智能式軋餘率測控儀的製作方法
2023-06-03 15:35:51 3
專利名稱:智能式軋餘率測控儀的製作方法
技術領域:
本實用新型所述的智能式軋餘率測控儀涉及一種帶有微計算機的核輻射式儀器。具體說是應用β射吸收原理,由傳感器、單片機測控裝置、步進電機式執行器相連接而構成的一種可以在軋染生產線上連續檢測與調節軋餘率的儀器。
在軋染生產工藝中,織物經過染液及均勻軋車軋液後,其幅向左、中、右三點的軋餘率調節得是否恰當,是影響染色質量(邊、中色差)的重要因素。對於這樣一個重要的工藝參數、目前國內尚沒有實現儀表檢測與自動調節。各印染廠家採用的方法是「目觀色差推測調節法」。即操作者用眼睛觀察軋染落布處織物的邊中色差,仔細比較深淺後、憑經驗調節均勻軋車操作臺上的氣壓調節伐手輪、再目觀色差、再調節。織物運行從均勻軋車出來到烘燥後落布處需經過2分鐘左右,觀察比較色差及輔助操作約需2分鐘,這樣,一個調節周期約需4分鐘左右,由於人眼觀察顏色的不準確性及因人因時而異性、又由於均勻軋車三點軋壓力相互影響,往往需要反覆調節及試探性地逐步調節,故調節時間很長,(根據操作者經驗的多少所需時間從0.5到幾個小時不等)以上所述的調節又必需在生產過程中進行,織物運行的速度是40米/分鐘左右、從而造成大量的次品(二級品甚至等外品)。在整個軋染生產過程中,需要經常地目觀色差及手動調節、也增加了工人的勞動強度。針對上述存在問題、設計一種智能式軋餘率測控儀以適應軋染生產的要求是十分必要的。
本實用新型的目的是設計一種先進而廉價的軋餘率測控儀表,它可以方便地安裝在印染廠普遍使用的均勻軋車上。對運行中的軋後帶液織物進行準確而及時地連續檢測。以數字形式,清晰地顯示出其幅向左、中、右三點的軋餘率。並可自動調節三點軋餘率符合給定值。使現有均勻軋車實現軋壓力調節自動化。以提高軋染織物的一級品率。本實用新型在均勻軋車軋輥出布處、用傳感器無接觸地、連續監測著運行中軋後織物的軋餘率,克服了操作者用眼睛觀察色差間接推測軋餘率的不準確性和大滯後性。本實用新型用清晰的數字、及時而準確地顯示出軋餘率、克服了操作者對軋餘率沒有數量概念的缺點。本實用新型以微型計算機控制的步進電機式執行器來自動調節均勻軋車的三點軋壓力、迅速而可靠、克服了操作者手動調節的反覆性和長時間性。
本實用新型所述的智能式軋餘率測控儀,其結構如附圖所示,由放射源容器、核輻射探測器、單片機測控裝置、步進電機式執行器組成。放射源容器和核輻射探測器互相對應地安裝在測量支架上,並且被測帶液織物可在其中間通過。主信號電纜將主機和核輻射探測器連接起來。通過步進電機控制電纜同步進電機式執行器相連接的步進電機驅動器由主機控制。伐位信號電纜將主機同步進電機式執行器相連接。本實用新型所述在其放射源容器內裝有β放射源。本實用新型所述其核輻射探測器由β射線電離室、微電流放大器、恆溫控制器所組成。溫敏元件裝在恆溫槽內殼中,在恆溫槽內殼的外部裝有恆溫槽加熱器及恆溫槽保溫外殼。微電流放大器由運算放大器、調零電位器、電阻、電容所組成。並將組成微電流放大器的全部器件都按裝在恆溫槽內殼中。本實用新型所述的單片機測控裝置由主機;聲光報警器、數碼管顯示器、微型印表機、鍵盤、織物類型選擇開關、自動/手動選擇開關及步進電機驅動器所組成。本實用新型所述的步進電機式執行器由步進電機、齒輪、輸出軸、氣壓調節伐、伐位指示電位器所組成。步進電機的上端輸出軸(與下端輸出軸同軸)裝有手輪、步進電機的下端輸出軸上的主動齒輪與從動齒輪相配合。伐位指示電位器的旋轉軸與固裝在從動齒輪內的輸出軸相固連接。氣壓調節伐的螺杆與固裝在從動齒輪內的輸出軸活動連接,氣壓調節伐的螺杆的上部軸套上帶有滑動槽,固裝在從動齒輪內的輸出軸的下部裝有銷釘,該輸出軸插入螺杆上部的軸套、其銷釘在滑動槽中可上下滑動、當輸出軸轉動時即可帶動螺杆轉動、並且不防礙螺杆由於轉動而引起的上下位置移動。
本實用新型所述的核輻射探測器中的微電流放大器的結構有如下改進。通常的技術是只將該放大器的反饋電阻置於恆溫槽中。這樣的設計在一般的環境條件下是可以的、但在惡劣的現場環境中,還會出現不允許有的零點漂移。比如在國內檢測軋餘率的現場環境中、按裝在探測器中的微電流放大器所處的位置、其上方有紅外線烘燥設備,其下方有染液槽和經常積水的下水池。在停車時,紅外線烘燥設備不工作溫度較低而溼度很高。開車後,紅外線烘燥設備點火工作,溫度升高而溼度下降。相對溼度的變化輻度在40%左右。通常的設計無法消除溼度大輻度變化對測量穩定性的影響。因為與反饋電阻並聯的還有反饋電容的絕緣電阻及線路板的絕緣電阻、這些絕緣電阻的數值隨溼度而變化、當溼度變化較大時就不容忽視。
本實用新型是將微電流放大器中的全部器件都按裝在恆溫槽中,在儀表工作時都處於較高的恆溫溫度中(比如60°±0.2℃),這樣的結構保證了微電流放大器在溫度、溼度變化都很大的環境中能夠穩定的工作。
通過以上結構改進、用國產元器件即可組裝成高穩定度的微電流放大器。從而滿足了在環境惡劣條件下,也能穩定地測量軋餘率的要求。
本實用新型的單片機測控裝置上按裝有織物類型選擇開關。相應地在主機裡有固化的三類國產織物(C、T/C、T/R)的刻度曲線。軋染不同的織物可以方便地按鍵選擇。
本實用新型在單片機測控裝置的主機中計算軋餘率值。軋餘率=[(軋染後帶液織物的單位面積質量值)/(軋染前織物本身的單位面積質量值)-1]×100%。
在通常的技術中、軋染前織物本身的單位面積質量值是用三套傳感器(包括放射源和核輻射探測器)在線檢測的,其信號送入計算機參加運算。
在本實用新型的組合中、不設置檢測軋染前織物本身單位面積質量的傳感器。織物本身的單位面積質量值由鍵盤人工輸入。從而大幅度地降低了造價而性能基本不變。
實踐證明同一種織物,在絕大多數情況下其單位面積質量是相同的,事先可通過天平稱量成為已知數。在極少數情況下,由於織物本身的質地太差(在燈光下能看出疏密不同)或者前處理工藝有毛病,其單位面積質量很不均勻。這樣的織物經本實用新型檢測,軋餘率的顯示值會出現大的波動、這時本實用新型的報警器會發出聲光信號以引起操作人員的注意。遇到這種情況、既使設置了織物本身單位面積質量傳感器、也照樣會出現不穩定顯示。遇到這種情況,調節均勻軋車往往解決不了問題。只能從問題的根源上去解決。
本實用新型設計了簡單、可靠的步進電機式執行器。
這種執行器體積小、可以方便地在原有的均勻軋車操作臺中按裝。這種執行器中的步進電機上端輸出軸上固裝有手輪,其下端輸出軸則通過齒輪傳動等另件與均勻軋車操作臺中原有的氣壓調節伐結合起來。這樣,原有的均勻軋車氣路系統一慨不必改動就使得原來的手動調節系統變成了自動調節系統。而自動調節與手動調節的轉換也非常簡便。將「自動/手動選擇開關」扳列「手動」一邊,操作者即可根據本實用新型顯示的軋餘率值、用步進電機上端輸出軸上的手輪進行手動調節。與原來的手動調節沒什麼兩樣。將自動/手動選擇開關扳到「自動」一邊、單片微機測控裝置中的主機即可根據偏差量的大小、通過PID運算、輸出一定的脈衝數、再通過步進電機驅動器、驅動步進電機旋轉一角度,帶動氣壓調節伐、達到自動調節的目的。
本實用新型採用三套傳感器,沿幅向左、中、右三點排列、其左右兩套可依照織物幅寬而改變位置。
本實用新型集測量與控制功能於一身。主機的輸入、輸出全部光電隔離、具有很強的抗幹擾能力。
本實用新型具有結構簡單、工作可靠,顯示及調節準確、按裝及使用方便、以及在惡劣環境條件下長期工作穩定性高等特點。
在國內印染廠中,一級品率一般在70~80%左右,而使用本實用新型進行測控後,一級品率可提高10%以上。以橄欖綠平紋呢為例,一級品與二級品的差價是0.48元/米、均勻軋車的設計生產能力是1000萬米/年,如果以滿負荷計算、每年可增加經濟收入48萬元。如果再加上減少了二級品庫存積壓損失以及次品返染造成的能源和染化料損失。其經濟效益就更可觀。所以本實用新型的廣泛應用必將產生顯著的經濟效益和積極的社會效益。
本實用新型共有三張附圖,其中附
圖1是智能式軋餘率測控儀結構示意圖。附圖2是核輻射探測器結構示意圖。附圖3是步進電機式執行器結構示意圖。
圖中1、放射源容器2、3放射源3、測量支架4、核輻射探測器5、聲光報警器6、數碼管顯示器7、主機8、單片機測控裝置9、微型印表機10、鍵盤11、步進電機驅動器12、步進電機式執行器13、織物類型選擇開關14、自動/手動選擇開關15、主信號電纜16、步進電機控制電纜17、伐位信號電纜18、被測帶液織物19、氣壓調節伐20、伐位指示電位器21、β射線電離室22、恆溫槽保溫外殼23、恆溫槽加熱器24、恆溫槽內殼25、微電流放大器(虛線框內)26、恆溫控制器27、支架組合件28、滑動槽29、從動齒輪輸出軸30、軸套31、手輪32、步進電機33、主動齒輪34、從動齒輪35、從動齒輪36、從動齒輪輸出軸37、銷釘38、螺杆本實用新型的具體實施例如附圖所示,其結構由傳感器、單片機測控裝置(8)及步進電機式執行器(12)三大部分組成。傳感器由放射源容器(1)和核輻射探測器(4)兩部分組成。放射源容器(1)中按裝有氪一85β放射源(2),與放射源容器(1)相距50mm處、按裝有核輻射探測器(4)。由放射源容器(1)和核輻射探測器(4)組成一套傳感器。共設置三套這樣的傳感器。它們按織物幅向的左、中、右三點位置固定在測量支架(3)上。其中左、右兩套傳感器可根據不同織物的寬度在測重支架(3)上改變其測量位置。
不斷運行的被測帶液織物(18)在傳感器中間通過、由β放射源(2)發出的β射線。一部分被帶液織物(18)吸收、其餘部分射入核輻射探測器(4)被其檢測、產生電信號(0~2V),通過主信號電纜(15)進入主機(7)、經信號轉換、處理、計算得到被測帶液織物(18)的軋餘率值、送數碼管顯示器(6)顯示,顯示器(6)設有三組數碼管、分別顯示左、中、右三點的軋餘率值。
本實用新型設計的主機(7)中,固化有三類國產織物(滌棉、棉、滌粘)的刻度曲線,需要軋染什麼類型的織物、只要按下織物類型選擇開關(13)相應的按鍵即可、使用很方便。
鍵盤(10)有錄入日期、時間及給定值等多種功能,另外一個重要的功能是錄入被測帶液織物(18)在進入染液之前(即織物本身)的單位面積質量值(g/m),這就使本實用新型省去了三套檢測織物本身單位面積質量的傳感器,大幅度降低了造價,而性能基本不變。
本實用新型設有微型印表機(9)、可定時列印日期、時間及需要記錄的各種工藝參數。
本實用新型集測量功能與控制功能於一身。三點軋餘率的給定值由鍵盤(10)錄入主機(7)根據實際測量值與給定值計算出偏差。按照偏差的數值和符號,給出控制信號,通過步進電機驅動器(11),控制電纜(16)、驅動步進電機(32)順向或逆向旋轉一角度、帶動氣壓調節伐(19)上的螺杆(38)旋轉一定角度、改變了施加在均勻軋車軋輥相應位置上的壓力、從而使軋餘率符合給定值。步進電機(11)同時帶動伐位指示電位器(20)的軸旋轉產生的伐位信號,通過伐位信號電纜(17)將信號反饋到主機(7)中。
本實用新型設有自動/手動選擇開關(14),只需扳動一下,就可以無擾動地進行自動調節和手動調節的切換。根據圖2核輻射探測器結構示意圖可知,核輻射探測器(4)由β射線電離室(21)和微電流放大器(25)(圖2虛線框內部分)及恆溫控制器(26)等組成。
β射線電離室(21)的外殼接有負直流高壓Vh。由β放射源(2)發出的β射線穿過被測帶液織物(18)、射入電離室(21)中、產生的微弱電流由微電流放大器(25)處理。微電流放大器(25)由運算放大器A1、輸入電阻Ri、反饋電阻Rf、反饋電容Cf及A1的調零電位器W組成。
微電流放大器(25)的全部器件置於一隻特製的恆溫槽中,恆溫槽由內殼(24)、加熱器(23)、保溫外殼(22)組成。溫敏元件(t)置於恆溫槽內殼(24)之中,檢測到的溫度信號由恆溫控制器(26)處理。恆溫控制器(26)控制恆溫槽加熱器(23)電源的通斷、從而使恆溫槽內殼(24)內的溫度為60℃±0.2℃。通常的核輻射探測器中的微電流放大器是只將反饋電阻(Rf)置於恆溫槽中,其他器件(A1、Cf、Ri、W)則置於恆溫槽之外。這種結構的微電流放大器在環境溫、溼度變化很大的場合中工作其穩定性很差。
本實用新型的微電流放大器(25)是將全部器件(A1、Ri、Rf、Cf、W)全部置於恆溫槽內殼(24)之中。從而基本上消除了環境溫度、溼度變化對電路的不良影響,大幅度地提高了微電流放大器(25)的穩定性。由於微電流放大器(25)的穩定性決定整個儀器的穩定性,所以這種結構會使本實用新型的穩定性指標大幅度提高。
根據圖3步進電機式執行器結構示意圖可知,步進電機式執行器(12)由手輪(31)、步進電機(32)、主動齒輪(33)、1號從動齒輪(34)、2號從動齒輪(35)、氣壓調節伐(19)、伐位指示電位器(20)及支架組合件(27)等組成。
氣壓調節伐(19)是軋染設備-均勻軋車操作臺中原有的,本來只能作手動調節用。本實用新型將此氣壓調節伐的原有手輪連螺杆拆去不用、而換上帶有滑動槽(28)的螺杆(38),該螺杆由1號從動齒輪(34)的輸出軸(36)帶動旋轉、輸出軸(36)上裝有銷釘(37)、它可以在滑動槽(28)中上下滑動,所以,螺杆(38)可以在旋轉的同時上下移動。2號從動齒輪(35)的輸出軸(29)與伐位指示電位器(20)的軸用軸套(30)連接。
當氣壓調節代(19)由步進電機(32)帶動旋轉(自動調節方式);或者由轉動手輪(31)帶動旋轉(手動調節方式)也同時帶動了伐位指示電位器(20)的軸旋轉、起到了指示氣壓調節伐(19)伐門位置的作用。該伐位信號由伐位信號電纜(17)輸入到主機(7)中,使主機(7)能及時了解左、中、右三路氣壓調節伐(19)的位置。如果伐位超限,即由聲光報警器(5)發出報警信號。
本步進電機式執行器(12)的體積很小,可以按裝在原有的均勻軋車操作臺的空餘空間中,而不必另搞操作臺。本步進電機式執行器(12)可實現自動→手動或手動→自動的無擾動切換。當自動/手動選擇開關(14)打到自動時,由單片機測控裝置的主機(7)通過步進電機驅動器(11),步進電機控制電纜(16)控制步進電機(32)旋轉某一角度,其下端輸出軸上的主動齒輪(33)帶動兩個從動齒輪(34、35)也旋轉相應的角度、達到自動調節軋餘率的目的。
當自動/手動選擇開關(14)打到手動位置時步進電機(32)斷電、這時以轉動裝在步進電機(32)上端輸出軸上的手輪(31)、手動調節軋餘率。
權利要求1.一種智能式軋餘率測控儀,其特徵在於由傳感器、單片機測控裝置(8)、步進電機式執行器(12)三大部分組成,傳感器由放射源容器(1)、核輻射探測器(4)兩部分組成,放射源容器(1)與核輻射探測器(4)互相對應的按裝在測量支架(3)上,被測帶液織物(18)可在其中間運行,在結構中不設置檢測織物本身單位面積質量的傳感器,織物本身的單位面積質量值由單片機測控裝置(8)中的鍵盤(10)人工輸入。
2.根據權利要求1所述的智能式軋餘率測控儀,其特徵在於核輻射探測器(4)中的微電流放大器(25)的全部器件,包括運算放大器A1,調零電位器W,輸入電阻Ri、反饋電阻Rf、反饋電容Cf,以及線路板都按裝在恆溫槽內殼(24)之中。
3.根據權利要求1所述的智能式軋餘率測控儀、其特徵在於單片機測控裝置(8)由主機(7)、聲光報警器(5)、數碼管顯示器(6)、微型印表機(9)、鍵盤(10)、織物類型選擇開關(14),自動/手動選擇開關(14)及步進電機驅動器(11)所組成;在主機(7)中固化有三大類型國產織物的儀表刻度曲線。
4.根據權利要求1所述的智能式軋餘率測控儀,其特徵在於步進電機式執行器(12)由步進電機(32)、齒輪(33、34、35)輸出軸(36、29)氣壓調節伐(19)、伐位指示電位器(20)所組成,步進電機(32)上面的輸出軸固裝有手輪(31),步進電機(32)的下面的輸出軸上固裝的主動齒輪(33)與從動齒輪(34、35)相配合,伐位指示電位器(20)的旋轉軸與固裝在從動齒輪(35)內的輸出軸(29)相固連接;氣壓調節伐(19)的螺杆(38)的上部軸套上帶有滑動槽(28),固裝在從動齒輪(34)內的輸出軸(36)的下部固裝有銷釘(37),輸出軸(36)插入在螺杆(38)上部軸套中,銷釘(37)的端部伸入滑動槽(28)中,與其滑動連接。
專利摘要本實用新型所述的智能式軋餘率測控儀涉及一種微機化的核輻射式儀器。其特徵是探測器中裝有高穩定度的微電流放大器;單片機測控裝置中固化有三類織物的刻度曲線,織物本身的單位面積質量值用鍵盤輸入;設計了簡單可靠的步進電機式執行器。本實用新型可在軋染生產線上應用,能夠連續檢測運行中的軋後帶液織物,數字顯示其幅向三點的軋餘率,並可自動調節均勻軋車的三點軋壓力,以提高產品的一級品率。
文檔編號D06B23/00GK2112642SQ9120796
公開日1992年8月12日 申請日期1991年5月11日 優先權日1991年5月11日
發明者劉雲海, 王世恆, 曲丹, 于濤 申請人:核工業大連應用技術研究所