Устройство для определения положения проката Советский патент 1982 года по МПК B21B38/00 

() УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОКАТА

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, преимущест венно к фотоэлектрическим бесконтакт ным устройствам, предназначенным для определения положения и размеров объ ектов, и может быть использовано, например, для определения положения конца движущегося горячего проката. Известно устройство для определения положения конца движущегося горячего проката, содержащее коллиматор, выполненный в виде ряда параллельных светопроводящих каналов, и блок фотоэлектрического преобразования, сопряженный с выходами указанных каналов, реализующее фотоэлектрический способ определения положения движущегося горячего проката ПI. Однако данное устройство характеризуется недостаточно высокой помехо устойчивостью при определении положения проката в условиях воздействия помех оптического и электрического характера. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения положения про ката, содержащее коллиматор, выполненный в виде ряда параллельных светопроводящих каналов, и блок фотоэлектрического преобразования, сопряженный с выходами указанных каналов 2. Однако известное устройство также обладает недостаточно высокой помехоустойчивостью при определении положения проката в условиях воздействия помех. Цель изобретения - улучшение помехоустойчивости устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем коллиматор, выполненный в виде ряда параллельных светопроводящих каналов, блок фотоэлектрического преобразования, сопряженный с выходами указанных каналов, светопроводящие канйлы коллиматора расположены так, что продольна ось каждого канала составляет с осью прокатки в направлении движения проката острый угол. Кроме того, в светопроводящих каналах коллиматора установлены перегородки, параллельные продольным осям каналов. На фиг, 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства. Устройство предназначено для определения положения переднего конца про ката 1. Положение А переднего конца проката отсчитывается от координаты, заданной на технологической линии прокатного стана. Устройство установ лено сбоку от проката, параллельно его боковой поверхности (поперечное сечение проката имеет форму прямоугольника) . Устройство содержит коллиматор 2, выполненный в виде Б параллельных светопроводящих канале:, и блок фотоэлектрического пре. эразования, выполненный в виде фотоприемников 3, сопряженных с выходами указанных каналов. Передние торцы каналов расположены на одной линии вдоль направ ления движения проката. Каналы колли матора расположены так, что продольная ось каждого канала наклонена в сторону, противоположную направлению движения проката. На фиг. 1 показана продольная ось В третьего канала (линия Г перпендикулярна направлению движения проката), Коллиматор позволяет уменьшить, а в некоторых случаях и полностью исключить дополнительную погрешность измерения, которая могла бы возникнуть вследствие случайных поперечных смещений проката 1 вдоль оси, перпен дикулярной направлению. Указанная погрешность возникает также и вследствие изменений поперечного размера (ширины) проката при переходе с одно го сортамента проката на другой. Параметр А определяется по числу электрических сигналов 5 формируемы фотоприемниками 3 в процессе перемещения проката. В варианте устройст ва в светопроводящих каналах, коллима тора установлены перегородки 6, пара лельные продольным осям каналов. Устройство работает следующим образом. В процессе перемещения прокат последовательно входит в поле зрения первого, второго и последующих каналов коллиматора 2, вследствие чего на выходах фотоприемников 3-, воспринимающихизлучение, появляются сигналы 5, по числу которых можно определить текущее положение конца проката. Прокат i перемещается мимо первого и второго каналов. Второй канал расположен так, что продольная ось канала наклонена в сторону, противоположную направлению движения проката. Первый и второй каналы выбраны идентичными по длине, ширине и полю зрения, что достигается, в частности тем, что одна из диагоналей второго канала расположена перпендикулярно направлению движения проката. На графике показана зависимость уровня оптического сигнала U, воспринимаемого фотоприемником 3 при перемещении конца горячего проката 1 в поле зрения первого канала. Этот канал воспринимает излучение с боковой поверхности проката. Кривая имеет наибольшую крутизну в зоне, расположенной в створе первого канала, так как в этой зоне излучение, идущее от каждого элементарного участка боковой поверхности проката, воспринимается в большем телесном угле, чем излучение с участков, расположенных вне пределов указанной зоны. На графике И линией, проходящей через точки Е, Ж и 3, показана зависимость уровня оптического сигнала U, воспринимаемого фотоприемником 3 при перемещении конца горячего проката 1 в поле зрения второго канала. Эта зависимость получена в результате суммирования двух оптических сигналов, один из которых соответствует излучению, идущему с торца проката, а другой - с боковой поверхности проката. Сигналу, идущему с боковой поверхности, соответствует линия, переходящая через точки 3 и И, идентичная линии И, так как протяженность боковой поверхности проката, контролируемой первым и вторым каналами одинакова. Сигналу, идущему с торцевой поверхности проката, соответствует линия, проходящая через точки Е, Ж и К (этот сигнал может быть достаточно интенсивным, например при контроле положения проката после его раскроя, так как свежий (т.е. имеющий бол высокую температуру и не успевший по крыться темным слоем окалины) попере ный срез (т. е. передний торец прока та) имеет значительно большую яркост чем боковая поверхность проката. Кр вая, проходящая через точки Е, Ж и К имеет максимум в зоне, расположенной в створе второго канала. Сопоставление зависимостей, харак теризующих изменение уровней сигнало имеющихся на выходах первого и второ го каналов, показывает, что в предла гаемом устройстве сигнал имеет боль-шую амплитуду и явно выраженный максимум. . Таким образом, если контроль появ ления конца проката в поле зрения ка нала выполняется по моменту превышения сигналом заданн рго порогового уровня, то в предлагаемом устройстве этот пороговый уровень может быть ус тановлен более высоким, чем в извест ном устройстве. Если же амплитуда си нала претерпевает существенные изменения вследствие больших колебаний яркости проката, то предлагаемое устройство позволяет в этом случае контролировать наличие конца проката в поле зрения канала путем анализа темпа нарастания сигнала, в частности, путем установления момента, при котором сигнал достигает своего максимума (момент, когда первая производная сигнала, которому соответствует кривая, проходящая через точки Е, Ж и 3 становится равной нулю). Поскольку максимум сигнала находится в створе канала, положение конца проката в указанный момент будет зафиксировано достаточно точно. Наибольший положительный эффект достигается в тех случаях, когда соотношение между шириной канала коллиматора и шириной проката таково, что передний торец проката полностью перекрывает створ канала или его поле зрения. В частности, в известных устройствах при повороте продольной оси каналов на угол, при котором достигается указанное перекрытие, уровень сигнала, воспринимаемого от свежего среза проката, возрастает более, чем в два раза (ширина проката 800 мм, длинна канала 500 мм, ширина канала 10 мм, число каналов 1000) . В тех ситуациях, когда боковая поверхность проката имеет недостаточно яркое свечение, обусловленное, например, наличием на этой поверхности большого числа мелких частиц окалины, уровень сигнала при указанном повороте может возрастать еще в большее число раз. Достижение заданного положительного эффекта не связано с усложнением устройства, так как не требует введения в устройство новых или применения более сложных составных элементов. Вариантом реализации предлагаемого технического решения является устройство, в котором в каналах коллиматора установлены перегородки 6, параллельные продольным О.СЯМ каналов (см. третий канал на фиг. 2). Это устройство обладает более высокой точностью вследствие меньшего поля зрения каждого канала, что допускает более плот ное размещение каналов вдоль направления движения проката. При такой конструкции устройства достигается более четкая фиксация момента появления конца проката в поле зрения канала, так как сигнал 5 на выходе коллиматора имеет большую крутизну и меньшую размытость, чем это имеет место для первого и второго каналов. В рассматриваемой конструкции устройства улучшение точности достигается за счет снижения уровня сигнала, поступающего на фотоприемник 3- Это происходит ввиду того, что из светового потока, поступающего на вход каждого канала, выделяется меньшая часть лучей, чем в первом и втором каналах. Вследствие этого реализация , данного варианта устройства может; рассматриваться как целесообразная лишь при наличии наклона продольных осей каналов (как второго и третьего каналов), так как в этом случае указанное снижение чувствительности устройства компенсируется увеличением уровня сигнала на входах каналов (за счет того, что каналы воспринимают излучение с более яркой (торцевой) поверхности проката). . Наличие перегородок в каналах позволяет также согласовать размер Д фоточувствительной поверхности фотоприемников 3 с требуемой величиной поля зрения каналов без необходимости увеличения при этом габаритов устройства (т, е. без увел ;чения длины каналов коллиматора). Предлагаемое техническое решение позволяет расширить сферу применения устройств рассматриваемого типа за счет обеспечения возможности контроля положения проката в условиях интенсивного воздействия помех или контроля проката, поверхность которого имеет недостаточно яркое свечение, исключающее возможность достижения требуемой помехоустойчивости и точности известными техническими средствами. Формула изобретения 1. Устройство для определения поло жения проката, содержащее коллиматор выполненный в виде ряда параллельных светопроводящих каналов, и блок фото95 электрического преобразования, сопряженный с выходами указанных каналов, отличающееся тем, что, с целью улучшения помехоустойчивости, светопроводящие каналы коллиматора расположены таким образом, что продольная ось каждого канала составляет с осью прокатки в направлении движения проката острый угол. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в светопроводящих каналах коллиматора установлены перегородки, параллельные продольным осям каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 557258, кл. G 01 В П/ОО, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 500851, кл. В 21 С 51/00, 1972.