датчик линейной плотности чесальной ленты и способ ее сортировки для подачи на ленточную машину

Формула изобретения

1. Датчик линейной плотности чесальной ленты, включающий расположенные напротив друг друга, перпендикулярно направлению движения ленты в канале, излучатель и приемник оптического сигнала, выходы которых подключены к вычислительному блоку, отличающийся тем, что канал для ленты в корпусе датчика имеет переменный диаметр, который на входе ленты выполнен более широким, с расположенным вокруг него вычислительным блоком и на выходе сужающимся с расположенным в нем измерительным блоком, состоящим из излучателя и приемника, каждый из которых снабжен термочувствительными элементами.

2. Способ сортировки ленты для подачи на ленточную машину, при кардной системе прядения, включающий сложение нескольких лент, контроль линейной плотности и вытяжку с дальнейшим переходом ленты по технологической линии, отличающийся тем, что на стадии транспортировки чесальной ленты от чесальной машины к ленточной осуществляют отбор партий лент по сформированной из сигналов с датчика чесальной машины базе данных, характеризующей среднюю линейную плотность ленты в каждом тазу, с постоянным сопоставлением значения требуемой линейной плотности ленты на ленточной машине и суммарной плотности лент, необходимых для ее выработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной области, а именно к способу подачи волокон на ленточную машину и устройству контроля линейной плотности чесальной ленты, необходимому для реализации данного способа.

Известно устройство контроля линейной плотности [ № 5194911, МПК: D01G 15/36, Пуб.: 16.03.1993], представляющее из себя две конусообразные воронки, закрепленные в цилиндрическом корпусе, через которые протаскивается лента. Между этими воронками существует измерительная зона, являющаяся стеклянным кольцом, герметично закрытым печатями в целях предотвращения попадания пыли за кольцо. Само кольцо имеет очень тонкие грани, прилегающие к измеряемой ленте, что позволяет уменьшить поглощение и рассеяние света на них. Диаметр внутренней поверхности данного кольца изготовляется с учетом габаритов измеряемого объекта, таким образом, чтобы объект испытывал минимальное сжатие при прохождении измерительной зоны. За кольцом находятся группа излучателей и преемников, расположенных друг напротив друга.

При прохождении ленты излучатели, работающие в импульсном режиме, могут быть объединены в группы по два-три, таким образом увеличивая интенсивность излучения на каждый фотоприемник. Группы излучателей вместе с приемником создают один из светопроводящих секторов. Переключая поочередно все сектора и вычисляя среднее значение по ним, предварительно прошедшее аналогово-цифровое преобразование, можно определить качество ленты вне зависимости от равномерности распределения волокна по сечению ленты. Для осуществления данных операций применяются электронные схемы и микропроцессорная техника. Описанное устройство подвержено температурным воздействиям, вызванным нагреванием корпуса и воронок в нем расположенных при протаскивании ленты через них.

Наиболее близким к созданному решению является измерительное устройство [ № 2019818, МПК: G01N 21/59, Пуб.: 15.09.1994], содержащее излучатель и два фотоприемника, первый из которых расположен по ходу измерительного потока излучения, а второй - по ходу опорного, при этом выходы фотоприемников подключены к входам разностной схемы, а также заслонку, расположенную между излучателем и вторым фотоприемником и выполненную с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси опорного потока, второй фотоприемник расположен перпендикулярно первому в непосредственной близости от излучателя. В качестве фотоприемников могут использоваться например фотодиоды, фоторезисторы, а излучателя, - например, светодиоды. Измерительный первый фотоприемник и излучатель расположены диаметрально с противоположной стороны канала с волокнистым материалом, а второй фотоприемник расположен перпендикулярно первому вне зоны канала в непосредственной близости от излучателя таким образом, что фотоприемник и излучатель образуют изолированный от материала световой проход. Между этим фотоприемником и излучателем расположена заслонка, имеющая возможность перемещаться и перекрывать часть светового потока. Оба фотоприемника соединены с инвертирующим и неинвертирующими входами дифференциального усилителя и источником питания. Излучатель одновременно освещает два фотоприемника. Выходом дифференциального усилителя является постоянное напряжение, пропорциональное в заданном интервале линейной плотности материала в канале датчика. При подаче напряжения на светодиод световой поток, проходя через волокнистый материал - ленту, попадает на первый фотоприемник и одновременно часть светового потока через изолированный проход воздействует на второй аналогичный фотоприемник. Перемещая заслонку, можно изменять величину светового потока, проходящего ко второму фотоприемнику. При этом выбирают такую величину освещенности, чтобы обеспечить работу датчика на линейном участке характеристики. Сигналы с обоих фотоприемников поступают на дифференциальный усилитель, выделяющий разностный сигнал. Интенсивность светового потока на первом фотоприемнике меняется в зависимости от линейной плотности материала, а на втором фотоприемнике остается постоянной. Все дестабилизирующие воздействия от изменения питающего напряжения, нагрева корпуса датчика, дрейфа освещенности от излучателя, а также уход характеристик фотоприемников от старения вызывают одинаковые изменения сигнала на входе дифференциального усилителя и не приводят к изменению напряжения на выходе усилителя, а следовательно, к дополнительной погрешности датчика. Подобное устройство обеспечивает отсутствие температурного воздействия на приемники и излучатель лишь в при условии равномерного нагрева измерительной воронки, что не всегда является таковым, не учтено воздействие нагревания корпуса измерительного устройства, на схему дифференциального усилителя, расположенную в нем. Помимо этого, данная система трудоемка и сложна, так как требует точной настройки положения заслонки.

Существующий способ прядения, для получения пряжи средней линейной плотности в кардной системе, заключается в применении ленточной машины, целью которой является выравнивание по толщине за счет сложения нескольких лент и их вытяжки. Если процесс выбора ленты для сложения на ленточной машине носит случайный характер, то вытяжка осуществляется с некоторой периодичностью, под действием регулятора. Целью работы которого является получение равномерной по толщине ленты [Бадалов К.И., Прядение хлопка и текстильных волокон: учебник для средне специальных учебных заведений. - М.: Легпромбытиздат, 1988. С.-18.]. Регулятор, исполнительным механизмом которого служат две пары вытяжных роликов, обладает определенной инерционностью, интенсивность работы которого отрицательно сказывается как на качестве вырабатываемой ленты, так и на амортизации машин.

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение точности постоянного контроля линейной плотности ленты на чесальной машине за счет упрощения процесса снижения температурного влияния на фотоприемник при съеме сигнала, при одновременном повышении качества ленты вырабатываемой на ленточной машине, путем предварительного распределения партий ленты с известной линейной плотностью с помощью сигнала датчика на чесальной машине.

Поставленная задача достигается тем, что датчик линейной плотности чесальной ленты включающий расположенные напротив друг друга, перпендикулярно направлению движения ленты в канале, излучатель и приемник оптического сигнала, выходы которых подключены к вычислительному блоку, канал для ленты в корпусе датчика имеет переменный диаметр, который на входе ленты выполнен более широким, с расположенным вокруг него вычислительным блоком, и на выходе сужающимся с расположенным в нем измерительным блоком, состоящего из излучателя и приемника, каждый из которых снабжен термочувствительными элементами. Способ сортировки ленты для подачи на ленточную машину, при кардной системе прядения, включающий сложение нескольких лент, контроль линейной плотности и вытяжку, с дальнейшим переходом ленты по технологической линии, дополнен тем, что на стадии транспортировки чесальной ленты от чесальной машины к ленточной осуществляют отбор партий лент по сформированной из сигналов с датчика чесальной машины базе данных, характеризующей среднюю линейную плотность ленты в каждом тазу, с постоянным сопоставлением значения требуемой линейной плотности ленты на ленточной машине и суммарной плотности лент, необходимых для ее выработки.

Существенными отличием заявленного изобретения является использование датчика линейной плотности, с новой совокупностью признаков обеспечивающих непрерывный контроль линейной плотности и сохранение точностных характеристик за счет корректировки температурного воздействия протаскиваемой ленты на корпус датчика, вырабатывающего сигнал характеризующий текущее состояние ленты, на основании которого осуществляют отбор партий лент с известной линейной плотностью, определенной с помощью сигналов датчика на ленточной машине, с постоянным сопоставлением значения требуемой линейной плотности ленты на ленточной машине и суммарной плотности лент, необходимых для ее выработки.

Для понимания сущности изобретения на фигуре 1 и 2 представлена структура датчика и схема способа сортировки. Датчик, изображенный на фигуре 1, представляет из себя корпус 1, аналогичный корпусу прототипа описанного выше, который состоит из двух частей. Вычислительная часть I это конусообразная конструкция со значительной толщиной стенок, в которой на входе ленты, расположен вычислительный блок 2. Измерительная сужающаяся часть II имеет форму цилиндра со схожей толщиной стенок и усеченной внешней поверхностью. Диаметр внутри поверхности этого цилиндра таков, что при протаскивании, осуществляемом в направлении А-А', лента плотно прижимается к его стенкам, в которых напротив друг друга, перпендикулярно направлению протаскивания, расположены излучатель 3, снабженный термопарой 4, и приемник 5, также снабженный термопарой 6.

На фигуре 2 представлена схема способа сортировки. Способ сортировки условно можно разделить на две фазы. К первой фазе В относится этап измерения линейной плотности ленты на чесальной машине 7 с помощью датчика линейной плотности 8 и индикационного устройства 9, расположенных на ней, с дальнейшим сохранение данных на удаленном вычислительном устройстве 10. Ленту укладывают в тазы 11, 13, 15, 17, оснащенные индикационными устройствами 12, 14, 16, 18. В фазе С происходит непосредственно сам процесс сортировки лент в тазах под управлением удаленного вычислительного устройства 10, на основании индикации устройств 12, 14, 16, 18 с дальнейшей заправкой их на ленточную машину 19.

Вырабатываемую на чесальной машине лента укладывают в тазы лентоукладочным механизмом, в качестве конструктивного элемента в котором используют корпус датчика 1, изображенный на фигуре 1. При протаскивании лента проходя сужающуюся часть корпуса I сжимается, полностью заполняя канал измерительной части. В этот момент происходит импульсное излучение светодиода 3, интенсивность которого регулируется вычислительным блоком 2 с целью коррекции температурного воздействия ленты на корпус датчика, измеряемого термочувствительным элементом 4, например, термопарой или терморезистором. Вычислительный блок 2 представляет из себя схемотехническое решение, в котором предусмотрены интегральные схемы инструментальных усилителей для элементов 4, 5, 6, выходы которых подключены к входу аналогово-цифрового преобразователя ARM микроконтроллера типа STM32L. Помимо этого схема вычислительный блок 2 обладает источником опорного напряжения с функцией регулирования уровня напряжения с целью осуществления корректировки микроконтроллером интенсивности излучения элемента 3. С учетом температурного воздействия, регистрируемого элементом 6, в соответствии с паспортными данными элемента 5, описывающими воздействие температуры на выходные параметры. Оцифрованный сигнал, характеризующий текущую плотность ленты, передается на удаленное вычислительное устройство. Для чего в схеме вычислительного блока предусмотрен радио приемопередатчик. Помимо информации о плотности ленты на удаленное вычислительное устройство передается уникальный номер таза, в который производится укладка ленты. Номер таза определятся через оптическую связь индикационного устройства закрепленного на тазу, например устройства 11 на фигуре 2, и индикационного устройства на машине 9. Индикационное устройство на тазу представляет из себя схемотехническое решение, сопрягающее светодиоды видимого и инфракрасного спектра, расположенные по периметру таза и радиоприемник сигналов от удаленного вычислительного устройства 10, находящиеся под управлением микроконтроллера типа ATmega32. Индикационного устройство на машине имеет аналогичную структуру, с учетом той разницы, что вместо светодиодов инфракрасного спектра оснащено приемником оптического сигнала типа TSOP1736, а связь по радиоканалу осуществляется между индикационным устройством 9 и датчиком 8, установленным на той же машине. Инициализация связи между индикационными устройствами таза и машины, с дальнейшей передачей уникального номера таза на датчик 8, происходит по нажатию кнопки на индикационном устройстве таза на момент его заправки в чесальную машину.

Получаемый на удаленном вычислительной машине сигнал, содержащий номера тазов и текущую линейную плотность по всем чесальным машинам, сохраняется в системе баз данных, управление которыми, например, может производиться системой MySQL. В данных базах информация структурируется путем присвоения каждому номеру таза не только значений текущей линейной плотности, определяемых с некоторой временной дискретностью, но и среднее значение плотности ленты по тазу. Далее, выбираются тазы с наибольшими и наименьшими значениями средней линейной плотности ленты в них и группируются по четыре - восемь штук, в зависимости от конструкции ленточной машины. Удаленное вычислительное устройство отдавая по радиоканалу команду на индикацию определенным индикационным устройствам позволяет произвести заправку в ленточную машину требуемых партий лент. Индикация производится уникальным цветовым кодом, временно присваиваемым каждой партии до момента ее заправки в ленточную машину, которую производят в соответствии с этим кодом.

Введение температурной коррекции датчика ленты позволяет улучшить точностные характеристики сигнала, определяющего текущую линейную плотность, с возможностью дальнейшего анализа на удаленном вычислительном устройстве, в технологических целях. По данным, характеризующим линейную плотность ленты, осуществляют сортировку, повышая качество ленты за счет усреднения значений плотности партий лент, заправляемых в ленточную машину. Данный способ позволяет уменьшить интенсивность смены скоростных режимов регулятора ленточной машины, что положительно сказывается на уровне ее амортизации и качестве вырабатываемой ленты.