123181 (717125), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

(7)

(8)

Аналогично (8)

(9)

Максимальные абсолютная и относительная погрешности от рассмотренной группы первичных погрешностей соответственно равны:

(10)

(11)

Выражения (10, 11) позволяют количественно оценить влияние отклонений на погрешность измерения и в зависимости от требуемой точности выбрать конструктивные параметры и назначить допуски на их проектирование.

Частные погрешности измерений, обусловленные отклонениями линейных параметров звеньев измерительной системы от номинальных, подчиняются определённым законам и их можно учесть введением соответствующих поправок в результаты измерения.

Теоретический анализ четвертого и пятого вариантов контактного взаимодействия элементов системы не представляет практического интереса вследствие их взаимного скольжения и появления предпосылок значительных и неопределенных погрешностей измерения перемещения мерной ленты и материала по углу поворота барабана. В этом случае задача должна и может быть решена посредством поиска принципиально новых технических решений, которые обеспечивали бы в процессе движения материала его постоянное сцепление с движущейся транспортёрной лентой.

Следующим конструктивно-технологическим фактором, влияющим на точность измерения длины, является несовпадение в процессе измерения линии начала и конца отсчёта с метками оптического обтюратора. Это возможно вследствие случайностей взаимного положения поперечных срезов в начале и конце полотна с метками диска или не кратности длины рулона их количеству. Величина этой погрешности хотя и является случайной, но не повторяется при непрерывном измерении, и её максимальное значение не превышает длины дуги, определяемой двумя делениями оптического диска, т.е. ,где - цена деления диска.

Так как перемещение (длина материала) оценивается по измеренной длине дуги линии нулевой деформации подсистемы "мерная лента - материал", то

(12)

где К - коэффициент передачи измерительной системы; N - число меток оптического обтюратора.

Тогда для действительной длины материала в рулоне ( ):

(13)

Таким образом, при проектировании измерительной системы для повышения её точности согласно выражениям (9, 13) необходимо уменьшать разнотолщинность мерной ленты и материала, цену деления обтюратора и увеличивать диаметр приводного барабана.

Отдельным вопросом стоит определение погрешности измерения длины материала при его перекосе относительно условно заданной линии движения. Так как эту группу погрешностей можно уменьшить только посредством качества центрирования полотна или равнения по его кромке (полностью исключить влияние этого фактора на точность измерения не представляется возможным), то необходимо вводить и эту частную составляющую в общую оценку погрешности расчётным путём.

Проанализируем зависимость погрешности измерения длины материала от качества его ориентации, т.е. от наличия некоторого периодически повторяющегося отклонения полотна относительно условно заданной линии движения (рис. 9).

Рис. 9 – Расчетная схема определения погрешности измерения длины материала от перекоса линии движения

Согласно расчётной схеме абсолютная погрешность измерения от несовпадения кромки с заданной линией движения будет равна:

где п - количество возможных отклонений линии движения материала от условно заданной; - абсолютная ошибка измерения длины материала на i-ом участке движения.

где -соответственно фактически измеренное и действительное значения длины i-ro участка рулона.

Но (14)

где - угол перекоса заданной линии движения полотна на i-ом участке рулона.

Тогда:

(15)

(16)

Согласно (14) и (16)

(17)

(18)

где - величина отклонения кромки материала от условно заданной линии движения на i-ом отрезке рулона.

Из выражения (18) видно, что погрешность измерения длины материала при перекосе линии его движения зависит от величины отклонения и угла наклона оси ( ) валика системы ориентации, определяющего количество этих отклонений (n). Значение в общем случае будет являться нестационарной величиной, зависящей от конструктивных характеристик системы транспортирования, технологических параметров и режимов взаимодействия контактирующих сред.

Экспериментальные исследования показали, что отклонение положения материала в пространстве движения без равнения его по кромке или центрирования перед измерением может нарастать с переходом процесса поперечного перемещения в неустойчивый режим, практически ограничиваемый только размерами «створа» системы транспортирования полотна. Поэтому перед измерением длины движущегося материала необходимо обеспечивать технологически заданное его отклонение от контрольной линии, что и достигается системой ориентации.

Таким образом, исследования точности измерения длины движущегося материала с использованием динамической коррекции и без нее позволяют сделать общий вывод в пользу этого варианта построения измерительной схемы. Наличие системы корректирования позволяет исключать как систематические, так и значительно уменьшать составляющие случайных погрешностей, возникающие от возможного неконтролируемого скольжения подсистемы "мерная лента - материал" относительно барабана (мерного диска), от влияния температурно-влажностного фактора, наличия люфтов в механической части системы и т.д.

Для достижения требуемой точности измерения корректировку можно выполнить и программными средствами, внося поправки в количество импульсов, приходящихся на эталонную длину, "покачивая" коэффициент корректирования, а также вводя более жесткие допуски на размеры элементов конструкции преобразователя линейных перемещений, уменьшая пену деления обтюраторного диска и, соответственно, коэффициент передачи К.

Теоретический анализ частных погрешностей, рассмотренная методика расчёта точности преобразования линейных перемещений и результаты исследований характеристик измерительных систем позволяют определить комплекс мер по улучшению метрологических характеристик технологического оборудования, выбрать направление его совершенствования и дать конкретные рекомендации по расчёту, проектированию и эксплуатации.

3 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕГКОДЕФОРМИРУЕМЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способу измерения длины движущихся лег-кодеформируемых материалов с выраженной сетчатой структурой (например, текстильных материалов полотняного переплетения).

Известен способ и устройство для измерения длины движущихся материалов (патент РФ № 2174212, МПК G01 В5/00, 2001г.), заключающийся в том, что линейный параметр длинномерного материала - длина определяется расчётным путём по величине и количеству предельных поперечных перемещений (автоколебаний) материала относительно заданной линии движения, что является информативным параметром длины.

Для реализации этого способа используется устройство, содержащее три привода, один из которых приводит в движение транспортёр перемещения материала в осевом направлении, второй привод обеспечивает вращение валика системы ориентации материала, третий пневматический привод служит для наклона валика ориентации в вертикальной плоскости. В состав устройства также входит двухпозиционная система управления валиком системы ориентации, система формирования и считывания импульсов, соответствующих числу колебаний валика и процессор.

Недостаток этого способа и его техническая реализация состоят в использовании косвенного метода измерения длины материала, что, как правило, требует введения в технические решения дополнительных структурных элементов, преобразователей информации, тем самым повышающих сложность конструкции, снижающих надёжность измерительной системы и точность измерения.

Известен измеритель длины (патент РФ №2231018, 2004г.-прототип), построенный на базе использования стробоскопического эффекта, как способа, позволяющего повысить точность измерения посредством учёта перекоса линии движения материала и деформации его линейных параметров структурных элементов (раппортов) материала. Для измерения длины используется система оптронных элементов для считывания углов поворота оптронного диска и их преобразования в линейные перемещения.

Недостатком этой системы измерения является тот же косвенный метод измерения базовой длины со всеми вытекающими отсюда последствиями: генерируемая погрешность звеньями устройства и введение дополнительных преобразующих элементов, усложняющих систему измерения в целом.

Задачей изобретения является повышение точности и упрощение технического решения системы измерения длины движущихся легкодеформи-руемых материалов сетчатой структуры.

Поставленная задача решается тем, что линейный размер раппорта переплетения, соответствующего условиям недеформированного материала предварительно записывают в виде линейного эталонного размера раппорта переплетения в память процессора, как информативный параметр мерного участка длины движущегося легкодеформируемого материала со скоростью не менее 0.1 м/с и постоянным контактным взаимодействием с чувствительным элементом пьезопреобразователя в диапазоне усилия от 0.1 до 0.25Н, измеряют количество раппортов переплетения посредством пьезосканирования рельефа движущейся структуры, при этом значение длины материала определяют по числу генерируемых импульсов, соответствующих количеству структурных элементов (например, количеству уточных нитей), приходящихся на эталонный участок длины /э, и рассчитывают посредством процессора по следующему алгоритму:

где -количество импульсов, генерируемых пьезоэлементом при перемещении материала длиной L, - эталонный участок длины. кэ - количество раппортов (поперечных элементов) в эталонной длине.

На рисунке показана структурная схема системы измерения длины движущегося материала по заявляемому способу.

Способ измерения длины материала L на базе использования пьезометрического преобразователя состоит в следующем:

- предварительно одним из известных методов (например, в соответствии с ГОСТ № 3812-72) определяют значение линейного параметра раппорта переплетения по количеству поперечных элементов (кэ) структуры (например, уточных нитей) на гостируемой эталонной длине и вводят в памя процессора, как исходные данные;

- при движении материала со скоростью V 0.1м/с и постоянном контактном взаимодействии с чувствительным элементом пьезопреобразователя последний сканирует его рельеф и генерирует электронные импульсы, число которых определяется количеством раппортов переплетения (уточин) во всей транспортируемой длине;

-посредством процессора рассчитывают длину движущегося материала

Технически способ реализуется следующим образом (рис. 10).

Рисунок 10 - Схема системы измерения длины движущегося материала

При движении материала 6 со скоростью V 0.1M/C ПО измерительному тракту щуп (чувствительный элемент) 1 пьезоэлемента 2, находится в постоянном контакте с движущейся поверхностью под действием заданного усилия Р=0.1...0.25Н и происходит непрерывное сканирование рельефа поверхности материала сетчатой структуры. Каждому раппорту переплетения (в частности, сканированной уточине) соответствует электронный импульс, генерируемый пьезопреобразователем 2, т.е. формируемое пьезопреобразователем количество сигналов соответствует количеству считанных структурных элементов движущегося материала.

Характеристики

Список файлов реферата