SU1250838A1 - Устройство дл измерени длины и/или скорости листовых материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  длины и/или скорости листовых материалов. Цель изобретени  - повышение точности измерени , расширение области применени  и функциональных возможностей. Устройство содержит два датчика неоднородностей какого-либо технологического параметра материала. выполненных в виде двух источников проникающего излучени , расположенных с одной стороны контролируемого материала, и двух детекторов проникаюш.его излучени , расположенных по другую сторону материала. Кроме того, устройство содержит двоичные счетчики длины, скорости и числа неоднородностей , генератор тактовых импульсов, вычислительный блок, реализуюш.ий статистические алгоритмы вычислени  длины, скорости и числа неоднородностей технологического параметра, содержащихс  на 1 м листового материала, и цифровые индикаторы длины , скорости и интенсивности потока неоднородностей . Устройство применимо не только к листовым, но и к пленочным материалам благодар  использованию сквозного просвечивани  материала соответствующим проникающим излучением. Расширение функциональных возможностей достигаетс  введением в устройство счетчика числа неоднородностей и индикатора интенсивности потока неоднородностей. 3 ил. (Л to 01 о оо 00 СХ)

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть иснользовано дл  бесконтактного измерени  длины и/или скорости листовых материалов.

Целью изобретени   вл етс  новышение точности измерени  длины и/или скорости листовых материалов за счет того, что устройство  вл етс  .бесконтактнь м но сравнению с базовым объектом за счет нримене- ни  микросхем и микронронессорной техники .

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  измерени  длины и/или скорости листовых или нленочных ма1ериалов; на фи: 2 - графики, по сииюи1ие нриннип обнаружени  и локализании неоднороднос- тей датчиком нсоднородностей тсхнол(|-ичсс- кого нараметра листового или н/юночи-сп-о материала; на фиг. 3 - ,и. 1лог()ам.мы ) же11ИЙ на выходе блока 4 {фиг. 3 а), б.кжа .5 (фиг. 36), блока 10 (е|)иг. Зв), блока 16 (фи|-. Зг), блока 13 (фкг. Зд).

Устройство (фиг. 1) содержит два источника 1 и 2 излучени , размещенные над листовым материалом на базовом рассто нии b один от другого в нанравлении пере- мсн,ени  jiiicTOBoro материала, два детектора 3 и 4 проникающего излучени , рас- :;о. 1оженные но другую CTOpoisy листового материа.ла против соответствуюншх источни- к(}| , излучени  и ра: лнмценные на т.чкос же Г)а:5. рассто ние b в нанравлении 1::ереме- нг., :|;-;  ..1ИСТОИОГО материала. Вторые ;и.)о; ; 3 и 4 про11икаюн1,его излучени  сое,; i ч;;ны соотпетствоию с входами первой схемы b ИЛИ. Первый выход детектора 3 соединен с счетны.м входом нервого счетчи- кг-лелнтел  6, а нервый выход детектора 4 по;и лючен к S-входу триггера 7 длины и к входам второго счетчика-делител  8 и счетчика 9 числа неоднородностей. Выход BTopoi o счетчика-делител  8 св зан с вторым входом второй схемы 10 ИЛИ, выход которой нодключен к R-входу триггера 11 CK(J- рости, S-вход которого св зан с выходом счетчика-делител  6. Выход триггера 7 лтли- ны св зан с нервым входом нервой схемы 12 И, выход которой нодключен к счетному входу счетчика 13 длины. Выход генератора 14 тактовых имнульсов св зан с вторыми входами схем 12 и 15 И, а выход схемы 15 И нодключен к счетному входу счетчика 16 скорости. Выход триггера 11 скорости св зан с нервым входом второй схемы 15 И, а выходы счетчиков 9, 13 и 16 нодключены к соот)етствую1ци.м элементам ввода вычисли- те;П)Ного блока 17. Индикаторы 18 длины, скорости 19 и среднего числа неоднородностей (интенсивности потока нeoд iOpoднocтeй) 20 св за1 Ы с соответствуюншми элементами вывода вычислительного блока 17. а выход схемы 5 ИЛИ соединен с входом нервого инвсрто1)а 21, выход которого соединен с тк- uoii нрерыл)аний вычислительного блока 17.

0

5

0

5

0

5

Первый выход детектора 3 св зан с входом никового детектора 22, выход которого соединен с входом второго инвертора 23, выход которого соединен с шиной прерываний вычислительного блока 17. Вход блокировки 1-енератора 14 тактовых импульсов соединен с нJИHoй управлени  вычислительного блока 17, а нулевые входы счетчиков 9, 13 и 16 соединены с шиной управлени  вычислительного блока 17.

Устройство работает следующим образом

Толщина, поверхностна  плотность, светопроницаемость или какой-либо другой технологический параметр листового или пленочного материала мен етс  по его длине случайным образом. Поэтому, если просвечивать движущийс  листовой или пленочный материал соответствующим проникающим излучение.м (ИК, а, ft, 7 и др.), то реализаци  с;1учайного сигнала V(0 на выходе приемника излучени  (вход н1его в состав детекторов 3 и 4 излучени  имеет вид, изображенный на фиг. 2 а. Если подать на первый вход OfiepaiuiOHHoro усилител  (вход щего в состав детекторов 3 и 4 излучени  текун,еезначениеслучайногосигнал а V{t), а на ci o второй среднее значение V(/), то на его выходе осциллограмма напр жени  V(i) будет такой, как п оказано на фиг. 2 б. Таким образом, каждому более прозрачному участку jn-icTOBoro или плепочризго материала (. е. участку, где У /) V), и.менуемому на.ми «окном прозрачности, соот;1етствует посто нное нагф жение V(t} но;1О :-:ительной пол рности (условно J-1) На остальных участках (где V(f} С V) напр жение V(l) также посто нмо, но отрицательной но:1 р- юсти (условно -1). Подав сигнал Vi(t) с выхода операнионрюго усилител  на схему дифференцирооани  и форг ир/озани  (также вход щую в состав детекторов 3 и 4 излучени ), получаем на их ч)м выходе на I-ом выходе датчиков пеоднород:-1 i;ni 24; стандартщле импулье )1 V-(i (фиг. 2 в). При этом устанав; ивает- (1 взаимно однознач1К)е соотнетствие между числом неодно})одностей (окон Г1розрачнос- ) и число.м стандартных имнульсов. При отсутствии jiHcrtjBOi O или нлеиочн л о мате- |)иала в измерительном } стройстие все трнп срь и счетчики, вход щие в его состав, устанавливаютс  но команде вычис. 1Ител.ь-1О- блока 17 в исходное и нулс-вие еоето - пи .

Когда у.ате риал (фиг. I 1 начинне-т двигатьс  Г пан)авлении от ист()Ч1гика 1 к источнику 2 и его нсред;н1Й край )1е;)есека- ет линию источник 1 -- детектор 3, i;a втором Р,ь1ходе последнего по вл етс  «. а на его нервом выходе -- стандартный имнульс. С этого момента единичный CHrHj i -in втором выходе детектора 3 существует до тех пор, пока контролируемый листовой или нленоч- ный матерг: л находитс  между источником 1 и детектором 3.

Вторые выходы детекторов 3 и 4  вл ютс  датчиками наличи  листового материала. Единица со второго выхода детектора 3 передаетс  схемой 5 ИЛИ на первый инвертор 21, на выходе которого по вл етс  «О. Этот сигнал воспринимаетс  вычислительным блоком 17, который выдает команду об окончании блокировки генератора 14 тактовых импульсов и подаче тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И. Стандартные импульсы на первом выходе детектора 3 по вл ютс  при пересечении линии источник 1 - детектор 3, как передним краем материала, так и его неоднородност ми, т. е. импульсы следуют только в случае движени  контролируемого листового или пленочного материала . Эти импульсы преобразуютс  пиковым детектором 22 в «Ь, котора  вторым инвертором 23 преобразуетс  в «О. Таким образом , пиковый детектор 22 со вторым инвертором 23 образует датчик остановки материала , на выходе которого по вл етс  «О, если контролируемый материал движетс , и «1 при его остановке.

Информаци  с выхода второго инвертора 23 поступает на шину прерываний вычислительного блока 17, который при остановке листового материала выдает на шину управлени  команду о блокировке генератора 14 тактовых импульсов и прекрашении подачи тактовых импульсов на схемы 12 и 15 И.

При движении контролируемого листового или пленочного материала неоднородности его технологического параметра вызывают по вление на первом выходе первого детектора 3 случайной последовательности стандартных импульсов (фиг. За). Така  же случайна  последовательность импульсов по витс  и на первом выходе детектора 4 (фиг. 36), но сдвинута  относительно первой (фиг. 1) на врем 

T,,-.

где b - базовое рассто ние;

i - номер цикла измерени ;

V, -средн   скорость листового или пленочного материала в i-м цикле;

т, - среднее врем  движени  неоднородности на базовом рассто нии b в i-м цикле.

Первый стандартный импульс на первом выходе детектора 4 переводит триггер 7 длины в состо ние «1, которое он сохран ет до момента окончани  или обрыва листового или пленочного материала. Так как триггер 11 скорости подключен к первым выходам детекторов 3 и 4 через счетчики-делители 6 и 8 с коэффициентом делени  четыре , то они перевод тс  в состо ние «1 и «О каждым четвертым импульсом соответ- ствуюшей последовательности (фиг. 3 в) и на его выходе формируютс  пр моугольные импульсы длительностью т,.

0

В течение времеии гат,74 0,25гат(, где

п - число неоднородностей, образующих

цикл, или иначе объем выборки, логическа 

схема 15 И пропускает тактовые импульсы

g в количестве (фиг. 3 г).

N1 птЛ/4 0,25«T;f о,

где FO - частота следовани  тактовых импульсов , идуших от генератора 14 тактовых импульсов на счетчик 16 скорости, информаци  с которого поступает дальше на элемент ввода вычислительного блока 17, где в конце цикла (выборки) после поступлени  п-й неоднородности происходит вычисление скорости листового или пленочного материала по алгоритму

Vi Q,25bnFQ/Nl

где/- номер цикла измерени  (номер выборки ) ;

Vi- средн   скорость листового материа- 0ла в г-м цикле;

п - число неоднородностей, образующих

цикл (объем выборки); FO-частота следовани  тактовых импульсов; Ni- показание счетчика скорости 16 в

i-ы цикле.

После вычислени  информаци  о скорости листового или пленочного материала высвечиваетс  вычислительным блоком 17 на цифровом индикаторе 19. В течение вре- 0 мени цикла Т,, прошедшего от первой до л-й неоднородностей, когда триггер 7 длины находитс  в состо нии «1, логическа  схема 12 И пропускает

Nl FoTt

тактовых импульсов (фиг. Зд), идущих от 5 генератора 14 тактовых импульсов на счетчик 13 длины, с которого информаци  передаетс  на элемент ввода вычислительного блока 17, где в конце цикла (выборки) происходит вычисление длины листового или пленочного материала по алгоритму

5

,25bnNV/Nl .

где i - номер цикла измерени  (номер выборки ); b - базовое рассто ние;

п - число неоднородностей, образующих цикл (объем выборки). Ni - показание счетчика 16 скорости в /-м

цикле;

- показание счетчика 13 длины в i -м цикле;

fi- длина листового или пленочного материала в г -м цикле; к - число циклов, прошедшее от начального момента до данного;

- полна  длина контролируемого листового или пленочного материала. Информаци  о полной длине контролируемого материала выдаетс  вычислительным блоком 17 через элемент вывода на цифровой индикатор 18 длины.

Интенсивность потока неоднородностей а, определ етс  но алгоритму

а/. nlfi,

где/- номер цикла измерени  (номер выборки ); п - число неоднородностей, образующих

цикл (объем выборки); fi - длина листового или пленочного материала в 1-м цикле; а, - интенсивность потока неоднородностей в (-м цикле. Согласно закону Пуассона

Ре(к)

(а/),

Ki

где/ -длина листового или пленочного материала;

k - число неоднородностей на этой длине , которое можно встретить с веро тностью Ре(к);

а - единственный параметр этого закона распределени , который называетс  интенсивностью потока неоднородностей .

Интенсивность потока неоднородностей показывает сколько в среднем неоднородностей содержитс  на 1 м контролируемого листового или пленочного материала и математически определ етс 

а т/1,

где I- длина листового или пленочного материала;

т-математическое ожидание (среднее значение) числа неоднородностей на длине f.

Чем меньше а, тем выше потребительские свойства листового или пленочного материала и выше качество изделий, изготовленных на их основе.

После вычислени  а,- информаци  об интенсивности потока неоднородностей выдаетс  вычислительным блоком 17 через элемент вывода на соответствующий цифровой индикатор 20.

Организаци  циклического способа измерени  Vi, fi, f и а,- осуществл етс  с помощью счетчика 9 числа неоднородностей. Когда число неоднородностей в нем достигает отметки п, он выдает сигнал в блок управлени  вычислительного блока 17 о передаче информации со счетчиков 9, 13 и 16 в регистр вычислительного блока 17 и о переводе триггера 11 скорости в исходное положение . С поступлением )-н неоднородности весь процесс измерений повтор етс . Если цикл незавершен, например при обрыве или окончании материала, то когда его задний край пересекает линию источник 2 - детектор 4, на щину прерываний вычислительного блока 17 поступает сигнал «1 от датчика наличи  материала, после которого вычислительный блок 17 блокирует поступление тактовых импульсов от гене0

ратора 14 тактовых импульсов в измерительную схему, осуществл ет запись показаний счетчиков 9, 13 и 16 в регистр вычислительного блока 17, производит вычислени  скорости, длины и интенсивности потока неоднородностей технологического параметра листового или пленочного материала, соответствующие незавершенному участку цикла , осуществл ет сброс показаний счетчиков 9, 13 и 16 и переводит триггеры 7 и 11 в исходные состо ни .

Информаци  о полной длине контролируемого материала посто нно высвечиваетс  на цифровом индикаторе 18. Информаци  о скорости и об интенсивности потока нег однородностей в момент обрыва или окончани  материала после кратковременного высвечивани  на индикаторах 19 и 20 стираетс .

Счетчики-делители 6 и 8 с коэффициентами делени  четыре введены в устройство

0 с целью повышени  точности измерени  длины и скорости материалов и обеспечени  правильного режима работы устройства. Нормальным режимом работы устройства считаетс  такой режим, когда между линией источник 1 - детектор 3 и линией источник 2 -

детектор 4 находитс  либо одна либо ни одной неоднородности. Но так как неоднородности распределены вдоль контролируемого материала случайно, то в редких случа х (так как базовое расстр ние b выбираетс  из услови  b « I, где Ё - среднее рассто ние между неоднородност ми) возможна ситуаци , когда между указанными лини ми наход тс  две соседние неоднородности. В этом случае может произойти сбой в работе устройства. Счетчики-делители предотвращают этот сбой путем запоминани  и временного хранени  информации о ближайших 4-х неоднородност х. Скорость измер етс  после поступлени  каждого четвертого и.м- пульса от детекторов 3 и 4 на триггер 11 скорости. Таким образом, скорость измер етс  в течение цикла п/4 раз и затем находитс  ее среднее значение по указанному алгоритму.

Схема 10 ИЛИ введена в устройство дл  разв зки. Импульсы, по вл ющиес  на выходе счетчика-делител  8, при отсутствии схемы 10 ИЛИ не только возвращали бы триггер 11 скорости в исходное состо ние, но и сбрасывали бы счетчик-делитель 6 в «О. Схема 10 ИЛИ предотвращает этот сбой, выполн   роль разв зки или разделитель« ной схемы.

Число неоднородностей, образующих цикл, или иначе объем выборки, следует выбирать согласно выводам математической статистики максимально возможным. Но необходимо учитывать, что при больших п

5 цикл измерений затен етс  во времени и среднее значение скорости существенно отличаетс  от ее мгновенного значени , а длины участков ti, ES, ..., Ik контролируемого

0

5

материала слишком велики. Поэтому п не должно быть слишком велико. При больших п требуетс  больша  разр дность счетчиков длины и скорости.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  длины и/или скорости листовых материалов, содержащее два датчика неоднородностей технологичес- кого параметра листового материала, выполненных в виде источника излучени  и детектора , размещенные на базовом рассто нии один от другого в направлении перемещени  листового материала, триггер д.ди- ны, S-входом соединенный с вторым детек- тором, триггер скорости, генератор тактовых импульсов, две логические схемы И, первые входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, логическую схему ИЛИ, два счетчика импульсов, вычислительный блок, соединенный с вь1ходами и вторыми входами счетчиков импульсов, с входом i-e- нератора тактовых импульсов, входом триггера длины и первым входом логической схемы ИЛИ, индикаторы длины скорости листового материала, соединенные с треть- им и четвертым выходами вычислительного блока, выход первой логической схемы И соединен с первым входом первого счетчика, а ее второй вход с выходом триггера длины , выход второй логической схемы И соединен с первым входом второго счетчика импульсов, а ее второй вход -- с выходом триггера скорости, R-вход которого соединен

   с выходом логической схемы ИЛИ, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , расширени  области применени  и функциональных возможностей, устройство снабжено двум  счетчиками-дели- тел м.и, третьим счетчиком импульсов, второй логической схемой ИЛИ с первым инвертором , пиковым детектором с вторым инвертором и индикатором интенсивности потока неоднородностей технологического параметра листового материала, соединенным с п тым выходом вычислительного блоки, вход пикового детектора соединен с первым выходом первого детектора и первым входом первого счетчика-делител , а его ви- ход - с входом второго инвертора, выход которог О соединен с четвертым входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с- вторым входом третьего счетчика импульсов, второй его выход - - с вторыми входами двух счетчиков-делителей, третий его вход -- с выходом первого инвертора , п тый его вход - - с выходом третьего счетчика импульсов, первый вход которого соединен с первым входом второго счетчика-делител , S-входом триггера длины, нер- вым выходом второго детектора, второй ны- ход которого соединен с первым входом .ю- гической схемы ИЛИ, второй вход которой

   с вторым выходом HCpBOI O ДОТСКвыход - с входом первого ir.i- выход первого счетчнка-делнтел  соединен с 5-Г5ХОдом три|-ге а )рости, ход второго счетч ка-делите.ч  соединен с ито- рым входом первой логической l.Ml:.

   соединен тора, а вертора.

   4 5

   «ее

   /7-J Г7-2 П-1

   п

   ,., . ( 1)1

   а

   i

   Ui,B

   12 J

   7

   56

   р Л- ---Л Г ТГ I fa

   ,

   о

   о @ «««о

   ,8 12

   д

   О

   в в

   Составитель Л. Крюкова

   Редактор. ПарфеноваТехред И. ВересКорректор М. Максимишинец

   Заказ 4398/34Тираж 670Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   аи делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. 11роектна , 4

   JlijU//

   .З