Устройство для счета перемещающихся изделий Советский патент 1992 года по МПК G06M7/00 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к фотоэлектрическим бесконтактным устройствам для счета движущихся штучных предметов, преимущественно с высокой степенью прозрачности (бутылки из прозрачного стекла, изделия из хрусталя) и может найти применение в стекольной, пищевой, медицинской, химической промышленности, где необходимо вести точный подсчет продукции.

Известен фотодатчик для подсчета предметов, состоящий из объектива, сканирующего блока, фильтра верхних частот, фотоэлемента с усилителем, выход последнего соединен с входом исполнительного элемента, например счетчика.

Это устройство работоспособно лишь при подсчете изделий с малой степенью прозрачности (например, бутылки из цветного стекла) либо при подсчете полностью непрозрачных изделий, так как для их устойчивой работы необходимо изменение светового потока, подающего на фотоприемник в широких пределах (устойчивая работа устройств достигается при изменении светового потока от нуля до максимального значения).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для счета перемещающихся изделий, содержащее первый и второй источники излуче- ния, установленные против первого и второго фотоприемников, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей, первый и второй пороговые элементы, триггер, блок индикации, а фотоприемники расположены по разные стороны от зоны контроля.

Это устройство имеет более совершенную оптическую систему, но не обеспечивает подсчет прозрачных изделий из-за недостаточной чувствительности к измене- нию величины светового потока, подающего на фотоприемник.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения подсчета прозрачных изделий за счет увеличения его чувствительности.

3 устройстве достигается также дополнительная цель - повышение точности счета.

На чертеже изображена блок-схема устройства для счета перемещающихся изделий.

Устройство содержит первый и второй источники 1 и 2 света, первый и второй фотоприемники 3 и 4, первый и второй формирователи 5 и 6 импульсов, дифференциальный усилитель 7, детектор 8 положительного напряжения, детектор 9 отрицательного напряжения, пороговые элементы 10, 11, триггер 12, Направление движения изделий 13 показано стрелкой

На чертеже показаны LO расстояние

между осями оптических пар: первый источник 1 света первый фотоприемник 3, второй источник 2 света - второй фотоприемник 4, LI - наибольший диаметр изделия, L2 - наи0 меньший диаметр того же изделия.

Устройство работает следующим образом,

При отсутствии изделий в зоне контроля на входы фотоприемников 3,4 воздействует

5 полный оптический поток от источников 1 и 2. Ввиду полной идентичности фотоприемников 3, 4 и источников 1, 2, а также вследствие последовательного соединения последних сигналы на выходе фотоприем0 ников 3, 4 одинаковы, на выходе формирователей 5 б (в качестве формирователей используются, например, преобразователь фототока в напряжение) - также одинаковы в предположении, что коэффициенты пере5 дачи последних равны Сигнал на выходе дифференциального усилителя 7 равен разности сигналов на выходе формирователей 5 и 6 и, очевидно, равен нулю

Равенство нулю этого сигнала автомати0 чески обеспечивается также и при воздействии на оптическую систему устройства дестабилизирующих факторов производства (изменение температуры, запыленность, влажность и т д.), так как элементы располо5 жены рядом, а дестабилизирующие воздействия параллельно воздействуют на них. Рабочий же сигнал на выходе дифференциального усилителя 7 формируется как разность двух сигналов с выхода

0 формирователей 5, 6, вследствие чего происходит компенсация в рабочем сигнале его составляющих, которые возникают ввиду воздействия упомянутых дестабилизирующих факторов.

5Нулевой сигнал на выходе дифференциального усилителя 7 обуславливает нулевой сигнал на выходе детекторов положительного 9 и отрицательного 10 напряжения, а также пороговых элементов 11, 12. На входах уста0 новки триггера 13 в единичное состояние (вход S) и в нулевое (вход R) - также нулевые сигналы, Предположим для определенности, что установка триггера 14 в единичное или нулевое состояние осуществляется подачей

5 единичного сигнала соответственно на его входы S или R. Предположим также, что триггер 13 был предварительно установлен в нулевое состояние после подачи питания, так что на выходе устройства первоначально сигнал равен нулю.

При появлении изделия 14 в зоне контроля наступает момент, когда начинает уменьшаться световой поток, поступающий на фотоприемник 3 от источника 1, Это происходит вследствие поглощения и преломления потока прозрачным изделием. Кроме того, от изделия 14 на фотоприемник 4 также поступает отраженный световой поток, который создается источником 1. Итак, в результате этого на выходе фотоприемника 3 и формирователя 5 сигнал уменьшается, на выходе фотоприемника 4 и формирователя 6 увеличивается и как результат на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 7 сигнал больше, чем на инвертирующем, т.е. появляется разность сигналов одной полярности на входах дифференциального усилителя 7. По этой причине на выходе последнего формируется положительное напряжение, которое выделяется детектором положительного напряжения 9. Сигнал же на выходе детектора отрицательного напряжения 10 по прежнему равен нулю, Сигнал с детектора 9 поступает на вход порогового элемента 11 и при превышении им порога срабатывание последнего, на его выходе формируется единичный сигнал, который устанавливает триггер 13 в единичное состояние и на выходе устройства тем самым формируется передний фронт сигнала.

В дальнейшем при прохождении прозрачного изделия в зоне первого фотоприемника 3 возможны моменты, когда сигнал на выходе последнего ввиду изменение хода оптических лучей вследствие движения изделия может снова увеличиваться до величины сигнала на выходе фотоприемника 4. При этом сигнал на выходе дифференциального усилителя 7 может снова уменьшиться до нуля. Но тем не менее состояние триггера 13 (и, следовательно, состояние выхода устройства) не измениться, так как состояние сигнала на входе R триггера 13 останется нулевым до момента вхождения изделия 14 в зону действия фотоприемника 4, а геометрические соотношения между размерами оптической системы и размерами изделия таковы, что присутствие изделия в зонах действия обоих фотоприемников невозможно.

Итак, после прохождения изделием 14 зоны первого фотоприемника 3 сигнал на выходе устройства единичный, триггер установлен в единичное состояние. После выхода изделия 14 из зоны первого фотоприемника устанавливается состояние, когда сигналы на вы- ходе фотоприемников 3 и 4 равны, сигнал на выходе дифференциального усилителя 7 равен нулю, сигналы на выходах детекторов 9,

10, компараторов 11,12 также равны нулю При появлении изделия в зоне фотоприемника 4 начинает уменьшаться световой по- ток, поступающий на фотоприемник 4 от источника 2 вследствие его поглощения и преломления. Часть потока от источника 2 отражается на фотоприемник 4 от изделия. Разность сигналов на входе дифференци0 ального усилителя 5 меняет знак по сравнению с положением, когда изделие находилось в зоне фотоприемника 3. На выходе дифференциального усилителя 5 возникает отрицательное напряжение, которое

5 выделяется детектором отрицательного напряжения 10 и поступает на вход порогового элемента 12. При достижении сигнала входе порогового элемента 12 уровня срабатывания последнего на его выходе появля0 ется сигнал 1, который устанавливает (сбрасывает) по входу R триггер 13 в нулевое состояние.

Как уже отмечалось, соотношения между геометрическими размерами изделия и

5 оптической системы таковы, что следующее изделие появится в зоне действия фотоприемника 3 только после выхода предыдущего изделия из зоны действия фотоприемника 4,

0За счет этого обеспечивается высокая

точность счета изделий, так как достаточно лишь кратковременного изменения светового потока на фотоприемниках 3, 4 при нахождении изделия перед ними до уровня

5 срабатывания сортветствующих им пороговых элементов Это кратковременное изменение светового потока возникает как правило из-за преломления, отражения и поглощения оптических лучей от прозрачно0 го изделия при входе этого изделия в зону действия соответствующего фотодатчика. За счет этого даже при самой высокой степени прозрачности (т.е. когда поглощение минимально) устройство обеспечивает под5 счет изделий.

Следует отметить, что в изобретении дополнительно достигается также повышение помехоустойчивости за счет дифференциального включения фотоприемников.

0 Кроме того, на точность счета не влияет вибрация изделий при их движении. Формула изобретения 1 Устройство для счета перемещающихся изделий, содержащее первый и вто5 рой источники света, установленные напротив соответственно первого и второго фотоприемников, которые расположены по

разные стороны перемещающихся изделий, которые подключены к входам соответственно первого и второго формирователей импульсов, триггер, первый и второй пороговые элементы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем обеспечения подсчета прозрачных изделий, в hero введены дифференциальный усилитель, генератор импульсов, детектор положительного и детектор отрицательного напряжений, выходы первого и второго формирователей импульсов подключены соответственно к инвертирующему и прямому входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входами детекторов положительного и отрицательного напряжений, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго пороговых элементов, выхо0

5

ды которых соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что, с целью повышения точности устройства, расстояние LO между осями оптических пар: первый источник излучения - первый фотоприемник и второй источник излучения - второй фотоприемник, выбирается из соотношения

Li - L.2 Lo 1-2,

где LI - наибольший диаметр изделия ;

L.2 - наименьший диаметр того же изделия.

Изобретение of носится к области измерительной техники, в частности к бесконтактным фотоэлектрическим устройствам, и предназначено для подсчета изделий, преимущественно прозрачных. Цель изобретения - расширение области применения устройства, а именно обеспечение счета прозрачных изделий. Кроме того, в устройстве достигается повышенная точность счета изделий по сравнению с прототипом. Устройство содержит два источника 1 и 2, два фотоприемника 3 и 4, установленные напротив источников и расположенные по разные стороны от зоны контроля, первый и второй формирователи 5 и 6, первый и второй пороговые элементы 10 и 11, дифференциальный усилитель 7, детекторы 8 и 9 положительного и отрицательного напряжения, триггер 12, выход которого является выходом устройства. Расстояние между линиями визирования Ц первой и второй пары излучатель-фотоприемник выбирается из соотношения: Li - La Lo , где Li - наибольший диаметр изделия, L.2 - наименьший диаметр того же изделия 1 ил w fe tf -ч ел XI 00 о