litceymos.ru 1

УДК 621.771


Ободан В.Я. /д.т.н./, Иванов А.И., Залепа С.Н., Чабан А.В.

ООО «НИИАЧЕРМЕТ», г. Днепропетровск


Автоматический ВЫСОКОТОЧНЫЙ

измеритель длины труб И ПРОКАТА


Измеритель ИДТ-1 предназначен для автоматического определения длины труб и проката в продольном потоке с пределом погрешности измерения ±2мм. Может применяться для контроля длины мерных изделий с допуском +10мм и более. Выполнен на основе оптоэлектронных датчиков и микропроцессорной техники.


Необходимость в разработке автоматического измерителя длины миллиметровой точности вызвана как целями контроля качества мерных труб и проката, так и требованиями учета произведенной продукции в АСУП.

Поскольку точностные характеристики средств измерения в наибольшей степени влияют на их конструкцию и стоимость, определим величину допустимой погрешности измерения длины исходя из следующих соображений. Во-первых [1], отношение величины поля допуска и погрешности должно быть не хуже 3:1. Во-вторых [2], отношение величины допустимых погрешностей проектируемого рабочего средства измерения линейной величины и образцового средства (меры) также должно быть порядка 3:1 (для высокоточных измерений допускается 2:1). В нашем случае допуск на длину мерных труб от 5 до 15м равен +(10…15)мм, что составляет (0,2…0,1)% их длины. Измерение таких изделий в цеховых условиях относят к высокоточным. В качестве образцового средства измерения длины для оценки погрешности рабочего средства измерения целесообразно применять металлическую рулетку с ценой деления 1мм, что на порядок меньше поля допуска на длину труб. Исходя из вышеприведенного, предел допустимой погрешности измерителя длины мерных труб должен составлять ±(2… 3)мм.

Другими важными требованиями к измерителям длины труб являются:


  • контроль во всем диапазоне длин без перестройки,
  • обеспечение требуемой точности во всем диапазоне скоростей и ускорений труб на участке контроля,


  • наличие развитой и простой в обслуживании системы настройки и тестирования, что особенно важно при круглосуточном режиме работы.

В основу применяемого метода положено использование оптоэлектронных датчиков, располагаемых вдоль рольганга двумя группами – грубого и точного отсчета. Расстояния между датчиками грубого отсчета порядка 1м. Они паспортизуются после монтажа и хранятся в памяти микропроцессорного вычислительного блока. Расстояние 100мм между датчиками точного отсчета, установленными на измерительной линейке, выдерживается с допуском ±0,1мм, что обеспечивается мехобработкой линейки на координатно-расточном станке. Схема расположения датчиков при контроле труб длиной от 5 до 13м показана на рис. 1, общее количество датчиков грубого отсчета – 9, точного – 13. При другом диапазоне длин труб количество используемых датчиков меняется, но расстояние между крайними датчиками точного отсчета должно быть на два промежутка больше, чем расстояние между датчиками грубого отсчета.



90º

1000

12 000мм

1200мм

100

4000мм











Линейка

измеритель-

ная


0 тд


д

12 тд


д

д

1 гд

2 гд


д

9 гд


д

д




Датчики точного отсчета Датчики грубого отсчета


Рис.1 Расположение датчиков на рольганге


Описанная схема достаточно надежна и распространена в средствах контроля длины, однако, не обеспечивает требуемой точности при резких изменениях скорости изделия в процессе измерения, а также вследствие большой величины зоны неопределенности срабатывания и недостаточного быстродействия серийных фотодатчиков. В разработанном высокоточном измерителе длины указанные недостатки устранены.

Блок-схема измерителя длины ИДТ-1 приведена на рис. 2. Измерение происходит следующим образом. При движении объекта – трубы (слева направо,рис.1) перекрываются сначала все датчики точного отсчета, затем поочередно датчики грубого отсчета. При каждом перекрытии датчика грубого отсчета передним концом трубы программа проверяет состояние датчиков точного отсчета. Если при очередном перекрытии датчика грубого отсчета задний конец трубы находится в зоне линейки и открыты не менее трех датчиков точного отсчета, то в микропроцессорном блоке фиксируется этот момент времени, а далее начинают фиксироваться моменты открытия остальных датчиков точного отсчета. Это позволяет определить скорость и ускорение трубы, точно вычислить положение заднего конца трубы относительно осей ближайших датчиков точного отсчета, а затем и полную длину трубы. Результаты измерения передаются через последовательный интерфейс RS 485 на 5-ти разрядное табло и в ЭВМ. Электронный блок выполнен на основе микропроцессора фирмы Microchip.






Рис. 2 Блок – схема измерителя длины ИДТ-1


В измерителе ИДТ-1 имеется развитая система настройки и тестирования с применением встроенной в электронный блок клавиатуры и жидкокристаллического индикатора, а также память для хранения длины последних 45 труб.

Для описываемого высокоточного измерителя длины были разработаны специальные инфракрасные оптоэлектронные датчики типа ОЭД-26, отличающиеся от серийных датчиков [3] существенно меньшим диаметром светового шнура 1мм и более высоким быстродействием 0,1мс (против соответственно 10…20мм и 2…3мс). Конструктивно датчики выполнены в цилиндрических корпусах с наружной резьбой ¾ дюйма, длина излучателя – 85мм, приемника – 125мм. Датчики могут также применяться самостоятельно. В излучателе и приемнике датчиков для модуляции и демодуляции излучения применены микропроцессоры вышеуказанной фирмы.

Два измерителя длины ИДТ-1 были смонтированы на участках приемки труб трубоэлектросварного стана «168 – 530» ОАО «Интерпайп НМТЗ». По результатам метрологической аттестации их погрешность составила ±2мм с вероятностью Р=0,95, что удовлетворяет поставленным требованиям. Метрологическая аттестация проводилась путем сравнения показаний измерителей с результатами замера длины поступающих труб рулеткой для нескольких номинальных длин в начале, середине и конце диапазона. После приработки измерители длины работают нормально в круглосуточном режиме.


Библиографический список


  1. ГОСТ 8.051-81 «Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров»

  2. Ободан В.Я. Автоматический контроль измерения размеров сечения сортового проката и труб. – М.: Металлургия, 1995г.

  3. Проспекты фирм Balluf, OMRON и др.