автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Исследование восприятия сканистром периодических структур и разработка фотоэлектрического прибора для измерения плотности ткани по утку

р Г 5 ОД 1 О ШОП 1995

На правах рукописи

АДШАНОЕА Нина Арсеньевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПРИЯТИЯ СКАКИСТОРОМ ПЕКЮДИЧВСКИХ СТРУКТУР и разработка ФОТОаПЕКТЕЛЧЭСКОГО ПК1ЕОРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ плотноеГИ ТКАНИ ПО УТКУ

Спецйальность 05.II.13 - Прибора и методы контроля

природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на сокскашэ учёной степени" кандидата технических наук

Омск - 1595

Работа выполнена на кафедре адеетгротехнаки Российского ааочного института текстильной и лёгкой врощшленности.

Научный руководитель - доктор технические наук, профессор | Таточенко Лев Киршиович

Официальные оппонент доктор технических наук, профессор Стихановский Борцо Николаевич} кандидат технических наук, доцент Шаырай Вадим Иванович.

Ведущее предприятие - отиио-промшйлешшй завод

"Нефтехкмйвтоштика" (г. Оиск).

Защита диссертаций состоится 6 октября 1895 г» в

ё.

часов

на заседании спациализяроваююго совета К 063.23,02 в Споком государственном технической университете по адресу: 644050, Сыск, проспект Мира, II»

С диссертацией шхно ознакомиться в библиотеке Омского государственного яехничэского университета.

Автореферат разослан * ЦЮ/1Я..... I9S5 Г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просщ направить по адресу специализированного совета.

Учёный секретарь специализированного совета кандидат технических щук, доцент

ОШЯ ХАРА1ГГЕРИСГИКА РАБОТН

Актуальности работы. Плотность тканл по утку яггяотся олдгм из показателей структура ткани. 7величение плотности ткани по орав» нению о заданной ведёт к перерасходу енрьк, а снижение плотности ткана по утку более чзм на 3 % ведёт к снижению сортности, ткали» 3 процаесо производства тканк на ткацком стайке контролируют плот» поста ткани по утку и в случав расхождения результатов проверка'о требованиями норммивно-техняческой документации добиваются устранения выявленных отклонений» Контролируя плотность выпускаемой тка~ шт, можно поддзрклватв ей (Злизкой к. нижнему пределу, что способов вует экономии сарья и повышению производительности труда»

Суздзствущио устройства для измерения плотности ткани либо пмелт большую продолжительность измерения, либо непригодны для ез« мереная плотности ткаяи„ движущейся с малой, скоростью, Поэтому созданио быстродействуэдего переносного прабора, способного измерять плотность вырабатываемой ткацки.! стачком ткани бэз ого оста» новкп, явллетоя актуальной проблемой» Такое устройство кокот быта создана из базе современная достижения микроэлектроника.

Целью исследования является создание перэносного фотоэлекгри«» чвекого прибора- для измерения плотности ткани, возводящего осу» Шествлять экспресс-контроль в процессе ее производства, внявлзнна дальнейших возможностей снижения погрешностей измерения на основа аналитических я экспериментальных исследований, и разработка основ-« шпе положений для построения фотозлзмрического прабора для-изморе» ния плотности ткани со скакистором в качестве фотоприёмижка. Научная новизну работы заютгается в еле душем: - полупенн формулы, огшенвакщив относительное изменений шш* туда видеосигнала лря проецировании на сканистор изображения ткана, я проведен анализ зависимости относительной амшштудн от параметров сканистора, оптической система и ткатг; в результате анализа определён коэффициент для расчёта длины отрезка ткани, спроецированной на сканистор}

« получены корреляционные, автокорреляционные функции я спакт« ральныэ плотности полезного сигнала я помеха; ва основании критерия минимума среднзквадратической погрешности воспроизведения полезного сигнала получена амплитудно-частотная характеристика оптимального • фильтра; в результате анализа формулы оптимального фильтра я спектрального анализа полезного сигнала предложено в качества фильтра применить фильтр нижних частот, порядок я постояннуп времена кото®

I.

poro следует определять в зависимости от отношения минимальной величины зазора между китями к максимальному диаметру ворсинки;

- псказана незначительность шшшш дифракции на форму видеосигнала; фильтр нижних частот, рассчитанный для ворсинок, будет подавлять также и высокочастотную составляющую видеосигнала от дифракции;

- на основании исследования восприятия сканистором изображения ткани выполнен анализ погрешностей изшрения плотности ткани; получены математические зависимости погрешности счёта, динамической погрешности, погрешности перекоса ткани и условие счёта нити в зависимости от параметров прибора, скорости движения и характерно тис ткани; определены пути уменьшения погрешностей измерения;

- с цокошыи аппроксимации переходной функции сканистора получана постоянная времени передаточной функции сканистора как апериодического и интегрирующего звена; подучены формулы для определения диапазона изменения амплитуд напряжений на спида электронной охеш в заьп«-:шост!1 от диапазона параметров тканей и формулы для определения; диапазона изменения освещённостзй, компенсирующие это изменение амплитуд напряжений; •

- на ослованли исследования погрешностей измерения; разработана методика- расчёта основных параметров прибора при его работе на ткацких станках с позитивным! и негативными товарными регуляторам и на браковочно-учёткой машине.

Практическая ценность и реализация работа." Практическая ценность работы состоит в создании фотоэлектрического прибора для измерения плотности ткани по утку, применение которого позволяет контролировать плотность ткани, вырабатываемой ткацким станком, и обеспечить оптимальную регулировку ткацкого станка.

Экономический эффект от внедрения прибора в учебно-производственных мастерских МГИ составил 505,69 рублей в год в ценах 1982 года. По результатам производственных испытаний на Черногорском производственном камвольно-суконном объединении ожидаемый экономический эффек? составляет 18552 руЗля в год в ценах 1985 года. Экономический эффект получается за счёт экономии сырья и повышения производительности труда.

На защиту выносятся;:

- формулы, описывающие относительное изменение амплитуда видеосигнала при проецировании на сканкстор изображения ткани, учи-тьващие параметры ткани, оптической сииемы и сканистора а по-

2

зводязодиз определить коэффициент для расчёта оптимальной длины отрезка ткани, спроецированной на сканистор;

- спектральный анализ полезного ситнатл и пог/ехи (ворсинки), позволяющий определить полосу частот, содержащую 90 % мощности полезного. оигнада я установить критерий гыбора порядка и постоянной времени фильтра кижппс часто! в зависимости от величины минимального зазора между нитями (полезный сигнал) и максимального диаметра ворсинки;

- исследование влаянгл дифракции на видеосигнал сканястора, учитывающее высоту волны утка и форму нити. и доказательство подавления высокочастотной состшдагацей сигнала от дифракции фильтром нижних частот, рассчитанным для ворсинок;

- аппарат расчёта погрешности счёта, перекоса, недосчёта нити и динамической погрешности, учитывающий разрешавшую способность сканистора, линейное увеличение оптической системы, уровень срабатывания порогового элемента, коэффициент вариации диаметра ната, плотность' к скорость движения ткани, угол перекоса;

- котодкка расчёта параметров прибора: интервал времени многократного измерения и числа измерений, уровня срабатывания поро-< гоззого элемента и линейного увеличения оптической системы; методика позволяет уиеикзить погрешность измерения;

- исследование преобразования излучения сканистором с помощью его передаточной функции к формулу для определения постоянной времени передаточной функции сканиетора, позволяющие определить диапазон изменения осзещённостей, кошюнсирукщих вллянле параметров тканей на изменение амплитуд напряжений;

- схема а конструкция фотоэлектрического прибора со екшшето-ро?л в качестве фогоприёшика,. позволяющего осуществлять экспросс--контроль плотности ткана в процоссо её производства.

Апробация работа. Основные результаты работы доложены и обсуждены:

- на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация технологических процессов лёгкой промышленности", г. Москва, Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт лёгкой промышленности, 16-17 сентября 1982 г.{

- на заседания секши автоматизации учёного совета Центрального научно-исследовательского института хлопчатобумажной промышленности, г. Москва, ШИШ, 25 ноября 1982 г.;

- на XIII научной конференции профессорско-преподавательского

3

состава, каутшх сотрудников к молодых спецлалистов, г, Москва, Бсьссйэкый заочны?. институт текстильной к лёгкой промышленности» 20-28 марта 1984 г.;

» на ХХУ1 научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, ас-айрантов, г. Омск, Омский ноли-технический институт, 13-17 апрели 1257 г.

П;'Алика,'.;я;\, По теми диссертации опубликована статья в sypuasù "Текстильная промышленность", равдел 1,3 в книге "Контроль техно-логичесних параметров текетхташх материалов: ¿метода, устройства"» ' тезисы доклада на конкуренции, получено два авторских свидетель*« стт, три статьи дйпонярованы в ЦЖиГГЭ/легдроп. Материалы исследо» baHuii зклячени в отчёт по г/б Hil? £0ЙШ1в

Структура и ooiëi' уабоги0 Диссертация состоят из введения» пяти глав, заключения, библиографии, шличащей 139 наыыенований, проложена!, и содержит I5Ï страницу машинописного текста, 5? рксун« ков и 7 яабашц» В врягашш ьюшчвьы результата йксперименталышх исследований, текст программ! шчисяегмй на ЭЕМ, отчёты о проведе** ниц производственных испытаний я акт о внедрении«

СОДЕРЖАНИЕ РАБСГШ

Бо введении обоснована актуальность настоящей работы и кратко изложено содергганкв работы. Приведена положения, выноси&ае на залш* ту.

В .первой главе представлена классификация устройств и методов контроля плотности шк, раздвлшцаз их на механические, электро-маднЕТкае и оптические устройства. Недостатком мехавэтеских к электромагнитных устройств является большая продолжительность из« керешщ» Недостаткам оптических устройств без цифровой щдап:ацкн результатов Езкаранай являются низкая устойчивость я воздействию округаюцэй среды, высокма Требования к стабильности и точности их изготовления, бсдьие габариты и касса, црепятствуадге их ксполь-зоьакиэ для контроля плотности ткана на ткацком станке. Сравнительный анализ устройств показал преикудзство для целей измерения плотности ткани йа ткацком станке фотоэлектрического метода со сканированием ткани,

Для быстрого считывания световой информации перспективная является применение много элементных полупроводниковых фотспркёинякоа. На основании сопоставления ^отоприбмнаков и их схем вкличения пока'» зано, •что наиболее пригодным фотоприёшиком для нашей задачи явля*

4

ется сканисгор, достоинствами которого являются простота изготовления, надёяность, компактность» относительная дешевизна, простота схем! включения и обработки сихнача.

Б соответствия с изложенным задачи диссертационной работа сформулированы следующим образом;

- исследование параметров сигнала сканистора при контроле периодических структур;

«• исследование влияния факторов, снижающих точность и достоверность измерения: дифракция, наличие ворсинок, вариация диаметра нети;

- обработка сигнала н структура аппаратурнюс решений, оценка погрешностей измерения;

~ разработка методики расчёта, схемы и конструкции прибора для экспресс-контроля плотности ткани,

Втоцая глава посЕящена исследовании видеосигнала сканистора, пэсущего информацию о плотности ткана.

На основании форлулн видеосигнала для чёрно-белых контрастов получена формула относительного измзнения амплитуды сигнала екание« тора при проецирования на наго последовательности большого чясла ■ тёмных п светлщс полос. Исхода из определения разрешающей способ-' ности, получен коэффициент= 4,224» осуществлявший взаимосвязь медку разрешащой способностью сканистора и параметрами ткани«,

Относительная амплитуда видеосигнала сканистора о удельной разрешащой способностью С? при проецировании на него увеличенного в V раз изображения ткани с геометрической плотностью Ь и когф~ фпцкентон к заполнения ткани определяется так:

которому определяется длина отрезка ткани, проецируемой на сканио-тор»

В работе показано, что с погрешность», не превшагщей 0,0016 %, изменение амплитуда видеосигнала можно опредаадть по формуле

+2Е(~1)С{1+ехр [2, И2д УЬ (I ~к)]У.'

(I)

, по

у ={иехр[2, (/2дУЬ{к-/>+

\-t ■h

-{Uexp[2//f2gVb(/-k)H224çx]}~

+{/+exp[2Jf2QVô{UkH22ïçx}}~~

-{Uexp[2J/2qVb(3-k)-4,22fyx]}~! »>

где X - координата вдоль продольной оса сканнстора, ш,

О^кШ/2.

При о погрешностью, на превшаодей 0,125 %,

в формуле (2} можно ограничиться дервиш двумя слагашааш.

Полученные фордулы послужили основой для составления методики ¡«счёта параметров фотоэлектрического прибора со оканистороы в качестве фотоприсмгика.

. Уменьшение влияния ворсинок на выходной сигнал сканнстора осуществляется с поыодыо фильтрации сигнала, Амштгудыо-часготная характеристика фильтра определялась по критерии минимума средней квадратичаской погрешности воспроизведения полезного сигнала а рав-» Ц&гась отношении взаимной спектральной плотности 5m¡>(ú)) полезного сггнала и cueca полезного сигнала о помехой к спектральной плотное» *и Sg(td) снеся полезного сигнала с помехой Определены корреляции онные 9 автокоррвляцхошшв функции в с помощью прямого преобразования Фурье получены спектральные плотности полезного сигнала Sa(cj), cueca полезного сигнала с помехой S^(àj) ш взаимная спектральная плотность Smg(cj) полезного сигнала в шеей полезного сигнала с aoKexofit

о/ m .

Sjcoh^^y-cospb-aOù)], <з>

cosj^(b-d)co - cûs-rfb.-d^A-dJoj+

+COS~(b-dH-ñ)ü)+cas?'ài'db)co-cos^Aco- cosjd^], u) /г T T

I Т* Т'

гр т • 1

(А+с1ь)со^зт~Аи)\? 45)

где С - длина участка ткани, проецируемого па сканлстор, мм;

Т время считывания информации с рабочего участка скалисто* ' ра, с;

ин - диаметр нити, мм;

¿Л - величина зазора между нитью и ворсинкой, мм; дь " диаметр ворсинки, ш» Расчёт акшштудно-частотяой характеристика оптимального фильтра выполнен на вычислительной машина 03 Г035 на языке ФОРТРЛН-4»

Анализ спектральной плотности полезного сигнала позволяет еде» лать заключение, что в полосе частот от 0 до 2л1/{Ь~с!^Т присутствует 90 % мощности полезного сигнала» В результата анализа амплитудно-частотной характеристики оытямального фильтра и спектральной плотности полезного сигнала предложено заманить оптимальный фильтр фильтром нижних частот. Поскольку постоянная времени дифференцирующего усилителя должна быть меньше постоянной времени филз-; тра, то получили неравенства - условия применения фильтров первого и второго порядков» Получены критерии выбора порядка фильтра нижних частот и. его постоянной времени в зависимости от отношения минимальной величины зазора между нитями й максимальному диаметру с!ь ворсинки. Получено, что при (Ь~с)мУс/ь > 7,7618 целесообразно применение фильтра первого порядна. При 2,5037 < (<Ь~Ьн)/с!ь ^7,7618 необходим фийьтр второго порядка.-Фильтр третьего порядка необходим при < 2,5037. Фильтр третьего порядка о постоянной време-

ни ' .

(6)

будет подавлять видеосигнала всех ворсинок»

Кроме рассмотренного способа уменьшения сигнала помехи возможна реализация оптимального фильтра в виде коррелометра»

7

Учитывая, что на чёткость изображения ткани может влиять явление дифракции, проведено исследование интерференционной картинн изображения. При рассмотрении дифракции нить принималась цилиндрической формы и учитывалась высота СХ волна утка. Определена разность хода лучей, расположенных код углом дифракция к нааравленн» от падающего на ткань светового потока в зависимости от параметров ткани. Получено, что угол LjJ, соответствующий минимумам освещённости» определяется из выражения

(Ь-dJsCn ур - simp cos cos <?>

где Л - длина водны, соотЕ&х-ствущас1 максимуму спектральной характеристики фотопркёмника, им;

П ** целое число. Учитывая параметры тканн, получми максимальней угол дифракции tymox 40,01703. Поэтому расстояние между дифракционными минимумами ш меное чем на два порядка меньше геометрической плотности к при проецировании на сканисгор изображения ткани дифракция не будет оказывать существенного влияния на амплитуду а форму сигнала сканистора.

Сдаако в выходном сигнале сканистора будет присутствовать высокочастотная ооставлящая, вызванная дифракцией. Поскольку вран«» цнп действия сканистора предполагает дифференцирование сигнала, то нужно ограничить частота дцффыренцнрованмя сигнала» Сравнивая значения амплитудно-частотиой характеристики фильтра при частотах СО{ ~2^/{T{b~dJ%a/] с ООг-2ж1/ТУь, показано, что фильтр нпееих частот, рассчлташшй для ворсинок, будет подавлять также высокочастотную составлящую сюгаала, выздшшуо дифракцией.

Исследованы погрегшости намерения, возннкащие при пэиераняв плотности ткани о помощи прибора» Выполнен анализ погрешности счёта, динамической погрешности, погрешностей недосчёта и перекоса.

Погрешность счёта возникает из-за случайного расположения начала отсчёта относительно информационных импульсов к измерения плотности на отрезке длиной менее 100 мм. Получено, что погрешность счёта определяется

Л

Ec~0,00SL I/ ' (8)

Координата X определяется из условия равенства относительном из-

8.

неконкя амплитуда видеосигнала п относительного значена! порога срабатывания,

Динаг,плеская погрешность П) -кратного измерения определяется

^ ЯЫ/7-

В результате перекоса датчика относительно уточных нитей на точность измерения будут влиять два фактора: уменьшение амплитуды шходного сигнала фотоприёшшка и уменьлэшга числа проецируемых на сканистор уточзшх нитей»

Погрешность нздосчёта возникает в случае, если видеосигнал за» аора мазду нитями окажется меньше уровня срабатывания порогового элемента .и нэ будет подсчитан. Эта погрешность связана с интегралом

гЬ/м \

вероятности / £ с/1 следущим соотношением:

Ш

гн=50~Ю0Ф{и). т

Доля t¿ среднего квадратического отклонения при перекосе датчика, который учитывается коэффициентом Ап% определяется из урав» пзюш

-АЛиМ^-Ш^Уф)]}

'-/р

где б •» средчаквадратическов отклонение диаметра нити, ш{

¿4 - величина напряжения срабатывания порогового элемента, В|

9

+

(II)

Ет - максимальная амшштуда видеосигнала сканистора, В.

Полученкне результаты позволили сформулировать методику расчёта основных параметров прибора.

1. Исходя еэ заданной частоты вращения главного врла ткацкого станка и исходя из скорости движения ткани определяется интервал времени многократного измерения.

2. Определение числа измерений производится исходя из диапазонов плотности ткани, коэффициента заполнения ткана по утку и параметров сканистора.

3. Вычисляв? линейное увеличение оптической системы;

40 Уровень срабатывания порогового элемента определяется итеративным методом исходя из заданного диапазона плотности, коэффициента заполнения ткани» коэффициента вариации диаметра нити и параметров сканистора при условии обеспечения максимально-допустимой относительной погрешности.

Ксследоваш частотные характеристики потока излучения.. Передаточная характеристика сканистора аппроксимирована кал передаточная характеристика апериодического и интегрирующего звена. Получено, что с погрешностью, на превышающей ¿2,6 %} постоянную времени апериодического звена - сканистора можно принять равной

Определён разброс амплитуд сигналов на Еыходе электронной схемы, который будет иметь место при считывании сканистором изображения максимального и минимального зазоров при совпадении направлений считывания информации и скорости движения ткани с минимальными зазорами и в слу^е противоположности их у ткани с максимальными зазорами. Это изменение амплитуд напряжений может быть скомпенсировано изменением освещённоствй,

Для возможности практического использования теоретических разработок необходимо выполнить экспериментальные исследования ■ параметров тканей и экспериментально исследовать влияние светового потока на результат измерения.плотности.

В третьей главе экспериментально исследованы параметры электронной схемы, а также факторы, вляяпцие на результат измерении. Для этих целей разработаны и изготовлены лабораторные стенды. Экспериментально определены диапазона изменения параметров тканей: ,коэффициента заполнения, коэффициента вариации.диаметров нитей в •;•

■ '•■•-: 10 '.: ''•.-':'. ' -"'''

отношения средней величины зазора мадцу нитями к максимальному диаметру ворсинки.

Экспериментально определены оптимальные параметры делителя, обеспечиваюдого прохождение на индикатор только информационных импульсов и не пропускающего сигналы помехи.

Проведанными экспериментами для тканей разных артикулов установлены оптимальные пределы изменения светового потока лампы, при которых обеспечивается необходимый уровень информационных сигналов. Определены пределы, в которых должно находиться падение напряжения на сопротивлении нагрузки, усреднённое интегрирувдей цепочкой, для получения стабильных показаний индикатора.

В процесса эксперимента, проведенного на движущейся тканц, определён коэффициент вариации диаметров нитей для тканей разных артикулов посредством определения зависимости показаний индикатора от относительной величины порога срабатывания. Значения этих параметров, полученные разными методаш, имеет близкие результаты.

Результаты проведенных экспериментальных исследований является исходными данными дня расчёта параметров прибора и его принципиальной схемы»

В четвертой главе представлены результаты разработки схемы в конструкции прибора для измерения плотности ткани по утку.

На основании теоретических п экспериментальных исследований выходного сигнала сканистора при проецирования на него изображения системы уточных нитей в теоретических исследований погрешностей измерения разработаны два варианта функциональной схемы: для многократного и однократного измерения» функциональная схема прибора для многократного измерения изображена на рис» I» Она состоит из источника I света, омической системы 2, фютоприёынака Э, источника 4 постоянного смещения, генератора 5 пилообразного напряжения, дифференцирующего уенхнталя 6, порогового элемента 7, схемы В амплитудной селекции, схемы 9 регулирования освещёнкоота» схемы 10 управления, схеш II совпадений, вычислительного блока 12 и кнопки 5/. Процесс измерения производится в следующей последовательности. При замыкании кнопки 5/ схема 10 управления включает источник I света через схему 9 регулирования освещённости и отсчитывает интервал времени, необходимый для установления стабильной освещённости сканистора 3. При этой схема 9 регулирования освещённости производит регулировку светового потока источника I света в зависимости от величины выходного сигнала сканистора 3. После

II

установления стабильной освещённости сканиотора 3 информационные шпугъсы с порогового элемента 7 поступают на схеед II совпадения, на которую поступает также и импульсы со схеш В амплитудной селекции, звделякщла интервал времени считывания информации с рабочего участка сканастора. На схему II.совпадения поступают также команда с схемы 10 управления. Таким образом, схема II совпадения пропускает в вычислительный блок 12 хшформациошше шшулъси, считанные о рабочего участка сканистора. Поело окончания измерения схема 10 управления отклвчает источник I света через схему 9 регулирования освещённости»

Функциональная схека прибора дам однократного измерения отличается от описанной вша схемы отсутствием в ней схемы амплитудной селекции, вместо которой введены два пороговых элемента.

С цель» соблюдают уоловш компактности датчика ось оптической системы выполнена П-образной формы. В результате расчёта оптической системы, состоящей из цилиндрической линзы, объектива п двух прямоугольных равносторонних призм, определены размеры датчика«,

При расчёте переметров электронной схемы проведено согласование фотоприёмшша с электронной схемой, источником излучения и оп~ тической системой, в результате чего выбраны сопротивление нагруз» кя и источник излучения. На основании экспериментальных иссдэдова-

Рас. I. Функциональная схема прибора 12.

лнй зависимости стабильности показаний индикатора от енотового потока лампы и теоретических исследований диапазона изменения освещённости рассчитана схема регулирования освещённости. В соответствии с требованиями к диапазону измерения прибора определены границы частот дифференцирования сигнала и рассчитана схема дифференцирующего усилителя. Приведены результаты расчёта основных параметров прибора, выполненные по разработанной штодико расчёта.

Составлен два варианта логической схемы, кмючавдеЕ схему амплитудной оелекцяи, схе*.г/ совпадения к схему управления при ш;о« гократнем измерении, и одш вариант построения логической схемы, вхлючающеЗ пороговые элементы, схему совпадения з схему управления при однократном измерении, Логическая часть схемы обеспечивает авто!,'.атичзскоо измерение плотности ткани. В логическую часть схемы входит также схема устранения случайной погрешности недосчёта, которая блокирует индикацию результата измерения в случав, если про*» пущоя хотя бн один из счёгякх импульсов.

Разработана конструкция прибора, состоящая из датчика и электронного блока, соединённых между собой многожильным кабелем, и изготовлен опытный образец прибора.

В пятой главе привэдеш методика к результаты лабораторных к производственных испытаний.

Разработана кегодика проведения лабораторных испытаний, целью которых является определение области применения прибора (по виду переплетения и окраске ткача) а определение погрешности измерения.

В результате лабораторных испытаний установлено следующее: область приманэнпя прибора - измерение плотности тканей полотняного переплетения» окрашенных в цвет, отличный от красного. Отяоситель*« нал погрешность измерения не превышает I - 1,5 % для тканей о шгат-ностьп 145.-.400 нитей/дм« '

Разработана методика проведения производственных испытаний» цель® которых является определение возможности применения прибора на работащем ткацком станке, точности измерения в условиях ткацкого производства и возможности обслуживания прибором группы тпац«-ких станков.

Производственные испытания прибора проводились в учебяо-про-избодстеошшх мастерских МТИ а па Черногорской ирожзводстненной камваяьно-суконнсм объединении.

Производственными испытаниями установлено;, что электронный блок, находящийся вбляаи станка, не затрудняет вагшгазная осяо&»

13

ного технологического процесса, а датчик прибора хорошо помешается г пространстве между грудницаа и вальяном и удобен для выполнения измерений на работающем ткацком станке. Исходя из продолжительности измерения, затрат времени на вспомогательные операции и регулировку станка, сделан вывод, что прибор может обслуживать цех с пятьюдесятью станками. Переносный прибор для измерения плотности ткани обеспечивает требуемую точность измерения и даат данные, необходимые для регулировки станков, что позволяет повысить эффективность производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие результаты»

1. Проведён обзор устройств для измерения плотности ткачи, составлена их классификация и показана перспективность применения фотоэлектрического преобразователя, осуществляющего сканирование изображения. В качестве фотоприёмника выбран сканистор, достоинствами которого являются простота изготовления, надёжность» компактность,' относительная дешевизна, простота схемы включения и обработки сигнала.

2. Для создания прибора было исследовано Еоснриятпе сканнсто-ром периодической структуры ткани. Получены формулы, описывающие относительное изменение амплитуды видеосигнала при проецировании на сканистор изображения ткани. Показано, что относительная амплитуда видеосигнала сканистора зависит от удельной разрешающей способности сканистора, параметров ткани к линейного увеличения оптической систем!, Определён коэффициент для расчёта длины отрезка ткани, проецируемого на сканистор, учитывающий параметры ткани.

3. Получены формулы спектральной плотности полезного сигнала, смеси полезного с,хгнала с помехой, взаимной спектральной плотности полезного соткала и смеси полезного сигнала с помехой. Определена амплитудно-частотная характеристика оптимального фильтра, подавляющего сигналы, вызванные ворсинками. Показано, что 90 % мощности полезного сигнала содержится в полосе частот, верхняя граница которой прямо пропорциональна длине участка ткани и обратно пропорциональна величине зазора между нитяш и времени считывания информации с рабочего участка сканистора. Для технической реализации выбран фильтр нижних частот. Получены критерии выбора порядка фильтра кижлкх частот и его постоянной времени в зависимости от отношения минимальной величины зазора между нитями к максимальному диаметру'ворсинки.

14

4. Показано, что дифракция не Судет оказывать существенного влияния на амплитуду я форму сигнала сканистора. Фильтр нижних частот, рассчитанный для ворсинок, будет подавлять также высокочастотную составляющую сигнала, вызванного дифракцией.

5. Получены формулы для определения погрешностей счёта, перекоса, динамической погрешности и погрешности недосчёта, связанной

с флуктуацией диаметров нитей. Проанализированы погрешносш измерения и способы их уменьшения. Определена продолжительность многократкого измерения.

6. Разработана методика расчёта основных параметров прибора: оптимального уровня срабатывания порогового элемента, числа измерений и *лх продолжительности, линейного увеличения оптической системы. Методика позволяет уменьшить погрешность измерения и может быть приманена при разработке схемы к конструкции нового прибора или для проверки пригодности имеющегося прибора к работе в других условиях.

7. Аппроксимирована передаточная функция сканистора как апериодического и интегрирушего звена и определена постоянная времени передаточной функции. Теоретически определено отношение максимальной и минимальной амплитуд видеосигнала в зависимости от диапазона изменения зазоров ыеяду нитями. Найдено отношение максимальной и минимальной освещённости, компенсирующей измэнение а^плит;напряжений.

8. На разработанных и изготовленных лабораторных стендах исследованы параметры ткани, выходной сигнал сканистора при проецировании на него изображения ткани и выходной сигнал дифференцирующего усилителя. Результаты экспершэнталышх исследований явились исходными данными для расчёта параметров прибора и ого принципиальной схемы.

9. Разработана схема и конструкция фотоэлектрического прибора для измерения плотности ткани, имевшего оригинально© техническое решение, затащенное авторским свидетельством (а,с. 964036). Прибор прошёл производственные испытания. Экономический эффект от внедрения прибора для измерения плотности ткани по утку в учебно-производственных мастерских ЙТИ при работе на восьми ткацких станках АТПР-100, внпускаодих ткань артикула 4710,составил 505,69 рублей в год в ценах 1382 года, что в пересчёте на* пятьдесят станков, выпускающих ту ке ткань, составит 3709,75 рублей. Сяидаемнй годовой экономически? эффект от внедрения прибора на Черногорской производственном камволь-ш-суконном объединении на станках СТБ 2-175 составляет 18562 рубля в ценах 1985 года. Экономический эффект получается за счет экономии сырья и повышения производительности труда.

10. Дальнейшее развитие работы возможно в области реализации

оптимального фильтра в виде коррелометра о цель® расширения техни-ческ!—. возможностей устройств контроля плотности ткани.

По тема диссертации опубликовала» следующие работы.

I» Адрианова H.A. Влиякма дифракции На форму сигнала при фото~ электрическом методе измерения глотностх ткани / Всесош, заоч. ин-т тенсткя. и лёг. пром-стк. - M., 1983. - 8 с. - Деп. в ЩШГЗХлегпром 15.03.84, Js 362 ЯП — 84.

2. Адрианова H.A. Исследование восприятия скшшстором изобра-кения ткани / Омск» политехи. ик«т. - Омск, 1937, » 13 е., «• Доп. в ЦНИИГЗйлегпром 22.10.87» & 2192 - ЛП»

3„ Адрианова H.A. Контроль'плотности ткани по утку // Контроль технологических параметров текстильных материалов: методы, устройства / Под ред» Д.К.Таточэкяо» - M», 1985. - Гл. I « С. 22-27.

4» Адрианова НД„ Прибор для измерения плотности ткани по утку // Текстильная пром-сть, - 1985= - К 8. » С. 46-47,

5. Адрианова H.A. Разработка методики расчёта параметров фото» электрического прибора для измерения плотности ткани по утку / (tot. политеха, ин-т. - Омск, IS87. » 23 с, - Депв в ЩШГЭШгегаром 22.10.87, Jé 2193 - ЛЯ.

6. Адрианова H.A. Фотоэлектрический сканирующий преобразователь плотности тканп по утку // Тез» докл. на Всесоюз. иаучо-техн» кокф« " Автокагкзадкя технологических процессов лёгкой промкаленнооти"»

г, Москва, 16-17 сект. 1982 гв « M., 1982. - С, 68-69.

7. A.ci 954036. Устройство для контроля плотности полотна

/ Л.КаТаточбнко в H.A.Адрианова // Открытия«, Изобретения» » IS82. • ß 37.

В„ А.с, I2I7946 А. Устройство контроля поверхностной плотности текстильных материалов / Д.М.Васильев, Л.К.Таточенко, Ю,М,Петров, Н.А.Адрканова // Открытия» Изобретения. « 1986« - fê 10.

9, Разработка метода контроля шютвостя ткана по утку: Отчёт о НИР / Всесопз. заоч» ин-т текстил. и лёг. пром-сти} руководитель Л.К.Таточекко. - JS ГР 8I089969J Йнв» В 0283.0034332. - M,, 1982, » 39 Со » Отв. исколи, s Л.К.Таточояко, H.A.Адрианова, Л.М.Васильав, Т.В.Закадвач, В.Т.Песня.