Реферат: Измерение линейных параметров длинномерных легкодеформируемых материалов
К таким ошибкам относят допустимые погрешности, в которые входят и случайные погрешности, и допустимые приборные погрешности.
Приборные погрешности — это наибольшие погрешности прибора или инструмента, используемого при измерении. В рассматриваемом случае такими инструментами являются мерительные линейки или рулетки. Величина абсолютной погрешности равна цене одного деления принятой шкалы измерения.
Следовательно, при технических измерениях погрешность измерения равна ± 1 см, при лабораторных ± 1 мм.
В метрологических характеристиках промерочно-разбраковочного оборудования и других технических систем, предназначенных для входного контроля материалов и их настилания, обычно приводятся данные об их разрешающей способности по точности измерения. Однако в публикациях по этим вопросам отсутствует в необходимой мере анализ физической природы и количественная оценка составляющих погрешностей, возникающих при преобразовании линейных перемещений, обработке и передаче результатов измерения по информационным каналам.
Объективная оценка и достижение нормативной точности измерения линейных перемещений возможны при всестороннем анализе причин, порождающих систематические и случайные погрешности, включая влияние на результаты измерения физико-механических свойств обрабатываемых легкодеформируемых материалов. Для каждого класса, группы или конкретной технической системы, реализующей тот или иной способ измерения длины материалов в рулоне (куске), перечень факторов влияния может быть разным, так как каждое устройство, обладающее существенной новизной, обязательно имеет свои отличительные особенности - таковы условия признании нового технического решения изобретением.
Анализ процессов контактного взаимодействия легко деформируемых материалов с транспортирующими органами и элементами преобразователей линейных перемещений показывает, что точность измерения их длины зависит от выбранного метода, конструктивных параметров измерительной системы, напряженно-деформированного состояния, плотности, влажности и других физико-механических свойств самого материала в момент измерения. Эти факторы полностью или частично, но практически всегда, имеют место, порождая составляющие погрешностей вне зависимости от способа измерения и в ныне действующих разновидностях регистрациионно- измерительных систем.
Однако при реализации косвенного способа измерения появляются и дополнительные факторы влияния, которые необходимо учитывать при оценке погрешностей измерения длины материала. К ним относятся: условия контактного взаимодействия материала с элементами преобразователя линейных перемещений, если таковые используются; положение материала в пространстве движения и отклонение его от условно заданной линии транспортирования; влияние допусков на изготовление конструктивных элементов; способов получения, обработки, передачи, регистрации результатов измерения и т. д.
Наибольший интерес с точки зрения практической значимости предлагаемых технических решений представляют собой средства, у которых в качестве движителя полотна используется транспортёрная (мерная) лента, а в качестве преобразователя линейных перемещений - оптоэлектронная система с блоками динамической коррекции результатов измерения по стационарной или подвижной эталонной мере длины.
Линейные размеры кусков и в частности ширина материала, оказывая влияние на потери, являются ее важной характеристикой. Понимание этого нашло отражение в работах, посвященных исследованию ширины ткани. В них в основном рассматривается разноширинность и подчеркивается важность более полного использования ткани по ширине как фактора экономии.
Ввиду этого для швейных предприятий остается актуальной проблема учета разноширинности кусков и использования всей фактической (а не расчетной) площади ткани с целью снижения потерь сырья. Эта проблема неразрешима без разработки соответствующих методов и средств измерения ширины ткани.
Существенное влияние на экономное использование ткани оказывает способность ее к растяжению. Изменение длины материала в кусках под действием различных динамических растягивающих нагрузок на технологических операциях ПРП и в процессе хранения приводит к заведомым ошибкам при подготовке материала к раскрою, так как фактическая его длина в большинстве случаев отличается от зарегистрированной при входном контроле. Впоследствии это дает увеличение нерациональных остатков при настилании и раскрое, а также деформацию деталей кроя.
Анализ изменений линейных размеров материала в рулонах показал что следствием деформаций, происходящих при сматывании ткани в рулон и хранении, является усадка в настиле и крое. Установлено, что остаточная деформация в результате сматывания тканей в рулоны и последующего хранения в течение 24-72 ч составляет 0,2-1,5% в зависимости от приложенных нагрузок и артикула материала; период релаксации растет с увеличением нагрузки.
При проведении сравнительного анализа способов и средств измерения линейных параметров для ткани. Установлено, что браковочно-промерочные машины и трехметровые механизированные столы не обеспечивают измерения длины куска с точностью, предусмотренной стандартом. Общим недостатком этих машин является то, что измерение длины производится при неустановившемся режиме и переменном (пульсирующем) натяжении ткани. Для обеспечения точности определения линейных размеров ткани в соответствии с требованиями стандартов предлагается применять бесконтактный метод измерения, выполнять измерительные операции и проверять качество ткани в различных зонах машины, не зависящих друг от друга.
Таким образом, погрешности измерения длины ткани на машинах различных конструкций, как и на трехметровом столе, могут колебаться в некоторых пределах и достигать существенных значений. Они более всего определяются физико-механическими свойствами ткани и менее — конструктивными особенностями машин, хотя влияние последних не исключается.
Частные погрешности измерения длины материалов в общем случае можно объединить в следующие четыре основные группы:
• Погрешности, возникающие вследствие напряженно-деформированного состояния материала в момент его измерения, условий и параметров контактного взаимодействия с измерительным элементом, колебаний толщины, точности изготовления элементной базы и стабильности ее характеристик во времени;
• погрешности, порождаемые дискретностью преобразования перемещений в длину и пороговой чувствительностью элементной базы системы измерении;
• группа погрешностей, порождаемых отклонением материала относительно условно заданной линии его движения;
• группа погрешностей, генерируемых действием системы корректирования результатов измерения, если её использование предусмотрено в измерительной схеме.
Перечисленные первичные погрешности по своей природе носят как систематический, так и случайный характер, многие из них трудно прогнозируемы, но их необходимо учитывать при оценке точности измерения длины материала и искать пути устранения. Например, при выполнении предиз-мерительной подготовки материалов необходима релаксация их деформации, что может быть достигнуто снятием напряжений при достаточном временном сдвиге между свободным положением материала на мерной ленте и началом его измерения на прямолинейном участке движения.
Случайную же погрешность от проскальзывания материала относительно мерного элемента при использовании косвенного метода измерения без введения специальной системы корректирования результатов учесть практически невозможно. Для решения этой задачи необходима жесткая синхронизации скоростей движения материала и элемента измерения, т.е. их постоянное равенство или постоянство соотношения. Эти условия могут быть достигнуты разными методами, и в частности, посредством реализации постоянной кинематической связи между движителем и материалом.
Сформулируем общий подход к анализу частных погрешностей измерения длины при использовании преобразователей линейных перемещений с элементами транспортирования материала, выполненных в виде гибких звеньев-движителей. Одновременно рассмотрим и методику расчёта частных погрешностей, определяемых допусками на исполнение элементов конструкции системы измерения (параметров транспортерной ленты, приводного барабана и цены деления оптического обтюратора), а также разнотолщинностью и отклонением материала от условно заданной линии движения.
При работе преобразователя линейных перемещений с использованием гибкой транспортерной ленты (далее "мерной ленты") и перемещении её посредством приводного барабана возможны следующие варианты контактного взаимодействия между элементами измерительной системы «барабан -мерная лента - материал» (рис. 8):
а). Система «барабан - мерная лента - материал» движется синхронно, как единое целое. Между ее элементами нет проскальзывания, а силы сцепления мерной ленты с поверхностью приводного барабана превышают силы, порождающие отрицательную деформацию ее приграничного слоя вследствие изгиба контактного участка материала (рис. 8 а, б);
б). Подсистема элементов «мерная лента - материал» движется синхронно, как единое целое, а силы сцепления между поверхностью барабана и мерной лентой исключают возможность отрицательных деформаций её приграничных слоев, но допускают их относительное скольжение (рис. 8, в);
в). Элементы подсистемы «мерная лента - материал» движутся без относительного скольжения. Тангенциальные силы, определяющие изгибной момент и отрицательную деформацию слоев мерной ленты, расположенных ниже нейтральной линии на участке контакта, превышают силы сцепления, обеспечивающие передачу движения мерной ленте без скольжения. Также допускается, что подсистема элементов этого участка в начале и конце границ контактного взаимодействия не проскальзывает относительно барабана, а приграничные с ним слои участка ленты вследствие изгиба на цилиндрической поверхности испытывают отрицательную деформацию (рис. 8, г);
г). Элемент системы «материал» проскальзывает относительно мерной ленты на участке их контакта, определяемого углом обхвата, а участок ленты 'взаимодействует с приводным барабаном согласно пункту "б" или "в";
д). Все элементы системы «барабан - мерная лента - материал» на поверхности, определяемой углом обхвата, взаимодействуют с относительным скольжением.
