Устройство для измерения длины проката Советский патент 1989 года по МПК G01B7/04 

1

Изобретение относится к средствам измерения длины движущихся объектов и может быть использовано, например, для измерения длины проката в металлургии.

Цель изобретения - повышение точности измерения длины проката а счет учета погрешности, .возникающей при скольжении измерительного ролика относительно поверхности проката.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения длины проката в блок формирования мерных импульсов введены четвертый счетчик, преобразователь код - интервал, вычитатель, четвертый триггер, первый и второй формирователи импульсов причем информационные входы второго и Четвертого счетчиков подключен к входам кодов начальной установки, выход заема второго счетчика подключен к входу сброса второго триггера, вход установки которого объединен с входом установки второго счетчика, выходом первого формирователя и входом синхронизации третьего триггера, входы сброса и установки которого подключены к инверсному и прямому выходам четвертого триггера соответственно, счетный вход которого соединен с выходом схемы сравнения, первый вход которой подключен к входу кода приращения, а второй вход соединен с выходом вычитателя, суммирующий вход которого объединен с выходом четвертого счетчика и кодовым входом преобразователя код - интервал, а вычитающий вход подключен к выходу третьего счетчика, суммиру- кщий вход которого соединен с первым

0

5

0

5

0

5

0

выходом генератора., второй выход которого соединен с частотным входом преобразователя код - интервал, а вход сброса подключен к входу установки четвертого триггера и выходу второго формирователя импульсов, вход которого объединен с выходом импульсного преобразователя и входом первого формирователя импульсов, первый выход преобразователя код - интервал подключен к второму входу третьего элемента И, а второй выход - к суммирующему входу четвертого счетчика, вычитагаций вход которого соединен с выходом второго элемента И, вход разрешения счета соединен с инверсным выходом третьего триггера, а вход установки соединен с входом сигнала начальной установки.

На фиг,1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства,

Устройство содержит фиксатор 1 переднего края проката, установленный после валков базовом рас- стоянии от их оси, фиксаторы 3 и 4 заднего края проката, первый из которых установлен на расстоянии L перед валками, импульсный преобразователь 5, триггер 6, один вход которого соединен с фиксатором 1 переднего края проката, а второй - с первым фиксатором 3 заднего края проката, счетчик 7, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 6, ключ-умножитель 8 и элемент И 9, первый вход которого соединен с выходом фиксатора 4 заднего края проката, второй

вход подключен к выходу триггера 6, а выход соединен с первым управляющим входом ключа-умножителя 8, второй управляннций вход которого соеди- иен с выходом триггера 6, а выход подключен к счетному входу счетчика 7, блок 10 формирования мерных импульсов, состоящий из триггеров 11 и 12, счетчиков 13 и 14, схемы 15 сравнения, генератора 16, элементов И 17-19, элемента ИЛИ 20, прямой выход триггера 11 подключен к первому входу элемента И 17,второй вход которого соединен с первым выходом генератора 16, а выход подключен к счетному входу счетчика 13, прямой выход триггера 12 соединен с первым входом элемента И 18, а инверсный выход подключен к второму входу элемента И 19, первый вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя 5, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ 20, первый вход которого соединен с выходом элемента И 18, а выход подключен к входу ключа-умножителя 8, счетчик 21, преобразователь 22 код - интервал, вычитатель 23, триггер 24, формирователи 25 и 26 импульсов, информационные входы счетчиков 13 и 21 подключены к входам 27 и 28 кодов начальной установки соответственно, выход заема счетчика 13 подключен к входу сброса триггера 11, вход установки которого объединен с входом установки счетчика 13, выходом формирователя 25 и входом синхронизации триггера 12, входы сброса и установки подключены соответственно к инверсному и прямому выходам триггера 24, счетный вход которого соединен с выходом схемы 15 сравнения, первый вход которой подключен к входу 29 кода приращения, а второй вход, соединен с выходом вычитателя 23, суммирующий вход которого объединен с выходом счетчика 21 и кодовым взводом преобразователя 22 код - интервал, а вычитающий вход подключен к выходу счетчика 14, суммирующий вход которого соединен с первым выходом генератора 16, второй выход которого соединен с частотным входом преобразователя 22 код - интервал, а вход сброса подключен к входу установки триггера 24 и выходу формирователя 26 импульсов, вход которого объединен с выходом импульсного преобразователя

5и входом формирователя 25 импульсов, первый выход преобразователя 22 код - -интервал подключен к второму входу элемента И 18, а второй выход - к суммирующему входу счетчика 2, вычитающий вход которого соединен с выходом элемента И 17, вход разрешения счета соеданен с.инверс0 ным выходом триггера 12, а вход установки соединен с входом сигнала начальной установки.

Устройство работает следукщим образом,

5В исходном положении фиксаторы

1,3.и 4 края проката выдают во внешние цепи нулевые сигналы, триггеры

6и 11 находятся в нулевом состоянии, элемент И 9 закрыт, на оба упQ равляющих входа ключа-умножителя 8 поступают запрещающие сигналы и на счетный вход счетчика 7 импульсы не проходят,

В момент фиксации переднего края

5 проката фиксатором 1 от сигнала

триггер 6 переходит в единичное состояние,при котором отключается прямой канал ключа-умножителя 8, Приход первого импульса с импульсного пре0 образователя 5 инициирует .установку в единичное состояние триггера 11 и кода N(3 в СЧИТЧИК 13 и кратковременный импульс формирователя 25, вырабатываемый по его переднему фронту. При этом число NP соответствует минимальной величине периода следования импульсов импульсного преобразователя 5 с вычетом единицы, выраженной в единицах периодов сигналов,

,. вьфабатываемых на первом выходе генератора 16. Установка триггера 11 приводит к списыванию кода счетчика 13 до момента формирования им сигнала заема, который в свою очередь инициирует сброс триггера 11 до очередного прихода импульса с преобразователя 5, Таким образом, на выходе триггера 11 формируется последовательность широтно-импульсных сигналов с постоянной длительностью и переменным периодом, относительная длительность которых может быть выражена следующим образом:

5

5

0

55Q - - 1

где ,Т - величины длительности и

периода ШМ-сигнала -соответственно.

или

е -MUH/T.

учитывая сказанное выше

При этом средняя частота за период иММ-сигналов импульсной последовательности, поступающей на выход але- мента И 17, определяется следующим образом:

- Т 0jf

где

fo

частота генератора его первом выходе. Принимая во внимание фунвание счетчика 13

No Т

f ,

f NoTo о т

в дальнейшем широтно-модулирован- ная последовательность импульсов с выхода элемента И 17 проходит на вы- читанжщй вход счетчика 21 , на вход разрешения счета которого поступает единичный сигнал с инверсного выхода триггера 12, Последний сбрасывается сигналом формирователя 25 импульсов при нулевом начальном состоянии триггера 24 Счетчик 21, предварительно установленный сигналом ST начальной установки в состояние, соответствующее периоду Т в начале движения проката, начинает- при этом уменьшать код, увеличивая тем самым частоту поступления импульсов с преобразователя 22 код - интервал на суммирующий вход счетчика 21,

В основу работы устройства положен принцип сохранения средней 4acTofbi импульсной последовательности на входе счетчика длины проката при пробуксовке или скольжении валков относительно поверхности проката.

Образуемая частотно-импульсная следящая система получает динамическое равновесие при

F. F-.

F - средние частоты импульсных последовательностей, поступающих ра суммирующий и вычитающий входы счетчика 21 соответственно. При этом частота F формируется

20

где F

+

На втором выходе преобразователя 22 код - интервал формируется импульсная последовательность со средними значениями частоты F./No и периода Т соответственно (для упрощения устройства число Непринято кратным числу 2), Одновременно на счетчике

14накапливается код мгновенного значения периода следования сигналов

25 импульсного преобразователя 5, период дически сбрасываемого кратковременным сигналом формирователя 26 импульсов, вырабатываемого по заднему фронту сигнала формирователя 25, Та30 КИМ образом, на второй вход схемы

15сравнения поступает код разности среднего и мгновенного значений периодов Т-Т,.характер изменения которого иллюстрируется графиком на

32 фиг,2, Условие пробуксовки или скольжения измерительного ролика относительно поверхности проката определяется выходом величины разности Т-Т за пределы допустимого диапазона,

40 определяемого кодом М, Этой ситуации соответствует либо отсутствие момента равенства за период Т, либо двухкратное появление сигнала на выходе схемы сравнения в моменты равенства. При этом триггер 24 остается в единичном состоянии, и очередной приход сигнала импульсного преобразователя 5 инициирует установку .триггера 12 в единичное состояние, блокируя тем самым прохождение на выход элемента И 19 сигналов импульсного преобразователя 5 и разрешая поступление импульсной последовательности с выхода элемента ИЛИ 20 со средней

45

50

в соответствии с выражением (1), Be- . 55 частотой, предшествующей нарушению

сцепления. Изменение кода счетчика 21 при этом блокируется сигналом триггера 12 до прекращения пробуксовличина F+ определяется, исходя из функционирования преобразователя 22 код - интервал, выходная частота которогоf/Nj,

ки или скольжения.

1456762

где ,N

а-

частота импульсов, пос- тупаюЕцих со второго выхода генератора 16; N - число, соответствующее

коду счетчика 21, Таким образом, уравнение динамического равновесия можно записать в виде

10

N,/T

о

15

Отсюда код счетчика 21 средней величины периода Т определяется

N г Т/Т„.

0

На втором выходе преобразователя 22 код - интервал формируется импульсная последовательность со средними значениями частоты F./No и периода Т соответственно (для упрощения устройства число Непринято кратным числу 2), Одновременно на счетчике

14накапливается код мгновенного значения периода следования сигналов

5 импульсного преобразователя 5, период дически сбрасываемого кратковременным сигналом формирователя 26 импульсов, вырабатываемого по заднему фронту сигнала формирователя 25, Та0 КИМ образом, на второй вход схемы

15сравнения поступает код разности среднего и мгновенного значений периодов Т-Т,.характер изменения которого иллюстрируется графиком на

2 фиг,2, Условие пробуксовки или скольжения измерительного ролика относительно поверхности проката определяется выходом величины разности Т-Т за пределы допустимого диапазона,

0 определяемого кодом М, Этой ситуации соответствует либо отсутствие момента равенства за период Т, либо двухкратное появление сигнала на выходе схемы сравнения в моменты равенства. При этом триггер 24 остается в единичном состоянии, и очередной приход сигнала импульсного преобразователя 5 инициирует установку .триггера 12 в единичное состояние, блокируя тем самым прохождение на выход элемента И 19 сигналов импульсного преобразователя 5 и разрешая поступление импульсной последовательности с выхода элемента ИЛИ 20 со средней

5

0

ки или скольжения.

7

В момент фиксации заднего края проката фиксатором 4 от сигнала открывается элемент И 9, на другой вхо которого подается разрешающий сигнал с триггера 6. Сигнал с выхода элемента И 9 включают канал умножения ключа-умножителя 8, обеспечивая с этого момента поступление на счетный вход 7 умноженного на га количества импульсов с выхода эле мента ИЛИ 20.

Измерение заканчивается в момент фиксации заднего края проката фиксатором 3, от сигнала которого триггер 6 переходит в нулевое состояние выключая оба управляющих входа ключа-умножителя 8, Сигналы с импульсного преобразователя 5 перестают поступать на счетчик 7 импульсов. Последний ведет инфрормацию в соответствии с выражением

1 1 + iTiN ,

где Ig - базовая длина, равная расстоянию от фиксатора 1 до валков;

m - масштаб длинь: импульса преобразователя 5; N - количество импульсов преобразователя 5, зафиксированных за время измерения счетчиком 7.

Таким образом, учитываются как пробуксовка, так и скольжение измерительного ролика относительно no-v верхности проката.

Формула изобретения

Устройство для измерения длины проката, содержащее фиксатор переднего края проката, установленный после валков на базовом расстоянии от их оси, первый и второй фиксаторы заднего края проката, один из которых установлен на расстоянии L перед валками, импульсный преобразователь, первый триггер, один вход которого соединен с фиксатором переднего края проката, а другой вход - с первым фиксатором заднего -края проката, первый счетчик, управляющий вход которого соединен с выходом первого триггера, ключ-умножитель и первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом второго фиксатора заднего края проката, второй вход соединен с выходом первого

567628

триггера, а выход соединен с первым управлякщим входом ключа-умножителя, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход соединен со счетным входом первого счетчика, блок формирования мерных импульсов, состоящий из второго и третьего триггеров, второго и

IQ третьего счетчиков, схемы сравнения, генератора, второго, третьего и четвертого элементов И, элемента ИЛИ, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемен15 та И, второй вход которого соединен с пер ёым выходом генератора, а выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика, прямой, выход третьего триггера соединен

20 с первым входом третьего элемента И, а инверсный выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя, а Ьыход .

25 соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с входом ключа- умножителя, отличающееся

30 тем, что, с целью повьш ен1 я точности, блок формирования мерных импульсов соединен с дополнительными четвертым счетчиком, преобразователем код - интервал, вычитателем, четвертым триггером, первым и вторым формирователями импульсов, информационные входы второго и четвертого счетчиков соединены с входами кодов начальной установки, выход второго

Q счетчика соединен с входом второго триггера, S-вход которого соединен с входом установки второго счетчика, выходом первого формирователя и С- входом третьего триггера, R- и S-вхо g ды которого соединены с инверсными и прямыми выходами четвертого триггера соответственно, Т-вход которого соединен с выходом схемы сравнения, первый вход которой соединен с вхо- дами кода приращения, а второй вход соединен с выходом вычитателя, сум- мирукщий вход которого соединен с выходом четвертого счетчика и D-BXO- дом преобразователя код - интервал, а вычитаю1чий вход соединен с выходом третьего счетчика, суммирующий вход которого соединен с первым вы- .ходом генератора, второй выход которого соединен с F-входом преобразова55

теля код - интервал, R-вход третьего счетчика соединен с В входом чет вертого триггера и выходом второго формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя и входом первого формирователя импульсов, первый выход преобразователя код - интервал сбединен с вторым входом третьего

45676210

элемента И, а второй выход соединен с суммирующим входом четвертого счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, вход разрешения счета четвертого счетчика соединен с инверсным выходом третьего триггера, а вход установки соединен с входом сигнала на- Q чальной установки.

Изобретение относится к средствам измерения длины движущихся объекf тов. Цель - повышение точности измерения длины проката за счет учета погрешности, возникающей при проскальзывании измерительного ролика относительно поверхности проката. В основу работы устройства положен принцип сохранения средней частоты импульсной последовательности на

.2