56299 KI. 42 o, 13/10 Opublikowano: 30.X.1968 Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Jerzy Rabalski, prof. dr inz. Stefan Wegrzyn, dr inz. Adam Bukowy Wlasciciel patentu: Instytut Metalurgii Zelaza im. Stanislawa Staszica, Gliwice (Polska) Koincydencyjny uklad korelacyjny do pomiaru predkosci Przedmiotem wynalazku jest koincydencyjny uklad korelacyjny do pomiaru predkosci, zwlaszcza do ciaglego, bezstykowego pomiaru predkosci wal¬ cowanego metalu w walcowniach ciaglych, z wy¬ korzystaniem koincydencyjnego sposobu pomiaru 5 predkosci walcowanego metalu wedlug patentu nr 54198.Sposób pomiaru predkosci walcowanego metalu, wedlug patentu glównego nr 54198, wykorzystuja¬ cy stochastyczne sygnaly próbne, otrzymywane bez- 10 stykowo z powierzchni metalu za pomoca dwóch czujników ruchu ustawianych w stalej odleglosci od siebie wzdluz wektora predkosci polega na tym, ze sygnal z pierwszego czujnika, liczac w kierunku wektora predkosci, wielokrotnie opóznia sie szere- 15 gowo o jednakowa wartosc opóznienia jednostko¬ wego, a otrzymane ta droga poszczególne sygnaly pomocnicze, niezaleznie od siebie i równolegle w czasie, logicznie przemnaza sie przez aktualna war¬ tosc sygnalu próbnego z drugiego czujnika, przy 20 czym otrzymane iloczyny logiczne testuje sie od¬ nosnie zgodnosci biegunowosci sygnalów sklado¬ wych, a nastepnie sumuje sie i usrednia, zas okres¬ lanie wlasciwego sygnalu pomocniczego dla które¬ go wystepuje maksymalna wartosc koincydencyj- 25 nej funkcji korelacji odbywa sie przez porównanie tych zsumowanych i usrednionych iloczynów mie¬ dzy soba.Wykorzystanie przytoczonego sposobu wymaga jednak zastosowania specjalnego ukladu pomiaro- 30 wego umozliwiajacego praktyczna realizacje tego sposobu.Celem wynalazku bylo opracowanie takiego ukla¬ du, przy czym stwierdzono mozliwosc i celowosc wykorzystania opisanego sposobu pomiaru predko¬ sci w dwóch odmianach ukladu pomiarowego: ze stalym i ze zmiennym taktem opózniania.Cel ten osiagnieto opracowujac uklad ze stalym taktem opózniania, w którym wielokrotne opóznia¬ nie szeregowe jednego z sygnalów próbnych o jed¬ nakowa wartosc identyfikujacego opóznienia jed¬ nostkowego dokonuje sie za pomoca sekcjonowanej linii opózniajacej, zlozonej z pojedynczych komó¬ rek rejestru przesuwajacego ze stalym taktem opózniania, przy czym wyjscia tych komórek pod¬ laczono na wejscia niezaleznych korelatorów koin¬ cydencyjnych, na które równolegle podlaczono dru¬ gi sygnal próbny, natomiast wyjscia tycji korelato¬ rów podlaczono na cyfrowy wskaznik ekstremum, który umozliwia samoczynne ustalanie numeru ko¬ relatora, dla którego wystepuje zerowa wartosc sygnalu bledu miedzy opóznieniem identyfikowa¬ nym i identyfikujacym.Przykladowo rozwiazanie ukladu wedlug wyna¬ lazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy koincydencyjnego ukladu do pomiaru predkosci ze stalym taktem opózniania zas fig. 2 przedstawia odmiane tego ukladu ze zmiennym taktem opózniania.Wzdluz drogi przesuwajacego sie obiektu 1 umie- 56 29956 299 3 4 szczono w stalej odleglosci od siebie dwa bezstyko- we czujniki ruchu 2 i 3, przy czym wyjscie czujni¬ ka 2 podlaczono na wejscie sekcjonowanej linii opózniajacej 4. Wyjscia poszczególnych komórek tej linii podlaczono na wejscia ukladów koincydencji 5, na które równolegle podlaczono równiez wyjscie czujnika ruchu 3. Uklady koincydencji podlaczone na wejscia filtrów usredniajacych 6 z jednakowy¬ mi stalymi czasowymi tworza z tymi filtrami nieza¬ lezne korelatory koincydencyjne, umozliwiajace ^d^ityfikacje opóznienia transportowego, wystepu¬ jacego miedzy sygnalami z czujników 2 i 3.Wyjscia poszczególnych korelatorów dla ustalenia numerai^kore4atorer^d|a*$którego wystepuje mini- mim|s#gn$hi biedu^ podlaczone sa na wejscie cy¬ frowego wskaznika eksfremum, zlozonego z dys¬ kryminatorów napiecia f\ diodowej matrycy wybie¬ rajacej ST'wyswietlacza' cyfrowego 9. Na wejscia przesuwajace sekcjont3wa~nej linii opózniajacej pod¬ laczony jest generator impulsów przesuwajacych 10, ze stalym okresem pojawiania sie tych impul¬ sów.Dzialanie ukladu przedstawionego na fig. 1 jest nizej opisane. Na wyjsciu umieszczonych wzdluz poruszajacego sie obiektu 1 bezstykowych czujni¬ ków ruchu 2 i 3 otrzymywane sa stochastyczne sygnaly próbne o charakterze przekaznika dwupo- lozeniowego. Kazdy z tych sygnalów odzwierciedla stan powierzchni poruszajacego sie obiektu, maja¬ cej na ogól uksztaltowanie przypadkowe. Sygnal z czujnika 3 jest wiec opózniony wzgledem sygnalu z czujnika 2 o wartosc identyfikowanego opóznie¬ nia transportowego. Sygnal z czujnika 2 jest po¬ dawany na wejscie sekcjonowanej linii opózniaja¬ cej 4, która wielokrotnie opóznia sygnal wejsciowy o jednakowa stala wartosc opóznienia jednostko¬ wego, równa okresowi pojawiania sie impulsów przesuwajacych w generatorze 10. Otrzymane ta droga sygnaly pomocnicze z poszczególnych sekcji linii opózniajacej wraz z sygnalem z czujnika 3 po¬ dawane sa parami na wejscia ukladów koincyden¬ cji 5, które sluza do testowania biegunowosci syg¬ nalów wejsciowych. Mianowicie, sygnal wyjsciowy danego ukladu koincydencji posiada wartosc rów¬ na jedynce logicznej tylko wówczas, kiedy wyste¬ puje koincydencja sygnalów wejsciowych, czyli zgodnosc biegunowosci testowanych sygnalów.Sygnaly przekaznikowe otrzymywane z wyjsc ukladów koincydencyjnych sa nastepnie usrednia¬ ne za pomoca filtrów usredniajacych 6 majacych jednakowe stale czasowe usredniania. Dzieki temu na wyjsciu filtrów otrzymuje sie skladowe koincy¬ dencyjnej funkcji korelacji, których amplitudy za¬ leza od wartosci sygnalu bledu miedzy poszczegól¬ nymi opóznieniami identyfikujacymi i opóznieniem identyfikowanym. Przy odpowiednim doborze opóz¬ nienia jednostkowego, nastawionego za pomoca ge¬ neratora 10, maksymalna amplituda pojawia sie na wyjsciu tylko tego filtru, dla którego sygnal wej¬ sciowy posiada zerowa wartosc sygnalu bledu.Ujawnienie numeru filtru, dla którego skladowa posiada maksymalna amplitude umozliwia cyfrowy wskaznik ekstremum. Sygnal wyjsciowy kazdego z filtrów podawany jest na dyskryminator napie¬ cia 7 o jednakowym poziomie odciecia sygnalu wej¬ sciowego. Poziom odciecia jest tak dobierany, aby jednoczesnie mógl zadzialac tylko jeden dyskrymi¬ nator napiecia. Okreslenie numeru pobudzonego dyskryminatora, a wiec i odpowiedniego filtru 5 usredniajacego umozliwia matryca diodowa 8, wy¬ bierajaca odpowiednia kombinacje numeryczna de¬ kad cyfrowego wyswietlacza 9, w zaleznosci od nu¬ meru wejscia matrycy, na które podlaczono pobu¬ dzony dyskryminator.Uklad bedacy przedmiotem wynalazku umozliwia duza dokladnosc identyfikacji opóznienia transpor¬ towego, nie wymaga zadnych dodatkowych kana¬ lów zgrubnej identyfikacji, jest prosty w budowie i pewny w dzialaniu. Sygnal w postaci cyfrowej umozliwia bezposrednie wykorzystanie wyników identyfikacji w maszynie cyfrowej i do sterowania procesami.Odmiana ukladu ze stalym taktem opózniania, jest uklad ze zmiennym taktem opózniania, przed¬ stawiony na fig. 2, który zamiast opózniajacej linii ze stalym taktem opózniania ma opózniajaca linie ze zmiennym taktem opózniania, a zamiast cyfro¬ wego wskaznika ekstremum ma uklad sterujacy, przy czym do mierzenia zmiennej czestotliwosci taktowania ma dowolny czestosciomierz. Wyjscia poszczególnych dyskryminatorów napiecia 7 sa w tym ukladzie podawane na niezalezne wejscia ukla¬ du sterujacego zlozonego z logicznych ukladów su¬ mujacych 14 i 15, ukladu przekaznikowego 16 oraz ukladu calkujacego 17. Wyjscie ukladu calkujace¬ go podlaczone jest na wejscie generatora impul¬ sów przesuwajacych 12. Na wyjsciu ukladu do po¬ miaru predkosci jest podlaczony dowolny czesto¬ sciomierz 13.Dzialanie ukladu do momentu, w którym otrzy¬ muje sie sygnaly wyjsciowe z poszczególnych dys¬ kryminatorów napiecia 7 jest identyczne z opisem dzialania ukladu ze stalym taktem opózniania.W ukladzie ze zmiennym taktem opózniania moz¬ liwosc plynnej zmiany okresu pojawiania sie im¬ pulsów z generatora 12 pozwala na samoczynny do¬ bór takiego indentyfikujacego opóznienia jednost¬ kowego w ukladzie, aby zerowa wartosc sygnalu bledu wystepowala zawsze dla korelatora o jedna¬ kowym numerze porzadkowym.Wyjscia dyskryminatorów sa dzielone przy tym na trzy grupy. W pierwszej i trzeciej grupie znaj¬ duja sie dyskryminatory podlaczone na wejscie lo¬ gicznego ukladu sumujacego 14 i 15. W drugiej gru¬ pie znajduje sie tylko jeden dyskryminator, podla¬ czony na wyjscie „i" — tego korelatora. Sygnaly wyjsciowe z sumatorów logicznych 14 i 15 oraz „i" — tego dyskryminatora podawane sa na wej¬ scie ukladu przekaznikowego 16 wraz z sygnalami z „i—1" i „i+ 1" korelatora.Sygnal wyjsciowy z ukladu przekaznikowego jest nastepnie calkowany za pomoca ukladu calkujace¬ go 17, bezposrednio sterujacego generatorem 12.Zadaniem ukladu sterujacego w ukladzie bedacym przedmiotem wynalazku jest dobranie dla linii opózniajacej takiego taktu (czestotliwosci) przesu¬ wania, aby maksimum koincydencyjnej funkcji ko¬ relacji przypadalo na „i"—ty korelator, co odpo¬ wiada stanowi ustalonemu w ukladzie. Wówczas opóznienie pomocnicze na wejsciu tego korelatora 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 56 299 6 bedzie mialo wartosc identyczna z wprowadzonym na wejscie tego korelatora indentyfikowanym opóz¬ nieniem transportowym. Wówczas takze czestotli¬ wosc impulsów przesuwajacych, mierzona za pomo¬ ca czestosciomierza 13 bedzie scisle odpowiadac mie¬ rzonej predkosci przesuwajacego sie obiektu. Jezeli jednak maksimum funkcji korelacji chwilowo wy¬ pada dla innego korelatora, na przyklad mieszcza¬ cego sie w grupie sumatora logicznego 14, to uklad przekaznikowy 16 wytworzy sygnal sterujacy o ta¬ kim znaku, aby napiecie w ukladzie calkujacym 17 narastalo. Narastanie napiecia na wejsciu genera¬ tora 12 powoduje wzrost czestotliwosci impulsów taktujacych i przesuwanie maksimum funkcji ko¬ relacji w kierunku rosnacej numeracji poszczegól¬ nych korelatorów. Oczywiscie jezeli maksimum funkcji korelacji chwilowo znajdzie sie na wyjsciu korelatora znajdujacego sie w grupie sumatora lo¬ gicznego 15, to zmieni sie znak sygnalu sterujacego z ukladu przekaznikowego i napiecie na wyjsciu ukladu calkujacego bedzie sie zmniejszac. Spowo¬ duje to obnizenie czestotliwosci impulsów taktuja¬ cych i przesuwanie maksimum funkcji korelacji w kierunku malejacej numeracji korelatorów.W celu dokladnego ustalenia maksimum na wyj¬ sciu „i"-tego korelatora wykorzystuje sie w ukla¬ dzie przekaznikowym 16 równiez sygnaly wyjscio¬ we z „i—1" i „i+1" korelatora, spelniajace te same funkcje co sygnaly z sumatorów 14 i 15, lecz dzia¬ lajace z amplituda dazaca do wartosci równej zero, w miare zblizania sie maksimum funkcji korelacji do korelatora o „i"-tym numerze.Uklad wedlug tej odmiany wynalazku umozliwia osiaganie stosunkowo bardzo duzych dokladnosci w identyfikacji opóznienia transportowego, a w stosunku do znanych ukladów wyróznia sie po¬ nadto lepszymi wlasnosciami dynamicznymi i pra¬ cuje wylacznie przy uzyciu sygnalów stochastycz¬ nych otrzymywanych na drodze bezstykowej. Syg¬ nal wyjsciowy w postaci cyfrowej umozliwia bez¬ posrednie wykorzystanie wyników identyfikacji w maszynie cyfrowej i do sterowania procesami. i PL