РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способу измерения длины движущихся лег-кодеформируемых материалов с выраженной сетчатой структурой (например, текстильных материалов полотняного переплетения).

Известен способ и устройство для измерения длины движущихся материалов (патент РФ № 2174212, МПК G01 В5/00, 2001г.), заключающийся в том, что линейный параметр длинномерного материала - длина определяется расчётным путём по величине и количеству предельных поперечных перемещений (автоколебаний) материала относительно заданной линии движения, что является информативным параметром длины.

Для реализации этого способа используется устройство, содержащее три привода, один из которых приводит в движение транспортёр перемещения материала в осевом направлении, второй привод обеспечивает вращение валика системы ориентации материала, третий пневматический привод служит для наклона валика ориентации в вертикальной плоскости. В состав устройства также входит двухпозиционная система управления валиком системы ориентации, система формирования и считывания импульсов, соответствующих числу колебаний валика и процессор.

Недостаток этого способа и его техническая реализация состоят в использовании косвенного метода измерения длины материала, что, как правило, требует введения в технические решения дополнительных структурных элементов, преобразователей информации, тем самым повышающих сложность конструкции, снижающих надёжность измерительной системы и точность измерения.

Известен измеритель длины (патент РФ №2231018, 2004г.-прототип), построенный на базе использования стробоскопического эффекта, как способа, позволяющего повысить точность измерения посредством учёта перекоса линии движения материала и деформации его линейных параметров структурных элементов (раппортов) материала. Для измерения длины используется система оптронных элементов для считывания углов поворота оптронного диска и их преобразования в линейные перемещения.

Недостатком этой системы измерения является тот же косвенный метод измерения базовой длины со всеми вытекающими отсюда последствиями: генерируемая погрешность звеньями устройства и введение дополнительных преобразующих элементов, усложняющих систему измерения в целом.

Задачей изобретения является повышение точности и упрощение технического решения системы измерения длины движущихся легкодеформи-руемых материалов сетчатой структуры.

Поставленная задача решается тем, что линейный размер раппорта переплетения, соответствующего условиям недеформированного материала предварительно записывают в виде линейного эталонного размера раппорта переплетения в память процессора, как информативный параметр мерного участка длины движущегося легкодеформируемого материала со скоростью не менее 0.1 м/с и постоянным контактным взаимодействием с чувствительным элементом пьезопреобразователя в диапазоне усилия от 0.1 до 0.25Н, измеряют количество раппортов переплетения посредством пьезосканирования рельефа движущейся структуры, при этом значение длины материала определяют по числу генерируемых импульсов, соответствующих количеству структурных элементов (например, количеству уточных нитей), приходящихся на эталонный участок длины /э, и рассчитывают посредством процессора по следующему алгоритму:

 где -количество импульсов, генерируемых пьезоэлементом при перемещении материала длиной L, - эталонный участок длины. кэ - количество раппортов (поперечных элементов) в эталонной длине.

На рисунке показана структурная схема системы измерения длины движущегося материала по заявляемому способу.

Способ измерения длины материала L на базе использования пьезометрического преобразователя состоит в следующем:

- предварительно одним из известных методов (например, в соответствии с ГОСТ № 3812-72) определяют значение линейного параметра раппорта переплетения по количеству поперечных элементов (кэ) структуры (например, уточных нитей) на гостируемой эталонной длине и вводят в памя процессора, как исходные данные;

- при движении материала со скоростью V 0.1м/с и постоянном контактном взаимодействии с чувствительным элементом пьезопреобразователя последний сканирует его рельеф и генерирует электронные импульсы, число которых определяется количеством раппортов переплетения (уточин) во всей транспортируемой длине;

-посредством процессора рассчитывают длину движущегося материала

Технически способ реализуется следующим образом (рис. 10).

Рисунок 10 - Схема системы измерения длины движущегося материала

При движении материала 6 со скоростью V 0.1M/C ПО измерительному тракту щуп (чувствительный элемент) 1 пьезоэлемента 2, находится в постоянном контакте с движущейся поверхностью под действием заданного усилия Р=0.1...0.25Н и происходит непрерывное сканирование рельефа поверхности материала сетчатой структуры. Каждому раппорту переплетения (в частности, сканированной уточине) соответствует электронный импульс, генерируемый пьезопреобразователем 2, т.е. формируемое пьезопреобразователем количество сигналов соответствует количеству считанных структурных элементов движущегося материала.

Генерируемые пьезоэлементом 2 сигналы усиливаются в блоке 3 и поступают посредством блока сопряжения 4 в процессор 5.

Таким образом, в процессор поступит количество импульсов, равных количеству сканированных структурных элементов (раппортов) материала. При этом количество импульсов не зависит от деформации материала, возможного проскальзывания относительно рабочих органов технологического оборудования, неравномерности движения или остановки в случае технологической необходимости, а только от количества раппортов переплетения, сканированных с поверхности материала. Процессор полученную информацию обрабатывает в соответствии с вычислительным алгоритмом.

Вывод

Результаты научно-технического поиска, материалы патентных исследований и практическое изучение действующих измерительных систем, встроенных в технологические машины ПМкР позволяют сделать вывод, что, по сути, ни один вариант из множества предлагаемых технических решений без значительных доработок и изменений принципиального характера, а также без использования специальных аппаратных средств не может обеспечить нормативные метрологические и требуемые системно-информационные характеристики процессов подготовки материалов к раскрою. Поэтому и нет каких-либо объективных предпосылок рекомендовать или брать их за основу для проектирования и практического создания систем измерения линейных характеристик длинномерных легкодеформируемых материалов.

Поэтому было предложено новое техническое решение базе использования пьезометрического преобразователя. Поставленная задача решается тем, что линейный размер раппорта переплетения, соответствующего условиям недеформированного материала предварительно записывают в виде линейного эталонного размера раппорта переплетения в память процессора, как информативный параметр мерного участка длины движущегося легкодеформируемого материала со скоростью не менее 0.1 м/с и постоянным контактным взаимодействием с чувствительным элементом пьезопреобразователя в диапазоне усилия от 0.1 до 0.25Н, измеряют количество раппортов переплетения посредством пьезосканирования рельефа движущейся структуры, при этом значение длины материала определяют по числу генерируемых импульсов, соответствующих количеству структурных элементов (например, количеству уточных нитей), приходящихся на эталонный участок длины /э. При этом количество импульсов не зависит от деформации материала, возможного проскальзывания относительно рабочих органов технологического оборудования, неравномерности движения или остановки в случае технологической необходимости, а только от количества раппортов переплетения, сканированных с поверхности материала. Процессор полученную информацию обрабатывает в соответствии с вычислительным алгоритмом.

Список использованных источников

1. А. с. 1557449 СССР, МКИ G 01 B 7/02, Д О6 H 3/00. Устройство для измерения длины листовых материалов / А.С. Железняков и др.- 1990, Бюл. № 14

2. А. с. 1602906 СССР, МКИ D 06 H 1/00, Д О6 H 3/00. Устройство для измерения длины рулонных материалов / А.С. Железняков и др.- 1990, Бюл. № 40

3. А. с. 1675448 СССР, МКИ D 06 H 1/00, Д О6 H 3/00. Устройство для измерения длины рулонных материалов / А.С. Железняков и др.- 1991, Бюл. № 33

4. Пат. 2086911 РФ, МПК G 01 B 7/04. Устройство для измерения длины материала в рулонах / А.С. Железняков и др.- 1997, Бюл. № 22

5. Пат. РФ. № 2256877 РФ. Устройство для измерения длины легкодеформируемых материалов / Г.П. Старкова, В.А. Елтышева, А.С. Железняков. Бюл. № 20.-2005.

6. Пат. РФ. 2231018 РФ. Устройство для измерения длины легкодеформируемых длинномерных материалов / Г.П. Старкова, А.С. Железняков. Бюл. № 17.-2004.

7. Пат. РФ. 2231017 РФ. Измеритель ширины движущихся легкодеформируемых длинномерных материалов / Г.П. Старкова, А.С. Железняков, М.Б. Суслова.

8. Ачеркан А.С. и др. Справочник машиностроителя. Т. 3. – М.: Машгиз, 1963.- 651 с.

9. Коротков В.П., Тайц Б.А. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств.- М.: Машиностроение, 1978.- 342 с.

10. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.: Энергоатомиздат, 1991.- 301 с.