Устройство для контроля длины движущегося длинномерного материала

 

Изобретение относится к текстильной промышленности. Цель изобретения - повышение точности контроля. Предлагаемое устройство позволяет определить длину контролируемого материала (нити) по величине времени Τ<SB POS="POST">0</SB> задержки сигнала, последовательного появляющегося на выходах датнии перемещения нити на фиксированном расстоянии один от другого. Величина Τ<SB POS="POST">0</SB>, однозначно определяющая скорость нити, а следовательно и ее длину, вычисляется по максимуму взаимокорреляционной функции стохастических сигналов с выходов датчиков неровноты нити в соответствии с выражением Τ<SB POS="POST">0</SB>=NΔΤ, ГДЕ Τ<SB POS="POST">0</SB> - ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ, ПРИ КОТОРОМ ВЗАИМОКОРРЕЛЯЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ ДОСТИГАЕТ ЭКСТРЕМУМА

N - ЧИСЛО ДИСКРЕТНЫХ ШАГОВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВЗАИМОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЕЕ ЭКСТРЕМУМА

ΔΤ - шаг изменения величины временной задержки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..,SU„„1515034 (51)4 G 01 В 7104

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4140442/30-12 (22) 29.10.86 (46) 15.10.89. Бюл. Ó 38 (71) Могилевское производственное объединение "Химволокно" им. В.И.Ленина (72) Г.М.Айрапетьянц, А.И.Васильев, А.П.Дворецкий и Г.К.Ковалев (53) 681.332.3(088.8) (56) Пивоваров Л.В. Индукционные измерители линейной скорости и длины. M. Энергия, 1972, с. 5-6,рис. I. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЛИНЫ

ДВИЖУЩЕГОСЯ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к текстильной промышленности. Цель изобретения — повышение точности контроля. Предлагаемое устройство позволяет определить длину контролируемого

Изобретение относится к текстильной промьыпленности.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

На фиг. I представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема цифрового коррелятора; на фиг. 3 — график временной зависимости функции взаимной корреляции для стохастических коррелированных сигналов.

Устройство содержит источники 1 и 2 излучения (света), диафрагму 3 с отверстиями 4 и 5, фотоприемники

6 и 7, усилители 8 и 9, аналоговые компараторы 10 и 11, цифровой коррелятор 12 и цифровой индикатор 13.

2 материала (нити) по величине времени 2, задержки сигнала, последовательно появляющегося на выходах датчиков неровноты нити, размещенных последовательно в направлении перемещения нити на фиксированном расстоянии один от другого. Величина, одно,эначно определяющая скорость нити, а следовательно, и ее длину вычисляется по максимуму взаимокорреляционной функции стохастических сигналов с выходов датчиков неровноты нити в соответствии с выра-жением, = nd <, rpe, — время запаздывания, при котором вэаимокорреляционная функция достигает экстремумы," п — число дискретных шагов вычисления взаимокорреляционной функции для выявления ее экстремума; — шаг изменения величины временной задержки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Между источниками 1 и 2 и диаф рагмой 3 помещен длинномерный материал, например нить 14, перематываемая с бобины )5 на бобину 16.

Источники 1 и 2 представляют собой, например, светодиоды типа АЛ106, узкий пучок света от каждого из которых через соответствующие отверстия 4 и 5 диафрагмы 3 направлен на соответствующий фотоприемник 6 или 7.

Фотоприемники 6 и 7 расположены на фиксированном расстоянии друг от друга, например, 50 мм,и представляют собой, например, фотодиоды типа

ФД25К-. Чем ближе фотодиоды 6 и 7 расположены друг к другу, тем выше точность измерений.

1 51 5034

Усилители 8 и 9 являются усилителями сигналов фотодиодов с полосовыми фильтрами для выбора оптимальной полосы из спектра стохастических сиг5 налов и представляют собой, например, операционные усилители типа К 544

Уд2.

Аналоговые компараторы 10 и 11 служат для сравнения мгновенных значений поступающих сигналов с их средним значением и получения на выходе цифрового сигнала логической единицы или логического нуля и выполнены, например, на микросхемах

К597СА1.

Цифровой коррелятор 12 предназначен для вычисления взаимокорреляционной функции и момента наступл —, ния ее экстремума. 20

Цифровой индикатор 13 служит для отображения результата измерения длины (или скорости) перематываемой нити и представляет собой четырехзвенный цифровой индикатор, выпол- 25 ненный, например, на четырех однозарядных цифровых индикаторах типа ЦИ-2.

Цифровой коррелятор 12 содержит первый и второй, например, 1024-разрядные регистры 17 и 18 сдвига, схему 19 совпадений, счетчик 20 импульсов, запоминающий блок 21, цифровой компаратор 22, тактовый генератор

23, делитель 24 частоты (на 1 024), счетчик 25 импульсов и буферный регистр 26.

Регистры сдвига 17 и 18 представляют собой, например, оперативные запоминающие устройства ОЗУ1 024х1, выполненные в виде микросхем К565РУ2, и предназначены для оперативного запоминания сигналов фотоприемников на время вычисления и последующего их циклического сдвига в процессе вычисления корреляционной функции.

Схема 19 совпадений представляет собой логический элемент HCKJIi0%003EE

ИЛИ, выполненный, например, в виде

1 микросхемы К561ЛП2, и предназначен

50 для сравнения выходных сигналов с регистров 17 и 18 и выдачи импульса на счетчик 20 импульсов совпадений в случае их равенства.

Счетчик 20 выполнен, например, в виде двух последовательно соеди55 ненных микросхем К561ИЕ10 и служит для подсчета импульсов с выхода схемы 19, Запоминающий блок 21 представляет собой, например, оперативное запоминающее устройство ОЗУ1024х1, выполненное в виде микросхемы К565РУ2, и предназначен для буферного запоминания числа совпадений.

Цифровой компаратор 22 выполнен, например, на двух параллельно соединенных микросхемах К561СП1 и предназначен для сравнения числа совпадений в текущем и предыдущем циклах вычислений.

Тактовый генератор 23 реализован, например, на микросхеме К155ЛАЗ и служит для синхронизации работы всех узлов устройства, Делитель 24 выполнен, например, в виде двух последовательно соединенных микросхем К561 и Е10 и служит для выработки импульсов, осуществляющих сдвиг информации в регистре 18 сдвига при вычислении корреляционной функции.

Счетчик 25 импульсов (шагов) представляет собой, например, две последовательно соединенные микросхемы

К561ИЕ10 и предназначен для подсчета количества циклов вычислений корреляционной функции, т.е. значения задержки, выраженного в цифровой форме.

Буферный регистр 26 реализован, например, на трех параллельно соединенных микросхемах К561ТМЗ и служит для хранения информации о предыдущем вычислении времени задержки, представляющем собой функцию скорости измеряемой нити.

Источники 1 и 2, фотоприемники 6 и 7 и диафрагма 3 с отверстиями 4 и

5 образуют в совокупности датчики неровноты нити 14.

Выходы фотоприемников 6 и 7 через усилители 8 и 9 и аналоговые компараторы 10 и 11 подключены к соответствующим входам коррелятора 12, выходом соединенного с входом индикатора 13.

Регистры 17 и 18 соединены с выходами компараторов 10 и 11, тактового генератора 23 и делителя 24 частоты и с соответствующим выходом цифрового компаратора 22. Выходы регистров 17 и 18 через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 19 связаны со счетным входом счетчика 20, соответствующими выходами соединенного с входами запоминаemего блока 21 и цифрового компаратора

5 1515034

22, один из выходов которого связан с входом блока 21, а другой — с вхо- е дами сброса счетчиков 21 и 25 и бло- н ка 21 и с входом записи буферного т регистра 26, входом подключенного к

5 в выходу счетчика 25, а выходом — к и входу индикатора 13. Выход генерато- с ра 23 через делитель 24 частоты сое- о динен с вхоцами счетчиков 20 и 25. 10 ф

Отрезок нити между двумя фотопримниками можно представить как лиейную инвариантную во времени сисему передачи. При этом допущении ременная характеристика передачи ри использовании стохастических игналов на выходе фотоприемников писывается автокорреляционными ункциями каждого из сигналов R> ()

1 и К,) () и их взаимокорреляцнонной (.(7 1 функцией R(),), которые имеют слео» дующий вид:

r т

К (7) lim — ) U, (t). V, (t -„-) dt = — U, (t). U (t-Р)Дг;

Т- о о то

R ц (c) - lim (v,(t) U,(t, -с)а = -- ) и,(t)u,(t -с) ас; (2)

07 01 т, ) at = -- U, (t) U,(t -а) at, (3)

1 () о

Ru у11а

РU u(t) (4) Коэффициент корреляции в зависимости от сходства сигналов принимает

sgn u7() р arcsin л 2

Устройство работает следующим образом.

Т а (i) = lim fU, (t) Il<(t (7

СО О где R {Л вЂ” автокорреляционная а,о, функция первого сигнала;

R (С) — автокорреляционная

Z функция второго сигнала;

R (,((i) — взаимокорреляционная

7 функция первого и второго сигналов; задержка между двумя сигналами;

Т вЂ” заданный интервал измерения;

t — текущее время; и (t) — первый стохастический

» сигнал; (t) — второй стохастический

1 сигнал;

Т вЂ” фактический интервал измерения.

Мерой для оценки сходства, т.е. для крррелирования стохастических сигналов И „(t) и U 7(), является коэффициент корреляции где sgn u „(t) - знаковая функция сигнала ц,(t);

25 значения в диапазоне 0 4

1 7 и при условии, что автокорреляционные функции Р(, < и R > < не зависят

» 7 2 от времени, полностью повторяет временную зависимость взаимокорреляционной Функции Кц u,{ (.). Таким образом, для вычисления значения с,, при котором сигналы максимально похожи, достаточно определить момент, при котором взаимокорреляционная функция

35 принимает экстремальное значение

Этот момент соответствует времени про хождения уча с тка длинноме рного материала между двумя фотоприемниками.

Временная зависимость функции взаимной корреляции для стохастических коррелированиых сигналов представлена на фиг. 3.

45 При вычислении знаковой корреля ционной функции входные сигналы преобразуются с помощью аналоговых компараторов в двухуровневые, т.е. и, (t) и и 7 (t) преобразуются в

5p sgn u,(t) и sgn, u z(t) относительно их среднего значения. Э )(о допустимо, .так как для сигналов с нормальным законом распределения по амплитуде действительно соотношение

Р (j„u Д) (5) I.

sgn u1(t) — знаковая функция сиг-ала u

151 5034 () — коэффициент корреля " v„u, ции стохастических сигналов и, и и

Rsgn u, sgn u,(Ë вЂ” знаковая нзаимокорреляционная функция сигналон и, и и, т.е. знаковая корреляционная функция в сравнении с функцией полной корреляции имеет те же экстремальное и нулевое значения.

Сигналы sgn u, (t) и sgn u (t) непрерывно поступают с выходов аналоговых компараторов 10 и 11. После заполнения объема 1 024-разрядных регистров

17 и 18 сдвига запись прекращается, а содержимое этих регистров последовательно поступает на элемент 19.

На его выходе сигнал логической единицы появляется в каждом так re сдвига при условии совпадения логических значений входных сигналов, Количество этих совпадений подсчитывается счетчиком 2", и н конце цикла сравнения записываются н запоминающий блок 21 совпадений. Затем содержимое 1024-разрядного регистра 18 сдвига задерживается на один такт, в счетчик 25 (шагов) записывается

II II число l и проводится новый цикл сравнения . B конце этого авила с р анне ния количества совпадений, а писанных в счетчике 2 0 и з ап ом инаюшем блоке 2 1, поступают на цифровой к ом1 паратор 22. Если новое число совпадений больше записанногo B запоминающем блоке 21, то содержимое счетчика 20 переписывается н этот ..лок

21, счетчик 25 (шагов) записывает число "2", а содержимое регистра 18 . сдвига задерживается еще на один такт. Цикл сравнения повторяется до тех пор, пока количество совпадений окажется меньше или равным записанному в запоминающем блоке 21. Пли этом сигнал с соответствуюг его выхода цифрового компаратора 22 переводит 1024-разрядные регистры 17 и

18 на запись новой порции информации, фиксирует содержимое счетч ч;а (шагов) 25 в буферном регистре 26 и переводит в исходное состояние счетчик

20, запоминающий блок 21 и счетчик

25. Содержимое буферного регистра 26 отображается цифровым индикатором 13, откалиброванным н единицах измерения скорости нити 14 (или ее длины с начала перемотки) B виде где (6) момент времени достижения экстремума; число шагов вычисления корреляционной функции для установления экстремума; шаг задержки.

1О

Формула изобретения

l, Устройство для контроля длины движущегося длинномерного материала, содержащее последовательно установ15 ленные в направлении перемещения материала на фиксированном расстоянии один относительно другого датчики неронноты материала, блок обработки информации и индикатор, о т л и—

2р ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поньпцения точности контроля, блок обработки информации состоит из аналоговых компараторон, регистров сднига, счетчиков импульсов, элемен25 та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ KlH, запоминающего блока, цифрового компаратора, буферного регистра и последовательно соединенных тактового генератора и дели. геля частоты, при этом выходы датчи30 кон неронноты материала связаны с входами соответствующих аналоговых комп, раторон, выходы которых подключены к информационным входам сооТ нетстн лощих регистров сдвига, первь1ми управляющими входами связанных с выходом тактового генератора, вторыми управляющими входами — с первьи выходом цифрового компаратора, а выходами через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

40 ИЛИ вЂ” со счетным входом первого счетчика импульсов, управляющим входом соединенного с выходом. делителя частоты, первым выходом — с информационным входом запоминающего блока, а вторым выходом — с первым входом цифрового компаратора, вторым входом соединенного с выходом запоминающего блока, первый выход компаратора связан со сбросовыми входами счетчиков импульсов и запоминающего блока и с входом записи буферного регистра, а второй выход — с управляющим входом запоминающего блока, причем выход каждого регистра сдвига связан со своим третьим управляющим входом, а выход делителя частоты соединен с четвертым входом одного из регистров сдвига и со, счетным входом второго счетчика ии1 515034

1Î пульсов, выход которого соединен с информационным входом буферного регистра, выходом подключенного к входу индикатора.

2.- Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с s тем, что каядый датчик неровноты материала вьполнен в виде источника излучения и фотоприемника, размещенных по разные стороны направления, перемещения материала, и содержит диафрагму, установленную перед фотоприемником.

1515034 и и

Ao)

Составитель Б. Кисин

Техред JI,Îëèéíûê Корректор О. Цушле

Редактор А. Огар

Заказ 6215/40 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101