專利名稱：棒材計數(shù)技術(shù)的制作方法
棒材計數(shù)技術(shù)由一個總的構(gòu)思下的4項(xiàng)分項(xiàng)技術(shù)組成1、變槽距螺桿棒間隔分離技術(shù)2、光點(diǎn)形狀為狹長狀的對射式光電發(fā)射與接收技術(shù)3、光點(diǎn)排列一字形的多點(diǎn)發(fā)射，單點(diǎn)接收的抗粒狀、片狀灰塵干擾技術(shù)。
4、螺桿旋轉(zhuǎn)角度——根數(shù)判定、處理技術(shù)本項(xiàng)技術(shù)能使棒材計數(shù)精度達(dá)到或優(yōu)于0.1級，即誤差達(dá)到或優(yōu)于千分之一，達(dá)到目前國內(nèi)鋼鐵廠棒材根數(shù)計數(shù)最優(yōu)精度。
下面分別闡述這4項(xiàng)分項(xiàng)技術(shù)1、變槽距螺桿棒間隔分離技術(shù)螺桿的截面形狀示意圖見附

圖1。不同品種、直徑的棒材根數(shù)計數(shù)有不同的槽距。
技術(shù)參數(shù)Sn＝So[1+k(n-1)]5.6≥SmaxSmin≥1.2]]>0.3＞K＞0Sn螺桿第n槽槽距(頂一頂)So螺桿第一槽槽距K槽距增大系數(shù)Smax螺桿最大槽距Smin螺桿最小槽距變槽距螺桿由液壓馬達(dá)或電動機(jī)配減速箱的驅(qū)動下，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。棒材在傳送裝置的傳送下，按附圖1所示的棒材傳送方向，進(jìn)入變槽距螺桿的槽孔，通過旋轉(zhuǎn)的變槽距螺桿，將棒材向前推進(jìn)。變距的螺桿導(dǎo)槽將棒材棒與棒之間的距離分離開。槽距變距的作用主要有四點(diǎn)(1)將各根棒材之間的距離拉開，以利于根數(shù)的識別、判斷。(2)當(dāng)棒材重疊進(jìn)入螺桿入口處，利用增大的槽距將重疊部分盡可能攤開，減少重疊，使光電識別更準(zhǔn)確。(3)便于棒材滿一捆時，能正確地分離，盡可能減少由于棒間拖帶造成的附加誤差。(4)螺旋驅(qū)動棒材推進(jìn)方式，可減少棒材抖動、竄動，使棒材寬度測量較為準(zhǔn)確。
變槽距螺桿螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)方向有二大類，附圖2和附圖3分別標(biāo)出這二種螺桿螺旋的槽距變化與對應(yīng)的螺桿旋轉(zhuǎn)方向。這二類方式的目的，皆是為了在驅(qū)動動力裝置驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)時，使棒材由螺桿槽距小的方向向槽距大的方向傳送，使棒材之間間隔拉大。
變槽距螺桿現(xiàn)場使用時，安裝于所計量根數(shù)的棒材傳送平面，距離棒材一側(cè)端頭100-500mm的位置，根據(jù)所計數(shù)的棒材(或物料)品種不同，變槽距螺桿有三種安裝方式(1)螺桿軸向與水平面成10°-30°傾角，棒材以平行于水平面的形式進(jìn)入螺桿物料入口處。見附圖4。這種方式，適合于鋼鐵廠的長度大于3米的螺紋鋼、圓鋼、鋼管等金屬材料計數(shù)。
(2)螺桿軸向平行于水平面，棒材(或物料)以平行于水平面形式進(jìn)入螺桿物料入口處。見附圖5。這種方式適合于長度在0.5-3米之間的棒材，管材計數(shù)。
(3)螺桿軸向水平安裝，物料以垂直于水平面的形式進(jìn)入螺桿物料入口處；見附圖6。這種方式適合于長度在0.15-0.5米之間的棒狀，柱狀，尤其是可自行立住物料計數(shù)。
變槽距螺桿的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的動力源，可有二種選擇(1)液壓馬達(dá)；(2)電動機(jī)配合減速箱，動力源安裝于螺桿變槽距槽孔的軸向相反一側(cè)，見附圖2，附圖3所示。
現(xiàn)場使用的變槽距螺桿的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)棒材(或物料)的品種直徑及產(chǎn)量要求，選擇不同的速度。
實(shí)際參數(shù)對于應(yīng)用于鋼鐵廠的φ10-φ40mm的螺紋鋼、圓鋼等棒材根數(shù)計數(shù)，變槽距螺桿的最佳參數(shù)K＝0.2So＝Smin＝1.4DSmax＝3.5D螺桿導(dǎo)槽長a＝500mm螺桿直徑b＝80mm螺桿槽深c＝0.8DR＝0.6Dφ1＝32mm安裝方式螺桿軸向與水平面傾角15°(D所測的的棒材的平均直徑)2、光點(diǎn)形狀為狹長狀的對射式光電發(fā)射與接收技術(shù)本技術(shù)采用狹長狀的檢測光的光點(diǎn)形狀，這不同于現(xiàn)在廣泛使用的圓點(diǎn)狀的光點(diǎn)形狀。發(fā)射接收方式采用對射式。在檢測光束照射在棒材通過的平面，所形成的光點(diǎn)形狀見附圖7所示。
技術(shù)參數(shù)l≥6w0.2D≥w≥0.05Dl光點(diǎn)的長w光點(diǎn)的寬D棒材或物料截面平均寬度(平均直徑)光電元件采用激光光電管，光的波長為可見光，以獲得較準(zhǔn)確的鑒別準(zhǔn)確度，同時便于校準(zhǔn)、調(diào)試。
光電發(fā)射，接收安裝示意圖見附圖8。使光束與棒材長度方向垂直。
光電發(fā)射器發(fā)出的光束，在棒材的光點(diǎn)相對位置示意圖見附圖9實(shí)際參數(shù)對于應(yīng)用于鋼鐵廠的φ10-φ40mm螺紋鋼，圓鋼等金屬棒材的根數(shù)計數(shù)，光點(diǎn)最佳參數(shù)l＝10mmw＝1mm3、光點(diǎn)排列一字形的多點(diǎn)發(fā)射、單點(diǎn)接收的抗粒狀、片狀灰塵干擾技術(shù)，采用二個或二個以上的檢測光發(fā)射器件，而僅用一個檢測光接收器件。各發(fā)射器發(fā)出的光束，在棒材傳送平面，形成一字形的光點(diǎn)組合形狀，見附圖10，其中A為二個發(fā)射器件，B為三個發(fā)射器件，C為四個發(fā)射器件。發(fā)射器發(fā)出的光束，在棒材傳送平面形成的光點(diǎn)間的間隔皆一樣，其之間間隔寬度參數(shù)為n，最后各光束會聚于接收器，接收器上各光束會聚的光點(diǎn)形狀見附圖7，也可用凸透鏡使各光束會聚成一個圓狀點(diǎn)，供光電接收器件接收。
采用二個光發(fā)射器件，一個光接收器件見附圖11所示。
采用三個光發(fā)射器件，一個光接收器件見附圖12所示。
大于三個的光發(fā)射器件，道理同上。原則是光點(diǎn)在物料通過的平面形成的光點(diǎn)排列一字形。
技術(shù)參數(shù)3D≥m＞3dl＞n≥0m多光束在檢測物料通過平面的多光束合并總長度D棒材平均直徑d片狀或料狀灰塵最大寬度n各光束在棒材通過平面所形成的光點(diǎn)間的間隔l單個發(fā)射器光束棒材通過平面所形成光點(diǎn)的長度多光電發(fā)射源，是抑制粒狀，片狀灰塵等外界干擾的一種有效方法。對于鋼鐵廠的氧化鐵皮等灰塵，由于塊尺寸較大，容易造成判斷失誤，而造成計數(shù)誤差。
為了方便接收信號的處理，也為了使接收同步性能較好，采用單光電接收器件來接收檢測光束。
實(shí)際參數(shù)對于應(yīng)用于鋼鐵廠的φ10-φ40mm螺紋鋼，圓鋼等棒材，根數(shù)計數(shù)，光點(diǎn)組合最佳參數(shù)光電發(fā)射器個數(shù)2個m＝24mml＝10mmn＝4mm4、螺桿旋轉(zhuǎn)角度——根數(shù)判定，處理技術(shù)本技術(shù)的主導(dǎo)思想是利用測量驅(qū)動棒材前進(jìn)的螺桿(下稱計數(shù)螺桿)的旋轉(zhuǎn)角度和檢測棒材遮擋探測光束的起止位置，對光電操測光束被通過的棒材遮擋時，角度測量元件的輸出脈沖值進(jìn)行累計、分析、判斷、處理，從而完成棒材根數(shù)的識別、累計、顯示等功能。
本技術(shù)的角度測量，是在變槽距螺桿的軸向另一側(cè)安裝角度測量元件，推薦安裝增量式光電碼盤，見附圖2，附圖3所示。當(dāng)測量直徑大于40mm的物料時，也可采用齒輪配接近開關(guān)來測量角度變化，見附圖13所示。角度測量器件輸出信號是脈沖信號，接至計算機(jī)輸入口，下稱為行程測量脈沖。光電檢測器件輸出也接至計算機(jī)輸入口。
本技術(shù)是基于上述3項(xiàng)分項(xiàng)技術(shù)作外部設(shè)備配套下，由計算機(jī)程序來完成。附圖14是計算機(jī)程序方框圖。
為了敘述程序方框圖先作如下說明(1)以下方框圖執(zhí)行是按方框圖標(biāo)注號順序執(zhí)行，當(dāng)發(fā)生程序執(zhí)行條件跳轉(zhuǎn)，則在文中敘述時說明。
(2)棒材根數(shù)顯示，捆數(shù)顯示，是由計算機(jī)在程序中循環(huán)，掃描中分別讀取根數(shù)累計值、捆數(shù)累計值進(jìn)行實(shí)時顯示，程序方框圖中不再另行敘述。
(3)計算機(jī)內(nèi)存預(yù)裝按被測的棒材品種、直徑，分別算出各品種、直徑下的干擾閥值、2根閥值、3根閥值、報警值，形成一個數(shù)據(jù)區(qū)，存于計算機(jī)內(nèi)存。棒材滿一捆的根數(shù)，由現(xiàn)場撥盤設(shè)定，由程序掃描讀入內(nèi)存。
程序方框圖執(zhí)行敘述如下①開機(jī)后，按現(xiàn)進(jìn)行的棒材品種、直徑、從計算機(jī)內(nèi)存中調(diào)出對應(yīng)的干擾閥值、2根閥值、3根閥值、報警值等數(shù)據(jù)，放在計算機(jī)指定地址，供數(shù)據(jù)比較用。
②讀取棒材滿一捆的滿捆根數(shù)設(shè)定值。
③棒材根數(shù)累計值清零，捆數(shù)累計值清零。
④行程脈沖累計值清零。
⑤棒材傳送裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，計數(shù)螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)，棒材向前傳送。
⑥檢測光電管發(fā)出的探測光束是否被傳送通過的棒材所遮擋，如無遮擋，則轉(zhuǎn)向⑤，如光束被棒材遮擋，即認(rèn)為“有料”。執(zhí)行下一步。
⑦對光電碼盤或接近開關(guān)等角度測量器件輸出的脈沖信號，即行程脈沖進(jìn)行脈沖數(shù)累計。
⑧一邊累計行程脈沖，一邊將行程脈沖累計值與干擾閥值進(jìn)行比較，如果累計值大于或等于干擾閥值，則轉(zhuǎn)向，如累計值小于干擾閥值，則執(zhí)行下一步。
⑨檢測探測光束是否仍被棒材遮擋，如仍被遮擋，轉(zhuǎn)至⑦，保持棒材向前傳送。如檢測光束，不被遮擋，即斷為“干擾信號”，執(zhí)行下一步。
⑩行程脈沖累計值清零，轉(zhuǎn)至⑤。
棒材根數(shù)累計值加1，保持棒材向前傳送，行程脈沖繼續(xù)累計。
將棒材根數(shù)累計值與滿捆設(shè)定值進(jìn)行比較，如根數(shù)累計值大于或等于設(shè)定值，則執(zhí)行 ，如果根數(shù)累計值小于滿捆設(shè)定值，則執(zhí)行下一步。
一邊進(jìn)行行程脈沖數(shù)累計，一邊檢測探測光束接收，如光束仍被棒材遮擋，則執(zhí)行，一旦檢測到光束不被棒材遮擋，執(zhí)行下一步。
停止行程脈沖數(shù)累計。
將行程脈沖累計值送內(nèi)存貯存，以便程序檢查、分析。爾后轉(zhuǎn)L=(G9-G90)2+(G10-G100)2]]>將該原稿尺寸以透鏡的光軸的延長線與線段A-B的交點(diǎn)即P點(diǎn)為基準(zhǔn)，則+Z方向(從面前看原稿時遠(yuǎn)的一側(cè))尺寸可以表為下式。(Mt+Mb)·A′E′‾AE‾=(Mt+Mb)·G8G4]]>即，設(shè)原稿Z方向基準(zhǔn)點(diǎn)為P時，則從與其對應(yīng)的圖像點(diǎn)看到的尺寸成為下式那樣，按照該關(guān)系可以知道尺寸發(fā)生變化。換言之，可以知道傳感器側(cè)的圖像按照下式的關(guān)系變化，例如變化為圖6所示的圖像H’那樣的梯形而被接受。因此，為了規(guī)定透鏡特性及與原稿的距離等條件，可以預(yù)先求出圖6的關(guān)系式，通過使用該式將傳感器接受的圖像進(jìn)行逆變換，也可以得到與原來的圖像為相似形的圖像。在-Z方向
在+Z方向
圖13是用于說明上述讀取頭4和透鏡2的詳細(xì)情況的圖。如圖13所示，該讀取頭4具有支持傳感器3的直線移動軸承部105、導(dǎo)引該軸承部105的移動的直線移動導(dǎo)軌106、發(fā)生轉(zhuǎn)動驅(qū)動力的驅(qū)動電機(jī)101、將該驅(qū)動力傳遞給軸承部107的驅(qū)動皮帶102、與該軸承部107的轉(zhuǎn)動同步轉(zhuǎn)動并與上述軸承部105嚙合而使軸承部105直線移動的絲杠機(jī)構(gòu)108和通過與設(shè)置在上述軸承部105上的葉片103接近而檢測傳感器3的基準(zhǔn)位置的基準(zhǔn)傳感器104。
這樣構(gòu)成的讀取頭4通過驅(qū)動電機(jī)101的轉(zhuǎn)動使直線移動軸承部105移動到基準(zhǔn)傳感器104的檢測位置而配置到基準(zhǔn)位置，通過計數(shù)，最佳參數(shù)干擾閥值＝0.7D2根閥值＝1.6D3根閥值＝2.5D報警閥值＝3.0D D棒材平均直徑脈沖檢測元件增量式光電碼盤分辨率360個脈沖/轉(zhuǎn)附圖的圖1-圖14圖面說明如下(程序方框圖幅面較大，分為上、下二部分，圖14A為上半部分，圖14B為下半部分)。圖1變槽距螺桿的截面形狀示意2變槽距螺桿槽距變化與對應(yīng)螺桿旋轉(zhuǎn)方向(右旋螺桿)圖3變槽距螺桿槽距變化與對應(yīng)螺桿旋轉(zhuǎn)方向(左旋螺桿)圖4螺桿軸向與水平面成10°-30°傾角，棒材以平行于水平面的形式進(jìn)入螺桿物料入口處。圖5螺桿軸向平行于水平面，棒材以平行于水平面的形式進(jìn)入螺桿物料入口處。圖6螺桿軸向水平安裝、物料以垂直于水平面的形式進(jìn)入螺桿物料入口處。圖7狹長狀光點(diǎn)形狀圖8光電發(fā)射，接收安裝示意9光電發(fā)射器發(fā)出的光束，在棒材的光點(diǎn)相對位置示意10發(fā)射器發(fā)出的光束，在棒材傳送平面形成一字形的光點(diǎn)組合形狀。圖11采用二個光發(fā)射器件、一個光接收器件圖12采用三個光發(fā)射器件、一個光接收器件圖13采用齒輪配接近開關(guān)來測量角度變化圖14A程序方框圖(上半部分)圖14B程序方框圖(下半部分)
權(quán)利要求
1.對說明書中棒材計數(shù)技術(shù)的4項(xiàng)分項(xiàng)技術(shù)擁有專利權(quán)。
2.按上述4項(xiàng)技術(shù)所制造的設(shè)備及編寫的計算機(jī)程序擁有專利權(quán)。其特征是用于根數(shù)計數(shù)，有以下特征的(1)計數(shù)螺桿是變槽距，即各槽距比不等于1。(2)檢測光束在檢測根數(shù)的物體處光點(diǎn)尺寸為長度大于等于六倍寬度。(3)二個或二個以上光電發(fā)射器件，一個接收器件，檢測光束在檢測根數(shù)的物體處光點(diǎn)排列一字形。光電接收器件上接收為光點(diǎn)重疊的。(4)按測量旋轉(zhuǎn)角度輸出脈沖值與棒材遮光二者輸出的方式，來判定測量物體寬度，從而鑒別根數(shù)的方法。
全文摘要
本發(fā)明棒材計數(shù)技術(shù)由4項(xiàng)分項(xiàng)技術(shù)組成:1.變槽距螺桿棒間隔分離技術(shù)2.光點(diǎn)形狀為狹長狀的對射式光電發(fā)射與接收技術(shù)3.光點(diǎn)排列一字形的多點(diǎn)發(fā)射,單點(diǎn)接收技術(shù)4.螺桿旋轉(zhuǎn)角度—根數(shù)判定、處理技術(shù)本發(fā)明是為了解決:我國鋼鐵行業(yè)棒材產(chǎn)品根數(shù)計數(shù)準(zhǔn)確度差的問題。本技術(shù)能達(dá)到棒材根數(shù)計數(shù)誤差小于或等于千分之一。此技術(shù)主要用于鋼鐵廠棒材產(chǎn)品的根數(shù)計數(shù)。
文檔編號G06M9/00GK1240282SQ98115718
公開日2000年1月5日 申請日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月24日
發(fā)明者黃天明, 戴世連 申請人:黃天明