Устройство для измерения длины и определения положения проката

СОЮЗ СОВЕТО 1 ИХСОЦИАЛИСТИЧВЯИРЕСПУБЛИН 9 (И 1 01)5 С 01 В 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСГ 8 АВТОРСИОМУ СВ гр адски ный Ок А. Селецкий(71 ) Киевский институт автомим. ХХЧ съезда КПСС и Волгометаллургический завод "Крастябрь(56 ) Авторское свидетельствоУ 1231390, кл, 0 01 В 7/04,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИ%1И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОКАТА(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на станах горячей прокатки дляизмерения цлины заготовки и опрецеления положения передней кромки заготовки относительно оси реза агрегата.Цель изобретения - повышение точностиизмерения путем исключения влияния тем-,2пературы измеряемого проката, В вычислительной блоке. 14 происходит формирование уровня сигнапа, величина которого зависит от измеряемой пирометром 13 температуры полосы и подачи его на оцин из входов дискриминатора 15. При этом срабатывание последнего происходит в момент, когда передняя кромка полосы находится в заранее заданном сечении зоны зрения фотодатчика 1 независимо от температуры. Аналогичным образам фиксируется конец полосы под датчиком 1 базового расстояния. Для формирования уровня конца измерения, применяются второй дискриминатор 16ВЯ-триггер и блок 14, Если по окончании измерения передняя кромка полосы не нахоцится против упомянутого заданного сечения, то в аналого-цифровом преобразователе 7 формируется двоичный код, пропорциональный рассеянию от заданного сечения предыдущего фотодатчика цо передней кромки полосы.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использована на станах горячей прокатки цля измерения длины заготовки и для определенин положения передней кромки заготонки относительно фиксированной точки, например оси реза агрегата.Цепль:изобретения - повышение точ" ности .измерения путем исключения нли яния температуры измеряемого проката.На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - блок управления; на фиг, 3 - вычислительный блок, 15Устройство содержит фотодатчики 1 н коммутатор 2, соединенные межцу собой, элементы И 3-5, счетчики 6 неза-. свеченных фотодатчиков, блок 7 считывания, блок 8 упранления, первый ВБ-триггер 9, базовый Фотодатчик 10, реверсинный счетчик 11 управления коммутатором, соединенный с вторыми входами коммутатора 2 и блока 7 считыва-, ния, шифратор 12 базового расстояния, 25 пирометр 13, соединенный с вторым входом вычислительного блока 14; дна. амплитудных дискриминатора 15 и 16, аналого-циФровой преобразователь 17, второй НБ-триггер 18, элемент И 19 и одновибратор 20, подсоединенньй совместна с первым входом аналого-цифровога преобразователя 16 и входом шифратора 12 б аз оно го расстояния к выходу б аэ оного фотодатчика 10, первь.й выход коммутатора 2 соединен с первыми .входами ныпслительного блока 14 и первого амплитудного дискриминатора 151 а второй его выход соединен с первым входом четвертого элемента И 19, второи 40 вход которого совместно с первым входом третьего элемента И 5, соединен с первым выхоцом блока 8. управления, второй выход которага соединен соответственно с первыми входами перваго элемента И 3 и второго элемента И 4, выходы элементов 5 и 19 соединены с первым входом блока 7 считывания, первым у ст аноночным входом счетчик а6 незасвеченных фотоцатчикон и Б-входом 5 О пер ваго ВБ-триггер а 9 Н-вход которо го соединен с выходом счетчика 6 незасвеченных фотодатчиков, прямой выход первого триггера 9 соединен с вторым входом первого элемента И 3, а егс ин. нерсный выход - с вторым входом вто-. рого элемента И 4, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика 11 управления коммутатором, а его суммирующий вход совместно с суммирующимвходом счетчика неэ асвеченных Фотоцатчиков соединены с выходом первого элемента И 3, выход первого амплитудногодискриминатора 15 соединен со вторымвходом первого элемента И 5, а еговторой вход соецийен с первым выходомвычислительного блока 14, второй итретий выходы которого соединены соответственно с первым нходом аналогоцифрового преобразователя 17 и вторымвходом амплитудного дискриминатора 16,выход которого соединен с Н-нходомвторого ВБ-триггера 18, а его Б-нходсоединен с выходом однонибратора 20,прямой выход ВБ-триггера 18 .соединенс третьим входом блока 7 считывания ивторым вхоцом аналого-циФрового преобразователя 17 соответственно,Блок 8 управления содержит генератор 21 прямоугольных импульсов и делитель 22 частоты, соединенные между собой,Выход генератора .21 является первым выходом блока 8 управления, а выход делителя является его вторым выхадом. Вычислительный блок 14 содер-жит операционный усилитель 23, триблока 24-26 умножения, операционныеусилители 27 и 28, блок,29 деления,к первому входу которого присоединеноперационный усилитель 28 а второйего вход совместно с входом огерационного усилителя 27 соецинен с ныходом блока 26 умножения, входы которого соединены с выходами блоков 24 и25 умножения соответственно, к выходуоперационного усилителя 23 подсоедиены входы блоков 24 и 25 умножения,Вход операционного усилителя 28 является первым входом, а вход операционного усилителя 23 является вторымвходом вычислительного блока 14, вы,ход операционного усилителя 27 является первым и вторым выходом вычислительного блока 4, выход блоха 29деления является вторым выходом вычислительного блока 14.Устройство работает следующим образом,Блок 8 управления вырабатывает так-,товые импульсы, поочередно появляющиеся на его выходах, При этом частотапервого выхода более высокая (Фиг.2)и ныбирается из условий необходимости фиксировать короткий импульс с выхода первого дискриминатора 15, Второй выход имеет более низкую частотуследования импульсов, определяемуюскоростью движения измеряемого прокаа. Она устанавливается такой, чтобыцикл работы устройства не превышал5времени прохождения передним концомиэделия расстояния между цвумя рядомстоящими Фотоцатчиками 1, При нахож"денни первого ЯБ-триггера 9 в единичном состоянии тактовые импульсы свторого выхода блока 8 управления поступают через второй элемент И 3 навход суммирования реверсивного счетчика 11 управления коммутатором, ко"торый послецовательно подключает сигналы Фотоцатчиков 1 к первым входампервого дискриминатора 15 и вычислительного блока 14, Счетчик также считает каждый тактовый импульс, прошед-ший через первый элемент И 3. При отсутствии изделия в поле зрения Фото.(датчиков 1 после опроса незасвеченныхФотодатчиков сигнал с выхода переноса счетчика 6 переключает первый ВЬтриггер 9 в нулевое состояние, переводя поступление тактовых импульсовблока 8 управления через второй элемент И 4 на вход вычитания реверсивного счетчика 11 управления коммутатором, в результ ате чего опрос Фотодатчикон 1 начинается в обратной последовательности, Обратный счет продолжается цо тех нор, пока счетчик 1управления коммутатором не перейдет всостоя(ие нОп и не соединит второй выход коммутатора 2 с его нулевым вхо 35дом, на котором постоянно присутствует сигнал имитирующий заснеченный Фотоцатчик 1. В результате очередной импульс с первого выхода блока 8 управ-ления проходит через четвертый эле-"мент И 9, устанавливает первый триггер 9 в единичное состояние, в счетчик 6 незасвеченных Фотоцатчиков записывается дополнительный коц числа и(и - количество воз можных нез асвеченных или несработавших Фотодатчиков 1допускаемое при работе устройства),и 11а в блок 7 считывания заносится 0При этом направление опроса фотодатчиков 1 изменяется на прямое,Т аким о бр аз ом, при от су ст вин изделия в поле зре(ия Фотодатчиков 1 в.блок 7 считывания постоянно заноситсянулевое состояние счетчика 11 управления коммутатором, и сам счетчик 11управляет циклическим реверсивным сканированием фотодатчиков 1 в пределах1-п,.При появлении проката в поле зрения базовоГо фотодатчика 10 он вырабатывает сигнал, по которому шифратор 12 базового расстояния Формирует код базового расстояния, Кроме того, по это-, му сигналу срабатывает одновибратор 20 и устанавливает второй триггер 18 в единичное состояние, при котором разрешается запись соСтояний реверсивного счетчика 11 управления коммутатором в блок 7 считывания, Дальнейшее продвижение проката вызывает срабатывание пирометра 13, который Формирует сигнал, пропорциональный температуре изделия(Т - темгература тела.При дальнейшем продвижении изцелия оно попацает в зону зрения первого фотоцатчика, на выходе которого сигнал соответствует зависимости1.1=1 "1 ф . (2) где Е - энергия, излучаемая абсолютночерным телом;й - зона зрения Фотодатчика,При этом дня температуры проката Т для выбранного сечения, находящегося на заданном расстоянии от начала зоны зрения этого фотодатчика, например д величина сигнала будет раннаг-Т 6=1 с Т (3) где 6 - постоянная Стефана Больцмана.Поэтому такая величина напряжения формируется вычислительным блоком 14 и подается на вход первого дискриминатора 15 с первого выхода вычислительного блока 14, Формирование этого сигнала произвоцится вычислитель-. ным блоком 14 следующим образом (фиг, 3).Напряжение пирометра, подаваемое на второй вход вычиспительного блока 4 и соответственно на операционный усилитель 23, умножается им на постоянную величину 1 В,( и на выхоце его равно:Ц=Ц 1 й,-,1 й(Напряжение 0=Т умножается на блоках 24 и 25 умножения на выходах коЭ2 торых получается величина Т, На блоке 26 умножения производится перемножение величин Т, и на выходе его полу чается величина Т . Напряжение П(г с.Фвыхода блока 26 умножения поступает на операционный усилитель 27, где умножается на величину 12, и на его вы 1589040ходе, который является также и выхо".дом вычислительного блока, равно1 с 2Поэтому при достижении переднимконцом проката сечении, находящегосяна расстоянии й от начала эоны зрения, сигналы О, поступающие с коммутатора 2, управляемого счетчиком11 управления коммутатором, и сигналом П,поступающая с первого выхоцавычислительного блока 14 соответственно на первый и второй вход дискриминатора 15 равны друг другу, и на еговыходе появляется сигнал. 15Оцновременно с этим на втором выходе вычислительного блока 14 формируется величина напряжения, соответствующая величине й заполнения зонызрения, Производится это в вычислительного блоке 14 следующим образом(фиг, Э ),Поступающее на первый вход вычисли"тельного блока 14 напряжение с коммутатора, равное 25О=ХжЬа=К 61 Д а=к,т а, (4)умножается операционным усилителем28 на величину 1/Е и на его выходеЗравно0,Ч 1/ =;Сфа.ЭОБа входы блока 29 целения поступают напряжения 0, и Л, и на его выходе вырабатывается сигнал, равный Йи прецставпенный аналоговым сигналом,т. е.35 ц=- - -==аСигнал со второго выхода вычислительного блока 14 поступает на первый вход быстродействующего аналого-.цифрового преобразователя 17 и есливторой НБ-триггер 18 находится в ециничном состоянии (выхоц его разрешает раооту анало го-цифр а ваго преобр аз онат ел я17) на.его выходе формируется цвоичный коц, равный величине й,1При появлении сигнала с выхода первого дискриминатора 15 тактовый им- пульС, поступающий.с первого выхода блока 8 управления, проходит через . третий элемент И 5, в результате чего устанавливается (подтверждается ) в единичное состояние первый НБ-триггер 9. а в счетчик 6 незасвеченных ФотоЭдатчиков з аписывается дополнительный код числа п, в блок 7 считывания заносится номер сработавшегося Фотодатчика, находящийся в счетчике 11 управления коммутатором, При этом также поцтверждается направление опроса фотодатчиков 1, определяемое состоянием первого НБ-триггера 9, В цальнейшем цикл опроса осуществляется относительно последнего засвеченного изделием фотодатчика 1, т,е, зона сканирования фотодатчиков 1 перемешается синхронно с передней кромкой измеряемого изцелия, а в блок 7 считывания постоянно заносится номер последнего засвеченногофотодатчика 1 точного отсчета, соответствующий положению изделия в полезрения фотодатчиков 1..При обратном цвижении переднейкромки измеряемого изцелия в поле зрения Фотодатчиков 1 зона сканированиятакже смещается в обратную сторону,поскольку изменение направления опроса на прямое может быть вызвано только засвеченным фотоцатчиком 1,Во время нахождения проката подбазовым фотодатчиком 1 О и в зоне Фотодатчика 1 в блоке 7 считывания находится номер послецнего эасвеченноно фотодатчик а М, в шифр атор е 12 б аз ового расстояния - базовая длина С,а в аналого-цифровом преобразователе17 - величина й положения проката относительно начала эоны засвеченногоФо.то датчика,Поэтому положение переднего концапроката относительно базового фотоцатчика с использованием указанных величин может быть подсчитано по зависимостир 1,+Ы +й, (5)При прохождении задней кромки проката мимо базового Фотоцатчика 1 О в момент достижения равенства напряжений с третьего выхода вычислительного блока 14, которое вычисляется по Формуле (3), и с выхода фотодатчика 10 (это равенство наступает при нахождении заднего конца проката в заданном сечении зоны зрения) на выходе второго дискриминатора 16 появляется сигнал, устанавливающий второй НБ- триггер 18 в нулевое состояние, При этом запрещается вписывание информации в блок 7 считывания и запрещается работа .аналого-цифровогс преобРазователя 17, В этом случае по Формуле (5) можно подсчитать длину проката. Постоянное слежение за передней кромкой измеряемого изделия исключает необходимость опроса большого количества незасвеченных датчиков, поэтому эона сканирования может быть выб"рана в пределах п=2-3 Фотодатчика,Таким образом, за счет исключения влияния температуры проката прецлага:емое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает более точное измерение длины и определения положения проката. 1 ОФормул а из обр ет енияУстройство дпя измерения длины и. определения положения проката, содер жащее фотодатчики, соединенный с ними коммутатор, первый, второй и третий элементы И, счетчик незасвеченных Фотоцатчиков, блок считывания, реверсивный счетчик управления коммутато ром, базоный Фотодатчик, соединенньж с ним шифратор базового расстояния, первый НБ-триггер и бпок управленияпервый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а .второй его выход соединен с первыми входами первого.и второго элементов И, вторые вхоцы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого ВБ-триггера, выход 30 третьего элемента И соединен с первым входом блока считывания, с установочным входом счетчика незасвеченных фотодатчиков и Б-входом первого ВБ-триггера, В-вход которого соединен с выходом счетчика незасвеченных фотодатчиков, суммирующий вход которого и суммирующий вход реверсивного счетчи" ка управлениякоммутатором. соединены С выходом первого элемента И, выход вто-.40 рого элемента И соецинен с вычитающим входом реверсивного счетчика управления коммутатором, выходы которо-. го соединены с соответствующими входами блока считывания и коммутатора,нулевой вход которого предназначендля постоянной иммитации сигнала засветки фотодатчика, о т л и ч а ю "щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности, оно снабжено пирометром,вычислительным блокоманалого-циф"ровым преобразователем, вторым ВБтриггером, одновибратором, четвертымэлементом И и двумя амплитудными дискриминаторами, выход первого из кото"рых соединен с вторым входом третьего элемента И, первый выход коммутатора соединен с первыми входами первого амплитудного дискриминатора и вычислительного блока, с вторым входомкоторого соединен выход пирометра,первый выход вычислительного блокасоединен с вторшм входом первого амплитудного дискриминатора, второй выход вычислительного блока соединен спервым входом аналого-цифрового преобразователя, второй. вход которого итретий вход блока считывания соецине"ны с прямым выходом второго ВБ-триггера, В-вход которого соединен с выходом второго амплитудного цискриминатора, а Б-вход соединен с выхоцомоцновибратора, выход базового фотодат-,чика соединен с входами одновибратораи первыми входаьы второго амплитуд-ного дискриминатора и шифратора базового расстояния, второй выход коммутатора соединен с первым входом четнертого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом блокауправления, Б-вход первого ВБ-триггера соединен с выходом четвертого эле-мента И, а третий выход вычислительного блока соединен с вторым входомвторого амплитудного дискриминатбра.1589040 ль Л,Кр ва Редактор Т,ПарФенов прректор Н. Король Зак 0 Тираж 5 Государственного комитета по изобретениям и ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб. роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 1 Сост авТехре Подписноеоткрытиям при д. 4/5