Варианты процессорных измерительных средств на базе приборов с зарядовой связью для измерения размеров древесного сырья
Одной из модификаций процессорных устройств автоматического измерения длины и диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов является
устройство на базе линейного прибора с зарядовой связью (на базе ПЗС-линейки), реализующего косвенные с усреднением итеративные измерения [24]. В состав процессорного измерителя (рис. 3.11) входят линейка осветителя 1, первичный преобразователь 3 (ПЗС-линейка), схема компарации и автоматического регулирования порогового напряжения 4, вторичный преобразователь 5, микроконтроллер 6. Измеритель работает на просвет объекта измерения 2.
Рис. 3.11. Процессорный измеритель размеров на базе линейных приборов с зарядовой связью.
Для устранения погрешности, обусловленной смещением лесоматериала относительно продольной оси подающего продольного транспортера применяется двухкамерный процессорный измеритель [24] (рис. 3.12), который позволяет компенсировать завышенное значение диаметра в одном канале, заниженным значением во втором канале. В состав измерителя входят: осветители 1, первичные преобразователи 3 (ПЗС-линейки), схемы компарации и автоматического регулирования порогового напряжения 4, вторичные преобразователи 5, микроконтроллер 6, управляющий синхронной работой каналов измерения и выполняющий вычислительные функции. Как и в предыдущем случае реализуются косвенные с усреднением итеративные измерения.
Рис. 3.12. Процессорный двухканальный измеритель размеров на базе линейных приборов с зарядовой связью.
Принцип работы процессорного измерителя на потоках с продольным перемещением хлыстов и круглых лесоматериалов заключается в следующем [46, 51] (рис. 3.13). При перемещении лесоматериала 1 транспортером 2 в зоне осветителя 3 изображение контролируемого участка проецируется на поверхность фоточувствительной линейки первичного преобразователя 4.
Рис. 3.13. Процессорный двухканальный измеритель на базе линейного прибора с зарядовой связью для измерения длины и диаметра хлыстов и круглых лесоматералов на потоках с продольным перемещением.
По команде с формирователя тактовых сигналов 5 информация с секции накопителя переписывается в регистры сдвига прибора с зарядовой связью и далее на выходную схему. Сигналы усиливаются усилителем 6 и подаются на вход компаратора 7, на второй вход которого подается напряжение с формирователя уровня напряжения 8. На входы формирователя 8 подаются сигналы с датчика наличия объекта 9, с усилителя 6, с формирователя временных зон 10. Формирователь тактовых сигналов и временных зон определяет длительность цикла измерения, период кадра. Весь период кадра разбивается на четыре временные зоны – зона записи, зона счета, зона контроля и зона вычисления. В результате формируются измерительные импульсы значения диаметра. Значение длины определяется на основе информации импульсного датчика перемещения 12, жестко связанного с туером подающего транспортера. С выхода блоков 11, 13 измерительная информация подается в промышленный контроллер 14 для определения объема лесоматериала, определения схемы раскроя (при раскряжевке хлыстов) и управления сортировкой круглого лесоматериала.
Для повышения точности измерения применена цифровая схема автоматического регулирования порогового напряжения компаратора при изменении освещенности фоточувствительных элементов ПЗС-линейки.
Вариант процессорного измерителя размеров хлыстов и круглых лесоматериалов в условиях потоков с поперечным перемещением в процессе их обработки представлен на рис. 3.14.
Рис. 3.14. Процессорный измеритель на базе матричного прибора с зарядовой связью для измерения длины и базовых диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов на потоках с поперечным перемещением.
Длина хлыстов варьируется в процессе обработки от 8 до 32 м, поэтому необходимо при измерении длины и базового диаметра перекрывать зону измерения не менее 32 м. Для уменьшения числа первичных преобразователей и зон измерения процессорный измеритель построен на основе ПЗС-матриц 3, каждая из которых охватывает определенный участок зоны измерения. Первичные преобразователи формируют измерительные сигналы в отраженном свете (рис. 3.5). В целом схема процессорного измерителя реализована на основе комбинированного способа измерения [24, 50], сочетающего такие способы как способ числа строк при измерении длины хлыстов и круглых лесоматериалов и способ измерения длительности импульса, при измерении базовых диаметров хлыстов и круглых лесоматериалов. Хлысты в процессе измерения к пильным агрегатам 1 поступают в зону измерения 2, охватываемую первичными преобразователями 3. Изображение участков хлыста проецируются на фоточувствительный слой ПЗС-матриц. После считывания измерительные сигналы через коммутирующее устройство 4 подаются на схемы выделения 5 и формирования измерительных импульсов 6 и далее на вход компьютера 7. За время первого цикла измерения определяется длина хлыста и точка базового диаметра, за время второго цикла определяется значение базового диаметра. Учитывая высокую частоту считывания сигналов в ПЗС-матрицах (20 мГц и более) весь процесс измерения осуществляется в одной зоне измерения. На основе полученной измерительной информации в компьютере определяются: программа раскроя хлыста, объем хлыстов и круглых лесоматериалов, формирование управляющих сигналов для управления сортировкой хлыстов и круглых лесоматериалов и регулирования скорости перемещения хлыстов и круглых лесоматериалов.
Пример применения процессорных измерительных средств представлен на рис. 3.15. в условиях высокопроизводительных поточных линий с поперечно-продольным перемещением хлыстов и круглых лесоматериалов. Пачки хлыстов подаются на приемный транспортер I и далее в количестве 2-3 хлыстов в карман транспортера поштучной подачи II. Транспортер поштучной подачи перемещает хлысты по одному на транспортер первого бокового перемещения III. При необходимости размещение хлыстов осуществляется манипулятором, команды на управление подаются оператором через блок управления 1. С помощью транспортера III осуществляется сортировка хлыстов по размеру диаметра в комле и кривизне хлыста. Значение диаметра в комле и кривизна определяются с помощью первичных преобразователей 2. При значении диаметра в комле более 70 см или стреле прогиба хлыста более 1 м с помощью транспортера III хлыст подается на выносной транспортер. Для хлыстов с диаметром в комле менее 70 см и стреле прогиба менее 1 м оператором заказывается длина откомлевки (с учетом площади напенной гнили и сучков). Значение длины откомлевки фиксируется первичным преобразователем 7, который ведет счет импульсов поступающих с тахометра 8, с выдачей информации в компьютер 29.
Рис. 3.15. Функциональная схема автоматизации обработки древесного сырья на поточных линиях с поперечно-продольным перемещением на базе светооптических процессорных измерителей размеров хлыстов и круглых лесоматериалов.
Скорость перемещения транспортера III регулируется с помощью тиристорного преобразователя 10 и двигателя постоянного тока 9. Хлыст перемещается на транспортер IV, где с помощью дисковой пилы отрезается комлевая часть хлыста.
Для оптимального раскроя хлыстов на базе процессорного измерителя на основе телевизионных первичных преобразователей 11 осуществляется автоматическое измерение длины и базового диаметра хлыста. Базовый диаметр выбирается в зависимости от используемой модели хлыстов. Наиболее точной является модель с базовым диаметром на середине хлыста [64]. В зависимости от длины хлыста, базового диаметра, породы и качества компьютер определяет программу раскряжевки хлыста. Одновременно определяется объем хлыста.
После выбора программы раскряжевки хлыст перемещается на второй транспортер бокового перемещения V, который ориентирует хлыст относительно пил 19 раскряжевочной установки VI. Ориентация осуществляется с помощью компьютера 29. На вход компьютера через устройство связи с объектом (УСО) 28 подаются импульсы от тахометра 16. Скорость перемещения бокового транспортера V регулируется с помощью тиристорного преобразователя 18 и двигателя постоянного тока 17. С транспортера V хлыст перемещается на транспортер раскряжевочной установки VI, который перемещает хлыст через зону дисковых пил 19 , поднимающихся и опускающихся в соответствии с выбранной программой раскроя. Скорость надвигания хлыста на пилы 19 регулируется с помощью команд с компьютера 29 через тиристорный преобразователь 23 и двигатель постоянного тока 22. После раскряжевки сортименты подаются на выносной транспортер VII, с помощью которого перемещаются к ускорительному транспортеру VIII.
Для равномерного перемещения хлыстов с транспортера поштучной подачи на транспортер раскряжевочного агрегата с помощью компьютера 29 через УСО 28 осуществляется синхронизация скорости перемещения транспортера IV относительно транспортера VI. В компьютер через УСО 28 подаются синхронизирующие сигналы от магнитных концевых выключателей 12, 20 и сигналы от тахометров 13, 21. Скорость транспортера 4 регулируется с помощью тиристорного преобразователя 15 и двигателя постоянного тока 14.
Аналогично осуществляется синхронизация скорости перемещения транспортера II относительно транспортера IV. Синхронизирующие сигналы подаются на вход компьютера 29 от магнитных концевых выключателей 3, 12 и тахометров 4, 13. Команда на изменение скорости транспортера II поступает с компьютера 29 через УСО 28 на тиристорный преобразователь 6 и двигатель постоянного тока 5. Ускорительным транспортером VIII сортименты перемещаются на сортировочный транспортер IX. На основании значений длины и диаметра сортиментов, измеренными процессорным измерителем (на базе ПЗС-линейки) 26 и датчика наличия 25, и качественных признаков компьютер 33 определяет адрес кармана накопителя Х и объем сортиментов. Команда на сбрасывание сортиментов в карманы-накопители поступает с компьютера 33 через УСО 32 на вход привода 27.
В состав схемы автоматизации входит пульт оператора подачи и разборки хлыстов 30, пульт оператора раскряжевщика 31, пульт оператора сортировщика 34.
Число измерительных средств для измерения общепромышленных параметров (температура, давление, уровень) определяется свойствами объекта измерения, объект с сосредоточенными или с распределенными параметрами.
Число измерительных средств при измерении геометрических размеров определяется размерами объекта, способом перемещения объекта в зоне измерения (продольное, поперечное). Особенностью измерения размеров (диаметр, длина) при продольном перемещении (рис. 3.13) состоит в том, что для измерения значения диаметра требуется один первичный преобразователь на основе многоэлементных приемников(ФР, ФД, ФТ) или на основе ПЗС-линейки, при измерении длины необходимо применение импульсного первичного преобразователя, жестко связанного с приводным туером продольного транспортера для учета изменения скорости транспортера в процессе измерения, длины, т.к. сигналы с импульсного преобразователя являются квантующими для временного интервала, соответствующего длине объекта (время нахождения объекта в фотостворе светооптического преобразователя).
Процессорные измерительные средства на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС-линейки, ПЗС-матрицы) в своем составе имеют оптику, поэтому при определении числа процессорных измерителей необходимо определить расстояние от первичного преобразователя до объекта измерения.
R= 
,
где а – требуемая точность измерения, мм;
F – фокусное расстояние объектива, мм;
a3 – шаг расстояния между светочувствительными элементами прибора
с зарядовой связью, мкм.
С учетом расстояния R определяется участок объекта, охватываемый одним преобразователем
,
где а – угол зрения объекта.
С учетом R и 
определяется число процессорных измерителей
n = 
,
где 
– размер объекта.
Например, при измерении длины хлыста 30 м (Нхл. = 30 м) при поперечном перемещении в зоне измерения (рис. 3.13), F = 20 мм, a = 60 
, a = 2 мм, a3 = 12 мкм (ПЗС-матрица ФППЗ – 23 м), R = 3,33 м, = 3,84 м, n = 8.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 365; | Поделиться с друзьями:
|
Мы поможем в написании ваших работ!
