Вычислительное устройство для дифференциальных фотоимпульсных измерителей геометрических размеров изделий

и 742707 Союз СоветскмнСоциалистическиереспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.05,77 (2 236539 8/18-2с присоединением заявки Рй -(51) Ч. Кл. З 01 В 19/37 Государственный камитет ло делам изобретений и отнрытий(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯЛИФФЕ НШИАЛЬН Ы ФОТОИМПУЛЬСН ЫХИЗМЕРИТЕЛЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВИЗДЕЛИЙ 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, содержащее два идентичных канала обработки видеоимпульсов, каждый30 из которых содержит формирователь рабочих импульсов и формирователь тактовых импульсов, вход которого соединен со входом формирователя рабочих импульсов и с выходом фотоголовки измерителят 5 измерительный блок, соединенный входами с выходами каналов обработки видеоимпульсов, блок преобразования результатов измерения, соединенный входами с выходом измерительного блока и выходом одного из формирователей рабочих импульсов, и индикатор, соединенный входом с выходом блока преобразования результата измерения (1 Однако при измерении изделий известным устройством, например ширины слябов имеээших значительную толщину, появляется погрешность измерения, зависящая от собственной толщины измеряемого изделия, а такм е его положения в полх зрения сканирующих 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, состоящей из масштабного генератора, соединенного входами с выходами блока сравненич длительности видеоимпульсов, счетного узла, включающего генератор фиксированной частоты, соединенного первым входом с выходом масштабного генератора, и триггера, первый вход которого соединен с выходом первого формирователя рабочих импульсов, второй вход - с742707 разом,выходом счетного узла, а выход - совходом блока преобразования результатаизмерени й,Кроме того, блок сравнения длительности видеоимпульсов выполнен в видетриггера, первый вход которого соединенс выходом формирователя рабочих импульсов, а второй вход - с выходом формирователя тактовых импульсов, ждущего мультивибратора с длительностью импульса, 10равной половине времени сканирования пэля зрения фотоголовок, вход которого соединен с выходом триггера и коньюнктора,входы которого соединены с выходом ждущего мультивибратора и одним выходом 15триггера, а выход-с одним из входов масштабного генератора, При этом генераторфиксированной частоты рассчитан на частоту, которая относится к частоте масштабного генератора, как расстояние от 20фотоголовок измерителя до измеряемойповерхности к толщине изделия,На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - эпюры напряжения в характерных точках схемы, 25Устройство содержит два идентичныхканала 1 и 2 обработки видеоимпульсов,Канал 1 включает формирователь 3 рабочего импульса, соответствующего моменту развертки левой кромки изделия, 30и формирователь 4 тактового импульса,соответствующего окончанию сканирования,Канал 2 включает формирователь 535рабочего импульса, соответствующего моменту развертки правой кромки изделия,и формирователь 6 тактового импульса,соответствую щего началу сканирования.Кроме того, устройство включает бло 40ки 7 и 8 сравнения длительностей видеоимпульсов, Блок 7 выполнен в виде триггера 9, ждущего мультивибратора 10 сдлительностью импульса, равного поломке времени сканирования, и коньюнктора4511, Блок 8 включает триггер 12, мультивибратор 13 и коныонктор 14. Импульсы с блоков 7 и 8 сравнения управляютработой масштабного генератора 15 с регулируемой частотой,Счетный узел 16 содержит первый50счетчик 17, считающий импульсы масштабного генератора, второй счетчик 18, запоминающий в обратном коде информацию первого и генератор 19 фиксирован 55ной 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 изме рения 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 "Ве, Измеряется отклонение размера "В" от номинального разме - ра "Ве",Работает устройство следующим обПри сканировании краевых зон изделия25, находящихся в полях зрения фотоголовок 23 и 24, формируются видеоимпульсы, показанные на эпюрах а,в". В моменты Ь, . сканирования кромок изделия формирователи 3 и 5 вырабатываютрабочие импульсы, а в моменты , +формирователи 4 и 6 вырабатывают рабочие импульсы, соответствующие дляначалу, а для -с - окончанию сканирования2полей 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 временномусдвигу рабочих импульсов Х= -1,. Ы.Представление этого временного интервала в вид, удобный для индикации,производится в блоке преобразования 21результата измерения.Для учета в окончательном результате измерения погрешности необходимо произвести сдвиг одного из рабочих фронтовна величинуФ где 6 - длительности, пропорциональЬЬ 4,ные отклонениям кромок измеряемого изделия от оптических осей фотоголовок,Причем формула (2) справедлива только при условии В,рО,ЬЬ тО,т.е, при отклонении кромки во внешнюю от центраустройства сторону, В противном случаенеобходимо, чтобы1 д 4-О при ЬЗ(О и-0 при ЬВ ОЙахождение величины Т и ее учет врезультате измерения проводится следующим образом,Предварительно в блоках 7 и 8 сравнения выделяются длительности Сь 4 (блок707 35 40 ,45 50 5542 7) и С 1, (бдок 8 ), С цомоцц.ю триггеров 9 и 12 осуществляется преобразование видеоимпудьсов с подогими фронтами в прямоугольные эгпоры (эпюры С ), их отрицательные фронты запускают ждущие мудьтивибраторы 10, 13 (эпюры д,Е ), длительности которых равны половине времени сканирования подя зрения фотогодовок 23 и 24, т,е. времени от начала сканирования до пересечения с оптическими осями фотогодовок, перпендикулярных к плоскости измеряемого издедия 25,Коньюнкторы 11, 14 выдедяют разности Гддитедьностей импупьсов с триггеров 9 и 12 и ждуших мудьтивибраторов 10, 13 (эпюра ь ддя коньюнктора 11 Я- ддя коньюнктора 14), причем ддитепьности импупьсов с триггера 9 и 12 должны быть больше длительностей со ждущих мудьтивибраторов 10 и 13, т,е, ЬЬ,1, 7 Р, иначе 10 15 20 25 30 В дальнейшем полученные вечичпны СрА и ( ьь умножаются на коэффициент Ъ(Н-й) Лдя этого импудьсыби (; управдяют масштабным генератором 15. В резудьтате на с;четчик 17 счетного узпа 16 выдается кодичество импудьсов, пропорциональное сумме длительностей импульсовГ,.Л и Гл 3 . Частота масштабного генератора 15 пропорционадьна 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 величины Г,л,2 в сдедуюший цикл измерения. А информация во втором счетчике 18 может быть в любой момент преобразована во временной интервал Тр , Твк, в момент Ь 4(момент сканирования кромки издепия фотогодовкой 1-го канала в сдедуюший период измерения) рабочий импульс с формироватепя 3 поступает на триггер 20, перебрасывая его в состояние "1 (эцюра 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 раилым кодичеству импульсов, поступивших от масштабного генератора 15 на первый счетчик 17, на выходе второго счетчика 18 фориируется сигнал, переводящий триггер 20 в исходное состояние (эпюра к). Одцовремеццо запирается генератор 1,., а положи 10 ций фгоцт,формирующийся ца выход триггера 20,поступает ця вход бпока 21 преобразования резупьтатя измерения вместо рабочего импульса с формирователя 3.Вепичина временного сдвига С междупоступившим в момент .С, ца вход триггера 20рабочего импупься и положитепьным фронтом с его выхода (эпюря к) опредепяется ведичинами откдоцени й кромокиэделия от оптических осей фотоголовок,а также отношение м частотм ясштаблного генератора 15 и т -гецератора фик 2сированной частоты 19,Выбирая Х.1Х = ЬМ, подучимэтот временной сдвиг в соответствии сформулой (2), т.е, Г.Окончательный результат измерения,сформировяццый в блоке 21 преобразовавния результата измерения с помощью рабочего импульса с формирователя 5 (мо -мент с ) л положитедьцогс; фронта стриггера 20 (момент т- Т; ), будетравен (эпюра и );Т)4. -1- т,е,из него будет цскдючеца погредность Я,Учетрассчитывяемой погрсшцостц производится в следующем периоде сканирования, Временное запаздывание, равноеодному периоду, дежит в предедах 3-20 мсв зависимости от типа фотогодовок, Учитывая, что реапьцое поперечное пере"ешение проката доводжо медпеццое (период значительных колебаний ссстявдяетквк правило, несколько секунд), такаязадержка не вносит динамической погрешности измерения,Едицствеццым параметром, требующимпредваритедьного ввода в устройство, является толщина измеряемого проката,от веди пгны которого выбирается частота масштабного генератора 15, Прц необходимости управление этой частотой может быть выполнено дистанционным и про -изводится вручную оператором цди автоматически систеклойл управления технологическим процессом (АСУ ТП),Испопьзование изобретения для измерения ширины толсто)шстового проката, например, сдябов, позволит значительно поднять точность измерения, доведя ее до значений, получаемых ца измерителях ширины тонких полос.Особенно эффективно будет использование изобретения на стацях, где по ряду технологических и других причин це удается в месте предполагаемой установки прибора производить ограцичецие поперечных перемещений, что до сих цор прпят742707 ствовало впещи нию нлн рнтолей ширинына подобных станах. Формула изобретения5 1. Вычислительное устройство для дифференциальных фотоимпульсных измерителей геометрических размеров изделий, содержащее два, идентичных канала обработки видеоимпульсов, каждый из ко торых содержит формирователь рабочих импульсов и формирователь тактовых импульсов, вход которого соединен со входом формирователя рабочих импульсов и с выходом фотоголовки измерителя, из мерительный блок, соединенный входами с выходами каналов обработки видеоимпульсов, блок преобразования результатов измерения, соединенный входами с выходом измерительного блока н выходом од ного из формирователей рабочих импульсов, и индикатор, соединенный входом с выходом блока преобразования результата измерения, о т л и ч в ю щ е е с я тем, что, с цегью повышения точности результата измерения, каждый канал снабжен блоком сравнения длительности видео- импульсов, входы которого подключены к выходам формирователей рабочих и тактовых импульсов, а измерительный блок вы- З 0 полнея в виде схемы, состоящей из масштабного генератора, соединенного входами с выходами блока сравнения длительности видеоимпульсов, счетного узла, включающего генератор фиксированной час8тоты, 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 преобразовании результата измерения,2, Вычислительное у.стройство по п,1,отли чающееся тем, чтоблоксравнения длительности видеоим пульсоввыполнен в виде триггера, первый входкоторого 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,иконюнктора, входы которого соединены с выходом ждущего мультивибратора и одним выходом триггера, а выход- с одним из входов масштабного генератора,3, Вычислительное устройство по и, 3о т л и ч а ю щ е е с я тем, что генератор фиксированной частоты рассчитанна частоту, которая относится к частотемасштабного генератора; как расстояниеот фотоголовок измерителя до измеряемойповерхности к толщине изделия,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРм 381888, кл, Я 01 В 19/37, 1971742707 фиг Составитель П, Юров перед Н. Бабурка Хорректор уск дак тор. Народная 9/36 ний и откЖ, Рауш Филиал ППП Патент"; г. Ужгород, ул, Проектная, 4 01 венного кТираж БНИИПИ Государст по делам изобр 13035, Москва, Подписное тета СССР тий ая набд, 4/