устройство для измерения длины легкодеформируемых длинномерных материалов

Формула изобретения

Устройство для измерения длины легкодеформируемых длинномерных материалов, содержащее механизмы подачи и намотки материала, измеритель длины, включающий оптронный диск и датчик угла поворота, а также систему измерения перекоса линии движения материала, связанные с микропроцессором, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему коррекции результатов измерения длины материала, учитывающую величину его деформации, включающую оптический усилитель, оптоэлектронную систему распознавания стробоскопического эффекта, формирующую на входе блока логического совпадения И информационно-управляющий сигнал, генератор импульсных сигналов и связанную с ним импульсную лампу, при этом выход блока логического совпадения И скоммутирован, посредством блока сопряжения, с микропроцессором.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в швейном и текстильном производствах для измерения длины легкодеформируемых длинномерных материалов.

Известно устройство для измерения длины материала в рулоне, содержащее измерительный барабан, привод, узел считывания и записи информации, механизм коррекции текущих измерений по заданной эталонной длине, включающий сектор с ограничителем и отбойником, установленный по ходу движения материала, маятник и флажок, установленные с возможностью перемещения посредством взаимодействия с движущимся магнитом, встроенным в тело барабана [пат. РФ № 2086911, опубл. 10.08.97]. Однако известное устройство неспособно обеспечить достаточно высокую точность измерения, в частности, для легкодеформируемых материалов, поскольку используемый механизм коррекции является в этом случае неэффективным.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения длины материала с коррекцией погрешности от перекоса линии его движения, содержащее измеритель длины с оптронным диском и датчиком угла поворота, механизм подачи и намотки материала, микропроцессор, систему коррекции результатов измерения с учетом угла перекоса линии движения материала, включающую в себя оптронные линейки, и блоки обработки и преобразования информации [пат. РФ № 2126134, опубл. 10.02.99].

Однако известное устройство оказывается недостаточно эффективным при измерении длины легкодеформируемого материала, имеющего сетчатую структуру, вследствие входной деформации указанного материала и входной деформации, возникающей в результате его взаимодействия с рабочими органами исполнительных механизмов, установленными по ходу движения материала перед измерителем длины, что не позволяет обеспечить достаточно высокую точность измерения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения длины легкодеформируемого длинномерного материала путем обеспечения коррекции погрешности, обусловленной деформацией материала.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения длины материала, содержащее механизмы подачи и намотки материала, измеритель длины с оптронным диском и датчиком угла поворота и систему измерения перекоса линии движения материала, дополнительно содержит систему коррекции результатов измерения длины материала, учитывающую величину его деформации, включающую оптический усилитель, оптоэлектронную систему распознавания стробоскопического эффекта и формирования информационно-управляющего сигнала, генератор импульсных сигналов, связанную с ним импульсную лампу и блок логического совпадения И, входы которого связаны с выходами оптоэлектронной системы и генератора, а его выходы скоммутированы с входом управления генератором и посредством блока сопряжения - с микропроцессором.

В заявляемом устройстве для измерения длины легкодеформируемых длинномерных материалов может быть использован измеритель длины одного из известных типов, например барабанного типа, измеритель длины с пневматическими валиками либо иного подходящего типа.

На чертеже наглядно представлена структурно-кинематическая схема устройства, в котором использован измеритель длины, включающий два пневматических валика в виде двух сообщающихся посредством воздухопровода камер, связанных между собой при помощи зубчатого зацепления (а.с. № 1557449, опубл. 15.04.90).

Устройство содержит привод перемещения материала, включающий двигатель 1, редуктор 2, цепные передачи 3 и 4, измеритель длины, выполненный аналогично вышеописанному и включающий два пневматических транспортирующих валика 5 и 6, представляющих собой две сообщающиеся посредством гибкого воздухопровода 7 воздушные камеры, кинематически связанные между собой посредством зубчатого зацепления 8, оптронный диск 9 и датчик 10; систему измерения перекоса линии движения материала, состоящую из оптических линеек 11 и 12, определяющих положение одной из кромок материала на столе 13, и устройства 14 считывания информации о положении материала в пространстве движения; регистры 15 и 16 для записи информации о положении линии движения материала при входе и выходе с поверхности стола 13; блок сопряжения 17 для обмена информацией с микропроцессором 18; блок 19, разрешающий считывание длины материала, а также систему коррекции результатов измерения длины материала, учитывающую величину его деформации, включающую оптический усилитель 20, оптоэлектронную систему 21, генератор 22 с программно-числовым блоком задания частоты генерации импульсов, импульсную лампу 23 и логический блок совпадения И 24; датчик 25 начала и конца материала, опорно-намоточные барабаны 26, связанные цепной передачей 27, и блок подготовки сжатого воздуха 28.

Устройство работает следующим образом. Материал 29 при своем движении проходит зону действия оптической линейки 12. При этом в регистре 15 формируется соответствующий сигнал, который подается параллельно на блок сопряжения 17 с микропроцессором 18 и на блок 19 разрешения считывания информации о длине материала. Далее материал движется по поверхности стола и входит в зону действия оптической линейки 11.

Считывание датчиками 14 с оптических линеек 11 и 12 информации о ширине материала в регистры 15 и 16 происходит непрерывно. При выходе со стола материал контактирует с эластичными валиками 5 и 6 измерителя длины. Полости валиков связаны с источником сжатого воздуха, а наружные поверхности выполнены в виде эластичных резиново-тканевых баллонов с изменяющимися в процессе работы геометрическими параметрами и обладают заданной степенью податливости за счет соответствующей настройки блока подготовки воздуха 28. Скорость перемещения материала, сообщаемая последнему рабочей поверхностью транспортирующих валиков в любой точке зоны контакта имеет одно и то же значение независимо от степени деформации валиков.

При срабатывании датчика 25, определяющего наличие материала в зоне измерения, информация поступает на один из входов блока 19, который формирует разрешение для прохождения импульсов от датчика 10 через блок сопряжения 17 в микропроцессор 18.

Конструктивно заложенный параметр L₀, представляющий собой расстояние между оптронными линейками 11 и 12, записывается в память микропроцессора в виде соответствующего кода до начала измерения длины. Информация, считанная с оптронного диска 9 датчиком 10 и переданная в микропроцессор 18, сравнивается в программном режиме с кодом длины L₀. Совпадение кодов означает, что материал прошел путь от линейки 12 до линейки 11. Конструктивный параметр L₀ определяет дискретность считывания информации, относящейся к деформационным параметрам материала.

При каждом такте измерения запоминается местоположение контролируемой кромки по длине материала путем определения количества "открытых" и "закрытых" светодиодов на оптических линейках 11 и 12. Информация из регистров 15 и 16 через блок сопряжения 17 передается в микропроцессор 18, в котором осуществляется корректировка результатов измерения длины материала с учетом величины перекоса линии его движения.

Корректировка результатов измерения длины материала с учетом деформации последнего производится по результатам распознавания стробоскопического эффекта, наблюдающегося при совпадении скорости движения элементов измеряемого сетчатого материала с частотой работы генератора 22 и, соответственно, импульсной лампы 23, который фиксируется оптоэлектронной системой 21.

Если обозначить размер раппорта переплетения материала в недеформированном состоянии как h_o, а размер раппорта этого переплетения в напряженно-деформированном состоянии как h_i, то величина относительной деформации материала (_i) в зоне измерения определяется следующим образом:

Допустим V_o - линейная скорость движения материала, _o - время перемещения раппорта переплетения на один шаг, тогда

Но согласно условиям стробоскопического эффекта:

где _о - частоты генератора и, соответственно, работы импульсной лампы, при которых наблюдается стробоскопический эффект при движении материала соответственно в недеформированном и деформированном состоянии.

Тогда относительная деформация материала будет определяться как:

Частоты _o обуславливающие стробоскопический эффект для недеформированного состояния того или иного артикула материалов, вводятся в микропроцессор 18 как исходные данные. Параметр же _i определяется следующим образом.

При движении материала по поверхности стола генератор 22 непрерывно в программном режиме и в соответствии с циклом, определяемым прохождением участка материала длиной L_o между линейками 12 и 11, изменяет частоту работы импульсной лампы 23 в заданном диапазоне. При совпадении частоты работы импульсной лампы 23 со скоростью движения материала оптический усилитель 20 обеспечивает видимое квазиустановившееся изображение движущейся структуры переплетения.

Оптоэлектронная система 21 фиксирует значение частоты (_i) стробоскопического эффекта и в соответствии с этим формирует на одном из входов блока 24 сигнал, разрешающий передачу значения частоты (_i) с одного из его выходов через блок сопряжения 17 в микропроцессор 18. На втором выходе блока 24 формируются команды запуска генератора импульсов 22 в программно-цикловой режим работы.

Микропроцессор 18, оперируя полученными данными, с учетом величины относительной деформации материала (_i) и параметра перекоса линии его движения (_i) производит корректирующий перерасчет результатов измерения каждого участка и всей длины по следующему алгоритму:

где L_d - действительное значение длины материала; L_o - конструктивно заложенное расстояние между оптическими линейками; _i - угол перекоса средней линии материала на i-ом участке; L_k - концевой остаток материала, длина которого меньше L_o, n - количество циклов измерения материала.

Измерение и коррекция полученных данных продолжаются до тех пор, пока не будет полностью открыта оптическая линейка 11, что является признаком конца измерения длины материала в рулоне, с коррекцией погрешностей измерения, обусловленных деформацией и перекосом средней линии его движения.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает коррекцию результатов измерения длины длинномерных легкодеформируемых материалов с одновременным учетом величины деформации измеряемого материала и величины перекоса линии его движения, что позволяет решить поставленную техническую задачу, т.е. повысить точность этого измерения.