Устройство для измерения длины и определения положения проката

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на станах горячей прокатки для измерения длины заготовки и определения положения передней кромки заготовки относительно оси реза агрегата. Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения влияния температуры измеряемого проката. В вычислительном блоке 14 происходит формирование уровня сигнала, величина которого зависит от измеряемой пирометром 13 температуры полосы и подачи его на один из входов дискриминатора 15. При этом срабатывание последнего происходит в момент, когда передняя кромка полосы находится в заранее заданном сечении зоны зрения фотодатчика 1 независимо от температуры. Аналогичным образом фиксируется конец полосы под датчиком 1 базового расстояния. Для формирования уровня конца измерения применяются второй дискриминатор 16, RS-триггер и блок 14. Если по окончании измерения передняя кромка полосы не находится против упомянутого заданного сечения, то в аналого-цифровом преобразователе 17 формируется двоичный код, пропорциональный расстоянию от заданного сечения предыдущего фотодатчика до передней кромки полосы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТОМХ

СОЩМЛИСТИЧИНИХ

РЕСтБЛИН (N (И1

О1)5 G 01 В 7 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬС РВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4482535/25-28 (22 ) 16.09 ° 88 (46 ) 30,08,90. Бюл. h 32 (71 ) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС и Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь (72) В.Д.Шупяк, В,А.Селецкий °

В.Н.Знерхонский, В.Ф.Тищенко и И.Т. Глацкон (53) 631.517 (088.8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

У 1231390, кл. G 01 В 7/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИ%1

И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПРО КАТ А (57) Изобретение относится к измерит ел ьной т ехни ке и може т бы т ь и с пол ьзовано на станах горячей прокатки для измерения длины заготовки и определения положения передней кромки заготовки относительно оси реза агрегата.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем исключения влияния тем-.

2 пературы измеряемого проката, В вычислительном блоке. 14 происходит формирование уровня сигнапа, величина которого зависит от измеряемой пирометром

13 температуры полосы и подачи его на один из входов дискриминатора 15. При этом срабатывание последнего происходит в момент, когда передняя кромка полосы находится в заранее заданном сечении зоны зрения фотодатчика 1 независимо от температуры, Аналогичным образом фиксируется конец полосы под датчиком 1 базового расстояния. Для формирования уровня конца измерения, применяются второй дискриминатор 16 °

RS-триггер и блок 14, Если по окончании измерения передняя кромка полосы не находится против упомянутого заданного сечения, то в аналого-цифровом преобразователе 7 формируется двоич- С, ный код, пропорциональный рассеянию от заданного сечения предыдущего фотодатчика до передней кромки полосы.

3 ил.

158904Î

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на станах горячей прокатки цля измерения длины заготовки и для определенин положения передней кромки заготовки относительно фиксированной точки, например оси реза агрегата.

ЦеЛь: изобретения — повышение точ" ности .измерения путем исключения вли- 10 яния температуры измеряемого проката.

На фиг. 1 приведена . структурная схема предлагаемого у стр ой ств а; на фиг. 2 — блок управления; на фиг, 3— вычислительный блок. 15

Устройство содержит фотодатчики 1 н коммутатор 2, соединенные межцу собой, элементы И 3-5, счетчики 6 неза-. свеченных фотодатчиков, блок 7 считывания, блок 8 управления, первый

RS-триггер 9, базовый фотодатчик 10, реверсивный счетчик 11 управления коммутатором, соединенный с вторыми входами коммутатора 2 и блока 7 считыва-, ния, шифратор 12 базового расстояния, 25 пирометр 13, соединенный с вторым входом вычислительного блока 14; два. амплитудных дискриминатора 15 и 16, аналого-цифровой преобразователь 17, второй RS-триггер 18, элемент И 19 и. одHoвибр атор 20, подсоединеннъй совместно с первым входом аналого-цифрового преобразователя 16 и входом шифратора

12 базового расстояния к выходу б аэ ового фотодатчика 10, первый выход коммутатора 2 соединен с первыми входами вы ыслительного блока 14 и первого амплитудного дискриминатора 151 а второй его выход соединен с первым входом четвертого элемента И 19, второи 40 вход которого совместно с первым входом третьего элемента И 5, соединен с первым выхоцом блока 8. управления, второй выход которого соединен соответственно с первыми входами первого элемента И 3 и второго элементa И 4, выходы элементов 5 и 19 соединены с первым входом блока 7 считывания, первым у ст ановочным входом счетчик а

6 незасвеченных фотоцатчиков и S âõoäoì 50 пер во го HS-триггер а 9 „В-вход которо го соединен с выходом счетчика 6 незасвеченных фотодатчиков, прямой выход первого триггера 9 соединен с вторым входом первого элемента И 3, а егс инверсный выход - с вторым входом вто-. рого элемента И 4, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 11 управления коммутатором, а его суммирующий вход совместно с суммирующим входом счетчика незасвеченных фотоцатчиков соединены с выходом первого элемента И 3, выход первого амплитудного дискриминатора 15 соединен со вторым входом первого элемента И 5, а его второй вход соецийен с первым выходом вычислительного блока 14, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом аналогоцифрового преобразователя 17 и вторым входом амплитудного дискриминатора 16, выход которого соединен с H-входом второго HS-триггера 18 а его Б-вход соединен с выходом одновибратора 20, прямой выход HS-триггера 18 .соединен с третьим входом блока 7 считывания и вторым вхоцом аналого-цифрового преобразователя 17 соответственно, Блок 8 упр авл ения содержит генер атор 21 прямоугольных импульсов и делитель 22 частоты, соединенные между собой.

Выход генер атора .21 явля ется первым выходом блока 8 управления, а выход делителя является его вторым выхОдом. Вычислительный блок 14 содер- жит операционный усилитель 23, три блока 24-26 умножения, операционные усилители 27 и 28, блок,29 деления, к первому входу которого присоединен операционный усилитель 28,, а второй его вход совместно с входом огерационного усилителя 27 соецинен с выходом блока 26 умножения, входы которого соединены с выходами блоков 24 и

25 умножения соответственно, к выходу операционного усилителя 23 подсоединены входы блоков 24 и 25 умножения.

Вход операционного усилителя 28 является первым входом, а вход операционного усилителя 23 является вторым входом вычислительного блока 14, вы.ход операционного усилителя 27 является первым и вторым выходом вычислительного блока 14, выход блока 29 деления является вторым выходом вычислительного блока 14.

Устройство работает следующим образом.

Блок 8 управления вырабатывает так-, . товые импульсы, поочередно появляющиеся íà его выходах. При этом частота первого выхода более высокая (фиг.2) и выбирается из условий необходимости фиксировать короткий импульс с выхода первого дискриминатора 15. Второй выход имеет более низкую частоту

3589040 следования импульсов, определяемую с коростью движения измеряемого проката. Она устанавливается такой, чтобы цикл работы устройства не превышал

S времени прохождения передним концом

vçäåëèH расстояния между цвумя рядом стоящими фотоцатчиками 1, При нахождении первого HS-триггера 9 в единичном состоянии тактовые импульсы с второго выхода блока 8 управления поступают через второй элемент И 3 на вход суммирования реверсивного счетчика 11 управления коммутатором, который послецовательно подключает сигналы Фотоцатчиков 1 к первым входам первого дискриминатора 15 и вычислительного блока 14. Счетчик также считает каждый тактовый импульс, прошед- ший через первый элемент И 3. При от- 2О сутствии изделия в поле зрения фото. ° датчиков 1 после опроса незасвеченных фотодатчиков сигнал с выхода переноса счетчика 6 переключает первый ВЬтриггер 9 в нулевое состояние, пере- 25 водя поступление тактовых импульсов блока 8 управления через второй элемент И 4 на вход вычитания реверсивного счетчика 11 управления коммутатором, в результ ате чего опрос Фотодатчикон 1 начинается в обратной последовательности, Обратный счет продолжается цо тех нор, пока счетчик r I управления коммутатором не перейдет в состояже "О" и не соединит второй выход коммутатора 2 с его нулевым вхо35 дом, на котором постоянно присутствует сигнал имитирующий заснеченный Фотоцатчик 1. В результате очередной им-. пульс с первого выхода блока 8 управ- 4О ления проходит через четвертый эле-" мент И 9, устанавливает первый триггер 9 в единичное состояние, в счетчик 6 незасвеченных Фотоцатчиков запи45 (и — количество воз можных нез асвеченных или несработавших Фотодатчиков 1 ° допускаемое при работе устройства), II 11 а в блок 7 считывания заносится 0

При этом направление опроса фотодатчи- 50 ков 1 изменяется на прямое.

Таким образом, при отсуствии изделия в поле зреьия Фотодатчиков 1 вбпок 7 считывания постоянно заносится нулевое состояние счетчика 11 управ ленин коммутатором, и сам счетчик 11, управляет циклическим Реверсивным сканированием фотодатчиков 1 в пределах

I-n..При появлении проката в поле зрения базовоГо фотодатчика 10 он вырабатывает сигнал, по которому шифратор 12 базового расстояния формирует код базового расстояния, Кроме того, по это-, му сигналу срабатывает одновибратор

20 и устанавливает второй триггер 18 в единичное состояние, при котором разрешается запись соСтояний реверсивного счетчика 11 управления коммутатором в блок 7 считывания, Дальнейшее продвижение проката вызывает срабатывание пирометра 13, который Формирует сигнал, пропорциональный температуре изделия (1) где К вЂ” постоянная величина

Т - темгература тела.

При дальнейшем продвижении изцелия оно попацает в зону зрения первого фотоцатчика, на выходе которого сигнал соответствует зависимости

1 1 1 }- с . (2) где Š— энергия, излучаемая абсолютно черным телом;

d — зона зрения Фотодатчика, При этом дня температуры проката

T для выбранного сечения, находящегося на заданном расстоянии от начала зоны зрения этого фотодатчика, например d величина сигнала будет ранна г -М™;1 гТ 1 (3) где 6 — постоянная Стефана Больцмана.

Поэтому такая величина напряжения формируется вычислительным блоком 14 и подается на вход первого дискриминатора 15 с первого выхода вычислительного блока 14, Формирование этого сигнала произвоцится вычислитель-. ным блоком 14 следующим образом (фиг. 3).

Напряжение пирометр а, подаваемое на втор1й вход вычиспительного блока

I4 и соответственно на операционный усилитель 23, умножается им на постоянную величину 1/1; и на выхоце его равно:

U„W арр 1/k, К 1/k Х .

Напряжение Uö=Т умножается на блоках 24 и 25 умножения на выходах коЭ

2 торых получается величина Т, На блоке 26 умножения производится перемножение величин Т, и на выходе его получается величина Т . Напряжение U с .Ф выхода блока 26 умножения поступает на операционный усилитель 27, где умножается на величину k2, и на его вы1589040 ходе, который является также и выхо-. дом вычислительного блока, ранно 1с 2

Поэтому при достижении передяям концом проката сечения, находящегося на расстоянии d< от начала эоны зрения, сигналы U поступающие с коммутатора 2, управляемого счетчиком

11 управления коммутатором, и сигналом U< > поступающая с перного выхоца вычислительного блока 14 соответственно на первый и второй вход дискриминатора 15 равны друг другу, и на его выходе появляется сигнал. 15

Оцновременно с этим на втором выходе вычислительного блока 14 формируется неличина напряжения, соотнетстнующая величине d заполнения зоны зрения Производится это в вычисли 20 тельного блоке 14 следующим образом (фиг, 3 ), Поступающее на первый нход вычислительного блока 14 напряжение с коммут атор а, р ан ное 25

U=kZhd=kGhT d=k Т д. (4 ) умножается операционным усилителем

28 на величину 1/k и на его выходе 5 равно

U,, 1/1 =,Г а.

На входы блока 29 целения поступают напряжения U«и U » и на его выходе вырабатывается сигнал, равный d и прецст.анленный аналоговым сигналом, т. е.

U<> =-„— -=-T>-=d „

Сигнал со второго выхода вычислительного блока 14 поступает на первый вход быстродейстнующегo аналого-. цифрового преобразователя 17 и если нторой RS-триггер 18 находится н ециничном состоянии (выхоц его разрешает раооту анало ro-цифр оного преобр аз онат ел я

17) на.его выходе формируется цноич- 45 ный коц, равный величине d., 1

При появлении сигнала с выхода nepsoro дискриминатора 15 тактоный импульg поступающий.с первого выхода блока 8 управления, проходит через . третий элемент И 5, в результате. чего

1 уст ананлин ает ся (подтверждается ) в единичное состояние первый RS-триггер

9. а в счетчик 6 незасвеченных фотоЭ датчиков з аписынается дополнительный код числа п, в блок 7 счит»гнания заносится номер ср аботаншегося фотодатчика, находящийся н счетчике 11 управления коммутатором, При этом также поцтверждается направление опроса фотодатчикон 1, определяемое состоянием первого HS-триггера 9, В цальнейшем цикл опроса осуществляется относительно последнего засвеченного изделием фотодатчика 1, т,е. зона сканирования фотодатчикон 1 перемешается синхронно с передней кромкой измеряемого изцелия, а в блок 7 считывания постоянно заносится номер последнего засвеченного фотодатчика 1 точного отсчета, соответствующий положению изделия н поле зрения фотодатчикон 1. .При обратном цнижении передней кромки измеряемого изцелия в поле зрения фотодатчиков 1 зона сканирования также смещается в обратную сторону, поскольку изменение направления опроса на прямое может быть вызвано только засвеченным фотоцатчиком

Во время нахождения проката под базовым фотодатчиком 10 и в зоне фотодатчика 1 в блоке 7 считывания находится номер послецнего эасвеченноно фотодатчика М, в шифр атор е 12 б аз оного расстояния — базовая длина L g а в аналого-цифроном преобразователе

l 7 - величина d положения проката относительно начала эоны заснеченного фо.то дат чик а, Поэтому положение переднего конца проката относительно базового фотоцатчика с использованием указанных неличин может быть подсчитано по зависимости + + . (5 )

При прохождении задней кр омки проката мимо базового фотоцатчика 10 в момент достижения равенства напряжений с третьего выхода вычислительного блока 14, которое вычисляется по формуле (3), и с выхода фотодатчика

10 (это равенство наступает при нахождении заднего конца проката н заданном сечении зоны зрения) на выходе. второго дискриминатора 16 появляется сигнал, устанавливающий второй HSтриггер. 18 в нулевое состояние, При этом запрещается вписывание информации н блок 7 считывания и запрещается работа .аналого-цифроногс преобразователя 17. В этом случае по формуле (5 ) можно подсчитать длину проката. Постоянное слежение за передней кромкой измеряемого изделия исключает необходимость опроса большого количества незаснеченных датчиков, поэто15 89040

10 му эона сканирования может быть выб" рана в пределах n=2-3 фотодатчика, Таким образом, за счет исключения влияния температуры проката прецлага:емое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает более точное измерение длины и определения положения проката. 10

Формул а из обр ет ения устройство дпя измерения длины и . определения положения проката, содер- 15 жащее фотодатчики, соединенный с ними коммутатор, первый, второй и третий элементы И, счетчик нез асвеченных

Фотоцатчиков, блок считывания, реверсивный счетчик управления коммутато- 20 ром, баз оный фотодатчик, соединенньж с ним шифр атор б as о во го р ас стояния, первый RS-триггер и блок управления ° первый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а . второй его выход соединен с первыми входами первого. и второго элементов

И, вторые вхоцы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого R S-триггера, выход 30 третьего элемента И соединен с первым входом блока считывания, с установочным входом счетчика незасвеченных фотодатчиков и S-входом первого RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом счетчика незасвеченных фотодатчиков, суммирующий вход которого и суммирующий вход реверсивного счетчика управления коммутатором. соединены Q выходом первого элемента И, выход вто-.40 рого элемента И соецинен с вычитающим входом реверсивного счетчика управления коммутатором, выходы которо-. го соединены с соответствующими входами блока считывания и коммутатора, нулевой вход которого предназначен для постоянной иммитации сигнала засветки фотодатчика, о т л и ч а ю " щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено пирометром, вычислительным блоком, . аналого-циф" ровым преобразователем, вторым НБтриггером, одновибратором, четвертым элементом И и двумя амплитудными дискриминаторами, выход первого из которых соединен с вторым входом третьего элемента И, первый выход коммутатора соединен с первыми входами первого амплитудного дискриминатора и вычислительного блока, с вторым входом которого соединен выход пирометра, первый выход вычислительного блока соединен с вторшм входом первого амплитудного дискриминатора, второй выход вычислительного блока соединен с первым входом - аналого-цифрового преобразователя, второй. вход которого и третий вход блока считывания соецине" ны с прямым выходом второго RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом второго амплитудного цискриминатора, à S-вход соединен с выхоцом оцновибратора, выход базового фотодат-, чика соединен с входами одновибратора и первыми входаьы второго амплитуд- ного дискриминатора и шифратора базового расстояния, второй выход коммутатора соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, Б-вход первого RS-триггера соединен с выходом четвертого эле- мента И, а третий выход вычислительного блока соединен с вторым входом второго амплитудного дискриминатора. !

1589040

ЛОХи1Я

Составитель Л, Крюкова

Техред М.Дидык Корректор Н. Король

Редактор Т. Парьенова

Заказ 2530

Тир аж 506

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР!!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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