XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Спецификой целого ряда производств является то, что их технологическими объектами являются так называемые длинномерные материалы. В работах [3-5] проводится описание похожего типа производства, однако здесь не удается добиться заданной точности измеряемого объекта. Применение бесконтактного измерения параметров движения позволяет проводить процесс на расстоянии, но отсутствие контакта с рабочим материалом только повышает погрешность, за счет снижения чувствительности элемента. Идентификационным признаком в бесконтактных устройствах являются электростатические метки, наносимые на поверхность материала. Они имеют чрезвычайно кратковременное время существования и могут исчезнуть, не доходя до считывающей головки. Данные недостатки нарушают целостность картины измерения.

В работе [1] представлена автоматизированная система измерения длины (АСИД), которая лишена приведенных недостатков. Однако данная система служит для измерения рулонных и длинномерных материалов с точностью до 1 см. Авторами предлагается данную систему применять и для раскроя металла на листы заданных размеров, аналогично рассмотренной в работе [2]. Однако в этом случае для сокращения отходов, требуется более высокая точность измерения.

Для решения поставленной задачи необходимо провести модернизацию системы АСИД, которая заключается в добавлении в схему измерения электронного нониуса. Разработка схем нониуса и внесение его в схему АСИД требуют не больших затрат, а точность измерения повысится до 1,0 мм. Рабочим измерительным органом АСИД является мерное колесо со встроенными оптопарами (светодиод-фотодиод)

Рассмотрим процесс работы оптоэлектронного датчика. При вращении колеса, при контакте с движущимся материалом, датчик вырабатывает две серии синусоидальных импульсов, сдвинутых относительно друг друга на 90^о.Импульсы принимают нулевые значения при каждом повороте на одно деление колеса. [1].

Цена каждого импульса равна 16 мм. Импульсы проходят через усилители тока 19, 20 (рис. 1) и поступают на компараторы 21, 22 и на входы нониуса 23.

Рисунок 1 - Схема блока преобразователя импульсов в цифровой код.

Сформированные на выходах компараторов сигналы прямоугольной формы, сдвинутые относительно друг друга на 90^о, поступают на логический фильтр 24 (рис.2).

Рисунок 2 - Схема логического фильтра.

На выходе фильтра создаются импульсы прямого или обратного счета. Соответствующие импульсы поступают на входы счетчиков 25, 26 прямого и обратного счета. Цена данных импульсов равна 16 мм. Так как счетчики таймера работают в обратном направлении, то для определения фактической величины импульсов, произведем вычисления (1)

N_факт = N₁- N₂ (1)

где N_факт – фактическое значение импульсов;

N₁ – начальное значение счетчика;

N₂ – конечное значение счетчика.

Для определения истинного значения перемещения материала необходимо из значения счетчика 25 прямого счета вычесть значения счетчика 26 обратного счета и разность умножить на 16 мм.

L= [N_пр.сч - N_обр.сч] _* 16 (2)

где L – истинное значение перемещение материала в мм. Это будет результат по грубой шкале отсчета.

Для повышения точности предлагается включит в схему измерения электронный нониус, который представляет собой блок логики преобразователей 23 (рис. 3).

Рисунок 3 - Схема электронного нониуса.

На выходе электронного нониуса формируется параметрический двоичный код, который через шины данных считывается микропроцессором и в таблице, хранящейся в постоянной памяти, в соответствии с прочитанным кодом выбирается соответствующее значение точного отсчета в единицах измерения (в данном случае в мм), т.е. это будет результат по нониусу точного отсчета. Общий результат перемещения материала будет равный

L^I = [(N_пр.сч - N_обр.сч.) _* 16 +l (3)

где l – показания нониуса в ед. измерения (мм).

Таким образом, при разрешающей способности оптоэлектронного датчика в 16 мм, измерение пройдет с точностью до 1 мм.

Логический фильтр работает согласно диаграмме рис. 4.

Рисунок 4 - Диаграмма сигналов логического фильтра.

Электронный нониус работает следующим образом. Потенциометрические резисторы устанавливают пороговый уровень срабатывания компараторов 34-39 таким образом, чтобы сигналы на их выходах имели сдвиг на 1/16 шага оптического сигнала.

Соответствие параметрических кодов метрической шкале приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Соответствие кода метрической величине.

Таким образом, разрешающая способность датчика повышается до 1 мм и предложенное устройство измерения движущегося материала, повышает точность и достоверность результатов измерения, а также позволяет сохранять результаты в энергонезависимой памяти данных при аварийном отключении питания.

Список литературы

Астапов В.Н. Патент РФ № 2091709. Устройство для измерения длины движущегося длинномерного материала. Бюл №27. Публ. 27.09.1997.

Энкодер. https://www.stl-grupp.com/ru/info/what-is-encoder. (Дата обращения 5.09.2019 г.)

Шероматова, И.А. Разработка методов и технических средств для измерения длины материалов при производстве швейных изделий / И.А. Шероматова, А.С. Железняков // Фундаментальные исследования. – Пенза: Издат. Дом «Академия Естествознания», 2013. – № 11-5. – С. 924–928.

Брякин, И.В. Бесконтактное измерение параметров движения длинномерных материалов / И.В. Брякин, И.В. Бочкарев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 47–55. DOI:10.14529/power170107

Белов А.И. Лузев Е.В. Тимошенко С.А. Тюкин В.Л. Полезная модель № 89452 Устройство для поперечной отрезки заготовок заданной длины от непрерывно движущегося полотна материала. Публ. 10.12.2009.

Код для цитирования: Скопировать