CS201767B1 - Zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů - Google Patents

Description

(54) Zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů

Vynález se týká zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých útvarů nebo jejich částí, které jsou v některých průmyslových oborech základním údajem, potřebným pro posouzení stupně nebo způsobu opracování vláknitého materiálu a současně činitelem, určujícím jakost finálních výrobků.

V průmyslu papíru a celulózy je znalost rozměrů vláknitých útvarů nebo alespoň jejich průměrné délky, nebo lépe distribuce těchto délek, vodítkem k zásahům do technologie zpracování vláknitých surovin s cílem upravit požadované vlastnosti finálních výrobků, které jsou na rozměrech vláken značně závislé.

Podobně je důležitá také znalost rozměrů malých vláken pro posouzení průběhu jejich přípravy z vláknitých surovin v průmyslových odvětvích, kde jsou používány krátkovlákenné až práškovité materiály, jako plnicí hmoty, a kde na rozměrech a tvaru fragmentů vláken záleží homogenita a ostatní vlastnosti finálních výrobků.

Získání objektivních a staticky reprezentativních údajů o rozměrech mikroskopických vláken není lehké. Například papírenská vlákna uvolněná z dřevní hmoty mají délku 1 až 5 milimetrů při tloušťce několika setin milimetru. Tato vlákna mají přitom značně komplikovanou fibrilární strukturu, která se během technologického zpracování rozpadá na fibrilární svazky, popřípadě až na jednotlivé fibrily. Fibrily mají tloušťku řádů mikronů, délku řádu set mikronů.

Krácení přírodních vláken a jejich rozpad na fibrily neprobíhá při mletí suroviny u všech vláken stejně, a proto běžná vodní suspenze papírenských vláken obsahuje nejširší spektrum různě narušených vláken, počínaje vlákny zkrácenými střihovými silami mlecích orgánů, vlákna vnitřně fibrilovaná, vlákna, z jejichž povrchu se začínají fibrily uvolňovat a volně pohyblivé fibrilární svazky, respektive fibrily. Složitá struktura, heterogenita a velké rozdíly mezi tloušťkou a délkou ztěžují vyhodnocování rozměrů těchto útvarů. K získání statisticky reprezentativních údajů je navíc zapotřebí vyšetřit velké množství vláken.

Pro získaní informací o rozměrech vláken byla vyzkoušena řada zařízení. V prvé řadě se jedná o přímá měření rozměrů vláken okulárovým mikrometrem nebo projekcí s použitím ohebných měříték. Proměřením 200 až 600 vláken se získají relativně objektivní údaje o distribuci jejich délek a tlouštěk.

Jiná zařízení dávají možnost zjišťovat průměrnou délku vláken tak, že jsou vlákna obsažená ve vodní suspenzi zachycována tenkými drátky selektivně podle jejich délky.

Vedle zařízení založených na mechanické frakcionaci suspenze vláken existuje i řada zařízení založených na měření filtračního odporu vlákenného rouna vytvořeného ze suspenze definované koncentrace, který je různý podle stupně opracování vláken a jejich charakteru.

Jiná zařízení jsou založena na měření změn intenzity světla procházejícího, respektive rozptýleného, proudící suspenzí vláken.

Pomocí speciálního měřicího kolečka se proměřuje obraz řídké suspenze vláken získaný projektorem a údaje zpracované elektronicky jsou vyhodnocovány počítačem, nebo protéká velmi řídká suspenze vláken definovanou rychlostí skleněnou kapilárou a intenzita světelného paprsku, procházejícího úzkou štěrbinou kolmo na kapiláru, je snímána elektronicky a každé zastínění světelného paprsku je opakovaně zaznamenáno fotografickou cestou. Distribuce délky vláken se potom získá ze senzometrického vyhodnocení fotografického záznamu použitím počítače. V dalším případě se používá k optoelektrickému snímání dat světelého paprsku, který se periodicky pohybuje kolmo na směr pohybu vlákna v kapiláře. Složitý měřicí systém používající počítače je schopen poskytnout informace nejen o délce vláken, ale i o jejich příčných rozměrech, o jejich povrchu a objemu. Výpočet objemu vláken se neobejde bez současného měření transmise. Tato zařízení mohou pracovat s polarizovaným světlem a dvojitou štěrbinou, anebo využívat k měření laserového paprsku.

Každé z uvedených zařízení pro stanovení rozměrů mikroskopckých vláken má své výhody a nevýhody. Mikroskopická měření délek nebo proměřování obrazců vláken získaných projekcí jsou časově náročná a jsou zatížena subjektivními chybami. Objektivní optoelektrické metody jsou sice rychlé, ale značně nákladné. Dochází zde k poruchám způsobeným ucpáním kapilár. Dalším zdrojem chyb je skutečnost, že vlákna proudící kapilárou nejsou nikdy přímková a dále mohou vznikat chyby vlivem různé elasticity vláken a různé drsnosti povrchu vláken a drátků. Zařízení založené na měření filtračního odporu vláknitého lože jsou velmi rychlá, ale délku vláken a jejich délkovou distribuci vůbec nehodnotí.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů na principu měření změn intenzity světelného záření podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z multiplexeru, který je svými výstupy napojen na první logický obvod a druhý logický obvod. První logický obvod je svým výstupem napojen na blokovací logický obvod, který je dále napojen na jeden vstup prvního čítače, který je výstupem spojen přes první paměť a první dekodér s první zobrazovací jednotkou. Výstup druhého logického obvodu je napojen jednak na blokovací logický obvod a dále na jeden vstup druhého čítače, jehož výstup je přes druhou paměť a druhý dekodér spojen s druhou zobrazovací jednotkou. Na jeden vstup multiplexeru je napojena snímací matice a na druhý vstup multiplexeru je napojen výstup děliče kmitočtu, jehož vstup je spojen s oscilátorem a jehož další výstup je napojen na oba čítače, další výstup je napojen na obě paměti a další výstup je napojen na oba dekodéry.

Dále j.e podle vynálezu výhodné, jestliže . snímací matice je vytvořena ze světlocitlivých čidel, uspořádaných mozaikovitě, například v pravidelném šestiúhelníkovém sponu.

Při zapojení na počítač je zařízení schopno prakticky stejnou rychlostí určit délkovou distribuci vláknitých útvarů.

Vynález a jeho výhody jsou blíže objasněny na příkladu provedení pomocí výkresů, kde značí obr. 1 snímací matici, obr. 2 realizaci racionálního logického schématu a obr. 3 blokové schéma zařízení podle vynálezu.

Snímací matice 1 je vytvořena ze světlocitlivých čidel, například fotoodporů, fototranzistorů nebo fotodiod, uspořádaných v pravidelném šestiúhelníkovém sponu. Pracovní jednotkou snímací matice 1 je ideální dílec la, znázorněný na obr. 1 vyšrafováním. Tento ideální dílec la obsahuje sedm světlocitlivých čidel signalizujících podle racionálního logického schématu průchod obrazu vlákna nebo zakončení obrazu vlákna v ploše vymezené tímto ideálním dílcem la. Sporné případy umístění obrazu nejsou registrovány.

V případě, že jsou odrazem vlákna zakryty jeden krajní a jeden prostřední elektronický prvek dílce nebo dva krajní a jeden prostřední prvek dílce, dává výstupní signál kanál K. Jsou-li obrazem vlákna zakryty dva nesousedící krajní prvky dílce, dává výstupní signál kanál P. Dávají-li výstupní signál oba kanály, je preferován kanál P, jehož výstup blokuje výstup kanálu K. Realizace uvedeného racionálního logického schématu je znázorněna na obr. 2.

Na obr. 3 je znázorněno blokové schéma celého zařízení. Zařízení podle vynálezu je tvořeno multiplexem 2, který je svými výstupy napojen na první logický obvod 4 a druhý logický obvod 5. První logický obvod 4 je svým výstupem napojen na blokovací logický obvod 6, který je dále napojen na jeden vstup prvního čítače 7. Výstup prvního čítače 7 je přes první paměť 9 a první dekodér 11 spojen s první zobrazovací jednotkou 13. Toto spojení tvoří kanál P. Kanál K je tvořen druhým logickým obvodem 5, který je svým výstupem napojen jednak na blokovací logický obvod 6 a dále na jeden vstup druhého čítače 8, jehož výstup je přes druhou paměť 10 a druhý dekodér 12 spojen s druhou zobrazovací jednotkou 14.

Na jeden vstup multiplexeru 2 je napojena snímací matice 1 a na druhý vstup multiplexeru 2 je napojen výstup děliče 3 kmitočtu, jehož vstup je spojen s oscilátorem 15. Další výstup děliče 3 kmitočtu je napojen na oba čítače 7 a 8, další výstup je napojen na obě paměti 9 a 10 a další výstup je napojen na oba dekodéry 11 a 12.

Impulsy ze snímací matice 1 jsou přiváděny na vstup multiplexeru 2, který je postupně podle řídicího signálu z děliče 3 kmitočtu přepíná v kódu -BCD na vstupy prvního a druhého logického obvodu 4 a 5. Kanály pracují nezávisle, ale kanál K je při sepnutém kanálu P blokován blokovacím logickým obvodem 6. Impulsy zpracované prvním a druhým logickým obvodem 4 a 5 jsou potom vedeny do čítačů 7 a 8, odkud mohou být po předem zvoleném počtu měření přepisovány do pamětí 9 a 10. Řídicím signálem z děliče 3 kmitočtu jsou čítače 7 a 8 zároveň nulovány a připravovány pro další měřící cyklus. Na paměti 9 a 10 navazují dekodéry 11 a 12 s připojenými zobrazovacími jednotkami 13 a 14, na kterých lze po promítnutí zvětšeného obrazu preparátu odečíst, kolikrát se vyskytuje u hodnoceného preparátu případ, kdy obraz vlákna ideálním dílcem prochází a kolikrát případ, kdy obraz vlákna v ploše ideálního dílce la končí.

Z těchto údajů lze potom snadno vypočítat počet vláken a jejich průměrnou délku.

Snímací matice 1 může být příkladně realizována optimálním počtem 256 sousedících reálných dílců. Ideální počet dílců získaných různým elektrickým propojením světlocitlivých čidel je zhruba šestkrát vyšší. Dílce jsou

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízení pro vyhodnocování rozměrů vláknitých materiálů na principu měření změn intenzity světelného záření, vyznačující se tím, že sestává z multiplexeru (2), který je svými výstupy napojen na první logický obvod (4) a druhý logický obvod (5), přičemž první logický obvod (4) je svým výstupem napojen na blokovací logický obvod (6), který je dále napojen na jeden vstup prvního čítače (7), který je výstupem spojen přes první poměť (9) a první dekodér (11) s první zobrazovací jednotkou (13) a výstup druhého logického obvodu (5) je napojen jednak na blokovací logický obvod (6) a dále na jeden vstup druhého čítače (8), jehož výstup je přes druhou paměť (10) schopny dávat příkladně úroveň logické jedničky při napětí 4,5 až 5,0 V a úroveň logické nuly při napětí menším než 0,5 V. Multiplexer 2 je v takovém případě obsazen 119 integrovanými obvody. Jde o integrované multiplexery se šestnácti vstupy a jedním výstupem, pracující v inverzním přenosu a řízené kódem BCD. Na výstupu z multiplexeru 2 je po dvojí inverzi signál v původním tvaru a pro vstup do logiky znázorněné v detailu na obr. 2' musí být invertován. V případě snímání negativního obrazu lze inventory odpojit. Řídicí signály jsou získávány dělením základního kmitočtu oscilátoru 15 v poměru 1 : 16 v několika stupních, jejichž počet závisí na požadované frekvenci snímání a zobrazování. Dělící poměr je dán požadavkem 16X16 ideálních dílců. Řízením čítačů 7 a 8 je možno volit frekvenci snímání obrazu v širokém rozsahu, což umožňuje i snímání obrazu suspenze vláken proudící zobrazovacím zařízením, kdy je požadován minimální posun obrazu během čtení. Snímání obrazu je možno provádět také externím ovládáním.

   Doba potřebná pro vyhodnocení signálu jednoho ideálního dílce la snímací matice 1 je určena kmitočtem oscilátoru 15 a počtem navazujících elektronických prvků, které reagují nejpozději za 50 ns, takže uvedený soubor elektronických prvků vyhodnotí celý obraz reálných vláken nebo jiných částic během zlomku sekundy.

   VYNÁLEZU a druhý dekodér (12) spojen s druhou zobrazovací jednotkou (14), přičemž na jeden vstup multiplexu (2) je napojena snímací matice (1) a na druhý vstup multiplexeru (2) je napojen výstup děliče (3) kmitočtu, jehož vstup je spojen s oscilátorem (15), a jehož další výstup je napojen na oba čítače (7 a 8), další výstup je napojen na obě paměti (9 a 10) a další výstup je napojen na oba dekodéry (11 a 12).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující' se tím, že snímací matice (1) je vytvořena ze světiocitlivých čidel, uspořádaných mozaikovitě, například v pravidelném šestiúhelníkovém sponu.