Устройство для измерения ширины полосы проката

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН(51)5 С 01 В 21/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Т 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСИОМУ СВИДЕТ 1(56) Авторскбе свидетельство СССР Ф 1472761, кл. О 01 В 21/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 11 П 1 РИНй ПОЛОС 11 ПРОКАТА(57) Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике, Цель Изобретения - повышение точности и быстродействия за счет применения датчиков положения боковой кромки беэ дискретного сканирования. Устройство состоит иэ блока 1 градуировки и датчиков 2 и 3 положения, предназначенных для оптической связи с противоположными кромками полосы проката, и корректирующего вычислительного блока 18, электрически связанного с блоком 1 и датчиками 2 и 3. Положение кромок полосы проката непрерывно измеряется датчиками 2 и 3, сигнал с выхода которых периодически корректируется в блоке 18 по сигналам от блока градуировки. 2 э,п, ф-лы, 5 иле йЙ1596212Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения ширины листовых материалов.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия за счет применения датчиков положения боковой кромки беэ дискретного сканирования.На Аиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 блок-схема блока обработки датчика положения кромки; на фиг. 3 - то же, блока обработки блока градуировки; на Фиг. 4 - расположение Аотоприемни ков относительно,измеряемои полосы проката; на Аиг. 5 - временные диаграммы работы блоков устройства.Устройство состоит из блока 1 градуировки и двух одинаковых датчиков 2 20 и 3 положения, предназначенных для оптической связи с противоположными кромками полосы проката, блок 1 гра" дуировки состоит из оптически связанных источника 4 оптического излу чения, расщепителя 5 и развертывающего блока 6 с датчиком 7 угловой скорости, оптически связанных приемной оптической системой 8,предназначенной для оптической30-связи с блоком 6 через полосупроката, и Аотоприемного блока 9,состоящего из двух Аотозлементов, схемы 10 обработки, первый и второй вхо-.ды которого подключены к выходам Аотоприемного блока, а третий вход подключен к выходу датчика 7 и схемы 11синхронизации, вход которой подключенк синхронизирующему выходу блока 6,а первый выход подключен к четвертому входу, схемы 10Каждый из датчиков 2 и 3 состоит из оптически связанных источника 12 оптического излучения и передающей оптической системы13, оптически связанных приемной оптической системы 14, предназначеннойдпя оптической связи с системой 13через полосу проката, и Аотоприемника 15, и блока 16 обработки, первыйвход которого подключен к выходу Лото приемника 15, а второй вход объеДиненс управляющим входом источника 12 ипредставляет собоймодулирующий входдатчиков 2 и 3. Устройство также состоит из модулятора 17, выход которого5подключен к модулирующим входам датчи-.ков 2 и 3, управляющему входу источника 4 и пятому входу схемы 10, вычислительного корректирующего блока 18,первый и второй входы которого подключены к выходам блоков 16, датчиков 2 и 3 соответственно, третий вход подключен к второму выходу схемы 11 синхронизации, а четвертый выход подключен к выходу схемы 10, и блока 19 индикации и управления, вход которого подключен к выходу блока 18, а первый, второй и третий выходы подключены к третьим входам блока 16, датчиков 2 и 3 и пятому входу блока 18.Блок 16 обработки состоит из последовательно соединенных схемы 20 сглаживания, вход которой является входом блока 16, схемы 2 1 нормирования, синхронного детектора 22, опорный вход которого является вторым входом блока 16, и аналого-циАрового преобразователя 23, вход запуска которого является третьим входом блока 16, а выход является выходом блока 16,Схема 10 обработки состоит из двух идентичных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных согласующего каскада 24, узкополосного усилителя 25, синхронного детектора 26 и (усилителя) Аормирователя 27 видоимпульсов, входы цепей являются первым и вторым входами схемы 10, опорные входы детекторов 26 объединены и являются пятым входом схемы 10, Аормирователей 28 и 29 импульсов, входы которых подключены к выходу первой цепи, Аормирователей 30 и 31 импульсов, входы которых подключены к выходу второй цепи, опорные входы Аормирователей 28 - 31 импульсов объединены и являются чет" вертым входом схемы 10, интеграторов 32 и 33, первые: входы которых объединены и являются третьим входом схемы 10, вторые входы подключены к выходам Формирователей 28 и 30 соответственно, а третьи входы подключены к выходам Аормирователей 29 и 31 со- . ответственно и аналого-циФрового преобразователя 34, входы которого подключены к выходам интеграторов 32 и 33 соответственно, а выход является выходом схемы 10.Устройство работает следующим образом.Оптические системы 13 датчиков 2 и 3 Аормируют оптическое модулированное излучение источников 12 таким образом, что сечения световых пучков в плоскости полосы проката представ1596212 5ляют собой узкие прямоугольники, размещаемые перпендикулярно боковым кромкам (Фиг. 4 а). Часть светового потока пучка, не перекрываемая полосой,5попадает на соответствующий Фотоприемник 15, преобразуется блоком 16 вциФровой код, величина которого отображает положение боковой кромки проката относительно светового пучкасоответствующего датчика 2 или 3.Настройка датчиков 2 и 3 производится таким образом, чтобы в отсутствиеполосы проката код на выходах датчиков 2 и 3 был равен нулевому значению, 15а при полном перекрытии полосой световых пучков на выходах датчиков 2 и 3было одинаковое положительное значение кодового сигнала.Если выбрать определенную систему 20координат Х, У и 7, то координаты боковых кромок проката будут определяться выражениямиХ ф Х о11 11 Вик т фХ.2=Хг +11 г 1 вью г(1)где ХХ - координаты боковых кромокпроката в выбранной системе отсчета;Х ,Х - константы, зависящие отОе Ивыбора начала отсчета и 30базового расстояния между датчиками 2 и 3;Ы ,М- значения выходного кодавьи фблоков 16 обработки сигналов датчиков 2 и 3 со-ответственно;к - постоянный коэФФициент,определяемый конФигурацией сечения светового пучка в плоскости проката, 40а также процедурой настройки датчиков 2 и 3;11 г - коэФФициенты для датчиков2 и 3, определяемые интенсивностью источника 12 45оптического излучения,равномерностью световогопотока по сечению пучка,чувствительностью Фотоприемника 15, а также 50стабильностью чувствительности канала блока 16.Получая синхронные значения И ььи Иг(синхронность обеспечиваетсяимпульсами с выходов блоков 19 индикации и управления), находим ниринуполосы проката по уравнениям (1) бгде 1, - ширина полосы проката.В (2) значения констант ХЬ , ХЭ ф фриКг легко определяются экспериментально, например, путем градуировки устройства, однако проведение измерений ширины полосы проката по формуле 2 при использовании только датчиков 2 и 3 невозможно из-за дрейФа интенсивности источника 12, дрейФа чувствительности Фотоприемника 15 и канала преобразования блока 16, а также из-за изменений прозрачности оптического тракта, из-за загрязнения поверхностей оптических деталей в процессе эксплуатации. Пусть эти дрейФовые нестабильности приводят к изменению начальных коэФФициентов 1 =1.=1о на величины А 1 и д 1 г соответственно,1т.е.1,=1 +л 11 г 1 о 11(3)Ясно, что дрейФовые честабильности Л 1, и Л 1 г приведут к изменению значений И ь., и М ььиг на величинУ дЧ6%И ЙИ вьюк ь1 вью1 бых т 1 ььь албабьи- 1 ви+1 аькэ (4) где И "И", - значения кодовогосигнала на выходеблоков 16 датчиков2 и 3 соответст-венно.С учетом (3) и (4) выражение (2) принимает вид+ Фо 1ььи+ "выхг) ф (5)0 1 аОбозначим значение ширины полосы проката, полученное по Формуле (2), через 1,д, тогда(6)Как видно иэ (5) истинное значение ширины полосы проката будет отличаться от 1,лп на величину систематической погрешности, меняющейся с постоянной времени порядка секундидЬ Ь 1, ( д, Я,+а 1 Я )(7)Исключение систематической погреш- . ности производится в вычислительном корректирующем блоке 18 путем введения корректирующих поправочных коэФФициентом Р, и Р к значениям И л и И Ьгкодовых сигналов,полученных на выходах блоков 16 обработки сигна"ного и второго лучей соответственно в момент прихода опорного импульса.л , )Определение , и Г, ясно из графика на фиг. 5 г, Совершенно аналогично для углового положения второй боковой кромки при измерении первым лучомлу= +Йй, (14)при измерении вторым лучомльг-о)1, (15)при нахождении среднего пэ (14) и (15) лАй,. 1) Йс, 16)(Рг 3 ) Уа2 2 2 л), у - значения угловогоположения второй боковой кромки полосы, определение , и 8" ясно из фиг,5 д.гИ+ ЮеПоложим что значение в- равноФ 2 нулю, соответствующий луч пересекает плоскость полосы в точке О начала координатной оси ОХ (фиг. 4 а), а ось развертывающего устройства проходит через точку оси ОУ с координатой, ранной Т, В тком случаеФл,=- - ) иа=- 1 шй. 7)1 12,г 2Соответственно ширина полосы проката будетл) л.)т(с-ш Йс+ссу 1 ю Йс) . ( 18)1 1лй Сравнение выражения (18) с ныражением (2) дает уравнения для нахождения искомых значений Ин,), и Л ьк) р11Те 2,1 ы 1=Х р,+кр) вых 1 ф11 "гТсср-) 1 С=Х +1 "16),г (19)льгПараметры Т, Хр,Х г. 1,1. определяются при проведений операции начальной настройки устройства, а также по известным размерам его конструкцииеТаким образом, схема 10 обработки производит измерение угловых положений ц), и ( боковых кромок полосы в соответствии с формулами (17) и передает эти значения в вычислительной корректирующий блок 18, в котором по формулам (19, и (9) вычисляются значения попраночных коэффициентов Р, и Рг и до окончания следук)щего иэмерительного цикла блока 1 градуировки найденные значения Р, и Р, остаются неизменными и используются для корректировки значений ширины полосы, находимых по показаниям по показаниям 10 датчиков 2 и 3 по формуле (10).Формула изобретения1. Устройство для измерения ши рины полосы проката, содержащее днадатчика положения кромки полосы проката, карый иэ которых состоит изисточника излучения и фотоприемника,предназначенного для оптической сня зи с соответствующей кромкой полосыпроката, и блок управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и быстродействия,оно снабжено блоком градуировки, 25 выполненным в виде оптически связанных источника излучения, расщепителяи развертывающего блока с датчикомугловой скорости, и оптически связанных приемной оптической системы, 3 О предназначенной для оптической связи с развертывающим блоком через полосу проката, и фотоприемного блока,схемы обработки блока градуиронки,первые дна входа которой подключенык выходам фотоприемного блока, третийвход подключен к выходу датчика угловой скорости, и схемы синхронизации,вход которой подключен к синхронизирующему выходу развертывающего блока, 40 а первый выход подключен к четвертомувходу схемы обработки блока градуировки, вычислительным корректирующимблоком, информационные входы которогоподключены к выходам датчиков положе ния кромки полосы проката и выходусхемы обработки блока градуировки,а синхрониэирующий вход подключен квторому выходу схемы синхронизации,каждый датчик положения кромки поло сы проката снабжен оптической системой формирования узкой световой полосы, оптически связанной с источникомизлучения, и блоком обработки сигналовдатчика, вход которого подключен к вы ходу фотоприемника, а выход являетсявыходом датчика, блок управления выполнен с тремя выходами, подключенными куправляющим входам блоков обработкисигналов датчиков и вычислительногокорректирующего блока соответственно.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено модулятором, источники блока гра-дуировки и датчиков положения кромки полосы проката выполнены с модулирующими входами, подключенными к выл ходу модулятора, а схема обработки1 О блока градуировки и блоки обработки сигналов датчика выполнены с опорными входами, подключенными к выходу модулятора.1За Устройство по пф 2 у о т л и15 ч а ю щ е е с я тем, что схема обработки блока градуировки выполнена в виде двух цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных синхронного детектора и Формирователя видеоимпульсов, входы цепей являются первым и вторым входами схемы обработки соответственно,) опорные входы синхронных детекторов объединены и являются опорным входом схемыобработки, первого и второго формирователей импульсов, входы которых подключены к выходу первой цепи, третьего и четвертого формирователей импульсов, входы .которых подключены к выходу второй цепи, опорные входы формирователей объединены и являются четвертым входом схемы обработки, двухинтеграторов первые входы которыхобъединены и являются третьим входомсхемы обработки, вторые входы подключены к выходам первого и третьего формирователя соответственно, атретьи входы подключены к выходам второго и четвертого формирователей соответственно, и аналого-цифрового преобразователя, входы которого подключены к выходам интеграторов соответственно, а выход является выходом схемыобработки.