SU1382887A1 - Устройство дл определени плотности ткани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к регулирующим устройствам и позвол ет контролировать плотность ткани по утку в широком диапазоне изменени  плотностей . Устройство содержит интерферометр , состо щий из зеркал 2 (полупрозрачное зеркало), 3, 4 и 5 (полупрозрачное зеркало). Одно из зеркал, например зеркало 4, установлено с возможностью качани  посредством привода 6. В плоскости ткани 7 за счет сложени  двух когерентных пучков света , отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него, возникает интерференционна  картина, состо ща  из темных и светлых полос. Шаг интерференционной картины мен етс  в зависимости от углового положени  зеркала 4 относительно оси пучка света. При этом за тканью образуетс  муарова  картина. Интенсивность света, регистрируема  фотоэлементом 8, будет посто нной до тех пор, пока плотность линий пучка света и плотность ткани по утку не будут равны. Управление приводом 6 осуществл етс  автомати- чески от блока 9 регистрации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

Description

«Ь:

00

сх

tsD

00 00

Изобретение относитс  к текстильной промьшшенности, конкретно к устройствам дл  определени  плотности ткани по утку, и может быть использовано в качестве датчика плотности ткани на отделочном оборудовании , лабораторного прибора, а также

10

в качестве первичного преобразовател  роботов, обслуживающих ткацкие :станки.

I Цель изобретени  - расширение I технологических возможностнй путем 1 увеличени  диапазона измер емых плот- |ностей.

I На фиг.1 представлена конструкци  устройства; на фиг.2 - блок-схема ре- гистрации.

: Устройство содержит источник 1 I света с параллельным пучком на 20 выходе, выполненный, например, в виде лазера и расширител  пучка (не ; показан) до диаметра 3-5 мм, интерферометра , содержащего четыре плоских

пьезоэлемента, совершающего изгибные колебани . Один торец пьезоэлемента закреплен неподвижно, а на втором его торце закреплено зеркало 4 так, что плоскость зеркала  вл етс  продолжением плоскости пьезоэлемента. При этом, так как дл  точного опреде лени  плотности ткани по утку попе- речньй .размер пучка света в направле нии утйчных нитей должен быть не менее нескольких сантиметров (3- 9 см), а выполнение зеркал с такими размерами нецелесообразно (особенно 15 качающегос  зеркала), то диаметр зеркал выбираетс  равным мм. Дл  .увеличени  коэффициента использовани  энергии светового потока установлено зеркало 15, плоскость которого параллельна плоскости зеркала 5. Причем зеркало 15 устанавливаетс  так, чтобы пучок света, прохо д щий сквозь зеркала 2 и 5 не касалс  зеркала 15, а отраженный от

I зеркала 2-5, одно из которых (напри- 25 зеркала 15 пучок шел р дом с пучком

мер, зеркало 4) снабжено приводом 6 качани . По другую сторону исследуемой ткани 7 расположен фотоэлемент 8. Устройство содержит также блок 9 регистрации. При этом зеркало 2 и зеркало 5 выполнены полупрозрачными, а все четыре зеркала 2-5 установлены под углом 45 к направлению пучка света причем плоскости зеркал 2 и 3 и зеркал 4 и 5 попарно параллельны. Кроме того, лини  пересечени  плоскостей зеркал 4 и 5 перпендикул рна направлению пучка света.

За системой зеркал по ходу пучка света установлен расширитель 10 диаметром 20-50 мм, состо щий из объектива 1I микроскопа и обычного объектива 12 с соответствуюнщм диаметром входного отверсти  и с соотношением фокусных рассто ний объективов 1I и 12 приблизительно равным 1:10. На выходе расширител  10 получаетс  параллельный пучок света, попадающий на расположенную за ним исследуемую . ткань 7, а затем на фотоэлемент 8, состо щий из линзы 13 с диаметром входного окна, соответствующим диаметру пучка света после расширител  10, и фотодиода 14, расположенного в фокусе линзы 13. Выход фотоэлемента 8 подключен к входу блока 9 регистрации , выход которого соедине с управ- ЛЯЮ1ДИМ входом привода 6 качани , который вьшолнен, например, в виде

от зеркала 5. При этом необходимо со ответственно увеличить диаметр входного зрачка объектива 11 и подобрать соответствукщие диаметры объектива

30 12 и линзы 13.

Блок 9 регистрации состоит из формировател  16 импульсов, регистра 17 пам ти, индикатора 18, генератора 19 импульсов, селектора 20, реверсив

эс ного счетчика 21, преобразовател 

22 код-напр жение и элемента 23 срав нени . При этом формирователь 16 импульсов , вход которого подключен к выходу фотоэлемента 8, соединен с

40 входом регистра 17 пам ти, выход которого св зан с индикатором 18. Гене ратор 19 импульсов подключен к одному входу селектора 20, который своим выходом соединен с одним из входов45

50

55

реверсивного счетчика 21, выход которого св зан с соответственным входом регистра 17 пам ти, с входом элемента 23 сравнени  и с преобразователем 22 код-напр жение, выход которого подключен к приводу 6 качани  зеркала 4, выход элемента 23 сравнени  соединен с входом селектора 20.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от лазерного источника 1 света, обладающе го свойствами когерентности с плоским волновым фронтом, делитс  полу

пьезоэлемента, совершающего изгибные колебани . Один торец пьезоэлемента закреплен неподвижно, а на втором его торце закреплено зеркало 4 так, что плоскость зеркала  вл етс  продолжением плоскости пьезоэлемента. При этом, так как дл  точного определени  плотности ткани по утку попе- речньй .размер пучка света в направлении утйчных нитей должен быть не менее нескольких сантиметров (3- 9 см), а выполнение зеркал с такими размерами нецелесообразно (особенно качающегос  зеркала), то диаметр зеркал выбираетс  равным мм. Дл  .увеличени  коэффициента использовани  энергии светового потока установлено зеркало 15, плоскость которого параллельна плоскости зеркала 5. Причем зеркало 15 устанавливаетс  так, чтобы пучок света, проход щий сквозь зеркала 2 и 5 не касалс  зеркала 15, а отраженный от

от зеркала 5. При этом необходимо соответственно увеличить диаметр входного зрачка объектива 11 и подобрать соответствукщие диаметры объектива

12 и линзы 13.

Блок 9 регистрации состоит из формировател  16 импульсов, регистра 17 пам ти, индикатора 18, генератора 19 импульсов, селектора 20, реверсивного счетчика 21, преобразовател 

22 код-напр жение и элемента 23 сравнени . При этом формирователь 16 импульсов , вход которого подключен к выходу фотоэлемента 8, соединен с

входом регистра 17 пам ти, выход которого св зан с индикатором 18. Генератор 19 импульсов подключен к одному входу селектора 20, который своим выходом соединен с одним из входов

реверсивного счетчика 21, выход которого св зан с соответственным входом регистра 17 пам ти, с входом элемента 23 сравнени  и с преобразователем 22 код-напр жение, выход которого подключен к приводу 6 качани  зеркала 4, выход элемента 23 сравнени  соединен с входом селектора 20.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от лазерного источника 1 света, обладающего свойствами когерентности с плоским волновым фронтом, делитс  полупрозрачным зеркалом 2 пополам. Часть пучка света, отража сь от зеркал 3 и 4, обладающих коэффициентом отражени , близким к 100%, попадает на зер- кало 5,  вл ющеес  также подупрозрач- ным. Друга  часть пучка света проходит сквозь зеркало 2 и также попадает на зеркало 5 таким образом, чтобы площади зеркала 5, освещаемые первой и второй частью пучка, совпали. На полупрозрачном зеркале 5 происходит интерференци  двух частей пучка света. При этом в зависимости от суммы длин пути пучка между зеркалами. 2 и 3 и зеркалами 4 и 5 интенсивность пучка света, отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него на зеркало 15, будет разной.

Если разность длин 1 .пути пучков света кратна целому числу длин Л волн света, т.е. 1 п Т1 , где п - целое число, то интенсивность прошедшего и отраженного пучков света максимальна.

Если 1 (п + 7) , то интенсивности прошедшего через зеркало 5 и отраженного от него пучков равны нулю.

Во всех остальных случа х, т.е.

если 1 (п + ---) и i п- ,

интенсивность пучка света средн   между нулем и максимумом.

Если любое из четырех зеркал 2-5 например, зеркало 4, повернуть вокру оси, параллельной линии пересечени  плоскостей зеркал 3 и 4, на небольшо угол, то длина хода лучей между зеркалами 3 и 4 плюс зеркалами 4 и 5 будет разной в зависимости от положени  луча на плоскости зеркала и угла его поворота. При этом в плоскости ткани за счет сложени  двух когерентных пучков света, отраженного от зеркала 5 и прошедшего сквозь него, возникает интерференционна  картина, состо ща  из темных и светлых полос. Причем шаг полос интерференционной картины мен етс  в зависимости от углового положени  зеркала 4 относительно оси пучка света. Привод 6 качает зеркало.4 в диапазоне углов, соответствующих интерференционной картине, имеющей шаг полос от шага, соответствующего минимальной плотности по утку измер емой ткани 7, до шага, соответствующего

5

0 5

0

5

0

5

0

5

максимальной плотности ткани 7. Например , если диапазон измер емых плотностей ткани равен 100-1000 нитей/дм , то шаг интерференционных полос должен мен тьс  от 1 до 0,1 мм с некоторым запасом, например 10%.

Таким образом, при изменении угла наклона качающегос  зеркала 4 плотность линий пучка света (число светлых или темных полос на единицу длины ) будет мен тьс . При этом за тканью будет образовыватьс  муарова  картина, и интенсивность света, ре- гистр ируема  фотоэлементом 8, будет посто нна до тех пор, пока плотность линий пучка света и плотность ткани по утку не будут равны и угол между плоскост ми пучка света и уточными нит ми не будет превьшзать определенной величины. Например, дл  наиболее трудного случа  (плотность ткани по утку равна 1000 нитей/дм, т.е. шаг а О,I мм) максимальный угол перекоса уточных нитей не должен превышать 3 .

Это ограничение не очень существенно , так как при использовании уст- ройств а в качестве датчика АСУТП на линии отделки тканей его можно поставить за автоматом правки утка, который об зан поддерживать угол перекоса нитей не более 3 .

При использовании устройства в ка- честве прибора лабораторного контрол  всегда можно устанавливать контрольный образец ткани так, чтобы угол перекоса был не более 3°.

При использовании устройства в качестве датчика АСУТП или первичного преобразовател  робота на ткацких станках угол перекоса всегда равен нулю.

Таким образом, при равенстве плотностей тканей и светлых (темных) плоскостей пучка света интенсивность света, регистрируема  фотоэлементом, скачкообразно мен етс , при этом за счет динамического изменени  наклона зеркала 4 интерференционна  картина движетс  относительно ткани (независимо от ее движени ) и на выходе фотоэлемента возникает модулированный синусоидой импульс.

При этом аналоговый сигнал, поступающий с фотоприемника 8, обрабатываетс  формирователем 16 импульсов и в момент достижени  максимальной амплитуды вырабатываетс  импульс, по

ступающий в регистр 17 пам ти. Этот импульс дает разрешение на запись кода, проход щего с реверсивного счетчика 21, и одиовременно разреща- ет вывод информации на индикатор 18. Код, пропорциональный измер емой плотности (числу линий пучка), обрабатываетс  преобразователем 22 код- напр жение. Выработанное напр жение управл ет перемещением зеркала 4. Реверсивный счетчик 21, элемент 23 сравнени , селектор 20 и генератор I9 импульсов образуют генератор линейно измен ющегос  цифрового кода. Элемент 23 сравнени  ограничивает значение кода по заданному минимуму и максимуму. Генератор 19 импульсов и селектор 20 по команде элемента 23 сравнени  вырабатывают импульсы +1 и -1, поочередно поступающие на реверсивный счетчик 21. Селектор 20 коммутирует импульсы генератора 19 при достижении мин и макс значени  кода.

При применении устройства в качестве датчика АСУТП на линии отделки ткани или в качестве первичного преобразовател  робота устройство ориентируетс  таким образом, чтобы пучок был перпендикул рен плоскости ткани, а лини  пересечени  зеркал 3 и 4 была перпендикул рна направлению движени  ткани.

При применении устройства в качестве прибора лабораторного контрол  образцы ткаией устанавливаютс  в прибор так, чтобы нити основы были перпендикул рны полосам интерференционной картины. При этом необходимо , чтобы перекос уточных нитей не превьшал 3 , при большем перекосе его можно вьтравить руками.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позвол ет измер ть ткани с высокой плотностью по утку, например шелк, батист.

Claims (4)

1.Устройство дл  определени  плотности ткани, содержащее источник света и фотоэлемент, выходом подключенный к входу блока регистрации, выход которого соединен с входом при

5

0 5

0

5

0

5

0

вода качани , и формирователь светового потока, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем увеличени  диапазона определ емых плотностей , формирователь светового потока выполнен в виде интерферометра, одно из зеркал которого кинематически св зано с выходом привода качани .

2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что интерферометр состоит из размещенных под углом 45 к оптической оси источника света двух зеркал и двух полупрозрачных зеркал, установленных попарно параллельно, при этом полупрозрачные зеркала расположены последовательно напротив источника света, а лини  пересечени  плоскостей зеркал перпендикул рна к оптической оси источника света.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и - чающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности путем увеличени  КПД источника света, оно , снабжено дополнительным зеркалом, установленным параллельно наиболее удаленному от источника света полупрозрачному зеркалу, при этом дополнительное зеркало и зеркала интерферометра расположены по разные стороны оптической оси источника света.

4.Устройство по п.1, отличающеес  тем, что блок регистрации содержит формирователь импульсов , регистр пам ти, индикатор, реверсивный счетчик, элемент сравнени , преобразователь код-напр жение, селектор и генератор импульсов, при этом вход формировател  импульсов  вл етс  входом блока регистрации, выход регистра пам ти св зан с входами индикатора и элемента сравнени , выходы генератора импульсов и элемента сравнени  через селектор подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с входами преобразовател  код- напр жение и регистра пам ти, управл ющим входом св занного с выходом формировател  импульсов, причем выход преобразовател  код-напр жение  вл етс  выходом блока регистрации.

21 г

22

Фиг. 2