ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ РАЗДВИГАЕМОСТИ НИТЕЙ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
OPTOELECTRONIC DEVICE FOR ESTIMATING PARAMETERS OF THREADS SLIPPAGE OF TEXTILE MATERIALS

Предлагаемое оптоэлектронное устройство относится к приборостроению для текстильной и легкой промышленности и может быть использовано для определения параметров раздвигаемости нитей в производстве текстильных материалов разного волокнистого состава и при их переработке.
Известно устройство для определения степени раздвигаемости нитей в соответствии с ГОСТ 28073-79 «Изделия швейные. Методы определения разрывной нагрузки, удлинения ниточных швов, раздвигаемости нитей ткани в швах», содержащее разрывную машину, груз предварительного натяжения образца и приспособление, состоящее из двух гребенок с иглами и регистратора усилия. Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения, обусловленная субъективностью определения момента достижения заданной величины раздвигаемости и технологической сложностью процесса оценки. Кроме того, известное устройство не обеспечивает возможности экспресс-исследования степени раздвигаемости.
Известен прибор РТ-2М, описанный в ГОСТ 22730-87 «Полотна текстильные. Метод определения раздвигаемости», который содержит груз-зажим, резиновый ролик, барабан, приводимый в движение от электродвигателя через червячную передачу, плоские губки из твердой резины, между которыми пропускают исследуемый образец, пластмассовую пластинку, размещенную на расстоянии 6,0±1,0 мм от упомянутых губок, поводок с грузом для фиксации образца материала и перемещения зоны деформирования посредством коромысла, на другом конце которого расположена шкала нагрузок. Недостатком известного устройства является его конструктивная и технологическая сложность, связанная с наличием двух автономных электромеханических приводов в виде червячного редуктора и винтовой передачи, а также недостаточная точность оценки степени раздвигаемости нитей, обусловленная субъективностью визуальной фиксации момента достижения исследуемым образцом границы пластмассовой пластинки и визуального считывания значений прикладываемого нагружения.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов (пат. РФ №149029 на полезную модель, опубл. 2014.12.20), содержащее неподвижный и условно подвижный зажимы для фиксации исследуемого образца, средства его нагружения в виде мотора-редуктора с приводом, управляемого процессором посредством микроконтроллера и блока сопряжения, подвижную каретку, несущую игольчатую гребенку, средства измерения величины смещения нитей образца, снабженные оптически активными элементами и веб-камерой, связанной с процессором, а также средства измерения величины нагружения, выполненные в виде тензометрической измерительной системы диафрагменного типа, связанной с процессором через микроконтроллер и блок сопряжения.
Недостатком известного устройства является недостаточная точность оценки параметров раздвигаемости вследствие происходящего при прокалывании материала неучтенного частичного внедрения игл в структуры нитей, а не в промежутки между ними, что сказывается на величине усилий, которые необходимо прикладывать при перемещении гребенки, и является источником дополнительной погрешности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности оценки параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов за счет предотвращения при проведении измерений возможного внедрения игл в структуры нитей и вызванной этим неточности в оценке величины нагружения.
Указанный технический результат достигается устройством для оценки параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов, содержащим зажимы для фиксации исследуемого образца, средства его нагружения в виде мотора-редуктора с приводом, средства перемещения и раздвижения нитей образца в виде размещенной на подвижной каретке гребенки с набором подвижных игл, средства измерения величины перемещения нитей, содержащие оптически активные элементы и связанную с процессором веб-камеру, а также средства измерения величины нагружения, выполненные в виде связанной с процессором тензометрической измерительной системы диафрагменного типа, которое, в отличие от известного, содержит узел юстировки положения игл в межниточном пространстве, снабженный оптической системой визуального сканирования в микрометрическом диапазоне изменения координат игл в ходе юстировки.
Устройство схематично показано на чертежах, где на фиг. 1 представлена структурно-кинематическая схема устройства, на фиг. 2 - конструктивное исполнение фиксирующих элементов узла юстировки.
Устройство содержит привод 1 с мотор-редуктором М мехатронного типа с поступательным выходным звеном, тензометрическую систему 2 измерения величины нагружения диафрагменного типа, неподвижный зажим 3, каретку 4, установленную на подвижной рамке 5.
Рабочие органы, осуществляющие перемещение нитей относительно заданной линии, включают подвижную каретку 4, которая несет на себе гребенку 6 с набором игл 7, установленных с возможностью перемещения по ширине образца в соответствии с видом и свойствами волокнистой системы и по линии прокола через отверстие 8 в опорной площадке условно подвижного зажима 9 на расстояние, зависящее от толщины материала.
Устройство содержит оптическую систему 10, позволяющую в ходе юстировки контролировать микрометрическое перемещение игл 7, осуществляемое с целью обеспечения их беспрепятственного вхождения в межниточное пространство при прокалывании ткани.
Подвижная каретка 4 с игольчатой гребенкой 6, приводимая в движение приводом 1, установлена с возможностью прямолинейного перемещения параллельно плоскости образца в направляющих 11 станины 12. Столешница 13, установленная на станине 12, выполняет функции базовой опорной площадки для размещения исследуемого образца.
Устройство содержит также оптически активные метки 14 и 15 для измерения в калиброванных в величинах перемещения гребенки 6 с иглами 7 в направлении нагружения.
Каретка 4 имеет две степени подвижности: движение в продольном направлении с рамкой 5 под воздействием привода 1 в ходе раздвижения нитей образца и движение относительно подвижной опоры 16, осуществляемое в результате поворота рукоятки 17. На рамке 5 каретки 4 установлена опора 18 для монтажа узла 19 микрометрической юстировки положения игл, снабженного фиксирующей защелкой 20 профильного типа с плавающим (невыпадающим) винтом 21 для устойчивой фиксации в рабочем положении каждого игловодителя 22 с иглой. Как показано на фиг. 1 и 2, клиновая часть фиксирующей защелки 20 соединяется с монтажной частью игловодителя 22 и его положение фиксируется «плавающим» винтом 21.
Для измерения величины перемещения каретки 4 с гребенкой 6 на штативе 23 установлена веб-камера 24, скоммутированная с процессором 25 и выполненная с возможностью вертикального и горизонтального перемещения вместе со штативом 23 по направляющим 11 станины 12, что обеспечивает возможность настройки чувствительности измерительной системы. Процессор 25, в свою очередь, скоммутирован посредством линий связи с микроконтроллером 26 и блоком сопряжения 27 для приема информации о величине нагружения нитей при их раздвижении и с блоком 28 для управления двигателем М привода 1.
Устройство работает следующим образом.
После соответствующей подготовки текстильного материала согласно требованиям ГОСТ 22730-87 испытуемый образец одним концевым срезом устанавливают в неподвижном зажиме 3, а другой концевой срез размещают на плоскости условно подвижного зажима 9, кинематически связанного с кареткой 4.
После ввода в память процессора 25 исходных данных о виде материала, волокнистом составе и плотности образца оператор через окуляр оптической системы 10 осматривает области возможных беспрепятственных проколов образца с целью выявления «условно недопустимого места прокола ткани», т.е. места, где иглы потенциально могут войти в структуру нити.
Предлагаемое устройство позволяет избежать прокола в нежелательном месте за счет предусмотренной возможности поперечного перемещения в микрометрическом диапазоне иглодержателей 22 с иглами 7 независимо один от другого и от положения каретки, а также за счет возможности перемещения окуляра оптической системы 10 по всей ширине образца материала.
Поворотным движением рукоятки 17 осуществляют прокол образца и, используя установленный на штанге 29 окуляр оптической системы 10, выполненной с возможностью фокусировки относительно условно подвижного зажима 9, визуально сканируют положение каждой иглы 7.
Далее под визуальным контролем, осуществляемым с помощью оптической системы 10, оператор подводит защелку 20 к нужному иглодержателю и с помощью высокоточной винтовой передачи 30 узла микрометрической юстировки осуществляет микрометрическое перемещение иглы для настройки ее положения в межниточном пространстве, которое обеспечивает беспрепятственный прокол образца 31. Работа по настройке положения других игл может быть продолжена после расстыковки защелки 20 и монтажной части иглодержателя 22.
Беспрепятственное перемещение иглы через отверстие 8 неметаллической составляющей подвижной подложки при повороте рукоятки 17 и проколе материала образца служит подтверждением возможности начала процедуры исследования и оценки параметров раздвигаемости нитей, что индицируется на мониторе процессора 25.
Таким образом, прокол ткани образца 31 без повреждения нитей, зафиксированный визуально с помощью оптической системы 10, служит сигналом оператору для начала измерений, по которому он включает привод 1.
Мотор-редуктор М мехатронного типа с поступательным выходным звеном привода 1 обеспечивает перемещение условно подвижного зажима 9 с подложкой и каретки 4 по направляющим 11 станины 12. Усилие передается гребенке 6 с иглами 7, которые перемещаясь вместе с подвижной кареткой 4, деформируют и раздвигают нити образца 31 текстильного материала. Раздвижение и перемещение нитей, которые сопровождают движение каретки 4 и гребенки 6 с иглами 7, приводят к изменению положения подвижной оптоактивной метки 15 относительно неподвижной метки 14, что фиксируется веб-камерой 24.
Величина параметра нагружения нитей воспринимается диафрагмой тензометрической системы 2.
Информация о перемещении нитей от веб-камеры 24 и величины нагружения от тензометрической системы 2 через блок сопряжения 27 и контроллер 26 поступает в процессор 25. По заданному алгоритму в соответствии с предварительно установленной калибровкой процессор определяет величину раздвижения нитей под действием измеряемого нагружения гребенки 6 и формирует информацию о параметрах раздвигаемости на электронных носителях.
При достижении нормативного перемещения нитей на 2 мм, которое согласно требованиям ГОСТ 28073-79 необходимо для проведения расчетов, процессор 25 формирует команду на завершение процедуры измерения параметров раздвигаемости и останов привода 1.
После остановки привода и возврата каретки 4 в исходное положение устанавливают новый образец для исследований и цикл измерения повторяется.