способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале

Формула изобретения

Способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале, заключающийся в том, что материал перемещают через зону работы трех датчиков обнаружения, расположенных под углом 45, 135 и 90^o относительно направления перемещения материала, и зону удаления металлических частиц, расположенную от зоны обнаружения на расстоянии транспортного запаздывания, а информацию о наличии металлических частиц в материале принимают с первого датчика обнаружения, фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичного импульса и перемещают его синхронно с перемещением материала посредством шаговых импульсов с датчика перемещения материала, аналогичным образом принимают и перемещают информацию со второго датчика обнаружения, фиксируют момент наличия металлической частицы в материале третьим датчиком обнаружения, с которого формируют и запоминают сигнал в виде единичного импульса, считывают кодовую запомненную информацию от первого и второго датчиков обнаружения, вычисляют по этой информации координаты расположения металлических частиц по ширине материала в каждом сечении и записывают в блок управления, а с блока управления формируют управляющую информацию для включения исполнительных органов удаления металлических частиц, отличающийся тем, что единичный сигнал с третьего датчика обнаружения и запомненную к этому моменту информацию от первого и второго датчиков обнаружения перемещают на величину транспортного запаздывания синхронно с материалом с помощью шаговых импульсов с датчика перемещения, а по окончании транспортного запаздывания формируют единичный сигнал, которым считывают кодовую информацию от первого и второго датчиков обнаружения, зафиксированную после дополнительного перемещения, вычисляют по этой информации координаты расположения металлических частиц по ширине материала в каждом сечении и записывают в блок управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения для легкой промышленности и может быть использовано для обнаружения и удаления металлических частиц, например обломков игл, в нетканой основе при производстве синтетической кожи, фетра и т.д.

Известен способ обнаружения металлических частиц в движущемся материале (А. С. СССР 767254, Бюл. 36, 1980), в котором материал последовательно перемещают через зону работы двух неподвижно установленных под углом 45 и 90^o датчиков обнаружения и зону нанесения метки, информацию о наличии металлической частицы принимают с первого датчика обнаружения - фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичного импульса и перемещают его по сдвигающему регистру синхронно с перемещением материала посредством шаговых импульсов с датчика перемещения. Принимают информацию о наличии металлической частицы со второго датчика обнаружения и путем сравнения информации с датчиков обнаружения определяют координату расположения металлической частицы по ширине материала, записывают ее в блок управления, на выходе которого формируют управляющую информацию для нанесения метки.

Этот способ имеет следующие недостатки.

1) Во многих случаях зона нанесения метки не может быть расположена вблизи расположения второго датчика обнаружения по технологическим причинам, т. е. блок управления должен учитывать транспортное запаздывание, а при наличии в одном сечении по ширине нескольких металлических частиц достоверность формирования управляющих сигналов на выходе блока управления снижается.

2) При случайном расположении металлических частиц в движущемся материале очередность появления сигналов с первого датчика обнаружения во многих случаях не совпадает с очередностью появления сигналов о тех же частицах со второю датчика обнаружения, что приводит к формированию ложных координат расположения частиц по ширине и длине материала.

Известно устройство (Патент РФ 2100505, МПК D 06 Н 3/14, Бюл. 36, 1997), в котором за счет блока запоминания и перемещения координат расположения металлических частиц устраняется первый из перечисленных недостатков, однако при случайном количестве металлических частиц в сечении по ширине материала (особенно при малых или единичных количествах) работают все каналы, а упомянутый блок, включающий запоминающее устройство и входные/выходные регистры, работает вхолостую, т.е. является неоптимальным.

Второй упомянутый недостаток усиливает неоптимальность и соответственно снижает надежность управления исполнительными органами удаления.

Также известен способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале (Патент РФ 2147327, МПК D 06 Н 3/14, Бюл. 10, 2000), заключающийся в том, что материал последовательно перемещают через зону работы трех датчиков обнаружения; расположенных под углом 45, 135 и 90^o относительно направления перемещения материала, и зону удаления или нанесения метки о металлических частицах, удаленную от зоны обнаружения на величину транспортного запаздывания, информацию о наличии металлической частицы в материале принимают с первого датчика обнаружения, фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичною импульса и перемещают его синхронно с перемещением материала посредством шаговых импульсов с датчика перемещения, аналогичным образом принимают и перемещают информацию со второго датчика обнаружения, фиксируют момент наличия металлической частицы в материале третьим датчиком обнаружения, с которого формируют и запоминают сигнал в виде единичного импульса, которым считывают кодовые запомненные информации с первого и второго датчиков обнаружения, вычисляют координаты расположения металлической частицы по ширине в каждом сечении и записывают в блок управления, а с блока управления в определенный момент формируют управляющую информацию для нанесения меток исполнительными органами. В этом способе повышена достоверность определения координат расположения металлических частиц и уменьшена избыточность ложных координат. Этот способ принят за прототип.

Он имеет следующие недостатки.

Блок управления, получив информацию о множестве координат расположения металлических частиц, синхронно с перемещением материала перемещает информацию о полученных координатах до зоны отметки (удаления), но для данного способа физические границы координат (мест) расположения частиц по ширине не определяемы, они носят виртуальный характер. Поэтому блок управления должен содержать столько каналов транспортного запаздывания, сколько сможет разместиться виртуальных координат по ширине материала, что и делает его громоздким и, как следствие, малонадежным.

Случайный характер расположения металлических частиц в движущемся материале и даже при их отсутствии все каналы транспортного запаздывания блока управления находятся в работе, перемещая нулевую информацию, т.е. передача информации о координатах расположения обнаруженных металлических частиц в зону удаления осуществляется неоптимальным образом.

Заявленное изобретение решает задачу оптимальной передачи информации о координатах расположения обнаруженных металлических частиц в зону удаления.

Это достигается тем, что материал последовательно перемещают через зону работы трех датчиков обнаружения, расположенных под углом 45, 135 и 90^o относительно направления перемещения материала, и зону удаления металлических частиц, расположенную от зоны обнаружения на расстоянии транспортного запаздывания, а информацию о наличии металлических частиц в материале принимают с первого датчика обнаружения, фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичного импульса и перемещают его синхронно с перемещением материала посредством шаговых импульсов с датчика перемещения материала, аналогичным образом принимают и перемещают информацию со второго датчика обнаружения, фиксируют момент наличия металлической частицы в материале третьим датчиком обнаружения, с которого формируют и запоминают сигнал в виде единичного импульса, считывают кодовую запомненную информацию от первого и второго датчиков обнаружения, вычисляют по этой информации координаты расположения металлических частиц по ширине материала в каждом сечении и записывают в блок управления, а с блока управления формируют управляющую информацию для включения исполнительных органов удаления металлических частиц, при этом единичный сигнал с третьего датчика обнаружения и запомненную к этому моменту информацию от первого и второго датчиков обнаружения перемещают на величину транспортного запаздывания с помощью шаговых импульсов с датчика перемещения, а по окончании транспортного запаздывания формируют единичный сигнал, которым считывают кодовую информацию от первого и второго датчиков обнаружения, зафиксированную после дополнительного перемещения, вычисляют по этой информации координаты расположения металлических частиц по ширине материала в каждом сечении и записывают в блок управления.

На фиг. 1, 2 представлены соответствующие пояснения предлагаемого способа:

на фиг.1 - структурная схема, поясняющая принцип обнаружения и удаления металлических частиц.

на фиг. 2 - алгоритм определения координат расположения металлических частиц по ширине материала.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - контролируемый материал с условными виртуальными зонами (клетками) расположения металлических частиц;

2 - первый датчик обнаружения, расположенный под углом ₁= 45^o к направлению перемещения материала;

3 - второй датчик обнаружения металлических частиц, расположенный под углом ₂=135^o к направлению перемещения материала;

4 - третий датчик обнаружения металлических частиц, расположенный пол углом ₃=90^o относительно перемещения материала;

5 - зона удаления с исполнительными органами 6, расположенная от третьего датчика обнаружения на расстоянии "К" (величина транспортного запаздывания);

7, 8, 9 - формирователи единичных импульсов с датчиков обнаружения;

10 - датчик перемещения, формирующий шаговые импульсы синхронно с перемещением материала, с частотой f₁;

11, 12 - сдвигающие регистры, сдвигающие единичные импульсы от первого датчика обнаружения 2, с количеством разрядов, равным количеству шаговых импульсов с датчика перемещения в зоне действия датчиков 2, 4, и от второго датчика обнаружения 3 с количеством разрядов, равным количеству шаговых импульсов с датчика перемещения в зоне действия датчиков 3, 4;

13 - блок транспортного запаздывания, включающий три одинаковых сдвигающих регистра 13-1,13-2,13-3 с одинаковым количеством разрядов К;

14 - вычислитель координат расположения металлических частиц по ширине в каждом сечении материала;

15 - блок управления исполнительными органами удаления металлических частиц;

М - максимальное расстояние между первым и третьим датчиками обнаружения, выраженное в количестве шаговых импульсов;

m_i, где i=1,2,..,8 - значение координаты металлической частицы, определяемое первым и третьим датчиками обнаружения;

n_j, где j=1,2,3,4 - значение координаты той же металлической частицы по ширине материала, определяемое вторым и третьим датчиками обнаружения (j<i);
N=ij - количество пар суммируемых координат в зоне обнаружения трех датчиков;

С_к - сигнал окончания транспортного запаздывания.

При условии M-(m_i+n_j)=0 истинное значение координат по ширине в данном сечении будет равно n_j.

При этом, если КМ (j<i<M) значение m снимается с последних i-разрядов регистра 13-1, а значение n с последних j-разрядов регистра 13-2 (фиг.2).

Если К<М, то значение m снимается со всех разрядов регистра 13-1 и недостающих до i старших разрядов регистра 11, а значение n со всех разрядов регистра 13-2 и недостающих дo j старших разрядов регистра 12.

Способ осуществляется следующим образом. Материал 1 последовательно перемещают через зоны работы первого датчика 2, второго датчика 3, третьего датчика 4 и зону удаления 5.

При наличии металлической частицы в материале информацию о ней принимают с датчика обнаружения 2, фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичного импульса формирователем 7 в первом разряде сдвигающего регистра 11 и перемещают его по ячейкам регистра 11 синхронно с перемещением материала 1 посредством шаговых импульсов с датчика перемещения 10. Далее информацию о наличии металлической частицы принимают с датчика обнаружения 3, аналогичным образом запоминают ее с использованием формирователя 8 и перемещают по ячейкам сдвигающего регистра 12. При попадании металлической частицы в зону действия датчика обнаружения 4 фиксируют момент приема, запоминают эту информацию в виде единичного импульса формирователем 9, записывают в первый разряд сдвигающего регистра 13-3 блока транспортного запаздывания 13 и перемещают его по ячейкам этого регистра. Одновременно продолжают перемещать информацию в регистре 11 и последовательно соединенном с ним регистре 13-1, в регистре 12 и последовательно соединенном с ним регистре 13-2 блока 13.

По истечении транспортного запаздывания на выходе регистра 13-3 формируется единичный сигнал С_к, означающий, что металлическая частица вошла в зону удаления 5. По сигналу С_к в вычислитель 14 координат расположения металлических частиц по ширине считывают информацию m и n с соответствующих разрядов регистров 13-1 и 13-2. На чертеже (фиг.1) значение К=М=9, т.е. с появлением сигнала С_к в регистрах 13-1 и 13-2 будет записана полная информация соответственно с регистров 11 и 12 об обнаруженных металлических частицах. В вычислителе 14 осуществляют определение значений координат по ширине m_i (от датчиков 2,4) и n_j (от датчиков 3,4) путем определения номера разряда с единичной информацией в числах m и n и присвоением этого номера значению соответствующей координаты. Например, число m=01010101, а число n=1110, тогда значения m_i=2,4,6,8, а n_j=1,2,3.

Далее в вычислителе 14 (см. алгоритм на фиг.2) осуществляют попарное суммирование значений координат m_i и n_j и сравнение каждой пары с числом M. При равенстве сравниваемых чисел за истинное значение координаты берут значение n_j из соответствующей суммы. Для вышеприведенного примера при М=9 истинными значениями координат будут значения n_j=1 и n_j=3. Эти истинные значения записывают в блок управления 15, который включает исполнительные органы 6, находящиеся в позиции 1 и 3, и удаляет соответствующие частицы из материала.

Все вычисления и удаления соответствующих металлических частиц происходят за время между шаговыми импульсами с датчика перемещения.

С приходом каждого импульса С_к все повторяется вышеописанным образом. Перемещение сигнала от третьего датчика обнаружения на величину транспортного запаздывания с одновременным дополнительным перемещением на эту величину информации от первого и второго датчиков обнаружения и осуществление вычислений координат расположения металлических частиц по окончании транспортного запаздывания позволяет с помощью трех каналов транспортного запаздывания перенести операцию определения координат непосредственно в зону удаления, тем самым исключить перенос подобной информации о координатах по множеству каналов, определяемых количеством виртуальных зон (координат) расположения металлических частиц по ширине материала, т.е. позволяет решить задачу оптимальной передачи информации о металлических частицах от зоны обнаружения в зону удаления и связанную с ней задачу повышения надежности управления удалением металлических частиц из движущегося материала.