Устройство для измерения объема бревен Советский патент 1988 года по МПК B07C5/08 

г,

сл

Изобретение относится к сортировке предметов по их параметрам, в частности бревен, и предназначено для проведения операций, предшествую цих сортировке, - определению диаметров, длин и объемов бревен.

Цель изобретения - повьппение точности работы устройства путем осуществления оперативного контроля его работы.

На фиг.1 показана структурная блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальная схема блока имитации параметров бревен.

Устройство содержит блок 1 измерения диаметров бревен, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 вычисления диаметра, блок 4 вычисления длины, блок 5 вычисления объема, блок 6 индикации, блок 7 регистрации, блок 8 имитации параметров бревен с источником 5 питания (+ 5в).

Блок 1 содержит фотодатчик 10 и осветитель 11 наличия бревна, фото- датчики 12 и осветители 13 измерения диаметра бревна, количество которых определяется заданной дискретностью измерения диаметра, например, через

4мм, и максимальным диаметром бре- вен, датчик 14 контроля перемещения бревна.

Блок 3 вычисления диаметра содержит узел 15 совпадения, узел 16 управления, коммутатор 17, узел 18 дво ичных счетчиков импульсов и узел 19 регистров. Блок 4 вычисления длины содержит узел 20 управления, делитель 21 частоты тактовых импульсов, двоичный счетчик 22 импульсов. Блок

5вычисления объема содержит узел 23 возведения в квадрат, узел 24 управления, узел 25 умножения, сумматор 26, преобразователь 27 кода, узел 28 оперативной памяти.

Блок 6 индикации содержит цифровой индикатор 29 с оперативной памятью общего объема, аналогичные индикатор 30 объема по диаметрам и индикатор 31 объема по длинам.

Блок 7 регистрации содержит цифро печатающее устройство и перфоратор (не показаны).

Блок 8 имитации бревен содержит кодирующий узел 32, формирователи 33 34 импульсов, узел 35 разрядности, узел 36 цифровых индикаторов-счетчиков на три разряда, преобразователь 37 кода, формирователь 38 импульсов.

5

0

5

0

5 0

5

0

генератор 39 импульсов, узел 40 счетчика и дещифраторов, кодирующий узел 41, кнопку 42 Сброс и кнопку 43 Пуск.

Выход тактового генератора 2 подключен к одному из входов узла 15 блока 3, к другому входу которого подключен фотодатчик 10 наличия бревна. К входу коммутатора 17 блока 3 подключены фотодатчики 12 измерения диаметра бревна. На первый вход блока 4 подключен выход фотодатчика Ю, на второй вход - выход датчика 14, к третьему входу блока 4 - выход блока 8 имитации объемов бревен.

Выход тактового генератора 2 подключен к входам узлов 15, 21 и 24,

Выход узла 20 блока 4 соединен с входами узлов 16, 24 и 25,

Выход блока 5 подключен к информационным входам цифровых индикаторов 29-31 блока 6, Выход блока 3 подключен к входам узлов 23, 25 и 28 блока 5. Осветители 11 и 13 световыми потоками связаны с соответствующими фотодатчиками 10 и 12. Узел 15 совпадете блока 3 одним из входов и выходом соединен с узлом 16 управления, другой выход которого подключен параллельно к управляющим входам коммутатора 17, узла 18 и узла 19 регистров .

На информационные входы коммутатора 17 подключены фотодатчики 12 измерения диаметра бревна и выход узла 37 блока В,

Выход коммутатора 17 соединен со счетным входом узла 18 счетчиков, выход которого подключен к информационному входу узла 19 регистров.

Выход делителя 21 частоты блока 4 соединен с одним из входов узла 20 управления, выход которого подключен к счетному входу счетчика 22 импульсов.

Выход узла 24 управления блока 5 подключен к управляющим входам узлов 23, 25, сумматора 26, преобразователя 27 кода и узла 28 оперативной памяти. В блоке 5 выходы регистров 23 . соединены с вторыми информационными входами узла 25 умножения, выход которого подключен к информационному входу сумматора 26.

Выход суьматора 26 подключен к входу преобразователя 27 кода, выход которого соединен с входом узла 28.

Кодовые выходы индикаторов 29 - 31 подключены к входам блока 7.

Вход узла 32 подключен к источнику 9 питания, а выходы узла 32 соединены соответственно с входами формирователей 33 и 34 импульсов.

Второй вход формирователя 33 подключен к источнику 9 питания, а выход формирователя 33 соединен с разрешающим входом узла 35 разрядности, счетный вход которого подключен к выходу формирователя 34.

Счетные выходы узла 35 соединены со счетными входами узла 36. Выходы узла 36 подключены к входам преобразователя 37 кода, выход которого соединен с входом узла 7 блока 3. Вход кнопки 42 Сброс соединен с источником 9 питания, а выход - с входом формирователя 38. Выход формирователя 38 подключен к К-входу узла 35, к К-входу генератора 39, к К-входу узла 40 и к входу узла 41. Выход кнопки Пуск 43 соединен с j-входом генератора 39, а вход - с источником 9 питания. Выход генератора 39 подключен к счетному входу узла 40, выходы которого подключены на соответствующие входы кодирующего узла 4I. Выход узла 41 соединен с входом узла 20 блока 4.

Выполнение узлов, входящих в состав блока 8 имитации параметров бревен, следующее.

Кодирующий узел 32 диаметра реализуется, например, на базе телефонного номеронабирателя, формирователь 33 имеет ввод 44 питания и состоит из триггера Шмитта 45 типа К155ТЛ1, элементов И-НЕ 46 - 48 типа К155ЛАЗ, резисторов 49-51 типа МЛТ илиОМЛТ и конденсатора 52 типа СГМ.

Формирователи 34 и 38 импульсов аналогичны и представляют из себя RS-триггеры с инвертором на R-входе, они реализованы на элементах И-НЕ 53 - 55 типа К155ЛАЗ.

Узел 35 разрядности состоит из двоичного счетчика 56 типа К155ИЕ2 или К155ИЕ5,- дешифратора 57 типа К155НД1 или К155НД9 и злементов И 58 60 типа К155ЛИ1 или Е155ЛИ5.

Узел 36 собран из серийных цифровых индикаторов-счетчиков марки Ф207А, Ф208А или Ф228А.

Узел 37 реализован на микросхемах преобразователях двоично-десятичного кода в двоичный типа К155ПР6.

Генератор 39 собран на j-к-триг- герах 61 типа K155TBI, элементах 11- НЕ 62 - 65 типа К155ЛЛЗ, конденсатора 66 марки СГМ и резисторе 67 тип; OMJ1T или МЛТ.

Узел 40 реализован на двоичном счетчике 68 типа К155ИЕ2 или К15511Е5, дешифраторах 69 и 70 типа К155НД1 Q или 155ИД9 и развязывающих диодах 71- 78 типа КД103А.

Кодирующий узел 41 состоит из кла- вшлного переключателя с секциями 79, 80 типа П2К или П2КЛ и триггера Шмит- 5 та 8Т типа К155ТЛ1.

Фотодатчики 10 и 12 собраны по схеме транзисторного ключа, например, на базе фоторезисторов типа СФЗ и транзистора КТ315Б.

Q Осветителями II, 13 могут служить, например, лампы накаливания КГП 220- 1650.

Тактовый генератор 2 может быть собран, например, на микросхемах ти- 5 па К155ЛАЗ и К155ЛА8.

Блоки 3 и 4 могут быть реализованы, например, на микросхемах серии К155ЛИ1, К155КП7, К155ИЕ6, К155ЛА8, К155ЛАЗ, К155ТВ1, К155ЛН1, К155НД1.

Блок 5 может быть выполнен, например, на микросхемах серии К155ЛИ1, К155ИЕ6, К155ИР13, К1 55ЛА8, К155ЛАЗ, К155ТВ1, К155ЛА7, К155ЛН1, К155ИЕ7, К155РУ2, К155ЛРЗ.

В качестве датчика 14 контроля перемещения может быть использован датчик перемещения дискретный фотоэлектрический типа ПДФ-3 (преобразователь угла поворота в число импульсов) .

Блок 6 может быть выполнен на микросхемах типа К155ЛАЗ, К155ЛИ1 и цифровых индикаторах типа Ф228Е или Ф208Е (цифровой индикатор с суммирующим счетчиком, памятью и кодовым выходом) .

Блок 7 монтируется, например, из триггеров типа МП26, П214, цифропеча- тающего устройства марки Строка-190 и параллельно включенных перфораторов типа ПЛ-80 или ГШ-150.

Устройство работает следующим образом.

При вхождении бревна в зону измерения блока 1 световой луч осветите- ля II прерывается - на выходе фотодатчика 10 появляется потенциал 1, который запускает в работу блоки 3 и 4. При дальнейшем движении бревна

0

5

0

5

0

по транспортеру оно перекрывает световые лучи осветителей 13. Последние и фотодатчики 2 диаметра расположены вертикально с шагом, например, 4 мм. Выбор шага, равного А мм, обеспечивает необходимую точность и при этом значительно упрощается электронная схема вычисления диаметра, так как при умножении числа затененных датчиков, выраженного в двоичном коде, на 4 происходит простой сдвиг двоичного кода влево на 2 разряда. Использовать шаг, равный, например, 2 мм, нецелесообразно, так как увеличивается количество датчиков 12 и разрядность кода, которая ведет к значительному увеличению числа микросхем в электронной схеме блоков 3 и 5. Затененные датчики 12 па выходе имеют 1. Число затененных датчиков равно диаметру, деленному на шаг, равный А мм. По команде узла 16 управления коммутатор 17 поочередОбъем бревна V определяется в этом случае, как

(N

V)

к

Г

ч d,

.-d ,

Д1

где k - число элементарных участков.

10

/

Произведение

Д 1 - величина

постоянная. Исходя из необходимой , точности для производства и максимальной простоты электронной схемы блока 5 интегральная длина участка принята равной 326 мм. При прохождении интегральной длины бревна подается команда на замер диаметра в узел 16 и прием информации о диаметре блоком 5 (узел 24), выдача информации в узел 25 умножения блока 5 и команда сброса счетчика 22 в состояние О узлом 20 управления. В узле 25 умно

Изобретение относится к области сортировки предметов по их параметрам и позволяет повысить точность работы устройства путем осуществления оперативного контроля его работы. По команде узла управления 16 коммутатор 17 поочередно подключает фотодатчики 12 к двоичному счетчику 18, затем информация поступает на регистр умножения 19, откуда результат в двоичном коде поступает в блок 5, где величина диаметра возводится в квадрат. Импульсы с датчика 14 через узел управления 20 поступают в счетчик 22, где подсчитывается длина в двоичном коде и затем подсчитывается объем бревна. Блок 8 имитации параметров бревен позволяет.проверить исправность всех узлов и блоков устройства и точность расчета объема. 2 ил.

но подключает фотодатчики 12 к двоич-25 жения происходит вычисление объема

ному счетчику 18, по окончании обега- ния информация о числе затененных датчиков 12 в двоичном коде поступает на регистр 19 умножения, где происходит умножение на шаг (4 мм), т.е. сдвиг влево на два разряда. Результат измерения диаметра с выхода узла 19 в двоичном коде поступает в узел 23 блока 5, где величина диаметра возводится в квадрат, с выхода узла 23 квадрат диаметра в двоичном коде поступает в узел 25 поразрядного умножения. При движении бревно приводит во вращение вал датчика 14 контроля скорости. Для вращения вала датчика нужен очень малый крутящий момент, так. что небольшое усилие прижима вала датчика 14 к бревну устраняет пробуксовку. При вращении датчик 14 выдает электрические импульсы пропорционально пройденному бревном расстоянию, например один импульс соответствует перемещению бревна в 1 мм. Импульсы датчика 14 через узел 20 управления поступают на двоичный счетчик 22, где ведется счет длины в двоичном коде.

Предлагаемое устройство построено на принципе разбиения измеряемого бревна на элементарные цилиндры и суммирования их объемов. Длина бревна условно разбивается на элементарные участки Д 1, диаметр которых d- принимается на отрезке постоянным.

30

35

40

45

50

55

интегрального участка бревна. Вычис ление объема интегрального участка происходит сдвигом регистров влево на 8 разрядов. С выхода узла 25 величина объема интегрального участка бревна в двоичном коде поступает в сумматор 26 с накопителем. После по ного прохождения бревна его объем в двоичном коде поступает в узел 27 преобразователя кода, где преобразу ется в параллельный двоично-десятич ный код, который поступает в узел 2 памяти. Последний хранит объем брев на по диаметрам и длинам для переда чи в блок 6 индикации, где объемы суммируют по общему объему, суммарным объемам по диаметрам и длинам. Кодовые выходы цифровых индикаторов 29-31 подключены к цифропечатающе му устройству и перфоратору блока 7 По команде оператора информация печатается на ленте и регистрируется на перфоленте для обработки на ЭВМ. Генератор 2 тактовых импульсов в пр цессе работы обеспечивает синхрониз цию работы блоков 3 - 5. Делитель 2 обеспечивает пропуск заданного коли чества импульсов от датчика 14.

Блок В имитации объемов бревен р ботает следующим образом.

Кнопкой 42 Сброс блок 8 приводится в исходное состояние, т.е. в состояние О. С помощью кодирующег узла 32 устанавливается выбранный

0

5

0

5

0

5

интегрального участка бревна. Вычисление объема интегрального участка происходит сдвигом регистров влево на 8 разрядов. С выхода узла 25 величина объема интегрального участка бревна в двоичном коде поступает в сумматор 26 с накопителем. После полного прохождения бревна его объем в двоичном коде поступает в узел 27 преобразователя кода, где преобразуется в параллельный двоично-десятичный код, который поступает в узел 28 памяти. Последний хранит объем бревна по диаметрам и длинам для передачи в блок 6 индикации, где объемы суммируют по общему объему, суммарным объемам по диаметрам и длинам. Кодовые выходы цифровых индикаторов 29-31 подключены к цифропечатающе- му устройству и перфоратору блока 7. По команде оператора информация печатается на ленте и регистрируется на перфоленте для обработки на ЭВМ. Генератор 2 тактовых импульсов в процессе работы обеспечивает синхронизацию работы блоков 3 - 5. Делитель 21 обеспечивает пропуск заданного количества импульсов от датчика 14.

Блок В имитации объемов бревен работает следующим образом.

Кнопкой 42 Сброс блок 8 приводится в исходное состояние, т.е. в состояние О. С помощью кодирующего узла 32 устанавливается выбранный

диаметр бревна, а узла 4 - длина. Набор величины диаметра про тчводится в десятичном коде, начиная со старшего разряда, например, 386 мм. При наборе цифры 3 нормально открытый контакт 82 узла 32 замыкается и потенциал 1 поступает на вход формирователя 34 импульсов. Последний устраняет дребезг контакта. С прямого выхода формирователя 34 потенциал цоступает на счетный вход узла 35. На первом выходе счетчика 56 появляется сигнал, который поступает на соответствующий вход дешифратора 57.

С первого выхода дешифратора 57 разрешающий сигнал поступает на один из входов элемента И 58. Нормально закрытый контакт 83 при возврате узла 32 (диска номеронабирателя) в ис- ходное состояние размыкается и замыкается несколько раз пропорционально набранной цифре, например, цифре 3. Соответствующее число импульсов поступает на вход триггера Шмитта 45 формирователя 33, который вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой и длительностью равные входным импульсам. Триггер Шмитта 45 устраняет дребезг контактов. При наличии на выходе элемента И-НЕ 46 О происходит разрядка времязадающей цепочки из резистора 50 и конденсатора 52. В это время на выходе элемента 48 имеется 1. При наличии на выходе элемента И-НЕ 46 1 происходит зарядка конденсатора 52. С помощью цепочки из резистора 50 и конденсатора 52 входные импульсы с узла 32 длительностью 50 мс укорачиваются по длительности в I мкс.

С выхода узла 33 счетные импульсы поступают на один из входов элемента И 58 узла 35, где на другом входе уже есть потенциал 1. С выхода эле мента И 58 старшего разряда импульсы поступают на счетный вход индикатора счетчика старшего разряда узла 36, где ведется счет и индицируется соответствующая цифра, в данном случае, 3.

При наборе второй цифры, например цифры 8 нормативно открытый контакт 82 узла 32 замыкается вторично, на втором выходе счетчика 56 появляется 1, которая через дешифратор 57 поступает на вход элемента И 59, на другой вход которого поступают счетные импульсы с нормально закрытого кон

, Q )5

20 25 -JQ лп

д

35

0

такта узла 32, пройдя через формирователь 33. С выхода элемента И 59 импульсы поступают на индикатор-счетчик среднего разряда узла 36. Аналогично происходит набор, например, цифры 6 младшего разряда. Узел 36, зафиксировав величину диаметра, передает ее в преобразователь.37 кода в параллельном двоично-десятичном коде. Преобразователь 37 кода преобразует двоично-десятичный код в параллельный двоичный код, который поступает в узел 17 блока 3. Интегральная длина, например, равна 326 мм. С помощью переключателя 79 задают длину бревна, например 1630 мм, следовательно, переключатель 79 поставлен в положение 5. Нажатием кнопки 43 Пуск триггером 61 включается генератор 39. Генератор с помощью конденсатора 66 настраивается на частоту,

и,326 м равную периоду, например, ,

где у - скорость транспортера в м/с (0,326 м - интегральная длина).

Таким образом, выходной импульс имеет цену интегральной длины. Выходные импульсы через счетчик 68, дешифратор 69, диоды 71 - 79 в зависимости от положения через секцию 79 переключателя и триггер 81 поступают в узел 20 блока 4. Каждый импульс имитирует прохождение одной интегральной длины. После прохождения заданного числа интегральных длин, например 5, сигнал с дешифратора 70 через секцию 80 клавишного переключателя прекращает работу блока 8 и переводит его в исходное состояние. Поступившая в узел 17 блока 3 и узел 20 блока 4 информация, имитирующая диаметр и длину бревна, проходит обработку и на цифровых индикаторах блока 6 появляются соответствующие данные.

Таким образом, блок 8 имитации параметров бревен позволяет быстро и качественно проверить исправность всех узлов и блоков устройства и точность расчета объема, что позволяет производить наладку и настройку устройства, не используя технологическое оборудование и сырье.

Формула изобретения

Устройство для измерения объема бревен, содержащее блок контроля диаметров и длины бревен, первые выходы которого связаны с первыми входами блоков вычисления длины и диаметра, второй выход блока контроля диамет- ров и длины бревен соединен с вторыми входами блока вычисления диаметра и блока вычисления длины, третий вход которого связан с первым выходом генератора тактовых импульсов, вторым ВЫХОДОМ подключенного к третьему входу блока вычисления диаметра четвертым входом соединенного с первым выходом блока вычисления объема бревен, вторые входы которого свя заны с выходом блока вычисления длины и пятым входом блока вычисления диаметра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства путем осуществления оперативного контроля его работы оно имеет блок имитации параметров бревен, блок индикации и блок регистрации, входами связанный с выходами блока индикации, входы которого соединены с вторым выходом блока вычисления объема, а выходы блока имитации параметров бревен связаны соответственно с четвертым входом блока вычисления длины и с шестым входом блока вычисления диаметра.

фие2