Устройство для измерения длины и/или скорости листовых материалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины и/или скорости листовых материалов. Цель изобретения - повышение точности измерения, расширение области применения и функциональных возможностей. Устройство содержит два датчика неоднородностей какого-либо технологического параметра материала. выполненных в виде двух источников проникающего излучения, расположенных с одной стороны контролируемого материала, и двух детекторов проникаюш.его излучения, расположенных по другую сторону материала. Кроме того, устройство содержит двоичные счетчики длины, скорости и числа неоднородностей , генератор тактовых импульсов, вычислительный блок, реализуюш.ий статистические алгоритмы вычисления длины, скорости и числа неоднородностей технологического параметра, содержащихся на 1 м листового материала, и цифровые индикаторы длины , скорости и интенсивности потока неоднородностей . Устройство применимо не только к листовым, но и к пленочным материалам благодаря использованию сквозного просвечивания материала соответствующим проникающим излучением. Расширение функциональных возможностей достигается введением в устройство счетчика числа неоднородностей и индикатора интенсивности потока неоднородностей. 3 ил. (Л to 01 о оо 00 СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 G 01 B 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3754695/24-28 (22) 14.06.84 (46) 15.08.86. Бюл. № 30 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) Н. А. Ганич, В. Л. Дементьев, Н. Н. Ким и В. Т. Марченко (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) Акцептованная заявка ФРГ № 2014726, кл. G 06 F 11/12, 1970. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЛИНЫ И/ИЛИ СКОРОСТИ ЛИСТОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины и/или скорости листовых материалов. Цель изобретения — повышение точности измерения, расширение области применения и функциональных возможностей. Устройство содержит два датчика неоднородностей какого-либо технологического параметра материала, „„SU„„1250838 А1 выполненных в виде двух источников проникающего излучения, расположенных с одной стороны контролируемого материала, и двух детекторов проникающего излучения, расположенных по другую сторону материала. Кроме того, устройство содержит двоичные счетчики длины, скорости и числа неоднородностей, генератор тактовых импульсов, вычислительный блок, реализующий статистические алгоритмы вычисления длины, скорости и числа неоднородностей технологического параметра, содержащихся на 1 м листового материала, и цифровые индикаторы длины, скорости и интенсивности потока неоднородностей. Устройство применимо не только к листовым, но и к пленочным материалам благодаря использованию сквозного просвечивания материала соответствующим проникающим излучением. Расширение функциональных возможностей достигается введением в устройство счетчика числа неоднородностей и индикатора интенсивности потока неоднородностей. 3 ил.!

25083»

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины и>(или скорости листовых материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения длины и/или скорости листовых материалов за счет того, что устройство является бесконтактным по сравненгпо с базовым объектом за счет применеfQ ния микросхем и микропроцессорной теxHHки.

На фиг. 1 приведена блок-схема устроистна для измерения длины и/H;iH скорости листовых или пленочных ма1ериалов; на фиг. 2 — графики, поясняющие принцип обнаружения и локализации и 03!I(vpoä!Iocтсй датчиком неоднородностей тс хнолОГH еского параметра листовогo ил;! пле:-ю Ого vi 31 Те р И 3:1 3; H 3 ф И Г. 3 — ОС l ., и. I Л О !) (! М vl Ы !

)ыпряжеllHH на выходе блока -1 (фиг. 3 а), б.нж3 5 (фиг. 3 б), блока 10 (фи!.. 3 H), бло- 20 кы 6 ((p« l 3 г), блока 13 (фи Г. 3 д) .

Устройство (фиг. 1) содержит два ис-.о«ника 1 и 2 излучения, размещепны(.:13. i листовым материалом на базовом расстоянии (>îäèí îò,äðóãoão в направлении псре25 мс!ценил ..истового материала, два детектора 3 и 4 проникающегО излучения, рас,:(>,10>кенные Iio 3Pvl 10 сfoooilv листОВОГО л,-ггери(!Г!ы против соо-,ветствующих ис-.o IIIHк .>!>:!:!лу ц пия и ры(хле!ценные на тык(д,.(;« бы )овос рыссгояпие 6 В направлепии гсрсмеlH(> ОВО 1 0 мат(. Ри>! 13, BTOPI>ic Выхо,.1>! ,, («»vT >I)i)«3,! 4 1!рО!!ИК3ЮЩЕГО ИЗЛу«с!!Ия

1 пл лн>тветственf!Î с входами пер«0! .Il l !Г1:1И. !1срвый выход детекторы 3 с(" .1::1(1! с c«етным Входом первого счетчик;.: —.!(Iii i Ã. 151 6, 3 и(РВВ1Й Выход д(тектОР(1 с

»

4 !!Одк)1,)«CI к»-входу триггера 7 длины и к счетным Входам второго счетчика-делителя 8 и г i т«! кы 9 числа неоднородностей. Вьп(од второго ««етчика-делителя 8 связан с вторым

3 01«(>ì второй схемы 10 ИЛИ, выход которой !!Одключен к R-входу триггера 11 (KO- 40 рост.;, 8-Вход которого связан с выходом с«етчикы-; елителя 6. Выход триггера 7 длины связан с первым входом первой схемы

12 И, выход которой подключен к счетному входу счет:(ика 13 длины. Выход генератора 14 тактовых импульсов связан с вторыми входами схем 12 и 15 И, а выход схемы 15 И подключен к счетному входу счетчика 16 скорости. Выход триггера 11 скорости связан с первым входом второй схемы 15 И, а выходы счет-:,иков 9, 13 и !6 подключены к соответствующим элементам ввода вычислиТс;! f>!!01 (> блока 17. Индикаторы !8 длины, скоросг:! !9 и среднего числа неоднородностеи (ингеll(.ивности потока неоднородностей)

20 свя 33!II I с соответствующими элементами вывода вычислительного блока 17> ы выход у схемы 5 ИЛИ соединен с входом первого ипвсрторы 21, выход которого соединен с ши()О!! прсpi>»I

Первый выход детекторы 3 связан с входом пикового детекторы 22, выход котороio соединен с Входом вгорого инвертора 23, Выход которого соединен с шиной прерываIIHé вы !ислительнÎгÎ блока !7. Вход блокировки генератора 14 тактовых импульсов соединен с шиной управления вычислитель1!ого блока 17, а нулевые входь! счетчиков

9, 13 и !6 соединены с шиной управления вычислительного блока 17.

Устройство работает следующим образом

Толщина, поверхностная плотность, светопроницаемость или какой-либо другой технологический параметр листового или пленочного материала меняется по его длине случайиым образом. Поэтому, если просвечивать движущийся листовой или пленочный материал соответствую!цим проникающим излучением (ИК, я, (3, 7 H др.), то реализация случайного сигнала V(I) Ha выходе приемиика излучения (входящего в состав детекторов 3 и 4 излучения имеет вид, изоб;>аженный на фиг. 2 а. Если подать на перВый вход операционногo усилителя (входян!его в состав детекторов 3 и 4 из;>учения теку!цеезныче!Гиеслучайногосигныла V(t), а на ег0 второй:>!ход среднее зпачение (((>), то на егÎ Выходе осциллограмма напряжения Vi(1) будеT тыкой, как показано на фиг. 2 б, Таким образом, кажд(>му более п роз ра ч ному участку листового или пленочного;;.атериала (; с. участку. Где !".tl ) V) именуемому

И:.I v! H «ОК!!ОМ ПРС>ЗРВЧ!(ОСТИ», СО01« I СГВУЕт постоянное напряжение Vl,!) Нодо> .:ительной

l>0 !51p«ocTH (у..лО«но + 1 )! . Иа >>с! Hльных .: >астках (где Vlt) 1 ) ныпвя;-.c!l; е V!! t) также постояи.lo, î отрица.-ель-IOH поляр-!

locTH (ус!10i!Hc --! ) . Под(1« сиГ113. i Vi(1) с

В Ы Х 0 1 3 O I! C P 3 I I H 0 I I I l o! ЧС И. l H T 0. 15 I I 3 С Х Е М У> ,>иффсренш р:>>ания и формиров-:Hèÿ (также вхо,!я;цук> В состав;!е>екторов 3 и 4 излу cii«я), !!0. учаем па их .:-Ом выходе, т. е. !!ы I -Ом Выходе 13T÷èêo« иеоднородI l0C l C !! > l. И; — 1 > > Т I >! 13 pТИ ь!(H.vf IIV 1b

; ь . ;, (фи>. 2 в). При этом устыпывливаетГи Взыим!ю однозныч(о» с(>(,I ;В(>тствие между 1 И СЛОМ fi(. ОДНО,>О, 1«OCT(и (>l;0li 1>РОЗРЫЧНОСх и) и !ис,юм стындартных импульсов. !1!)H (ГГС) I CTI)HÈ ЛИС.-O«010 и. и II,!Å:-Н)Ч!Н>ГО МЫ ГЕ-!

)ИЫ !13 В ИЗМ(РИТС. !ЬНОМ С Г >ОИСТ В" ll(i.

T Р И Г ГЕ P! >! I *. С ГГ! Ч:- К И, В Х ОД 51 11 И Р В (Г 0 С () С i Ы В, М С 1 3 I13 1>, I и В Ы !ОТ С 51 П 0 КО М а I I, (C II I >I > I H С Л I! Тv . I, i i 0-! 0 ОЛОК3 7 «ИСХО. >НО(И i-:V;I(13(>(COC 1 OßI I H Я.

КОГда v .HTO>рfиыл (фиГ. 1 I!3 «Н >13 .", Ill>iГа ГЬСЯ В «31!р)1 i);I(. HHH OT HC 0 IIIИКВ К ИСТо I! I l К »,. . H С Г!> Il! P(.I!IH И:(Ра И >1(; i» С K?ет ли)!ию ис ГО«!)Нк — — детектор .. II;I I>Topo.,f

ВЫ 0 >1 IIOC„ 1(Дl:с! 0 110ЯВ.IЯ(>ТСЯ « ». " ИЫ (. ГО

l 1(1 Р BO М В Ы X ОД С вЂ” (. Т 3 11Д 3 P Т и!>1 Й И lvi i V, 1 Ь С . С этого момепта единичный сиги.>.,::! втором выходе детектора 3 существует до Гех fiop, н>ка контролируемый листовой и.-:и пленочный мы!ер! i;I находится ме;кду исто ifIHKov!

1 и детсктором 3.

1250838 т(— — b/V;, 45

55

Вторые выходы детекторов 3 и 4 являются датчиками наличия листового материала.

Единица со второго выхода детектора 3 передается схемой 5 ИЛИ на первый инвертор

21, на выходе которого появляется «О». Этот сигнал воспринимается вычислительным блоком 17, который выдает команду об окончании блокировки генератора 14 тактовых импульсов и подаче тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И. Стандартные импульсы на первом выходе детектора 3 появляются при пересечении линии источник 1 — детектор 3, как передним краем материала, так и его неоднородностями, т. е. импульсы следуют только в случае движения контролируемого листового или пленочного материала. Эти импульсы преобразуются пиковым детектором 22 в «1», которая вторым инвертором 23 преобразуется в «О». Таким образом, пиковый детектор 22 со вторым инвертором 23 образует датчик остановки материала, на выходе которого появляется «О», если контролируемый материал движется, и

«1» при его остановке.

Информация с выхода второго инвертора

23 поступает на шину прерываний вычислительного блока 17, который при остановке листового материала выдает на шину управления команду о блокировке генератора 14 тактовых импульсов и прекращении подачи тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И.

При движении контролируемого листового или пленочного материала неоднородности его технологического параметра вызывают появление на первом выходе первого детектора 3 случайной последовательности стандартных импульсов (фиг. 3 а). Такая же случайная последовательность импульсов появится и на первом выходе детектора 4 (фиг. 3 б), но сдвинутая относительно первой (фиг. 1) на время где Ь вЂ” базовое расстояние;

i — номер цикла измерения;

Ч; †средн скорость листового или пленочного материала в i-м цикле; т; — среднее время движения неоднородности на базовом расстоянии Ь в i-м цикле.

Первый стандартный импульс на первом выходе детектора 4 переводит триггер 7 длины в состояние «1», которое он сохраняет до момента окончания или обрыва листового или пленочного материала. Так как триггер 11 скорости подключен к первым выходам детекторов 3 и 4 через счетчики-делители 6 и 8 с коэффициентом деления четыре, то они переводятся в состояние «1» и «О» каждым четвертым импульсом соответствующей последовательности (фиг. 3 в) и на его выходе формируются прямоугольные импульсы длительностью т;.

В течение времени пт;/4 = 0,25пт;, где и — число неоднородностей, образующих цикл, или иначе объем выборки, логическая схема 15 И пропускает тактовые импульсы в количестве (фиг. 3 г).

N = пт;Ед/4 = 0,25nr;Fo, где Fo — частота следования тактовых импульсов, идущих от генератора 14 тактовых импульсов на счетчик 16 скорости, информация с которого поступает дальше на элемент ввода вычислительного блока 17, где в конце цикла (выборки) после поступления п-й неоднородности происходит вычисление скорости листового или пленочного материала по алгоритму

V; = 0,25bnF<>/И, где — номер цикла измерения (номер выборки);

V; — средняя скорость листового материа20 ла в с-м цикле; п — число неоднородностей, образующих цикл (объем выборки);

Fo — частота следования тактовых импульсов;

N; — показание счетчика скорости 16 в

i-м цикле.

После вычисления информация о скорости листового или пленочного материала высвечивается вычислительным блоком 17 на цифровом индикаторе 19. В течение времени цикла Т;, прошедшего от первой до и-й неоднородностей, когда триггер 7 длины находится в состоянии «1», логическая схема 12 И пропускает

Ng = О7 тактовых импульсов (фиг. Зд), идущих от з5 генератора 14 тактовых импульсов на счетчик 13 длины, с которого информация передается на элемент ввода вычислительного блока 17, где в конце цикла (выборки) происходит вычисление длины листового или пле40 ночного материала по алгоритму

Г = 0,25bnN;"/N, C= ZP;, гдеi — номер цикла измерения (номер выборки);

b — базовое расстояние; и — число неоднородностей, образующих цикл (объем выборки) .

N; — показание счетчика 16 скорости в -м

1 цикле;

N; — показание счетчика 13 длины в i -м

ll цикле;

Pl — длина листового или пленочного материала в г-м цикле; к — число циклов, прошедшее от начального момента до данного;

P — полная длина контролируемого листового или пленочного материала.

Информация о полной длине контролируемого материала выдается вычислитель!

260838 ны.| блоком 7 через элемент вывода HB цифровой индикатор 18 длины.

Ин генсивность потока неоднородностей а; определяется по алгоритму а;.= n/f;, где номер цикла измерения (номер выборки);

n — — число неоднородностей, образующих цикл (объем выборки);

à — — длина листового или пленочного материала в i-м цикле; а; — интенсивность потока неоднородностей в i-м цикле.

Согласно закону Пуассона где P длина листового или пленочного материала;

k — — число неоднородностей на этой длине, которое можно встретить с вероятностью Ре (к); а — единственный параметр этого закона распределения, который называется интенсивностью потока неоднородностей.

Интенсивность потока неоднородностей показывает сколько в среднем неоднородностей ."îäåðæèòñÿ на 1 м контролируемого листового или пленочного материала и математически определяется а = m/К, где à — длина листового или пленочного материала;

m — - математическое ожидание (среднее значение) числа неоднородностей на длине Р.

Чем меньше а, тем выше потребительские свойства листового или пленочного материала и выше качество изделий, изготовленных на их основе.

После вычисления а; информация об интенсивности потока неоднородностей выдается вычислительным блоком 17 через элемент вывода на соответствующий цифровой и иди като р 20.

Организация циклического способа измерения V;, Г;, f и а; осуществляется с помощью счетчика 9 числа неоднородностей.

Когда число неоднородностей в нем достигает отметки и, он выдает сигнал в блок управления вычислительного блока 1? о передаче информации со счетчиков 9, 13 и 16 в регистр вычислительного блока 17 и о переводе триггера 11 скорости в исходное положение. С поступлением (и + 1) -й неоднородности весь процесс измерений повторяется. Если цикл незавершен, например при обрыве или окончании материала, то когда его задний край пересекает линию источник

2 — детектор 4, на шину прерываний вычислительного блока 17 поступает сигнал

«1» от датчика наличия материала, после которого вычислительный блок 17 блокирует поступление тактовых импульсов от гене5

55 ратора 14 тактовых импульсов в измерительную схему, осуществляет запись показаний счетчиков 9, 13 и 16 в регистр вычислительного блока 17, производит вычисления скорости, длины и интенсивности потока неоднородностей технологического параметра листового или пленочного материала, соответствующие незавершенному участку цикла, осуществляет сброс показаний счетчиков 9, 13 и 16 и переводит триггеры 7 и 11 в исходные состояния.

Информация о полной длине контролируемого материала постоянно высвечивается на цифровом индикаторе 18. Информация о скорости и об интенсивности потока неоднородностей в момент обрыва или окончания материала после кратковременного высвечивания на индикаторах 19 и 20 стираETCH.

Счетчики-делители 6 и 8 с коэффициентами деления четыре введены в устройство с целью повышения точности измерения длины и скорости материалов и обеспечения правильного режима работы устройства. Нормальным режимом работы устройства считается такой режим, когда между линией источник! — детектор 3 и линией источник 2— детектор 4 находится либо одна либо ни одной неоднородности. Но так как неоднородности распределены вдоль контролируемого материала случайно, то в редких случаях (так как базовое расстояние Ь выбирается из условия b ((I, где г, — среднее расстоя.ние между неоднородностями) возможна ситуация, когда между указанными линиями находятся две соседние неоднородности. В этом случае может произойти сбой в работе устройства. Счетчики-делители предотвращают этот сбой путем запоминания и временного хранения информации о ближайших

4-х неоднородностях. Скорость измеряется после поступления каждого четвертого импульса от детекторов 3 и 4 на триггер 11 скорости. Таким образом, скорость измеряется в течение цикла и/4 раз и затем находится ее среднее значение по указанному алгоритму.

Схема 10 ИЛИ введена в устройство для развязки. Импульсы, появляющиеся на выходе счетчика-делителя 8, при отсутствии схемы 10 ИЛИ не только возвращали бы триггер ll скорости в исходное состояние, но и сбрасывали бы счетчик-делитель 6 в «О».

Схема 0 ИЛИ предотвращает этот сбой, выполняя роль развязки или разделительной схемы.

Число неоднородностей, образующих цикл, или иначе объем выборки, следует выбирать согласно выводам математической статистики максимально возможным. Но необходимо учитывать, что при больших и цикл измерений затеняется во времени и среднее значение скорости существенно отличается от ее мгновенного значения, а длины участков fl, 4, ..., 4 контролируемого

1250838 материала слишком велики. Поэтому и ие должно быть слишком велико. При больших и требуется большая разрядность счетчиков длины и скорости.

Формула изобретения

Устройство для измерения длины и/или скорости листовых материалов, содержащее два датчика неоднородностей технологичес1О кого параметра листового материала, выполненных в виде источника излучения и детектора, размещенные на базовом расстоянии один от другого в направлении перемещения листового материала, триггер длины, S-входом соединенный с вторым детектором, триггер скорости, генератор тактовых импульсов, две логические схемы И, первые входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, логическую схему ИЛИ, два счетчика импульсов, вычислительный блок, соединенный с выходами и вторыми 20 входами счетчиков импульсов, с входом генератора тактовых импульсов, входом триггера длины и первым входом логической схемы ИЛИ, индикаторы длины «скорости листового материала, соединенные с третьим и четвертым выходами вычислительного блока, выход первой логической схемы И соединен с первым входом первого счетчика, а ее второй вход с выходом триггера длины, выход второй логической схемы И соединен с первым входом второго счетчика импульсов, а ее второй вход — с выходом триггера скорости, R-вход которого соединен с выходом логической схемы ИЛИ, отлича)ои1ееея тем, что, с пелью повышения точности измерения, расширения области применения и функ<(?<о«аль??ых возможностей, устройство снабжено двумя счетчиками-делителями, третьим счетчиком импульсов, второй логическ< и схемой ИЛИ с первым инвсртором, пиковым детектором с вторым инвертором и индикатором интенсивности потока неоднородностей технологического параметра листового материала, соединенным с пятым выходом вычислительного блока, вход пикового детектора соединен с первым выходом первого детектора и первым входом первого счетчика-делителя, а его выход -- с входом второго инвертора, выход которого соединен с четвертым входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с- вторым входом третьего счетчика импульсов, второй его выход — с вторыми входами двух счетчиков-делителей, третий его Bxo;? -- с выходом «ервогo инвертора, пятый его вход — . i выход<)м третьего счетчика импульсов. первый Их<7;?, которого соедине« с первым входом второго счетчика-делителя. S-входом триггера дл«иы, первым Выходом Втооого дет< ктОР а, ll )О1)ОЙ в )iiхОд кото13ОГО <."Î<. Ièне)! (II(Рвь! Нхо. 10xi,!огической схех(ь! ИЛ11, второй I3x<7;? к<) г<)рой соединен с вторь:м ?3?<ход(7)(1 II(рго!.о ..?(тсктора, а выход i I)xo:(;)xl исрвог< вертора, вь,хОд первого счетчика-делителя соедине?l с S-г<х(7(ох! Tp«I! 1)(! 3к()рос! !<, и!йход BTopol o сч(т и,3-дел ит(с<я с )(;! и <<сii <. !!T< 717ы vl входом Il(pH(7?I .10I II I(ii<(7:I ixi ) .);! 1!., 1:.

1250838

7 Г 5

/7-5 7 -3 tr-f 7 б-g /7-/ и-5

1234 г еееееееее

Составитель "I. Крюкова

Редактор Т. Парфенова Тскред И. Верее Корректор М. Максимишинец

Заказ 4398/34 Тираж 870 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

»с делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушгкая наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4