Измерительные устройства автокубатурников

Одним из основных элементов автокубатурников являются измерительные устройства диаметров сортиментов и их длины. Для измерения диаметров бревен применяют различные контактные и бесконтактные системы. Например, диаметр бревна можно измерить при помощи шторок (рис. 11. 1). При прохождении сортимента через шторочное измерительное устройство ось 6 шторок поворачивается на определенный угол, который соответствует измеряемому диаметру. На осях шторок 7 установлены сегменты 1 и 5. Сегмент 1 связан канатом с блоком 4 сельсина-датчика (его ротором) 3. Аналогичную кинематическую связь имеет и другой сегмент 5, связанный через блок 8 со статором сельсина. При повороте шторок ротор и статор сельсина поворачиваются в разные стороны на оси 2 на угол, пропорциональный измеряемому диаметру сортимента, в результате чего на выходе появляется соответствующее напряжение, которое также пропорционально диаметру сортимента. Полученный сигнал поступает в вычислительное устройство.

Длина сортимента в этом случае измеряется косвенным образом:

где v — скорость перемещения сортимента в измерительной системе, см/с; t — время нахождения сортимента в измерительной системе, с.

Фотоэлектрическое измерительное устройство, схема которого приведена на рис. 11.2, состоит из источника света EL, дающего параллельный пучок света, и фотодатчиков VR. Каждый фотоэлемент освещается своим лучом от источника света EL. При пересечении лучей света бревном или хлыстом, диаметр которых определяется, число затемненных фотоэлементов зависит от диаметра бревна или хлыста. Счетная схема CC, на вход которой поступают сигналы от каждого фотоэлемента, выдает сигнал, соответствующий диаметру бревна. Аналогично измеряется длина сортимента.
Для измерения диаметров бревен и их длины можно применить также телевизионный измеритель диаметров (рис. 11.3). Это устройство неконтактного измерения размеров хлыстов, бревен, пиломатериалов состоит из плоского осветителя 1, телевизионной камеры 4 (от обычной промышленной телевизионной установки), преобразователя аналогового сигнала измерения в цифровой код 5 и микроЭВМ 6.

Измеряемый объект, например сортимент 2 диаметром d, перемещается на траверсе 3 транспортера. Сортимент расположен между плоским осветителем 1 и телевизионной камерой 4. Благодаря этому на мишени чувствительного к свету элемента имеются две зоны, одна из которых соответствует тени измеряемого объекта. Размер тени H в плоскости рисунка при прочих равных условиях будет пропорциональным диаметру бревна d:

где k1 — коэффициент пропорциональности.
В телевизионной камере происходит преобразование размера тени в электрический сигнал (импульс) длительностью т. Значение этого сигнала определяется выражением

где k2 — коэффициент пропорциональности размера тени.
В преобразователе аналогового сигнала 5 импульс преобразуется в числовой двоичный код, который передается в микроЭВМ на базе микропроцессора. Микропроцессор ЭВМ преобразует двоичный код в число, соответствующее диаметру круглых лесоматериалов, производя вычисление по формуле

Телевизионный измеритель выполняет несколько десятков и сотен измерений в секунду, т.е. этот датчик автоматически обнаруживает на лесо- и пиломатериалах аномальные отклонения от средних диаметров на некотором интервале. Эти аномалии возникают за счет сучков, траверс транспортера и т.д. Результаты измерений анализируются в микроЭВМ, и все подобные ложные измерения отбрасываются. В настоящее время хлысты диаметром до 60 см могут измеряться этим методом с погрешностью, не превышающей 1 мм.
Телевизионный датчик с микроЭВМ позволяет измерять длину круглых лесо- и пиломатериалов по времени нахождения объекта измерения между осветителем и камерой, а также кривизну хлыстов, движущихся на продольном транспортере.
При поперечной подаче хлыстов, бревен, пиломатериалов под транспортером устанавливают осветительный люк шириной 1 м и несколько телевизионных камер над поперечным транспортером. Телевизионные камеры соединяются с микроЭВМ, при этом измеряются длины и диаметры лесоматериалов в необходимых сечениях.
Телевизионные измерители размеров лесоматериалов с микроЭВМ удобно использовать в системах учета объемов хлыстов, бревен при их движении на продольных и поперечных транспортерах, а также в АСУТП производства лесо- и пиломатериалов.
Для учета овальности сечений круглых лесоматериалов и повышения точности измерений при продольном перемещении леса можно использовать две-три камеры с одной микроЭВМ.
Сканирующая фотоэлектрическая система (рис. 11.4, а) для измерения диаметров сортиментов состоит из источника света 1, параболического зеркала 5, вращающегося зеркала 4, которое находится в фокусе параболического зеркала, и фототранзисторов 3.

Принцип работы устройства основан на считывании фототранзисторами 3 световых импульсов, которые поступают с зеркала 4. При вращении зеркала 4 в первый момент луч света из точки а от параболического зеркала, отражаясь от зеркала 4, воздействует на базу фото транзистора 3, который открывается, и в счетчик импульсов вычислительного устройства поступает один электрический импульс. При втором повороте зеркала 4 луч света воздействует на фототранзистор из точки b, так как сам фототранзистор синхронно перемещается с вращением зеркала 4 (угол падения равен углу отражения) и т.д. Таким образом, происходит считывание световых и преобразованных фототранзисторами электрических импульсов, которые поступают в счетное устройство ЭВМ, где происходит их вычитание из блока памяти. Оставшееся число в блоке памяти соответствует диаметру сортимента 2. С затененного участка параболического зеркала cc' считывания не происходит. Аналогичным образом работает второй фототранзистор (участок а'с').
Измерение длины сортимента основано также на вычитании импульсов в блоке памяти длины сортимента.
При продольном перемещении сортимента 2 в измерительной системе (рис. 11.4, б) происходит перекрывание световых импульсов, поступающих от генератора 6, и фототранзистор 3 закрывается, т.е. вычитание из блока памяти длины сортимента прекращается, что иллюстрируется диаграммой (рис. 11.4, в). Оставшееся число в блоке памяти соответствует длине сортимента. В дальнейшем эта информация поступает в вычислительное устройство ЭВМ.