Вычислительное устройство для дифференциальных фотоимпульсных измерителей геометрических размеров изделий

 

(iii 742707

Союз Советскмн

Социалистических республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2 Я5.77 (2t } 2365398/18-2 с присоединением заявки K— (23) Приоритет

Онубликовапо25 06 80. Бюллетень,% 23 дата опубликования описания > т 06 80

Ñ51) M Кл.

G 01 В 19/37

Государственный квинтет

l30 делам изобретений и етнрытий (53) УДK 531.71 (088.8) (72) Авторы изобретения

П. П. Королько, И. А. Аронов и А. Ф. Васильев (7t) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ДИФФЕРНЩИАЛЬН ЫХ ФОТОИМПУЛЬСН ЫХ

ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ

ИЗ.БЕЛИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, может быть использовано в устройствах для измерения ширины движущегося горячего проката.

Известно вычислительное устройство для дифференциальных фотоимпульсных измерителей геометрических размеров изделий, содержашее два идентичных канала обработки видеоимпульсов, каждый о из которых содержит формирователь рабочих импульсов и формирователь тактовых импульсов, вход которого соединен со входом формирователя рабочих импульсов и с выходом фотоголовки измерителя E5 измерительный блок, соединеннь и входами с выходами каналов обработки видеоимпульсов, блок преобразования результатов измерения, соединенный входами с выходом измерительного блока и выходом одного. 20 из формирователей рабочих импульсов, и индикатор, соединенный входом с выходом блока преобразования результата измерения flj

Однако при измерении изделий известным устройством, например ширины слябовр имеюших значительную толщину, появляется погрешность измерения, зависяшая от собственной толшины измеряемого изделия, а также его положения в полях зрения сканируюшпх фотоголовок.

Белью изобретения является повышение точности результата измерения.

Это достигается тем, что каждый канал снабжен блоком сравнения длительности видеоимпульсов, входы которого подключены к выходам формирователей ра— бочих и тактовых импульсов, а измерительный блок выполнен в виде схемы, состояшей из масштабного генератора, соединенного входами с выходами блока сравненич длительности видеоимпульсов, счетного узла, включаюшего генератор фиксированной частоты, соединенного первым входом с выходом масштабного генератора, и триггера, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя рабочих импульсов, второй вход — с

742707 разом. выходом счетного узла, а выход — со входом блока преобразования результата измерени й, Кроме того, блок сравнения длительности видеоимпульсов выполнен в виде триггера, первый вход которого соединен с выходом формирователя рабочих импульсов, а второй вход — с выходом формирователя тактовых импульсов, ждущего мультивибратора с длительностью импульса, I0 равной половине времени сканирования гголя зрения фотоголовок, вход которого соединен с выходом триггера и коньюнктора, входы которого соединены с выходом ждушего мультивибратора и одним выходом 15 триггера, а выход-с одним из входов масштабного генератора. При этом генератор фиксированной частоты рассчитан на частоту, которая относится к частоте масштабного генератора, как расстояние от 20 фотоголовок измерителя до измеряемой поверхности к толшине изделия.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 — эпюры напряжения в характерных точках схемы. 25

Устройство содержит два идентичных канала 1 и 2 обработки видеоимпульсов.

Канал 1 включает формирователь 3 рабочего импульса, соответствуюшего моменту развертки левой кромки изделия, 50 и формирователь 4 тактового импульса, соответствуюшего окончанию сканирования.

Канал 2 включает формирователь 5

35 рабочего импульса, соответствуюшего моменту развертки правой кромки изделия, и формирователь 6 тактового импульса, соответствую шего началу сканирования.

Кроме того, устройство включает бло40 ки 7 и 8 сравнения длительностей видеоимпульсов. Блок 7 выполнен в виде триггера 9, ждушего мультивибратора 10 с длительностью импульса, равного половине времени сканирования, и коньюнктора

11. Блок 8 включает триггер 12, мультивибратор 13 и коныонктор 14. Импул сы с блоков 7 и 8 сравнения управляют работой масштабного генератора 15 с регулируемой частотой.

Счетный узел 16 содержит первый

50 счетчик 17, считаюший импульсы масштабного генератора, второй счетчик 18, запоминаюший в обратном коне информацию первого и генератор 19 фиксирован55 ной частоты, который включается от триггера 20, Масштабный генератор 15, счетный узел 16 и триггер 20 образуют измерительный блок. ф

Результат измерения формируется в блоке 21 преобразования результата измерения и индицируется на индикаторе 22.

Фотоголовки 23 и 24 измерителя выдают в каналы 1 и 2 видеоимпульсы, получаемые от изделия 25, размер которого "В подлежит измерению. Фотоголовки при измерении устанавливаются на номинальный размер "Be . Измеряется отклонение размера "В" от номинального разме— ра "Be".

Работает устройство следуюшим об—

При сканировании краевых зон изделия

25, находящихся в полях зрения фотоголовок 23 и 24, формируются винеоимпульсы, показанные на эпюрах а,в . В моменты Ь1 . сканирования кромок изделия формирователи 3 и 5 вырабатывают рабочие импульсы, а в моменты с2, + формирователи 4 и 6 вырабатывают рабочие импульсы, соответствующие нля началу, а для -с — окончанию сканирования

2 полей зрения фотоголовок 23 и 24. Формирование рабочих и тактовых импульсов производится любым из известных методов обработки пологих фронтов видеоимпу льсо в, Измеряемая величина, без учета погрешности, пропорциональна временному сдвигу рабочих импульсов - . —. „(q ).

Представление этого временного интервала в вид, удобный для индикации, производится в блоке преобразования 21 результата измерения.

Для учета в окончательном результате измерения погрешности необходимо про. извести сдвиг одного из рабочих фронтов на величину

Ф где 0 — длительности, пропорциональЬЬ1,а ные отклонениям кромок измеряемого изделия от оптических осей фотоголовок.

Причем формула (2) справедлива только при условии В,рО,, 0т.е. при отклонении кромки во внешнюю от центра устройства сторону, В противном случае необходимо, чтобы

4 31=0 BpHhs1(0 и, -0 при 82 <О

Нахождение "ны ТСИ ее учет B результате измерения проводится следующим образом.

Предварительно в блоках 7 и 8 сравнения выделяются длительности 4 yq (блок

70" Г л,я

40 .45

° ) 4 2

7) и С1, (бпок 8 ), С помощью триггеров

9 и 12 осуществляется преобразование видеоимпупьсов с попогими фронтами в прямоугольные эгпоры (эпюры С,f )), их отрицатепьные фронты запускают ждушие мупьтивибраторы 10, 13 (эпюры Д,Q ), длительности которых равны половине времени сканирования попя зрения фотогоповок 23 и 24, т.е. времени от начала сканирования до пересечения с оптическими осями фотогоповок, перпендикулярных к плоскости измеряемого издепия 25.

Коньюнкторы 1 1, 14 выдепяют разности Г дпитепьностей импупьсов с

Э триггеров 9 и 12 и ждущих мупьтивибраторов 10, 13 (эпюра ь дпя конью ктора

11 Я- дпя коньюнктора 14), причем длительности импульсов с триггера 9 и

12 должны быть больше длительностей со ждущих мупьтивибраторов 10 и 13, т.е. Ь Ь.1 > 7 Р, иначе

В дальнейшем полученные вечичпны

С рЛ и (ьь умножаютсч на коэффициент 4((Н-й) Лпя этого импупьсы С<> и C управляют масштабным генератором 15.

В резупьтате на с;четчик 17 счетного узпа 16 выдается копичество импульсов, пропорциональное сумме длительностей импульсов Г, .Л и Г ц g . Частота масштабного генератора 15 пропорционапьна толщине Ь измеряемого изделия, После окончания счета информация со счетчика 17 переписывается во второй счетчик 18 в обратном коде. С этого момента блоки 7 и 8 выделения готовы к определению вепичины Г, л .2 в спедующий цикл измерения. А информация во втором счетчике 18 может быть в любой момент преобразована во временной интервал Ср . Так, в момент Ь4

t (момент сканирования кромки издепия фотогоповкой 1-го канала в спедующий период измерения) рабочий импульс с формироватепя 3 поступает на триггер 20, перебрасывая его в состояние "1 (эпюра к). При атом запускается генератор

19> который начинает считывать информацию со второго счетчика 18. Как только количество импульсов генератора 19 прошедших на второй счетчик 18, станет равным количеству импульсов, поступивших от масштабного генератора 15 на первый счетчик 17, нв выходе второго счетчика 18 формируется сигнал, переводящий триггер 20 в исходное состояние (эпюра r.) . .Одновременно запирается генератор 1!, я Iloëîæèòñпi íè0 фI г пт, формирующи йся ня выход» триггера 20, поступает ня вход бпокя 21 преобразования резупьтатя измерения вместо рабочего импульса с формирователя 3.

Величина временного сдвига С между ! поступившим в момент г, на вход триггера 20 рабочего импупься и положительным фронтом с его выхода (эпюря к) опредепяется вепичинами откпонени и кромок иэделия от оптических осей фотоголовок, а также отношение м частот g м ясштабл ного генератора 15 и $ -генератора фик2 сированной частоты 19.

Выбирая Х.1 I Е = h (М-3-), получим этот временной сдвиг в соответствии с формулой (2), т.е. C g.

Окончательный результат измерения, сформированный в блоке 21 преобразовав ния результата измерепия с помощью рабочего импупься с формирователя 5 (мо— ! 1 мент -с ) и положите. ь огс; фронта с триггера 20 (момент $, - с ), будет равен (эпюра >.и ): с.>>--4 . — „t,, т.е. из него будет пскпючена погре ця;ость Я .

Учетрассчитывяемoii погрешности производится B следующем периоде сканирования. Временное запаздывание, равное одному периоду, нежит в пределах 3-20 мс в зависимости от типа фотогоповок. Учи тывяя, .что реальное поперечное пере.".ещение проката довоп Жо медпенное (период значительных колебаний состявпяет

Ф квк правило, несколько секунд), такая задержка не вносит динамической погрешности измерения.

Единственным параметром, требующим предварительного ввода в устройство, является толщина Ig измеряемого проката, от веки пшы которого выбирается частота масштабного генератора 15. Прп необходимости управление этой частотой может быть выполнено дистанционным и про— изводится вручную оператором ипи автоматически системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) .

Использование изобретения для измерения ширины топстоппстового проката, например, слябов, позволит значительно поднять точность измерения, доведя ее до значений, получаемых на измерителях ширины тонких полос.

Особенно эффективно будет использование изобретения на станах, где по ряду технологических и других причин не удается B месте предполагаемой установки прибора производить ограничение поперечных перемещений, что до сих пор прс пят742707 ствовало внедрению изм ритолей ширины на подобных станах.

Формула изобретения

1. Вычислительное устройство для дифференциальных фотоимпульсных измерителей геометрических размеров изделий, содержащее два;идентичных канала обработки видеоимпульсов, каждый из ко- 16 торых содержит формирователь рабочих импульсов и формирователь тактовых импульсов, вход которого соединен со входом формирователя рабочих импульсов и с выходом фотоголовки измерителя, из- И мерительный блок, соединенный входами с выходами каналов обработки видеоимпульсов, блок преобразования результатов измерения, соединенный входами с выходом измерительного блока и выходом од- 20 ного из формирователей рабочих импульсов, и индикатор, соединенный входом с выходом блока преобразования результата измерения, о т л и ч е ю щ е е с я тем, что, с цегью повышения точности ре-2> зультата измерения, каждый канал снабжен блоком сравнения длительности видеоимпульсов, входы которого подключены к выходам формирователей рабочих и тактовых импульсов, а измерительный блок вы- Зо полнея в виде схемы, состоящей из масштабного генератора, соединенного входами с выходами блока сравнения длительности видеоимпульсов, счетного узла, включающего генератор фиксированной час-35

8 тоты, соединенного первым входом с вы ходом масштабного генератора, и триггера, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя рабочих импульсов, второй вход — с выходом счетного узла, а выход — со входом блока преобразования результата измерения.

2. Вычислительное устройство по п,1, отли чающееся тем, чтоблок сравнения длительности видеоим пульсов выполнен в виде триггера, первый вход которого соединен с выходом формирователя рабочих импульсов, .а второй вход— с выходом формирователя тактовых импульсов, ждущего мультивибратора с длительностью импульса, равной половине времени сканирования поля зрения фотоголовок, вход которого соединен с выходом триггера,и конюнктора, входы которого соединены с выходом ждущего мультивибратора и одним выходом триггера, а выход- с одним из входов масштабного генератора.

3. Вычислительное устройство по и. 3„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что генератор фиксированной частоты рассчитан на частоту, которая относится к частоте масштабного ; как расстояние от фотоголовок измерителя до измеряемой поверхности к толщине изделия.

ИстОчники инфОрм&ции, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР м 381888, Kn. G 01 в 19/37, 1971 (прототи и) .

742707 фиг.2

Составитель П. Юров

Редактср Л. Народная Техред H. Бабурка Корректор И. Муска

Заказ 3449/36 Тираж 801 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент; г. Ужгород, ул. Проектная, 4