RU2138588C1 - Method for monitoring of physical parameters of moving thread - Google Patents

Method for monitoring of physical parameters of moving thread Download PDF

Info

Publication number
RU2138588C1
RU2138588C1 RU96111136A RU96111136A RU2138588C1 RU 2138588 C1 RU2138588 C1 RU 2138588C1 RU 96111136 A RU96111136 A RU 96111136A RU 96111136 A RU96111136 A RU 96111136A RU 2138588 C1 RU2138588 C1 RU 2138588C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thread
maxima
value
filament
judged
Prior art date
Application number
RU96111136A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96111136A (en
Inventor
П.Г. Шляхтенко
Г.П. Мещерякова
Н.Н. Труевцев
В.В. Лучинкина
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority to RU96111136A priority Critical patent/RU2138588C1/en
Publication of RU96111136A publication Critical patent/RU96111136A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2138588C1 publication Critical patent/RU2138588C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: monitoring of thread geometric parameters, applicable for operational monitoring of such thread parameters as its diameter, value of twist, number of strands in twisted thread in the process of its manufacture. SUBSTANCE: the tread parameters are estimated on the basis of the of the diffraction pattern observed visually or by means of a photodetector on a screen; the value of twist is estimated by measured average value of distance between the adjacent horizontal series of maxima in the fine structure at Fraunhofer diffraction, the even or odd number of strands is estimated by symmetry of maxima of the adjacent horizontal series, the value of the tread diameter - by the value of the average distance between the adjacent maxima in the horizontal series, and the speed of thread motion is estimated by the average. Value of frequency of the fundamental harmonic of variation of light intensity in the horizontal series of maxima measured by means of the respective photodetector. EFFECT: enhanced accuracy and expanded capability of the diffraction method. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим способам контроля геометрических параметров нити и может быть использовано для оперативного контроля таких параметров нити, как ее диаметр, величина крутки. The invention relates to optical methods for monitoring the geometric parameters of the thread and can be used for operational control of such parameters of the thread as its diameter, twist value.

Существует оптический метод определения крутки пряжи, заключающийся в том, что исследуемый образец нити освещают фокусированным с помощью собирающей линзы ответом лазера перпендикулярно ее поверхности и в фокальной плоскости линзы анализируют угловую диаграмму интенсивности света, рассеянного нитью /1/. Наблюдаемая авторами /1/ картина представляет собой три максимума - горизонтальный /при вертикальном расположении нити/, симметрично пересеченный под углами β и -β двумя другими максимумами в центре дифракционной картины, наблюдаемой на экране. По величине угла β авторы судят о величине крутки. Величину этого угла они измеряют, анализируя временную зависимость фототока от фотоприемника, установленного на оптической оси за фокальной плоскостью, когда в фокальной плоскости линзы установлена светопропускающая щель, вращающаяся вокруг оптической оси. Авторы связывают наблюдаемое угловое распределение с "малоугловой дифракцией света". There is an optical method for determining the twist of yarn, namely, that the studied sample of the thread is illuminated with a laser response focused using a collecting lens perpendicular to its surface and an angular diagram of the intensity of light scattered by the thread is analyzed in the focal plane of the lens / 1 /. The picture observed by the authors of / 1 / represents three maxima - horizontal / with a vertical arrangement of the filament /, symmetrically crossed at angles β and -β by two other maxima in the center of the diffraction pattern observed on the screen. According to the angle β, the authors judge the magnitude of the twist. They measure the value of this angle by analyzing the time dependence of the photocurrent on the photodetector mounted on the optical axis behind the focal plane, when a light-transmitting slit rotating around the optical axis is installed in the focal plane of the lens. The authors attribute the observed angular distribution to "small-angle light diffraction."

К недостаткам предложенного в /1/ метода можно отнести следующее:
1. Наши эксперименты показали, что наблюдаемая в /1/ картина соответствует по малоугловой дифракции, которую можно наблюдать только с использованием в качестве линзы /1/ телескопического объектива с фокусным расстоянием, превышающим 2 м, но при условии выполнения приближения геометрической оптики, т.е. на расстояниях от исследуемой нити, меньших 0,5 м. Наблюдаемая картина существенно зависит от выбора соотношений между фокусным расстоянием линзы и расстоянием от линзы до нити. Авторы никак не оптимизируют эти расстояния, что резко снижает точность измерений при попытках повторения результатов работы /1/.
The disadvantages of the method proposed in / 1 / include the following:
1. Our experiments showed that the picture observed in / 1 / corresponds to small-angle diffraction, which can only be observed using a telescopic lens with a focal length exceeding 2 m as a lens / 1 / provided that the approximation of geometrical optics is performed, t. e. at distances less than 0.5 m from the studied filament. The observed pattern substantially depends on the choice of relations between the focal length of the lens and the distance from the lens to the filament. The authors do not optimize these distances in any way, which sharply reduces the accuracy of measurements when trying to repeat the results of work / 1 /.

2. Метод измерения угла β, предложенный в /1/, не дает возможности использования метода для текущего контроля. 2. The method of measuring the angle β proposed in / 1 / does not allow the use of the method for current monitoring.

В /2/ описан метод контроля крутки нити, заключающийся в создании на фотодиодной матрице действительного изображения отрезка нити при импульсном ее освещении, запоминании этого изображения и последующем его анализе по алгоритму, использующему автокорреляционную функцию. In / 2 /, a method for controlling the twist of a thread is described, which consists in creating a real image of a segment of a thread on a photodiode array with pulsed illumination, storing this image and its subsequent analysis using an algorithm using the autocorrelation function.

Этот метод трудно использовать для контроля параметров тонких нитей, что пишут сами авторы, отмечая также необходимость использования для текущего контроля максимального быстродействия и максимальных значений оперативной памяти современных электронных вычислительных машин, с помощью которой производится "распознавание необходимого образа" из проецируемого изображения. This method is difficult to use to control the parameters of thin threads, which is written by the authors themselves, noting also the need to use for current monitoring the maximum speed and maximum memory values of modern electronic computers, with the help of which "recognition of the necessary image" from the projected image is performed.

Известен метод контроля параметров нити, описанный в /3/ и заключающийся в том, что исследуемый участок нити, расположенный вертикально, освещают когерентным пучком монохроматического света перпендикулярно оси нити и наблюдают дифракционную картину на экране, расположенном за освещаемым участком нити в фокальной плоскости собирающей линзы, причем световой пучок, падающий на нить, ограничивается регулируемой по ширине щелью так, чтобы она незначительно превышала ширину нити при симметричном ее освещении. Предлагается формула, связывающая расстояние между световыми пятнами, обтекающими исследуемую нить a, с длиной используемого света λ , расстоянием от линзы до экрана L и расстоянием между соседними максимумами в дифракционной картине Δ X. Авторы /3/ сами отмечают, что величина a = Lλ/ΔX только "более-менее" определяет величину контролируемого диаметра. A known method for monitoring the parameters of the thread described in / 3 /, which consists in the fact that the studied portion of the thread located vertically, illuminate with a coherent beam of monochromatic light perpendicular to the axis of the thread and observe the diffraction pattern on the screen located behind the illuminated portion of the thread in the focal plane of the collecting lens, moreover, the light beam incident on the thread is limited by a slit that is adjustable in width so that it slightly exceeds the width of the thread under symmetrical illumination. A formula is proposed that relates the distance between the light spots flowing around the studied thread a, the length of the used light λ, the distance from the lens to the screen L and the distance between adjacent maxima in the diffraction pattern Δ X. The authors / 3 / themselves note that the quantity a = Lλ / ΔX only "more or less" determines the size of the controlled diameter.

Авторы /3/ также предлагают контролировать другие параметры нити, описывающие ее пространственную конфигурацию, осветив участок нити дополнительно еще одним световым пучком в перпендикулярном направлении с аналогичной регистрацией света с помощью аналогичных элементов в соответствующем канале и последующей коммутацией и обработкой этих сигналов. Правда они не предлагают конкретного алгоритма, предлагая исследовать в перспективе взаимную корреляцию этих сигналов. The authors of / 3 / also propose to control other parameters of the filament, describing its spatial configuration, by illuminating the portion of the filament with an additional light beam in the perpendicular direction with the same light detection using similar elements in the corresponding channel and subsequent switching and processing of these signals. True, they do not offer a specific algorithm, offering to investigate in the future the mutual correlation of these signals.

К недостатку метода можно отнести его низкую точность, связанную с нерешенной авторами проблемой связи измеряемой величины a с диаметром нити d. A disadvantage of the method is its low accuracy, associated with the problem of the connection between the measured quantity a and the diameter of the thread d, unsolved by the authors.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля физических параметров движущейся нити, заключающийся в том, что исследуемый участок нити, расположенный вертикально, освещают когерентным параллельным пучком монохроматического света перпендикулярно оси нити и наблюдают дифракционную картину на экране, расположенном за освещаемым участком нити, о параметрах нити судят по дифракционной картине, наблюдаемой визуально или с помощью фотоприемника на экране /4/. Closest to the proposed method is the control of the physical parameters of the moving thread, which consists in the fact that the studied portion of the thread, located vertically, is illuminated with a coherent parallel beam of monochromatic light perpendicular to the axis of the thread and a diffraction pattern is observed on the screen located behind the illuminated portion of the thread, the parameters of the thread are judged according to the diffraction pattern observed visually or using a photodetector on the screen / 4 /.

Недостатком данного способа является его низкая точность. The disadvantage of this method is its low accuracy.

Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение точности и расширение возможностей дифракционного метода. The technical result that this invention is directed to is to increase the accuracy and expand the capabilities of the diffraction method.

Данный технический результат достигается за счет того, что в способе контроля физических параметров движущейся нити, заключающемся в том, что исследуемый участок нити, расположенный вертикально, освещают когерентным параллельным пучком монохроматического света перпендикулярно оси нити и наблюдают дифракционную картину на экране, расположенном за освещаемым участком нити, о параметрах нити судят по дифракционной картине, наблюдаемой визуально или с помощью фотоприемника на экране, согласно изобретения, дифракционную картину получают в виде малоугловой Фраунгоферовой дифракционной картины, в которой на основании анализа ее тонкой структуры судят о параметрах нити, причем о величине крутки нити судят по измеренной средней величине расстояния между соседними горизонтальными рядами максимумов на этом экране Δ Y, о четном или нечетном числе стренг, из которых скручена контролируемая нить, судят по соответственно асимметричному или симметричному расположению максимумов в соседних горизонтальных рядах, о величине диаметра нити d судят по измеренной величине среднего расстояния между соседними максимумами или минимумами в горизонтальных рядах Δ X, соответствующих ненулевому порядку в спектре, известным значениям расстояния от нити до экрана L и длины волны света λ и вычисляют по формуле d = Lλ/ΔX , а о величине скорости движения нити V судят по измеренной с помощью соответствующего фотоприемника средней величине частоты основной гармоники изменения интенсивности света в горизонтальных рядах максимумов ν и измеренным значениям Δ Y и вычисляют по формуле V = νΔY. This technical result is achieved due to the fact that in the method of controlling the physical parameters of the moving thread, namely, that the studied portion of the thread, located vertically, is illuminated with a coherent parallel beam of monochromatic light perpendicular to the axis of the thread and a diffraction pattern is observed on the screen located behind the illuminated portion of the thread , the parameters of the filament are judged by the diffraction pattern observed visually or using a photodetector on the screen, according to the invention, I get the diffraction pattern in the form of a small-angle Fraunhofer diffraction pattern, in which, based on the analysis of its fine structure, the parameters of the thread are judged, and the value of the twist of the thread is judged by the measured average distance between adjacent horizontal rows of maxima on this screen Δ Y, of an even or odd number of strands, from which the controlled thread is twisted, is judged by the respectively asymmetric or symmetric arrangement of the maxima in adjacent horizontal rows, the value of the diameter of the thread d is judged by the measured value of the average the states between adjacent maxima or minima in the horizontal rows Δ X corresponding to a nonzero order in the spectrum, the known values of the distance from the filament to the screen L and the wavelength of light λ and are calculated by the formula d = Lλ / ΔX, and the magnitude of the speed of the filament V is judged by measured using the appropriate photodetector, the average frequency of the fundamental harmonic changes in light intensity in the horizontal rows of maxima ν and the measured values of Δ Y and calculated by the formula V = νΔY.

1. О физических параметрах нити судят на основании анализа тонкой структуры в малоугловой Фраунгоферовой дифракционной картине, наблюдаемой визуально или с помощью фотоприемника на экране. 1. The physical parameters of the filament are judged on the basis of the analysis of the fine structure in the small-angle Fraunhofer diffraction pattern observed visually or using a photodetector on the screen.

Такая дифракционная картина от нити никем не наблюдалась. B /1/ авторы пишут, что они анализируют малоугловую дифракционную картину. Однако анализ приведенной схемы в /1/, наши эксперименты, в которых мы пытались получить результаты /1/, и численные оценки показывают, что в этой работе наблюдалась угловая картина распределения светорассеяния для больших углов расстояния в прямом направлении в приближении выполнения геометрической оптики /5/:

Figure 00000002

где d - диаметр нити; L - расстояние от нити до экрана;
λ - длина световой волны.No one observed such a diffraction pattern from the filament. B / 1 / the authors write that they analyze a small-angle diffraction pattern. However, an analysis of the above scheme in / 1 /, our experiments in which we tried to obtain the results of / 1 /, and numerical estimates show that in this work an angular picture of the light scattering distribution was observed for large forward angles of distance in the approximation of geometric optics / 5 /:
Figure 00000002

where d is the diameter of the thread; L is the distance from the thread to the screen;
λ is the wavelength of light.

Для значений параметров: d = 1 мм, L = 0,2 м, λ = 5 • 10-7 м это соотношение равно 10.For parameter values: d = 1 mm, L = 0.2 m, λ = 5 • 10 -7 m, this ratio is 10.

В /6/ проводились исследования обратной угловой диаграммы светорассеяния нити в том же приближении /большие углы, геометрическая оптика/, которые дали возможность предложить способ контроля величины крутки нити по коэффициенту оптической изотропии. В /3/ исследовалась Фраунгоферова дифракция, но в больших углах /при короткофокусных линзах/. In / 6 /, the reverse angular diagram of the light scattering of the filament was studied in the same approximation (large angles, geometric optics), which made it possible to propose a method for controlling the magnitude of the twist of the filament by the optical isotropy coefficient. In / 3 /, Fraunhofer diffraction was studied, but at large angles / with short-focus lenses /.

2. О величине крутки нити судят по измеренной величине расстояния между соседними горизонтальными рядами максимумов на этом экране. 2. The value of the twist of the thread is judged by the measured value of the distance between adjacent horizontal rows of peaks on this screen.

Расщепление рядов максимумов в зависимости от величины крутки до нас не описано /не наблюдалось/. The splitting of the series of maxima, depending on the magnitude of the twist, has not been described / not observed /.

3. О четном или нечетном числе стренг, из которых скручена контролируемая нить, судят по соответственного ассимметричному или симметричному расположению максимумов в соседних горизонтальных рядах. 3. The even or odd number of strands from which the controlled thread is twisted is judged by the corresponding asymmetric or symmetric arrangement of the maxima in adjacent horizontal rows.

Такая зависимость нами установлена впервые и никем не описывалась. We established such dependence for the first time and was not described by anyone.

4. О величине диаметра нити D судят по измеренной величине среднего расстояния между соседними максимумами в горизонтальных рядах Δ X, соответствующих ненулевому порядку в спектре, известным значениям расстояния от нити до экрана L и длины волны света λ и вычисляют по формуле d = Lλ/ΔX.
Известна теорема Бабине, в соответствии с которой дифракционная картина от щели и от дополнительного к щели экрана должны быть вне прямого пучка света тождественными. Однако даже цилиндр не является дополнительным экраном к щели, не говоря уже о крученой нити. В прототипе, при наличии в схеме щели, в центре которой помещалось исследуемое волокно, авторы /3/ говорили, что диаметр волокна связан с контролируемой величиной среднего расстояния в дифракционной картине между соседними максимумами, но не писали как, приводя аналогичную нашей формулу, но для расстояния между центрами световых пятен по обе стороны от нити. У нас щели, которая только портит картину /7/, нет. Кроме того, мы наблюдаем другую картину максимумов в малоугловой диффракционной картине.
4. The value of the diameter of the thread D is judged by the measured value of the average distance between adjacent maxima in horizontal rows Δ X corresponding to a nonzero order in the spectrum, the known values of the distance from the thread to the screen L and the wavelength of light λ and calculated by the formula d = Lλ / ΔX .
Babinet's theorem is known, according to which the diffraction pattern from the slit and from the screen additional to the slit should be identical outside the direct light beam. However, even the cylinder is not an additional screen to the gap, not to mention the twisted thread. In the prototype, if there was a gap in the circuit, in the center of which the studied fiber was placed, the authors / 3 / said that the fiber diameter was related to the controlled average distance in the diffraction pattern between neighboring maxima, but did not write how, citing a similar formula to ours, but for the distance between the centers of the light spots on both sides of the thread. We have a gap that only spoils the picture / 7 /, no. In addition, we observe a different pattern of maxima in the small-angle diffraction pattern.

5. О величине скорости движения нити V судят по измеренной.... Такая зависимость предложена впервые. Формула также. 5. The magnitude of the speed of movement of the thread V is judged by the measured .... This dependence is proposed for the first time. Formula also.

Для проверки работоспособности предложенного способа была собрана схема, приведенная на фиг. 1. Свет от He - Ne лазера 1 через телескопический объектив 2-3 фокусировал свет на экране, установленном на расстоянии 3 м от объектива. Это дает основания считать, что исследуемая нить 4, установленная непосредственно за объективом, освещена практически параллельным пучком света. Исследуемая нить 4 /отрезок длиной 12 см/ помещалась в вертикальном держателе, причем верхний конец нити зажимался в держателе, который можно было вращать вокруг оси нити /5/, нижний - был нагружен постоянным грузом /10 г/ - 6, выполненным в виде "ласточкина хвоста", который мог свободно перемещаться вдоль вертикальной оси в соответствующем держателе 7. To verify the operability of the proposed method, the circuit shown in FIG. 1. Light from He - Ne laser 1 through a telescopic lens 2-3 focused the light on a screen mounted at a distance of 3 m from the lens. This gives reason to believe that the studied thread 4, installed directly behind the lens, is illuminated by a practically parallel beam of light. The studied thread 4 / length 12 cm / was placed in a vertical holder, with the upper end of the thread clamped in the holder, which could be rotated around the axis of the thread / 5 /, the lower one was loaded with a constant load / 10 g / - 6, made in the form " dovetail ", which could freely move along the vertical axis in the corresponding holder 7.

Смещение нижнего конца нити при ее закручивании могло контролироваться по линейке. Дифракционная картина контролировалась по миллиметровой бумаге на экране 8, установленном в фокальной плоскости объектива, визуально или с помощью фотокамеры 9. Контроль крутки проводился также визуально с помощью длиннофокусного бинокулярного микроскопа 10. Все элементы схемы, кроме экрана, были смонтированы на рейтерах и установлены на оптической оси оптической скамьи. Держатель с нитью мог смещаться относительно своего рейтера в вертикальном направлении на расстояние 2 см. The displacement of the lower end of the thread during its twisting could be controlled by a ruler. The diffraction pattern was checked using graph paper on a screen 8, mounted in the focal plane of the lens, visually or with a camera 9. Twist control was also carried out visually using a long-focus binocular microscope 10. All elements of the circuit, except the screen, were mounted on the readers and mounted on optical axis of the optical bench. The holder with the thread could shift relative to its reiter in the vertical direction by a distance of 2 cm.

В качестве объекта исследований были опробованы луженая медная проволока диаметром 0,1 мм, капроновая леска диаметрами 0,12; 0,17; 0,25 мм, из которых на описанном держателе скручивались нити / и параллельно исследовались/ из 2, 3, 4 элементарных нитей, а также были исследованы зависимости и от крутки стандартных, выпускаемых промышленностью синтетических, шелковых и хлопковых нитей с различной круткой стренг. As an object of research, tinned copper wire with a diameter of 0.1 mm and nylon fishing line with a diameter of 0.12 were tested; 0.17; 0.25 mm, of which yarns were twisted on the described holder / and simultaneously investigated / from 2, 3, 4 elementary yarns, and also the dependences on the twist of standard, manufactured by the industry synthetic, silk and cotton threads with different twists of strands were investigated.

На фиг. 2 представлены типичные фотографии дифракционных картин, наблюдаемых на экране для четного /рис. 2-a/ и нечетного /рис. 2-б/ числа стренг, иллюстрирующие положения патентной формулы. При съемке центральный дифракционный максимум был пропущен сквозь экран к поэтому не виден на фотографиях. Это было сделано для облегчения снятия координат других максимумов, имеющих значительно меньшую интенсивность, при визуальной обработке дифракционного спектра. Вид о, что при четном числе стренг верхний ряд максимумов и нижний ряд горизонтальных максимумов, смещенные соответственно вверх и вниз относительно горизонтального ряда максимумов, соответствующего оптической оси и нулевому значению крутки, на одинаковое расстояние Δ Y, расположены асимметрично /максимумы единого ряда расположены над минимумами соседнего ряда /рис. 2-a/. При нечетном числе стренг, эти максимумы расположены симметрично, т. е. друг на другом в соседних горизонтальных рядах /рис. 2-б/. Установлено, что качественно такая картина наблюдается независимо от значений других геометрических параметров нити физической природы ее составляющих, направления крутки стронг в хлопковых, шелковых и синтетических нитях. In FIG. Figure 2 presents typical photographs of diffraction patterns observed on the screen for even / pic. 2-a / and odd / fig. 2-b / number of strands illustrating the provisions of the patent claims. When shooting, the central diffraction maximum was passed through the screen and therefore is not visible in photographs. This was done to facilitate the removal of coordinates of other maxima, which have a significantly lower intensity, during visual processing of the diffraction spectrum. It is seen that, with an even number of strands, the upper row of maxima and the lower row of horizontal maxima displaced up and down, respectively, with respect to the horizontal row of maxima corresponding to the optical axis and the zero value of twist, by the same distance Δ Y, are asymmetrically located / maxima of a single row are located above the minima adjacent row / pic. 2-a /. With an odd number of strands, these maxima are located symmetrically, i.e., on top of each other in adjacent horizontal rows / pic. 2-b /. It has been established that qualitatively such a picture is observed regardless of the values of other geometric parameters of the yarn of the physical nature of its components, the direction of the twist of strong in cotton, silk and synthetic yarns.

На фиг. 3 представлены экспериментальные зависимости величины расстояния между горизонтальными соседними рядами максимумов Δ Y от величины крутки нити, построенные на основании измерений для нитей, скрученных из металлических нитей и капроновой жилки /... и xxx соответственно/. Прямая 1 соответствует нити, скрученной из двух нитей, прямая 2 - из трех, прямая 3 - из четырех нитей. Видно, что независимо от природы нити и ее диаметра /проверялись нити, скрученные из лесок различного, но одного и для каждого образца диаметра/ экспериментальные точки, соответствующие одинаковому количеству стренг, соответствуют одной экспериментальной кривой. Наши эксперименты показали, что в пределах погрешности эксперимента на эти же прямые ложатся экспериментальные точки, снятые по исследованию образцов промышленных нитей различной природы. В этих экспериментах нити предварительно раскручивались на нашем устройстве, а уж потом закручивались и параллельно исследовались их дифракционные картины. Эти эксперименты показали, что при переходе от металлических и синтетических нитей на хлопковые только несколько ослабляется контраст в дифракционной картине, но не меняются принципиально положения, заложенные в патентную формулу. При повышении вероятности нитей повышается общий фон дифракционной картины /его интенсивность/, что делает перспективным использование датчика по заявляемому способу также для контроля этого параметра. In FIG. Figure 3 shows the experimental dependences of the distance between horizontal adjacent rows of maxima Δ Y on the value of the twist of the thread, constructed on the basis of measurements for threads twisted from metal threads and a nylon core / ... and xxx, respectively /. Line 1 corresponds to a thread twisted from two threads, line 2 - from three, line 3 - from four threads. It can be seen that, regardless of the nature of the thread and its diameter /, the threads twisted from woods of different diameters, but of the same diameter and for each sample, were tested / experimental points corresponding to the same number of strands correspond to one experimental curve. Our experiments showed that, within the experimental error, the same points lie on the experimental points taken from the study of samples of industrial threads of various nature. In these experiments, the threads were previously untwisted on our device, and then they were twisted and their diffraction patterns were studied in parallel. These experiments showed that when switching from metallic and synthetic yarns to cotton, the contrast in the diffraction pattern is only slightly weakened, but the provisions laid down in the patent formula do not fundamentally change. When the probability of filaments increases, the general background of the diffraction pattern / its intensity / increases, which makes it promising to use the sensor according to the claimed method also for monitoring this parameter.

Экспериментальные измерения зависимости дифракционной картины от диаметра нитей, проведенные на мононитях /металлических и капроновых/, на двойных нитях /при малых крутках и средних крутках/, при параллельном контроле диаметра нити с помощью микроскопа показали, что их диаметр хорошо описывается формулой

Figure 00000003

где L - расстояние от нити до экрана; λ - длина волны лазера;
Δ X - расстояние между соседними максимумами /минимумами/ в горизонтальных рядах, соответствующих ненулевому порядку в спектре, т.е. не рассматриваются центральный максимум и расположенные непосредственно над и под ним в спектре при наличии крутки.Experimental measurements of the dependence of the diffraction pattern on the diameter of the threads, carried out on monofilaments / metal and kapron /, on double threads / for small twists and medium twists /, while monitoring the diameter of the thread with a microscope showed that their diameter is well described by the formula
Figure 00000003

where L is the distance from the thread to the screen; λ is the laser wavelength;
Δ X is the distance between adjacent maxima / minima / in horizontal rows corresponding to a nonzero order in the spectrum, i.e. the central maximum and those located directly above and below it in the spectrum are not considered in the presence of twist.

Экспериментальные данные по измерению крутки нитей по величине Y показали, что в пределах погрешности измерений справедлива формула для величины крутки K

Figure 00000004

Эксперименты, проведенные с образцами стандартных нитей различной природы, показали, что в пределах погрешности измерений все указанные соотношения выполняются также и для них.The experimental data on the measurement of the twist of the threads by the value of Y showed that, within the limits of the measurement error, the formula for the twist value K
Figure 00000004

The experiments conducted with samples of standard yarns of various nature showed that, within the limits of the measurement error, all the indicated relations are also fulfilled for them.

Для осознания факта, что интенсивность горизонтальных максимумов в дифракционной картине, наблюдаемой по схеме фиг. 1, зависит от скорости движения нити в вертикальном направлении, были проведены наблюдения одной и той же нити также по схеме, в которой в отличие от изображенной на фиг. 1 отсутствовал объектив 2. To realize the fact that the intensity of horizontal maxima in the diffraction pattern observed according to the scheme of FIG. 1, depends on the speed of the yarn in the vertical direction, observations of the same yarn were also carried out according to a scheme in which, unlike the one shown in FIG. 1 missing lens 2.

В этом случае на экране наблюдалась система горизонтальных максимумов, вертикальный размер которых соответствовал диаметру лазерному пучка на экране, перерезанных в горизонтальном направлении системой горизонтальных минимумов. При вертикальных перемещениях нити эти минимумы двигались в вертикальном направлении с той же скоростью, что и нить, и в том же направлении. In this case, a system of horizontal maxima was observed on the screen, the vertical size of which corresponded to the diameter of the laser beam on the screen, cut in the horizontal direction by a system of horizontal minima. With vertical movements of the thread, these minima moved in the vertical direction at the same speed as the thread, and in the same direction.

Очевидно, что при наличии в схеме объектива 2 это обстоятельство должно приводить и приводит к соответствующему такому перемещению нити изменению интенсивности света в горизонтальных максимумах. Амплитуда такого изменения, конечно, должна зависеть от числа освещенных в нити круток. Obviously, if there is a lens 2 in the circuit, this circumstance should lead and leads to a change in the light intensity at horizontal maxima corresponding to such a movement of the filament. The amplitude of such a change, of course, should depend on the number of twists lit in the thread.

Литература:
1. Парамонов А.В., Корнюхина Т.В., Борзунов И.Г., Корнюхин И.П. Экспресс-метод определения крутки пряжи. Текстильная промышленность, 1978, N 3, с. 72-74.
Literature:
1. Paramonov A.V., Kornyukhina T.V., Borzunov I.G., Kornyukhin I.P. Express method for determining the twist of yarn. Textile Industry, 1978, N 3, p. 72-74.

2. P. Narwinski, N. Schulmann, F.H.Niederrhein and R. Lorebz, Nondestructive testing of twist for large packages of cabled technical yarns translated from Chemicfosern, Textilidustrie (CTI), vol. 45/95 (June 1993), pp. 501-503. 2. P. Narwinski, N. Schulmann, F.H. Niederrhein and R. Lorebz, Nondestructive testing of twist for large packages of cabled technical yarns translated from Chemicfosern, Textilidustrie (CTI), vol. 45/95 (June 1993), pp. 501-503.

3. B.Durand, L.Bouget, S.Bouget, Measurement Automation and Diagnosis in Spinning, M. Acar(ed.), Mechatronic Design in textil engineering, 1995, pp. 107-131, Kluwer Academic Publishers, Prined in Netherlands. 3. B. Durand, L. Bouget, S. Bouget, Measurement Automation and Diagnosis in Spinning, M. Acar (ed.), Mechatronic Design in textil engineering, 1995, pp. 107-131, Kluwer Academic Publishers, Prined in Netherlands.

4. Заявка Великобритании N 1280211, кл. G 01 B 11/08, 1972. 4. UK application N 1280211, CL G 01 B 11/08, 1972.

5. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2, М., 1982, с. 406. 5. Saveliev I.V. Course of General Physics, vol. 2, M., 1982, p. 406.

6. Патент РФ N 2047169, кл. G 01 N 21/00, 1995. 6. RF patent N 2047169, cl. G 01 N 21/00, 1995.

7. Бутиков Е.И. Оптика, М., 1986, с.295-296. 7. Butikov E.I. Optics, M., 1986, p. 295-296.

Claims (1)

Способ контроля физических параметров движущейся нити, заключающийся в том, что исследуемый участок нити, расположенный вертикально, освещают когерентным параллельным пучком монохроматического света перпендикулярно оси нити и наблюдают дифракционную картину на экране, расположенном за освещаемым участком нити, о параметрах нити судят по дифракционной картине, наблюдаемой визуально, или с помощью фотоприемника на экране, отличающийся тем, что дифракционную картину получают в виде малоугловой Фраунгоферовой дифракционной картины, в которой на основании анализа ее тонкой структуры судят о параметрах нити, причем о величине крутки нити судят по измеренной средней величине расстояния между соседними горизонтальными рядами максимумов на этом экране ΔY, о четном или нечетном числе стренг, из которых скручена контролируемая нить, судят соответственно по асимметричному или симметричному расположению максимумов в соседних горизонтальных рядах, о величине диаметра нити d судят по измеренной величине среднего расстояния между соседними максимумами или минимумами в горизонтальных рядах ΔX, соответствующих ненулевому порядку в спектре, известным значениям расстояния от нити до экрана L и длины волны света λ и вычисляют по формуле
Figure 00000005
, а о величине скорости движения нити V судят по измеренной с помощью соответствующего фотоприемника средней величине частоты основной гармоники изменения интенсивности света в горизонтальных рядах максимумов ν и измеренным значениям ΔY и вычисляют по формуле V = ν•ΔY.
A method of controlling the physical parameters of a moving filament, namely, that the investigated portion of the filament located vertically is illuminated with a coherent parallel beam of monochromatic light perpendicular to the axis of the filament and the diffraction pattern is observed on the screen located behind the illuminated portion of the filament, the parameters of the filament are judged by the diffraction pattern observed visually, or using a photodetector on the screen, characterized in that the diffraction pattern is obtained in the form of a small-angle Fraunhofer diffraction pattern, in based on the analysis of its fine structure, the parameters of the thread are judged, and the twist of the thread is judged by the measured average distance between adjacent horizontal rows of maxima on this screen ΔY, the even or odd number of strands of which the controlled thread is twisted is judged by the asymmetric or the symmetric arrangement of the maxima in adjacent horizontal rows, the value of the diameter of the thread d is judged by the measured value of the average distance between adjacent maxima or minima in the horizon total rows ΔX corresponding to a nonzero order in the spectrum, the known values of the distance from the filament to the screen L and the wavelength of light λ and are calculated by the formula
Figure 00000005
and the value of the speed of movement of the thread V is judged by the average frequency of the fundamental harmonic measured in the horizontal rows of maximums ν and the measured values of ΔY measured using the appropriate photodetector and calculated by the formula V = ν • ΔY.
RU96111136A 1996-06-03 1996-06-03 Method for monitoring of physical parameters of moving thread RU2138588C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96111136A RU2138588C1 (en) 1996-06-03 1996-06-03 Method for monitoring of physical parameters of moving thread

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96111136A RU2138588C1 (en) 1996-06-03 1996-06-03 Method for monitoring of physical parameters of moving thread

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96111136A RU96111136A (en) 1998-09-10
RU2138588C1 true RU2138588C1 (en) 1999-09-27

Family

ID=20181423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96111136A RU2138588C1 (en) 1996-06-03 1996-06-03 Method for monitoring of physical parameters of moving thread

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2138588C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10342383A1 (en) * 2003-09-13 2005-05-25 Saurer Gmbh & Co. Kg Method and device for non-contact determination of the speed of a running thread
RU2463579C1 (en) * 2011-05-10 2012-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Optical method of controlling thread twisting

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10342383A1 (en) * 2003-09-13 2005-05-25 Saurer Gmbh & Co. Kg Method and device for non-contact determination of the speed of a running thread
RU2463579C1 (en) * 2011-05-10 2012-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" Optical method of controlling thread twisting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2109884C (en) Method of detecting impurities in molten resin
KR100190312B1 (en) Foreign substance inspection apparatus
JP6652511B2 (en) Determining the configuration of optical elements positioned within the collection aperture during wafer inspection
US8416491B2 (en) Method and system for three-dimensional polarization-based confocal microscopy
CA1166750A (en) Photodetector array based optical measurement systems
KR20170140182A (en) Method and apparatus for optical detection of motion of biological samples with spatial extent
CN207556477U (en) A kind of surface figure measuring device
CA1071732A (en) Method for automatic fabric inspection
JPH04305951A (en) Method for approximating number of particles on patterned region of wafer surface and precise inspecting device for surface
DE02778251T1 (en) THREE-DIMENSIONAL SCANNING CAMERA
WO2002082009A1 (en) Method and apparatus for measuring the three-dimensional surface shape of an object using color informations of light reflected by the object
JPH07501397A (en) Measuring method and device
CN104568390A (en) Bilateral dislocation differential confocal measuring method
KR20120025542A (en) Shape measuring device, observation device, and image processing method
US6633383B1 (en) Method and apparatus for the automated inspection of yarn packages
CN107121065A (en) A kind of portable phase quantitative testing device
WO2008007363A2 (en) System and method for probe mark analysis
US20150097942A1 (en) Confocal microscopy methods and devices
Wang et al. Study on the detection of yarn hairiness morphology based on image processing technique
RU2138588C1 (en) Method for monitoring of physical parameters of moving thread
CN112730235B (en) Dynamic fine line abrupt junction automatic detection device and method based on optical diffraction
US10310245B2 (en) Optical microscope device, microscopic observation method and computer program for microscopic observation using single light-emitting particle detection technique
CN108692676A (en) The three-dimensional shape measuring method of sweep type white interference microscope is used
US4908517A (en) Apparatus for examining the surface of a substrate
JPH06316863A (en) Method and apparatus for determining structure of surface region of yarn