CS242070B1

CS242070B1 - Apparatus for controlling the production of optical glass fiber with attenuation measurement

Info

Publication number: CS242070B1
Application number: CS848977A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Kostka; Miroslav Pechlat; Jaromir Braun; Pavel Kreipl
Original assignee: Frantisek Kostka; Miroslav Pechlat; Jaromir Braun; Pavel Kreipl
Priority date: 1984-11-23
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS897784A1

Abstract

Podstata zařízení spočívá v tom, že s hnací hřídeli 22 motoru 7 mechanismu 6 pro tažení vlákna 23 Je kinematicky spojen fotoelektrický impulsní snímač 8 a tachodynamo 9» pivní řídící výstup řídícího počítače 14 Je připojen přes diferenční clen 13, Číslicově analogový převodník 12, proporcionálně integrační regulátor 11 a měnič 10 k motoru 7 mechanismu 6 pro tažení vlákna 23; výstup fotoelektrickeho impulsního snímače 8 Je připojen k invertovanému vstupu diferenčního členu 13 a výstup tachodynama 9 Je připojen k invertovanému vstupu proporcionálně integračního regulátoru 11, čidla 1? jasu začátku 18 vlákna 23 je připojené přes zesilovač 19 a analogově číslicový převodník 20 ke vstupu jasu informačního počítače 15, druhý řídicí výstup řídícího počítače 14 je připojen ke vstupu krokového motoru 2 podávačiho mechanismu 3 výchozího materiálu 1 a výstup technologických parametrů řídícího počítače 14 je připojen ke vstupu technologických parametrů informačního počítače 15, vstup' řídícího počítače 14 je spojen s výstupem měřiče 5 průměru vlákna 23·The essence of the device is that a photoelectric pulse sensor 8 and a tachodynamo 9 are kinematically connected to the drive shaft 22 of the motor 7 of the mechanism 6 for drawing the fiber 23; the control output of the control computer 14 is connected via a differential element 13, a digital-to-analog converter 12, a proportional-integrating regulator 11 and a converter 10 to the motor 7 of the mechanism 6 for drawing the fiber 23; the output of the photoelectric pulse sensor 8 is connected to the inverted input of the differential element 13 and the output of the tachodynamo 9 is connected to the inverted input of the proportional-integrating regulator 11, the sensor 1? the brightness of the beginning 18 of the fiber 23 is connected via an amplifier 19 and an analog-to-digital converter 20 to the brightness input of the information computer 15, the second control output of the control computer 14 is connected to the input of the stepper motor 2 of the feed mechanism 3 of the starting material 1 and the output of the technological parameters of the control computer 14 is connected to the input of the technological parameters of the information computer 15, the input of the control computer 14 is connected to the output of the fiber diameter meter 5 23.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízení výroby optického skleněného vlákna s měřením útlumu obsahující podávači zařízeni výchozího mateiálu s krokovým motorem, ohřívací jednotkou, měřič průměru vlákna, mechanismus pro tažení vlákně, navíjecí zařízení a řídící počítač.The present invention relates to an attenuation measurement optical glass fiber production apparatus comprising a stepping motor feed material feed device, a heating unit, a fiber diameter meter, a fiber drawing mechanism, a winding device and a control computer.

Dosud známá zařízeni jsou založena na principu analogové regulace s otevřenou regulační smyčkou. Tato zařízení udržuji obsluhou nastavené parametry na konstantní hodnotě bez ohledu na skutečné potřeby technologického procesu. Regulaci s uzavřenou zpětnovazební smyčkou je možno zavést pouze prostřednictvím lidského činitele. Analogový způsob regulace současně vyžaduje použití harmonické převodovky v mechanismu pro taženi vlákna.The known devices are based on the principle of analogue control with an open control loop. These devices keep the parameters set by the operator at a constant value regardless of the actual needs of the technological process. Closed loop control can only be implemented through a human factor. At the same time, the analog control method requires the use of a harmonic transmission in the fiber drawing mechanism.

Nevýhodou dosavadních řešení je především nutnost přítomností lidského činitele, který během procesu tažení provádí korekce parametrů tak, aby parametry optického vlákna odpovídaly požadovaným hodnotám. Nejsou jimi dostatečně rychle potlačeny rychlé změny parametrů procesu, jakož i jejich fluktuace dlouhodobého charakteru, které máji přimý vztah ke kvalitě vlákna. Tato zařízení obsahují převodovku tažné kladky, která je zdrojem vibrací, jež negativně ovlivňují proces taženi. Dalšími nedostatky dosavadních řešení je malá stabilitp procesu při přetržení vlákna, systémová nejednotnost ovládání řídicího systému a omezená možnost zobrazováni parametrů procesu.The disadvantage of the prior art solutions is first of all the necessity of the presence of a human factor, which during the drawing process corrects the parameters so that the optical fiber parameters correspond to the required values. They do not sufficiently suppress rapid changes in process parameters, as well as their long-term fluctuations, which are more directly related to fiber quality. These devices include a traction sheave transmission that is a source of vibration that negatively affects the drawing process. Other drawbacks of the prior art solutions are the low stability of the fiber breakage process, the system inconsistency of control of the control system, and the limited possibility of displaying process parameters.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že s hnací hřídelí motoru mechanismu pro taženi vlákna je kinematicky spojen fotoelektrickýMany of these disadvantages are overcome by the device according to the invention, which is based on the fact that a photoelectric kinematically coupled to the drive shaft of the engine of the fiber-drawing mechanism

242 07β — 2 — impulsní snímač a tachodynamo, první řídicí výstup řídícího počítače je připojen přes diferenční člen, číslicově analogový převodník, proporcionálně integrační regulátor a měnič k motoru mechanismu pro tažení vlákna, výstup fotoelektrickóho impulsního snímače je připojen k invertovanému vstupu diferenčního členu a výstup tachodynama je připojen k invertovanému vstupu proporcionálně integračního regulátoru, čidlo jasu začátku vlákna je připojeno přes zesilovač a analogově číslicový převodník ke vstupu jasu informačního počítače, jehož výstup je připojen k bloku informačního výstupu, druhý řídicí výstup řídicího počítače je připojen ke vstupu krokového motoru podávaciho mechanismu výchozího materiálu a výstup technologických parametrů řídícího počítače je připojen ke vstupu technologických parametrů informačního počítače, vstup řídicího počítače je spojen s výstupem měřiče průměru vlákna.242 07β - 2 - pulse transducer and tachodynamo, the first control output of the control computer is connected via a differential member, a digital-to-analog converter, a proportional integration controller and an inverter to the motor of the fiber pulling mechanism. the tachodynamic is connected to the inverted input of the proportional integration controller, the fiber start brightness sensor is connected through an amplifier and an analog-to-digital converter to the brightness input of the information computer whose output is connected to the information output block; input material and output of technological parameters of the control computer is connected to the input of technological parameters of the information computer, input of the control computer is spo only with fiber diameter meter output.

Výhoda zařízeni podle vynálezu spočívá v možnosti plně automatizovaného řízeni procesu tažení při zachování možnosti manuálního způsobu řízení, V automatickém režimu provádí mikropočítačový řídící systém sám korekce parametrů procesu tak, aby parametry optického vlákna odpovídaly požadovaným hodnotám a tlm současně také účinně potlačuje vliv fluktuací krátkodobého i dlouhodobého charakteru na parametry taženého vlákna, číslicový způsob řízeni otáček tažné kladky použitý v tomto zařízeni zaručuje vysokou stabilitu rychlosti taženi vlákna i Ipři nízkých otáčkách tažné kladky, což dovoluje nepoužit harmonickou převodovku, která je zdrojem vibraci vlákna, které negativně ovlivňuji jeho parametry, Výhodou tohoto zařízení je i vysoká stabilita věech jeho parametrů a jejich přesná reprodukovatelnost, jakož i stabilita systému při přetržení vlákna. Dalšími výhodami tohoto zařízeni je i vysoká jednotnost systému ovládání, rozsáhlé možnosti v zobrazováni parametrů procesu, V neposlední řadě je to výhoda spojená se snížením pracnosti při změnách a úpravách v systému, obvykle stačí uskutečnit změny pouze v programu a nikoliv v zapojení, a snížením nákladů na opravy vzhledem k větší spolehlivosti zařízení.The advantage of the device according to the invention lies in the possibility of fully automated control of the drawing process while maintaining the possibility of manual control. In automatic mode, the microcomputer control system itself corrects the process parameters so that the optical fiber parameters correspond to the required values. character of the pulled fiber parameters, the numerical method of controlling the pulley speed used in this device guarantees high stability of the pulse speed even at low pulley pulse speeds, which allows not to use the harmonic transmission, which is a source of fiber vibration that negatively affects its parameters. there is also a high stability of all its parameters and their exact reproducibility, as well as the stability of the fiber breakage system. Other advantages of this device are high uniformity of the control system, extensive possibilities in displaying process parameters. Last but not least, it is the advantage of reducing labor during changes and adjustments in the system, usually it is sufficient to make changes only in the program and not in connection, and for repairs due to greater reliability of the equipment.

242 070242 070

Přiklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu představujícím schematický náčrtek mechanické části zařízení a blokové schéma regulačního zapojení.An example of an embodiment of the device according to the invention is shown in the attached drawing representing a schematic sketch of the mechanical part of the device and a block diagram of the control circuit.

Na obrázku výchozí materiál 2 prochází podávacím mechanismem 3 do ohřívací jednotky 4 a odtud přes měřič průměru í> do mechanismu 6 pro taženi vlákna 23, jehož začátek 18 je zaveden do navíjecího mechanismu 21, v němž je upraveno čidlo 17 jasu. S hanací hřídelí 22 motoru 7 mechanismu 6 pro taženi vlákna 23 je kinematicky spojen fotoelektrický impulsní snímač 8 a tachodynamo 9, první řídící výstup řídícího počítače 14 je připojen přes diferenční člen 13, číslicově analogový převodník 12» proporcionálně integrační regulátor a měnič 10 k motoru 7 mechanismu 6 pro taženi vlákna 23, výstup fotoelektrického impulsního snímače 8 je připojen k invertovanému vstupu diferenčního Členu 13 a výstup tachodynama 9 je připojen k invertovanému vstupu proporcionálně integračního regulátoru 11, čidlo 17 jasu začátku 18 vlákna 23 je připojeno přes zesilovač 19 a analogově číslicový převodník 20 ke vstupu jasu informačního počítače 15, jehož výstup je připojen k bloku 16 informačního výstupu, druhý řídicí výstup řídícího počítače 14 je připojen ke vstupu krokového motoru 2 podávacího mechanismu 3 výchozího materiálu 2 ^a výstup technologických parametrů řídícího počítače 14 je připojen ke vstupu technologických parametrů informačního počítače 15, vstup řídícího počítače 14 je spojen s výstupem měřiče 5 průměru vlákna 23.In the figure, the starting material 2 passes through the feed mechanism 3 to the heating unit 4 and from there via a diameter meter 16 to the fiber pulling mechanism 23, the beginning of which is introduced into the winding mechanism 21, in which the brightness sensor 17 is provided. The photoelectric pulse transducer 8 and tachodynamo 9 are kinematically coupled to the drive shaft 22 of the motor 7 of the fiber drawing mechanism 23, the first control output of the control computer 14 is connected via a differential member 13, a digital to analog converter 12 proportionally integrating controller and converter 10 to the motor 7 the fiber pulling mechanism 6, the output of the photoelectric pulse sensor 8 is connected to the inverted input of the differential member 13 and the tachodynamic output 9 is connected to the inverted input of the proportional integration controller 11, the brightness sensor 17 of the start 18 of the fiber 23 is connected via amplifier 19 and 20 to input the brightness of the information computer 15, the output of which is connected to the information output block 16, the second control output of the control computer 14 is connected to the input of the stepper motor 2 of the feed mechanism 3 of the starting material 2 ^and The control computer 14 is connected to the input of the technological parameters of the information computer 15, the input of the control computer 14 is connected to the output of the fiber diameter meter 5.

Řídící počítač 14 na základě laserového měřiče průměru 5 vypočte požadovanou hodnotu rychlosti taženi a jí odpovídající otáčky motoru 7. Otáčky motoru 7 jsou udržovány na požadované hodnotě prostřednictvím rychlostní zpětné vazby, která se uzavírá přes tachodynamo 9, proporcionálně integrační regulátor 11, měnič 10 a motor 7 a polohové zpětné vazby realizované fotoelektrickým impulsním snímačem 8, diferenčním členem 22» číslicově analogovým převodníkem 12, proporcionálně integračním regulátorem 21» měničem 10 a motorem 7. Řídíc! počítač 14 dále řídi krokový motor podávacího mechanismu výchozího materiálu 2 a předává údaje o parametrech procesu do informačního počítače 15, který zprostředkuje jejich výstup v bloku výstupu informaci 16.The control computer 14 calculates, based on the laser diameter meter 5, the desired value of the pulling speed and its corresponding engine speed 7. The motor speed 7 is maintained at the desired value by means of a speed feedback that closes via tachodynamo 9, proportionally integration controller 11, converter 10 and motor. 7 and position feedbacks realized by the photoelectric pulse encoder 8, the differential member 22 " digital-to-analog converter 12, proportionally by the integrating controller 21 " the computer 14 further controls the stepper motor of the feed material feed mechanism 2 and forwards the process parameter data to the information computer 15, which outputs them in the output block of information 16.

242 070242 070

Výchozí materiál JL, který ee v ohřívací jednotce 4 zahřívá na vysokou teplotu, je zdrojem světelného zářeni, které prostupuje vláknem 23 a na jeho konci je detekováno čidlem 17 jasu, dále pak zesíleno zesilovačem 19 a po převedení na číslo analogoví číslicovým převodníkem 20 vstupuje do informačního počítače 15, kde společně s údajem o okamžité délce vytaženého vlákna slouží k výpočtu diferenciálního útlumu optického vlákna 23 v reálném čase.The starting material 11, which is heated to a high temperature in the heater unit 4, is a source of light radiation that passes through the fiber 23 and is detected at the end by a brightness sensor 17, amplified by an amplifier 19 and converted to an analogue digital converter 20 information computer 15, where, together with the instantaneous length of the extracted fiber, it serves to calculate the differential attenuation of the optical fiber 23 in real time.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

The attenuation measuring optical glass fiber production apparatus pbo comprising a feed mechanism of the starting material which enters the heating unit and from there through a diameter meter to the fiber drawing mechanism, the beginning of which is introduced into a winding mechanism in which a brightness sensor is provided, that the photoelectric pulse sensor (8) and tachodynamo (9) are kinematically coupled to the drive shaft (22) of the motor (7) of the fiber pulling mechanism (6), the first control output of the control computer (14) being connected via a differential member ( 13), a digital-to-analog converter (12), a proportional integration controller (11), and a transducer (10) to the motor (7) of the fiber pulling mechanism (23), the photoelectric pulse sensor output (8) is connected to an inverted differential input element (13) and the tachodynamic output (9) is connected to the inverted input of proportional integration a controller (11), the brightness sensor (17) of the fiber start (18) (23) is connected via an amplifier (19) and an analogue to digital converter (20) to the brightness input of the information computer (15) information output, the second control output of the control computer (14) is connected to the input of the stepper motor (2) of the feed mechanism (3) of the starting material (1) and the output of the technological parameters of the control computer (14) is connected to the input of the technological parameters of the information computer (15) , the input of the control computer (14) is connected to the output of the fiber diameter meter (5).