Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине

.Якобсон, А.В.Медведев и Б.А.Е Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро научного приборостроения АН Узбекскои ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЛОКОН ПО ДЛИНЕе с а щелефрагные для доп б в устстиксод зобретение относится к приборам контроля параметров волокон в тильной промышленности. звестно устройство, содержащее чник излучения, световод, коммур светового потока, регулируемую вую диафрагму, апертурную диаму и фотоприемник, установлен- по ходу светового потока, зажим крепления образца с приводом, лнительный зажим с подпружиненгубками", синхронный переключасигнала и логарифмический презователь сигнала, соединенные топриемником, схему обратной и, связанную с источником излуче- Т 4 Эаиболее близким по технической ости к предлагаемому является ойство для измерения характерираспределения волокон по длине, ржащее источник излучения, заобразца волокон с приводом, опскую систему, щелевую диафрагму алертурную диафрагму, фотоприемники вычислительное устройство. В этомустройстве измерение характеристикраспределения волокон по длине осуществляется путем сканирования бо-родки из волокон световым растровымпучком, обработки фотометрическойинформации и преобразования ее в характеристики распределения по длине.Устройство содержит привод зажимадля крепления образца и коммутаторсветового потока, направляющий попеременно на фотоприемник свет, прошедший через образец или в обход образца через световод. Привод зажима крепления образца состоит из каретки,на которой закреплен обравец, направляющих для поступательного перемещения каретки, винтовой пары дляперемещения. каретки, редуктора, имеющего пару сменных шестерен для обесгпечения различных диапазонов перемещения каретки, двух электродвигателей рабочего и обратного хода, двухэлектромагнитных муфт включения рабочего и обратного хода, устройстваостанова каретки в крайних положениях, состоящего из винтовой пары,кинематически связанной с переключателем светового потока, двух микропереключателей грубого останова,кулачка и микропереключателя точногоостанова. Коммутатор светового потокавыполнен в виде диска, вращающегося 10в фокальной плоскости объектива. Покраю диска, равномерно чередуясь,расположены прямоугольные выступы ивпадины. Под каждым выступом ниже зоны расположения впадин имеется отверстие для пропускайия светового потока через световод, В момент прохождения светового потока через световод световой поток, направленный наобразец, перекрывается в фокусе объектива другим выступом, Во времянахождения впадины в фокусе объектива открывается световой поток черезобразец, а световой поток через световод перекрывается. Любому из требуемых диапазонов перемещения зажиГма с пробой соответствует одно:и то же строго определенное количество переключений светового потока,Количество переключений устанавлива 30ется исходя из заданной достоверности измерений. Погрешность измеренияхарактеристик распределения волоконпо длине в данном устройстве в большой степени зависит от точности перемещения зажима образцом на одинцикл переключения коммутатора светового потока (шага сканирования; иточности установки зажима в исходноеположение, так как для вычисления геометрических характеристик волоконнеобходимо измерить зависимость числа волокон в сечении образца как функцию расстояния от линии зажима доконтролируемого сечения. Согласнотребованиям 13 точность установки 45зажима в исходное положение не более+0,05 мм, а предел допускаемой приведенной погрешности перемещения зажима с образцом на величину, равную103 измеряемого диапазона, не более ьО+0,05 ж Г 21.Недостатками известного устройстваявляются снижение точности измеренияи усложнение конструкции из-за большого количества звеньев в китематической цепи привода и механизма точного останова каретки в исходном по,ложении, а также за счет наличия в схеме световода в качестве обходного канала для светового потока.Цель изобретения - повышение точности измерения характеристик распределения волокон по длине и упрощение конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик распределения волокон по длине, содержащем источник излучения, зажим образца с приводом, оптическую систему формирования светового потока, .коммутатор светового патока, регулируемую щелевую диафрагму, апертурную диафрагму, фотоприемник, установленные по ходу светового потока, а также механизм параллелизации волокон и вычислительное устройство, привод зажима выполнен с управлением от коммутатора светового потока, выполненного в виде барабана, ось которого расположена в1плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме, имеющего пару сквозных отверстий, смещенных друг относительно друга по окружности басрабана на угол 90 и разнесенных по оси барабана.При этом на поверхности барабанарасположено несколько пар сквозных отверстий, равномерно распределенных по окружности барабана.На чертеже схематично изображенопредлагаемое устройство. Устройство для измерения характеристик распределения волокон по длине содержит осветитель 1, объектив 2 и коллимирующую линзу 3 для получения параллельного светового потока, коммутатор 4 светового потока с приводом 5, регулируемую щелевую диафрагму 6, образец 7 с зажимом 8, установленный на каретке 9, перемещающейся в направляющих 10, привод каретки, состоящий из винтовой пары 11 и шагового электродвигателя 12, фокусирующую линзу 13, в фокусе которой установлена апертурная диафрагма 14, для отсечения рассеянной компоненты светового потока, фотоприемник 15 и блок управления.16 шаговым приводом. Позицией 17 обозначен ход световых лучей через образец, позицией 18 - ход световых лучей в обход образца, позицией 19 - электрическая связь: фотоприемник 15 - блок управления 16 шаговым приводом - шаговый электродвигатель 2.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 87Устройство работает следующим об разом.Световой поток из осветителя 1 через объектив 2 попадает на коллимирующую линзу 3, преобразующую его".,в поток параллельных световых лучей. Поток параллельных световых лучей с помощью коммутатора 4 светового потока, приводимого во вращение приводом 5, направляется попеременно на образец 7 через щелевую диафрагму (позиция 17) или в обход образца (позиция 18); Для обеспечения возможности пот переменного переключения потока свето"вых лучей коммутатор 4 светового потока выполнен в виде барабана 1 осьвращения которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме 6. На поверхности барабана имеется пара сквозных отверстий ц и о , смещенных по поверхности барабана относительно друг друга на угол 90. и разнесенных вдоль,ооси барабана, Через отверстие с 1 направлена часть светового потока 17, которая попадает на фотоприемник 15, пройдя через образец 7. Через отверстие о проходит та часть светового потока 18, которая попадает на фото- приемник 15, минуя образец 7, Выре.занный диафрагмой б из светового потока 17, прошедшего через отверстие С 1 , узкий пучок параллельных световых лучей, пройдя. через образец 7, собирается фокусирующей линзой 13, попадает на фотоприемник 15 и далее в виде электрического сигнала в систему обработки и отображения информации (на чертеже не показана). Прошедший через отверстие Й в обход образца 7 световой поток 18, собранный фокусирующей линзой 13, также попадает на фотоприемник 15 и далее в виде электрического сигнала в систему обработки и отображения информации; Для вычисления геометрических характеристик волокон необходимо измерить зависимость числа волокон в сечении образца как функцию расстояния от линии зажима (исходное положение) до контролируемого сечения. Для этой цели образец 7, помещенный в зажим 8, .установленный на каретке 9, перемещается с помощью привода каретки так, что световой поток пересекает все сечения образца, начиная от,линии зажима (исходное положение) . Каждое переключение коммутатора светового потока в период рабочего хода 2974 6 образца (проведения измерения) преобразуется фотоприемником 15 или любым другим способом в электрическийсигнал, поступающий в блок управления 16 шаговым приводом. Количествоэлектрических импульсов, поступающихс блока управления 16 на шаговыйэлектродвигатель 12, связано с количеством переключения коммутатора 4светового потока, Одному переключе-нию коммутатора светового потока могут соответствовать 1, 2, 3, 4 и т.д,импульсов, поступающихна шаговыйэлектродвигатель. Необходимое количество импульсов на одно: переключение коммутатора светового потокаможет быть задано специальным переключателем, установленным на блоке управления шаговым приводом. Таккак любому диапазону измерений (перемещение образца) соответствуетстрого определенное количество переключения коммутатора светового потока, то установленному в различные положения переключателю соответствуют различные диапазоны перемещенийобразца 7, Количество переключенийкоммутатора светового потока во время рабочего хода Фиксируется специ- альным устройством в блоке управле- . ния шаговым приводом, По достижении требуемого количества переключений коммутатора светового потока по-.дача импульсов блоком управлеаия 16 шаговым приводом на шаговый двигатель 12 прекращается, в результате чего зажим с образцом фиксируется в крайнем верхнем положении. Для возврата зажима 8 в исходное положение шаго 4 в вый привод переключается на реверс, Возврат в исходное положение и фиксация происходят аналогично описанноМуеУпрвление приводом от коммутатора светового потока обеспечивает:повьппение точности измеренця путем уменьшения звеньев в кинематической цепи приводазажима образца. Исключается необходимость применения редуктора, электромагнитных му 4 т, включения рабочего и обратного хода, устройств точного останова каретки в исходном положении. Упрощается наладка устройства на различные диапазоны измерения, так как исключается необходимость применения сменных 1 нестереи 1 Все эти функции выполняет шаговый привод, Кроме того, повышение точности может быть обеспечено засчет дискретности перемещения зажима с образцом. Управление шаговым приводом может быть построено таким образом, что в момент фотометрирования сечения образца (измерения) послед ний находится в неподвижном состоянии, а перемещение образца осуществляется во время;.:прохождения светового потока в обход образца. Кроме того, предлагаемая конструкция комму- о татора светового потока позволяет использовать в качестве обходного светового потока существующую оптическую систему и отказаться от применения световодов, 5Формула изобретения1. Устройство для измерения характеристик распределения волокон 20 по длине, содержащее источник излучения, зажим образца с приводом, оптическую систему формирования светового потока, коммутатор светового потока, регулируемую щелевую диафраг му, апертурную диафрагму, фотоприемник,.установленные по ходу световогопотока, а также механизм параллелизации волокон ивычислительное устройство с регистраторами, о т - ЗО личающееся тем, что, сцелью повышения точности измерения характеристик распределения волокон по длине и упрощения конструкции, привод зажима выполнен с управлением ат коммутатора светового потока, выполненного в виде барабана, ось которого расположена в плоскости светового потока параллельно щелевой диафрагме, имеющего пару сквозных отверстий, смещенных друг относительно друга по окружности барабана на угол 90 и разнесенных по оси барафбана.2. Устройство по п. 1, . о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что на поверхности барабана расположено несколько пар сквозных отверстий, равномерно распределенных по окружности барабана.Источники информации,принятые .во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 513267, кл. С 01 1 1/04, 1974.2. Изыскания по разработке новыхприборов для скоростного определениякачества хлопка-сырца, его продукциии волокна кенафа. Технический отчетЦНИИХПРОМА В 24/3979, 1971, темаВ 19 прототип) .872974 И Закаэ 9012/61 Тираж 910 Подпис ал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная