Реферат: Измерение линейных параметров длинномерных легкодеформируемых материалов
При заправке материала в систему транспортирования и измерения длины (см. рис. 3) посредством рукоятки 13 поворачивается рамка 14, которая, упираясь в кронштейны 15, приподнимает их над разбраковочным экраном 16. Материал 17, свободно спадая с ленты транспортёра 2, проходит между экраном и тонармами. При опускании рукоятки 13 рамка 14, поворачиваясь под воздействием пружины 18, освобождает кронштейны 15 и тонармы 12, которые в зависимости от предварительной настройки, прижимают материал к экрану с распределённым усилием по его ширине, У зажатой схватами линии движения (у одной из кромок) усилие прижима равно нулю, а у свободной линии движения (второй из кромок) - максимальное и его значение устанавливается в зависимости от физико-механических свойств материала.
Корректирование считанной информации по эталонной мере длины в рассмотренных системах измерения длины обеспечивается со смещением по времени. То есть полученный результат в одном цикле корректируется по количеству эталонных импульсов, полученных в последующем измерительном цикле, что в нестабильных условиях работы оборудования и отклонении от заданных параметров может привести к непрогнозируемой погрешности измерения.
Рис. 3 - Схема измерения длины посредством транспортёрной (мерной) ленты [А. с. 1675448 СССР, МКИ D 65 H 1/00]
В техническом предложении изображенном на рисунке 4 рассматривается измерительная система, основанная на комбинации прямого и косвенного способов измерения длины. [4] Построение измерительной системы основано на использовании периодически воспроизводимой на движущемся материале магнитной метки, то позволяет устранить ряд перечисленных недостатков, присущих ранее рассмотренным техническим решениям. При работе системы измерения (рис. 4.а, б) наматываемый на скалку материал 1 при своём движении огибает приводной намоточный барабан 2 Поверхности барабанов 2 и 3 являются одновременно опорой и приводом вращения скалки с материалом. Рулон 21 со скалкой вращается под действием сил трения, возникающих при его контактном взаимодействии с барабанами 2 и 3.
В начале цикла измерения маятник 4 механизма коррекции 5 находится в исходном положении - в самой нижней части его криволинейных направляющих. При вращении барабана 2 встроенный в его тело постоянный магнит 6, попадая в зону расположения магнитопроводящей пластины 7 маятника 4, взаимодействует и сцепляется одновременно с ней и с движущимся материалом.
Система "материал - маятник" синхронно вращается совместно с намоточным барабаном 2. В этом режиме работы устройства перемещение маятника 4 отражает перемещение (длину) материала. Сцепление полотна с барабаном 2 и пластиной 7 по сути своей означает периодическое нанесение воспроизводимой метки на материал и перевод системы в ограниченной зоне на прямой метод его измерения.
При попадании флажка 4 в зону действия оптопары 8 - начала эталонной меры длины - на вход блока управления 11 подается импульс, по которому блок 11 выставляет сигналы, обнуляющие регистр динамической коррекции 12 и разрешающие прохождение импульсов от датчика длины 13 на вход регистра 12. Одновременно импульсы от датчика 13 подаются на вход регистра 14 текущего значения длины.
Импульсы от датчика 13 соответствуют считанному углу поворота мерного барабана 2 и, следовательно, определённому перемещению материала. Маятник 4, пройдя эталонное значение дуги (lэ), попадает в зону действия оптопары 10, подающей на вход блок управления 11 импульс, на выходе которого формируется сигнал, запрещающий прохождение импульсов от датчика длины 13 на вход регистра динамической коррекции 12. Таким образом, в регистре 12 хранится код числа импульсов с датчика длины 13, соответствующей углу поворота барабана (рис. 4. б) и перемещению материала на эталонную длину .Этот код подается на первый вход блока 16, на второй вход которого перед началом измерения вводится код эталонной меры длины. Блок 16 реализует зависимость: где - эталонная мера длины; - количество импульсов с датчика длины 13, записанное в регистр 12 за период времени, соответствующий прохождению маятником эталонной длины ; - коэффициент динамической коррекции.
Код коэффициента с выхода блока 16 подается на один вход блока 17, а на другой код текущего значения длины материла из регистра 14. Блок 17 реализует зависимость:
где - количество импульсов с выхода датчика длины 13, соответствующее текущему значению длины материала; - текущее скорректированное значение длины.
Значение с выхода блока 17 подается на вход регистратора 18. Таким образом, за каждый цикл прохождения маятником 4 эталонной меры длины происходит корректирование текущего значения длины материала, наматываемого в рулон.
Дальнейший поворот барабана 2 вызывает смешение пластины 7 относительно поверхности движущегося материала и барабана за счёт воздействия отбойной пластины 19.
Это смещение нарушает взаимодействие магнита 6 с маятником 4, который под действием собственного веса возвращается в исходное положение, определяемое ограничителем 20. Следующий поворот барабана 2 ведет к повторению цикла работы всех исполнительных элементов устройства.
Рис. 4 - Схема измерения длины материала с использованием магнитной ленты
В техническом предложении изображенном на рисунке 5 принципиально новый шаг по совершенствованию систем измерения длины, выполненных на базе использования транспортёрной ленты, несущей функцию эталонного мерного элемента. [5] Здесь недостатки существующих систем устраняют тем, что средство сцепления эталонной длины с движущимся объектом выполнено в виде неприводного эластичного движителя, зеркально установленного над приводным мерным ленточным транспортером, что позволяет дополнительно измерять и материалы, поверхность которых чувствительна к механическому воздействию. Основной и вспомогательный транспортёр кинематически связаны по средством сил трения, причем длина приводного ленточного транспортера представляет собой эталонную меру, а выходы блоков регистрации текущей длины и коррекции результатов измерения скомутированы с процессором.
В предлагаемом техническом решении (рис. 5) привод первичного преобразователя линейных перемещений материала состоит из двигателя 1, муфты 2, клиноременной передачи 3, червячного редуктора 4 и цепной передачи 5. Преобразователь перемещений 6 включает также в себя эластичную замкнутую транспортерную ленту - движитель 7, натяжной и приводной валики 8, 9, оптронный диск 10, датчик длины 11 (оптронную пару) и систему динамической коррекции результатов измерений.
Система динамической коррекции состоит из светонепроницаемой метки-флажка 12, консольно закреплённого на эластичном движителе 7, и датчика 11 определяющего цикл считывания эталонной меры длины ( ).
Неприводной вспомогательный транспортёр 14 содержит замкнутую эластичную ленту, аналогичную движителю 7, и два свободно вращающихся валика 17 и 18; механизм подачи материала, включающий электромагнитную муфту 19, клиноременную передачу 20, червячный редуктор 21, цепную передачу 22 и транспортирующие валы 23 и 24; механизм перемещения материала по опорной поверхности 25, включающий цепную передачу 26, передающую вращение приводному валику 9 барабана 27, и прижимной валик 28; а также систему регистрации и коррекции результатов измерения в каждом цикле, включающую блок 29 управления информационным регистром коррекции 30, регистр 31 записи текущего значения длины, микропроцессор 32 и оптоэлектронные элементы 33 для формирования команды начала и завершения процесса измерения длины материала.
Рис. 5 - Структурно-кинематическая схема системы измерителя длины [Пат РФ №2256877 РФ]
Значительный интерес и особую перспективу имеет также одно из принципиально новых направлений совершенствования систем измерения длины и ширины движущихся легко деформируемых материалов с учетом изменения при обработке их деформационных характеристик. Одним из возможных решений этого исправления является использование стробоскопического эффекта. [6] ,[7].
Как показывает практика апробации, подобные системы позволяют учесть погрешности измерения линейных параметров материалов от деформационной предыстории и их последующей деформации вследствие контактного взаимодействия с рабочими органами технологического оборудования.
Для решения задачи в такой постановке в рассматриваемое устройство введена система динамической коррекции результатов измерения длины с учетом деформационного поведения материалов.
Система измерения длины материала с использованием стробоэффекта (рис. 6) содержит электродвигатель 1 привода перемещения материала, редуктор 2, цепные передачи 3 и 4 и измеритель длины. Измеритель длины состоит из двух пневматических транспортирующих валиков 5 и 6, представляющих собой две, сообщающиеся посредством гибкого воздухопровода 7 воздушные камеры, кимематически связанные между собой посредством зубчатого зацепления 8; оптронный диск 9; датчик 10.
Вопросы коррекции результатов измерения вследствие перекоса линии движения материала решаются посредством использования оптических линеек 11 и 12. определяющих положение одной из кромок материала на столе 13.
Элементы 14 предназначены для считывания информации о положении материала в пространстве движения; а электронные регистры 15 и 16 для записи информации о положении линии движения материала относительно стола 13.