Бесконтактное устройство для автоматического управления геометрическими параметрами изделия в процессе его обработки давлением

(56) Заявка Япониикл. 6 01 В 21/06, оп 34ственное объединен57-37806,ублик. 12.08.82. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) БЕСКОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ИЗДЕЛИЯ В ПРОЦЕССЕ ЕГО ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к автоматическим средствам управления процессом гибки труб при изготовлении теплообменных аппаратов. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение технологических возможностей. В корпусах 1 и 2 размещены источник 6 пульсирующего напряжения, цилиндрические линзы 7 и 8 и эк(51)5 В 21 0 7 12 б 01 В 21 06 ран 9, состоящей из микрофотоэлементов 10. Источник излучения расположен в фокусе линзы 7, а экран - в фокусе линзы 8. Резонансная частота селективного усилителя 12 выбирается равной частоте пульсации источника 6. Выход усилителя через логическую схему 13 соединен с блоком памяти 4, связанным с операционной схемой 15. Через цифроаналоговый преобразователь 18 цифровой сигнал с операционной схемы преобразуется в аналоговый сигнал, подающийся на вход компаратора 16. Компаратор сравнивает заданное значение угла гибки с измеренным. Заданное значение подается с блока считывания 17. В процессе деформации трубной заготовки количество затененных микрофотоэлементов однозначно определяет угол изгиба заготовки. В комнараторе происходит сравнение двух сигналов, харак теризующих заданное и измеренное значения угла изгиба заготовки. Разностный сигнал является управляющим сигналом для устройства управления приводом гибочной машины. 3 ил.3 16Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к автоматическим средствам управления процессомгибки труб при изготовлении теплообменных аппаратов.Цель изобретения - повышение точности измерений при одновременном расширении технологических возможностей.На фиг. 1 представлена схема установкиустройства на гибочной машине; на фиг, 2 -функциональная схема устройства; нафиг. 3 - оптическая схема устройства.Бесконтактное устройство для автоматического управления гибкой труб состоит издвух разъемных корпусов 1 и 2, жестко прикрепленных к траверсе 3, в которой установлен в роликовых опорах 4 верхний гибочный валок 5. В устройстве имеется протяженный цилиндрический источник 6 пульсирующего излучения. По ходу излучениярасположены первая и вторая оптическаясистемы, выполненные в виде двух протяженных цилиндрических линз 7, 8 и экран 9,состоящий из микрофотоэлементов 1 О. Приэтом источник 6 излучения и линза 7 укреплены в разъемном корпусе 1, а линза 8 иэкран 9 - в разъемном корпусе 2.Разъемные корпуса 1, 2, устройства закреплены на траверсе 3 таким образом, чтокасательная в точке касания верхнего и нижнего валка проходит посередине междулинзами 7, 8. Вся оптическая система укреплена так, что источник 6 излучения, лизны 7 и 8 и экран 9 параллельны между собой, при этом источник 6 излученияразмещен в фокусе линзы 7, а экран 9 - вфокусе линзы 8. Размеры источника 6 излучения и линз 7 и 8 примерно одинаковы.Кроме того, расстояние 1 между линзами 7 и 8 выбрано так, что оно превышаетдвойное фокусное расстояние линз 7, 8, аименно .)2 г", где Е - расстояние междулинзами 7, 8; Г - фокусное расстояние этихлинз, что обеспечивает четкость теневогоизображения объекта измерения на экранепри любом вертикальном изменении положения этого объекта измерения относительно разъемных корпусов 1, 2,Устройство содержит также импульсныйисточник 11 питания, подключенный к источнику 6 излучения. Введенные в устройство селективные усилители 12 своими входами соединены с выходами микрофотоэлементов 1 О. Резонансная частота селективного усилителя 12 выбирается равной частоте пульсаций источников 6 излучения.Выходы усилителей 12 через логическиесхемы 13 соединены с входами блока памяти 14, выходы которых, в свою очередь, подключены к входам операционной схемы 15,выход которой подключен к одному из входов компаратора 16 к другому входу которого подключен выход блока 17 считывания.Измерительная часть предлагаемого устройства может быть помещена в отдельныйкорпус и удалена из зоны гибки. 6712 4Пульсирующий источник 6 излучения ипервая оптическая система (линза 7) предназначены для формирования пульсирующего с определенной частотой потока параллельных световых лучей, направленных наобъект измерения.Вторая оптическая система в виде цилиндрической линзы 8, предназначена дляформирования теневого изображения объекта с использованием указанного потока из лучения от пульсирующего источника 6, проектируя его на экране 9, и заменяя частьмикроэлементов 10.Логическая схема 13 предназначены дляодновременного пропускания сигналов с микрофотоэлементов 10 в блок памяти 4 и пре образование аналогового сигнала с селективных усилителей в цифровой код.Селективные усилители 12 служат для выделения сигналов с микрофотоэлементов 10только на определенной частоте, равной час тоте пульсаций источника 6 излучения.В устройстве имеется цифроаналоговыйпреобразователь 18, который предназначендля преобразования цифрового сигнала соперационной схемы 15 в аналоговый сигнал.25 Операционная схема 15 предназначенадля определения р-угла загиба объекта измерения - трубы 19 (по содержимому блока памяти 4).Компаратор 16 предназначен для сравнения измеренного угла, вычисленного в операционнои схеме 15 срз, с углом р - заданцным (поступаюшим с блока 17 считывания)и при несовпадении ар. и р.д выработкесигнала, поступающего к устройству управления приводом гибки (не показан) на продолжение гибки, а при совпадении рз. ==р.д сигнала на останов привода гибки.Устройство работает следующим образом.Перед началом гибки заготовка, например труба 19, устанавливается горизонталь но, а именно по линии касания верхнего инижнего валка трубогибочной машины. Приэтом пульсирующий световой поток, сформированный источником 6 излучения, направляется параллельно с помощью линзы 7 наобъект измерения, например трубу 19. С помощью линзы 8 на экране 9 формируетсятеневое изображение объекта, напримертрубы 19,При этом затеняются часть микрофотоэлементов 10 с номера У 1 по номер Л 2.Количество затененных микрофотоэлементов в начальный момент однозначносвязаны с диаметром трубы 19 следующейзависимостью:- (ф 2 ф 1) 1 (1)где 1 - расстояние между соседними мик.55 рофотоэлементамиЙ- номер первого затененного микрофотоэлемента;%2. - номер последнего затененного микрофотоэлемента.Это следует из законов геометрическойоптики.Операционная схема 15 вычисляет начальный размер заготовки, например диаметр, трубы по формуле (1), и запоминаетего.После этого включается привод гибки.Перемещаясь вверх под действием изгибающих усилий свободный конец заготовки, например трубы 19, затеняет последующие 10микрофотоэлементы 1 О так, что в любой момент времени количество затененных микрофотоэлементов однозначно определяются углом загиба заготовки, например трубы 9,а также зависит от диаметра трубы 19, измеренного до начала процесса гибки.Таким образом, данные перемещения заготовки, например трубы 19, фиксируютсямикрофотоэлементами 10, запоминаются блоком 14. По содержимому блока памяти 14в любой момент времени операционная схема 15 производит вычисление углазагибазаготовки, например трубы 19 по следующейгеометрической зависимости:с 6ср .=агс 1 д ----- -,(Л/тек г - нтск1где д - диаметр трубы 19 вычисления поформуле (1);1 - расстояние между соседними микрофотоэлементами;Мте., - номер первого затененного микрофотоэлемента в любой текущиймомент времени;%-г - номер последнего затененного микрофотоэлемента в любой моментвремени.Окончательная формула для вычисленияугла загиба заготовки, например трубы 19,в любой момент времени определяется поформуле 25 фг Л(рек = агсяЛ/тек г - Чтек )40 где Ф - номер первого затененного микрофотоэлемента до начала процесса гибки;Фг - номер последнего затененного микрофотоэлемента до начала процесса гибки;45Н-.1 - номер первого затененного микрофотоэлемента в любой текущиймомент процесса гибки;%ег - номер последнего затененного микрофотоэлемента в любой текущиймомент процесса гибки.Таким образом, операционная схема 15 в любой момент времени вычисляет текущее значение угла р- изгиба заготовки.Сигнал, пропорциональный величине угла фек через цифроаналоговый преобразователь 18 поступает на один из входов компаратора 16, на другой вход которого поступает заданное значение угла гибки дьд из блока 17 считывания. В компараторе 16 происходит сравнениеэтих двух сигналов.Разностный сигнал является управляющим сигналом для устройства управленияприводом гибки (не показано).В случае рне равно р. устройствууправления приводом дается команда на продолжение процесса гибки,Как только текущее значение гибкисравняется с заданным, а именно:фгек = (Ьа,1,то в устройство управления приводом гибки выдается команда на прекращение гибки.При конкретном исполнении устройствав качестве источника 6 питания и источникаизлучения может быть использована люминесцентная лампа низкого давления ЛГБ.Длина лампы -400 мм. Частота пульсацийизлучения /=50 Гц,В качестве экрана 9 с микрофотоэлементами 10 может быть использована промышленная фотоматрица.Селективные усилители 12 могут бытьреализованы на микросхеме серии 140 УД Бс обеспечением резонансной обратной связис резонансной частотой =50 Гц.Логическая схема 13 выполнена в видетриггеров Шмитта на микросхемах55 серии,например К 155 ТЛ 1.Блок памяти выполнен на микросхемахсерии 185 РУ 1.Операционная схема5 выполнена на одной интегральной микросхеме КР 5874 К 2.Компаратор 16 выполнен на несколькихмикросхемах К 122 УД 1 В.Блок считывания 17 осуществляет считывание заданного угла гиба и преобразование информации о величине угла 1., к виду,обеспечивающему совместную работу компаратора6 и других блоков устройства. Впредлагаемом устройстве блок считываниявыполнен в виде стабилизированного источника напряжения и делителя напряжения,Для обеспечения совместной работы компаратор 16 и операционной схемы 15 в устройстве имеется цифроаналоговый преобразователь 18, которыи выполнен на микросхеме КР 572 ПА 1 А.В качестве блоков 7 и 8 использовалисьцилиндрические линзы длиной 300 мм и фокусным расстоянием г=60 мм.Расстояние между линзами 7 и 8=40 мм.Устройство обладает более широкими технологическими возможностями, обеспечиваетпри этом большую точность измерений засчет повышения помехоустойчивости.Устройство позволяет осуществлять функцию управления в автоматическом режимепо фактически получаемой форме изделия(углу гиба) в условиях трубогибочных це.хов, так как позволяет определять не только геометрические размеры изделия, но и вырабатывать сигналы об угле наклона изделия, о его рассогласовании с заданным, 1676712используя его для управления, обеспечивает точность измерений в процессе управления.Формула изобретенияБесконтактное устройство для автоматического управления геометрическими параметрами изделия в процессе его обработки давлением, содержащее последовательно установленные источник излучения, первую и вторую оптические системы, экран, состоящий из микрофотоэлементов и связанный с логической схемой, подключенной к входу блока памяти, выход которого операционной системой связан с приводом пере мещения рабочего инструмента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения технологических возможностей при обработке на валковых гибочных машинах, оно снабжено подключенным к выходам микрофотоэлементов экрана селективным усилителем, цифроаналоговым преобразователем, компаратором и блоком считывания, а источник излучения выполнен цилиндрическим с пульсирующим излучением, первая и вторая оптические системы выполнены в виде установленных параллельно источнику излучения цилиндрических линз, источник излучения и экран расположены соответственно в фокусе упомянутых линз, при этом выход селективного усилителя подключен к входу логической схемы, выход операционной системы связан с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к одному из входов компаратора, к другому входу компаратора подключен блок считывания, а выход компаратора связан с приводом перемещения ра. бочего инструмента,. Пат ИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж - 35, Раушская Производственно-издательский комбинат Патент, г едактор М. Васаказ 3066 оставитель В. Шабров Техред А. Кравчук Тираж 718 Корректор Подписное ГКНТ ССС гарина, 101 открытиям приаб., д. 4/5Ужгород, ул. Га