму, апертурную диафрагму и фотоприемник, установленные по ходу светового потока, зажим для. крепления образца с приводом, дополнительный зажим с подпружиненными губками синхронный переключатель сигнала и логарифмический преобразователь сигнала, соединенные с фотоприемником, схему обратной связи, связанную с источником излучения to

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине, содержащее источник излучения, зажим образца волокон с приводом, оптическую систему, щелевую диафрагмуапертурную диафрагму, фотоприемник и вычислительное устройство. В этом устройстве измерение характеристик распределения волокон по длине осу«ществляется путем сканирования бородки из волокон световым растровым пучком, обработки фотометрической информации и преобразования ее в характеристики распределения по длине. Устройство содержит привод зажима

10 для крепления образца и коммутатор светового потока, направляющий попеременно на фотоприемншс свет, прошедший через образец или в обход образца через световод. Привод зажима кре15пления образца состоит из каретки, на которой закреплен образец, направляющих для -поступательного перемещения каретки, винтовой пары для перемещения каретки, редуктора, име20ющего пару сменных шестерен для обесг печения различных диапазонов перемещения каретки, двух злектродвигателей рабочего и обратного хода, двух Электромагнитных муфт включения рабочего и обратного хода, устройства останова каретки в крайних положениях, состоящего из винтовой пары, кинематически связанной с переключателем светового потока, двух микро переключателей грубого останова, кулачка и микроперек11ючателя точногЬ останова. Коммутатор светового поток вьшолнен в виде диска, вращающегося в фокальной плоскости объектива. По краю диска, равномерно чередуясь, расположены прямоугольные выступы и впадины. Под каждым выступом ниже зо ны расположения впадин имеется отверстие для пропускания светового по тока через световод. В момент прохож дения светового потока через световод световой поток, направленный на образец, перекрьшается в фокусе объектива другим выступом. Во время нахождения впадины в фокусе объектива открьшается световой поток через образец, а световой поток через световод перекрывается.Любому из требуемых диапазонов перемещения зажима с пробой соответствует одно и то же строго определенное количест во переключений светового потока. Количество переключений устанавливается исходя из заданной достоверности измерений. По грешность измерения характеристик распределения волокон по длине в данном устройстве в большой степени зависит от точности перемещения зажима образцом на один цикл переключения коммутатора светового потока (шага сканиров;ания 1 и точности установки зажима в исходное положение, так как для вычисления ге метрических характеристик волокон необходимо измерить зависимость числа волокон в сечении образца как фун цию расстояния от линии зажима до контролируемого сечения. Согласно требованиямТЗ точность установки зажима в исходное положение не более +0,05 мм, а предел допускаемой приведенной погрешности перемещения зажима с образцом на величину, равную 10% измеряемого диапазона, не более ±0,05%. Г23. Недостатками известного устройств являются снижение точности измерения и усложнение конструкции из-за большого количества звеньев в китематической цепи привода и механизма точного останова каретки в исходном по|ЛОжении, а также за счет нсшйчия в схеме световода в качестве обходного канала для светового потока. Цель изобретения - повьипение точности измерения характеристик распределения волокон по длине и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик распределения волокон по длине, содержащем источник излучения, зажим образца с приводом, оптическую систему формирования светового потока, .коммутатор светового патока, регулируемую щелевую диафрагму, апертурную диафрагму, фотоприем ник, установленные по ходу светового потока, а также механизм параллелизации волокон и вычислительное устройство, привод зажима выполнен с управлением от коммутатора светового потока, выполненного в виде барабана, ось которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме, имеющего пару сквозных: отверстий, смещенных друг относительно друга по окружности барабана на угол 90°и разнесенных по оси барабана. При этом на поверхности барабана расположено несколько пар сквозных отверстий, равномерно распределенных по окружности барабана. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине содержит осветитель -1 , объектив 2 и коллимирующую линзу 3 для получения параллельного светового потока, коммутатор .4 светового потока с приводом 5, регулируемую щелевую диафрагму 6, образец 7 с зажимом 8, установленный на каретке 9, переещающейся в направляющих 10, привод аретки, состоящий из винтовой пары 11 и шагового электродвигателя 12, окусирующую линзу 13, в фокусе которой установлена апертурная диафрага 14, для отсечения рассеянной комоненты светового потока, фотоприемник 15 и блок управления-16 шаговым риводом. Позицией 17 обозначен ход световых лучей через образец, позицией 18 - ход световых лучей в обход образца, позицией 19 - электрическая вязь: фотоприемник 15 - блок управения 16 шаговым приводом - шаговый электродвигатель 12.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток из осветителя 1 через объектив 2 попадает на коллимирукицую линзу 3, преобразующую поток параллельных световых лучей. Поток параллельных световых лучей с помощью коммутатора 4 светового пртока, приводимого во вращение приводом 5, направляется попеременно на

образец 7 через щелевую диафрагму (позиция 1 7) или в обход образца (позиия 18) . Для обеспечения возможности по.т еременного переключения потока световых лучей коммутатор 4 светового потока вьшолнен в виде барабанаf ось вращения которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме 6. На поверхности барабана имеется пара сквозных отверстий а и 5 , смещенных по поверхности барабана относительно друг друга на угол 90 и разнесенных вдоль, оси барабана. Через отверстие о направлена часть светового потока 17, которая попадает на фотоприемник 15, пройдя через образец 7. Через отверстие р проходит та часть светового отока 18, которая попадает на фоториемник 15, минуя образец 7. Вырезанный диафрагмой 6 из светового потока 17, прошедшего через отверстие О , узкий пучок параллельных световых лучей, пройдя, через образец . 7, собирается фокусирующей линзой 13, попадает на фотоприемник 15 и алее в виде электрического сигнала в систему обработки и отображения информации (на Чертеже не показан.). рошедший через отверстие в обход образца 7 световой поток 18, собранный фокусирующей линзой 13, также попадает на фотоприёмник 15 и далее в виде электрического сигнала . тему рбработки и отображения информации; Дпя вычисления геометрических характеристик волокон необходимо измерить зависимость числа волокон в сечении образца как функцию расстояния от линии зажима (исходное положение) до контролируемого сечения. Для этой цели образец 7, помещенный в зажим 8, установленный на каретке 9, перемещается с помощью привода каретки так, что световой поток пересекает все сечения образца, начиная от. линии зажима (исходное положение) .

Каждое переключение коммутатора светового потока в период рабочего хода ;

образца (проведения измерения) преобразуется фотоприемником 15 или любым другим способом в электрический сигнал, поступающий управления 16 шаговым приводом. Количество электрических импульсов, поступающих с блока управления 16 на шаговый электродвигатель 12, связано с количеством переключения коммутатора 4 светового потока. Одному переключению коммутатора светового потока могут соответствовать 1, 2, 3, 4 и т.д. импульсов, поступающих на шаговый электродвигатель. Необходимое количество импульсов на одно. переклю5чение коммутатора светового потока может быть задано специальным пере(ключателем, установленным на блоке управления шаговым приводом. Так как хиобому диапазону измерений (перемещение образца) соответствует строго определенное количество переключения коммутатора светового потока, то установленному в различные 5 положения переключателю соответствуют различные диапазоны перемещений образца 7. Количество переключений коммутатора светового потока во время рабочего хода фиксируется специальным устройством в блоке управле-. ния шаговым приводом. По достижении требуемого количества переключений коммутатора светового по-. дача импульсов блоком управлевия 16 шаговым приводом на шаговый двигатель

5 12 прекращается, в результате чего зажим с образцом фиксируется в йрайнем верхнем положении. Для возврата зажима 8 в исходное положение шаго вый привод переключается на реверс.

0 Возврат в исходное положение и фиксация происходят аналогично описанному.,

Упрвление приводом от коммутатора светового потока обеспечивает .повыше5ние точности измерения путем уменьшения звеньев в кинематической цепи приводаг зажима образца. Исключается необходимость применения редуктора, электромагнитных муфт, вклю0че1шя рабочего и обратного хода, устройств точного останова каретки в ис ;одном положении. Упрощается на- , ладка устройства на различные диапазоны измерения, так как исключается

5 необходимость применения сменных рестерен Все эти функции выполняет шаговый привод. Кроме того, повышение точности может быть обеспечено за

счет дискретности перемещения зажима с образцом. Управлй1ие шаговым приводом может быть построено таким образом, что,в момент фотометрирования сечения образца (измерения) последНИИ находится в неподвижном состоянии, а перемещение образца осуществляется во время :;-прохождения светового потока в обход образца. Кроме того, предлагаемая конструкция комму татора светового потока позволяет использовать в качестве обходного светового потока существуилцую оптическую саистему и отказаться от применения световодов.

Формула изобретения

I. Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине, содержащее источник излучения, зажим образца с приводом, оптическую систему формирования светового потока, коммутатор светового потока, регулируемую щелевую диафраг му, апертурную диафрагму, фотоприемник,.установленные по ходу светового потока, а также механизм параллелизации волокон иiвычислительное устройство с регистраторами, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения характеристик распределения волокон по длине и упрощения конструкции, привод зажима выполнен с управлением DT коммутатора светового потока, выполненного в виде барабана, ось которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме, имеющего пару сквозных отверстий, смещенных друг относительно друга по окружности барабана на угол разнесенных по оси барабана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 19 (прототип) .