Устройство для определенияпОлОжЕНия пРОКАТА Советский патент 1981 года по МПК B21B38/00 

Изобретение относится к автоматике в прокатном производстве и может быть использовано для построения автоматических систем управления механ мами стана горячей прокатки. При автоматизации технических про цессов, на прокатном стане необходимо определять координаты проката относительно оси валков клети, попереч ную координату проката относительно оси прокатки. Известно устройство l для скани рования плоских изображений. Устройство содержит фотопреобразователь, выполненный в виде набора детекторных полосок, генератор, коммутатор, выполненный в виде триггерного счетчика на и состояний и диодной матр цы для коммутации детекторов, вход которого соединен с выходами всех детекторов, выходное устройство для обработки выходных сигналов. Однако каждая стрюка фотопреобразователя содержит один детекторный элемент и при его отказе в работоспособности данное устройство при скаиированни изображения искажает информацию о положении излучателя. Известно устройство для измерения размеров проката, являющееся наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату 2. Устройство содержит свизированный па прокат объектив, фотопреобразователь, формирователь сигналов, генератор тактовых импульсов и сдвиговый регистр, причем входы формирователя сигналов соединены с выходами фотопреобразователя, выход генератора тактовых импульсов соединения со входом сдвигового регистра. В устройстве изображение проката через объектив проектируется на фотопреобразователь, выполненный в виде фотодиодного ряда, причем, фотот диоды опрашиваются сдвиговым регистром, на вход которого поступают импульсы от генератора. Сигналы с опрашиваемых фотодиодов поступают иа вход формирователя сигнала. Формирователь выполнен в виде усилителя и пороговой схемы для выделения бинарного сигнала фотодиодов. В Случае определения продольных координат проката относительно выбранной оси отсчета, нап|ример, оси валков, соответствующих на реверсивIHOM стане горячей прокатки ситуации захват металла валками, выброс металла из валков в нечетном и четном пропусках и разрыв между слит ками, фотопреобразователь необходим установить вдоль дви-жения проката. Однако, поскольку данное устройс во определяет размеры проката путем подсчета количества освещенных или затененных фотодиодов без учета направления дви5кен. проката и его положения относительно оси валков или другой оси отсчета, то координаты проката, соответствующие вышеназванным ситуациям на прокатном стане определить известным устройством не представляется возможным. Таким обра зом выявляется ограниченность функциональных возможностей устройства, обусловленная тем, что устройство не может распознать вход проката в зону визирования и выход из нее ни при одном из направлений движения металла, а определяет только размеры проката, попавшего в зону визирования. Устройство не определяет координа ты проката, соответствующие ситуациям на прокатном стане, в случае многослитковой прокатки уст:ройство при необходимости не определяет разрыв . между слитками или заготовками. Возможно получение ложной информации о координатах концов проката относительно отсчета, если их геометрия имеет неопределенную форму. Эта ограниченная функционгшьная возможность приводит к тому, что дан ное устройство не определяет координаты проката, соответствующие определенным ситуациям на стане горячей прокатки, относительно выбранной оси отсчета. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей устройства за счет обеспечения точного опрёделения координат проката относительно выбранной оси отсчета. ПocтaBJrIeннaя цель достигается тем что устройство для определения полож ния проката, содержащее свизированный на прокат объектив, фотопреобразователь, формирователь сигналов, ге нератор тактовых импульсов и сдвиговый регистр, причем входы формирователя сигналов соединены с выходами фотопреобразователя, выход генератор тактовых импульсов соединен со входом сдвигового регистра, дополнитель но содержит схему сравнения, блок уставок, блок памяти, дешифратор, блок формирования управляющих сигналов, ключи, датчик направления прока ки, причем первые входы схемы сравнения соединены с выходами формирователя сигналов, вторые входы схемы сравнения соединены с выходами блока уставок, первые и вторые входы блока памяти соединены соответственно с выходом схемы сравнения и с выходами каждого разряда сдвигового регистра, первый и второй входы дешифратора со динены соответственно с выходом блока памяти и выходом датчика направления прокатки, а выходы дешифратора соединены со входами ключей. Фотопреобразователь в предложенном устройстве выполнен в виде фотоприемной матрицы, входы которой соединены с выходами каждого разряда сдвиj;OBoro регистра соответственно. Такое выполнение устройства, позволяет определять координаты проката относительно выбранной оси отсчета, а не только размеры проката. Эю достигается путем получения на фотопреобразователе двухмерного изображения проката, его сканирования импульсами сдвигового регистра,выходы каждого разряда которого соединены с входными шинами матрицы соответственно. Сигналы с выходных шин матрицы через формирователь сигналов, входы которого соединены соответственно с выходами фотопреобразователя, построчно поступают в схему сравнения. В схеме сравнения, первые входы которой соединены с выходами формирователя сигналов и вторые входы соединены с выходами блока уставок, построчно анализируется изображение проката на достоверность информации и фиксировании металла в каждой строке, матрицы, путем сравнения числа поступающего из фотопреобразователя и соответствующего количеству засвеченных фотодиодов в строке, с числом, поступающий из блока уставок и соответствуняцего установочному количеству засвеченных фотодиодов, и результат анализа заносится в блок памяти, первые входы которого соединены с выходом схемы сравнения, а вторые входы соединены с выходами каждого разряда сдвигового регистра соответственно. Таким образом, при построчном сканировании изображения в каждый разряд блока памяти последовательно заносится информация о наличии проката в визируемой зоне. Сигналы с выхода блока памяти и датчика направления прокатки поступают в дешифратор, входы которого соединены с выходами блока памяти и датчика направления прокатки. Дешифратора в зависимости от входных сигналов, характеризующих наличие металла в визируемой зоне, направление прокатки, выбранной оси отсчета и требуемых от дешифратора выходных решений, т.е. заданной программы, определяет координаты проката и обеспечивает на одном из своих выходов сигнал, соответствующий определенной ситуации на прокатном стане, например, сигнал, характеризующий конкретную длину прокатанной, или непрокатанной части проката захват металла валками в четном или нечетном пропуске, т.е. расширяет функциональные возможности устройства для определения размера проката. На чертеже приведена блок-схема устройства. Изображение проката фокусируется через объектив 1 на фотоприемную мат рицу 2. Выход генератора 3 тактовых импульсов соединен со входом сдвигового регистра 4, Выходы каждого разряда сдвигового регистра 4 соединены с входными шинами фотоприемкой матри лы 2 .и со.вторыми входами блока 5 па мяти. Выходные шины матрицы 2 соединены соответственно с входами формирователя 6 сигналов. Выходы формирователя 6 сигналов соединены с первыми входами схемы 7 сравнения. Выходы блока 8 уставок соединены со вторыми входами схемы 7 сравнения. Первые входы блока 5 памяти соединен с выходом схемы 7сравнения. Выходы блока 5 памяти и датчика 9 направления прокатки соединены с входами дешифратора 10. Выходы дешифратора 10 могут быть подключены ко входам блок 11формирования управляющих сигналов выходы которого подключены ко входам ключей 12. Выходные сигналы ключей 12поступают в системы автоматизированного электропривода механизмов прокатного стана. Фотоприемная матрица 2 состоит из идентичных ячеек, объединенных по строкам входными и по столбцам выходными шинами. В конкретном исполне нии каждая ячейка матрицы состоит из фотодиода и трех МДП-транзисторов Если необходимо определять попере чное положение проката относительно выбранной оси, фотопреобразователь устанавливается таким образом, чтобы столбцы фотоприемной матрицы были расположены поперек движения проката если необходимо определять продольное положение проката - вдоль движения проката. Сдвиговый регистр 4 имеет количес во разрядов,равное количеству выходн шин матрицы,и предназначен для скан рования изображения проката на фотоприемной матрице 2.Блок 5 памяти, на пример регистр, имеет количество раз рядов , равное количеству входных шин матрицы 4. Блок 5 памяти организовай таким образом, что сигнал единица ноль, поступающий с выхода схемы 7 сравнения, записывается в разряд, соответствующий разряду сдви гового регистра 4 и входной шине фотоприемной матрицы 2. Формировател б сигналов аналогичен формирователю в известном устройстве и состоит из усилителя и пороговой схемы, количество которых равно числу выходных шин матрицы 2. Формирователь 6 сигна лов предназначен для согласования выходных сигналов матрицы с цифровыми устройствами. Схема 7 сравнения представляет собой схему для оравнения двоичного числа А, поступающего с выходных шин фотоприемной матрицы 2, с двоичным числом В, поступающим с выходов, блока 8 удтавок, на выходе которой, например, появляется , если А В, и О , если А В. Блок 8 уставок, например запоминающее устройство, предназначен для хранения числа в в двоичном коде Число В соответствует необходимому числу засвеченных фотодиодов, объединенных одной входной шиной, и предназначено .для оценки при принятии решения о наличии металла по строке сканируемого изображенчя проката в матрице 2. Это число определяется опытным путем в зависимости от ширины проката, расстояния устройства до объекта, наличия помех в зоне прохождения проката. Дешифратор 10, например диодная матрица, представляет собой комбинационную схему, в которой диоды размещаются в соответствии со стандартными положениями проката относительно выбранной оси отсчета и в зависимости от направления прокатки и требуемых от дешифратора выходных решений от заданной программы. Для дешифратора 10 заранее производится матричное программирование. Дешифратор 10 обеспечивает на каждом из выходов сигнал, соответствующий t единице только при определенной комбинации входных сигналов, поступакхдих из блока5 памяти и датчика 9 направления прокатки. Устройство работает следующим образом. Импульсы генератора 3 поступают на вход сдвигового регистра 4, который циклично и последовательно аодключает для опроса входные шины матрицы 2 и одновременно разрешает запись информации в соответствующие разряды блока 5 памяти. При прохождении горячего проката 13 в зоне видимости устройства засвечиваются фотодиоды матрицы 2, на которую проектируется анализируемое изображение проката 13. При построчном сканировании изображения сигналы с выходных шин матрицы 2 поступают на входы формирователя 6 сигналов. С выходов формирователя б сигналы в виде двоичного числа поступают на первые входы схемы 7 сравнения. На вторые входы схемы 7 сравнения поступают сигналы в виде двоичного числа из блока 8 уставок. Если количество засвеченных фотодиодов спрашиваемой входной шины больше или равно числу В из блока 8 устанопок, то на выходе схемы 7 сравнения появится сигнал, соответствующий наличию металла, например логическая , если А В, то - логический О . Этот сигнал поступает на первые входы всех разрядов блока 5 памяти. Одновременно на один из вторых входов, соответствующий опрашиваемой шине матрицы 2, поступает разрешающий запись сигнал с соответствующего разряда сдвигового регистра 4. Происходит запись информации в один разряд блока 5 памяти. Таким образом, циклично осуществляется построчное сканирование изображения проката, его анализ на достоверность информации и запись ее о наличиипро ката в блок 5 памяти, в котором инфо |мация о наличии проката в визируемой чоне будет обновляться с частотой, равной частоте генератора 2 тактовых импульсов, помноженной на количество строк матрицы 2. Сигналы, которые изображают комбинацию нулей и единиц двоичного числа с выхода блока 5 памяти поступают на входы дешифратора 10. На входы дешифратора 10 поступают и сигналы датчика 9 направления прокатки. Если положение проката комбинация сигналов на входе дешифратора 10 соответствует заданной программе, то на одном из выходов дешифратора появится сигнал, соответствующий определенной координате проката относительно выбранной оси. Так, при уста новке устройства по оси прокатных вал ков клети реверсивного стана гооячей fпрокатки и свизированным в зону межд ними, устройство определяет координа ты проката по отношению к оси валков, и вьщаэт: сигналы, соответствую щие ситуациямзахват металла ,вы брос металла в нечетном и четном пропусках; сигналы, соответствующие прокатанной и непрокатанной длине проката, разрыву между слитками или заготовками. Сигналы с выходов дешифратора 10 могут поступать на входы блока 11 формирования сигналов. Переключающие ключи 12, в зазисимости от ситуа ций на прокатном стане, выдают управ ляющие сигналы в системы управления автоматизированным электроприводом механизмов прокатного стана для пере вода электропривода в необходимые ре жимы работы, так, при определении координаты проката, соответствующей ситуации захват металла в нечетном пропуске, устройство выдает сигнал на разгон главного привода прокатанной клети; при определении координаты проката, соответствующей ситуации выброс металла в нечет,ном пропуске, устройство выдает сигНс1Л, разрешающий начало отработки пе ремещения нажимного механизма клети. Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность определения координаты проката и сократить время прокатки для одного пропуска. Формула Изобретения , 1 .Устройство для определения положения проката,содержащее свизированный на прокат объектив, фотопреобразователь, формирователь сигналов, генератор тактовых импульсов и сдвиговый регистр, .:ричем, входал формирователя сигналов соединены с выходами фстопреобразователя, выход генератора тактовых импульсов соединен со входом сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения точного определения координат проката относительно выбранной оси отсчета, оно дополнительно содержит схему сравнения, блок уставок, блок памяти, дешифратор, блок формирования управляющих сигналов, ключи, датчик направления прокатки, причем первые входы схемы сравнения соединены с выходами формирователя сигналов, вторые входы схема сравнения соединены с выходами блока уставок, первые и вторые входы блока памяти соединены соответственно с выходом схемы сравнения и с выходами каждого разряда сдвигового регистра, первый и второй входы дешифратора соединены соответственно с выходом блока памяти и выходом датчика направления прокатки, а выходы дешифратора соединены со входами ключей, 2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фотопреобразователь выполнен в виде матрицы, входы которой соединены с выходами каждого разряда сдвигового регистра соответственно. Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1. Катыс Г.П, Автоматический обзор и поиск в оптическом диапазоне, М., 1966, с. 29-30. 2. Stah und Eisen Boht3nder, Peter. Bestimmung der Zage, Gro0e und Temperatur verteilung von heiGem Walzgut mit se1bstaBtastender Fotodiodenzei1 en, 1977, № 19, C, 927-932.