专利名称：棒材计数技术的制作方法
棒材计数技术由一个总的构思下的4项分项技术组成1、变槽距螺杆棒间隔分离技术2、光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术3、光点排列一字形的多点发射，单点接收的抗粒状、片状灰尘干扰技术。
4、螺杆旋转角度——根数判定、处理技术本项技术能使棒材计数精度达到或优于0.1级，即误差达到或优于千分之一，达到目前国内钢铁厂棒材根数计数最优精度。
下面分别阐述这4项分项技术1、变槽距螺杆棒间隔分离技术螺杆的截面形状示意图见附
图1。不同品种、直径的棒材根数计数有不同的槽距。
技术参数Sn＝So[1+k(n-1)]5.6≥SmaxSmin≥1.2]]>0.3＞K＞0Sn螺杆第n槽槽距(顶一顶)So螺杆第一槽槽距K槽距增大系数Smax螺杆最大槽距Smin螺杆最小槽距变槽距螺杆由液压马达或电动机配减速箱的驱动下，进行旋转运动。棒材在传送装置的传送下，按附图1所示的棒材传送方向，进入变槽距螺杆的槽孔，通过旋转的变槽距螺杆，将棒材向前推进。变距的螺杆导槽将棒材棒与棒之间的距离分离开。槽距变距的作用主要有四点(1)将各根棒材之间的距离拉开，以利于根数的识别、判断。(2)当棒材重叠进入螺杆入口处，利用增大的槽距将重叠部分尽可能摊开，减少重叠，使光电识别更准确。(3)便于棒材满一捆时，能正确地分离，尽可能减少由于棒间拖带造成的附加误差。(4)螺旋驱动棒材推进方式，可减少棒材抖动、窜动，使棒材宽度测量较为准确。
变槽距螺杆螺旋运转方向有二大类，附图2和附图3分别标出这二种螺杆螺旋的槽距变化与对应的螺杆旋转方向。这二类方式的目的，皆是为了在驱动动力装置驱动螺杆旋转时，使棒材由螺杆槽距小的方向向槽距大的方向传送，使棒材之间间隔拉大。
变槽距螺杆现场使用时，安装于所计量根数的棒材传送平面，距离棒材一侧端头100-500mm的位置，根据所计数的棒材(或物料)品种不同，变槽距螺杆有三种安装方式(1)螺杆轴向与水平面成10°-30°倾角，棒材以平行于水平面的形式进入螺杆物料入口处。见附图4。这种方式，适合于钢铁厂的长度大于3米的螺纹钢、圆钢、钢管等金属材料计数。
(2)螺杆轴向平行于水平面，棒材(或物料)以平行于水平面形式进入螺杆物料入口处。见附图5。这种方式适合于长度在0.5-3米之间的棒材，管材计数。
(3)螺杆轴向水平安装，物料以垂直于水平面的形式进入螺杆物料入口处；见附图6。这种方式适合于长度在0.15-0.5米之间的棒状，柱状，尤其是可自行立住物料计数。
变槽距螺杆的驱动旋转的动力源，可有二种选择(1)液压马达；(2)电动机配合减速箱，动力源安装于螺杆变槽距槽孔的轴向相反一侧，见附图2，附图3所示。
现场使用的变槽距螺杆的旋转速度根据棒材(或物料)的品种直径及产量要求，选择不同的速度。
实际参数对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm的螺纹钢、圆钢等棒材根数计数，变槽距螺杆的最佳参数K＝0.2So＝Smin＝1.4DSmax＝3.5D螺杆导槽长a＝500mm螺杆直径b＝80mm螺杆槽深c＝0.8DR＝0.6Dφ1＝32mm安装方式螺杆轴向与水平面倾角15°(D所测的的棒材的平均直径)2、光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术本技术采用狭长状的检测光的光点形状，这不同于现在广泛使用的圆点状的光点形状。发射接收方式采用对射式。在检测光束照射在棒材通过的平面，所形成的光点形状见附图7所示。
技术参数l≥6w0.2D≥w≥0.05Dl光点的长w光点的宽D棒材或物料截面平均宽度(平均直径)光电元件采用激光光电管，光的波长为可见光，以获得较准确的鉴别准确度，同时便于校准、调试。
光电发射，接收安装示意图见附图8。使光束与棒材长度方向垂直。
光电发射器发出的光束，在棒材的光点相对位置示意图见附图9实际参数对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm螺纹钢，圆钢等金属棒材的根数计数，光点最佳参数l＝10mmw＝1mm3、光点排列一字形的多点发射、单点接收的抗粒状、片状灰尘干扰技术，采用二个或二个以上的检测光发射器件，而仅用一个检测光接收器件。各发射器发出的光束，在棒材传送平面，形成一字形的光点组合形状，见附图10，其中A为二个发射器件，B为三个发射器件，C为四个发射器件。发射器发出的光束，在棒材传送平面形成的光点间的间隔皆一样，其之间间隔宽度参数为n，最后各光束会聚于接收器，接收器上各光束会聚的光点形状见附图7，也可用凸透镜使各光束会聚成一个圆状点，供光电接收器件接收。
采用二个光发射器件，一个光接收器件见附图11所示。
采用三个光发射器件，一个光接收器件见附图12所示。
大于三个的光发射器件，道理同上。原则是光点在物料通过的平面形成的光点排列一字形。
技术参数3D≥m＞3dl＞n≥0m多光束在检测物料通过平面的多光束合并总长度D棒材平均直径d片状或料状灰尘最大宽度n各光束在棒材通过平面所形成的光点间的间隔l单个发射器光束棒材通过平面所形成光点的长度多光电发射源，是抑制粒状，片状灰尘等外界干扰的一种有效方法。对于钢铁厂的氧化铁皮等灰尘，由于块尺寸较大，容易造成判断失误，而造成计数误差。
为了方便接收信号的处理，也为了使接收同步性能较好，采用单光电接收器件来接收检测光束。
实际参数对于应用于钢铁厂的φ10-φ40mm螺纹钢，圆钢等棒材，根数计数，光点组合最佳参数光电发射器个数2个m＝24mml＝10mmn＝4mm4、螺杆旋转角度——根数判定，处理技术本技术的主导思想是利用测量驱动棒材前进的螺杆(下称计数螺杆)的旋转角度和检测棒材遮挡探测光束的起止位置，对光电操测光束被通过的棒材遮挡时，角度测量元件的输出脉冲值进行累计、分析、判断、处理，从而完成棒材根数的识别、累计、显示等功能。
本技术的角度测量，是在变槽距螺杆的轴向另一侧安装角度测量元件，推荐安装增量式光电码盘，见附图2，附图3所示。当测量直径大于40mm的物料时，也可采用齿轮配接近开关来测量角度变化，见附图13所示。角度测量器件输出信号是脉冲信号，接至计算机输入口，下称为行程测量脉冲。光电检测器件输出也接至计算机输入口。
本技术是基于上述3项分项技术作外部设备配套下，由计算机程序来完成。附图14是计算机程序方框图。
为了叙述程序方框图先作如下说明(1)以下方框图执行是按方框图标注号顺序执行，当发生程序执行条件跳转，则在文中叙述时说明。
(2)棒材根数显示，捆数显示，是由计算机在程序中循环，扫描中分别读取根数累计值、捆数累计值进行实时显示，程序方框图中不再另行叙述。
(3)计算机内存预装按被测的棒材品种、直径，分别算出各品种、直径下的干扰阀值、2根阀值、3根阀值、报警值，形成一个数据区，存于计算机内存。棒材满一捆的根数，由现场拨盘设定，由程序扫描读入内存。
程序方框图执行叙述如下①开机后，按现进行的棒材品种、直径、从计算机内存中调出对应的干扰阀值、2根阀值、3根阀值、报警值等数据，放在计算机指定地址，供数据比较用。
②读取棒材满一捆的满捆根数设定值。
③棒材根数累计值清零，捆数累计值清零。
④行程脉冲累计值清零。
⑤棒材传送装置运转，计数螺杆运转，棒材向前传送。
⑥检测光电管发出的探测光束是否被传送通过的棒材所遮挡，如无遮挡，则转向⑤，如光束被棒材遮挡，即认为“有料”。执行下一步。
⑦对光电码盘或接近开关等角度测量器件输出的脉冲信号，即行程脉冲进行脉冲数累计。
⑧一边累计行程脉冲，一边将行程脉冲累计值与干扰阀值进行比较，如果累计值大于或等于干扰阀值，则转向，如累计值小于干扰阀值，则执行下一步。
⑨检测探测光束是否仍被棒材遮挡，如仍被遮挡，转至⑦，保持棒材向前传送。如检测光束，不被遮挡，即断为“干扰信号”，执行下一步。
⑩行程脉冲累计值清零，转至⑤。
棒材根数累计值加1，保持棒材向前传送，行程脉冲继续累计。
将棒材根数累计值与满捆设定值进行比较，如根数累计值大于或等于设定值，则执行 ，如果根数累计值小于满捆设定值，则执行下一步。
一边进行行程脉冲数累计，一边检测探测光束接收，如光束仍被棒材遮挡，则执行，一旦检测到光束不被棒材遮挡，执行下一步。
停止行程脉冲数累计。
将行程脉冲累计值送内存贮存，以便程序检查、分析。尔后转L=(G9-G90)2+(G10-G100)2]]>将该原稿尺寸以透镜的光轴的延长线与线段A-B的交点即P点为基准，则+Z方向(从面前看原稿时远的一侧)尺寸可以表为下式。(Mt+Mb)·A′E′‾AE‾=(Mt+Mb)·G8G4]]>即，设原稿Z方向基准点为P时，则从与其对应的图像点看到的尺寸成为下式那样，按照该关系可以知道尺寸发生变化。换言之，可以知道传感器侧的图像按照下式的关系变化，例如变化为图6所示的图像H’那样的梯形而被接受。因此，为了规定透镜特性及与原稿的距离等条件，可以预先求出图6的关系式，通过使用该式将传感器接受的图像进行逆变换，也可以得到与原来的图像为相似形的图像。在-Z方向
在+Z方向
图13是用于说明上述读取头4和透镜2的详细情况的图。如图13所示，该读取头4具有支持传感器3的直线移动轴承部105、导引该轴承部105的移动的直线移动导轨106、发生转动驱动力的驱动电机101、将该驱动力传递给轴承部107的驱动皮带102、与该轴承部107的转动同步转动并与上述轴承部105啮合而使轴承部105直线移动的丝杠机构108和通过与设置在上述轴承部105上的叶片103接近而检测传感器3的基准位置的基准传感器104。
这样构成的读取头4通过驱动电机101的转动使直线移动轴承部105移动到基准传感器104的检测位置而配置到基准位置，通过计数，最佳参数干扰阀值＝0.7D2根阀值＝1.6D3根阀值＝2.5D报警阀值＝3.0D D棒材平均直径脉冲检测元件增量式光电码盘分辨率360个脉冲/转附图的图1-图14图面说明如下(程序方框图幅面较大，分为上、下二部分，图14A为上半部分，图14B为下半部分)。图1变槽距螺杆的截面形状示意2变槽距螺杆槽距变化与对应螺杆旋转方向(右旋螺杆)图3变槽距螺杆槽距变化与对应螺杆旋转方向(左旋螺杆)图4螺杆轴向与水平面成10°-30°倾角，棒材以平行于水平面的形式进入螺杆物料入口处。图5螺杆轴向平行于水平面，棒材以平行于水平面的形式进入螺杆物料入口处。图6螺杆轴向水平安装、物料以垂直于水平面的形式进入螺杆物料入口处。图7狭长状光点形状图8光电发射，接收安装示意9光电发射器发出的光束，在棒材的光点相对位置示意10发射器发出的光束，在棒材传送平面形成一字形的光点组合形状。图11采用二个光发射器件、一个光接收器件图12采用三个光发射器件、一个光接收器件图13采用齿轮配接近开关来测量角度变化图14A程序方框图(上半部分)图14B程序方框图(下半部分)
权利要求
1.对说明书中棒材计数技术的4项分项技术拥有专利权。
2.按上述4项技术所制造的设备及编写的计算机程序拥有专利权。其特征是用于根数计数，有以下特征的(1)计数螺杆是变槽距，即各槽距比不等于1。(2)检测光束在检测根数的物体处光点尺寸为长度大于等于六倍宽度。(3)二个或二个以上光电发射器件，一个接收器件，检测光束在检测根数的物体处光点排列一字形。光电接收器件上接收为光点重叠的。(4)按测量旋转角度输出脉冲值与棒材遮光二者输出的方式，来判定测量物体宽度，从而鉴别根数的方法。
全文摘要
本发明棒材计数技术由4项分项技术组成:1.变槽距螺杆棒间隔分离技术2.光点形状为狭长状的对射式光电发射与接收技术3.光点排列一字形的多点发射,单点接收技术4.螺杆旋转角度—根数判定、处理技术本发明是为了解决:我国钢铁行业棒材产品根数计数准确度差的问题。本技术能达到棒材根数计数误差小于或等于千分之一。此技术主要用于钢铁厂棒材产品的根数计数。
文档编号G06M9/00GK1240282SQ98115718
公开日2000年1月5日 申请日期1998年6月24日 优先权日1998年6月24日
发明者黄天明, 戴世连 申请人:黄天明