СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В ПЕРЕМЕЩАЕМОМ ВОЛОКНИСТОМ МАТЕРИАЛЕ
METHOD OF DETECTING METAL PARTICLES IN MOVING FIBROUS MATERIAL

Изобретение относится к области машиностроения для легкой промышленности и может быть использовано для создания систем обнаружения металлических частиц в текстильных материалах, в нетканой основе при производстве синтетической кожи, фетра и т.д.
Известен способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале (патент РФ №2180373, D06H 3/14, 2001 г.), заключающийся в том, что материал перемещают через зону работы трех датчиков обнаружения, расположенных под углом 45, 135 и 90° 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 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.
Недостаток указанного способа связан со сложностью его реализации и с отсутствием возможности адаптации к изменяющимся внешним условиям.
Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ обнаружения металлических предметов в ткани» (Авторское свидетельство СССР №97710, МПК D06H 3/14, 1954 г.), принятый за прототип, заключающийся в генерировании высокочастотных колебаний в колебательном контуре, размещении перемещаемого текстильного материала внутри катушки индуктивности колебательного контура, усилении и детектировании высокочастотного напряжения на выходе генератора и формировании при снижении напряжения на выходе усилителя-детектора импульса необходимой длительности для надежного срабатывания исполнительного механизма.
Недостатками данного способа являются его низкие надежность и помехоустойчивость при нестабильности внешних условий и параметрических возмущениях.
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении надежности обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале и в обеспечении автоматической компенсации внешних возмущающих воздействий.
Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале, включающем генерирование высокочастотных колебаний в колебательном контуре, размещение перемещаемого волокнистого материала в рабочей области катушки индуктивности колебательного контура, усиление и детектирование высокочастотного напряжения на выходе генератора и формирование при снижении напряжения на выходе усилителя-детектора импульса необходимой длительности для надежного срабатывания исполнительного механизма, задают из условий требуемой чувствительности амплитуду высокочастотного напряжения на выходе генератора, преобразуют напряжение на выходе усилителя-детектора и сравнивают его с задающим напряжением, а полученную разность напряжений интегрируют и применяют напряжение на выходе интегратора для стабилизации амплитуды высокочастотного напряжения на выходе генератора, причем процесс интегрирования прерывают в момент формирования импульса на интервал времени, значение которого определяют как функциональную зависимость от линейной скорости волокнистого материала, а возобновляют процесс интегрирования при завершении и импульса и интервала времени прерывания процесса интегрирования, при этом в момент приведения схемы в рабочее состояние блокируют срабатывание исполнительного механизма на интервал времени, заведомо больший длительности затухающих переходных процессов в наиболее инерционном узле схемы.
На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ обнаружения металлических частиц в перемещаемом волокнистом материале.
Данное устройство содержит соединенные последовательно высокочастотный генератор 1 с колебательным контуром, включающим катушку индуктивности 2 и емкость 3, усилитель-детектор 4, формирователь импульсов 5, ключ 6 и исполнительный механизм 7.
К входу высокочастотного генератора 1 подключен выход первого блока сравнения 8, к соответствующим входам которого подсоединены первый выход задающего блока 9 и выход интегратора 10.
К соответствующим входам второго блока сравнения 11 подключены первый выход задающего блока 9 и выход преобразователя напряжения 12, вход которого соединен с выходом усилителя-детектора 4, а выход второго блока сравнения 11 связан с первым входом блока задержки 13, ко второму входу которого подсоединен выход формирователя импульсов 5. Выход блока задержки 13 связан с входом интегратора 10, а к третьему входу блока задержки 13 подключен датчик линейной скорости 14 волокнистого материала 15.
Второй выход задающего блока 9 через таймер 16 соединен с вторым входом ключа 6.
Способ осуществляется следующим образом.
При прохождении волокнистого материала 15 с металлической частицей 17 через рабочую область катушки индуктивности 2 уменьшается амплитуда напряжения на выходе высокочастотного генератора 1, а следовательно, уменьшается и постоянная составляющая напряжения на выходе усилителя-детектора 4, при достижении которой порогового значения формирователь импульсов 5 формирует импульс, длительность которого определяется из условий надежного срабатывания при открытом ключе 6 инерционного исполнительного механизма 7.
В исходном состоянии амплитуда напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 устанавливается в соответствии с напряжением задания на выходе задающего блока 9 с целью надежного обнаружения конкретной металлической частицы 17 в волокнистом материале 15, причем до формирования напряжения задания задающий блок 9 через таймер 16 закрывает ключ 6 на интервал времени, заведомо больший длительности затухающих переходных процессов в наиболее инерционном узле блок-схемы.
При изменении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 под действием внешних условий или параметрических возмущений изменяется как напряжение на выходе усилителя-детектора 4, так и напряжение на выходе преобразователя напряжения 12, обеспечивающего усиление и подавление переменной составляющей входного сигнала.
Разность напряжений на выходах задающего блока 9 и преобразователя напряжения 12 через открытый блок задержки 13 поступает на вход интегратора 10, обеспечивающего астатическую коррекцию амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 и ее стабилизацию на заданном уровне.
Например, при уменьшении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 и, как следствие, при снижении напряжения на выходе преобразователя напряжения 12 относительно напряжения задания на выходе задающего блока 9 напряжение на выходе интегратора 10 будет суммироваться с напряжением задания до полного восстановления исходной настройки. Иными словами, произойдет компенсация возмущающих внешних и/или параметрических возмущений, влияющих на амплитуду напряжения на выходе высокочастотного генератора 1.
По аналогии при увеличении амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 напряжение на выходе интегратора 10 будет вычитаться из напряжения задания, что приведет к уменьшению амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1 до заданного значения.
В момент обнаружения металлической частицы 17 импульс с выхода формирователя импульсов 5 закрывает блок задержки 13, определяющий интервал времени задержки, функционально зависящий от линейной скорости волокнистого материала 15, и прерывает работу интегратора 9, исключая ложную перенастройку высокочастотного генератора 1. При этом процесс стабилизации настройки высокочастотного генератора 1 возобновляется лишь в том случае, когда завершается интервал времени задержки блока задержки 13 и заканчивается действие импульса, сформированного формирователем импульсов 5, что является оптимальным совместным решением задач надежного срабатывания исполнительного механизма 7 и коррекции амплитуды напряжения на выходе высокочастотного генератора 1.
Таким образом, реализация предложенного способа позволяет повысить надежность обнаружения металлической частицы в волокнистом материале и обеспечить автоматическую компенсацию внешних возмущающих воздействий.