СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в машиностроении и металлургии, например при измерении размеров объекта, движущегося в ограниченном пространстве, в частности в технологическом процессе, например для контроля размеров горячих слитков, движущихся по рольгангам машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
В металлургическом производстве сталь разливается на машинах МНЛЗ. Для непрерывного технологического процесса разливки особую важность имеет система контроля за текущим положением и скоростью продвижения слитка.
Текущие параметры разливки непрерывно фиксируются автоматикой современных машин. Привязка этих технологических параметров к положению слитка относительно кристаллизатора позволяет проводить отбраковку заготовок.
На многих металлургических предприятиях для слежения за перемещением слитка используются электромеханические измерительные системы. Основным элементом таких систем являются импульсные датчики.
Известно устройство для определения координат движущегося объекта, содержащее источник излучения, линейку фотоприемников с блоком формирования сигналов, блок управления, генератор импульсов, два регистра и вычислительный блок [А.с. №819582, G 01 B 7/04, 1979 ].
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, т.к. с их помощью нельзя определить все координаты объекта при его движении.
Известно интерференционное устройство для измерения перемещений объектов, содержащее устройство монохроматического излучения, две дисперсионные призмы с телескопической системой и двумя отражателями, причем второй отражатель выполнен в виде многоступенчатого зеркала.
При работе устройства пучки света от источников направляются на дисперсионную призму, после прохождения которой сходятся в один луч, который расщепляется телескопической системой в плоский пучок.
Далее пучок делится светоотделителем на два, которые, отразившись от зеркала и отражателя расщепляются по длинам волн дисперсионной
призмой на два пучка и формируют интерфереционные картины в виде полос с различной интенсивностью [А.с. №1663416, G 01 B 11/16, опубл. 15.07.1991, бюлл. №26].
Недостатками устройств [1 и 2] является то, что при изменении пределов измерения изменяется использование активной площади преобразователя света вследствие различной площади отверстий в диафрагме, соответствующих различным пределам измерения. Это ведет к изменению величины выходного электрического сигнала, соответствующего пределу измерения и к изменению характеристик фотоэлектрической схемы измерения и требует проведения тарировки или дополнительной настройки.
Наиболее близким к заявляемому является устройство, которое содержит три идентичных датчика расстояния, подключенные к соответствующим измерительным преобразователям и блок обработки информации. Два датчика расстояния установлены относительно контролирующего объекта дифференциально, а третий - жестко закреплен на постоянном и известном расстоянии от поверхности контролируемого объекта. Блок обработки информации содержит блок сложения два блока вычитания, три блока умножения, два блока деления и блок памяти. В качестве информативной величины, характеризующей перемещение объекта, принимается перемещение точки, расположенной на одной из граней объекта. Величина деформации определяется по интегральной деформации объекта между его крайними точками [П-2247936, G 01 В 7/00, G 01 В 7/16, опубл. 10.03.2005 ].
Недостатком данной системы контроля является высокая стоимость измерительной техники.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности измерения размеров перемещающегося объекта посредством осуществления процесса измерения независящего от скорости перемещения объекта.
Технический результат достигается за счет системы контроля размеров движущегося объекта, содержащей датчик наличия объекта, а в качестве измерительных датчиков используют два лазерных дальномера, расположенных по обеим сторонам и на одном уровне с объектом, при этом лучи лазерных дальномеров направлены навстречу друг другу и перпендикулярно направлению движения объекта, а при одновременном параллельном перемещении 2-х объектов дополнительно подключают еще два лазерных дальномера, которые устанавливают ниже уровня движущихся объектов, причем лазерный луч направлен
вверх под углом, необходимым для попадания на боковую поверхность объекта.
Система контроля размеров движущегося объекта поясняется чертежами - Рис.1 и Рис.2.
На Рис.1 - показана схема замера ширины сляба при одноручьевом режиме разливки;
На Рис.2 - показана схема замера ширины сляба при двухручьевом режиме разливки.
Система контроля размеров движущегося сляба 1 состоит из дальномеров 2, 3, 4, 5, которые установлены на специальных тумбах 6, к ним подведено питание переменного тока и линия связи. При настройке системы определяется расстояние между направленными навстречу друг другу дальномерами - базовое расстояние Dб.
При одноручьевой разливке работают два дальномера, 2 - верхний в правой стойке по ходу разливки и 3 - верхний в левой стойке по ходу разливки (рис.1).
При двухручьевой разливке дополнительно подключаются еще два дальномера, 4 - нижний в правой стойке по ходу разливки и 5 -нижний в левой стойке по ходу разливки. Поскольку расстояние между слябами 1 достаточно мало, то данные дальномеры располагают ниже подошвы сляба, лазерный луч направляется вверх под углом, необходимым для его попадания на боковую поверхность сляба (рис.2). В данном случае ширина получается методом вычитания из базового расстояния:
- для сляба первого ручья - показания второго и третьего дальномера (с учетом поправки на угол t);
- для сляба второго ручья - показания первого и третьего дальномера (с учетом поправки на угол g).
Для определения углов t и g предварительно проводится настройка системы.
В связи с тем, что на боковых поверхностях сляба, как правило, присутствует отслаивающаяся окалина, а на углах сляба образуются приливы, вызывающие ошибку в измерении ширины, то наилучшая точность достигается при проведении замеров на расстоянии 10-30 мм выше подошвы сляба, поэтому лучи лазеров дальномеров настроены в эту область.
Информация с дальномеров в цифровом виде через конвертеры сигнала передается в программное обеспечение системы. Программное обеспечение осуществляет сбор информации о расстояниях от
дальномеров до поверхности сляба, расчет значений ширины слябов и передачу информации в линию связи.
Принцип работы системы основан на использовании лазерных дальномеров, позволяющих бесконтактным методом с помощью измерения задержки времени между посланным и отраженным лазерным лучом определять расстояние от любой, в том числе и горячей, поверхности предмета.
Система предназначена для бесконтактного определения ширины каждого отрезанного от горячего слитка сляба, проходящего по рольгангу в технологическом темпе разливки.
В состав системы входят:
- четыре лазерных дальномера DLS-A15;
- блок обработки и передачи информации с дальномеров (БОПИ);
- сканирующий детектор горячего металла DC 3030 (датчик)
- программное обеспечение;
- кабели питания и связи (ЛВС).
Данное оборудование находится в двух металлических стойках, расположенных напротив друг друга справа и слева от рольганга.
По кабельным трассам информация из системы поступает на вычислительный центр МНЛЗ для дальнейшей обработки и рассылки абонентам по сети предприятия.
Пример.
Система контроля размеров движущегося объекта разработана и опробована на Нижнетагильском металлургическом комбинате при разливке слябов МНЛЗ.
Технические характеристики системы приведены в таблице №1
Таблица №.1
Параметры
Значение
Точность измерения ширины сляба, мм
±5
Высота точек замера ширины относительно подошвы сляба, мм
от 10 до 30
Температура сляба в зоне замера, о С
от 400 до 900
Кол-во измерений на одном слябе, раз, не менее
3
Достоверность измерений, %, не менее
95
Температура окружающей среды в месте размещения лазерных дальномеров, о С
от 0 до 40
Характеристики электропитания: напряжение, В
220
потребляемая мощность, Вт
1000
Минимальное расстояние между слябами при двухручьевом режиме разливки, мм
250
Достоинством предложенной системы контроля является высокая степень точности определения размеров перемещающегося объекта.
Таким образом заявляемое техническое решение полностью выполняет технический результат.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию "новизна".
Заявляемая полезная модель может быть реализована промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".