Устройство для измерения длины иили скорости листовых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 504 601 В 704 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский институт автоматики им. ХХЧсъезда КПСС(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ И/ИЛИ СКОРОСТИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины и/или скорости листовых материалов, Цель изобретения - повышение точности измерения, расширение области применения и функциональных возможностей. Устройство содержит два датчика неоднородностей какого-либо технологического параметра материала,.ЯО 1250838 А 1 выполненных в виде двух источников проникающего излучения, расположенных с одной стороны контролируемого материала, и двух детекторов проникающего излучения, расположенных по другую сторону материала. Кроме того, устройство содержит двоичные счетчики длины, скорости и числа неоднородностей, генератор тактовых импульсов, вычислительный блок, реализующий статистические алгоритмы вычисления длины, скорости и числа неоднородностей технологического параметра, содержащихся на 1 м листового материала, и цифровые индикаторы длины, скорости и интенсивности потока неоднородностей. Устройство применимо не только к листовым, но и к пленочным материалам благодаря использованию сквозного просвечивания материала соответствующим проникающим излучением. Расширение функциональных возможностей достигается введением в устройство счетчика числа неоднородностей и индикатора интенсивности потока неоднородностей. 3 ил.30 20 З 0 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины иили скорости листовых материалов. Целью изобретения является повышение точности измерения длины и/или скорости листовых материалов за счет того, что устройство является бескоцтактным по сравнен)по с базовым объектом за счет примецения микросхем и микропроцессорной техцики.Ка фиг. 1 приведена блок-схема устроистна для измерения длины и/иги скорости листовых или пленочных ма 1 ериалов; на фи:. 2 - графики, поясняющие принцип обцзружепия и локализации н(одцородцостей датчиком нсодцородцостей и х 30530)ического параметра листового ил; 3)Лего н Ого .с) зт(.риз:3; на фи Г. 3 Ос .,и.ло ) см мы 3)зпряжепий ца выходе блока(фиг. 3 а), б,цкз 5 (фиг. 3 б), блока 10 (фи. 3 В), блока 6 риг. 3 г), блока 13 (фиг. 3 д).Устройст)Г (фиг. 1) содержит двз ис-.очника 1 и 2 излучения, размещецньп.;)ад листовым материалом ца базовом расстоянии Ь один от другого в направлении псремецения .,истового материала, два детектора 3 и 4 проникающегО излучеци 53, рас- .0,30 жецць)е НО ДРмгм)0 стОПОНУ листОВОГО ;33(. РИала ПРОтИ 3 СООТВЕтетВУЮЩИХ Истос)35- к 3: )злу ц)ия и рз 3,)сцепные ца тзк(е бз овос рзссгоянис Ь В цацравлеции гсрсме(и(то)ого мат(. риала. Вторыс Выходы и .(ТО)( 34 цро)икающеГО излуче 3)Р(5,ы ; 11:1 И. 11 срвый выход детектора 3 (0(с ;3 ЕЦ С С ЕТ)ь.53 ВХОДОМ ПЕРВОГО СЧЕтЧЛКС - .( )ИТ(553 6, с) П( РВЫ Й ВьХО;,СТЕКТОРс 4;30,;хлк)чец к Я-входу триггера 7 длины и к счетным Входам второго счетчика-делителя 8 и 3:т и кз 9 числа неоднородностей. Вьп(од 33 оро 0 счетчика-делителя 8 связан с вторым ихо:м второй схемы 10 ИЛИ, выход которой подключец к й)ходу триггера 11 ( корости)ход которого связан с выходом ссетсикс-де;ителя 6. Выход триггера дллцы связан с первым входом первой схемы 12 И, выход которой подключец к счетному входу счет:ика 13 длины. Выход генератора 14 тактовых импульсов связан с вторыми входами схем 12 и 15 И, а выход схемы 15 И подключец к счетному входу счетчика 16 скорости. Выход триггера 11 скорости связан с первым входом второй схемы 15 И, а выходы счетчиков 9, 13 и 6 подключецы к СООгВЕТСТВУОЩИМ ЭЛЕМЕЦтаМ ВВОДа ВЫЧИСЛИ- тес)иого блока 17. Индикаторы 8 длины, скоросгн 9 и среднего числа цеоднородностеи (ицгецсивцости потока Неоднородностей) 20 связацы с соответствующими элементами вывода вь)числительцого блока 17, з выход схемы 5 ИЛИ соединен с входом первого ипнерторз 21, выход которого соединен с ши 30 й прсрышций вычислительного блока 17. Первый выход детектора 3 связан с входом пикового детекторы 22, выход которого соединен с Входом вгорого инвертора 23, Выход которого соедицен с шиной прерываций вычислительного блока 7. Вход блокировки генератора 14 тактовых импульсов соединен с шиной управления вычислительцого блока 17, а нулевые входь счетчиков 9, 13 и 6 соединены с шиной управления Вычислительного блока 17.Устройство работает следующим образом Толщина, поверхностцая плотность, светопроцицаемость или какой-либо другой технологический параметр листового или пленочного материала меняется по его длине случайлым образом. Поэтому, если просвечиВать движущийся листовой или пленочный материал соответствующим проникающим излучением (ИК, я, (Р, 7 и др.), то реализа- ЦИЯ СЛУЧайНОГО СИГНала (с На ВЫХОДЕ ПРИ- емцика излучения (входящего в состав детекторов 3 и 4 излучения имеет вид, изоб;)аженный ца фиг. 2 а. Если подать на перВый вход оперзционцого усилителя (входянего в состав детекторов 3 и 4 из;учения текуцеезнзче)иеслучайцогосигнзла Ю), а на его второй:.)хосреднее зпачецие Ч(с, то на его выходе осциллограмма напряжения Р 3(1) будет такой, как показацо ца фиг. 2 б, Таким Образом, кажд(му более и роз ра ч ному участку листового или пленочного,атериала (т. с. участку, где с" Й ) с), именуемому Н;.МИ ОКОМ ПРСЗРаЧИОСТИ, СОО) (сг)СГВУЕт ц О СТОЯ ц ц Г) Е Н а П р 5 с ж, Н И( сс() 3 О. 0).: И ТЕЛ Ь Ной ,олярости (условно +1). Из Ос)зльцых , (аСтКаХ (ГдЕ (с(с) Нацвя)К Н; Е (с)(Ц также постояц.0, по отрица гель)(ои цоляр.;ости (услоинс ,). Подав сЗгил "Р 3(, с ВЫХОЦд ОПЕРа ЦИОП НОГО ЧСИ (ТЕ.5( ЦЗ (. ХСМУ ,иффср(.цци(заци 53 и фО)мирО)Вния (также вхо,яц(ук; в состав де(.кторов 3 и 4 и (лу 3(ция), (и)лучаем па их ;-(м выходе ,т. е нз 1-Ом Выходе датчиков цеодцородно(. ) 3:.2 "1 ) с тс 3.3 зртпь(. Нмъ )ь , .: : (фи, . 2 в) . Г 1 ри этом усН на вл ивает- ( 5. Вззимцо Одцоз)зч)О со(. В(тствие (ежд ЧИСЛОМ ЦЕОДЦОРОДЦОСтси КОЗ ,РОЗРЗсЦОС- и) и )ислом стандартных импульсов. 3 ри Отсм)(айви ЛР)с. ОВОГО илц 33, 3(.:оч Ного мз с)ИЗЛс В ИЗМРИТС.ЬНОМС ГРОИСТ ВВСЕ ТРИГГЕР И С)стсРКИ, сВХГДЯЦИЕ В ЕГО ССТЗВ, МСЗпс) БЛИВЗК) ( СЯ ПО КОМа ЦДЕ ВЫИСЛ 3 )Х,3: 30- 30 ОЛОКс) 17 Н Ис.ходцОЕ И 3.с.3(В( (ОС 30 я-33 5 .Когда;ч.стерцл )3 Г. 1 3 наи)з,"3533- ГсЬС 53 В ЦЭ ЦРс) В 3(. НИИ От ИС33 И КЯК ИСТОСЦНК .; и ОГО ПЕР(.;с)ИИ:(РВИ 3( )СЕКЗ- гт ли;ин) исгочнк-- детектор,1333 втором ВЫ ХОЕ ПОС,3(ДЕ 0 ОЯВ.ЯЕТС 5. а Нз ЕГО перВОм Выходе - стзцдзртцьи иипугьс. С этого момепта единичный сигцзг( цз втором выходе детектора 3 существует до Гех пор, нка контролируемый листовой или пленочный матер; зл находится ме;кду источником 1 и детсктором 3.1250838 т; = Ь/У 45 50 Вторые выходы детекторов 3 и 4 являются датчиками наличия листового материала. Единица со второго выхода детектора 3 передается схемой 5 ИЛИ на первый инвертор 21, на выходе которого появляется О. Этот сигнал воспринимается вычислительным блоком 17, который выдает команду об окончании блокировки генератора 14 тактовых импульсов и подаче тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И. Стандартные импульсы на первом выходе детектора 3 появляются при пересечении линии источник 1 - детектор 3, как передним краем материала, так и его неоднородностями, т. е. импульсы следуют только в случае движения контролируемого листового или пленочного материала. Эти импульсы преобразуются пиковым детектором 22 в 1, которая вторым инвертором 23 преобразуется в О, Таким образом, пиковый детектор 22 со вторым инвертором 23 образует датчик остановки материала, на выходе которого появляется О, если контролируемый материал движется, и 1 при его остановке.Информация с выхода второго инвертора 23 поступает на шину прерываний вычислительного блока 17, который при остановке листового материала выдает на шину управления команду о блокировке генератора 14 тактовых импульсов и прекращении подачи тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И.При движении контролируемого листового или пленочного материала неоднородности его технологического параметра вызывают появление на первом выходе первого детектора 3 случайной последовательности стандартных импульсов (фиг. 3 а), Такая же случайная последовательность импульсов появится и на первом выходе детектора 4 (фиг. 3 б), но сдвинутая относительно первой (фиг. 1) на время где Ь - базовое расстояние;1 - номер цикла измерения;Ч; в средн скорость листового или пленочного материала в 1-м цикле;т; - среднее время движения неоднородности на базовом расстоянии Ь в 1-мцикле.Первый стандартный импульс на первом выходе детектора 4 переводит триггер 7 длины в состояние 1, которое он сохраняет до момента окончания или обрыва листового или пленочного материала. Так как триггер 11 скорости подключен к первым выходам детекторов 3 и 4 через счетчики-делители 6 и 8 с коэффициентом деления четыре, то они переводятся в состояние 1 и О каждым четвертым импульсом соответствующей последовательности (фиг, 3 в) и на его выходе формируются прямоугольные импульсы длительностью т 1. В течение времени пт 1/4= 0,25 ит гдеи - число неоднородностей, образующихцикл, или иначе объем выборки, логическаясхема 15 И пропускает тактовые импульсыв количестве (фиг. 3 г).М = т Го/4 = 0,25 тУо,где Ро - частота следования тактовых импульсов, идущих от генератора 14 тактовыхимпульсов на счетчик 16 скорости, информация с которого поступает дальше на элемент ввода вычислительного блока 7, где вконце цикла (выборки) после поступленияп-й неоднородности происходит вычислениескорости листового или пленочного материала по алгоритмуУ 1 = 0,25 ЬпГо/И,где 1 - номер цикла измерения (номер выборки);К - средняя скорость листового материа ла в 1-м цикле;п - число неоднородностей, образующихцикл (объем выборки);Ро - частота следования тактовых импульсов;1 Ч; - показание счетчика скорости 16 в1-М ЦИКЛЕ.После вычисления информация о скорости листового или пленочного материала высвечивается вычислительным блоком 17 на цифровом индикаторе 19. В течение времени цикла Т прошедшего от первой до и-й неоднородностей, когда триггер 7 длины находится в состоянии 1, логическая схема 12 И пропускаетф 1 - О 1тактовых импульсов (фиг. Зд), идущих от З 5 генератора 14 тактовых импульсов на счетчик 13 длины, с которого информация передается на элемент ввода вычислительного блока 17, где в конце цикла (выборки) происходит вычисление длины листового или пленочного материала по алгоритму 4 = 0,25 ЬпМ;"/М, Г= Х 4,где 1 - номер цикла измерения (номер выборки);Ь - базовое расстояние;и - число неоднородностей, образующих цикл (объем выборки).Ж; - показание счетчика 16 скорости в 1-м1цикле;Ф 1 - показание счетчика 13 длины в 1 -м11цикле;1 - длина листового или пленочного материала в 1-м цикле;к - число циклов, прошедшее от начального момента до данного;Р - полная длина контролируемого листового или пленочного материала.Информация о полной длине контролируемого материала выдается вычислительныч блоком 7 через элемент вывода на цифровой индикатор 18 длины.Интенсивность потока неоднородностей а; определяется по алгоритмуа;,= и/Гглеб номер цикла измерения (номер выборки);и -- число неоднородностей, образующихцикл (объем выборки);Г -- длина листового или пленочного материала в 1-м цикле;а; - интенсивность потока неоднородностей в .-м цикле.Согласно закону ПуассонаРе(к)= к, е где г длина листового или пленочного материала;Й -- число неоднородностей на этой длине, которое можно встретить с вероятностью Ре(к);а - единственный параметр этого законараспределения, который называется интенсивностью потока неоднородностей.Интенсивность потока неоднородностей показывает сколько в среднем неоднородностей содержится на 1 м контролируемого листового или пленочного материала и математически определяетсяа=т/К,где Г - длина листового или пленочного ма.териала;т - . математическое ожидание (среднеезначение) числа неоднородностей на длине Г.Чем меньше а, тем выше потребительские свойства листового или пленочного материала и выше качество изделий, изготовленных на их основе.После вычисления а; информация об интенсивности потока неоднородностей выдается вычислительным блоком 17 через элемент вывода на соответствующий цифровой индикатор 20.Организация циклического способа измерения У;, С Г и а; осуществляется с помощью счетчика 9 числа неоднородностей. Когда число неоднородностей в нем достигает отметки и, он выдает сигнал в блок управления вычислительного блока 1 о передаче информации со счетчиков 9, 13 и 16 в регистр вычислительного блока 17 и о переводе триггера 11 скорости в исходное положение. С поступлением (и + 1) -й неоднородности весь процесс измерений повторяется. Если цикл незавершен, например при обрыве или окончании материала, то когда его задний край пересекает линию источник 2 - детектор 4, на шину прерываний вычислительного блока 17 поступает сигнал 1 от датчика наличия материала, после которого вычислительный блок 17 блокирует поступление тактовых импульсов от гене 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ратора 14 тактовых импульсов в измерительную схему, осуществляет запись показаний счетчиков 9, 3 и 16 в регистр вычислительного блока 17, производит вычисления скорости, длины и интенсивности потока неоднородностей технологического параметра листового или пленочного материала, соответствующие незавершенному участку цикла, осуществляет сброс показаний счетчиков 9, 13 и 16 и переводит триггеры 7 и 11 в исходные состояния.Информация о полной длине контролируемого материала постоянно высвечивается на цифровом индикаторе 18, Информация о скорости и об интенсивности потока неоднородностей в момент обрыва или окончания материала после кратковременного высвечивания на индикаторах 19 и 20 стираСчетчики-делители 6 и 8 с коэффициентами деления четыре введены в устройство с целью повышения точности измерения длины и скорости материалов и обеспечения правильного режима работы устройства. Нормальным режимом работы устройства считается такой режим, когда между линией источник - детектор 3 и линией источник 2 - детектор 4 находится либо одна либо ни одной неоднородности. Но так как неоднородности распределены вдоль контролируемого материала случайно, то в редких случаях (так как базовое расстояние Ь выбирается из условия Ь1, где 3 - среднее расстоя.ние между неоднородностями) возможна ситуация, когда между указанными линиями находятся две соседние неоднородности, В этом случае может произойти сбой в работе устройства. Счетчики-делители предотвращают этот сбой путем запоминания и временного хранения информации о ближайших 4-х неоднородностях. Скорость измеряется после поступления каждого четвертого импульса от детекторов 3 и 4 на триггер 11 скорости, Таким образом, скорость измеряется в течение цикла и/4 раз и затем находится ее среднее значение по указанному алгоритму,Схема 10 ИЛИ введена в устройство для развязки, Импульсы, появляющиеся на выходе счетчика-делителя 8, при отсутствии схе. мы 1 О ИЛИ не только возвращали бы триггер 11 скорости в исходное состояние, но и сбрасывали бы счетчик-делитель 6 в 0. Схема О ИЛИ предотвращает этот сбой, выполняя роль развязки или разделительной схемы,Число неоднородностей, образующих цикл, или иначе объем выборки, следует выбирать согласно выводам математической статистики максимально возможным. Но необходимо учитывать, что при больших и цикл измерений затеняется во времени и среднее значение скорости существенно отличается от ее мгновенного значения, а длины участков 1 ь 1 ь , 1 контролируемогоматериала слишком велики. Поэтому и недолжно быть слишком велико. При большихи требуется большая разрядность счетчиковдлины и скорости.формула изобретенияУстройство для измерения длины и/или скорости листовых материалов, солержащее два датчика неоднородностей технологичес 1 О кого параметра листового материала, выполненных в виде источника излучения и детектора, размещенные на базовом расстоянии один от другого в направлении перемещения листового материала, триггер длины, Я-входом соединенный с вторым детектором, триггер скорости, генератор тактовых импульсов, две логические схемы И, первые входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, логическую схему ИЛИ, два счетчика импульсов, вычислительный блок, соединенный с выходами и вторыми 20 входами счетчиков импульсов, с входом ге. нератора тактовых импульсов, входом триггера длины и первым входом логической схемы ИЛИ, индикаторы длинь и скорости листового материала, соединенные с третьим и четвертым выходами вычислительного блока, выход первой логической схемы И соединен с первым входом первого счетчика, а ее второй вход с выходом триггера длины, выход второй логической схемы И соединен с первым входом второго счетчика импульсов, а ее второй вход - с выходом триггера скорости, Й-вход которого соединен с выходом логической схемы ИЛИ, отличаои 1 ееея тем, цто, с пелью повышения точности измерения, расширения области приме- ценил и функпнальных возможностей, устройство снабжено двумя счетчиками-делителями, третьим счетчиком импульсов, второй логическ й схемой ИЛИ с первым инвсртором, пиковым детектором с вторым инвертором и индикатором интенсивности потока неолнородностей технологического параметра листового материала, соединенным с пятым выходом вычислительного блк, вход пикового детектора соединен с первым выходом первого детектора и первым вхо. дом первого счетчика-делителя, а его выходс входом второго инвертора, выход которого соединен с четвертым входом в- числительного блока, первый выход которого соединен с. вторым входом третьего счетчика импульсов, второй его выход - с вторыми входами двух сцетциков-делителей, третий его входс выходом первого инвертора, пятый его вход - . с выходом третьего счетчика импульсов. первый вход которого соединен с первым входом второго счетчика-делителя, -входом триггера длины, первым выходом второго детектора, второй ни- ход которого соедине с первым входох,огической схемь ИЛ 11, второй вход кг 1 о соединен с вторь;м выходом ервого;стек. тора, а выход с входом псрвог вертора, вьход первого сцетц ка-делителя соединен с Ь-гхо ох тригге 1 смрос. - ход второго сч(.тика-делите,я с)елис с зт 1- рым входом первой лгоскс сх :; 1.,1.