Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине

 

А

Г.Г.Якобсон, А.В.Медведев и Б.А.Егай, /

Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро научного приборостроения АН Узбекскои ССР (72) Авторы изобретеиия (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЛОКОН ПО ДЛИНЕ

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

Известно устройство, содержащее источник излучения, световод, коммутатор светового потока, регулируемую щелевую диафрагму, апертурную диафрагму и фотопвиемник, установленные по ходу светового потока, зажим для.крепления образца с приводом, дополнительный зажим с подпружинен10 ными губками", синхронный переключа- . тель сигнала и логарифмический преобразователь сигнала, соединенные с фотоприемником, схему обратной связи, связанную с источником излуче15 ния Я.

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 диафрагму. алертурную 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 для крепления образца и коммутатор светового потока, направляющий попеременно на фотоприемник свет, прошедший через образец или в обход образца через световод. Привод зажима крепления образца состоит из каретки, на которой закреплен обравец, направляющих для поступательного перемещения каретки, винтовой пары для перемещения. каретки, редуктора, имеющего пару сменных шестерен для обесг печения различных диапазонов перемещения каретки, двух электродвигателей рабочего и обратного хода, двух

872974 электромагнитных муфт включения рабочего и обратного хода, устройства останова каретки в крайних положениях, состоящего из винтовой пары, кинематически связанной с переключателем светового потока, двух микропереключателей грубого останова, кулачка и микропереключателя точного останова. Коммутатор светового потока выполнен в виде диска, вращающегося в фокальной плоскости объектива. По краю диска, равномерно чередуясь, расположены прямоугольные выступы и впадины. Под каждым выступом ниже зоны расположения впадин имеется отверстие для пропускайия светового потока через световод. В момент прохождения светового потока через световод световой поток, направленный на образец, перекрывается в фокусе объектива другим выступом. Во время нахождения впадины в фокусе объектива открывается световой поток через образец, а световой поток через световод перекрывается. Любому из требуемых диапазонов перемещения зажиГ ма с пробой соответствует одно: и то же строго определенное количество переключений светового потока, Количество переключений устанавлива30 ется исходя из заданной достоверности измерений. Погрешность 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 сканирования); и точности установки зажима в исходное положение, так как для вычисления геометрических характеристик волокон необходимо измерить зависимость числа волокон в сечении образца как функцию расстояния от линии зажима до ( контролируемого сечения. Согласно требованиям:ТЗ точность установки 45 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 so

«+0ý05%. Г23 °

Недостатками известного устройства 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 наличия в

Д схеме световода в качестве обходного канала для светового потока.

Цель изобретения — повышение 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, фотоприемник, 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

I плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме, имеющего пару сквозных отверстий, смещенных друг относительно друга по окружности бао рабана 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, перемещающейся в направляющих 10, привод каретки, состоящий из винтовой пары ll и шагового электродвигателя 12, фокусирующую линзу 13, в фокусе которой установлена апертурная диафрагма 14, для отсечения рассеянной компоненты светового потока, фотоприемник 15 и блок управления-16 шаговым приводом. Позицией 17 обозначен ход световых лучей через образец, позицией 18 — ход световых лучей в обход образца, позицией 19 — электрическая связь: фотоприемник 15 — блок управления 16 шаговым приводом — шаговый электродвигатель 12.

20

30

5 87

Устройство работает следующим об разом.

Световой поток из осветителя 1 через объектив 2 попадает на коллимирующую линзу 3, преобразующую его".в поток параллельных световых лучей.

Поток параллельных световых лучей с помощью коммутатора 4 светового потока, приводимого во вращение приводом 5, направляется попеременно на

„ образец 7 через щелевую диафрагму (позиция 17) или в обход образца (позиция 18); Для обеспечения возможности пот переменного переключения потока световых лучей коммутатор 4 светового потока выполнен в виде барабана1 ось

: вращения которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме 6. На поверхности барабана имеется пара сквозных отверстий ц и Б, смещенных по поверхности барабана относительно друг дру-. га на угол 90. и разнесенных вдоль. о оси барабана. Через отверстие с1 направлена часть светового потока 17, которая попадает на фотоприемник 15, пройдя через образец 7. Через отверстие о проходит та часть светового потока 18, которая попадает на фотоприемник 15, минуя образец 7. Выре.занный диафрагмой 6 из светового потока 17, прошедшего через отверстие С1, узкий пучок параллельных световых лучей, пройдя. через образец

7, собирается фокусирующей линзой

13, попадает на фотоприемник 15 и далее в виде электрического сигнала в систему обработки и отображения информации (на чертеже не показана).

Прошедший через отверстие Й в обход образца 7 световой поток 18, собранный фокусирующей линзой 13, также попадает на фотоприемник 15 и далее в виде электрического сигнала в систему обработки и отображения информации; Для 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

2974 6 образца (проведения измерения) пре образуется фотоприемником 15 или любым другим способом в электрический сигнал, поступающий в блок 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 переключе- нию коммутатора светового потока могут соответствовать 1, 2, 3, 4 и т.д, импульсов, поступающих на шаговый электродвигатель. Необходимое количество импульсов на одно: переключение коммутатора светового потока может быть задано специальным пере! ключателем, установленным на блоке управления шаговым приводом. Так как любому диапазону измерений (перемещение образца) соответствует строго определенное количество переключения коммутатора светового потока, то установленному в различные положения переключателю соответствуют различные диапазоны перемещений образца 7. Количество переключений коммутатора светового потока во время рабочего хода фиксируется специ- альным устройством в блоке управле- . ния шаговым приводом. По достижении требуемого количества переключений коммутатора светового потока по-. дача импульсов блоком управлеаия 16 шаговым приводом на шаговый двигатель

12 прекращается, в результате чего зажим с образцом фиксируется в край нем верхнем положении. Для возврата зажима 8 в исходное положение шаго вый привод переключается на реверс, Возврат в исходное положение и фиксация происходят аналогично описанномуe . Упрвление приводом от коммутатора светового потока обеспечивает::повышение точности измерения путем уменьшения звеньев в кинематической цепи привода зажима образца. Исключается необходимость применения редуктора, электромагнитных муфт, включения рабочего и обратного хода, устройств точного останова каретки в исходном положении. Упрощается наладка устройства на различные диапазоны измерения, так как исключается необходимость применения сменных

1нестереи Все эти функции выполняет шаговый привод. Кроме того, повышение точности может быть обеспечено за

872974 счет дискретности перемещения зажима с образцом. Управление шаговым приводом может быть построено таким образом, что в момент фотометрирования сечения образца (измерения) послед- 5 ний находится в неподвижном состоянии, а перемещение образца осуществляется во время;.прохождения светового потока в обход образца. Кроме того, предлагаемая конструкция коммутатора светового потока позволяет использовать в качестве обходного светового потока существующую оптическую систему и отказаться от применения световодов. !5

Формула изобретения

I . Устройство для измерения характеристик распределения волокон 20 по длине, содержащее источник излучения, зажим образца с приводом, оптическую систему формирования светового потока, коммутатор светового потока, регулируемую щелевую диафраг- 25 му, апертурную диафрагму, фотоприемник,. установленные по ходу светового потока, а также механизм параллелизации волокон и вычислительное устройство с регистраторами, о т — Зо л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения характеристик распределения волокон по длине и упрощения конструкции, привод зажима выполнен с управлением ат 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 барао бана.

2. Устройство.по п. 1, . о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на поверхности барабана расположено несколько пар сквозных отверстий, равномерно распределенных по окружности барабана.

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 513267, кл. G 01 J 1/04, 1974.

2. Изыскания по разработке новых приборов для скоростного определения качества хлопка-сырца, его продукции и волокна кенафа. Технический -отчет

ЦНИИХПРОМА 9 24/3979, 1971, тема

У 19 (прототип) .