Устройство для измерения длины движущихся изделий Советский патент 1984 года по МПК G01B7/04 

Изобретение относится к измерительной TextmKe и может быть использовано для измерения длины движущихся впродольном потоке изделий, например проката.

Известно устройство для измерения длины движущихся изделий, содержащее датчики наличия изделия, счетчик, два счятчика остатка, ключ управления счетчиками, генератор импульсов, вычислительный блок, триггер и суммирующий счетчик Л .

Недостатком этого устройства является невысокая помехоустойчивость вследствие чего срабатывание датчиков под действием помех приводит к значительной погрешности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения длины движущихся изделий, содержащее блок датчиков наличия изделия, два счетчика, генератор импульсов, компаратор, источник сигнала, подключенный к первому входу компаратора, арифметический блок и регистратор, подключенный к выходу арифметического блока 2j . Недостатком известного устройства является невысокая помехоустойчивость и неширокие функциональные воз ожностн, поскольку устройство не позволяет измерять короткие изделия, длина которых меньше длины первого базового участка, и длинные изделия, длина которых превышает суммарную длину всех базовых участков. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения длины движущихся изделий, содержащее блок датчиков наличия изделия, два счетчика, генератор импульсов, ком.паратор, источник сигнала, подключенный к первому входу компаратора, арифметический блок и регистратор, подключенный к выходу арифметического блока, снабжено селектором, входы которого, начиная с третьего, соединены с соответствующими выходами блока датчиков, элементом НЕ, входом подключенным к второму выходу блока датчиков, а выходом - к второму входу селектора, первым и вторым вычислительными блоками, соединенными первыми входами с генератором импульсов, вторыми входами и четвертыми выходами - один с другим, вторым и третьим входами - соответственно с nepBfeiM и вторым выходами блока датчиков, элементом ИЛИ, входы которого подключены к первым выходам вычислительных блоков, блоком остатка, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй - к выходу селектора. Третий - к выходу .элемента ИЛИ, четвертый - к выходу

компаратора, пятый - к выходу второго счетчика, шестой - к выходу арифметического блока, первый выход соединен с первым входом селектора, второй и третий - с первым и вторым входами второго счетчика, пятый и штой - с вторьам и третьим входами первого счетчика, первый вход которго соединен с генератором и блоком формирования, первый вход которого подключен к выходу второго счетчика второй вход - к четвертому выходу блока остатка, третий - к выходу певого счетчика, четвертый и пятый к третьему и четвертому выходам первого вычислительного блока, шестой и седьмой входы подключены к третьему и четвертому выходам второго вычислительного блока, первый выход блока формирования подключен к второму входу регистратора, остальные выходы блока формирования подключены к входам арифметического блока, второй вход компаратора соединен с выходом второго счетчика.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения длины движущихся изделий.

Устройство содержит блок 1 датчиков, селектор 2, входами соединенный с выходами блрка 1 датчиков, генератор 3 импульсов, первый 4 и второй 5 счетчики импульсов, источник 6 сигнала, компаратор 7, включенный на выходе источника 6 сигнала, первый 8 и второй 9 вычислительные блоки, входы которых подключены к выходам блока 1 датчиков и генератора 3 импульсов, элемент ИЛИ 10, входы которого подключены к первым выходам вычислительных блоков 8 и 9 блок 11 остатка, входы которого подключены к выходам селектора 2, генератора 3 импульсов, компаратора 7 и элемента ИЛИ 10, а выходы - к входам счетчиков 4 и 5, арифметический блок 12, блок 13 формирования, входы которого подключены к выходам счетчиков 4 и 5 и вычислительных блоков 8 и 9, и регистратор 14, подключенный к выходам арифметического блока 12 и блока 13 формирования, элемент НЕ 15, включенный между вторым выходом блока датчиков и вторым входом селектора.

Устройство работает следующим образом.

При движении изделие последовательно перекрывает датчики блока 1, при этом на соответствующих выходах появляется сигнал 1 и сохраняется до тех пор, пока изделие проходит датчики.

Селектор 2 обеспечивает подключение к своему выходу одного из своих входов, имеющих номера 2-. При. этом номер входа, подключаемого к выходу, определяется значением сигнала u| , поступающего на первый вход селектора 2, ,так как п 5 имеем:

U. 0, входы 2-5 отключены;

UI 1, подключен третий вход;

л, 2, подключен четвертый вход;

л, 3, подключен пятый вход;

и, 4, входы 2-5 отключены;

ui 5, подключен второй вход,

В момент появления переднего конца изделия в рабочей зоне первого дачика блока 1 на его первом выходе появляется сигнал 1, который запускает вычислительные блоки 8 и 9. Вычислительные блоки 8 и 9 идентичны и предназначены для определения (вычисления)линейных характеристик коротких изделий и формирования управляющих логических сигналов на своих.первых и вторых выходах. На первый вход вычислительного блока 8 поступают импульсы с выхода генератора 3, которые используются для заполнения временных интервалов, формируемых с помощью логических сигналов, поступающих на второй, третий и четвертый входы блока 8. Информация о линейных характеристиках коротких изделий формируется на третьем и четвертом выходах блока 8. Под действием логических сигналов, поступающих на 2-4 входы, вычислительный блок 8 формирует временные интервалы Т, jTj и логические сигналы на своих первом и втором выходегх. Временной интервал Т равен времени прохождения коротким изделием первого датчика наличия изделия. Интервал Tg равен времени прохождения передним концом изделия первого базового участка (расстояние между первыгл и вторым датчиками наличия изделия) Если проходит нормальное или длинное изделие, то определяется только интервал Т , а в момент окончания интервала Tg на первом выходе вычислительного блока 8 формируется Логический сигнал 1 и сохраняется до тех пор, пока проходящее изделие перекрывает первый базовый участок, в момент прохождения згщним концом нормального или длинного изделия первого датчика наличия изделий сигнал на первом выходе блока 8 устанавливается в состояние О. Если короткие изделия следуют последовательно, то на первом базовом участке находятся одновременно очередное и часть последующего изделия. Поэтому корректная работа вычислительных блоков 8 и 9 обеспечена путем чередования их работы по отношению к движущимся изделиям: вычисление линейных характеристик первого изделия осуществляет, например, блок 8, второго - .блок 9, третьего - блок 8 и т.д. Указанный порядок обслуживания движущихся изделий обеспечивается благодаря наличию двух режимов

работы блоков 8 и 9. Если блок 8 иди 9 находится в первом режиме работы, то сигнал, поступающий с первого выхода блока 1 датчиков на вторые входы блоков 8 и 9 воспринимается соответственно блоком 8 или 9. Для второго режима работы блока 8 или 9 сигнал, поступающий с первого выхода блока 1 датчиков, игнорируется соответственно блоком 8 или 9. Режимыработы блоков 8 и 9 идентифицируются сигналами, наблюдаемыми на их вторых выходах. Если на втором выходе блока 8 или 9 наблюдается нулевой сигнал, то это свидетельствует о первом режиме работы блока 8 или 9. Сигнал логической единицы на втором выходе блока 8 или 9 идентифицирует второй режим работы соод-вётствующего вычислительного блока. Поступление сигнала логической единицы на четвертый вход ,бло-ка 8 или 9 переводит блок 8 .«ли 9 в первый режим работы. Блоки 8 и 9 находятся всегда в разных-режимах работы благодаря тому, что вторые выходы блоков 8 и 9 соединены с четвертыми входами соответственно блоков 9 и 8.

В исходном состоянии третьи входы вычислительных блоков 8 и 9, связанные со вторым выходом блока 1 датчиков, заблокированы. Деблокирование третьих входов в блоках 8 и 9 происходит спустя промежуток времени Т , отсчитываемый от момента приема сигналов вторыми входами соответственно блоков 8 и 9. После поступления сигнала по третьим входам блоков 8 и 9 третьи входы остаются деблокированы до тех пор, пока сохраняется поступивший сигнал. Промежуток Т определяется в блоках 8 и 9, например, в соответствии с уравнением

8 t Tj .8, )

где 2g - соответственно длина первого базового участка}

V

максимальная скорость

движущегося изделия/ 8 - малая величина, гарантиру.ющая надежный прием внешнего сигнала.

В момент окончания интервала т, на третьем выходе блока 8 или 9 появляется кратковременно двоичный код 10, который информирует о том, что на четвертом выходе блока 8 или 9 наблюдается величина, равная количеству импульсов, сгенерированных генератором 3 за время Т, . При бтсут ствии сигнала на первом выходе блока 8 или 9 в момент окончания интервала Tg на третьем выходе блока 8 или 9 появляется кратковременный двоичный код 11, а на четвертом выхо;ре наблюдается величина, равная количеству импульсюв, сгенериро

ванных генератором 3 за время Тг.. В момент окончания интервала Т и . присутствия сигнала логической единцы на первом выходе на третьем выходе блока 8 или 9 появляется кратковременно двоичный код 01, а на четвертом выходе - наблюдается величина, равная количеству импульсов, сгенерированных генератором 3 за время Tj . Двоичный код на третьих выходах блоков 8 или 9 обозначим соответственно символами Т., и Z, а. величины, наблюдаемые на четвертых выходах блоков 8 и 9 - символами д, и ujj . Время присутствия значений кодов 2 и 3 нз третьих выходах блоков 8 и 9 незначительно превышает время, необходимое для записи величин изи U4 блок 13 фомирования. В табл. приведено соответствие значений кодов 2, - 2 и вызываемых ими операций.

Допустим, что движется короткое изделие и вычислит ьный блок 8 находится в первом режиме работы. В момент установки в О сигнала на первом выходе блока 1 (задний конецизделия проходит датчик) вычислительный блок 8 переводится во второй режим работы и своим сигна,лом, поступающим со второго выхода, переводит вычислительный блок 9 в первый режим работы, подготавливая последний к обслуживанию следующего движущегося изделия. Одновременно с этим на третьем выходе вычислительного блока 8 появляется кратковременно код22 10, а на четвертом .наблюдается значение величины л , которое запоминается в регистре 4 блока 13 формирования (строка 2, табл. Т) В момент прохождения передним концом изделия второго датчика .наличия изделия на втором выходе блока 1 появляется логический сигнал 1, вызывая появление на третьем и четвертом выходах вычислительного блока 8 соответственно 3 11 и значения Л , которое запоминается в

блока 13 формирования.

регистре

Блок 13 формирования содержит, например, регистры BQ-(«5 г шесть ячеек памяти, три дешифратора, ждущий мультивибратор и средства коммуникации сигналов, обеспечивающие под управлением двоичных кодов 2.( 4-2 - 3 подключение входов регистров к требуемым входам блока 13 и выходов блока 13 - к соответствугацим выходам регистров, дешифраторов или ячеек памяти. Регистры i- Ri; предназначены дня. приема и хранения значений величини,- Дд-Регистр э является накапливающим, т.е. обеспечивает суммирование поступающей на его вход информации со своим содержимым. Перед Записью в регистры вновь поступающей

информации происходит установка в О соответствугацих регистров. Исключением из этого правила является регистр Rj I установка в О которого регламентируется значением ко да 2, . Ячейки памяти предназначены для хранения значений соответственно О , величины lj, и кода Jf 00, 01,10,11.Ждущий мультивибратор под управлением кодов 2, - Zjобеспечивает

О формирование импульсного сигнала запуска для пятого выхода блока 13, Длительность сигнала запуска равна суммарной длительности операций вычисления и регистрации значения

5 Ь , осуществляемых блоками 12 и 14. Блок 13 формирования осуществляет последовательно три операции установку в О регистров, запись поступившей информации в регистры и

0 формирование величин А, В, С , О ,у и сигнала запуска. При этом коды идентифицируют номера регистров, для которых осуществляются операции установки в О и записи по5 ступившей информации, и значения величин А,В, С, D, у Операция формирования значений величин A,B,C,D,y представляет собой операцию подключения соответствующих выходов блока

0 13 формирования к.выходам дешифраторов, регистров и ячеек памяти, хранящих требуемую информацию.

В четвертом столбце табл.1 приведены регистры, для которых осущест5 вляется операция установки в О. В пятом столбце (запись) указывается какая информация записывается в регистр. При этом символ АЗ(КО)(И подобные ему) обозначает, что вели0 ,чина й записывается в регистр РО В 6-10 столбцах указываются значения Формируемых величин А , 5, С-, D, Jf, При этом символ )(и подобные ему) обозначает, что формируемой

5 величине присваивается значение величины из, хранящейся в регистре

R . Значения О, U,,no, 01,10,11 хранятся в соответствующих ячейках памяти. Значения L, ,L, „,L;,L,., ,Ь,«1,„.

Q являются выходными величинами дешифраторов.Блок 13 формирования в соответствии с третьей строкой табл.1 формирует величины А , 8 , с . О , у и сигнал запуска для арифметического блока 12, который вычисляет значение L, длины изделия. Код у 11, поступая на второй вход регистрато- , ра 14, обеспечивает регистрацию вычисленного -значения L . в момент установки в О сигнала запуска на

0 пятом выходе блока 13 формирования устройство возвращается в исходное (статическое) состояние. Если короткое изделие проходит первый базовый участок и в поде зрер5.11я первого

5 датчика на.пнчия изде.пия появляется

передний конец следующего изделия, то выходньж сигналом, поступающим с первого выхода блока 1, запускается в работу вычислительный блок 9, который обеспечивает вычисления значений д- для второго короткого изделия. Если указанная ситаация повторяется при подходе третьего изделия, то в работу вступает вычислительный блок 8, т.е. блоки 8 и 9 работают попеременно.

Таблица 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗДЕЛИЙ, с.одержащее блок датчиков наличия изделия, два счетчика, генератор импульсов,компаратор, источник сигнала, подключенный к первому входу компаратора арифметический блок и регистратор, подключенный к выходу арифметичес- . кого блока, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения функци ональных возможностей, оно снабжено селектором, входы которого, начиная с третьего, соединены с соответствующими выходами блока датчиков, элементом НЕ, входом подключенным к второму выходу блока датчиков, а выходом - к второму входу селектора, первым и вторым вычислительными блоками, соединенными первыми входами с генератором импульсов, вторыми входами и четвертыми выходами --«один с другим, а вторым и третьим входами - соответственно с первым и вторым выходами блока датчиков, элементом ИЛИ, входы которого подключены к первым выходам вычислительных блоков, блоком остатка, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй - к выходу селектора, третий - к выходу элемента ИЛИ, четвертый - к выходу компаратора, пятый - к выходу второго счетчика, шестой - к выходу арифметического блока, первый выход соединен,с первым входом селектора, второй и - третий - с первым и вторым входами второго счетчика, пятый и шестой - с вторым и третьим входами первого счетчика, первый вход которого соединен с. генератором,и блоком формирования, первый вход которого подключен к выходу второго счетчика, второй вход - к четвертому выходу блока остатка, третий - к выходу первого счетчика, четвертый и пятый к третьему и четвертому выходам первого вычислительного блока, шестой и седьмой входы подключены к третье му и четвертому выходам второго выа: числительного блока, первый выход блока формирования подключен к второму входу регистратора, остальные выходы блока формирования подключены к входам арифметического блока, второй вход компаратора соединен с выходом второго счетчика.

Арифметический блок 12 обеспечйвает вычисление величины Ь в соответствии с уравнением L А i | D . Если , то значение L определяет длину очередного базового участка со знаком - в импульсах генератора 3.

Блок 13 формирования обеспечивает формирование на своих 1-5 выходах соответственно величин А, В, C,D и логического сигнала 1, обеспечивающего запуск операции вычисления значения L в арифметическом блоке 12. На первом выходе блока 13 формируется двоичный код у , идентифицирующий значение величины на выходе арифметического блока 12. Значение V. 00 информирует о том, что арифметический блок 12 вычислил значение, соответствующее длине очерёдного базового участка в импульсах

45

генератора 3. Значения у 01,10,11

соответствуют значениям L , определяющим длины соответственно нормальных, длинных и коротких изделий.

Блок 11 остатка обеспечивает вы50числение остатка пути переднего конца движущегося изделия до очередного датчика наличия изделия и формирование сигнала uj на своем первом выходе в момент равенства остатка пу ти заданной величине Р . Величина

обеспечивает управление селектором 2. Кроме того, блок 11 формирует на своих втором и третьем выходах логические сигналы 1, обес60 печивающие соответственно увеличение на единицу содержимо1 о счетчика 5 и установку последнего в О. На четвертом выходе блок 11 формирует двоичный код7, , идентифицирующий

65 значения выходных величин Л,, л соответственно счетчиков 5 и 4. На пятом и шестом выходах блок 11 формирует логические сигналы 1, обеспечивающие соответственно установку в О.счетчика 4 и разрешение на one рацию счета для счетчика 4. Указанные функции блок 11 выполняет под действием импульсов, поступающих на его первый вход, и сигналов V,, VQ,V.U,,L, поступающих соответственно на его 2-6 входы.

В исходном состоянии на входах и выходах блока 1J. остатка присутствуют нулевые сигналы. Соответствия между входными и выходными сигналами блока 11 остатка приведены в табл. 2. Каждая строка табл.2 содержит определенную комбинацию входных сигналов и соответствующую ей комбинацию выходных сигналов. В столбцах 2-4 приводятся состояния сигналов .3 входах 2-4 блока 11. При этом символами 1 , i обозначены состояния установки входных сигналов соответственно в 1 и О. Символом 0 обозначено состояние сигнала О или 1. В столбцах 511 приводятся состояния сигналов на входах 6 и 1 - 5 и 6. В момент возникноРассмотрим работу устройства при измерении длины нормального изделия. Появление переднего конца изделия в поле зрения первого датчика наличия изделия запускает в работу вычнслит льйый блок 8. В момент

вения комбинации входных сигналов , (столбцы 2-4) появляются соответствующие сигналы на выходах 6,1,2 и 3 (столбцы 5-8). При этом сигнал на выходе 6 (столбец 5) всег5 да устанавливается (наблюдается нулевой сигнал). Сигнална. выходе 6 (столбец 11) устанавливается при необходимости в состояние 1, спустя промежуток времени С . Сиг0 нал (код 2i) на четвертом выходе

(столбец 9)появляется спустя промежуток времени, равный времени операции увеличения на 1 содержимого счетчика 5. Сигнал на пятом выходе

5 (столбец 10) появляется через промежуток времени t-5, где S - время операции установки в О выходной величины счетчика 4. Символом Л в шестом столбце обозначено состояние

0 сигнала О или &, .Символ + в 12 столбце обозначает наличие операции записи (запоминания) величины I. , поступакндей на шестой вход блока 11 остатка. При этом запись значения L

5 осуществляется после появления комбинации (столбцы 2,3 и 4, табл.2 входных сигналов, спустя промежуток времени и , равный времени операции вычисления значения L , причем б f.

Таблица 2

прохождения передним концом изделия второго датчика наличия изделий на втором выходе блока 1 появляется логический сигнал 1, обеспечивая появление сигнала V 1, который запускает в работу блок 11 остатка. Кроме того, н третьем и четвертом выходах вычислительного блока 8 появляются соответственно значения 7 01 и Д которые запоминаются в блоке 13 формирования (строка 1 табл.1). После поступления сигнала V 1 блок 11 остака формирует сигнал (второй выход), обеспечивающий увеличение на еди;вицу содержимого счетчика 5, и затем код 2, 0001. Код 1 0001 обеспечивает запоминание значения Л,1 в регистре RI блока 13 формирования и вызывает в соответствии с седьмой строкой табл. 1 операцию формирования величин А, В, C,D, Jf и сигнала запуска для арифметического блока 12. Арифметический- блок 12 вычисляет значение L , которое поступает на шестой вход блока 11 остатка и запоминается в нем. После чего на шестом выходе блока 11 остатка формируется логический сигнал 1, обеспечивающий счетчику 4 возможность подсчета числа импульсов гнератора 3. Когда расстояние переднего конца изделия до третьего датчика наличия изделия станет равно зданной величине, на первом выходе блока 11 остатка появляется сигнал Д 1, который обеспечивает подключение -выхода селектора 2 к его трет ему входу.

После поступления сигнала от третьего датчика наличия изделия на выходах блока 11 остатка появляются сигналы, определяемые второй строкой табл.2. Указанные сигналы обеспечивают установку в О величины uj , увеличение на единицу содержимого счетчика 5, запись значений Л, и & соответственно в регисры Д, , R,j блока 13 формирования,вызывают в соответствии со строкой восемь табл.1 операции формирования величин А, В, С, О, у и вычисления значения L . Вычисленное значение L запоминается в блоке 11 остатка, после чего блок 11 формирует последовательно сигналы установки в О и разрешения счета для счетчика 4. При поступлении сигнала очередного датчика наличия изделия указанные операции повторяются всякий раз, пока на третьем входе блока 11 остатка присутствует сигнал V 1. При этом после поступления сигнала от четвертого (предпоследнего) датчика наличия изделия срабатывает компаратор 7, обеспечивая на своем выходе сигнал . Сигнал информирует блок 11 остатка о том, Что очередной датчик наличия изделия будет последним.

Установка сигнала (задний конец изделия проходит первый датчик наличия изделия) вызывает на

выходах блока 11 остатка сигналы, определяемые третьей строкой табл.2 Указанные сигналы обеспечивают запись значения t. з регистр Я блока 13 формирования (строка 9 табл.1) Поступление очередного сигнала датчика наличия изделия после установки

сигнала Vj вызывает на выходах блока 11 остатка сигналы, определяемые пятой строкой табл.1, в данном случае выходные сигналы блока 11 обеспечивают запись значения регистр Rj блока 13 формирования, установку в О счетчиков 4 и 5, вызывают операции формирования в соответствии с одиннадцатой строкой табл.1 и вычисления значенияL . Вычисленное значение L регистрируется регистратором 14. После установки в О сигнала запуска на пятом выходе блока 13 формирования устройство возвращается в исходное (статическое) состояние. Установка вг О сигнала V одновременно с поступлением очередного сигнала датчика наличия изделия вызывает запись значения Лг| сразу в два. регистра(R2, блока 13 формирования (строка 10 табл.1). Дальнейшая работа устройства аналогична работе, обусловливаемой поступлением очередного сигнала датчика наличия изделия приУ2 0.

Если движется длинное изделие, то в момент прохождения передним концомизделия последнего (пятого) датчика на выходах блока 11 остатка появляются сигналы, определяемые шестой строкой табл.2. Указанные сигналы обеспечивают установку в О величины &J , увеличение на единицу содержимого счетчика 5, запись значений й( и i,; соответственно в регистры Й4,( блока 13 формирования (строка 12 табл.1). Затем устанавливается в О величина Ag формируются сигналы разрешения счета для счетчика 4 и Л п .

В момент установки в О сигнала V2 (задний конец длинного изделия проходит первый датчик) на выходах блока 11 остатка формируются сигналы, определяемые седьмой строкой табл. 2. Указанные сигналы обеспечивают установку в О величины й1| , увеличение на единицу содержимого счетчика 5, запись значений U, и Д соответственно в регистры блока 13 формирования (строка 13 табл.1). Затем устанавливается в О величина Д формируются сигналы разрешения счета для счетчика 4 и U П 5.

I Прохождение задним концом изделия второго датчика привФдит к появлению на выходе элемента 15 НЕ логиУказанный сигческого сигнала

нал, поступая через селектор 2 на второй вход блока 11 остатка, вызывает появление на выходах блока 11 сигналов в соответствии с восьмой строкой табл.2. Эти сигналы обеспечивают установку в О величины &,, запись значения л в регистрR блока 13 формирования и установку в О счетчиков 4 и 5. Кроме того, код Z 1000 вызывает операцию формирования в соответствии с четырнадцатой строкой табл.1 и операцию вычисления значения L, . Вычисленное значение L регистрируется регистром 14, и устройство возвращается в исходное (статическое) состояние после установки в О сигнала запуска на пятом выходе блока 13 формирования.

Таким образом, изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и расширить функциональные возможности устройства для измерения длины , движущихся изделий путем обеспечения возможности измерения длины коротких и длинных изделий.