Способ определения степени заполнения движущихся транспортных средств и устройство для его осуществления
Союз Советскик
Социалистических
Республик
<> 661244 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01087 á (21) 2391243/18-10 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет
Опубликовано 0 5057 9. Бюллетень М 1 7
Дата опубликования описания 05. 05. 79 (51) М. Кл.
6 01 F 23/00
G 01 F 23/28
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (S3) УДК 534. 232. (088.8) {72) Авторы изобретения
И.А.Прудов, Л.Н.Руднев, О.А.Прудов и Н.Г.Горемыкин (71) Заявитель
Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской
Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАПОЛНЕНИЯ
ДВИЖУЩИХСЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области измерительной техники, преимущественно звуколокационной, и может быть использовано на горнодобывающих предприятиях для автоматизированного учета объема добытого полезного ископаемого во время его пе.ревозки внутришахтным, железнодо:рожным или автомобильным транспортом.
Известны способы и устройства для измерения уровня заполнения технологических емкостей и бункеров, основанные на эвуколокации.
Однако известные способы не могут быть использованы для автоматического измерения степени заполнения движущихся транспортных средств, поскольку не предназначены для это- го (1) . Кроме того, большинство из них требует периодической ручной калибровки аппаратуры с целью кор.ректировки режимов измерительного устройства при изменении внешних условий или параметров объекта локации. В этих способах не предусматривается защита от грубых ошибок, возможных при потере на приеме акустических импульсов вследствие зеркального отражения или сильного
2 рассеяния на отдельных участках лоцируемой пов ерхнос ти транс портируе мого материала. Они имеют низкую точ ность, обусловленную малым числом измеряемых точек на лоцируемой поверхности. Известные способы предназначеиы для регистрации абсолютнйх значений измеряемых расстояний и для определения степени заполнения транспортных средств требуют дополнительного перерасчета результатов измерений.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения степени заполнения движущихся транспортных средств, включающий формирование управляющих сигналов, акустическую локацию поверхности транспортируемого материала, формирование измеряемых и эталонного интервала времени, выделение и квантование разностных. интервалов времени, суммирование импульсов кван тования, усреднение и цифровую индикацию результата. Устройство для
его реализации содержит блок управления, соедийенный с вычислительным устройством и со входом управления измерительного блока, соединенного с акустическими датчиками
661244 и входом синхронизации блока формированйя эталонного интервала времени, ко входу которого подключен акустический датчик, узел сравнения, входы которого подключены к выходам измерительного блока и блока формирования эталонных интервалов времени, а выход — к блоку квантования и к вычислительному устройству, выход которого подключен к блоку цифровой индикации (2).
Однако известный способ недостаточно точен, а устройство довольно сложно»
Целью изобретения является повышение точности измерений и надежнос ти устройства.
Эта цель достигается благодаря тому, что формируют эталонный интервал времени путем синхронной локации фиксированной отражающей поверхности, квантуют его пропорционально глубйне транспортных средств, суммируют в каждом периоде посылок импульсы квантования раздельно для разностного и эталонного интервалов времени и по разрешающему сигналу,. соответствующему промежутку времени между соседними разностными интервалами, вырабатывают цифровой код текущего значения степени заполнения транспортного средства в точке измерения, а затем,используя управляю- щйе сигналы, аналогичио последовательно усредняют результат.
В устройстве же блок квантования выполнен в виде генератора импульсов, пересчетного триггера и двух схем еовпадения, первые входы которых соединены с выходами узла сравнения и блока формирования эталонного интервала времени, их вторые входы соответственно подключены к генератору импульсов и выходу пересчетного триггера, счетный вход которого соединен с генератором импульсов, а их выходы подключены к информационным входам вычислительного устройства.
Предлагаемый способ характеризуется полной неэавиСйм 5Стью результатов измерений от изменений внешних условий,температурного дрейфа параметров электронной схемы и не требует коррекции показаний.< Это обусловлено тем, что изменение внешних условий виэйвает пропорциональные изменения как измеряемых, так и эталонных интервалов времени. Аналогично температурный дрейф параметров, например периода следования квантующих импульвЂ- сов, вызывает пропорциональные изменения числа импульсов квантования, соответствующих глубине транспортйого средства,и уровню его заполнения в точках измерения. Поскольку для дальнейшей цифровой обработки используются отношения этих величин, вычисВагон 1 находится в зоне действия блока 2 управления, представляющего собой устройство для контроля передвижения транспортных средств.
К выходу С блока 2 подключен вход управления измерительного блока 3, соединенного с измерительными акустическими датчиками 4. Один из вы40 ходов блока 3 соединен со входом синхронизации блока 5 формирования эталонных интервалов времени. К блоку 5 подключен эталонный акустичес-кий датчик 6, установленный на расстоянии h напротив фиксированной отражающей поверхности 7. Выходы блоков 3 и 5 соединены со входами узла 8 сравнения временных интервалбв, предСтавляющего собой схему совпадения. Выходы блока 5 и узла 8 подключены к блоку 9 квантования, который соединен с цифровым вычислительнык устройством 10 Входы вычислительного устройства 10 соединены также с выходами блока 2 управлейия и узла 8 сравнения, а . к его выходу подключен блок цифровой индикации 11.
Блок 9 квантования содержит генератор 12 импульсов, соединенный . со счетным входом триггера 13 и входом схемы 14 совпадения. Выход: триггера 13 соединен со входом второй схемы 15 совпадения, другие входы схем 14 и 1 5 являются входами блока 9 и подключены к информацион5
30 ляемых непосредственно после каждо.1 го измерения, то результа" несмотря на дрейф параметров, практически остается неизменным. При этом период следования квантующих импульсов ограничивается только быстродей ствием используемых элементов цифровой техники. Практически он может выбираться произвольно в широких пределах, в том числе и не кратным целой единице длины, например равным 1/5 или 1/20 см и т.д. Это умен шает погрешность дискретной обработки информации.
Кроме тоГо, применительно к изме рению степени заполнения рудой железнодорожных составов данный способ снижает погрешность измерений, возникающую за счет неравномерности скорости движения состава. Для этого предусматривается последовательное определение средних коэффициентов заполнения: вначале по каждому вагону, а затем - по составу в целом. Выходные сигналы в стан дартной цифровой форме могут быть использованы B автоматизированной системе управления производством (АСУП) .
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
661244 ным входам устройства 10, которое состоит из нескольких каскадно включенных однотипных вычислительных блоков 16 17 и 18. В каждом из
Этих блоков входы Х и У являются информационными, вход 7. — Управляющим. На выходе Q воспроизводится функция Q= X/Ó по разрешающему сигналу на входе г.. Выход Q блока 16 соединен со входом Х блока 17, вхдды X блока 16 и Х блока 17 соединены с выхо) ой уэла" 8 сравнения, Выход Q блока 17 соединен со входом Х блока 18, входы Z блока 17 и У блока 18 соедйнены с выходом В блока 2 управления.
Вход 2 блока 18 соединен с выходом
С блока 2 управления, выход 7 блока
18 — c блоком 11 цифровой индикации и является выходом всего устройства.
Он может быть использован для подключения к АСУП, С этой же целью предусмотрен выход промежуточного результата с выхода Q вычислительного блока 17.
На фиг. 1 приняты геометрические размеры: расстояние между измерио тельными акустическими датчиками 4 и дном вагона 1; и — измеряемое расстояние до
1 лоцируемой поверхности руды в период посылки 1 зондирующего импульса;
dl уровень заполнения вагона рудой в 1 — и точке измерения; геометрическая глубина ваТ гона.
На фиг. 2.приняты следующие обозначенияг
t . -моменты начала отсчета о, интерв алов времени, с оотв е тс тв ующие моментам посылок зондирующих импульсов; (— период следования зондирующих импульсов; à — эталонный интервал време0 ни, получаемый на выходе блока 5 при локации отражающей поверхности 7; В „ вЂ, измеряемый интервал времени, получаемый на выходе блока
3 при локации поверхности руды в вагоне 1;
A AN - число импульсов квантова1 ния, заполняющих разностные интер-. валы г1; а.T — период следования импульК Сов, квантующих эталонный интервал о, К вЂ” число импульсов кв а н тов аТ ния, заполняющих эталонный интервал о. При прохождении состава с рудой под акустическими датчиками 4 блок 2 управления с помощью системы сигнальных датчиков вырабатывает 2Ио » (2) о Сьв Выходные сигналы блоков 3 и 5 вызывают на выходе узла 8 появление сигналов, соответствующих разностным интервалам времени д Г„= о- С1, которые с учетом выражений (1 и 2) пропорциональны уровням заполнения вагона рудой в точках измерений A<„=2(h И„1lC,ь= 2 д 1„ t С„. (Если во время очередйой посылки Я, происходит потеря отраженного сигнала, то, поскольку. Узел 8 представляет собой схему совпадения, работающую в положительной логике, сигнал на его выходе в этом случае ра55 вен нулю т.е. отсутствует (фиг. 2) . ° ° TàêHM образом автоматически исключаются из результатов измерений те периоды посылок, в которых отраженные сигналы по указанным ранее причинам не вызывают срабатывание измерительного блока 3. При измерениИ степени заполнения рудой железнодорожных составов потери отраженных сигналов по тем или иным причинам составляют 10-15 Ъ 65 от общего числа измерений. 40 сигналы управления работой всего устройства. На выходе С появляется импульс (сигнал состава), длительность которого соответствует времени прохождения состава под измерительными датчиками 4. На выхо5 де В в течение этого же интервала времени появляется последовательность импульсов (сигналы "вагонов), равных по длительности времени прохождения отдельных вагонов. При 10 этом локомотив и промежутки между вагонами автоматически исключаются из измерений. При наличии. разрешающего сигнала на выходе С блоха 2 измерительный блок 3 с помощью датчиков 4 осуществляет последовательную непрерывную локацию точек поверхности руды в движущемся вагоне 1 по четырем профилям. На выходе блока 3 в каждом периоде посылок Тп появляются импульсы, длительность которых соответствует измеряемым интервалам времени и будет пропорциональна измеряемому расстоянию: С 29 (<) 38 где С вЂ” скорость звука. Синхронно с работой измерительного блока 3 блок 5 с помощью датчика 6 производит лоцирование поверхности 7, находящейся на фиксированном расстоянии Йо . При этом на выходе блока 5 в каждом периоде посылок Т появляются импульсные сигП 35 налы, длительностью 7;о (эталонные интервалы времени) (6) Для упрощения процесса цифрового преобразования и соответствующего повышенйя надежности устройства н нем датчики акустических блоков установлены относительно, уровня дна транспортного средства на расстоянии, равном удвоенной глубине 1 =2É При этом с учетом выражения (5) .. коэффициент деления частоты ГКсле- . дования вмйульсов квантования равен 1/2, т.е. а "- 2. В этом случае "схема блока 9 уйрощается и содержит всего .одну бинарную пересчетную ячейку - триггер 13, работающий 8 счетном режиме. Импульсы, составляющие число 8у, поступают на информационный вход У вычислительного блока 16, где они суммируются, и их сумма, равная Кт преобразуется в цифровой код, аналогичный коду числа 4N . После записи информации по входам Х, У и окончания разностного интервала 4 (, поступающего на управляющий вход 7, в блоке 16 вычисляется отношение 4N 1 определяется соотношением ьй,= дс„(Т„. (4) Импульсы, составляющие число 4Н< с выхода блока 9 поступают на вход )(блока 16, где они суммируются, и их сумма,равная ЬЙ, преобразуется в цифровой код, например двоичный. На другой вход блока 9 с выхода блока 5 поступают эталонные интервалы О . Они преобразуются в число ймпульсов квантования, соответствующее глубине вагона. Это осуществляется путем уменьшения частоты следования импульсов квантования К пропорционально отношению глубины нагона ($7) к расстоянию между уровнем дна и акустическими датчиками ()ЗО) . Обозначим и . — -= — =const, () 0 тогда период следования импульсов, квантующих интернал О, равен аТк.Следовательно, на в тором выхо- . де блока 9 (выход схемы совпадения) в каждом периоде следования Т появляется число квантующих импульсов N>, соответствующее глубине вагона 661244 8 ному) значению коэффициента заполнения К„ н точке измерения М 1 дй„. (7) (т r Последовательность цифроных кодов 5 )(„. поступает на вход Х следующего нйчислительного блока 17, à íà его вход У подается последовательность разностных интервалов ЬT.(, отображающая число достоверных измере10 HHtl e ° Поступление информации на входы Х и У блока 17 продолжается в течение времени действия разрешающего сигнала вагона на управляющем входе Z, поступающего с выхода В блока 2 управления. Таким образом суммируются результаты единичных измерений в пределах каждого вагона. По окончании сигнала вагона прекра- . щается прохождение информации на входы Х, У и вычисляется отношение йк, с сотн е тс тв ующее с ред нему к оэф- фициенту заполнения вагона К (транспортной единицы) Т Ж „ К а-1 —. Ю Аналогично предыдущему последовательность цифровых кодов К. поступает на вход Х вычислительного блока 18, а на его вход У поступают сигналы вагонов с выхода В блока 2, отражающие число вагонов )) в измеряемом состане. Поступление информацйи на входы Х и У бло-. ка 18 продолжается в течение времени действия разрЬшанщего сигнала состава на управляющем входе g „ постуйающего с вЫхода С блока 2.. Та40 ким путем суммируются результаты измерений по всем вагонам в пределах состава. По окончании сигнала состава прекращается прохождение инфор маций на входы Х, у и вычисляется 45 Йк отношение т, соответствующее среднему коэффициенту заполнения железнодорожного состава Кс к,= — „. щ Ф Этот результат поступает в блок l1 цифровой индикации, преобразуется в десятичный код и сохраняется до 55 подхода следующего состана. По переднему фронту следующего сигнаЛа состава происходнт сброс предыду" щих показаний, устройство приводится в исходное состояние и весь цикл 9) измерений повторяется. Способ повышает точность определения степени заполнения движущихся транспортных средств, автоматизирует учет объемов транспортируемого ма65 териала и повышает загруженность транспортных средств. Устройство, 661 244 реализующее данный способ, имеет упрощенную схему и повышенную надежность, что позволяет применить его в автоматизированной системе управления производством. Формула изобретения 1. Способ определения степени заполнения движущихся транспортных средств, включающий формирование управляющих сигналов, акустическую локацию поверхности транспортируемого материала, формирование измеряемых и эталонного интервалов времени, выделение и квантование разностных интервалов времени, суммирование импульсов квантования, усреднение и цифровую индикацию результата, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерений, формируют эталонный интервал времени путем синхронной локации фиксированной отражающей поверхности, квантуют его пропор.ционально глубине транспортных средств, суммируют в каждом перио;де посылок импульсы квантования раздельно для раэностного и эталонного интервалов времени и по разрешающему сигналу, соответствующему промежутку времени между соседними разностными интервалами, вырабатывают цифровой код текущего значения степени заполнения транспортного средства, а затем, используя управляющие сигналы, аналогично последовательно усредняют результат. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее блок управления, соединенный с вычислительным устройством и со входом управления измерительного блока, соединенного с измерительными акустическими датчиками и входом синхронизации блока формирования эта5 лонного интервала времени, ко входу которого подключен эталонный акустический датчик, узел сравнения, входы которого подключены к выходам измерительного блока и блока формир рования эталонных интервалов времени, а выход — к блоку квантования и к вычислительному устройству, выход которого подключен к блоку цифровой индикации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения его надежности, блок квантования выполнен в виде генератора импульсов, пересчетного триггера и двух схем совпадений, первые входы которых соединены с выходами узла сравнения и блока формирования эталонного интервала времени, их вторые входы соответственно подключены к генератору импульоов и выходу пересчетного триггера, счетный вход которого соединен с генератором импульсов, а их выходы подключены к информационным входам вычислительногоо ус тройс тв а, 30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ Р 1074281, кл. 42 с 18, 1967. 2. Толстихин Г.И. Ультразвуко35 вой прибор для измерения коэффициента наполнения черпаков драги. Колыма, 1973, Р 12, с. 21. л АСУП 661244 1S Време Фиг. 2 СосТавитель В.Пирогов Редактор О.Филиппова ТехредС.Мигай;: корректор С Шекмар Заказ 2420/34 1ираж &65 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва Ж-35 Раьчаская наб. 8.4/5 С АХ» ЛВ. Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4
