SU1677518A1 - Ultrasonic measurement of diameter of round parts - Google Patents
Ultrasonic measurement of diameter of round parts Download PDFInfo
- Publication number
- SU1677518A1 SU1677518A1 SU884619319A SU4619319A SU1677518A1 SU 1677518 A1 SU1677518 A1 SU 1677518A1 SU 884619319 A SU884619319 A SU 884619319A SU 4619319 A SU4619319 A SU 4619319A SU 1677518 A1 SU1677518 A1 SU 1677518A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- diameter
- measurement
- product
- echo
- measuring
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл определени диаметра и координат центра цилиндрических объектов , например, движущихс лесоматериалов , в частности, древесных стволов и бревен. Цель изобретени -повышение точности измерени при неоднородной поверхности издели . Цель достигаетс тем, что провод т эхо-локацию двум независимыми друг от друга измерительными каналами, в каждом из них по трем направлени м при наличии одновременно шести эхо-сигналов производ т измерение минимального времени распространени эхо-сигналов от поверхности издели и с учетом измеренной скорости ультразвука рассчитывают диаметр круглых изделий. 2 ил.The invention relates to a control and measuring technique and can be used to determine the diameter and coordinates of the center of cylindrical objects, for example, moving timber, in particular, tree trunks and logs. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy with an inhomogeneous product surface. The goal is achieved by conducting echo-location by two independent measuring channels, in each of them in three directions, with six echoes simultaneously, the minimum time of propagation of the echoes from the product surface is measured and, taking into account the measured speed ultrasound calculate the diameter of the circular products. 2 Il.
Description
соwith
сwith
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл определени Диаметра и координат центра цилиндрических объектов , например, движущихс лесоматериалов , а частности древесных стволов и бревен.The invention relates to a measurement and control technique and can be used to determine the Diameter and coordinates of the center of cylindrical objects, for example, moving timber, and particularly, tree trunks and logs.
Цель изобретени - повышение точности измерени диаметра при неоднородной поверхности издели .The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the diameter with a non-uniform product surface.
На фиг.1 представлена схема измерений предложенным способом; на фиг.2 - устройство, реализующее предлагаемый способ.Figure 1 presents the measurement scheme proposed by the method; figure 2 is a device that implements the proposed method.
Устройство содержит контроллер 1, который осуществл ет управление работой устройства и все вычислительные операции по определению диаметра издели , дисплей 2, задающий тактовый генератор 3, делитель 4 частоты и два блока 5, формирующих зондирующую посылку и производ щих выделение эхо-сигналов датчика 6. Датчик 6 состоит из двух одинаковых измерительных каналов и одного эталонного. Ультразвуковой преобразователь 7 св зан с делителем 4 частоты. Неподвижна отражающа поверхность 8 составл ет эталонный канал. Три ультразвуковых преобразовател 9 составл ют основной измерительный канал, а три аналогичных преобразовател 10 - дополнительный измерительный канал. Позицией 11 обозначен контролируемый объект Конвейер 12 обеспечивает возможность перемещени объекта в поперечном и продольном направлени х относительно оси датчика 6. Электронные коммутаторы 13 осуществл ют подключение контроллера 1 к соответствующему высокодобротному полосовому фильтру 14.The device contains a controller 1, which controls the operation of the device and all computational operations to determine the diameter of the product, a display 2, a master clock 3, a divider 4 frequencies and two blocks 5, forming a probing message and making the selection of echo signals of sensor 6. Sensor 6 consists of two identical measuring channels and one reference one. The ultrasound transducer 7 is coupled to a 4 frequency divider. The fixed reflecting surface 8 constitutes the reference channel. Three ultrasonic transducers 9 constitute the main measuring channel, and three similar transducers 10 constitute an additional measuring channel. Position 11 denotes the object to be monitored. The conveyor 12 provides the possibility of moving the object in the transverse and longitudinal directions relative to the axis of the sensor 6. The electronic switches 13 connect the controller 1 to the corresponding high-Q bandpass filter 14.
Способ заключаетс в следующемThe method is as follows.
ОABOUT
1 VJ ел1 VJ ate
0000
Эхо-локацию провод т двум независимыми друг от друга измерительными каналами и по трем минимальным рассто нием от измерительного канала до объекта измерени и вычисл ют диаметр и координаты центра. Рассто ни определ ют по времени задержки эхо-сигналов одного эталонного и двух измерительных каналов. В эталонном канале о преде л ют скорость распространени ультразвука на момент измерени . Оп- ределение диаметра возможно лишь при получении эхо-сигналов всеми вход щими в датчик ультразвуковыми преобразовател ми , иначе необходимо изменить положение объекта измерени относительно датчика (при движении бревна по транспортеру это условие автоматически выполн етс ). Полученные диаметры от обоих измерительных каналов усредн ют с целью уменьшени вли ни на конечный результат наличи суч- ков, сколов коры и наплывов. Анализиру координаты центра р да измерений, можно дополнительно определить стрелу прогиба объекта измерени (бревна), котора дл круглого лесоматериала вл етс широко распространенным пороком, вы вление которого существенно вли ет на качество выпускаемой продукции. Каждый измерительный канал датчика состоит из трех ультразвуковых преобразователей, расположенных один в другом на пр мой линии и фиксированном рассто нии а между собой. Ультразвуковые преобразователи одного канала работают каждый на своей частоте, три различных частоты выбраны таким образом, чтобы ультразвуковые преобразователи принимали только свои отраженные от объекта измерени сигналы и не реагировали на другие, так как измерение возможно при наличии трех независимых друг от друга минимальных рассто ний до объекта 11 из- мерени . Разность рабочих частот определ етс также полосой пропускани устройства: чем шире полоса пропускани , тем больше частоты должны отличатьс . В основном измерительном канале ультразву- ковые преобразователи 9 расположены один от другого на рассто нии а, например , крайний из них находитс в начале декартовой системы координат, а другие расположены на оси абсцисс с координата- ми X a; Y : о и X 2а; Y 0. Дополнительный измерительный канал расположен в основном со сдвигом на 0,5а, координаты ультразвуковых преобразователей 10 соответственно X 0,5а; Y О, X 1,5а; Y 0 и X 2,5а, Y 0. Рассто ние а зависит от диапазона возможных диаметров объекта измерени . Чтобы ультразвуковые преобразователи 9 основного и дополнительного измерительных каналов датчика, работающих на одной частоте, не оказывали вли ни на работу друг друга, координаты их X 0; Y О и X 1,5а; Y О, X a;Y OnX 2,5a; Y О, X 2а; Y - 0 и X 0,5а; Y 0. Размещение всех ультразвуковых преобразователей на оси абсцисс упрощает расчетные формулы, а также снимает ограничени на перемещение объекта 11 измерени относительно датчика. Эталонный канал состоит из ультразвукового преобразовател 7 и неподвижной отражающей поверхности 8, расположенной на фиксированном заранее известном рассто нии (La).The echo location is carried out by two independent measuring channels and by three minimum distances from the measuring channel to the object of measurement, and the diameter and coordinates of the center are calculated. The distances are determined by the delay time of the echo signals of one reference and two measuring channels. In the reference channel, the rate of propagation of ultrasound at the time of measurement is limited. The diameter determination is possible only when echo signals are received by all ultrasonic transducers entering the sensor, otherwise it is necessary to change the position of the measurement object relative to the sensor (as the log moves along the conveyor, this condition is automatically satisfied). The diameters obtained from both measurement channels are averaged to reduce the effect on the final result of the presence of knots, chipped bark and sagging. Analyzing the coordinates of the center of the measurement range, it is possible to additionally determine the deflection of the measurement object (log), which for roundwood is a widespread defect, the detection of which significantly affects the quality of products. Each sensor measuring channel consists of three ultrasonic transducers located one in the other on a straight line and a fixed distance a between themselves. Ultrasonic transducers of one channel each operate at their own frequency, three different frequencies are chosen so that ultrasonic transducers receive only their own reflected signals from the object and do not react to others, since measurement is possible if there are three minimum distances from each other to the object 11 measurements. The difference in operating frequencies is also determined by the bandwidth of the device: the wider the bandwidth, the more frequencies must differ. In the main measuring channel, the ultrasound transducers 9 are located at a distance from one another, for example, the outermost of them is located at the beginning of the Cartesian coordinate system, while the others are located on the abscissa axis with the coordinates X a; Y: o and X 2a; Y 0. Additional measuring channel is located mainly with a shift of 0.5a, the coordinates of ultrasonic transducers 10, respectively, X 0.5a; Y O, X 1.5a; Y 0 and X 2.5a, Y 0. The distance a depends on the range of possible diameters of the object to be measured. So that the ultrasonic transducers 9 of the main and additional measuring channels of the sensor operating at the same frequency do not affect the operation of each other, their X 0 coordinates; Y O and X 1,5a; Y O, X a; Y OnX 2.5a; Y O, X 2a; Y — 0 and X 0.5 a; Y 0. The location of all ultrasonic transducers on the abscissa axis simplifies the calculation formulas, and also removes restrictions on the movement of the measurement object 11 relative to the sensor. The reference channel consists of an ultrasound transducer 7 and a fixed reflecting surface 8 located at a fixed distance known in advance (La).
Контролируемый объект 11, в частности бревно, движетс по конвейеру 12 в поперечном или продольном направлении относительно оси датчика 6. Контроллер 1 электронным коммутатором 13 подключает к ультразвуковому преобразователю 7 тактовую частоту с делител 4, через определенное врем контроллер 1 с помощью того же коммутатора 1J3 отключает от преобразовател 7 тактовую частоту и подключает преобразователь 7 к высокодобротному полосовому фильтру 14, настроенному на выделение частоты зондирующих импульсов. Ультразвуковые импульсы, излученные преобразователем 7, отражаютс от неподвижной отражающей поверхности 8, наход щейс на фиксированном и заранее известном рассто нии Ц,.через некоторый промежуток времени тэ , импульсы принимаютс обратно преобразователем 7, контроллер 1 через фильтр 14 фиксирует это врем и вычисл ет скорость распространени ультразвука в среде С на данный момент по формулеThe controlled object 11, in particular the log, moves along the conveyor 12 in the transverse or longitudinal direction relative to the axis of the sensor 6. The controller 1 connects the electronic switch 13 to the ultrasonic converter 7 clock frequency from splitter 4, after a certain time the controller 1 switches off the same switch 1J3 from the converter 7, the clock frequency and connects the converter 7 to the high-quality band-pass filter 14, tuned to the selection of the frequency of the probe pulses. The ultrasonic pulses emitted by the transducer 7 are reflected from the fixed reflecting surface 8 located at a fixed and previously known distance C, after a certain time interval te, the pulses are received back by the transducer 7, the controller 1 records this time through the filter 14 and calculates the speed distribution of ultrasound in medium C at the moment by the formula
2U(1)2U (1)
ТэTe
Определив скорость ультразвука С на момент измерени , контроллер 1 начинает выполн ть программу по определению диаметра и координат центра объекта. Контроллер 1, управл электронными коммутаторами 13, подключает к ультразвуковым преобразовател м обоих измерительных каналов сигналы различных частот, формируемых делителем 4, через определенный промежуток времени контроллер 1 заканчивает формирование зондирующей посылки, включает программный счетчик контрольного времени и одновременно коммутаторами 13 подключает ультразвуковые преобразователи обоих измерительных каналов к высокодобротным (с узкой полосой пропускани ) полосовым фильтрам 14, настроенным на выделение частот, близких к частоте излучени соответствующего преf -,.Having determined the speed of ultrasound C at the time of measurement, controller 1 starts to execute a program for determining the diameter and coordinates of the center of the object. The controller 1, controlling the electronic switches 13, connects to the ultrasonic transducers of both measurement channels the signals of different frequencies generated by the divider 4, after a certain period of time, the controller 1 finishes forming the probing package, turns on the software checkout time counter and simultaneously switches the ultrasonic transducers of both measurement channels to high-quality (with a narrow bandwidth) bandpass filters 14, tuned to the allocation of frequencies to the frequency of the radiation of the corresponding pref -.
образовател . Если в течение контрольного времени (оно равно времени получени эхо- сигнала от поверхности конвейера 12) получены все шесть эхо-сигналов, то пб измеренному времени задержки т определ етс минимальное рассто ние LI от контролируемого объекта 11 до соответствующего ультразвукового преобразовател educator If during the control time (it is equal to the time of receiving the echo signal from the surface of the conveyor 12) all six echo signals are received, then the minimum measured distance LI from the object under test 11 to the corresponding ultrasonic transducer is determined.
-2U-2U
тэ , л te, l
rr U (2)rr u (2)
если эхо-сигналы получены не от всех преобразователей , через некоторое врем контроллер 1 повтор ет попытку получени всех шести эхо-сигналов (это врем зависит от скорости работы конвейера 12). При удачном измерении контроллер 1 определ ет диаметр и координаты центра объекта измерени по формуламif the echo signals are not received from all the transducers, after some time the controller 1 tries again to receive all six echo signals (this time depends on the speed of the conveyor 12). If the measurement is successful, controller 1 determines the diameter and coordinates of the center of the measurement object using the formulas
n -OR -L +LS-2LS-2a2.,3)n -OR -L + LS-2LS-2a2., 3)
Dx - 2RX2L2 - Li - U (3)Dx - 2RX2L2 - Li - U (3)
(Li 4- RJ|) + a2 - (L2 + Rx). (Li 4- RJ |) + a2 - (L2 + Rx).
Y - y-i x; -Ј. .;.(дY - yi x; -Ј. .;. (d
2a л W 2a l W
(Li+Rx)2-X2 .(5)(Li + Rx) 2-X2. (5)
Эти формулы вл ютс результатом решени системы трех уравнений: X2 + Y2 (L. + Rxf; (X-a)2 + Y(L2 + Rx)2; (X - 2а)2 + Y2 (La + R x)2.These formulas are the result of solving a system of three equations: X2 + Y2 (L. + Rxf; (X-a) 2 + Y (L2 + Rx) 2; (X - 2a) 2 + Y2 (La + R x) 2.
Уравнени составлены исход из того, что диаграмму направленности ультразвуковых преобразователей в зоне измерени можно считать круговой (реально онэ равна приблизительно 50°). Определив врем за- держки от ультразвуковых преобразователей основного и дополнительного измерительных каналов до объекта, определ ют минимальные рассто ни основного Li, La, l-з и дополнительного Li1 , La1 Ls1 каналов. Полученные рассто ни Li, L.2, Цз, Li , L2 , вл ютс радиусами окружностей касательных к объекту измерени . Поскольку касательна к окружности перпендикул рна ее радиусу, проведенному к точке касани , значит полученные радиусы Li, L.2, L-з, U1 , L21 , Lj 1 наход тс на одной пр мой с искомым радиусом Rx объекта . Если построить дополнительные окружности с прежними центрами и радиусами (Li + Rx), (L2 + Rx), + RX), то эти окружности пересекутс в одной точке, котора вл етс искомым центром окружности объекта (дл дополнительного канала аналогично). В расчетах прин то, что крайний левый преобразователь находитс в начале декартовой системы координат, а все преобразователи расположены на оси абсцисс . Из 1-го уравлени системы (6) наход тThe equations are based on the fact that the radiation pattern of the ultrasonic transducers in the measurement zone can be considered circular (in fact, it is approximately 50 °). After determining the delay time from the ultrasonic transducers of the main and additional measuring channels to the object, the minimum distances of the main Li, La, l – z and additional Li1, La1 Ls1 channels are determined. The resulting distances Li, L.2, J, Li, L2, are the radii of the circles tangent to the object of measurement. Since the tangent to the circle is perpendicular to its radius drawn to the point of tangency, the resulting radii Li, L.2, L3, U1, L21, Lj 1 are on the same straight line with the desired radius Rx of the object. If we construct additional circles with the same centers and radii (Li + Rx), (L2 + Rx), + RX), then these circles will intersect at one point, which is the desired center of the object's circle (for an additional channel, similarly). In the calculations, it is assumed that the leftmost transducer is located at the beginning of the Cartesian coordinate system, and all transducers are located on the x-axis. From the 1st equation of system (6) are
10ten
1515
2020
2525
30thirty
3535
40 40
4545
5050
5555
X и подставл ют это значение во 2- и 3-е уравнени .X and substitute this value in the 2nd and 3rd equations.
V(Li +R -f-V2-af+ Y2 - (L2 f Rx)2 :V (Li + R -f-V2-af + Y2 - (L2 f Rx) 2:
(V(Li + Rx)2 - Y2 - 2af + Y2 - (U + R.f . Из первого уравнени полученной системы наход т Y и подставл ют во 2-е урав- нение. Произвед преобразовани , получают(V (Li + Rx) 2 - Y2 - 2af + Y2 - (U + R.f. From the first equation of the obtained system, find Y and substitute it in the 2nd equation. Perform the transformation, get
2а - (Li + RxT + 2(L2 « Rx) (U Rx) - 0.2a - (Li + RxT + 2 (L2 «Rx) (U Rx) - 0.
„Производ преобразование, получают расчетную формулу (3) дл диаметра объекта Dx. Формулы (4) и (5) получены также совместным решением системы уравнений (6). По этим же формулам (3), (4). (5) ведетс расчет и дл дополнительного измерительного канала , но предварительно осуществл етс сдвиг системы координат по оси абсцисс на величину а/2 дл того, чтобы координаты центра объекта принадлежали одной системе координат. Дл объекта с ровной поверхностью , координаты центра и диаметр, полученные от обоих измерительных каналов , совпадают, дл таких объектов достаточно одного канала, а дл объектор с неровной поверхностью (дл бревен - сучки , сколы коры, наппывы) еще и дополнительный .„Production of the transformation, get the calculated formula (3) for the diameter of the object Dx. Formulas (4) and (5) are also obtained by the joint solution of the system of equations (6). By the same formulas (3), (4). (5) the calculation is also carried out for an additional measuring channel, but the coordinate system is preliminarily shifted along the abscissa by a / 2 so that the coordinates of the center of the object belong to the same coordinate system. For an object with a smooth surface, the coordinates of the center and the diameter obtained from both measurement channels are the same, for such objects a single channel is sufficient, and for an objector with an uneven surface (for logs, knots, chipped bark, napyvy) also more.
Контроллер по программе производит усреднение результатов от обоих измерительных каналов. Окончательна величина диаметра - есть среднеарифметическое диаметров , полученных от измерительных каналов . Эта мера позвол ет повысить точность определени диаметра и снизить вли ние на конечный результат дл круглого лесоматериала наличи сучков, сколов ко ры, наплывов. Попученные значени поступают в дисплей 2 и устройство управлени технологическим оборудованием (УУТП)The program controller averages the results from both measurement channels. The final diameter value is the arithmetic average of the diameters obtained from the measuring channels. This measure makes it possible to increase the accuracy of determining the diameter and reduce the effect on the final result for round timber in the presence of knots, chipped bark, sagging. The values received enter the display 2 and the process control device (UUTP)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619319A SU1677518A1 (en) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | Ultrasonic measurement of diameter of round parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884619319A SU1677518A1 (en) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | Ultrasonic measurement of diameter of round parts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1677518A1 true SU1677518A1 (en) | 1991-09-15 |
Family
ID=21414743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884619319A SU1677518A1 (en) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | Ultrasonic measurement of diameter of round parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1677518A1 (en) |
-
1988
- 1988-12-15 SU SU884619319A patent/SU1677518A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 456138, кл. G 01 В 17/02, 1975. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2155682C (en) | A method for simultaneously measuring the positions of more than one surface in metallurgic processes | |
JPH01217508A (en) | Positioning of obstacle | |
JPH0551865B2 (en) | ||
EP0357905A3 (en) | Method of measuring a profile of an object and an apparatus for carrying out the method | |
US4926692A (en) | Method of measurement of residual stresses in the material of the object under test | |
SU1677518A1 (en) | Ultrasonic measurement of diameter of round parts | |
RU2410650C2 (en) | Method to measure level of material in reservoir | |
US5089996A (en) | Transducer device for acoustic log | |
GB2167185A (en) | Acoustically detecting and/or identifying a liquid | |
JPH03144391A (en) | Remote measuring apparatus and method for distance and application thereof for radar probe determining topography of load surface of blast furnace | |
JPS63221211A (en) | Ultrasonic thickness measuring method for laminar body | |
JPH0346558A (en) | Distance measuring instrument | |
RU2510663C2 (en) | Radar-tracking method of measurement of range of moving object | |
JPH0319510B2 (en) | ||
JPS62204733A (en) | Ultrasonic doppler diagnostic apparatus | |
SU1104408A1 (en) | Method of determination of acoustic emission source coordinates | |
SU1364971A1 (en) | Specimen for ultrasonic check | |
SU1695140A1 (en) | Device for measuring substance level | |
JPH0646219B2 (en) | Bottom and side detectors for continuous unloader | |
SU1310339A1 (en) | Method for ultrasonic inspection of article roughness | |
SU702295A1 (en) | Method of checking continuity | |
SU1368768A1 (en) | Method of determining coordinates of acoustic emission sources | |
SU1185150A1 (en) | Method of checking the characteristics of injector atomizing cone | |
SU1037170A1 (en) | Method of locating flaw in article | |
SU1293630A1 (en) | Method of ultrasonic checking of articles |