SK279116B6 - Zariadenie ku kontrole a/alebo meranie parametrov - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na kontrolu a/alebo meranie parametrov bežiaceho, vláknu alebo drôtu podobného materiálu, s meracou medzerou upravenou k priebehu tohto materiálu, na ktorej obidvoch bočných stranách je upravená vždy jedna meracia elektróda tvoriaca časť kapacitného meracieho orgánu.

Doterajší stav techniky

Zariadenia tohto druhu založené na kapacitnom meracom princípe sú dnes veľmi rozšírené tak elektronické čističe priadze, ako i ako prístroje na meranie rovnomernosti. Elektronické čističe priadze, z ktorých je možné uviesť čističe typu USTER AUTOMATIC firmy Zellweger Uster AG, slúžia na zaznamenávanie rušivých chýb priadze, ako napríklad krátkych hustých miest, tenkých miest a častých riedkych miest (Moiré). Prístroje na meranie rovnomernosti, ako je USTER TESTER firmy Zelweger Uster AG (USTER - zapísaná továrenská značka tovaru firmy Zellweger Uster AG) slúžia na zaznamenávanie a analýzu výchyliek hmotnosti na jednotku dĺžky prameňov, predpriadze a priadze.

Kapacitný princíp merania sa vzhľadom na svoju vysokú presnosť a po mnoho rokov stálej citlivosti veľmi rozšíril. Okrem zariadení založených na tomto princípe sa ešte používajú optické meracie hlavy, ktorými je určený priemer sledovaného materiálu. Tieto optické meracie hlavy sa použijú najmä vtedy, keď nie je možné použiť kapacitné meracie hlavy. To je napríklad v prípade skúmania elektricky vodivých priadzí.

Nezávisle od druhu použitého meracieho princípu sú meracie hlavy istým spôsobom principiálne a konštrukčne závislé od cudzích vplyvov, ako je napríklad vlhkosť, tvar prierezu priadze, polohová závislosť, vplyv materiálu atď., ktoré danou technológiou nie sú odstránené alebo znížené, pričom snaha o to existuje. Ďalším, dosiaľ nevyriešeným problémom je, univerzálna meracia hlava použiteľná na všetky druhy priadzí, so všetkými výhodami kapacitného princípu merania. A konečne by s postupujúcou automatizáciou bolo žiaduce, keby bola k dispozícii meracia hlava, ktorá sa sama kontroluje.

Úlohou vynálezu je vyriešiť všetky tieto problémy. Má sa vytvoriť taká meracia hlava, ktorej závislosť od cudzích vplyvov je menšia než pri známych meracích hlavách, ktorá je univerzálne použiteľná a ktorá sa sama kontroluje.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu spĺňa zariadenie na kontrolu a/alebo meranie parametrov pohybujúceho sa materiálu, podobného vláknu alebo drôtu, s meracou medzerou upravenou na priebeh tohto materiálu, na ktorej obidvoch bočných stranách je upravená vždy jedna meracia elektróda tvoriaca časť kapacitného meracieho orgánu, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že navyše ku kapacitnému meraciemu orgánu je doplnený optický merací orgán so zdrojom svetla usporiadaným na jednej strane meracej medzery a s fotoelektrickým elementom na druhej strane meracej medzery a optický merací orgán tvorí časť spoločnej meracej hlavy.

Praktické pokusy ukázali, že obidva meracie orgány spolupracujú jedným spôsobom a že závislosť od cudzích vplyvom a tým podmienené odchýlky od presnosti sa oproti známym meracím hlavám zmenšili. Univerzálna použiteľnosť meracích hláv podľa vynálezu je evidentná a požadovaná samokontrola je daná tým, že odchýlky sú interpretované v tom zmysle, že jeden z obidvoch meracích orgánov nepracuje bezchybne.

Okrem spomínaných vlastností má meracia hlava podľa vynálezu ešte ďalšiu výhodu, že dovoľuje meranie a kontrolu parametrov „ on line „ ktoré dosiaľ vôbec, alebo aspoň týmto jednoduchým spôsobom, nemohli byť kontrolovateľné. Tak môžu byť vedľa najčastejšie kontrolovaných parametrov, ako je prierez a priemer, navyše kontrolované a merané napríklad i objemnosť, chlpatosť a vlhkosť.

Ďalšia zaujímavá a dosiaľ nemožná aplikácia vyplýva z kombinovaného vyhodnocovania hodnôt obidvoch meracích orgánov. Kapacitný merací orgán meria známym spôsobom priebeh prierezu alebo presnejšie povedané hmotnosť meraného materiálu na dĺžkovú jednotku a optický merací orgán meria priemer. Kombinácia obidvoch druhov meraných hodnôt dodáva teraz informáciu o hmotnosti na objem, teda veličinu zrovnateľnú s fyzikálnou hustotou. Z nej sa môžu opäť odvodiť ďalšie veličiny, ako napríklad na skracovanie priadze.

Z tohto príkladného a neobmedzujúceho vyčíslenia výhod je zrejmé, že meracia hlava podľa vynálezu má rad prekvapujúcich vlastností a umožňuje najmä meranie a kontrolu veličín, ktoré dosiaľ známymi jednoduchými meracími hlavami nemohli byť merané, pretože tieto hlavy boli iba kapacitné alebo optické.

Podľa výhodného uskutočnenia sú obidva meracie orgány integrované na spoločnom nosiči a / alebo usporiadané v spoločnom telese.

Obidva meracie orgány môžu byť usporiadané za sebou v smere priebehu meraného materiálu a majú priestorovo oddelené meracie zóny.

Je výhodné, keď obidva meracie orgány sú navzájom skombinované a ich meracie zóny sa aspoň čiastočne prekrývajú.

Meracie elektródy kapacitného meracieho orgánu môžu byť usporiadané v dráhe lúčov optického meracieho orgánu.

Výhodné je rovnako, keď je meracia medzera z obidvoch strán ohraničená optickým elementom, napríklad rozptylovým tienidlom, ktoré vždy nesie príslušnú meraciu elektródu.

Každá meracia elektróda je výhodne realizovaná v tvare mriežky alebo sitka a umiestnená na príslušnom rozptylovom tienidle.

Každá meracia elektróda meracieho optického orgánu môže byť vytvorená priesvitnou fóliovou vrstvou.

Fóliová vrstva môže byť výhodne vytvorená kovovou vrstvou, na rozptylové tienidlo naparenou alebo nastriekanou.

A konečne môže byť fóliová vrstva vytvorená z elektricky vodivej plastickej hmoty upravenej na rozptylovom tienidle.

Automatické zladenie obidvoch meracích orgánov sa realizuje na rovnakú citlivosť.

Toto zladenie sa výhodne realizuje koreláciou signálov meracích orgánov. Signály obidvoch meracích orgánov sa oddelene transformujú a filtrujú a následne sa použijú k vytvoreniu signálu. Od signálov každého meracieho orgánu sa odfiltrujú jednotlivé komponenty a preskúmajú na výskyt nezvyčajných odchýlok. Výskyt nezvyčajných odchýlok sa interpretuje ako chybná funkcia jedného meracieho orgánu a signály tohto meracieho orgánu sa pri vyhodnocovaní neberú do úvahy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie objasnený na príkladoch realizácií podľa výkresov, na ktorých znázorňujú :

Obr. 1 schematický rez prvého príkladu uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s rovinou rezu naprieč ku smeru priebehu vlákna,

Obr. 2 detailný variant druhého príkladu uskutočnenia z obr. 1,

Obr. 3 schematický rez tretím príkladom uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s rovinou rezu v rovine vlákna a naprieč k meracej medzere zariadenia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenia znázornené na všetkých obrázkoch slúžia na kontrolu a/alebo meranie parametrov vlákien, najmä tak k optickému, ako i ku kapacitnému zaznamenávaniu ich priemerov a prierezov. Tieto zariadenia, označované tiež, ako meracie hlavy, pozostávajú z telesa 1 s meracou medzerou 2, ktorou beží vlákno F určené na meranie. Vlákno v tejto súvislosti označuje dlhý materiál, akým je niť alebo priadza alebo textilný prameň až ku drôtu. Znázornenie je realizované vždy v zväčšenej mierke asi 5 : 1; pri príklade realizácie znázorneného na obr. 2 je meracia medzera 2 širšia než pri príkladoch realizácie na obr. 1 a 3.

Teleso 1, vyrobené ako jeden kus vstrekovaným liatím z plastickej hmoty, je vytvorené ako škatuľka s otvoreným snom. Je rozdelené vybraním pre meraciu medzeru 2 na dve polovice 3 a 4. Do otvoreného dna telesa 1 je vložená nosná doska ako nosič 5 na optické a elektronické súčasti zariadenia, ktorá je k telesu 1 priskrutkovaná.

Na nosnej doske 5 je v časti na obrázkoch ľavej polovice 3 telesa 1 usporiadaný zdroj 6 svetla, výhodne svetelná dióda, ktorá vysiela svetlo na fotoelektrický element vo forme fotodiódy 7 usporiadanej v časti pravej polovice 4 telesa 1. Meracia medzera 2 je proti svetelnej dióde a pravej fotodióde 7 zakrytá vždy jedným rozptylovým tienidlom 8 alebo 9, čím v meracej medzere 2 vznikne difúzne osvetlenie, ktoré dopadá ako rozptýlené svetlo na fotodiódu 7. Rozptylové tienidlo 9 pred fotodiódou 7 môže byť vytvorené rovnako ako filtračná doska na odtienenie okolitého svetla, alebo môže slúžiť ako rozptylová i filtračná doska.

Keď vykáže vlákno F prebiehajúce meracou medzerou 2 zmenu prierezu od chyby priadze, napríklad od hrubého alebo od tenkého miesta, potom sa zmení odtienenie fotodiódy 7 a tomu zodpovedajúci jej výstupný signál. Podľa tejto zmeny výstupného signálu fotodiódy 7 sa teraz môže chybné miesto buď iba registrovať samotné, alebo sa môže vlákno F zastaviť a chybné miesto odstrániť.

Na dosiahnutie homogénneho osvetľovacieho poľa v meracej medzere 2 je medzi svetelnou diódou a rozptylovým tienidlom 8 upravená clona 10 (obr. 1) alebo svetlovod 11 tvaru zrezaného kužeľa so zahĺbením 12 (br. 2, 3).

Tieto elementy tu nie sú ďalej objasnené; v tejto sú vislosti sa tu poukazuje na EP-A-244 788, kde je podrobne optická časť meracej hlavy, znázornenej na obrázkoch, opísaná.

Ako je možné poznať z obrázkov, je navyše k dosiaľ opísanému optickému meraciemu orgánu upravený ešte takzvaný kapacitný merací orgán, pričom jednotlivé obrázky znázorňujú rôzne možnosti usporiadania kapacitného meracieho orgánu vzhľadom na optický merací orgán. Meracie hlavy s kapacitnými meracími orgánmi sú v elektronických čističoch priadze USTER AUTOMATIC a v prístrojoch na meranie rovnomernosti USTER TESTER firmy Zellweger Uster AG už po desaťročia svetovo rozšírené a budú považované za známe. Z veľkého počtu patentov týkajúcich sa týchto meracích hlás sú uvedené za všetky patenty US 2 516 768 a 3 009 101.

Na obrázkoch je kapacitný merací orgán symbolizovaný dvoma doskami 13, 14 kondenzátora ako meracími elektródami. Obr. 1 a 2 ukazujú vždy usporiadanie, v ktorom meracie zóny optického a kapacitného merania pôsobia spoločne; v príklade uskutočnenia podľa obr. 3 sú meracie zóny usporiadané vedľa seba.

Podľa obr. 1 sú dosky 13, 14 kondenzátora vytvorené vždy jednou elektricky vodivou a pre optický merací orgán ¹¹ priehľadnou vrstvou z kovu alebo plastickej hmoty, uloženou v rozptylových tienidlách 8, prípadne 9. Pritom môže byť každé rozptylové tienidlo 8, 9 vyrobené „sendvičovým“ spôsobom a spomínaná vrstva môže byť na jeho časť uložená naparením alebo rozprášením. Ďalšia možnosť je založená na vytvorení vrstiev tvoriacich dosky 13, 14 kondenzátu jemnou sieťou z vhodného materiálu, ako napríklad z kovu.

V príklade realizácie na obr. 2 nie sú vrstvy tvoriace dosky 13, 14 kondenzátora uložené na rozptylových tienidlách 8, 9, ale tieto tienidlá 8, 9 sú na jednej strane potiahnuté touto vrstvou. Touto stranou môže byť, tak ako je na obr. 2 znázornené, strana privrátená vláknu F, v zásade ňou však môže byť i strana od vlákna F odvrátená. Na vytvorenie vrstiev a ich materiálu platí realizácia podľa obr.

1.

Obr. 3 znázorňuje príklad realizácie, pri ktorom optický a kapacitný merací orgán nemajú spoločnú meraciu zónu, ale priestorovo oddelené meracie zóny. Podľa znázornenia sú meracie zóny a tým i meracie orgány usporiadané za sebou v smeru priebehu vlákna F. Pri tejto realizácii sú obidva meracie orgány navzájom plne nezávislé.

Meracou hlavou znázornenou na obr. 3 sa síce kapacitné a optické meranie neuskutočňuje súčasne na tom istom mieste, ale na susedných častiach vlákna F, táto diferenciácia medzi signálmi obidvoch meraní sa ale môže pri spracovaní signálov vyrovnať. Vyrovnanie sa môže uskutočniť napríklad tým, že signály meracieho orgánu zadného v smere behu vlákna F, do ktorého meracej zóny každá časť vlákna F vstupuje skôr než do zóny meracieho orgánu predného v smere behu vlákna F, sa primerane oneskorí. V niektorých prípadoch použitia ale diferenciácia medzi signálmi obidvoch meraní nemusí byť rušivá, preto táto diferenciácia nepotrebuje žiadne vyrovnávanie.

Pretože obidva meracie signály, kapacitný a optický, majú spravidla rôznu citlivosť, musia sa zladiť na rovnakú citlivosť. To sa uskutoční napríklad automaticky pred začiatkom merania a síce koreláciou alebo podobným spôsobom, so statickou zložkou signálov alebo bez nej.

Na vytvorenie presného celkového signálu sa dodajú výhodne obidva meracie signály a to po uskutočnení trans formácie a filtrovania v časovom alebo frekvenčnom rozsahu k potlačeniu nepriaznivého cudzieho vplyvu. Pri vložení vlákna F sa nulový bod obidvoch meracích orgánov zladí. Drift je skorigovaný stabilnejším meracím orgánom a zosilnenie sa v prípadoch, keď sa môže meniť vlhkosť, odvádza od optického meracieho orgánu. Nepravidelnosti bežiaceho vlákna F, akými sú hustejšie, redšie miesta a pod. sa určia dodaním signálov obidvoch meracích orgánov. Na určenie zvitkov sa použijú signály optického meracieho orgánu, odfiltrovaním v časovom alebo frekvenčnom rozsahu.

K zisteniu zmeny pôsobením cudzích vplyvov sa nevytvorí súčet, ale diferenciácia obidvoch meracích signálov podľa selektívneho zosilnenia cudzích vplyvov.

Použitie obidvoch meracích orgánov umožňuje i samokontrolu meracej hlavy porovnaním jednotlivých odfiltrovaných komponentov signálov a ich preskúšaním na hodnovernosť. Ak ukazujú jednotlivé komponenty alebo kombinácie takýchto komponentov nezvyčajnú odchýlku, potom nesprávna funkcia meracieho orgánu skončí a prepojí sa na funkciu s predpokladanou korekciou nameranej hodnoty. Prípadne sa tiež môže prepojiť iba rušivá zložka signálov alebo sa môže spustiť poplach.

Signály obidvoch meracích orgánov sa môžu vyhodnotiť tak, že sú možné údaje i o ďalších meraných veličinách, napríklad o objemnosti, chlpatosti, vlhkosti, cudzích vláknach, skrútení, špecifickej hmotnosti a pod.

A konečne súčasným použitím obidvoch meracích orgánov spravidla nastane zvýšenie presnosti merania tým, že odchýlky od presnosti obidvoch systémov sa vzájomne aspoň čiastočne eliminujú.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na kontrolu a/alebo meranie parametrov pohybujúceho sa materiálu, podobného vláknu alebo drôtu, s meracou medzerou upravenou na priebeh tohto materiálu, na ktorej obidvoch bočných stranách jc upravená vždy jedna meracia elektróda tvoriaca časť kapacitného meracieho orgánu, vyznačujúce sa tým, že navyše je ku kapacitnému meraciemu orgánu pridaný optický merací orgán so zdrojom (6) svetla usporiadaným na jednej strane meracej medzery (2) s fotoelektrickým elementom usporiadaným na druhej strane meracej medzery (2), pričom kapacitný merací orgán a optický merací orgán tvorí časť spoločnej meracej hlavy.
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , že obidva meracie orgány sú integrované na spoločnom nosiči (5) a/alebo sú usporiadané v spoločnom telese (1).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa t ý m , že obidve meracie orgány sú usporiadané za sebou v smere behu meraného materiálu a majú priestorovo oddelené meracie zóny.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa t ý m , že obidva meracie orgány sú navzájom skombinované a že ich meracie zóny sa aspoň čiastočne prekrývajú.
5. 5. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa t ý m , že meracie elektródy kapacitného meracieho orgánu sú usporiadané v dráhe lúčov optického meracieho orgánu.
6. 6. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa t ý m , že meracia medzera (2) je na obidvoch stranách ohraničená optickým elementom, najmä rozptylovým tienidlom (8, 9) a že meracie elektródy sú týmito rozptylovými tienidlami (8, 9) nesené.
7. 7. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa t ý m , že každá meracia elektróda je vytvorená ako mriežka alebo sito a umiestnená na príslušnom rozptylovom tienidle (8, 9) alebo je do neho vložená.
8. 8. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa t ý m , že každá meracia elektróda je vytvorená fóliovou vrstvou priesvitnou na optický merací orgán.
9. 9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa t ý m , že fóliová vrstva je vytvorená kovovou vrstvou naparenou alebo nastriekanou na rozptylové tienidlo (8,9).
10. 10. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa t ý m , že fóliová vrstva je vytvorená z vrstvy z elektricky vodivej plastickej hmoty umiestnenej na rozptylovom tienidle (8, 9).