Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката



Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката
Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката

 


Владельцы патента RU 2458318:

Галиулин Равиль Масгутович (RU)

Устройство содержит массивное неподвижное основание с зоной измерений, оптоэлектронные головки, размещенные по разные стороны от листового проката, продольный электропривод с валками для подачи проката в зону измерений, поперечный электропривод для перемещения оптоэлек-тронных головок перпендикулярно направлению подачи листового проката и персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ). Каждая из оптоэлектронных головок содержит источник излучения, позиционно-чувствительный фотоприемник и фокусирующий и приемный объективы. Входы ПЭВМ подключены к выходам фотоприемников, а выходы - к входам электроприводов. Устройство содержит каретку с П-образным держателем, на противоположных концах которого установлены оптоэлектронные головки, вентиляторы с воздушными фильтрами, встроенные в корпус оптоэлектронных головок. Основание выполнено в виде портала, вдоль горизонтальной балки которого размещены направляющие для перемещения каретки, и снабжено зонами парковки для оптоэлектронных головок, образованными П-образными защитными экранами, прикрепленными к основанию. Источники излучения имеют длину волны излучения менее 0,63 мкм. Каждая из оптоэлектронных головок снабжена светофильтром, размещенным перед приемным объективом и настроенным на диапазон длин волн излучения источника излучения данной оптоэлектронной головки. Технический результат - обеспечение контроля толщины горячего листового проката в условиях производства без остановки технологического процесса. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а более конкретно к средствам для бесконтактного контроля листовых изделий, и может быть использовано в черной и цветной металлургии для измерения (контроля) геометрических параметров горячего листового проката в условиях производства без остановки технологического процесса.

Установление предшествующего уровня техники.

В настоящее время существует довольно большое разнообразие методов и средств контроля толщины листовых изделий. Выбор соответствующего метода и средства контроля зависит от величины подлежащего контролю геометрических размеров объекта, необходимой точности измерений, материала, из которого изготовлен объект, условий, при которых должен производиться контроль, и других факторов.

В рассматриваемом случае из всего разнообразия методов и средств измерения и контроля следует рассмотреть только те, которые используются при автоматическом измерении и контроле. Они подразделяются на контактные и бесконтактные.

Контактные методы и средства контроля основаны на непосредственном контакте измерителя с поверхностью листового изделия. Контролируемое изделие размещается на плоской поверхности рабочего стола. При измерениях производится механическое ощупывание объекта контроля посредством измерительного наконечника. Перемещение наконечника датчиком перемещения преобразуется в электрический сигнал или передается непосредственно на индикатор. Зная базовое расстояние между измерителем и поверхностью рабочего стола можно установить толщину изделия. [1, 2].

Недостатки: форма наконечника и усилие прижатия влияют на результаты контроля. К тому же мерительный наконечник подвержен значительному механическому износу.

Условно к контактным методам контроля может быть отнесен метод, при котором производится измерение зазора между валками прокатных станов. Далее вычитают из полученной величины известную величину зазора при нулевой толщине полосы и вводят поправку на деформацию валков [3].

Бесконтактные методы и средства контроля толщины листовых изделий в основном свободны от указанных выше недостатков.

Известны бесконтактные оптоэлектронные устройства контроля толщины листовых изделий, содержащие источник и приемник излучения, объектив, блок формирования запускающих импульсов, блок выделения и счетчик видеоимпульсов, масштабную линейку и световое табло [4, 5].

Недостатки: сложность конструкции, влияние вертикальных колебаний листа на точность измерений.

Известны бесконтактные оптоэлектронные устройства контроля толщины листовых изделий, содержащие две оптоэлектронные головки, расположенные по разные стороны от объекта контроля [6-9].

Помещение объекта контроля между двумя жестко связанными оптоэлектронными головками исключает влияние на точность измерения его вертикальных колебаний во время движения, поскольку при этих смещениях объекта сумма расстояний от оптоэлектронных головок до его поверхности остается постоянной.

Известны оптоэлектронные устройства контроля толщины листовых изделий, содержащие две оптоэлектронные головки, установленные по разные стороны от контролируемого объекта и состоящие каждая из источника излучения, объективов и линейного или многоэлементного позиционно-чувствительного фотоприемника, выход которого подключен к соответствующему входу блока обработки информации, например персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ) [10-12].

Такие устройства характеризуются сложностью схемного решения.

Известны бесконтактные оптоэлектронные устройства контроля толщины листовых изделий, также содержащие две или более оптоэлектронные головки, установленные по разные стороны от контролируемого объекта и состоящие каждая из источника излучения, объективов и линейного или многоэлементного позиционно-чувствительного фотоприемников, выходы которых подключены к соответствующим входам блока обработки информации [13-16].

Данные устройства работают по сложным алгоритмам, обеспечивающим измерение толщины изделий для случаев, когда лучи оптоэлектронных головок «падают» на контролируемую поверхность под углами, отличными от 90°.

Известно также оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката, содержащее по две формирующие и приемные системы, размещенные симметрично по разные стороны от контролируемого объекта. Каждая из формирующих систем включает в себя источник излучения (лазер), установленные последовательно по ходу его излучения коллимирующий объектив, в фокальной плоскости которого размещен модулятор светового потока, оптический клин, отводящий часть светового потока на фотоприемник и первый сканирующий элемент, состоящий из поворотной платформы с угловым датчиком и закрепленным на ней зеркалом. Каждая из приемных систем включает в себя объектив, формирующий изображение, второй сканирующий элемент, детектор, выполненный в виде четырехквадрантного фотоприемника и набор светофильтров, включающий в себя интерференционный светофильтр на рабочую длину волны излучения. В состав устройства входят также блок обработки, снабженный синхронным детектором, и управляющая ПЭВМ [17].

Световой поток источника проходит через коллимирующий объектив, модулятор светового потока, клин, отводящий часть светового потока на фотоприемник, и попадает на сканирующий элемент формирующей системы. Отражаясь от ее зеркала световой поток попадает на контролируемый объект. Блок обработки определяет угол между оптической осью формирующей системы и направлением падения светового потока на контролируемый объект и далее заносит его в память управляющей ПЭВМ. От контролируемого объекта диффузно-рассеянное излучение попадает на сканирующий элемент приемной системы. Отражаясь от ее зеркала, световой поток проходит через набор светофильтров, объектив и попадает на четырехквадрантный фотоприемник. С него сигнал поступает в блок обработки. Набор светофильтров позволяет пропускать световой поток только рабочей длины волны, частично отсекая фоновое излучение, которое присутствует при производстве горячего проката. Блок обработки имеет электрическую связь с поворотной платформой приемной системы и после анализа пришедшего сигнала дает команду на поиск максимума интенсивности светового потока в диффузно-рассеянном излучении. После того как будет найден указанный максимум, блок обработки определяет угол между оптической осью приемной системы и направлением на максимум интенсивности диффузно-рассеянного излучения. Полученные значения позволяют методом триангуляции получить данные о расстоянии от сканирующих элементов до контролируемого объекта и, далее, вычислить его толщину.

Недостатком данного устройства является сложность его настройки, критичность интерференционного светофильтра к температуре, вибрации, а также к нестабильности его пространственного положения.

Характеристика и критика прототипа.

Наиболее близким изобретением к предлагаемому по наибольшему количеству сходных признаков, технической сущности, схемному решению и достигаемому при использовании техническому результату является оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката, описанное в [18].

Такое устройство, выбранное в качестве прототипа, содержит:

- массивное неподвижное основание, выполненное в виде рабочего стола с зоной измерений,

- две оптоэлектронные головки, размещенные по разные стороны от листового проката, причем каждая из оптоэлектронных головок образована из источника излучения, позиционно-чувствительного фотоприемника и фокусирующего и приемного объективов, а оптические оси источников излучения оптоэлектронных головок лежат на одной прямой,

- продольный электропривод с валками, обеспечивающими подачу листового проката в зону измерений,

- поперечный электропривод, обеспечивающий перемещение оптоэлектронных головок в зоне измерений в направлении, перпендикулярном направлению подачи листового проката,

- и персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ), входы которой подключены к выходам позиционно-чувствительных фотоприемников оптоэлектронных головок, а выходы соединены с входами продольных и поперечных электроприводов.

Данное устройство не обеспечивает измерения в условиях производства горячего проката, так как сам горячий прокат дает сильное фоновое излучение, в результате чего фотоприемник недостаточно эффективно выделяет световое излучение источника (лазера), что, в конечном счете, снижает достоверность контроля.

Технический результат и его достижение.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, а именно обеспечение возможности контроля толщины горячего листового проката при работе устройства в условиях производства без остановки технологического процесса.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что известное оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката, содержащее:

- массивное неподвижное основание с зоной измерений,

- оптоэлектронные головки, размещенные по разные стороны от листового проката, причем каждая из оптоэлектронных головок образована из источника излучения, позиционно-чувствительного фотоприемника и фокусирующего и приемного объективов, а оптические оси источников излучения оптоэлектронных головок лежат на одной прямой,

- продольный электропривод с валками, обеспечивающими подачу листового проката в зону измерений,

- поперечный электропривод, обеспечивающий перемещение оптоэлектронных головок в зоне измерений в направлении, перпендикулярном направлению подачи листового проката,

- и персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ), входы которой подключены к выходам позиционно-чувствительных фотоприемников оптоэлектронных головок, а выходы соединены с входами продольного и поперечного электроприводов,

содержит также

- П-образный держатель, на противоположных концах которого установлены оптоэлектронные головки,

- каретку, на которой закреплен П-образный держатель,

- вентиляторы, встроенные в корпус оптоэлектронных головок и снабженные воздушными фильтрами,

- при этом основание выполнено в виде портала, вдоль горизонтальной балки которого размещены направляющие для перемещения каретки, и снабжено зонами парковки для оптоэлектронных головок, образованными П-образными защитными экранами, прикрепленными к основанию,

- в каждой оптоэлектронной головке используется источник излучения с диапазоном длин волн излучения менее 0,63 мкм,

- а каждая из оптоэлектронных головок снабжена светофильтром, размещенным перед приемным объективом и настроенным на диапазон длин волн излучения источника излучения данной оптоэлектронной головки.

Кроме того,

- продольный и поперечный электроприводы выполнены реверсивными;

- концы направляющих снабжены упорами, ограничивающими перемещение каретки;

- один из валков перед зоной измерений снабжен установленным над ним водоотсекателем, выполненным в виде металлической рамы, на нижней части которой вдоль валка закреплена полоска терморезины, при этом проекция рамы на поверхность валка образует острый угол с образующей валка;

- защитные экраны зон парковок для удобства обслуживания оптоэлектронных головок снабжены съемными панелями;

- вентиляторы оптоэлектронных головок подключены к выходам ПЭВМ.

Заявителем не обнаружены устройства, в которых технический результат достигнут аналогичной совокупностью существенных признаков. При этом проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и другим научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволили установить, что не имеются аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а выделение из перечня аналогов прототипа обеспечило выявление совокупности существенных по отношению к техническим результатам отличительных признаков заявленного изобретения.

Заявителем проведена также проверка соответствия указанной совокупности существенных признаков устройства трем условиям (критериям) патентоспособности.

Проверка соответствия заявляемого устройства условию патентоспособности «Новизна».

Основными признаками, отличающими заявляемое устройство от ближайшего аналога-прототипа, являются:

- наличие П-образного держателя, на противоположных концах которого установлены оптоэлектронные головки,

- наличие каретки, на которой закреплен П-образный держатель,

- наличие вентиляторов, встроенных в корпус оптоэлектронных головок и снабженных воздушными фильтрами,

- выполнение основания в виде портала, вдоль горизонтальной балки которого размещены направляющие для перемещения каретки, и снабжение его зонами парковки для оптоэлектронных головок, образованных П-образными защитными экранами, прикрепленными к основанию,

- использование в каждой оптоэлектронной головке источника излучения с диапазоном длин волн излучения менее 0,63 мкм,

- снабжение каждой из оптоэлектронных головок светофильтром, размещенным перед приемным объективом и настроенным на диапазон длин волн излучения источника излучения данной оптоэлектронной головки.

Кроме того,

- выполнение продольной и поперечной электроприводов реверсивными;

- снабжение концов направляющих упорами, ограничивающими перемещение каретки;

- снабжение одого из валков перед зоной измерений установленным над ним водоотсекателем, выполненным в виде металлической рамы, на нижней части которой вдоль валка закреплена полоска терморезины, при этом проекция рамы на поверхность валка образует острый угол с образующей валка;

- снабжение защитных экранов зон парковок для удобства обслуживания оптоэлектронных головок съемными панелями;

- подключение вентиляторов оптоэлектронных головок к выходам ПЭВМ.

Наличие указанных признаков обеспечивает соответствие всей совокупности признаков условию патентоспособности «новизна». При этом не обнаружены устройства, в которых технический результат достигнут аналогичной совокупностью существенных признаков.

Проверка соответствия заявляемого устройства условию (критерию) патентоспособности «изобретательский уровень».

Для проверки соответствия требованию изобретательского уровня заявителем проведен дополнительный поиск и анализ решений с целью выявления признаков, совпадающих с признаками, отсутствующими у выбранного прототипа, результаты которого показали, что заявленный объект явным образом не следует из известного уровня техники, определенного заявителем.

Другими словами, сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях контрольно-измерительной техники показало, что последние не содержат признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа. Указанное позволяет сделать вывод, что заявленный объект соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

При этом следует отметить, что между совокупностью существенных признаков настоящего изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, поскольку отличительные признаки не были выявлены ни в одном из аналогов, а достигаемый технический результат достигается лишь при совместном использовании всех без исключения известных и отличительных признаков.

Краткое описание чертежей. Сущность изобретения.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами:

- на фиг.1 показан вид устройства спереди;

- на фиг.2 приведен вид устройства сверху;

- на фиг.3 показаны виды основания и держателя устройства с торца и сбоку (вид А-А);

- на фиг.4 приведены электрические связи в устройстве;

- на фиг.5 и 6 показана конструкция водоотсекателя устройства;

- на фиг.7 показаны траектории перемещения светового пятна по поверхности листового проката при измерении его длины и ширины;

- на фиг.8 показаны:

фиг.8,а - спектральное распределение фонового излучения горячего листового проката, где Аф.и. - амплитуда фонового излучения;

фиг.8,б - спектр источника излучения оптоэлектронной головки, где Ки.и. - коэффициент, характеризующий спектр источника излучения (лазера);

фиг.8,в - спектральный коэффициент пропускания светофильтра оптоэлектронной головки, где Nсф - коэффициент пропускания светофильтра;

фиг.8,г - спектральная чувствительность фотоприемника, где Fфп - коэффициент спектральной чувствительности фотоприемника.

Описание конструкции устройства (в статике).

Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката содержит (фиг.1-6):

- массивное неподвижное основание 1 с зоной 2 измерений,

- П-образный держатель 3, на противоположных концах которого закреплены оптоэлектронные головки 4 и 5, размещенные по разные стороны от листового проката 6,

- каретку 7, на которой закреплен П-образный держатель 3,

- продольный 8 и поперечный 9 электроприводы (фиг.4),

- вентиляторы 10, встроенные в корпус оптоэлектронных головок 4 и 5 и снабженные сменными воздушными фильтрами 11 (фиг.4),

- водоотсекатель 12, установленный над одним из валков 13 до зоны 2 измерений (фиг.1, 5, 6),

- и персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) 14 (фиг.2, 4).

Основание 1 выполнено в виде портала, вдоль горизонтальной балки которого размещены направляющие 15 для перемещения каретки 7 и имеет зоны 16 парковки для оптоэлектронных головок 4 и 5, образованные П-образными защитными экранами 17, прикрепленными к основанию 1. При этом защитные экраны 17 зон 16 парковок для удобства обслуживания оптоэлектронных головок 4 и 5 снабжены съемными панелями (не показаны), а концы направляющих 15 имеют также упоры 18, ограничивающими перемещение каретки 7. Основание 1 жестко закреплено на фундаменте 19.

Каждая из оптоэлектронных головок 4 и 5 (фиг.4) образована из источника 20 излучения, позиционно-чувствительного фотоприемника 21, фокусирующего 22 и. приемного 23 объективов, и светофильтра 24, размещенного перед приемным объективом 23, причем оптические оси источников 20 излучения оптоэлектронных головок 4 и 5 лежат на одной прямой.

В каждой оптоэлектронной головке 4 и 5 источник 20 излучения представляет собой источник с относительно узким диапазоном длины волны излучения, причем длины волн в этом диапазоне выбраны меньшими 0,63 мкм. Например, в устройстве, реализованном заявителем, источник 20 выполнен на основе лазера модели DL-LS5010 японской фирмы Sanyo с длиной волны излучения около λ=0,405 мкм (в «фиолетовом» диапазоне).

Примечание. При длине волны около 0,63 мкм «красный» спектр горячего проката 6 имеет максимальную амплитуду.

Светофильтр 24 настроен на диапазон длины волны излучения источника 20 излучения, т.е. пропускает только «соответствующий» спектр, отсекая значительную часть «красного» спектра горячего листового проката 6.

Конструктивно головки 4 и 5 располагаются по разные стороны от контролируемого листового проката 6 и крепятся к держателю 3 таким образом, чтобы луч источника 20 от верхней головки 4 направлялся вертикально вниз, а от нижней головки 5 - вертикально вверх.

Водоотсекатель 12 выполнен на основе металлической рамы 25, к нижней части которой вдоль валка 13 прикреплена полоска 26 терморезины, при этом проекция 27 рамы 25 на поверхность валка 13 образует острый угол α с образующей 28 валка 13.

Продольный 8 и поперечный 9 электроприводы выполнены реверсивными. При этом продольный электропривод 8 связан с валками 13 и вместе с ними обеспечивает подачу листового проката 6 в зону 2 измерений, вывод его оттуда по завершении процедуры контроля для размещения в приемном накопителе 29 или для перемещения листа в обратном направлении при необходимости выполнения повторного контроля (фиг.1, 2).

Поперечный электропривод 9 обеспечивает перемещение держателя 3, а следовательно, оптоэлектронных головок 4 и 5 в зоне 2 измерений во взаимно-противоположных направлениях, перпендикулярных направлению подачи листового проката 6.

Листовой прокат 6 может поступать для контроля, например, после обжимных валков клети 30. При этом вращение валков 13 и обжимных валков клети 30 синхронизировано.

Входы ПЭВМ 14 подключены к выходам позиционно-чувствительных фотоприемников 21 оптоэлектронных головок 4 и 5, а выходы соединены с входами продольного 8 и поперечного 9 электроприводов, а также вентиляторов 10.

Общий контроль за работой устройства осуществляется оператором 31 (фиг.2).

Назначение, функции и особенности конструктивных элементов устройства.

Основание 1, выполненное в виде массивного портала, является главным несущим и связующим конструктивным элементом устройства и обеспечивает его жесткость и устойчивость и во время выполнения измерений.

Держатель 3 предназначен для синхронного перемещения оптоэлектронных головок 4 и 5, размещенных по разные стороны от листового проката 6.

Каретка 7 - конструктивный элемент, предназначенный для перемещения держателя 3. Снабжена электроприводом 9.

Позиционно-чувствительный фотоприемник 21 может быть реализован на основе CMOS-фотолинейки и предназначен для оптоэлектронного преобразования падающего на него светового луча.

Вентиляторы 10 предназначены для обеспечения избыточного давления воздуха внутри оптоэлектронных головок 4 и 5, препятствуя тем самым попаданию туда пыли, других взвешенных частиц, а также препятствуя повышению температуры внутри головок. При этом воздушные фильтры 11 обеспечивают фильтрацию поступающего внутрь головок воздуха.

Защитные экраны 17 предназначены для защиты оптоэлектронных головок 4 и 5 от засветок и механических повреждений.

Клеть 30 с соответствующими обжимными валками обеспечивает обжим листового проката 6.

Водоотсекатель 12 «выдавливает» с прокатываемых листов 6 воду, которая используется для охлаждения валков. Вода не должна попадать на горячие листы, так как формирующиеся при этом «шарики» кипящей воды на поверхности листа 6 будут приводить к искажениям измеряемого профиля и увеличат погрешность измерений.

Принцип действия и работа (описание устройства в динамике).

Листовой прокат 6 перед контролем должен иметь чистую поверхность - его измеряемые участки должны быть очищены от воды, ржавчины, нефтепродуктов и т.п., т.е. на его поверхности не должно быть загрязнений, влияющих на значения толщины объекта контроля.

Перед началом работы в память ПЭВМ 14 записывается программа контроля, эталонные значения толщины листового проката, значения допусков толщины листа и другие данные.

Вначале оптоэлектронные головки 4 и 5 находятся в исходном положении - зоне 16 парковки, внутри защитных экранов 17. По команде с ПЭВМ 14 начинают работать вентиляторы 10.

Оптоэлектронные головки 4 и 5 являются главными измерительными элементами устройства и предназначены для измерения расстояния до поверхности листа 6 методом оптической триангуляции. Принцип действия триангуляционного измерителя основан на измерении расстояний от двух заданных точек пространства, расположенных по разные стороны от контролируемого листового проката 6, до его поверхности, при известном расстоянии между указанными точками:

где h - толщина листового проката 6;

T - расстояние между заданными точками пространства, находящимися по разные стороны от листового проката 6;

Z1 и Z2 - соответственно расстояния от указанных точек до поверхности листового проката. Световое излучение от источника 20 с помощью фокусирующей объектива 22 преобразуется в малое световое пятно на поверхности листового проката 6 (диаметром около 0,1-1,0 мм).

Рассеянное поверхностью проката 6 излучение проходит через светофильтр 24, настроенный на диапазон длины волны излучения источника 20 излучения, т.е. светофильтр 24 пропускает световой поток только рабочей длины волны, отсекая в значительной степени фоновое излучение горячего проката 6.

Прошедшее через светофильтр 24 излучение приемным объективом 23 собирается на CMOS-линейке 21, создавая изображение указанного светового пятна на ее светочувствительной поверхности. Линейка 21 преобразует световое пятно в соответствующие электрические сигналы, поступающие на ПЭВМ 14.

Изменение толщины проката 6 вызывает соответствующее перемещение светового пятна на линейке 21. Другими словами, при таком изменении дальности до поверхности листового проката 6 происходит перемещение светового пятна, а следовательно, его изображения на фотоприемнике 21. Координаты светового пятна на последнем рассчитываются ПЭВМ 14 по параметрам поступающих с фотоприемника сигналов. При этом толщина листа 6 определяется по формуле (1).

Полученные значения толщины программным путем сравниваются в ПЭВМ 14 с эталонным значением толщины. Если отклонения значения толщины листа 6 не превышают заданные допуски, лист 6 отправляется для дальнейшей обработки, если нет - отбраковывается.

При одновременном движении в зоне 2 измерений листового проката 6 и головок 4 и 5 относительно проката 6 можно измерять распределение толщины проката вдоль линии сканирования, т.е. его сечение (фиг.7).

Определение таких параметров листового проката 6 как его длина и ширина основано на программном выявлении резкого изменения значения толщины при попадании светового пятна на кромку (край) листа:

где L и Lш - соответственно значения длины и ширины листового проката;

Xк и Xн - координаты соответственно конца и начала листового проката;

Yл и Yп - координаты соответственно «левой» и «правой» кромки листового проката.

При попадании на кромку листа по указанному признаку оптоэлектронные головки меняют также на противоположное направление перемещения.

Количество N листов 6, прошедших через зону 2 измерений за определенное время, может быть установлено подсчетом количества появляющихся во время измерений сигналов, соответствующих Хк.

Таким образом, описываемое устройство может быть использовано для бесконтактного оптоэлектронного контроля геометрических параметров горячего листового проката. В частности, устройство, реализованное заявителем, используется для контроля толщины листовых заготовок из циркония с температурой в диапазоне (350-800)C° и гафния с температурой в диапазоне При этом расстояние от оптоэлектронных головок 4 и 5 до поверхности листа находится в пределах 300-450 мм.

Проверка соответствия заявляемого устройства условию (критерию) патентоспособности «промышленная применимость»

По мнению заявителя, сведения, приведенные в описании, достаточны для осуществления описываемого устройства. Такое устройство для контроля листового проката не вызывает затруднений при его изготовлении, а возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается, например, его успешным внедрением на одном из предприятий Предуралья.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована, например, в прокатном производстве, с получением технического результата, заключающегося в обеспечение возможности контроля толщины листового проката при работе устройства в условиях горячего производства без остановки технологического процесса.

Указанное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Источники информации

1. Приборы и системы автоматического контроля размеров деталей машин. Рабинович А.Н. Киев: Технiка, 1970, с.220-231.

2. Чудов В.А. и др. Размерный контроль в машиностроении / В.А.Чудов, Ф.В.Цидулко, Н.И.Фредгейм - М.: Машиностроение, 1982, с.238-250.

3. Авт. св. СССР №413376 на изобретение «Способ измерения толщины полосы на прокатных станах». БИ, 1974, №4.

4. Авт. св. СССР №418724 на изобретение «Способ контроля поперечных размеров и профиля изделия». МПК G01B 19/34. Опубл. 05.03.1974.

5. Зарезанков Г.Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размеров проката. М.: Металлургия, 1962, с.37.

6. Авт. св. СССР №113949 на изобретение «Фотоэлектрическое устройство для определения толщины листового проката». Опубл. 09.12.1958 г.

7. Вальков В.М. Контроль в ГАП. Л.: Машиностроение, 1986, с.102-103, рис.3.19.

8. Промышленное применение лазеров / Г.Кебнер, пер с англ. под ред И.В.Зуева, М.: Машиностроение, 1998, с.260-269, рис.16.10.

9. Патент РФ №2256150 на изобретение «Устройство для контролирования толщины доски» МПК G01B 11/06. Опубл. 10.08.2004 г.

10. Патент РФ №2254555 на изобретение «Оптоэлектронное устройство контроля геометрических параметров лопатки». МПК G01B 11/24, 21/20. Опубл. 20.02.2005.

11. Авторское свидетельство СССР №1647249. Фотоэлектрическое устройство для измерения профиля и толщины изделий сложной формы. МПК G01B 21/00. Опубл. 1991, БИ №17.

12. Патент РФ №2346236 на изобретение «Оптоэлектронное устройство контроля объектов сложной формы». МПК G01B 11/24. Опубл. 10.02.2009 г.

13. Авт.св.СССР №1190191 на изобретение «Способ фотоэлектрического определения толщины листового изделия и устройство для его осуществления». МПК G01B 21/02. Опубл. 07.11.1985 г.

14. Авторское свидетельство СССР №1728647 на изобретение «Способ измерения толщины листовых изделий. МПК G01B 11/06. Опубл. 23.04.1992.

15. Авторское свидетельство СССР №1826697 на изобретение «Способ бесконтактного измерения толщины объекта. МПК G01B 11/06. Опубл. 10.06.1996.

16. Авторское свидетельство СССР №1826698 на изобретение «Способ бесконтактного измерения толщины. МПК G01B 11/06. Опубл. 10.06.1996.

17. Патент РФ №2153647 на изобретение «Устройство для контроля линейных размеров по принципу триангуляции». МПК G01B 11/06. Опубл. 27.07.2000 г.

18. Патент РФ №2242712 на изобретение «Способ триангуляционного измерения толщины листовых изделий и устройство для его осуществления». МПК G01B 11/03, 11/06. Опубл. 20.12.2004 г. (прототип).

1. Оптоэлектронное устройство контроля толщины листового проката, содержащее массивное неподвижное основание с зоной измерений, оптоэлектронные головки, размещенные по разные стороны от листового проката, причем каждая из оптоэлектронных головок образована из источника излучения, позиционно-чувствительного фотоприемника и фокусирующего и приемного объективов, а оптические оси источников излучения оптоэлектронных головок лежат на одной прямой, продольный электропривод с валками, обеспечивающими подачу листового проката в зону измерений, поперечный электропривод, обеспечивающий перемещение оптоэлектронных головок в зоне измерений в направлении, перпендикулярном направлению подачи листового проката, и персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ), входы которой подключены к выходам позиционно-чувствительных фотоприемников оптоэлектронных головок, а выходы соединены с входами продольного и поперечного электроприводов, отличающееся тем, что содержит П-образный держатель, на противоположных концах которого установлены оптоэлектронные головки, каретку, на которой закреплен П-образный держатель, вентиляторы, встроенные в корпус оптоэлектронных головок и снабженные воздушными фильтрами, при этом основание выполнено в виде портала, вдоль горизонтальной балки которого размещены направляющие для перемещения каретки, и снабжено зонами парковки для оптоэлектронных головок, образованными П-образными защитными экранами, прикрепленными к основанию, в каждой оптоэлектронной головке используется источник излучения с длиной волны излучения менее 0,63 мкм, а каждая из оптоэлектронных головок снабжена светофильтром, размещенным перед приемным объективом и настроенным на диапазон длин волн излучения источника излучения данной оптоэлектронной головки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что продольный и поперечный электроприводы выполнены реверсивными.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что концы направляющих снабжены упорами, ограничивающими перемещение каретки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один из валков перед зоной измерений снабжен установленным над ним водоотсекателем, выполненным в виде металлической рамы, на нижней части которой вдоль валка закреплена полоска терморезины, при этом проекция рамы на поверхность валка образует острый угол с образующей валка.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитные экраны зон парковок для удобства обслуживания оптоэлектронных головок снабжены съемными панелями.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентиляторы оптоэлектронных головок подключены к выходам ПЭВМ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки, и, в частности, к плазменно-электролитическому оксидированию поверхностей и может быть использовано для определения толщины покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов, например алюминия, титана, магния, циркония, и сплавов на их основе.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины листового стекла. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения по методу оптической триангуляции геометрических размеров, в частности толщины стенки труб в трубосварочном производстве.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, во встраиваемой технологической аппаратуре для оперативного контроля оптических параметров пленок в процессе их нанесения.

Изобретение относится к бесконтактным оптическим методам измерения физических параметров прозрачных объектов, в том числе различных видов стеклотары, листового стекла и прозрачных пленок.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для быстрого измерения толщины твердых и жидких диэлектрических и полупроводниковых пленок и покрытий в диапазоне 10 мкм - 1 мм.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля толщины тонких пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля толщины пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к оптическому зонду и к устройству, содержащему множество таких оптических зондов, предназначенному для измерения толщины нароста инея на аэродинамической поверхности летательного аппарата.

Изобретение относится к области оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения толщины тонких прозрачных пленок

Изобретение относится к оптическим методам контроля слоев наноразмерной толщины в инфракрасном (ИК) излучении и может быть использовано как в физико-химических исследованиях динамики роста переходного слоя на проводящей поверхности, так и в технологических процессах для контроля толщины и однородности тонкослойных покрытий металлизированных изделий и полупроводниковых подложек

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами

Изобретение относится к диагностике состояния контактной сети

Изобретение относится к способу отслеживания и возможного регулирования добавления одной или более поверхностных добавок в бумагоделательный процесс

Способ может быть использован для бесконтактных, непрерывных измерений толщин прозрачной пленки. Способ включает направленное воздействие лучей света на пленку, их полное внутреннее отражение на границе раздела сред и последующую обработку отраженного света. Источник света помещают над пленкой или под пленкой, от которого образуются лучи света, направленные под углами - меньшими предельного угла отражения на границе пленка - воздух и большими предельного угла отражения на границе пленка - воздух. Фиксируют изображение искаженного светового пятна, образованного на твердой поверхности под пленкой в результате полного внутреннего отражения света на границе раздела пленка - воздух, на видеокамеру в течение всего времени измерения, обрабатывают на компьютере, измеряют геометрические размеры светового пятна и определяют толщину пленки по формуле: h=(D-d)/[4tg arcsin (n2/n1)], где h - толщина пленки, D - длина главной диагонали эллипса, аппроксимирующего область светового кольца, d - размер источника света на поверхности, n2 - коэффициент преломления воздуха, n1 - коэффициент преломления материала пленки. Технический результат - создание простого способа, обладающего несложной калибровкой и обеспечивающего возможность прямых непрерывных измерений меняющегося во времени поля толщин прозрачной пленки с малой погрешностью измерения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области бесконтактного измерения плотности пористого материала с использованием измерения коэффициента преломления материала посредством оптической когерентной томографии. При помощи метода оптической когерентной томографии определяют оптический путь, соответствующий прохождению через объект, выполненный из пористого материала и который является сферическим и полым, светового луча, используемого для осуществления указанного метода, определяют толщину объекта, определяют коэффициент преломления пористого материала на основании оптического пути и толщины и определяют плотность пористого материала на основании определенного коэффициента преломления. Изобретение обеспечивает повышение точности вычисления плотности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к установкам для напыления многослойных покрытий нанометровой толщины, используемых, например, в качестве спектральных фильтров для оптических приборов в приборостроении, и может быть использовано для напыления покрытий со строго заданной толщиной и полосой пропускания оптического спектра. Заявляется способ измерения толщин нанометровых слоев многослойного покрытия, проводимого в процессе его напыления, включающий измерение спектра пропускания нанесенного на контрольную подложку покрытия в широком спектральном диапазоне и вычисление толщины напыляемого слоя. Новым является то, что в качестве контрольной подложки используют подложку с предварительно нанесенным слоем достаточной толщины, чтобы в спектральной зависимости отражения и/или пропускания от подложки с предварительно нанесенным слоем появился хотя бы один локальный экстремум или хотя бы одна точка перегиба, при этом само измерение толщины слоя может быть проведено как в режиме измерения спектра отражения, так и в режиме измерения спектра пропускания. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу оценки защитных свойств тонких покрытий от поверхностной деградации (разрушения, эрозии, распыления) защищаемых материалов при воздействии на них высокоэнергетических излучений, преимущественно в вакууме. Отличительная особенность способа оценки стойкости тонких защитных покрытий материалов при высокоэнергетическом воздействии заключается в том, что в качестве воздействия используют фокусированный ионный пучок, а в качестве инструментального средства определения физических параметров разрушений в малых областях образцов используют сканирующий зондовый микроскоп со средствами обработки результатов измерений. Разрушение тонких защитных субмикронных покрытий в виде канавок в них от действия фокусированного ионного пучка определяют по параметрам глубины и/или микрорельефа канавок по величинам их средних линий в сравнении с аналогичными параметрами канавок эталонного образца. Далее производят определение скоростей разрушения защитного покрытия и эталонного образца во времени. По сравнению этих скоростей разрушения судят о степени стойкости защитного покрытия в сравнении с материалом эталонного образца. Технический результат - разработка способа сравнительной количественной параметрической оценки стойкости тонких субмикронных защитных покрытий материалов к воздействию корпускулярных высокоэнергетических потоков, преимущественно в условиях вакуума, моделирующих условия космического пространства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Наверх