Устройство для измерения размеров листов на конвейере

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к бесконтактным оптическим средствам измерения линейных размеров листовых материалов, перемещающихся по конвейеру, и может быть использована, например, в строительстве в процессе производства кровельных материалов. Использование полезной модели позволяет повысить точность комплексного измерения геометрических размеров листов на конвейере. Устройство для измерения размеров листов на конвейере включает триангуляционные лазерные датчики 1 и 2, расположенные с противоположенных сторон относительно плоскости листа 3, движущегося по конвейеру 4. Каждый триангуляционный датчик включает цилиндрическую линзу 6 и, по крайней мере, два светоделительных зеркала 7 и 8. Лазерные лучи, направленные триангуляционными датчиками 1 и 2 навстречу друг другу, перекрываются, по крайней мере, частично в отсутствие листа 3 на конвейере 4. В состав устройства также входит оптический датчик, состоящий из излучателя 11, расположенного по одну сторону относительно плоскости листа 3, и фотоприемника 12, расположенного с противоположной стороны относительно плоскости листа 3. 3 илл.

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к бесконтактным оптическим устройствам измерения линейных размеров листовых материалов, перемещающихся по конвейеру, и может быть использована, например, в строительстве в процессе производства кровельных материалов.

В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения выбрано устройство для комплексного измерения геометрических размеров листов, перемещающихся по конвейеру, описанное в патенте США 5325178, МПК5 G01B 11/04, 1994 г. Определение длины, ширины и толщины листа производится, соответственно, с помощью трех лазерных триангуляционных датчиков, два из которых - измеряющие длину и ширину листа - размещены над конвейером (над листом материала), а третий - измеряющий толщину листа - установлен сбоку конвейера.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная использованием для определения толщины листа одного триангуляционного датчика, расположенного сбоку конвейера, наличие погрешности от возможного смещения листа в поперечном направлении плоскости движения, а также отсутствие средств определения серповидности листа (кривизны плоскости листа в вертикальном или горизонтальном направлении).

Задача, решаемая заявляемой полезной моделью - повышение точности измерения геометрических размеров листов, движущихся по конвейеру.

Указанная задача решается тем, что устройство для измерения размеров листов на конвейере, содержащее первый и второй лазерные триангуляционные датчики со средствами формирования зондирующего луча и средствами регистрации и обработки отраженного излучения, снабжено оптическим датчиком, включающим излучатель, расположенный с одной стороны относительно плоскости листа, и приемник, расположенный с противоположной стороны относительно плоскости листа, и устройством управления, связанным с триангуляционными датчиками и оптическим датчиком; триангуляционные датчики расположены с противоположных сторон относительно плоскости листа, при этом средства формирования зондирующего луча в упомянутых триангуляционных датчиках снабжены цилиндрическими линзами и, по крайней мере, двумя светоделительными зеркалами, расположенными с возможностью проектирования каждым из триангуляционных датчиков на поверхность листа совокупности плоских лучей, при этом проекции плоских лучей каждого триангуляционного датчика на плоскость листа параллельны друг другу; лучи, проектируемые, соответственно, первым и вторым триангуляционными датчиками навстречу друг другу, перекрываются, по крайней мере, частично в отсутствие листа на конвейере, а крайние лучи обоих триангуляционных датчиков перекрываются на границах листа по его ширине; упомянутый оптический датчик размещен относительно триангуляционных датчиков таким образом, что расстояние между лучом оптического датчика и средней линией, проведенной между двумя крайними проекциями плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, равно длине листа по ходу его движения на конвейере.

В варианте технического решения цилиндрические линзы триангуляционных датчиков расположены таким образом, что проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, полностью совпадают в отсутствие листа на конвейере.

В варианте технического решения цилиндрические линзы триангуляционных датчиков расположены таким образом, что проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, ориентированы ортогонально относительно друг друга.

Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически показано заявляемое устройство при полном совпадении проекций плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, на фиг.2 то же самое при ортогональной взаимной ориентации проекций плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, на фиг.3 иллюстрируется выполнение триангуляционных датчиков.

Устройство для измерения размеров листов на конвейере содержит первый и второй триангуляционные лазерные датчики 1 и 2, расположенные с противоположнных сторон листа 3, движущегося по конвейеру 4 в направлении стрелки А. Каждый триангуляционный датчик 1 и 2 состоит из лазерного источника излучения, например, лазерного диода 5, средств формирования плоского зондирующего луча, включающих цилиндрическую линзу 6 и, по крайней мере, два светоделительных зеркала 7 и 8, средств регистрации и обработки отраженного излучения, включающих фотоприемник 9 и вычислительный блок 10. Светоделительные зеркала 7 и 8 в каждом триангуляционном датчике 1 и 2 расположены таким образом, что проекции плоских зондирующих лучей на плоскость листа параллельны друг другу. При этом соответствующие лазерные лучи, направленные триангуляционными датчиками 1 и 2 навстречу друг другу, перекрываются, по крайней мере, частично в отсутствие листа 3 на конвейере 4. В одном варианте цилиндрические линзы триангуляционных датчиков 1 и 2 расположены таким образом, что проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, полностью совпадают в отсутствие листа на конвейере, в другом варианте цилиндрические линзы повернуты относительно своего первоначального положения (по первому варианту) на 90° и проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, ориентированы ортогонально относительно друг друга (фиг.2).

Следует отметить, что чем больше число светоделительных зеркал в триангуляционных датчиках, тем выше точность измерения. В оптимальном случае число зеркал может быть выбрано равным трем.

Заявляемое устройство также содержит оптический датчик, состоящий из излучателя 11, расположенного по одну сторону листа 3, и фотоприемника 12, расположенного с противоположной стороны листа 3. Излучатель 11 и фотоприемник 12 размещены относительно триангуляционных датчиков 1 и 2 таким образом, что расстояние между лучом, формируемым оптическим датчиком, и средней линией, которую можно провести между двумя крайними проекциями плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, равно длине листа по ходу его движения на конвейере. В этом случае длина листа определяется как разность между максимальной и минимальной ожидаемой длиной листа 3. В состав заявляемого устройства также входит устройство управления 13, связанное с триангуляционными датчиками 1 и 2, излучателем 11 и фотоприемником 12, и синхронизирующее их работу.

Заявляемое устройство работает следующим образом. В процессе движения листа 3 по конвейеру 4 в направлении стрелки А его передний край пересекает линию луча, формируемого излучателем 11 оптического датчика. В этот момент устройство управления 13 формирует сигнал запуска, поступающий на триангуляционные датчики 1 и 2, которые в результате начинают генерировать зондирующее излучение. С помощью цилиндрических линз 6 и светоделительных зеркал 7 и 8 лазерное излучение проектируется на поверхность листа 3 в виде совокупности плоских зондирующих лучей. Отраженное от поверхности листа 3 излучение регистрируется фотоприемниками 9 и обрабатывается в вычислительных блоках 10.

Расположение цилиндрических линз и светоделительных зеркал триангуляционных датчиков 1 и 2 обеспечивает попарное взаимное перекрытие на поверхности листа 3 (точнее, на противоположных сторонах листа 3) плоских лучей, формируемых триангуляционным датчиком 1, и направленных навстречу им соответствующих плоских лучей, формируемых триангуляционным датчиком 2. При этом крайние лучи датчиков 1 и 2 взаимно перекрываются на границах листа 3. На фиг.1 и 2 приведены случаи, когда датчики 1 и 2 формируют по два плоских луча, перекрывающихся на границах листа 3, но число таких лучей может быть большим. Тогда крайние лучи датчиков 1 и 2 по-прежнему перекрываются на границах листа 3, а остальные лучи взаимно перекрываются в области листа 3, не включающей его границы.

Указанная организация излучения триангуляционных датчиков 1 и 2 позволяет одновременно измерять толщину листа (за счет взаимного перекрытия лучей датчиков 1 и 2) и его ширину (за счет взаимного перекрытия лучей на границах листа по его ширине). Проектирование на поверхность листа совокупности плоских зондирующих лучей, проекции которых на плоскость листа параллельны друг другу, позволяет скорректировать погрешность измерения длины листа от его возможного смещения в поперечном направлении при движении по конвейеру, так как сигналы, регистрируемые в этом случае приемниками датчиков 1 и 2, будут иметь различную величину для разных лучей, и вычислительные блоки датчиков 1 и 2 по известному расстоянию между проекциями лучей и величинам измеренных сигналов могут определить истинную длину листа 3. Кроме того, взаимно ортогональное перекрытие лучей датчиков 1 и 2 (фиг.2) позволяет определить такой возможный дефект листа, как его серповидность.

1. Устройство для измерения размеров листов на конвейере, содержащее первый и второй лазерные триангуляционные датчики со средствами формирования зондирующего луча и средствами регистрации и обработки отраженного излучения, отличающееся тем, что оно снабжено оптическим датчиком, включающим излучатель, расположенный с одной стороны относительно плоскости листа, и приемник, расположенный с противоположной стороны относительно плоскости листа, и устройством управления, связанным с лазерными триангуляционными датчиками и оптическим датчиком; триангуляционные датчики расположены с противоположных сторон относительно плоскости листа, при этом средства формирования зондирующего луча в упомянутых триангуляционных датчиках снабжены цилиндрическими линзами и, по крайней мере, двумя светоделительными зеркалами, расположенными с возможностью проектирования каждым из триангуляционных датчиков на поверхность листа совокупности плоских лучей, при этом проекции плоских лучей каждого триангуляционного датчика на плоскость листа параллельны друг другу; лучи, проектируемые соответственно первым и вторым триангуляционными датчиками навстречу друг другу, перекрываются, по крайней мере частично, в отсутствие листа на конвейере, а крайние лучи обоих триангуляционных датчиков перекрываются на границах листа по его ширине; упомянутый оптический датчик размещен относительно триангуляционных датчиков таким образом, что расстояние между лучом оптического датчика и средней линией, проведенной между двумя крайними проекциями плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, равно длине листа по ходу его движения на конвейере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические линзы триангуляционных датчиков расположены таким образом, что проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, полностью совпадают в отсутствие листа на конвейере.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрические линзы триангуляционных датчиков расположены таким образом, что проекции плоских лучей первого и второго триангуляционных датчиков на плоскость листа, направленных навстречу друг другу, ориентированы ортогонально относительно друг друга.