SU1515034A1

SU1515034A1 - Устройство дл контрол длины движущегос длинномерного материала

Info

Publication number: SU1515034A1
Application number: SU864140442A
Authority: SU
Inventors: Гайк Минасович Айрапетьянц; Алексей Иванович Васильев; Александр Петрович Дворецкий; Георгий Константинович Ковалев
Original assignee: Могилевское производственное объединение "Химволокно" им.В.И.Ленина
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1989-10-15

Abstract

Изобретение относитс к текстильной промышленности. Цель изобретени - повышение точности контрол . Предлагаемое устройство позвол ет определить длину контролируемого материала (нити) по величине времени Τ₀ задержки сигнала, последовательного по вл ющегос на выходах датнии перемещени нити на фиксированном рассто нии один от другого. Величина Τ₀, однозначно определ юща скорость нити, а следовательно и ее длину, вычисл етс по максимуму взаимокоррел ционной функции стохастических сигналов с выходов датчиков неровноты нити в соответствии с выражением Τ₀=NΔΤ, ГДЕ Τ₀ - ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ, ПРИ КОТОРОМ ВЗАИМОКОРРЕЛЯЦИОННАЯ ФУНКЦИЯ ДОСТИГАЕТ ЭКСТРЕМУМА

N - ЧИСЛО ДИСКРЕТНЫХ ШАГОВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВЗАИМОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЕЕ ЭКСТРЕМУМА

ΔΤ - шаг изменени величины временной задержки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к текстильной промышленности.

Цель изобретени - повышение точности контрол .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональна схема ци1)рового коррел тора; на фиг. 3 - график временной зависимости функции взаимной коррел ции дл стохастических коррелированных сигналов о

Устройство содержит источники 1 и 2 излучени (света), диафрагму 3 с отверсти ми 4 и 5, фотоприемники 6 и 7, усилители 8 и 9, аналоговые компараторы 10 и 11, Ц1)ровой коррел тор 12 и цифровой индикатор 13.

Между источниками 1 и 2 и диафрагмой 3 помещен длинномерный материал , например нить 14, перематываема с бобины 15 на бобину 16.

Источники 1 и 2 представл ют собой , например, светодиоды типа АП106, узкий пучок света от каждого из которых через соответствующие отверсти 4 и 5 диафрагмы 3 направлен на соответствующий фотоприемник 6 или 7.

Фотоприемники 6 и 7 расположены на фиксированном рассто нии друг от друга, например, 50 мм .и представл ют собой, например, фотодиоды типа ФД25К. Чем ближе фотодиоды 6 и 7 расположены друг к другу, тем выше точность измерений.

ел

о оо

4

Усилители 8 и 9 вл ютс усилител ми сигналов фотодиодов с полосовыми фильтрами дл выбора оптимальной полосы из спектра стохастических сигналов и представл ют собой, например операционные усилители типа К 544 УД2.

Аналоговые компараторы 10 и И служат дл сравнени мгновенных значений поступающих сигналов с их средним значением и получени на выходе цифрового сигнала логической единицы или логического нул и выполнены , например, на микросхемах К597СА1.

Цифровой коррел тор 12 предназначен дл вьиислени взаимокоррел ционной функции и момента наступле- НИН ее экстремума.

Цифровой индикатор 13 служит дл отображени результата измерени длины (или скорости) перематываемой нити и представл ет собой четырех- звенный цифровой индикатор, выполненный , например, на четырех однозар дных цифровых индикаторах типа ЦИ-2.

. Ци})ровой коррел тор 12 содержит первый и второй, например, 1024-разр дные регистры 17 и 18 сдвига, схему 19 совпадений, счетчик 20 импульсов , запоминающий блок 21, цифровой компаратор 22, тактовый генератор 23, делитель 2Л частоты (на 1024), счетчик 25 импульсов и буферный регистр 26.

Регистры сдвига 17 и 18 представл ют собой, например, оперативные запоминающие устройства ОЗУ1024х1, выполненные в виде микросхем К565РУ2 и предназначены дл оперативного запоминани сигналов фотоприемников на врем вычислени и последующего их циклического сдвига в процессе вычислени коррел ционной функции.

Схема 19 совпадений представл ет собой логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выполненный, например, в виде микросхемы К561Ш12, и предназначен дл сравнени выходных сигналов с регистров 17 и 18 и выдачи импульса на счетчик 20 импульсов совпадений в случае их равенства.

Счетчик 20 выполнен, например, в виде двух последовательно соединенных микросхем К561ИЕ10 и служит дл подсчета импульсов с выхода схемы 19.

0

Запоминающий блок 21 представл ет собой, например, оперативное запоминающее устройство ОЗУ1024х1, выполненное в виде микросхемы К565РУ2, и предназначен дл буферного запоминани числа совпадений„

Цифровой компаратор 22 выполнен, например, на двух параллельно соединенных микросхемах К561СП1 и предназначен дл сравнени числа совпадений в текущем и предьщущем циклах вычислений.

Тактовый генератор 23 реализо- 5 ван, например, на микросхеме К155ЛАЗ и служит дл синхронизации работы всех узлов устройства о

Делитель 24 вьшолнен, например, в виде двух последовательно соединенных микросхем К561 и ЕЮ и служит дл выработки импульсов, осуществл ющих сдвиг информации в регистре 18 сдвига при вычислении коррел ционной функциио

Счетчик 25 импульсов (шагов) представл ет собой, например, две последовательно соединенные микросхемы К561ИЕ10 и предназначен дл подсчета количества циклов вычислений коррел ционной функции, т.е значени задержки , выраженного в цифровой форме/

Буферный регистр 26 реализован, например, на трех параллельно соединенных микросхемах К561ТМЗ и служит дл хранени информации о предьщущем вычислении времени задержки, представл ющем собой функцию скорости измер емой нити.

Источники 1 и 2, фотоприемники 6 и 7 и диафрагма 3 с отверсти ми 4 и 5 образуют в совокупности датчики не- ровноты нити 14 о

Выходы фотоприемников 6 и 7 через усилители 8 и 9 и аналоговые компараторы 10 и 11 подключены к соответствующим входам коррел тора 12, выходом соединенного с входом индикатора 13о

5

0

5

0

5

Регистры 17 и 18 соединены с выходами компараторов 10 и 11, тактового генератора 23 и делител 24 частоты и с соответствующим вьпсодом ци|)- рового компаратора 22. Выходы регист- ров 17 и 18 через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 св заны со счетньм входо м счетчика 20, соответствующими выходами соединенного с входами запоминающего блока 21 и цифрового компаратора

51

22, один из выходов которого св ан с входом блока 21, а другой - с входами сброса счетчиков 21 и 25 и блока 21 и с входом записи буферного регистра 26, входом подключенного к выходу счетчика 25, а выходом - к входу индикатора 13, Выход генератора 23 через делитель 24 частоты соединен с входами счетчиков 20 и 25.

Устройство работает следующим образом .

f

1

51503А

Отрезок нити между д емниками можно представ нейную инвариантную во тему передачи. При этом временна характеристик при использовании стоха сигналов на выходе фото описываетс автокоррел

I 10 функци ми каждого из си и R у и их взаимокорр функцией Ry L которые . дующий вид:

R( j() - Urn |5u,(t)-U,(t - C)dt;.-5 li,(t).lT,(t-r)dt;

T CO 0 0

503А

Отрезок нити между двум фотоприемниками можно представить как линейную инвариантную во времени систему передачи. При этом допущении временна характеристика передачи при использовании стохастических сигналов на выходе фотоприемников описываетс автокоррел ционными

10 функци ми каждого из сигналов и R у и их взаимокоррел цнонной функцией Ry L которые имеют еле- . дующий вид:

(1)

ICJ

Ry (€) Urn V(t)-,(t - Odt U(t)U(t -C)dt;

T-r O) 1 0 S

p

, R,. ,, (f) lim U, (t)-U..(t -C) U,(t)-Uj(t -Odt , (3)

T о- - - где Ry (C) автокоррел ционна 25

с I

функци первого сигнала;

R j у (с) автокоррел ционна функци второго сигнала;5Q и U заимокоррел ционна

функци первого и второго сигналов; f - задержка между двум

сигналами; Т - заданный интервал

измерени ; t - текущее врем ; 11 (t) - первый стохастический

сигнал; U(t) - второй стохастический

сигнал; Тр - фактический интервал

измерени . Мерой дл оценки сходства, т„е.

35

40

значени в диапазоне О р (;) 1 и при условии, что автокоррел ционные функции RO, и, и о завис т от времени, полностью повтор ет временную зависимость взаимокоррел ционной функции R(;,u,( ) Таким образом , дл вычислени значени 1, при котором сигналы максимально похожи, достаточно определить момент, при котором взаимокоррел ционна функци принимает экстремальное значение. Этот момент соответствует времени прохождени участка длинномерного материала Между двум фотоприемниками .

Временна зависимость функции взаимной коррел ции дл стохастических коррелированных сигналов представлена на фиг. 3.

45

При вычислении знаковой коррел ционной функции входные сигналы преобразуютс с помощью аналоговых компараторов в двухуровневые, т.е. u(t) и Ut(t) преобразуютс в sgn U ,(t) и sgn. u(t) относительно их среднего значени / допустимо, .так как дл сигналов с нормальным законом распределени по амплитуде действительно соотнощение

«- « i 5::::M 5tfi«r

sgn Ui(t) - знакова функци сигнала U jt;

дл крррелировани стохастических сигналов и ,(t) и U(t), вл етс коэффициент коррел ции

. с (t) --- Jbl Ijgl

3,01- Г- 7ТТ7 50 Ry,,(

Коэффициент коррел ции в зависимости от сходства сигналов принимает

где sgn u,,(t) - знакова функци сигнала u,(t);

(2)

-

I

25

5Q

35

40

45

о (-f) - коэффициент коррел ции стохастических

сигналов 11 . и U

7

Rsgn u,

8gn и ( С) знакова взаимокор- рел циоина функци сигналов U, и U2,

т.е. знакова коррел ционна ф ункци в сравнении с функцией полной коррел ции имеет те же экстремальное и нулевое значени .

Сигналы sgn U,(t) иsgn Ui(t) непре- рьтно поступают с выходов аналоговых компараторов 10 и П. После заполне- rtuH объема 1024-разр дных регистров 17 и 18 сдвига запись прекращаетс , а содержимое этих регистров последовательно поступает на элемент 19. На его выходе сигнал лопгческой единицы по вл етс в каждом такте сдвига при условии совпадени логических значений входных сигналов. Количество этих совпадений подсчитываетс счетчиком 2Г и в конце цикла сравнени записываютс в запоминающий блок 21 совпадений, Зап-ем содержимое 1024-разр дного регистра 18 сдвига задерживаетс на один такт, в счетчик 25 (шагов) запнсьшаетс число 1 и проводитс новьш цикл сравнени . В конце этого цикла сравнени количества совпадений, sianHcaH ных в счетчике 20 и запоминающем блоке 21, поступают на дгйровой компаратор 22. Если новое число совпадений больше записанного Б запоминающем блоке 21, то содержимое счетчика 20 переписьшаетс в этот блок 21, счетчик 25 (шагов) записывает число 2, а содержимое регистра 18 , сдвига задерживаетс еще на один такТо Цикл сравнени повтор етс до тех пор, пока количество совпадений окажетс меньше или равным записанному в запоминающем блоке 21, При этом сигнал с соответствуюиего выхода цифрового комнарато1;а 22 переводит 1024-разр дные регистры П и 18 на запись новой порции информации фиксирует содержимое счетчнка (шагов ) 25 в буферном регистре 26 и переводит в исходное состо ние счетчик 20, запоминающий блок 21 и счетчик 25. Содержимое буферного регистра 26 отображаетс цифровым индикатором 13 откалиброванным в единицах измерени скорости нити 14 (или ее длины с начала перемотки) в виде

f nd€.

(6)

fjj - момент времени достижени

экстремума;

п - число шагов вычислени коррел ционной функции дл установлени экстремума; шаг задержки.

Claims

1. Устройство дл контрол длины движущегос длинномерного материала, содержащее последовательно установленные в направлении перемещени материала на фиксированном рассто нии один относительно другого датчики нёровноты материала, блок обработки информации и индикатор, отличающеес тем, что, с целью повьпиеии точности контрол , блок обработки информации состоит из аналоговых компараторов, регистров сдвига, счетчиков импульсов, элемента ИСКЛЮЧАЮСдаЕ ИЛИ, запоминающего блока, цифрового компаратора, буферного регистра и последовательно соединенных тактового генератора и делител частоты, при этом выходы датчиков неротзноты материала св заны с входами соответствующих аналоговых компараторов, выходы которых подключены к информационным входам соот- ветств лощих регистров сдвига, первыми управл ющими входами св занных с ныходом тактового генератора, вторыми управл ющими входами - с первым выходом цифрового компаратора, а выходами через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - со счетным входом первого счетчика импульсов, управл ющим входом соединенного с выходом делител частоты , первым выходом - с информационным входом запоминающего блока, а вторым выходом - с первым входом цифрового компаратора, вторым входом соединенного с в ькодом запоминающего блока, первый выход компаратора св зан со сбросовыми входами счетчиков импульсов и запоминающего блока и с входом записи буферного регистра, а второй выход - с управл ющим входом запоминающего блока, пр1гчем выход каждого регистра cfs.BK- га сгз зан со своим третьим управл ющим входом, а выход делител частоты соединен с четвертым входом одного из регистров сдвига и со . счетным входом второго счетчика им915

пульсов, выход которого соединен с информационным входом буферного регистра , выходом подключенного к входу индикатора,

2. Устройство по п. I, отличающеес тем, что каждый дат

/5

/V Y-- 1 1

10

чик неровноты материала выполнен в виде источника излучени и фотоприемника , размещенных по разные стороны наттравлени . перемещени материала, и содержит диафрагму, установленную перед фотоприемником.

1д

(риг.1

фи.2

ffu иг

I

rs