Способ измерения длины движущегося материала и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины движущегося материала. Обеспечивают заданную частоту знакопеременных автоколебаний материала относительно условной линии его движения с размахом, равным расстоянию между двумя оптоэлектронными датчиками, и записью количества размахов автоколебаний в электронный счетчик, а длину материала в рулоне рассчитывают посредством микропроцессора по заданному алгоритму. Устройство содержит одновалковую систему ориентации движущегося материала с приводным рабочим органом, три оптоэлектронных датчика, счетчик количества автоколебаний и микропроцессор для расчета длины материала, обеспечивает в поперечном направлении симметричные знакопеременные автоколебания движения материала относительно условно заданной линии движения. Технический результат: упрощение процесса и конструктивного оформления систем измерения длины материала. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины движущегося материала, например, в контрольно-мерильных машинах, используемых в легкой, текстильной и других отраслях промышленности.

Известен способ измерения длины материала (авт. св. 1352186 СССР, МКИ G 01 В 7/04, 1986 г.), заключающийся в том, что перед началом измерения задается цена единицы угла поворота протягивающих валков и мерного ролика, измеряется угол поворота мерного ролика после продвижения материала в зону его действия и повторно измеряют угол поворота мерного ролика после прохождения конца измеряемого объекта через установленное базовое расстояние с последующей коррекцией передаточного коэффициента системы измерения.

Недостатком известного способа применительно к измерению длины нежесткого текстильного или трикотажного полотна, свободно движущегося по технологическому тракту контрольно-мерильной машины, является то, что в результатах измерения не учитывается периодически появляющееся отклонение (перекос) материала относительно заданной линии движения. В этом случае измеряется длина материала по линии, перпендикулярной оси мерного барабана (катет развернутого треугольника), хотя материал перемещается на величину, равную гипотенузе этого треугольника, что приводит к неучтенной погрешности.

Известно устройство для измерения длины текстильных материалов (авт. св. 1760311 СССР, МКИ G 01 В 7/04, 1990 г.), содержащее транспортирующие валы, датчик импульсов, связанный с одним из транспортирующих валов, два датчика положения, расположенные на заданном эталонном расстоянии друг от друга, блок коррекции результатов измерения. Недостатком этого устройства и способа, заложенного в нем, является то, что в результатах измерения также не учитываются перекосы материала относительно заданной линии движения.

Известно устройство (патент 2126134 РФ, МПК G 01 В 7/04, 1999 г. - прототип), содержащее систему измерения длины и блок коррекции результатов по углу перекоса материала относительно условно заданной линии движения, включающее оптическую линейку-определитель положения одной из кромок движущегося полотна. Недостатком этого устройства и заложенного в нем способа является его относительная сложность вследствие необходимости одновременного использования в системе измерения как преобразователя линейных перемещений, так и блока коррекции погрешностей от знакопеременного перекоса полотна относительно заданной линии движения.

Целью изобретения является упрощение способа измерения и конструкции устройства посредством использования в качестве информативного параметра длины генерируемые системой ориентации знакопеременные отклонения материала относительно условно заданной линии движения.

Технологический и технический результат достигается тем, что обеспечивают заданную частоту симметричных знакопеременных автоколебаний материала относительно условной линии его движения с размахом, равным расстоянию между двумя оптоэлектронными датчиками, и записью их количества в электронный счетчик, а длину материала в рулоне рассчитывают посредством микропроцессора и определяют сначала длину участка линейной траектории движения полотна за один полупериод автоколебания, а затем произведение длины этого участка на количество размахов автоколебаний.

В устройстве цель достигается тем, что оно снабжено системой ориентации с приводным рабочим органом валичного типа, гарантированно обеспечивающим в каждом цикле переходного процесса линейную траекторию движения материала между системой двух оптоэлектронных датчиков, содержит счетчик количества размахов автоколебаний и микропроцессор для расчета длины материала в рулоне по заданному алгоритму.

На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 а,б - расчетные схемы для определения длины участка (l_i) материала.

Устройство, реализующее способ, содержит систему ориентации движения материала, в состав которой входят валик 1 с фрикционным покрытием и два привода: один для вращения валика, состоящий из двигателя 2, муфты сцепления 3, червячной передачи 4, звездочки 5, цепной передачи 6, натяжной и ведомой звездочек 7 и 8 и сферического шарнира 9; а второй - для его наклона, состоящий из пневмоцилиндра 10 и распределителя 11.

В состав устройства также входит транспортерная лента 12, приводимая в движение через приводной барабан 13 от цепной передачи 14; две оптоэлектронные пары 15 и 16, являющиеся также составной частью системы ориентации движения материала и расположенные друг от друга на расстоянии, которое определяет размах поперечных автоколебаний движущегося полотна.

Для автоматизации процесса определения длины и выполнения вычислительной процедуры в состав устройства входят датчик конца рулона 17, блок формирования стандартных импульсных сигналов 18, счетчик этих импульсов 19, блок 20 для управления распределителем 11, микропроцессор 21 и логический блок И 22 для формирования команд останова системы измерения и расчета длины материала в рулоне.

Способ измерения длины материала осуществляется следующим образом.

Перед заправкой полотна 23 и пуском устройства в работу валик 1 системы ориентации устанавливается в одно из крайних положений, при котором одна из боковых кромок материала располагается в зоне чувствительности оптоэлектронной пары 15 или 16.

После включения устройства в работу полотно при контактном взаимодействии с фрикционной поверхностью вращающегося валика системы ориентации и гарантированном их сцеплении под действием определенно направленного силового поля непрерывно перемещается без проскальзывания как в тангенциальном, так и в поперечном направлениях. При этом полотно перемещается в поперечном направлении под некоторым наперед заданным углом по линейной траектории на величину, определяемую положением второй оптоэлектронной пары.

При выходе кромки полотна из зоны чувствительности, например, оптоэлектронной пары 16 потенциальный сигнал, сформированный в блоке 18 до стандартного импульсного, поступает в счетчик 19 и тем самым фиксируется переключение валика системы ориентации в другое крайнее положение, определяющее начало счета количества размахов автоколебаний материала в зоне его измерения.

Одновременно с записью в счетчик информации о состоявшемся переключении каждый его нечетный выход формирует через блок управления 20 команду на переключение распределителя 11 и пневмоцилиндра 10, который вследствие ограниченности хода штока практически мгновенно меняет положение оси валика системы ориентации. При этом происходит перераспределение силовых соотношений контактного взаимодействия валика с материалом и появляется поперечная составляющая его перемещения в противоположном направлении.

Таким образом, используя двухпозиционную систему управления ориентацией движения материала, осуществляется его непрерывный и периодически разнонаправленный перенос относительно условно заданной линии движения перпендикулярно положению оси вращающего валика по линейному закону, то есть периодически происходит изменение направления движения материала и кроме тангенциальной составляющей, появляется составляющая его перемещения в поперечном направлении.

По достижении кромки материала второго крайнего положения срабатывает оптоэлектронная пара 15. Полученный от датчика сигнал подается на второй вход блока 18 для формирования стандартного импульсного с последующей записью в счетчик 19. При отсутствии сигнала с нечетного выхода счетчика 19 распределитель с односторонним управлением под действием собственной пружины возвращается в исходное положение и соответственно шток пневмоцплиндра с валиком займут второе крайнее положение. Подобные циклы непрерывно повторяются до тех пор, пока не будет обработан весь кусок материала. Фиксируя количество размахов автоколебаний и зная длину каждого отдельного участка перемещаемого полотна за один полупериод, перемножением этих параметров определяется длина всего куска материала.

Для исключения возможных помех от сил гравитации и достижения устойчивого транспортирования материала в продольном направлении на другие технологические позиции или укладки его в "книжку" на выходе системы ориентации установлена транспортерная лента 12, перемещающая материал в продольном направлении с отклонением от заданной линии движения на величину, равную половине расстояния между датчиками 15 и 16.

Таким образом, зная величину поперечного перемещения материала (ξ) относительно условно заданной линии движения, что задается настройкой системы ориентации, угол наклона (γ) оси равняющего валика 1 и количество размахов автоколебаний, нетрудно определить расчетным путем длину материала в куске (рулоне).

Значение длины каждого отдельного участка (l_i) согласно фиг. 2 вычисляется посредством микропроцессора по выражению l_i= 2ξ/sinγ; γ = arcsin h/b, откуда l_i = 2B ξ/h, (1) где 2 ξ - размах автоколебаний, определяемый как расстояние между оптоэлектронными парами 15 и 16; γ - угол наклона оси валика системы ориентации относительно нейтрального положения, который определяется регулируемым ходом h штока пневмоцилиндра и задается конструктивно; h - величина перемещения оси валика в топке приложения управляющего воздействия; В - расстояние между точкой приложения регулирующего воздействия и осью наклона валика системы ориентации (см. фиг. 1).

Всю фактическую длину материала в куске (L) определяют посредством микропроцессора 21 по формуле: L = (m-1)l_i = 2Bξ(m-1)/h, (2) где m - количество автоколебаний, записанное в счетчике 19.

Для выполнения расчета длины куска материала перед измерением в оперативную память микропроцессора вносятся параметры h, В и размах колебаний 2 ξ. По признаку конца полотна, определяемого совпадением сигналов с датчиков 16 и 17, блок 22 формирует команду микропроцессору на запрос количества автоколебаний m в счетчике и вычисление фактической длины по выражению (2).

Таким образом, способ измерения, основанный на определении количества (m) наперед заданного размаха автоколебаний движущегося полотна (m), обеспечиваемого системой ориентации его движения, вычислении длины (L_i) участка траектории движения материала в диапазоне размаха автоколебаний и определении их произведения позволяет исключить из измерительных систем линейные преобразователи перемещений, использующиеся в системах косвенного способа измерения длины. Это позволяет значительно упростить процесс и конструктивное оформление систем измерения длины материала.

Формула изобретения

1. Способ измерения длины движущегося материала, заключающийся в том, что для определения величины отклонения движения полотна от заданной линии движения используют систему оптоэлектронных датчиков его положения, отличающийся тем, что обеспечивают заданную частоту симметричных знакопеременных автоколебаний материала относительно условной линии его движения с размахом, равным расстоянию между двумя оптоэлектронными датчиками, и записью их количества в электронный счетчик, а длину материала в рулоне (L) рассчитывают посредством микропроцессора и определяют сначала длину участка линейной траектории движения полотна (l_i) за один полупериод автоколебания, а затем произведение длины этого участка на количество размахов автоколебаний по следующим формулам:
l_i = 2Вξ/h; L = (m-l)l_i,
где h - величина перемещения оси валика в точке приложения управляющего воздействия;
В - расстояние между точкой приложения управляющего воздействия и опорой оси наклона валика системы ориентации;
m - количество размахов автоколебаний;
2ξ - размах автоколебаний.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее оптоэлектронные датчики контроля положения кромки движущегося полотна, транспортирующий узел, отличающееся тем, что оно снабжено системой ориентации с приводным рабочим органом валичного типа, гарантированно обеспечивающим в каждом цикле переходного процесса линейную траекторию движения материала между системой двух оптоэлектронных датчиков, содержит счетчик количества размахов автоколебаний и микропроцессор для расчета длины материала в рулоне по заданному алгоритму.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2