Устройство для измерения перемещения горячего проката Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Фиг 1

просматривает после зрения. Масштабный генератор 3 по сигналам тактового генератора 2 формирует последовательности импульсов, позволяющие перевести число импульсов с тактового генератора 2 в физические единицы длины. Выходной сигнал с фотоэлектрического преобразователя поступает па усилитель 4, фильтр 5 и амп- литудный дискриминатор 6, на выходе которого появляется импульс при превышении амплитуды нарастающего сигнала фотоэлектрического преобразователя некоторого опорного уровня. УЗЕЛ 9 запоминания координат п на прокате фиксирует координату каждой точки, а также их количество. Эта информация подается в блок 10 выделения величины перемещения проката, где происходит вычисление величины хвостового участка и сравнение его с заранее заданной опорной величиной, определяемой из конкретных условий. 3 ил..

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения перемещения горячего проката путем определения величины хвостового участка горячего проката за несколько циклов сканирования оптической системы и сравнения этой величины с заранее заданной. Оптическая система 1 с фотоэлектрическим преобразователем с частотой тактового генератора 2 "просматривает" поле зрения. Масштабный генератор 3 по сигналам тактового генератора 2 формирует последовательности импульсов, позволяющие перевести число импульсов с тактового генератора 2 в физические единицы длины. Выходной сигнал с фотоэлектрического преобразователя поступает на усилитель 4, фильтр 5 и амплитудный дискриминатор 6, на выходе которого появляется импульс при превышении амплитуды нарастающего сигнала фотоэлектрического преобразователя некоторого опорного уровня. Узел 9 запоминания координат N точек на прокате фиксирует координату каждой точки, а также их количество. Эта информация подается в блок 10 выделения величины перемещения проката, где происходит вычисление величины хвостового участка и сравнение его с заранее заданной опорной величиной, определяемой из конкретных условий. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в прокатном производстве для измерения перемещения горячего проката.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения перемещения горячего проката путем определения величины хвостового участка горячего проката за несколько циклов сканирования оптической системы и сравнения этой ве личины с заранее заданной, определяемой исходя из конкретных условий.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема узла фиксации и запоминания координат отдельных точек на прокате; на фиг. 3 - функциональная схема блока выделения величины перемещения проката.

Устройство содержит оптическую

систему 1 с фотоэлектрическим преобразователем на приборах с зарядовой связью, последовательно соединенные тактовый генератор 2 и масштабный генератор 3, последовательно соединенные усилитель 4, фильтр 5 и амплитудный дискриминатор 6, решающую схему 7 и датчик 8 наличия проката с инверсным выходом. Выход тактового генератора 2 соединен со входом оптической системы 1, выход которой соединен со входом усилителя 4 Тактовый генератор 2 выполнен управляемым. Решающая схема выполнена в виде соединенных между собой узла 9 запоминания п точек на прокате и блока О выделения величины перемещения прката, (2п+2) информационных выходов

5 0

5

0

0

5

узла 9 запоминания координат п точек на прокате соединены с (2п+2) информационными входами блока 10 выделения величины перемещения проката. Второй выход тактового генератора 2 соединен с входами конца цикла сканирования узла 9 запоминания п точек на прокате и блока 10 выделения величины перемещения проката, вход сброса которого соединен с выходом датчика 8 наличия проката, управляющим входом тактового генератора 2 и входом сброса узла 9 запоминания координат п точек на прокате, переключающий вход групп запоминания которого соединен с третьим выходом тактового генератора 2. Выход масштабного генератора 3 соединен с тактовым входом узла 9 запоминания координат п точек на прокате, сигнальный вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора 6. Вход останова измерения и опроса номера точки на прокате узла 9 запоминания координат п точек на прокате соединен с соответствующими выходами блЪка 10 выделения величины перемещения проката. Сигнальный выход и вход задания опорной длины блока 10 выделения величины перемещения проката являются соответственно выходом и входом устройства.

Узел 9 запоминания координат п точек на прокате содержит последовательно соединенные первый триггер 11, первую схему И Т2, первый .счетчик 13, регистр 14, первую схему ИЛИ 15, второй элемент И-16, последовательно соединенные третий элемент И 17, второй счетчик 18, четвертый

элемент И 19, первый бход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ 15, а второй вход соединен с первым выходом первого триггера 11, первую 20 и вторую 21 группы запоминания координат. R-входы триггеров 11, 13 и 18, регистра 14, групп 20 и 21 запоминания координат и второй вход первого элемента ИЛИ 15 объединены и являются входом сброса узла 9 запоминания координат п точек на прокате. Второй выход первого триггера 11 соединен с первым входом третьего элемента И 17, вторым входом второго элемента И 16 и первым входом второй группы 21 запоминания координат. Вторые входы элементов И t2 и 17 объединены и являются информационным входом узла 9 запоминания координат п точек на прокате. Первый вход первой группы 20 запоминания координат соединен с первым выходом первого триггера 11. Выход второго элемента И 16 соединен со вторым входом первого счетчика 13 и вторым входом первой группы 20 запоминания координат. Выход четвертого элемента И 19 соединен с вторым входом второго счетчика 18 и вторым входом второй группы 21 запоминания координат. Третьи входы групп 20 и 21 запоминания координат объединены и являются тактовым входом узла 9 запоминания координат п точек на прокате. Выход первого счетчика 13 соединен с четвертым входом первой группы 20 запоминания координат. Выход второго счетчика 18 соединен с четвертым входом второй группы 21 запоминания координат. Третий вход первой схемы ИЛИ 15 является входом останова измерения узла 9 запоминания координат п точек на прокате, входом опроса номера точки на прокат е которого является второй вход регистра 14, вход С которого является входом конца сканирования узла 9 запоминания координат п точек на прокате. Вход С первого триггера 11 является переключающим входом группы запоминания узла 9 запоминания координат п точек на прокате. Выходы 1 - п первой группы 20 запоминания являются 1 - п информационными выходами узла 9 запоминания координат а точек на прокате4 (п+1) - 2п информационными выходами которого являются 1 - п выходы второй группы 21 запоминания. Выход второго счетчика 18 является (2п+1)-м информационным вы-

10

84666

ходом узла 9 запоминания координат п точек на прокате, (2п+2)-м информационным выходом которого является выход первой схемы ИЛИ 15. Первая группа 20 запоминания состоит из п одинаковых цепочек и первого дешифратора 22. Первая цепочка из последовательно включенных пятого элемента И 23, и третьего счетчика 24; п-я цепочка - из последовательно соединенных шестого элемента И 25 и четвертого счетчика 26. R-входы дешифратора 22, счетчиков 24 и 26 объединены и J5 являются R-входом первой группы 20 запоминания. Первые входы элементов И 23 и 25 объединены и являются первым входом первой группы 20 запоминания . Вторые входы элементов И 23 и 25 объединены и являются третьим входом первой группы 20 запоминания. Первые входы счетчиков 24 и 26 и первого дешифратора 22 объединены и являются вторым входом первой группы 20 запоминания. Выход пятого элемента И 23 соединен с вторым входом третьего счетчика. 24, выход шестого

20

25

0

5

0

элемента И 25 - -с вторым входом четвертого счетчика 26. Первый выход первого дешифратора соединен с третьим входом пятого элемента И 23, а третий вход шестого элемента И 25 соединен с n-м выходом первого дешифратора 22. D-вход первого дешифратора 22 является четвертым входом первой группы 20 запоминания первым выходом которой является выход третьего счетчика 24, а n-м выходом - выход четвертого счетчика 26. Вторая группа 21 запоминания состоит из п одинаковых цепочек и второго дешифратора 27. Первая цепочка из последовательно соединенных восьмого элемента И 30 и шестого счетчика 31. R-входы второго дешифратора 27, пятого 29 и шестого 31 счетчиков объединены и являются Р-входом второй группы 21 запоминания. Первые входы элементов И 28 и 30 объединены и являются первым входом второй группы 21 Q запоминания. Вторые входы элементов И 28 и 30 объединены и являются третьим входом второй группы 21 запоминания. Первые входы счетчиков 29 и 31 и второго дешифратора 22 объединены и являются вторым входом второй группы 21 запоминания. Выход седьмого элемента И 28 соединен с вторым входом пятого счетчика 29. Выход восьмого элемента И 30 соединен с вторым

5

входом шестого счетчика 31 . Первый вход второго дешифратора 27 соединен с третьим входом седьмого элемента И 28, а третий вход восьмого элемента И 30 соединен с n-м выходом второго дешифратора 27. D-пход второго дешифратора 27 является четвертым входом второй группы 21 запоминания, первым выходом которой является выход пятого счетчика 29, а n-м выходом - выход шестого счетчика 31.

Блок 10 выделения величины перемещения проката состоит из последовательно соединенных первой схемы 32 сравнения, второго элемента ИЛИ 33, седьмого счетчика 34 и третьего дешифратора 25, последовательно соединенных второго триггера 36, управляемого генератора 37, восьмого счетчика 38 и четвертого дешифратора 39, последовательно соединенных первого мультиплексора, схемы 41 вычитания и сумматора 42, выход которого является выходом устройства, второго мульти- плексора 43, выход которого соединен с вторым входом схемы 41 вычитания, и второй схемы 44 сравнения, первый вход которой соединен с выходом схемы 41 вычитания, а второй вход явля- ется входом задания опорной длины блока 10 выделения величины перемещающегося проката. Выход первой схемы 32 сравнения соединен с вторым входом восьмого счетчика и является выходом опроса номера точки на прокате блока 10 выделения величины перемещения проката, выходом останова которого является выход второй схемы 44 сравнения модулей, который соединен со счетным входом сумматора R-входы второго триггера 36, счетчиков 38 и 34 объединены и являются (2п+2)-м входом блока 10 выделения величины перемещения проката, (2п-Н)м входом которого являет- ся первый вход первой схемы 32 сравнения, второй вход которой соединен с выходом восьмого счетчика 38. Выходом конца цикла сканирования блока 10 выделения величины перемещения проката является S-вход второго триггера 36, который соединен с вт,орым входом второй схемы ИЛИ 33. Входом сброса блока 10 выделения величины перемещающегося Проката является R- вход сумматора 42. 1 - п входами блока 10 выделения величины перемещения проката являются информационные входы первого мультиплексора 40, п

управляющих входов которого соединены с п выходами третьего дешифратора 35, (п+1) - 2п входами блока 10 выделения величины перемещающегося проката являются информационные входы второго мультиплексора 43, п управляющих входов которого соединены с п выходами четвертого дешифратора 39.

Устройство работает следующим образом.

Оптическая система 1 с фотоэлектрическим преобразователем с частотой тактового генератора 2 просматривает поле зрения (П ™ ). Масштабный гене- ратор 3 по сигналам тактового генератора 2 формирует последовательности импульсов, позволяющие перевести число импульсов г тактового генератора 2 в физические единицы длины. Выходной сигнал фотоэлектрического преобразователя поступает на усилитель 4, фильтр 5 и далее на амплитудный дискриминатор 6, на выходе которого появляется импульс при превышении амплитуды нарастающего сигнала фотоэлектрического преобразователя некоторого опорного уровня. Первый триггер 11 узла 9 запоминания координат п точек на прокате переключается в начале каждого цикла сканирования сигналом с третьего выхода тактового генератора 2, соответствующим началу цикла сканирования. Начало работы блока 10 выделения величины перемещения проката определяется сигналом со второго выхода тактового генератора 2, соответствующим концу цикла сканирования.

В отсутствие проката в зоне датчика 8 наличия проката работа тактового генератора 2 запрещена сигналом датчика 8 наличия проката, под а- ваемого на его вход управления, а также обнулены счетчики 13, 18, 24, 26, 29 и 31, регистр 14 и дешифраторы 22 и 27 узла 9 запоминания координат п точек на прокате, обнулены счетчики 34 и 38, второй триггер 36 и сумматор 42 блока 10 выделения величины перемещения проката. На выходах дешифраторов 22 и 27 узла 9 запоминания координат п точек на прокате присутствуют единицы.

При попадании проката в зону датчика 8 наличия проката сигналом О с его выхода разрешается работа тактового генератора 2- и снимается сигнал сброса с элементов узла 10 запоминания координат п точек на прокате и с элементов блока 10 выделения величины перемещения проката.

При поступлении импульса со второго выхода тактового генератора 2 на счетный вход первого триггера 11 последний переключается и сигналом О закрывается первая схема И 12 и схемы И 23 и 25 первой группы 20 запоминания координат, а сигналом 1 сканирования третья схема Н 17 и схемы И 28 и 30 второй группы 21 эа

поминания. Последовательности импуль сов с выхода масштабного генератора 3 подаются на вторые входы схем И 23 25, 28 и 30 и через открытые схемы И 28 и 30 поступают на счетные входы счетчиков 29 и 31, которые начинают заполняться. При появлении в результате сканирования на входе амплитудного дискриминатора 6 увеличения сигнала фотоэлектрического преобразователя на выходе амплитудного дискрими натора 6 появляется импульс, который через третью схему И 17 записывается во второй счетчик 18, код 1 с выхода которого подается на первый (D) вход второго дешифратора 27, на первом выходе которого формируется сигнал О, закрывающий седьмую схему И 28, прекращая подачу Импульсов масштабного генератора 3 на вход пятого счетчика 29. Таким образом, в пятом счетчике 29 оказывается записанная информация о первой яркой точке на прокате относительно края поля зрения П jp оптической системы 1 с фотоэлектрическим преобразователем. При продолжении цикла сканирования аналогичным образом срабатывает второй дешифратор.27 при появлении на прокате ярких точек, и на выходах второго дешифратора формируются последовательно сигналы О, которые запрещают работу счетчиков в п цепочках второй группы 21 запоминания. Таким образом, к концу первого цикла во всех счетчиках второй группы 21 запоминания записываются координаты ярких точек на прокате, n-я координата записывается в шестой счетчик 31. Во втором счетчике 18 фиксируется

информация о количестве зафиксирован- ,., должает функционировать. Управляеных ярких точек на прокате. В конце цикла сканирования сигналом с выхода тактового генератора 2, подаваемого на счетный вход регистра 14 и вход

мый генератор 37 подает второй импульс на вход восьмого счетчика 38. Сигнал 1 с первого выхода, четвертого дешифратора 39 снимается, но

846610

цикла сканирования блока 10 выделения величины перемещения проката содержимое первого счетчика 13 переписывается в регистр 14, включается второй триггер 36, а через второй вход второй схемы ИЛИ 33 в седьмой счетчик 34 записывается 1. Содержимое седьмого счетчика 34 дешифрируется третьим дешифратором 35, сигналом 1 с первого выхода которого содержимое третьего счетчика 24 через первый информационный вход блока 10 выделения величины перемещения проката и первый

10

0

0

$ .мультиплексор 5

5

0

5

0

40 подается на первый

вход схемы 41 вычитания. Одновременно сигналом 1 с выхода второго триггера 36 запускается управляв генератор 37, импульсы которого подсчи- i тываются восьмым счетчиком 38. Первый импульс, записанный в восьмой счетчик 38, вызывает появление сигнала 1 на первом выходе четвертого дешифратора 39, подавая содержимое пятого счетчика 23 через второй мультиплексор 43 на второй вход схемы 41 вычитания, которая производит вычитание чисел, подаваемых на ее первый и второй входы, с выхода которой разность В j - В t подается на первый вход схемы 44 сравнения модулей двух чисел, на второй вход которой задано число, эквивалентное величине максимального перемещения проката за цикл сканирования 9 (опорная длина). При выполнении условия В: - BJ В вторая схема 44 сравнения модулей двух чисел формирует на своем выходе импульс, по которому величина В . - В j с выхода схемы 41 вычитания подается в сумматор 42 для накопления. Этим же импульсом через первую схему ИЛИ 15 сбрасываются счетчики 34 и 38 и второй триггер -26, который запрещает работу управляемого генератора 37, а сигналом с выхода первой схемы 15 ИЛИ через вторую схему И 16 сбрасываются в О счетчики 18, 29 и 31 и второй дешифратор 27.

При невыполнении условия Bj-Bj B импульс на выходе второй схемы 44 сравнения модулей двух чисел не формируется, т.е. блок 10 выделения

величины перемещения проката промый генератор 37 подает второй импульс на вход восьмого счетчика 38. Сигнал 1 с первого выхода, четвертого дешифратора 39 снимается, но

1 1

появляется на его втором выходе, т.е. происходит исключение выхода следующего счетчика второй группы 21 запоминания координат через второй мультиплексор 43 на второй вход схемы 41 вычитания блока 10 выделения величины перемещения проката, на первый информационный вход которой продолжает подаваться содержимое третьего счетчика 24 первой группы 20 запоминания координат, так как содержимое седьмого счетчика 34 не изменилось « Содержимое седьмого счетчи1578466 2

вторая группа 21 запоминания координат закрываются, первая схема И 12 и первая группа 20 запоминания коорди- с нат открываются. Импульсы с выхода масштабного генератора 3 подсчитываются счетчиками 24 и 26 первой группы 20 запоминания координат. Импульсы с выхода амплитудного дискриминатора Q 6S получаемые в результате очередного сканирования и соответствующие переходам тень - свет в поле зрения Пэр оптической системы 1 с фотоэлектрическим преобразователем подсчитываютка-34 увеличивается на 1 импульсом,,5 ся первым счетчиком 13, код с выхода

формируемымрна выходе первой схемы 32 сравнения при равенстве содержимого восьмого счетчика 38, подаваемого на ее второй вход и содержимого второго счетчика 18. Содержимое регистра 14 уменьшается на 1 импульсом с выхода первой схемы 32 сравнения.

При достижении содержимого регистра 14 величины, меньшей или равной

20

которого поочередно выключает первый, второй и так далее выходы первого дешифратора 22, при этом поочередно закрываются схемы И 23 и 25 первой группы 20 запоминания координат. Таким образом, к концу очередного цикла сканирования в счетчиках 24 и 26 записаны величины координат, а в первом счетчике 13 - количество координат отдельных точек на прокате, полученных в данном цикле сканирования. С приходом импульса с третьего выхода тактового генератора 2, соответствующего окончанию цикла сканирования, содержимое первого счетчика 13 переписывается в регистр 14, в счетчик 34 записывается 1й, подключая к первому входу схемы 41 вычитания выход третьего счетчика 24 первой группы 20 запоминания координат, включается второй триггер 36, разрешая работу управляемого генератора 37, т.е. начинается выделение величины перемещения проката с накоплением в сумматоре 42. По окончании выделения величины перемещения проката за цикл сканирования второй счетчик 18 вторая группа 21 запоминания координат сбрасываются в ноль, т.е. они подготовлены к очередному циклу сканирования.

нулю, на его выходе формируете импульс, который аналогично импулЪсу с выхода второй схемы 44 сравнения модулей двух чисел прекращает работу блока 10 выделения величины перемещения проката, сбрасывая в ноль счетчики 34 и 38 и второй триггер 36, а также сбрасывает в ноль счетчики 13, счетчики 29 и 31 и второй дешифратор 27. Однако это может произойти лишь в том случае, если в результате выделения величины перемещения проката, осуществляемого путем определения разности между координатами, полученными в данном и предыдущем циклах сканирования и сравнения ее с величиной максимального перемещения проката за цикл сканирования, ни разу не выполняется условие В: - В- 6 В, а также это произойдет по окончании самого первого цикла сканирования после попадания проката в зону датчика 8 наличия проката по первому импульсу с выхода первой схемы 32 сравнения-, так перво-.

В дальнейшем работа устройства от цикла к циклу повторяется. Величина перемещения проката от момента

начально содержимое первого счетчика 13 равнялось нулю, которое переписыва- г« попадания его в зону датчика 8 нали- ется в регистр 14 по окончании цикла чия проката и до момента его выхода сканирования.из этой зоны с нарастающим итогом

С приходом следующего импульса с фиксируется в сумматоре 42, с выхода второго выхода тактового генератора 2, соответствующего началу очередного

55

которого величина перемещения подается на сигнальный -выход блока 10 выделения величины перемещения проката которую можно использовать в системах управления или отобразить на индикаторе.

цикла сканирования, первый триггер 11 переключается, т.е. на его прямом выходе появляется сигнал О, а на инверсном - 1. Третья схема И 17 и

0

5

0

,,-

5

0

которого поочередно выключает первый, второй и так далее выходы первого дешифратора 22, при этом поочередно закрываются схемы И 23 и 25 первой группы 20 запоминания координат. Таким образом, к концу очередного цикла сканирования в счетчиках 24 и 26 записаны величины координат, а в первом счетчике 13 - количество координат отдельных точек на прокате, полученных в данном цикле сканирования. С приходом импульса с третьего выхода тактового генератора 2, соответствующего окончанию цикла сканирования, содержимое первого счетчика 13 переписывается в регистр 14, в счетчик 34 записывается 1й, подключая к первому входу схемы 41 вычитания выход третьего счетчика 24 первой группы 20 запоминания координат, включается второй триггер 36, разрешая работу управляемого генератора 37, т.е. начинается выделение величины перемещения проката с накоплением в сумматоре 42. По окончании выделения величины перемещения проката за цикл сканирования второй счетчик 18 вторая группа 21 запоминания координат сбрасываются в ноль, т.е. они подготовлены к очередному циклу сканирования.

В дальнейшем работа устройства от цикла к циклу повторяется. Величина перемещения проката от момента

« попадания его в зону датчика 8 нали- чия проката и до момента его выхода из этой зоны с нарастающим итогом

фиксируется в сумматоре 42, с выхода

которого величина перемещения подается на сигнальный -выход блока 10 выделения величины перемещения проката, которую можно использовать в системах управления или отобразить на индикаторе.

Таким образом, устройство для измерения перемещения горячего проката позволяет исключить из результата погрешности, вызываемые изменением расположения на прокате точек, соответствующих границам тень - свет, обусловленных наличием очагов окалины на контролируемом прокате.

Число счетчиков в каждой группе запоминания координат определяется величиной В и длиной хвоста проката 1 Ь с ярко выраженными очагами окалины .

n 1 Ь/В. Формула изобретени

Устройство для измерения перемещения горячего проката, содержащее оптическую систему с фотоэлектрическим преобразователем на приборах с зарядовой связью, последовательно соединенные тактовый генератор и машстабный генератор, последовательно соединенные усилитель, фильтр и амплитудный дискриминатор, решающая схема и датчик наличия проката с инверсным выходом, выход тактового генератора соединен с входом оптической системы, выход которой соединен с входом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, тактовый генератор выполнен управляемым, а

L.

0

5

0

5

0

5

решающая схема - в виде соединенных между собой узла запоминания n точек на прокате и блока выделения величины перемещения проката, причем 2п+2 информационных выходов узла запоминания координат n точек на прокате соединены с 2п+2 информационными входами блока выделения величины перемещения проката, второй выход тактового генератора соединен с входами конца цикла сканирования узла запоминания n точек на прокате и блока выделения величины перемещения проката, вход сброса которого соединен с выходом датчика наличия проката, управляющим входом тактового генератора и входом сброса узла запоминания координат n точек на прокате, переключающий вход групп запоминания которого соединен с третьим выходом тактового генератора, выход масштабного генератора соединен с тактовым входом узла запоминаний координат n точек на прокате, сигнальный вход которого соеди- нен с выходом амплитудного дискриминатора, вход останова измерения и опроса номера точки на прокате узла запоминания координат n точек на прокате соединены с соответствующими выходами .блока выделения величины перемещения проката, сигнальный выход и вход задания опорной длины блока выделения величины перемещения проката являются соответственно выходом и входом

устройства.

. Фиг 2

Фиг.З