Устройство для комплексного контроля технологических параметров паковок крестовой намотки
Полезная модель относится к текстильной промышленности, в частности к средствам контроля параметров паковок крестовой мотки. Технической задачей полезной модели является обеспечение возможности контролировать деформации внутренних слоев паковки крестовой мотки при ее контакте с мотальным валом. Полезный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в получении более полной информации о деформации слоев при формировании паковок крестовой мотки фрикционным способом, за счет чего можно выбрать более рациональные условия их формирования, исключающие брак в виде искаженной формы торца.
Полезная модель относится к текстильной промышленности, в частности к средствам контроля параметров крестовой намотки.
Качество паковок крестовой намотки определяется рядом технологических параметров, таких как: плотность намотки и ее распределение вдоль радиуса, наличие дефектов структуры в виде жгутовой и ленточной намотки, отклонение формы паковки от требуемой по условиям технологического процесса, неравномерность натяжения при разматывании паковки.
Для определения каждого из этих параметров предложен ряд устройств или используются методы, основанные на использовании результатов измерения размеров и массы паковок, определяемых с помощью мерительных инструментов общего назначения. Так для измерения плотности намотки и ее распределения по радиусу с помощью весов определяется масса нити, а объем рассчитывается по результатам измерения геометрических размеров, определяемых с помощью гибкой линейки [1], [2]. По этим же данным строится форма боковой или торцовой поверхности бобины и рассчитываются отклонения ее от заданной. Наличие жгутовой намотки определяется визуально [3]. Недостатком указанных устройств, является их низкая точность и производительность. Необходимость трудоемкого процесса пересчета полученных результатов в технологические характеристики паковок.
Указанные недостатки в значительной мере устранены в устройствах, которые можно рассматривать в качестве прототипов заявляемого [4], [5], [6] и [7].
Так в состав устройства [4] входят датчик диаметра намотки, датчик длины намотанной нити и блок обработки. По показаниям датчика диаметра намотки блок обработки определяет ее объем, а по показаниям датчика длины нити, рассчитывает массу намотанной нити. Полученные при этом данные используются для расчета средней плотности намотки и ее распределения вдоль радиуса. Недостатком такого устройства является то, что оно не контролирует ширину намотки, и поэтому пригодно только для паковок с постоянной шириной, т.е при намотке на катушки с фланцами.
В состав устройства [5], предназначенного для контроля наличия дефектов структуры в виде жгутовой и ленточной намотки входят бобинодержатель, осветитель, фотоприемник и блок обработки, содержащий последовательно соединенные несимметричный триггер и селектор длительности импульсов. Фотоприемник располагается над поверхностью бобины, а оптическая ось осветителя направлена по касательной к ее поверхности. При вращении бобины под осветителем проходят участки поверхности паковки, имеющие разный уровень освещенности. На основе анализа фотосигнала с помощью блока обработки, делается вывод о наличии или отсутствии соответствующих дефектов намотки. Недостатком устройства является малая информативность, связанная с тем, что анализу подвергается узкая полоска на поверхности паковки.
Для контроля формы поверхности паковки и ее отклонения от заданной используется устройство [6], содержащее осветитель, непрозрачную жесткую шторку, бобинодержатель, цифровую камеру и блок обработки реализованный на ЭВМ. Свет от осветителя падает под углом к поверхности бобины так, что форма тени соответствует профилю поверхности в месте падения тени. Для определения формы тени ее оцифрованное изображение передается на обработку в ЭВМ.
Для контроля неравномерности натяжения при сматывании бобины используется устройство [7], в состав которого входят тянульная пара для
разматывания неподвижной бобины, высокочастотный датчик натяжения нити, микро-ЭВМ и дюза с накопителем для приема сматываемой нити.
Недостатком прототипов, кроме указанных выше, является то, что каждый из них позволяет при анализе бобины определять только один или два технологических параметра намотки. В результате чего для полного анализа необходимо разматывать большое количество бобин и затрачивать значительное время. При этом с разных устройствах в качестве первичных данных регистрируются одни и те же параметры, что приводит к необходимости проводить избыточные измерения.
Технической задачей настоящей полезной модели является снижение трудоемкости контроля технологических параметров паковок крестовой намотки, сокращение времени контроля и количества паковок, разматываемых при его проведении.
Поставленная техническая задача решается за счет объединения в одном устройстве датчиков для съема первичных данных, позволяющих в блоке обработки, реализованном на ЭВМ рассчитать плотность намотки и ее распределение вдоль радиуса намотки, наличие дефектов структуры в виде жгутовой и ленточной намотки, отклонение формы паковки от требуемой по условиям технологического процесса, неравномерность натяжения при разматывании паковки.
На фиг.1 приведено схематическое изображение предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство состоит из трех блоков: блока контроля формы и плотности намотки I, блока сматывания нити и контроля ее натяжения II и блока обработки III, реализованного на ПЭВМ.
В состав блока I входят: бобинодержатель 1, на который устанавливается контролируемая паковка. Бобинодержатель 1 установлен на выходном валу электромеханического привода 2, который крепится к плите 3 устройства с помощью четырех упругих элементов 4. На упругих элементах размещаются тензодатчики для контроля массы намотки на паковке. Рядом с
бобинодержателем установлен датчик 5 его положения, формирующий импульс при прохождении мимо него метки, имеющейся на бобинодержателе (на фиг.1 не показана). На плите 3 установлены также, осветитель 6, видеокамера 7 и шторка 8. При этом оптические оси осветителя 6 и камеры 7 лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси бобинодержателя и пересекаются с ней. Шторка 8 располагается, таким образом, что один ее край параллелен оси бобинодержателя и касается оптической оси осветителя 6. Ширина шторки позволяет перекрыть половину светового потока идущего от осветителя 6. Угол между оптическими осями осветителя 6 и камеры 7 находится в диапазоне от 30° до 45°. От величины этого угла зависит точность определения диаметра паковки и ширины образующей. При уменьшении угла менее 30°, коэффициент преобразования контролируемой величины (радиуса намотки) в измеряемую (расстояние края тени шторки от оптической оси камеры), становится слишком мал, что не позволяет обеспечить требуемую точность измерения. При увеличении его более 45° освещенность поверхности бобины вблизи оптической оси камеры становится недостаточной для получения четкого изображения, которое используется для анализа структуры намотки (наличия жгутовой и ленточной намотки). На плите 3 расположена стойка 9 с направляющим глазком 10, предназначенным для контроля положения нити при разматывании бобины.
В состав блока II, сматывания нити и контроля ее натяжения, входят расположенные на станине 11 направляющий глазок 12, датчик натяжения нити 13, тянульный вал 14 и расположенный на поворотном рычаге 15 нажимной валик 16. Для удаления нити предназначено сопло 17, соединенное с системой отсоса воздуха (на фиг.1 не показано).
Видеокамера 7, датчик положения бобинодержателя 5, датчики массы нити на паковке 4 и датчик натяжения нити 13 соединены с ПЭВМ, куда передаются соответствующие сигналы для обработки.
Устройство работает следующим образом. Контролируемая бобина устанавливается на бобинодержателе 1 и нить с нее проходит через глазки 10
и 12 в тянульную пару, образованную валом 14 и нажимным валиком 16, а затем в сопло 17, откуда тягой воздуха транспортируется в накопитель (на фиг.1 не показан). Во время работы вал 14 вращается от привода, установленного внутри станины 11, и обеспечивает непрерывное сматывание в течение всего времени контроля паковки. Паковка, установленная на бобинодержателе вращается с небольшой скоростью, при этом вся боковая поверхность паковки проходит в поле зрения камеры 7. В поле зрения камеры оказывается также тень от шторки 8, причем расстояние от оптической оси камеры до тени пропорционально радиусу соответствующего участка паковки, а вертикальный размер тени соответствует ширине паковки. Эти данные в виде изображения тени передаются в ПЭВМ. В центральной части кадра находится изображение поверхности паковки, по которому с помощью соответствующего программного обеспечения можно количественно оценить расстояние между витками на поверхности паковки, т.е. наличие или отсутствие жгутовой или ленточной намотки. За счет вращения бобины через поле зрения камеры проходит вся поверхность паковки. Тензодатчики, установленные на упругих элементах 4 формируют аналоговый сигнал пропорциональный массе паковки, бобинодержателя 1 и его привода 2. Этот сигнал передается в ПЭВМ, где производится расчет массы нити, оставшейся на бобине. Анализ параметров производится за один оборот паковки. Сигналом для начала и конца снятия соответствующих данных поступает в ПЭВМ от датчика 5. В течение всего времени сматывания бобины от датчика 13 в ПЭВМ передается сигнал, пропорциональный натяжению нити. Поскольку линия заправки нити в течение всего времени сматывания остается неизменной, то натяжение характеризует общее качество паковки, которое оценивается с помощью программного обеспечения путем подсчета пиков натяжения и их распределения по радиусу паковки.
Полезный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в получении более полной и оперативной информации о
технологических параметрах паковок крестовой мотки, за счет чего можно выбрать более рациональные условия их формирования, исключающие брак в виде искаженной формы торца.
Список использованных источников
1. ГОСТ 11307-65. Нити химические. Методы определения плотности и твердости намотки. Издательство стандартов, 1982.
2. Полетаев В.П., Алехин П.А. Лабораторный практикум по хлопкоткачеству. М. Легкая индустрия, 1970.
3. Рудовский П.Н. Теоретические основы формирования и технологической оценки паковок крестовой мотки при фрикционном наматывании. Дисс. ... д.т.н., Костромской государственный технологический университет, Кострома 1996. - 418 с.
4. Грузнов Л.П., Ефремов Е.Д., Беляев Л.П., и др. Измеритель плотности намотки длинномерных материалов. А.с. СССР №900168.
5. Рудовский П.Н., Нуриев М.Н. Устройство для контроля качества намотки нити на бобину. А.с. №1796700 СССР.
6. Киселев П.Н., Рудовский П.Н., Палочкин С.В. Способ контроля формы паковки и устройство для его осуществления. Патент РФ №2275320. В65Н 63/00.
7. Leary R.Н. Прибор для определения качества паковок. Assessing package performance. «Text. Asia», 1986, 27, №4, p.51-54
Устройство для комплексного контроля технологических параметров паковок крестовой намотки, в состав которого входят бобинодержатель с приводом для установки контролируемой паковки, осветитель, шторка, видеокамера, и блок обработки, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок контроля натяжения сматываемой нити, датчик положения бобинодержателя с приводом, установленные на упругих элементах, являющихся датчиками массы нити, оптические оси осветителя и видеокамеры, лежащие в одной плоскости, перпендикулярной оси бобинодержателя и пересекающиеся с ней, образуя между собой угол от 30 до 45°, шторку, расположенную таким образом, что один ее край параллелен оси бобинодержателя и касается оптической оси осветителя, а ширина шторки позволяет перекрыть половину светового потока, идущего от осветителя, а видеосигнал от камеры, сигналы от датчика натяжения нити, положения бобинодержателя и от датчиков массы нити на паковке поступают в блок обработки.
