Устройство для подсчета числа нагретых объектов Советский патент 1982 года по МПК B21B38/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДСЧЕТА ЧИСЛА НАГРЕТЫХ ОБЪЕКТОВ

1

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может быть использовано для систем слежения за нагретым металлом на технологической .линии прокатных станов.

При автоматизации технологических процессов на станах горячей прокатки для слежения за нагретым металлом необходимо определять число слитков или заготовок, одновременно находящихся в определенных местах технологической линии прокатного стана, например количество слитков, находящихся на приемном рольганге, количество одновременно выданных заготовок из методических печей, количество нагретых слябов, штабелируемых после прокатки на пакетирующем столе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для определения положения проката, содержащее свизированный на прокат объектив, генератор тактовых импульсов, сдвиговый регистр, фотоприемную матрицу, формирователь сигналов, первую схему управления, блок установок и блок памяти, причем вход сдвигового регистра соединен с выходом генератора тактовых импульсов, входы фотоприемной матрицы соединены соответственно с (п-2) выходами сдвигового регистра, входы формирователя сигналов соединены соответственно с выходами фотоприемной матрицы, первые входы первой схемы сравнения соединены соответственно с выxoдa m формирователя сигналов, а

0 выходы первого блока уставок соединены соотаетственно со вторыми входами первой схемы сравнения. В устройстве импульсы генератора поступают на вход сдвигового регистра, который циклично и последовс тельно

сканирует строки фотоприемной матрицы по ее входным шинам. При наличии в зоне визирования горячего металла засвечива этся фотодиоды матрицы,

20 образуя двухмерное изображение проката. При сканировании изображения сигналы с выходных шин матрицы через формирователь сигналов построчно поступают на первые входы схемы сравнения. На.вторые входы схемы сравнения поступают сигналы с выходов блока уставок. В схеме сравнения построчно анализируется изображение проката на достоверность информации

30 о фиксировании металла в каждой строке матрицы путем сравнения числа засвеченных фотодиодов каждой строки фотоматрицы с числом, поступающим из блока уставок и соответствующим установочному количеству засвеченных фотодиодов, и результат сравнения в виде 1 или О заносится в соответствующий разряд блока памяти. Таким образом, при построчном скани.ровании изображения в каждый разряд блока памяти последовательно заносится информация о наличии или отсутствии проката в визируемой зоне. Сигналы с выхода блока памяти и датчика направления прокатки поступают на входы дешифратора. Дешифратор в зависимости от входных сигналов, характеризующих наличие металла в визируемой зоне, направление прокатки, и от выбранной оси отсчета обеспечивает логический сигнал 1 на одном из выходов, соответствующем определенной ситуации на прокатном стане. Так и при установке устройства, свизированного в зону между валками прокатной клети, оно выдает сигналы, соответствующие ситуациям захват металла, выброс металла в нечетном и четном пропусках,- сигналы, соответствующие прокатанной и непрокатанной длинам прокта, слитками или заготовками 1 .

Однако функциональные .возможност данного устройства ограничены, поскольку оно не подсчитывает число наретых слитков или заготовок, находящихся в зоне визирования устройства, причем в соответствии с технологией прокатного производства, подсчитываемые объекты могут не только находиться в перемещении, но и без перемещения относительно фотодатчиков устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройсва за счет точного определения числа объектов в зоне визирования устройства, находящихся как в перемещении, так и без перемещения объектов относительно датчиков, а также при наличии разрывов и без разрывов между объектами.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для подсчета чила нагретых объектов, содержащее свзированный на прокат объектив, генератор тактовых импульсов, сдвиговый регистр, фотоприемную матрицу, формирователь сигналов, первую схему сравнения, блок уставок и блок памяти, причем вход сдвигового регистра соединен с выходом генератора тактовых импульсов, входы фотоприемной матрицы соединены соответственно с выходами (п-2) разрядов сдвигового регистра, входы формирователя сигналов соединены соответственно с выходами фотоприемной матрицы.

первые входы первой схемы сравнения соединены соответственно с выходами формирователя сигналов, а выходы первого блока уставок соединены соответственно со вторыми входами первой J схемы сравнения, дополнительно содержит схему сравнения, блок измерения ширины объекта, вторую схему сравнения, второй блок уставок, счетчик и схему ИЛИ, причем первый вход

Q схемы совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом первой схемы сравнения, первый вход блока измерения ширины объекта соединен с выходом .схемы совпадения первые входы второй схемы сравнения соединены соответственно с выходами блока измерения ширины объекта, первый и второй входы второго блока уставок соединены соответственно с выходом

0 (n-l)-ro разряда и с выходом п-го разряда сдвигового регистра, а выходы второго блока уставок соединены соответственно со вторыми входами второй схемы сравнения, первый вход

5 схемы ИЛИ соединен с выходом п-го разряда сдвигового регистра, второй вход схемы ИЛИ соединен с выходом второй схемы сравнения, а выход схемы ИЛИ соединен со вторым входом блока измерения ширины объекта, первый вход счетчика соединен с выходом второй схемы сравнения, второй вход счетчика соединен с выходом первого разряда сдвигового регистра, выход соединен с первыми входами блока па мяти и .третьим входом второго блока уставок, вторые входы блока памяти соединены с выходом п-го разряда сдвигового регистра.

Введение в устройство схемы совпадения, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом первой схемы сравнения позволяет сигналы, поступающие с выхоj да первой схемы сравнения, синхроннизировать с частотой генератора тактовых импульсов и на выходе схемы совпадения формировать импульсы только в случае появления на выходе перQ вой схемы сравнения сигналов, свидетельствующих о фиксировании металла строками сканируемого изображения фотоприемной матрицы. Введение в устройство блока измерения ширины объекта, первый вход которого соединен с выходом схемы совпадения, позволяет подсчитать число импульсов, поступающих с выхода схемы совпадения. Число подсчитанных импульсов характеризует ширину объекта. Введение в устройство второй схемы сравнения-, первые входы которой соединены соответственно с выходами блока измерения ширины объекта, и введение второго блока уставок, первый

5 и второй входы которого соединены соответственно с выходом (n-l)-ro разряда и с выходом п-гр разряда сдвигового регистра, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами второй схемы сравнения, позволяет сравнивать число, поступающее в виде кода, с выхода блока измерения ширины объекта, с числом, поступающим в виде кода с выхода блока уставок и соответствующим ширине одного объекта, или же с числами, поступающими в виде кода с выхода блока уста вок и соответствующими максимальному отклонению ширины одного объекта от эталонной ширины и сумме максималь ных отклонений ширины двух, трех,... п объектов от эталонной ширины. На выходе второй схемы срав-нения появля ется импульс, когда ширина объекта, находящегося в зоне визирования устройства, равна ширине,. .соответствующей коду, заранее установленному во втором блоке уставок. Введение в устройство схемы ИЛИ, первый вход ко торой соединен с выходом п-го разряда сдвигового регистра, второй вход соединен с выходом схемы сравнения. а выход соединен со вторым входом бл ка измерения ширины объекта, позволяет сбрасывать блок измерения ширины объекта в исходное состояние импульсами, поступающими с выхода п-го разряда сдвигового регистра или с выхода второй схемы сравнения кажды раз, как только очередное подсчитанное число импульсов, поступающих в виде двоичного числа с выхода блока измерения ширины объекта, становится равным числу, иг-тульсов, поступающих в виде кода из второго блока уставок Импульсы с выхода второй схемы сравнения поступают на первый счетный вход счетчика, первый вход которого соединен с выходом второй схемы сравнения, а второй вход соединен с выходом первого разряда сдвигового регистра. Счетчик подсчитывает число импульсов, поступающих из второй схе мы сравнения и соответствующих числу объектов в зоне визирования устройст ва. Введение в устройство блока памяти , первые входы которого соединены с выходами счетчика, а вторые вход соединены с выходом, п-го разряда сдвигового регистра, позволяет запоминать максимальное число импульсов, находящихся в счетчике после сканиро вания изображения фотоприемой матрицы. Таким образом, после каждого очередного сканирования изображения фотоприемной матрицы в блок памяти поступает столько импульсов, сколько объектов находится в данный, момент в зоне визирования устройства, и число объектов определяется независимо от отсутствия или наличия разрыва между объектами и независимо перемещаются ли объекты или неподвижны относительно устройства, т.е. расширяются функциональные возможности устройства. На чертеже приведена блок-схема устройства. Изображение объекта фокусируется Iчерез объектив 1 на фотоприемную матрицу 2. Выход генератора 3 тактовых импульсов соединен со входом сдвигового регистра 4 и первым схемы 5 совпадения. Выходы (п-2) разрядов сдвигового.регистра 4 соедийены соответственно с выходными шинами фотоприемной матрицы 2. Выходы фотоприемной матрицы 2 соединены соответственно со входами формирователя б сигналов. Выходы формирователя б сигналов соединены соответственно с первыми входами первой схемы 7 срав- нения. Выходы первого блока 8 уставок соединены соответственно со вторыми входами первой схемы 7 сравнения. Выходы первой схемы 7 сравнения соединены со вторым входом схемы 5 совпадения. Выход схемы 5 совпадения соединен с с первым входом блока 9 измерения ширины объекта. Выходы блока 9 измерения ширины объекта соединены соответственно с первым входом второй схемы 10 сравнения. Первый вход второго блока 1,1 уставок по входным шинам соединен с выходом (n-l)-ro разряда, а второй вход соединен с выходом п-го разряда сдвигового регистра, выходы второго блока 11 уставок соединены соответственно со вторыми входами второй схемы 10 сравнения. Выходл-второй схемы 10 сравнения соединен со вторым входом схемы 12 ИЛИ и первым входом счетчика 13. Второй вход счетчика 13 соединен с выходом первого разряда сдвигового регистра 4. Выходы счетчика 13 соединены с первыми входами блока 14 памяти и третьим входом второго блока IIуставок. Выход п-разряда сдвигового регистра соединен с первым входом схемы 12 ИЛИ и вторыми входами блока 14 памяти. Объектив 1 визирует положение объекта 15 (прокат, заготовка). Фотоприемная, матрица 2 аналогична матрице в известном устройстве и состоит из идентичных ячеек, объединенных по строкам входными и по столбцам выходными шинами. В конкретном исполнении каждая ячейка матрицы состоит из фотодиода и трех МПД-транзисторов. При определении числа объектов фотоприемная матрица 2. устанавливается таким образом, чтобы ее столбгцы были расположены вдоль измеряемой ширины объекта, например вдоль ширины заготовки, слитка или вдоль расположения группы объектов. Сдвиговый регистр 4 имеет на два разряда больше количества входных,шин фотоприемной матриьы 2 и предназначен для сканирования строк фотоприемной матрицы по ее входным шйнам, выборки двоичных чисел, записанных во втором блоке 11. уставок, установки в исходное нулевое состояние блока 3 измерения ширины объекта и счетчика 13 для разрешения перезаписи числа подсчитанных импульсов, соответствующих (числу объектов в зоне визирования устройства, из счетчика 13 в 6лоК.:14 памяти. Формирователь б сигналов, схма 7 сравнения, блок 8 уставок ана-. логичны блокам в известном устройстве. Формирователь б сигналов состоит из усилителя и пороговой схемы, количество которых равно числу выходных шин матрицы 2. Формирователь б сигналов предназначен для согласования выходных шин фотоприемной матрицы-с цифровыми устройствами. Первая схема 7 сравнения представляет собой схему для сравнения двоичного числа А, поступающего с выходных шин фотоприемной матрицы 2, с двоичным числом В, поступающим с выходов первого блока 8 уставок, на выходе которой, например, появляется 1 если , и О если . Первый 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 изобралшния проката в матрице 2. Это число определяется опытным путем в зависимости от расстояния устройства до объекта, наличия помех в зоне расположения объекта. Блок 9 измерения ширины объекта представяяет собой счетчик. Вторая схема 10 сравнения представляет собой схему для сравнения двоичного числа С, поступающего в виде кода с выходов блока 9 измерения ширины объекта, с двоичным числом D, поступающим с выходов второго блока 11 уставок, на выходе которой появляется, например, 1 если , и О если . Второй блок 11 уставок, например запоминающее устройство, предназначен для хранения двоичных чисел, соответствующих ширине одного объекта, максимальному отклонению одного объекта от эталонной ширины и сумме максимальных отклонений двух, трех, . .. ,п объектов от эталонной ширины. Переключение блока 11 уставок на одно из двоичных чисел осуществляется от сдвигового регистра 4, счетчика 13 и дистанционно. Счетчик 13 предназначен для подсчета числа объектов в зоне в-изирования устройства. Блок 14-памяти предназначен для сохранения максимального числа импульсов, соответствующих числу объектов. . счетчика 13.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом прокатки очередной партии слитков или заготовок по входу М во втором блоке 11 уставок дистанЦионно осус1ествляется выбор для данного типа слитков или заготовок двоичного числа, соответствующего ширине одного, объекта, и двоичных чисел, соответствующих максимальному отклонению ширины одного объекта от эталонной ширины и сумме максималных отклонений ширины двух, трех, ..., п объектов от .эталонной ширины для данных типов слитков или ааготовок. Импульсы генератора 3 тактовых импульсов поступают на вход сдвигового регистра 4 и на первый вход схемы 5 совпадения. Сдвиговый регистр 4 циклично и последовательно подключает для опроса входные шины матрицы 2. При наличии нагретого объекта в зоне визирования засвечиваются фотодиоды матрицы 2, на которую проектируется изображение объекта 15. При построчном сканировании изображения сигналы с выходных шин фотоэлектрической матрицы 2 поступают на входы формирователя б сигналов. С выходов формирователя б .сигналы в виде двоичного числа А поступают на первые входы первой схемы 7 сравнения. На вторые входы первой схемы 7 сравнения поступают сигналы в виде двоичного числа В из первого блока уставок. Если количество засвеченных фотодиодов опрашиваемой входной шины больше или равно числу В из первого блока 8 уставок, то на выходе первой схемы 7 сравнения появляется сигнал, соответствующий наличию объекта в зоне визирования устройства, например логический 1 а если , то логический О. Этот сигнал поступает на второй вход схемы 5 И. На первый вход схемы 5 И поступают импульсы генератора 3. Сигналы, соответствующие наличию объекта, синхронно с частотой генератора 3 через схему 5 И в виде импульсов поступают на первый счетный вход блока 9 измерения ширины объекта. При достижении равенства двоичного числа С блока 9 измерения пшрины объекта,- поступающего на первые входы второй схемы 10 сравнения, с двоичным числом D, поступающим с выходов блока 11 уставок на вторые входы второй схемы 10,сравнения и соответствующим ширине одного объекта, на выходе схемы 10 появляется импульс, означающий, что устройство зафиксировало один объект. Этот импульс поступает на первый счетный вход счетчика 13. Одновременно этот импульс с выхода второй схемы 10 сравнения через схему 12 ИЛИ устанавливает блок 9 измерения ширины объекта в исходное нулевое состояние. Если сканирование матрицы 2 импульсами .сдвигового регистра не закончено и устройство определяет в зоне визиро .вания несколько объектов, то сигнал о наличии металла через схему 5 сов падения продолжают поступать на первый счетный вход блока 9 измерения ширины объекта до тех пор, пока не закончится сканирование фотоэлек рической матрицы. И как только наст пает равенство двоичного числа С с двоичным числом О, вторая схема 10 сравнения выдает импульс..В результате сканирования фотоприемной матрицы 2 в- счетчик 13 поступает столь ко импульсов, сколько объектов находится в зоне визирования устройства. После сканирования всех строк матрицы 2 в блоке 9 измерения ширины объекта может находиться остаток С в виде двоичного числа, меньшего двоичного числа D, соответствующего ширине одного объекта. Это может возникнуть в случае, если в зону видимости устройства попадает не весь объект, например слиток, а какая-то его часть. Для точного подсчета числа объектов предусмотрена связь выхода (n-l)-ro разряда сдвигового регистра 4 с первым входом второго блока 11 уставок и связь выхода счетчика 13 с третьим входом второго блока 11 уставок. Импульс с выхода (n-l)-ro разряда сдвигового регистра переключает второй блок 11 уставок на выбор чисел D, соответствующих ширине больше максимального отклонения от эталонной ширины объекта, а выходной сигнал счетчика 13в виде двоичного кода осуществляет выбор во втором блоке 11 -уставок из всех чисел D-i , двоичного числа, соответствующего сумме максимальных отклонений от эталонной машины всех подсчитанных объектов. Так, если счетчиком 13 в результате сканирования всех строк изображения фотоприемной матрицы 2 подсчитано m объектов, а максимальное отклонение ширины одного объекта от эталонной €, то в результате поступления на первый вход блока 11 импульса с (n-l)-ro разряда сдвигового регистра и поступления сигнала на третий вход блока 11 от счетчика 13 на вторые входы схемы 10 сравнения выходов блока 9 поступает двоичное число . И если соблюдается равенство ,0, то на выходе второй схемы 10 сравнения появляется импульс, который поступает на первый счетный вход счетчика 13 и через схему 7 ИЛИ на второй вход блока 9 измерения ширины объекта для установки его в исходное состояние. Импульс с выхода п-го разряда сдвигового регистра 4 поступает на вторые входы блока 14памяти, разрешает перезапись числа из счетчика 13 в блок 14 памяти и поступает также через первый вход схемы 7 ИЛИ для установки блока 9 измерения ширины объекта в исходное нулевое состояние, так как в результате разброса размеров объектов в блоке 9 может сохраниться остаток С, который меньше двоичного числа 0. Этот же импульс с выхода п-го разряда сдвигрвого регистра 4 поступает на второй вход второго блока 11 уставок и устанавливает на его выходе число, соответствующее ширине одного объекта и поступающее на вторые входы второй схеки 10 сравнения. Импульс с первого разряда сдвигового регистра 4 поступает на второй вход счетчика 13, устанавливает последний в исходное нулевое состояние, а на выходе блока 14 Пс1мяти на все время очередного сканирования изобргшения фотоприемной матрицы 2 импульсами сдвигового регистра 4 сохраняется информация о числе объектов в зоне видимости устройства. В случае изменения числа объектов в зоне видимости устройства после очередного сканирования. изображения матрицы 2 изменяется и информация о числе объектов на выходе блока 14 памяти. Такое выполнение устройства позволяет определить число объектов независимо от того, перемещается или не перемещается .объект относительно устройства. А так как число объектов определяется по количеству строк изображения матрицы, зафиксированных объекты, то на точное определение числа объектов в зоне визирования устройства не влияет наличие или отсутствие разрывов между объектами. Таким образом, расширяются функцио- i нальные возможности устройства за счет точного определения количества объектов в зоне визирования устройства, что позволяет повысить надежность систем слежения за металлом на станах горячей прокатки. Формула изобретения Устройство.для подсчета числа нагретых объектов, содержащее свизированный на прокат объектив, генератор тактовых импульсов, сдвиговый регистр, фотоприемную матрицу, формирователь сигналов, первую схему сравнения, блок уставок и. блок паяти, причем вход сдвигового региста соединен с выходом генератора тактовых импульсов, входы фотоприемной матрицы соединены соответственно с выходами (пт2) разрядов сдвигового регистра, входы формироватея сигналов соединены соответственно с выходами фотоприемной матрицы, первые входы первой схемы сравнения соединены соответственно с выходами ормирователя сигналов, а выходы ервого блока уставок соединены соответственно со вторыми входами первой схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональныхвозможностей устройства за счет точного определения числа объектов в зоне визирования устройства, оно дополнительно содержит схему сравнения, блок измерения ширины объекта, вторую схему сравнения, второй блок уСтавок, счетчик и схему ИЖ, причем первый вход схемы совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом первой схемы сравнения,, первый вход блока измерения ширины объекта соединен с выходом схемы совпадения первые входы второй схемы сравнения соединены соответственно с выходом блока измерения ширины объекта, пер вый и второй входы второго блока ус вок соединены соответственно с выхо дом (n-l)-ro разряда и с выходом празряда сдвигового регистра, а выхо второго блока уставок соединены соответственно со вторыми входами второй схемы сравнения, первый вход схемы ИЛИ соединен с выходом п-го разряда сдвигового регистра, второй вход схемы ИЛИ соединен с выходом второй схемы сравнения, а выход схемы ИЛИ со вторым входом блока измерения ширины объекта, первый вход счетчика соединен с выходом второй схемы сравнения, второй вход счетчика соединен с выходом первого разряда.сдвигового регистра, выходы счетчика соединены с первыми входами блока памяти и третьим входом второго блока уставок, вторые входы блока памяти соединены с выходом п-го разряда сдвигового регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2727789,кл. В 21 В 37/00, 1979.