Устройство для контроля и/или измерения параметров движущегося изделия, имеющего форму нити или проволоки

 

Изобретение касается устройства для контроля и/или измерения параметров движущегося изделия, имеющего форму нити или проволоки. Устанавливают соответственно два электрода емкостного измерительного органа, выполняемые в виде решетки или сетки, заделанной в соответствующие диски, или в виде пленочного слоя из материала, прозрачного для оптического органа, и соответственно источник света и фотоэлектрический элемент в едином корпусе и по разные стороны от изделия, так, что электроды расположены по ходу луча источника света оптического измерительного органа, размещенного на расстоянии от емкостного последовательно вдоль направления перемещения изделия. Если нить, проходящая через измерительную щель, имеет изменение поперечного сечения, являющееся следствием дефекта пряжи, например следствием утолщения или утонения, то изменяется затенение фотодиода и, следовательно, его выходной сигнал. С помощью этого изменения выходного сингала фотодиода можно теперь либо лишь зарегистрировать место дефекта как таковое, либо можно остановить движущуюся нить и устранить место дефекта. Сигналы обоих измерительных органов так обработаны, что позволяют определить и другие измеряемые величины, например объемность, ворсистость, влажность, посторонние волокна, кручение, удельный вес и т.п., а одновременное использование обоих измерительных органов повышает точность измерения, колебания точности обеих систем взаимно по меньшей мере частично устраняются. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается устройства для контроля и/или измерения параметров движущегося изделия, имеющего форму нити или проволоки, содержащего емкостный измерительный орган, включающий два электрода, располагаемые по разные стороны изделия.

Подобные устройства, основывающиеся на емкостном измерительном принципе, в настоящее время очень распространены, а именно с одной стороны как электронные нитеочистители, а с другой стороны как устройства для определения равномерности. Электронные нитеочистители служат для обнаружения создающих помехи дефектов пряжи, как, например, короткие утолщения, утонения и частые утолщения-утонения (муар). Устройства для определения равномерности служат для обнаружения и анализа колебаний веса на единицу длины лент, ровниц и пряж.

Известны измерительные головки с емкостными измерительными органами, применяемые в известных электронных нитеочистителях (Патенты США N 2516768 и N 3009101.

Емкостный измерительный принцип вследствие своей высокой точности измерения и своей неизменной в течение многих лет чувствительности получил очень широкое распространение. Наряду с устройствами, основанными на этом принципе, применяются также и оптические измерительные головки, с помощью которых определяется диаметр испытуемого материала (Европейская заявка ЕР-А-244788).

Оптические головки применяются тогда, когда емкостные измерительные головки не могут быть использованы.

Так, например, обстоит дело при исследовании электропроводных пряж.

Независимо от типа используемого измерительного принципа измерительные головки имеют определенную принципиально и конструктивно обусловленную зависимость от посторонних влияний, как, например, влажность, форма поперечного сечения пряжи, зависимость от положения, влияния материала и т.д., которую нельзя устранить или уменьшить с помощью данной технологии, хотя в этом имеется большой интерес. Другой до сих пор еще нерешенной проблемой является применимая для всех типов пряж универсальная измерительная головка со всеми преимуществами емкостного измерительного принципа. Наконец, учитывая прогрессирующую автоматизацию было бы также желательно, если бы в распоряжении имелась измерительная головка самоконтролирующегося типа.

В основу изобретения положена задача, создать такую измерительную головку, которая бы в меньшей степени зависела от посторонних влияний, чем в случае известных измерительных головок, а также была бы универсально применимой и самоконтролирующей.

Эта задача согласно изобретению решена за счет того, что в дополнение к емкостному измерительному органу предусмотрен оптический измерительный орган с источником света и фотоэлектрическим элементом, устанавливаемые по разные стороны изделия, при этом оба измерительных органа размещены в корпусе и выполнены с регулируемой чувствительностью.

Согласно предпочтительному примеру выполнения предусмотрено, что измерительные органы установлены последовательно один за другим вдоль направления перемещения изделия на расстоянии один от другого, при этом оба органа выполнены в виде единой конструкции с частично перекрытой зоной измерения.

Кроме того, также предусмотрено, что электроды расположены по ходу луча источника света.

Согласно следующему примеру выполнения изобретения предусмотрено, что оптический измерительный орган выполнен с рассеивающими элементами в форме дисков, а электроды скреплены соответственно с дисками.

При этом также предусмотрено, что каждый электрод выполнен в виде решетки или сетки, заделанной в соответствующий диск или нанесенной на него.

Также предусмотрено, что каждый электрод выполнен в виде пленочного слоя из материала, прозрачного для оптического органа.

В качестве материала для пленочного слоя может служить металл, осажденный из паровой фазы или напыленный, а также пленочный слой может быть выполнен из электропроводного синтетического материала, нанесенного на диск.

Таким образом, соответствующая изобретению измерительная головка имеет ряд отличительных свойств, и в частности делает возможным измерение и контроль измеряемых величин, которые до сих пор нельзя было измерить с помощью известных измерительных головок, будь то емкостных или оптических.

На фиг. 1 схематично показан первый вариант выполнения предлагаемого устройства (плоскость разреза проходит поперек к направлению движения нити); на фиг. 2 - то же, второй вариант выполнения устройства; на фиг.3 - третий вариант выполнения устройства (плоскость разреза проходит в плоскости движения нити и поперек к измерительной щели устройства).

Представленные на фигурах устройства служат для контроля и/или измерения параметров движущихся нитей, в частности как для оптической, так и для емкостной регистрации их диаметра и поперечного сечения. Эти устройства, обозначенные как измерительные головки, имеют по одному корпусу 1 с измерительной щелью 2, через которую проходит подлежащая измерению нить F. Нить в этой связи обозначает длинный испытуемый материал типа нити или пряжи или текстильной ленты вплоть до проволоки.

Корпус 1, цельно изготовленный методом литья под давлением, имеет форму коробки с открытым основанием. Выемкой для измерительной щели 2 он разделен на две половины 3 и 4. В открытое основание корпуса вставлена и привинчена к корпусу 1 несущая пластина 5 для оптических и электронных частей устройства.

На несущей пластине 5 в половине 3 корпуса расположен источник 6 света, предпочтительно световой диод, который излучает свет на фотодиод 7, расположенный в половине 4 корпуса. Измерительная щель 2 закрыта рассеивающим диском 8 от светового диода 6 и рассеивающим диском 9 от фотодиода 7, вследствие чего в измерительной щели 2 возникает диффузное освещение, которое также падает как диффузный свет на фотодиод 7. Рассеивающий диск 9 перед фотодиодом 7 может быть также выполнен как фильтрующий диск для экранирования от окружающего света или он может одновременно служить как рассеивающий и как фильтрующий диск.

Если нить F, проходящая через измерительную щель 2, имеет изменение поперечного сечения, являющееся следствием дефекта пряжи, например следствием утолщения или утонения, то изменяется затенение фотодиода 7 и, следовательно, его выходной сигнал. С помощью этого изменения выходного сигнала фотодиода 7 можно теперь либо лишь зарегистрировать место дефекта как таковое, либо можно остановить движущуюся нить F и устранить место дефекта.

Для обеспечения гомогенного поля освещения в измерительной щели 2 между светодиодом 6 и рассеивающим диском 8 предусмотрена диафрагма 10 (фиг.1) или световод 11 в форме усеченного конуса с углублением 12 (фиг.2 и 3).

В дополнение к описанному оптическому измерительному органу предусмотрен емкостной измерительный орган, который может быть по-разному расположен по отношению к оптическому измерительному органу.

Емкостный измерительный орган символично представлен двумя конденсаторными пластинами 13 и 14. На фиг.1 и 2 показано по одному устройству, измерительные зоны оптического и емкостного измерительного органа совпадают; в случае выполнения согласно фиг.3 эти измерительные зоны расположены рядом друг с другом.

Согласно фиг.1 каждая из конденсаторных пластин 13 и 14 образована одним заделанным в рассеивающие диски 8 и 9 электропроводным и "прозрачным" для оптической измерительной головки слоем из металла или пластмассы. При этом каждый рассеивающий диск может быть выполнен сэндвичеобразным, а указанный слой может быть нанесен на одну часть путем осаждения из паровой фазы или путем напыления. Слои, образующие конденсаторные пластины 13 и 14, выполнены с помощью мелкоячеистой сетки из соответствующего материала, как, например, металл.

В случае выполнения согласно фиг. 2 слои, образующие конденсаторные пластины 13, 14, не заделаны в рассеивающие диски 8 и 9, а рассеивающие диски покрыты слоем с одной стороны, которая может быть повернута к нити F, а также может быть отвернута от нее.

На фиг. 3 показан вариант выполнения устройства, когда в оптический и емкостный измерительный органы имеют не общую измерительную зону, а пространственно разделенные измерительные зоны. Измерительные зоны и тем самым также и измерительные органы расположены друг за другом в направлении движения нити. При этом оба измерительных органа полностью независимы друг от друга.

С помощью измерительной головки, представленной на фиг.3, емкостное и оптическое измерения происходят в один и тот же момент времени не на одном и том же элементе нити, а на соседних элементах нити, однако это различие между сигналами обоих измерений может быть компенсировано при обработке сигналов. Компенсация может быть осуществлена тем, что сигналы последнего в направлении движения нити измерительного органа, в измерительную зону которого каждая часть нити F входит раньше, чем в измерительную зону переднего в направлении движения нити измерительного органа, соответственно замедляются. Однако для определенных случаев применения разность между сигналами обоих измерений не будет создавать помех, так что не требуется компенсация этой разности.

Так как обе измерительные системы, емкостная и оптическая, как правило, будут иметь различную чувствительность, они должны быть согласованы на одинаковую чувствительность. Это предпочтительно происходит автоматически перед началом измерения, а именно путем корреляции или подобного метода со статической сигнальной составляющей или без нее.

Для генерирования более точного суммарного сигнала предпочтительно усредняются оба измерительных сигнала, а именно после выполнения преобразования сигналов и фильтрации во временном и частотном диапазоне для подавления соответственно неблагоприятных посторонних влияний. При вставлении нити настраивается нулевая точка обоих измерительных органов. Дрейф корректируется более стабильным измерительным органом, а усиление в случаях, когда влажность может варьироваться, отводится оптическим измерительным органом. Неравномерности движущейся нити F, такие как утолщения, утонения и т.п., определяются путем усреднения сигналов обоих измерительных органов. Определение узелков происходит на основе сигналов оптического измерительного органа путем отфильтровывания во временном или частотном диапазоне.

Для установления изменения посторонних влияний образуется не сумма, а разность обоих измерительных сигналов после селективного усиления посторонних влияний.

Использование обоих измерительных органов также делает возможным самоконтроль измерительной головки путем сравнения отдельных отфильтрованных сигнальных составляющих и их проверки на правдоподобность. Если отдельная составляющая или комбинация таких составляющих обнаруживает необычное отклонение, то тогда делается вывод о неисправной работе измерительного органа и производится переключение на измерительный орган с предполагаемым правильным измеренным значением. При известных условиях может быть также переключена только искаженная сигнальная составляющая или может быть подан сигнал тревоги.

Сигналы обоих измерительных органов могут быть так обработаны, что возможны показания о других измеряемых величинах, например, об объемности, ворсистости, влажности, посторонних волокнах, кручении, удельном весе и т. п.

Благодаря одновременному использованию обоих типов измерительных органов повышается точность измерения, колебания точности обеих систем взаимно по меньшей мере частично устраняются.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И/ИЛИ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖУЩЕГОСЯ ИЗДЕЛИЯ, ИМЕЮЩЕГО ФОРМУ НИТИ ИЛИ ПРОВОЛОКИ, содержащее емкостный измерительный орган, включающий два электрода, располагаемых по разные стороны изделия, отличающееся тем, что оно снабжено оптическим измерительным органом, включающим источник света и фотоэлектрический элемент, устанавливаемые по разные стороны изделия, и корпусом, оба измерительных органа размещены в корпусе и выполнены с регулируемой чувствительностью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительные органы установлены последовательно один за другим вдоль направления перемещения изделия на расстоянии один от другого.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оба органа выполнены в виде единой конструкции с частично перекрытой зоной измерения.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что электроды расположены по ходу луча источника света.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оптический измерительный орган выполнен с рассеивающими элементами в форме дисков, а электроды скреплены соответственно с дисками.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что каждый электрод выполнен в виде решетки или сетки, заделанной в соответствующий диск или нанесенной на него.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждый электрод выполнен в виде пленочного слоя из материала, прозрачного для оптического органа.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что пленочный слой выполнен из металла, осажденного из паровой фазы или напыленного.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что пленочный слой выполнен из электропроводного синтетического материала, нанесенного на диск.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3