Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешностей, связанных с изменением уровня фона. Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов содержит оптически связанные источник 1 света, объектив 2 и фотоэлектрический преобразователь 6, на который проецируется теневое изображение бревна 31, двигающегося по транспортеру 30. В момент отсутствия бревна 31 в зоне измерения с помощью датчика 32 наличия бревна и блока 33 формирования уровня порогового напряжения происходят измерение уровня фоновой засветки и коррекция порогового уровня компаратора 10. При попадании бревна 31 в зону измерения в первом реверсивном счетчике 8 постоянно отслеживается минимальный диаметр бревна 31, а в счетчике 28 длины бревна вычисляется его длина. Значения длины и минимального диаметра бревна 31 заносятся в блок 29 регистрации данных. Тактовый генератор 3, формирователь 4 кадра, формирователь 5 импульса начала кадра и формирователь 11 временных зон синхронизируют и управляют работой остальных элементов устройства. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4610709/24-28 (22) 30.11.88 (46) 23.08.90. Бюл. Мг 31 (71) Сибирский технологический институт (72) О.B.Ðûáo÷êèí, В.А.Дорошенко, А.И,Васекин, И.В.Харитонов и М.В.Титович (53) 531,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1060943, кл. G 01 В 11/00, 1983.. Ж,» 1587338 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖУЩИХСЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешностей, связанных с изменением уровня фона. Устройство для измерения геометрических параметров дви1587338

25 жущихся лесоматериалов содержит оптически связанные источник 1 света, объектив 2 и фотоэлектрический преобразователь 6, на который проецируется теневое иэображение бревна 31, двигающегося по транспортеру 30. В момент отсутствия бревна 31 в зоне измерения с помощью датчика 32 наличия бревна и блока 33 формирования уровня порогового напряжения происходят измерение уровня фоновой засветки и коррекция порогового уровня компаратора 10, При попадании бревна 31 в зону измерения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических размеров движущихся лесоматериалов.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения погрешностей, связанных с изменением уровня фона.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования уровня порогового напряжения.

Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов содержит оптически связанные источник 1 света и объектив 2, последовательно соединенные тактовый генератор 3, формирователь 4 кадра и формирователь 5 импульса начала кадра, последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь б, оптически связанный с источником 1 света и управляющий вход которого соединен с выходом тактового генератора

3, и усилитель 7, первый и второй реверсивные счетчики 8 и 9, компаратор 10, первый вход которого соединен с выходом усилителя 7, формирователь 11 временных зон, выполненный в виде последовательно соединенных формирователя 12 записи, первый вход которого соединен с выходом формирователя 5 импульса начала кадра, фрмирователя 13 счета, формирователя 14 контроля и формирователя 15 вычитания, вторые входы которых соединены соответственно с четвертым, третьим, вторым и первым выходами формирователя 4 кадра, ключ 16 импульсов заполнения, последовательно соединенные триггер 17 огибающей видеосигнала, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора,3 и первым входом ключа 16 импульсов заполнения, второй вход — с выходом компаратора 10, выход — с вторым входом ключа 16 в первом реверсивном счетчике 8 постоянно отслеживается минимальный диаметр бревна 31, а в счетчике 28 длины бревна вычисляется его длина. Значения длины и минимального диаметра бревна 31 заносятся в блок 29 регистрации данных. Тактовый генератор 3, формирователь 4 кадра, формирователь 5 импульса начала кадра и формирователь 11 временных зон синхронизируют и управляют работой остальных элементов устройства, 2 ил. импульсов заполнения, ключ 18 огибающей видеосигнала, триггер 19 наличия бревна и триггер 20 длины бревна, второй вход которого соединен с выходом формирователя 5 импульса начала кадра, первый элемент И

21, первый вход которого соединен с выходом формирователя 14 контроля, второй вход — с выходом триггера 19 наличия бревна, второй элемент И 22, первый вход которого соединен с выходом формирователя 13 счета и вторым входом ключа 18 огибающей видеосигнала, выход — с суммирующим входом первого реверсивного счетчика 8, третий элемент И 23, первый вход которого соединен с выходом формирователя 15 вычитания, выход — с вычитающим входом первого реверсивного счетчика 8, ключ 24 запрета, первый вход которого соединен с выходом ключа 16 импульсов заполнения и вторыми входами второго и третьего элементов И 22, 23, второй вход — с P-выходом второго реверсивного счетчика 9 и третьим входом третьего элемента И 23, выход — с . вычитающим входом второго реверсивного счетчика 9, ключ 25 сброса, первый вход которого соединен с выходом формирователя 12 записи, вторым входом триггера 19 наличия бревна и управляющим входом записи второго реверсивного счетчика 9, вы30 ход- с входом сброса первого реверсивного счетчика 8, последовательно соединенные импульсный датчик 26 перемещения, ключ

27 импульсов длины и счетчик 28 длины бревна, второй вход которого соединен с

35 выходом триггера 20 длины бревна, третьими входами первого и второго элементов И

21, 22 и вторыми входами ключей 25, 27 сброса и импульсов длины, блок 29 регистрации данных о длине и минимальном диа40 метре бревна, первый информационный вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика 8 и информационным входом второго реверсивного счетчика

1587338

9, второй информационный вход — с выходом счетчика 28 длины бревна, управляющий вход — с выходом первого элемента И

21, перемещающий транспортер 30, предназначенный для транспортировки бревна

31, датчик 32 наличия бревна, блок 33 формирования уровня порогового напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 34, первый вход которого соединен с выходом усилителя 7, входного регистра 35, второй вход которого соединен с выходом формирователя 12 записи, и схемы 36 сравнения, второй вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя

34, выход — с.третьим входом входного регистра 35, последовательно соединенных селектора 37, первый вход которого соединен с выходом входного регистра 35, выходного регистра 38 и цифроаналогового преобразовагеля 39, компаратор 10 выполнен управляемым, выход цифроаналогового преобразователя 39 соединен с управляющим входом компаратора 10, последовательно соединенных элемента ИЛИ-НЕ 40 и четвертого элемента И 41, выход которого соединен с вторым входом выходного реги. стра 38, последовательно соединенных элемента ИЛИ 42, первый вход которого соединен с выходом формирователя 13 счета, второй вход — с выходом формирователя

14 контроля и первым входом элемента

ИЛИ-НЕ 40, и пятого элемента И 43, второй . вход которого соединен с выходом тактового генератора 3, третий вход — с выходом датчика 32 наличия бревна и вторым входом четвертого элемента И 41, выход — с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 34, схемы 44 предустановки, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно с вторым и третьим входами селектора 37 и вторым входом элемента

ИЛ И-Н Е 40.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 3 и формирователь 4 кадра определяют длительность цикла,т.е. период кадра. Весь период кадра разбивается на четыре временные эоны. Длительность временных эон и их последовательность строго постоянна и зависит от состояния формирователя 4 кадра. Это состояние определяется тактовым генератором 3, который управляет работой фотоэлектрического преобразователя 6. Таким образам, режимы ра боты фотоэлектрического преобразователя 6 и формирователя 11 временных эон строго совпадают по времени.

В течение времени зоны записи, вырабатываемого формирователем 12, по коман10 ется засветка линейки фоточувствительных элементов.

40 де тактового генератора 3 производится запись информации с линейки фоточувствительных элементов в регистр фотоэлектрического преобразователя 6, В течение зоны счета и зоны контроля формирователей 13 и 14 производится вывод импульсных сигналов с регистра фотоэлектрического преобразователя 6 и засветки линейки его фоточувствительных элементов. В течение зоны вычитания продолжаРабота формирователей временных зон происходит следующим образом. В начале кадра формирователь 4 кадра обнулен.

Формирователь 5 формирует импульс начала кадра, по которому D-триггер формирователя 12 эоны записи устанавливается в единичное состояние. Когда счетчик формирователя 4 сосчитает определенное количество импульсов, на второй вход формирователя 12 поступает сигнал, который сбрасывает формирователь 12 зоны записи. По заднему фронту сигнала формирователя 12 зоны записи устанавливается в единицу формирователь 13 эоны счета. Через определенное количество импульсов формирователь 13 сбрасывается по второму входу сигналом счетчика формирователя 4. Работа формирователей 14 и 15 эоны контроля и вычитания производится аналогичным образом, Если в зоне измерения устройства отсутствует бревно 31, то

0-триггер 17 огибающей видеосигнала закрывает ключ 13 огибающей видеосигнала, Так как уровень амплитуды видеосигнала, поступающего на второй вход 0-триггера 17 огибающей видеосигнала с выхода компаратора 10 во время зоны счета, высокий, 0-триггер 19 наличия бревна сбрасывается по второму входу сигналом формирователя

12 зоны записи, В течение зоны счета он не изменяет свое состояние, так как ключ 18 огибающей видеосигнала закрыт. D-триггер

20 длины бревна переписывает состояние

D-триггера 19 наличия бревна по сигналу формирователя 5. Таким образом, на выходе 0-триггера 20 длины бревна в случае отсутствия бревна в зоне измерения присутствует высокий уровень сигнала, разрешающий прохождение импульсов формирователя 12 зоны записи через ключ 25 сброса на вход сброса первого счетчика 8.

Второй счетчик 9 импульсов переписывает состояние первого счетчика 8 импульсов по сигналу формирователя 12 зоны записи, поступающему на управляющий вход записи второго счетчика 9 импульсов. Таким образом, счетчики 8 и 9 импульсов находятся в нулевом состоянии.

1587338

40

В момент отсутствия бревна 31 в зоне измерения с помощью блока 32 и 33 осуще-. ствляется определение уровня порогового напряжения. После включения питания схема 44 (фиг, 2) предустановки на втором входе селектора 37 (фиг. 2) устанавливает максимальный код, после чего подачей сигнала на третий вход селектора 37 коммутирует второй вход селектора 37 с первым входом выходного регистра 38 (фиг. 2). В завершение всего через элемент ИЛИ-НЕ

40 и четвертый элемент И 41 (фиг, 2) на второй вход выходного регистра 38 подается сигнал записи схемой 44 предустановки.

Код с выходного регистра 38 поступает на вход цифроаналогового преобразователя

39 (фиг. 2), а с его выхода преобразованный сигнал — на управляющий. вход компаратора

10. Предустановка осуществляется для тех целей, чтобы, пока не будет определен уровень. порогового напряжения, компаратор

10 был заблокирован, Предустановка используется только при включении питания, в дальнейшем она в работе устройства не участвует.

Работа блока 33 уровня порогового напряжения жестко синхронизирована с работой всего устройства в целом. Единичным сигналом, поступающим с формирователя

12 эоны записи на второй вход входного регистра 35 (фиг, 2), производится его обнуление, после чего блок 33 готов к работе. В момент отсутствия бревна 31 в зоне измерения с датчика 32 наличия бревна на третий вход пятого элемента И 43 (фиг. 2) поступает единичный сигнал, на второй вход пятого элемента И 43 — сигнал с тактового генератора 3. Запускающим сигналом для аналогоцифрового преобразователя 34 (фиг, 2) является единичный сигнал, поступающий с выхода элемента ИЛИ 42 (фиг. 2). В период нахождения формирователя 13 зоны счета, а затем и формирователя 14 зоны контроля в единичном состоянии на второй вход аналого-цифрового преобразователя 34 поступает тактовая частота с тактового генератора 3.

Преобразованный сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 34 одновременно поступает на первый вход входного регистра 35 и второй вход схемы

36(фиг. 2) сравнения. На первый вход схемы

36 сравнения поступает сигнал с выхода . входного регистра 35. Если число, поступающее в данный момент на второй вход схемы 36 сравнения, больше числа, хранимого в входном регистре 35, то оно записывается на его место. Запись осуществляется сигналом, поступающим с первого выхода схемы

36 сравнения на третий вход входного регистра 35. Предварительно в входной регистр

35 были записаны нули во все разряды. В дальнейшем при поступлении следующего цифрового кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 34 он сравнивается с предыдущим значением. При такой работе к моменту прохождения всех импульсов с выхода усилителя 7 во входном регистре 35 находится число, равное максимальному уровню фона. В дальнейшем сигнал с выхода входного регистра 35 через селектор 37 поступает на вход выходного регистра 38.

При установлении формирователя 14 зоны контроля иэ единичного состояния в нулевое на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40 возникает перепад иэ нулевого состояния в единичный, тем самым происходит запись числа в выходной регистр 38. С выхода выходного регистра 38 цифровой код поступает на вход цифроаналогового преобразователя 39, а с его выхода преобразованный код — на второй вход компаратора 10. Измерение уровня фона продол>кается до тех пор, пока в зоне измерения отсутствует бревно 31.

Для блокировки выходного регистра 38 в момент прохождения бревна 31 сигнал записи предварительно поступает на первый вход четвертого элемента И 41, а на второй вход поступает сигнал с датчика 32 наличия. Бревно 31 перемещается транспортером 30 и попадает в зону измерения устройства, Иэображение контролируемого бревна

31 проектируется с помощью обьектива 2 на поверхности линейки с фоточувствительными элементами фотоэлектрического преобразователя 6. По команде тактового генератора 3 информация с линейки с фоточувствительными элементами переписывается в регистр фотоэлектрического преобразователя 6 и выводится в виде им-, пульсных сигналов. Эти сигналы усиливаются усилителем 7, Амплитуда импульсов зависит от величины освещенности фоточувствительных элементов фотоэлектрического преобразователя 6. Импульсы, амплитуда которых превышает определенный уровень, проходят на выход компаратора 10. D-триггер 17 огибающей видеосигнала открывает ключ 16 импульсов заполнения, Если на его второй вход поступает низкий уровень видеосигнала, Импульсы заполнения проходят с выхода тактового генератора 3 через ключ 16 импульсов заполнения на входы элементов И 22 и 23 и ключа 24.

Во время первого кадра после вхождения бревна 31 в зону измерения элемент И

22 открыт сигналом D-триггера 20 длины бревна. Он хранит состояние в предыдущем кадре, когда в зоне измерения не было брев1587338

10 на 31, Ключ 24 запрета, элемент И 23 закрыты низким уровнем сигнала с Р-выхода второго счетчика 9 импульсов, так как он в нулевом состоянии. В течение зоны счета импульсы заполнения проходят через элемент И 22 и считаются первым счетчикам 8 импульсов в режиме сложения. В начале второго кадра после вхождения бревна 31 в зону измерения устройства D-триггер 20 длины бревна по команде формирователя 5 записывает состояние D-триггера 19 наличия бревна и запирает элемент И.22, ключ

25 сброса и открывает ключ 27 импульсов длины.

По сигналу формирователя 12 зоны записи, поступающему на управляющий вход записи, второй счетчик 9 импульсов переписывает состояние первого счетчика 8 импульсов.

В течение зоны счета импульсы заполнения проходят аналогичным образом на вход ключа 24 запрета и считаются вторым счетчиком 9 в режиме вычитания. Если второй измеренный диаметр больше, то второй счетчик 9 импульсов обнуляется и закрывает ключ 24 запрета и элемент И 23. Если второй диаметр меньше предыдущего, то по окончании зоны измерения во втором счетчике 9 остается разность в измеренных диаметрах. Эта разность считывается счетчиками 8 и 9 импульсов в режиме вычитания импульсами, поступающими через элемент И 23 и ключ 24 запрета в течение зоны вычитания. После того, как второй счетчик 9 импульсов обнуляется, он закрывает ключ 24 запрета и элемент И 23 сигналом с P-выхода. В результате в первом счетчике 8 импульсов хранится меньший диаметр, Начиная с второго кадра после вхождения бревна 31 в зону измерения устройства, процесс записи во второй счетчик 9 импульсов, вычитания из него и вычитания из первого. счетчика 8 импульсов повторяется до тех пор, пока бревно не уйдет из зоны измерения устройства измерения.

25

55

Во время первого кадра после ухода бревна 31 из эоны измерения D-триггер 19 наличия бревна не будет установлен в "1", так как ключ 18 огибающей видеосигнала в течение зоны счета будет закрыт D-триггером 17 огибающей видеосигнала, а D-триггер 20 длины бревна установлен в "1". Во время зоны контроля происходит запись состояния первого счетчика 8 импульсов и счетчика 28длины бревна, который во время присутствия бревна в зоне измерения устройства считает импульсы датчика 26 в блок

29 регистрации данных о длине и минимальном диаметре бревна по сигналу элемента

И 21.

Во время второго кадра D-триггер 20 длины бревна переписывает состояние "0"

D-триггера 19, разрешая тем самым сброс счетчиков 8, 9 и 28, Устройство готово для очередного замера. Блок 29 хранит информацию о длине и минимальном диаметре бревйа 31 до тех пор, пока в него не будет произведена запись информации об очередном бревне.

Формула изобретения

Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов, содержащее оптически связанные источник света и объектив, последовательно соединенные тактовый генератор, формирователь кадра и формирователь импульса начала кадра, последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь, оптическл связанный с источником света и управляющим входом с выходом тактового генератора, и усилитель, первый и второй реверсивные счетчики, компаратор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, формирователь временных зон, выполненный в виде последовательно соединенных формирователя записи, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульса начала кадра формирователя счета, формирователя контроля и формирователя вычитания, вторые входы которых соединены соответственно с четвертым, третьим, вторым и первым Bblxo дами формирователя кадра, ключ импульсов заполнения, последовательно соединенные триггер огибающей видеослгнала, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора и первым входом ключа импульсов заполнения, второй вход соединен с выходом компаратора, выход соединен с вторым входом ключа импульсов заполнения, ключ огибающей видеосигнала, триггер наличия бревна и триггер длины бревна, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса начала кадра, первый элемент.И, первый вход которого соединен с выходом формирователя контроля, второй вход соединен с выходом триггера наличия бревна, второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя счета и вторым входом ключа огибающей видеосигнала, выход соединен с суммирующим входом перваго реверсивного счетчика, третий элемент

И, первый вход которого соединен с выходом формирователя вычитания, выход соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, ключ запрета, первый вход которого соединен с выходом клю1587338

12 ча имплуьсов заполнения и вторыми входами второго и третьего элементов И, второй вход соединен с P-выходом второго реверсивного счетчика и третьим входом третьего элемента И, выход соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, ключ сброса, первый вход которого соединен с выходом формирователя записи, вторым входом триггера наличия бревна и управляющим входом записи второго реверсивного счетчика, выход соединен с входом сброса первого реверсивного счетчика, последовательно соединенные импульсный датчик перемещения, ключ импульсов длины и счетчик длины бревна, второй вход . которого соединен с выходом триггера длины бревна, третьими входами первого и второго элементов И и вторыми входами ключей сброса и импульсов длины, блок регистрации данных о длине и минимальном.диаметре бревна, первый информаци онный вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика и информационным входом второго реверсивного счетчика, второй информационный вход соединен с выходом счетчика длины бревна, управляющий вход соединен с выходом первого элемента И, перемещающий транспортер, кинематически связанный с импульсным датчиком перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено датчиком наличия бревна и блоком формирования уровня порогового напряжения, выполненным в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с выходом усилителя, входного регистра, второй вход которого соединен с

5 выходом формирователя записи, и схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход соединен с третьим входом входного регистра, последовательно соеди10 ненных селектора, первый вход которого соединен с выходом входного регистра, выходного регистра и цифроаналогового преобразователя, компаратор выполнен управляемым, выход цифроаналогового

15 преобразователя соединен с управляющим входом компаратора, последовательно соединенных элемента ИЛИ-НЕ и четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом выходного регистра, после20 довательно соединенных элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя счета, второй вход соединен с выходом формирователя контроля и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, и пятого

25 элемента И, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, третий вход соединен с выходом датчика наличия бревна и вторым входом четвертого элемента И, выход соединен с вторым входом ана30 лого-цифрового преобразователя, схемы предустановки, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно с вторым и третьим входами селектора и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ.

1587338

От блока

Редактор В.Данко

Заказ 2412 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0m бл аз

Состэаитель С.Конюхов

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска