УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE FOR MEASURING LENGTH OF ELASTIC COMPOSITE MATERIALS

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению для легкой промышленности и может быть использовано в машинах для измерения длины движущихся длинномерных легкодеформируемых композитных материалов в условиях, не исключающих их проскальзывание и деформацию.
Известно устройство для измерения длины листовых материалов (а.с. СССР №1557449, опубл. 1990.04.15), содержащее два пневматических транспортирующих валика, сообщающихся между собой гибким воздухопроводом, причем полости валиков подключены к источникам сжатого воздуха через редуктор, а скорость транспортирования материала имеет постоянное значение независимо от степени деформации пневматических барабанов. В процессе измерения с помощью известного устройства не представляется возможным учесть деформационное состояние движущегося материала до взаимодействия с рабочими органами перед началом считывания измерительной информации, которое является источником первичной погрешности.
Известно устройство для измерения длины текстильных материалов (а.с. СССР №1760311, опубл. 1992.09.07), в состав которого входит система коррекции погрешности от проскальзывания при измерении длины движущихся длинномерных материалов посредством синхронизации движения армированной транспортерной ленты и текстильного материала с помощью специальных схватов, что позволяет в процессе измерения в значительной мере исключить погрешности от проскальзывания. Недостатком этого устройства является конструктивная сложность измерительной системы и невозможность учета деформационных характеристик материала при транспортировании материалов до входа их в контакт взаимодействия с измерительными рабочими органами, что особенно важно при измерении длины легкодеформируемых композитных материалов, в частности, длинномерных трикотажных полотен.
Наиболее близким к заявляемому (пат. РФ №2519986, опубл.2014.06) является устройство для измерения длины движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов, которое содержит средства разматывания, две системы транспортирующих валиков, каждая из которых снабжена двигателем, а также средства считывания и обработки информации о перемещении материала с системой коррекции результатов измерения в зависимости от величины деформации материала, в состав которых входит эластичный пневматический барабан, вал которого связан с энкодером и который пневматическими каналами сообщается с цифровым манометром, а также электронные блоки преобразования считываемой информации, сопряженные каналами связи с процессором.
Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения, обусловленная неучтенной погрешностью, связанной с проскальзыванием материала относительно рабочих органов измерительной системы (пневматического барабана) при разгоне и выбеге устройства из-за инерционности привода, причем проскальзывание является трудно прогнозируемым и неконтролируемым и может проявляться в различной мере в зависимости от текущих условий взаимодействия движущегося материала с рабочими органами.
Задачей изобретения является создание устройства для измерения длины длинномерных легкодеформируемых композитных материалов, обеспечивающего коррекцию погрешности измерения, обусловленной проскальзыванием материала при его взаимодействии с пневматическим барабаном измерительной системы.
Технический результат устройства заключается в повышении точности измерения длины легкодеформируемых композитных материалов за счет непрерывного отслеживания проскальзывания материала при его взаимодействии с рабочими органами измерительной системы и непрерывной коррекции результатов измерения с учетом величины упомянутого проскальзывания.
Заявленный технический результат достигается устройством для измерения длины легкодеформируемых композитных материалов, содержащим средства разматывания материала, средства его транспортировки с двумя системами приводных транспортирующих валиков, средства считывания и обработки информации о перемещении материала с системой коррекции результатов измерения, в состав которых входит связанный с цифровым манометром пневматический барабан, вал которого снабжен энкодером. которое, в отличие от известного, содержит дополнительный энкодер для считывания угла поворота приводного транспортирующего валика, установленного вне зоны считывания угла поворота пневматического барабана, при этом оба энкодера связаны с блоком совпадения «И» и посредством блока сопряжения и контроллера скоммутированы с входом процессора.
На приведенном чертеже показана структурно-кинематическая схема предлагаемого устройства.
Устройство для измерения длины легкодеформируемого текстильного материала содержит средства разматывания материала (привод размотки), в состав которых входят двигатель 1, разматывающие валики 2 и 3, связанные цепной передачей 4; систему транспортировки материала, которая содержит двигатель 5, транспортирующие валики 6, 7 и направляющий валик 8 и обеспечивает подачу материала к началу технологического тракта, представляющего собой зону измерения и оборудованного эластичным пневматическим барабаном 9 специальной конструкции, снабженным необходимыми средствами считывания и обработки информации, а также опорный валик 10.
На выходе технологического тракта установлена вторая система транспортировки материала, которая содержит двигатель 11, приводной 12 и прижимной 13 валики и подает материал после измерения длины для его последующей намотки в рулон.
Вдоль технологического тракта на постоянном и конструктивно обоснованном расстоянии установлены датчики 14 и 15, фиксирующие наличие обрабатываемого материала в зоне измерения, при этом для обеспечения рабочего состояния пневматического барабана 9 путем создания в нем соответствующего давления использован источник сжатого воздуха 16.
Устройство включает также энкодер 17, связанный с валом пневматического барабана 9 и преобразующий углы его поворота в импульсные сигналы, а также цифровой манометр 18, для непрерывного определения давления в полости пневматического барабана 9 в ходе измерения длины материала, блок совпадения 19 по схеме «И» для считывания и передачи результатов измерения от цифрового манометра 18 посредством блока сопряжения 20 в контроллер 21 и, соответственно, в процессор 22. Кроме того, система коррекции результатов измерения с учетом погрешности измерения от проскальзывания содержит энкодер 23 для считывания угла поворота приводного транспортирующего валика 12, установленный для удобства работы устройства вне зоны действия первого энкодера, а также блок 24 для ввода исходных характеристик материала и конструктивных параметров технологического тракта в процессор 22 и блок 25 визуализации информации и ее печати.
Устройство работает следующим образом.
Рулон материала 26 устанавливают на разматывающие валики 2 и 3. Включают привод 1, при этом происходит предварительное разматывание рулона на величину, достаточную для начальной заправки полотна в транспортирующие органы устройства.
Начальная технологическая заправка устройства материалом и подготовка к измерению заключается в проведении полотна между первой парой транспортирующих валиков 6 и 7 с помощью двигателя 5 с обводом полотном эластичного пневматического барабана 9 под требуемым углом обхвата. Далее измеряемое полотно пропускают под направляющим валиком 8 и между приводными транспортирующими валиками 12 и 13, установленными на выходе зоны измерения.
Посредством блока 24 в процессор 22 в качестве исходных данных вводят известную по технической документации длину технологического тракта, т.е. зоны измерения, и данные по деформационной зависимости е измеряемого материала от сил натяжения. О технологической готовности устройства к работе сигнализирует информация от датчиков 14 и 15, свидетельствующая о наличии материала 26 в зоне измерения. При отсутствии материала в этой зоне показания от цифрового манометра 18 и от блока сопряжения 20 не поступают через контроллер 21 в процессор 22.
При включении двигателей 1, 5. 11 под действием натяжения сбегающей ветви материала инициируется вращение пневматического барабана 9 и перемещение материала по технологическому тракту с постоянной скоростью, задаваемой парой приводных транспортирующих валиков 12 и 13. Транспортирующие валики 6, 7, а также направляющий валик 8 в процессе измерения поддерживают постоянным зафиксированное до начала измерения значение угла обхвата материалом 26 пневматического измерительного барабана 9, внутри которого создается необходимое давление воздуха.
В результате обеспечивается контактное взаимодействие измеряемого материала с поверхностью пневматического барабана 9, совместное движение, контактирующих поверхностей и необходимое для работы устройства натяжение сбегающей ветви материала. Однако возможность проскальзывания материала, при этом не исключается.
Измерение длины с корректировкой результатов измерений, учитывающей его возможное проскальзывание, начинается по сигналу от датчиков 14 и 15 о поступлении материала в зону измерения.
При движении материала импульсные сигналы от энкодеров 17 и 23 через блок сопряжения 20 при наличии разрешения от блока 19 «И» по схеме совпадения информации непрерывно поступают в контроллер 21 и после первичной обработки далее проходят в процессор 22.
0
В процессе измерения длины материала цифровой манометр 18 непрерывно определяет давление во внутренней полости пневматического барабана 9, которое обусловлено силами натяжения материала и характеризует деформационное состояние материала. Измеренное значение поступает в процессор 22, который производит пересчет измеренных значений в значения силы натяжения материала и по внесенным в его память данным деформационной зависимости е измеряемого материала от сил натяжения осуществляет коррекцию измерения длины движущегося материала на величину относительной деформации , где l - базовое значение длины материала, приходящееся на один оборот пневматического барабана 9 для данного измерения.
В контроллере 21 осуществляется процедура обработки сигналов энкодеров 17 и 23 с переводом их импульсов в значения углов поворота барабана 9 и валика 12 и производится сравнение полученных значений с учетом передаточной функции (β) между их углами поворота (наличие либо отсутствие совпадения вычисленных значений). При несовпадении этих величин информация передается в процессор 22 для корректировки измеренного значения длины материала с учетом возникшей погрешности.
При наличии проскальзывания материала относительно поверхности пневматического барабана 9 энкодер 17, установленный на его валу, выдает заниженное количество импульсов, не соответствующее истинной длине оттранспортированного материала, так как барабан 9 не имеет привода, а вращается за счет сил натяжения материала.
Валик 12, на оси которого установлен энкодер 23, является приводным от двигателя 11, и количество поступающих от этого энкодера импульсов от проскальзывания материала и его деформации не зависит. Это означает, что разница в количестве поступающих от энкодеров 17 и 23 импульсов сверх той, которая обусловлена конструктивно и определяется коэффициентом передачи (β) между осями вращения барабана 9 и приводного валика 12 (этот параметр известен, он закладывается при разработке устройства и остается постоянным), является оперативной информацией, которая свидетельствует о наличии проскальзывании и о необходимости корректировки измеренного значения длины материала с учетом погрешности, обусловленной его проскальзыванием.
0
В каждом цикле измерения длины материала поступающая в процессор 22 информация обрабатывается с учетом текущего значения деформации для каждого импульса проскальзывания и корректируется на величину рассчитанных погрешностей, связанных с деформацией материала  и его проскальзыванием , которые являются составляющими суммарной погрешности измерения. Таким образом, с учетом базового значения l длины материала и суммарной погрешности, имеем:
Результаты измерения длины всего рулона формируются в базе данных процессора по заданному алгоритму и при необходимости выводятся на внешнее терминальное устройство 25 для визуализации и печати.
При проведении следующих измерений длины легкодеформируемого композитного рулонного материала цикл работы устройства и расчетные процедуры повторяются.