CN1240282A - 棒材计数技术 - Google Patents

Abstract

本发明棒材计数技术由4项分项技术组成:1.变槽距螺杆棒间隔分离技术2.光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术3.光点排列一字形的多点发射,单点接收技术4.螺杆旋转角度—根数判定、处理技术本发明是为了解决:我国钢铁行业棒材产品根数计数准确度差的问题。本技术能达到棒材根数计数误差小于或等于千分之一。此技术主要用于钢铁厂棒材产品的根数计数。

Description

棒材计数技术

棒材计数技术由一个总的构思下的4项分项技术组成：

1、变槽距螺杆棒间隔分离技术

2、光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术

3、光点排列一字形的多点发射，单点接收的抗粒状、片状灰尘

   干扰技术。

4、螺杆旋转角度——根数判定、处理技术

本项技术能使棒材计数精度达到或优于0.1级，即误差达到或优于千分之一，达到目前国内钢铁厂棒材根数计数最优精度。

下面分别阐述这4项分项技术1、变槽距螺杆棒间隔分离技术

螺杆的截面形状示意图见附图1。不同品种、直径的棒材根数计数有不同的槽距。

技术参数：

Sn＝So[1+k(n-1)] $5.6\≥\frac{S\max }{S\min }\≥1.2$ 0.3＞K＞0Sn：螺杆第n槽槽距(顶一顶)So：螺杆第一槽槽距K：槽距增大系数Smax：螺杆最大槽距Smin：螺杆最小槽距

变槽距螺杆由液压马达或电动机配减速箱的驱动下，进行旋转运动。棒材在传送装置的传送下，按附图1所示的棒材传送方向，进入变槽距螺杆的槽孔，通过旋转的变槽距螺杆，将棒材向前推进。变距的螺杆导槽将棒材棒与棒之间的距离分离开。槽距变距的作用主要有四点：(1)将各根棒材之间的距离拉开，以利于根数的识别、判断。(2)当棒材重叠进入螺杆入口处，利用增大的槽距将重叠部分尽可能摊开，减少重叠，使光电识别更准确。(3)便于棒材满一捆时，能正确地分离，尽可能减少由于棒间拖带造成的附加误差。(4)螺旋驱动棒材推进方式，可减少棒材抖动、窜动，使棒材宽度测量较为准确。

变槽距螺杆螺旋运转方向有二大类，附图2和附图3分别标出这二种螺杆螺旋的槽距变化与对应的螺杆旋转方向。这二类方式的目的，皆是为了在驱动动力装置驱动螺杆旋转时，使棒材由螺杆槽距小的方向向槽距大的方向传送，使棒材之间间隔拉大。

变槽距螺杆现场使用时，安装于所计量根数的棒材传送平面，距离棒材一侧端头100-500mm的位置，根据所计数的棒材(或物料)品种不同，变槽距螺杆有三种安装方式：

(1)螺杆轴向与水平面成10°-30°倾角，棒材以平行于水平面的形式进入螺杆物料入口处。见附图4。这种方式，适合于钢铁厂的长度大于3米的螺纹钢、圆钢、钢管等金属材料计数。

(2)螺杆轴向平行于水平面，棒材(或物料)以平行于水平面形式进入螺杆物料入口处。见附图5。这种方式适合于长度在0.5-3米之间的棒材，管材计数。

(3)螺杆轴向水平安装，物料以垂直于水平面的形式进入螺杆物料入口处；见附图6。这种方式适合于长度在0.15-0.5米之间的棒状，柱状，尤其是可自行立住物料计数。

变槽距螺杆的驱动旋转的动力源，可有二种选择：(1)液压马达；(2)电动机配合减速箱，动力源安装于螺杆变槽距槽孔的轴向相反一侧，见附图2，附图3所示。

现场使用的变槽距螺杆的旋转速度根据棒材(或物料)的品种直径及产量要求，选择不同的速度。

实际参数：

对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm的螺纹钢、圆钢等棒材根数计数，变槽距螺杆的最佳参数：

K＝0.2

So＝Smin＝1.4D

Smax＝3.5D

螺杆导槽长a＝500mm

螺杆直径b＝80mm

螺杆槽深c＝0.8D

        R＝0.6D

      φ₁＝32mm

安装方式：螺杆轴向与水平面倾角15°

          (D：所测的的棒材的平均直径)

2、光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术

本技术采用狭长状的检测光的光点形状，这不同于现在广泛使用的圆点状的光点形状。发射接收方式采用对射式。在检测光束照射在棒材通过的平面，所形成的光点形状见附图7所示。

技术参数：

l≥6w

0.2D≥w≥0.05D

l：光点的长

w：光点的宽

D：棒材或物料截面平均宽度(平均直径)

光电元件采用激光光电管，光的波长为可见光，以获得较准确的鉴别准确度，同时便于校准、调试。

光电发射，接收安装示意图见附图8。使光束与棒材长度方向垂直。

光电发射器发出的光束，在棒材的光点相对位置示意图见附图9实际参数：

对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm螺纹钢，圆钢等金属棒材的根数计数，光点最佳参数：

l＝10mm

w＝1mm

3、光点排列一字形的多点发射、单点接收的抗粒状、片状灰尘干扰技术，采用二个或二个以上的检测光发射器件，而仅用一个检测光接收器件。各发射器发出的光束，在棒材传送平面，形成一字形的光点组合形状，见附图10，其中A为二个发射器件，B为三个发射器件，C为四个发射器件。发射器发出的光束，在棒材传送平面形成的光点间的间隔皆一样，其之间间隔宽度参数为n，最后各光束会聚于接收器，接收器上各光束会聚的光点形状见附图7，也可用凸透镜使各光束会聚成一个圆状点，供光电接收器件接收。

采用二个光发射器件，一个光接收器件见附图11所示。

采用三个光发射器件，一个光接收器件见附图12所示。

大于三个的光发射器件，道理同上。原则是光点在物料通过的平面形成的光点排列一字形。

技术参数：

3D≥m＞3d

l＞n≥0

m：多光束在检测物料通过平面的多光束合并总长度

D：棒材平均直径

d：片状或料状灰尘最大宽度

n：各光束在棒材通过平面所形成的光点间的间隔

l：单个发射器光束棒材通过平面所形成光点的长度

多光电发射源，是抑制粒状，片状灰尘等外界干扰的一种有效方法。对于钢铁厂的氧化铁皮等灰尘，由于块尺寸较大，容易造成判断失误，而造成计数误差。

为了方便接收信号的处理，也为了使接收同步性能较好，采用单光电接收器件来接收检测光束。

实际参数：

对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm螺纹钢，圆钢等棒材，根数计数，光点组合最佳参数：

光电发射器个数：2个

m＝24mm

l＝10mm

n＝4mm

4、螺杆旋转角度——根数判定，处理技术

本技术的主导思想是利用测量驱动棒材前进的螺杆(下称计数螺杆)的旋转角度和检测棒材遮挡探测光束的起止位置，对光电操测光束被通过的棒材遮挡时，角度测量元件的输出脉冲值进行累计、分析、判断、处理，从而完成棒材根数的识别、累计、显示等功能。

本技术的角度测量，是在变槽距螺杆的轴向另一侧安装角度测量元件，推荐安装增量式光电码盘，见附图2，附图3所示。当测量直径大于40mm的物料时，也可采用齿轮配接近开关来测量角度变化，见附图13所示。角度测量器件输出信号是脉冲信号，接至计算机输入口，下称为行程测量脉冲。光电检测器件输出也接至计算机输入口。

本技术是基于上述3项分项技术作外部设备配套下，由计算机程序来完成。附图14是计算机程序方框图。

为了叙述程序方框图先作如下说明：

(1)以下方框图执行是按方框图标注号顺序执行，当发生程序执行条件跳转，则在文中叙述时说明。

(2)棒材根数显示，捆数显示，是由计算机在程序中循环，扫描中分别读取根数累计值、捆数累计值进行实时显示，程序方框图中不再另行叙述。

(3)计算机内存预装：按被测的棒材品种、直径，分别算出各品种、直径下的干扰阀值、2根阀值、3根阀值、报警值，形成一个数据区，存于计算机内存。棒材满一捆的根数，由现场拨盘设定，由程序扫描读入内存。

程序方框图执行叙述如下：

①开机后，按现进行的棒材品种、直径、从计算机内存中调出对应的干扰阀值、2根阀值、3根阀值、报警值等数据，放在计算机指定地址，供数据比较用。

②读取棒材满一捆的满捆根数设定值。

③棒材根数累计值清零，捆数累计值清零。

④行程脉冲累计值清零。

⑤棒材传送装置运转，计数螺杆运转，棒材向前传送。

⑥检测光电管发出的探测光束是否被传送通过的棒材所遮挡，如无遮挡，则转向⑤，如光束被棒材遮挡，即认为“有料”。执行下一步。

⑦对光电码盘或接近开关等角度测量器件输出的脉冲信号，即行程脉冲进行脉冲数累计。

⑧一边累计行程脉冲，一边将行程脉冲累计值与干扰阀值进行比较，如果累计值大于或等于干扰阀值，则转向，如累计值小于干扰阀值，则执行下一步。

⑨检测探测光束是否仍被棒材遮挡，如仍被遮挡，转至⑦，保持棒材向前传送。如检测光束，不被遮挡，即断为“干扰信号”，执行下一步。

⑩行程脉冲累计值清零，转至⑤。

棒材根数累计值加1，保持棒材向前传送，行程脉冲继续累计。

将棒材根数累计值与满捆设定值进行比较，如根数累计值大于或等于设定值，则执行 ，如果根数累计值小于满捆设定值，则执行下一步。

一边进行行程脉冲数累计，一边检测探测光束接收，如光束仍被棒材遮挡，则执行，一旦检测到光束不被棒材遮挡，执行下一步。

停止行程脉冲数累计。

将行程脉冲累计值送内存贮存，以便程序检查、分析。尔后转至

继续进行行程脉冲数累计，尔后转至

停止棒材向前传送，停止计数螺杆运转，进行棒材满捆分离操作，运走满捆的棒材。

捆数累加值加1，根数累计值清零。

开动棒材传送装置，计数螺杆运转，使棒材向前传送，尔后转至。

将行程脉冲累积值与报警值比较，如大于或等于报警值，则转至 ，如小于报警值，则执行下一步。

将行程脉冲累计值与3根阀值比较，如大于或等于3根阀值，转至

，如小于3根阀值，执行下一步。

将行程脉冲累计值与2根阀值比较，如小于2根阀值，则转至

如大于或等于2根阀值，则执行下一步。

棒材根数累计值加1，转至

棒材根数累计值加2。

发出报警信号，棒材暂停向前传送，计数螺杆暂停运行。

如果报警没得到人工确认，则转向 ，如获人工处理，确认后，棒材恢复向前传送，计数螺杆恢复运行。尔后转至

棒材根数累计值加2。

将棒材根数累计值与满捆根数设定值进行比较，如小于设定值，转至 ，如大于或等于设定值，则执行下一步。

棒材停止向前传送，计数螺杆停止运转，进行满捆分离操作，运走满捆的棒材。

捆数累计值加1，根数累计值清零。

棒材传送装置运转，计数螺杆运转，棒材同前传送。

行程脉冲累计值清零。

检查有否“停机”控制信号，如无，转至⑤，如有执行下一步。

计数系统停止计数，棒材传送装置停止运转，计数螺杆停止运转。

实际参数

对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm的螺纹钢，圆钢等棒材的根数计数，最佳参数：

干扰阀值＝0.7D

2根阀值＝1.6D

3根阀值＝2.5D

报警阀值＝3.0D          D：棒材平均直径

脉冲检测元件：增量式光电码盘分辨率：360个脉冲/转附图的图1-图14图面说明如下：(程序方框图幅面较大，分为上、下二部分，图14A为上半部分，图14B为下半部分)。图1：变槽距螺杆的截面形状示意图图2：变槽距螺杆槽距变化与对应螺杆旋转方向(右旋螺杆)图3：变槽距螺杆槽距变化与对应螺杆旋转方向(左旋螺杆)图4：螺杆轴向与水平面成10°-30°倾角，棒材以平行于水平

 面的形式进入螺杆物料入口处。图5：螺杆轴向平行于水平面，棒材以平行于水平面的形式进入

 螺杆物料入口处。图6：螺杆轴向水平安装、物料以垂直于水平面的形式进入螺杆

 物料入口处。图7：狭长状光点形状图8：光电发射，接收安装示意图图9：光电发射器发出的光束，在棒材的光点相对位置示意图图10：发射器发出的光束，在棒材传送平面形成一字形的光点组

 合形状。图11：采用二个光发射器件、一个光接收器件图12：采用三个光发射器件、一个光接收器件图13：采用齿轮配接近开关来测量角度变化图14A：程序方框图(上半部分)图14B：程序方框图(下半部分)

Claims (2)

1、对说明书中棒材计数技术的4项分项技术拥有专利权。

2、按上述4项技术所制造的设备及编写的计算机程序拥有专利权。

其特征是：用于根数计数，有以下特征的：

(1)计数螺杆是变槽距，即各槽距比不等于1。

(2)检测光束在检测根数的物体处光点尺寸为长度大于等于六倍宽度。

(3)二个或二个以上光电发射器件，一个接收器件，检测光束在检测根数的物体处光点排列一字形。光电接收器件上接收为光点重叠的。

(4)按测量旋转角度输出脉冲值与棒材遮光二者输出的方式，来判定测量物体宽度，从而鉴别根数的方法。

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