УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ И СКОРОСТИ ПРОКАТА

Полезная модель относится к измерительной технике и может использоваться в металлургии и машиностроении для измерения длины и скорости быстро движущегося объекта, находящегося в ограниченном пространстве, в частности в технологическом процессе производства сортового проката для контроля длины заготовки, например при прокатке широкополочных балок.
Известно устройство для измерения линейных перемещений объекта, 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 [1].
Недостатком такого устройства является высокая стоимость его измерительной техники и относительно невысокая точность при измерениях проката.
Известен лазерный доплеровский измеритель для контроля за длиной и скоростью проката, содержащий оптический фотоприемный блок, блок обработки сигнала, к которому подсоединены фото барьерные датчики [2].
Недостатком такого лазерного измерителя невысокая надежность при работе с холодным прокатом.
Наиболее близким к заявляемому устройству является лазерный доплеровский измеритель длины и скорости проката, содержащий оптический фотоприемный блок и электронный блок аналоговой обработки доплеровского сигнала, отличающийся тем, что он содержит как минимум два фотобарьерных датчика, соединенных с блоком аналоговой обработки сигнала и с блоком цифровой обработки сигнала и с блоком цифровой обработки сигнала [3].
Недостатком данной системы контроля является также относительно невысокая точность измерения проката.
Технической задачей полезной модели является обеспечение возможности измерения длины и скорости перемещающегося проката посредством осуществления процесса измерения, независящего от собственной температуры проката.
Техническая задача достигается тем, что устройство измерения длины и скорости проката содержит оптический фотоприемный блок, электронный блок аналоговой обработки доплеровского сигнала, блок цифровой обработки сигнала, минимум два фотобарьерных датчика, соединенных с блоком цифровой обработки сигнала и как минимум два осветителя оптически связанных с фотобарьерными датчиками. Фотобарьерный датчик формирует сигнал только по прерыванию оптической связи между ним и осветителем. Благодаря оптической связи фотобарьерного датчика и осветителя, засветка от горячего проката не оказывает влияния на сигнал фотобарьерного датчика, поскольку уровень срабатывания фотобарьерного датчика может быть настроен на интенсивность осветителя, которая в свою очередь установлена выше светимости горячего проката.
Минимальное количество осветителей оптически связанных с фотобарьерными датчиками составляет два. Один используется для старта, а второй для окончания процесса измерения. Увеличение количества осветителей, оптически связанных с фотобарьерными датчиками, дополнительно повышает точность измерения за счет снижения абсолютной погрешности при обработке доплеровского сигнала.
Полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 - показана функциональная схема, реализующая предлагаемое техническое решение.
Устройство измерения длины и скорости проката содержит оптический блок 1, блок аналоговой обработки сигнала 2, два фотобарьерных датчика 3 и 4, которые подключены к блоку цифровой обработки сигнала 5 и два осветителя 6 и 7 оптически связанных с фотобарьерными датчиками 3 и 4 соответственно.
Принцип работы устройства основан на совместном функционировании оптического блока, блока аналоговой обработки сигнала, блока цифровой обработки сигнала и фотобарьерных датчиков. Оптический блок измерителя производит зондирование поверхности движущегося объекта лазерным излучением. По изменению частоты отраженного от поверхности объекта лазерного излучения в оптическом блоке формируется сигнал, частота которого пропорциональна скорости объекта. Частотный сигнал от оптического блока передается через блок аналоговой обработки на блок цифровой обработки сигнала. Начало и окончание отсчета длины и скорости объекта формируется в блоке цифровой обработки сигнала с помощью фотобарьерных датчиков. Осветители измерителя оптически связаны с фотобарьерными датчиками. При пересечении объектом оптической линии между осветителем и фотобарьерным датчиком, в последнем формируется сигнал, который передается в блок цифровой обработки сигнала.
Устройство предназначено для бесконтактного измерения длины и скорости быстро движущегося объекта, находящегося в ограниченном пространстве, а также для использования в технологическом процессе производства сортового проката для контроля длины заготовки, например при прокатке широкополочных балок.
Пример реализации устройства
В состав устройства входят:
- два осветителя;
- два фотобарьерных датчика;
- оптический блок;
- блок аналоговой обработки сигнала;
- блок цифровой обработки сигнала;
- кабели питания и связи.
Данное оборудование (кроме осветителей и фотобарьерных датчиков) находится в металлическом корпусе. Осветители и фотобарьерные датчики располагаются напротив друг друга по разные стороны рольганга, по которому прокатывают металлические балки. Расстояние между осветителями и связанными оптически с ними фотобарьерными датчиками составляет 4080 мм. Длина проката изменялась от 6000 до 12000 мм.
Технические характеристики устройства приведены в таблице №1
Таблица №1
Параметры
Значение
Точность измерения длины заготовки, мм
±20
Точность измерения скорости заготовки, %
0,2
Температура заготовки в зоне замера, °С
от 0 до 900
Температура окружающей среды в месте размещения лазерных дальномеров, °С
от 0 до 40
Характеристики электропитания: напряжение, В потребляемая мощность, Вт
220 400
Точность измерения длины проката при температуре заготовок 20°С (холодный прокат) составила ±20 мм. При температуре заготовок 900°С точность измерения длины также составила ±20 мм.
Достоинством предложенного устройства является его высокая степень надежности при определении длины и скорости перемещающегося объекта, причем независимо от температуры объекта.
Таким образом, заявляемое техническое решение полностью обеспечивает достижение технического результата.
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 заявляемого изобретения.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию"новизна".
Заявляемое изобретение может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических средств, технологий и материалов и отвечает требованиям критерия "промышленная применимость".
Литература
1. Патент №2247936, G01В 7/00, G01В 7/16, опубл. 10.03.2005.
2. Лазерные доплеровские измерители в системе учета горячего проката // Современные технологии автоматизации. - 2007. - №1. - С.24-26.
3. Полезная модель. Патент №61408, G01В 11/02, опубл 27.02.2007.