RU2490591C1

RU2490591C1 - Device to measure the length of long ferromagnetic objects

Info

Publication number: RU2490591C1
Application number: RU2012110130/28A
Authority: RU
Inventors: Петр Николаевич Шкатов; Надежда Ивановна Касимова; Геннадий Анатольевич Касимов; Алексей Валерьевич Ивченко
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-08-20

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: proposed device comprises platform to displace along relatively long object, mark generator, mark detector, mark counter and demagnetisation unit arranged on said platform. Demagnetisation unit is located at platform front in direction of its displacement along long object. Mark generator and mark detector are arranged behind the demagnetisation unit at said platform, in direction from its front to its rear, at preset spacing there between. Mark generator is composed of controlled current pulse source connected in series with electromagnet. Mark detector is composed of magnetically sensitive transducer with its output connected to mark counter and controlled current pulse source control input.

EFFECT: higher accuracy of measurements.

6 cl, 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов (стальных труб, прутков, рельс, канатов, проволок и т.п.) в процессе их изготовления или эксплуатации.The alleged invention relates to measuring technique and is intended to measure the length of linearly extended ferromagnetic objects (steel pipes, rods, rails, ropes, wires, etc.) during their manufacture or operation.

Известно устройство, называемое одометром, для измерения длины пройденного транспортным средством (например, автомобилем) пути [1, 2, 3]. Одометр содержит колесо, катящееся по поверхности измеряемого объекта (например, дороги) и счетчик числа оборотов этого колеса. Недостаток применения одометра для измерения длины многих линейно протяженных объектов заключается в большой погрешности измерения, вызванной возможным проскальзыванием и даже остановкой колеса из-за наличия на поверхности этих объектов смазки, грязи, воды.A device, called an odometer, is known for measuring the length of a path traveled by a vehicle (eg, a car) [1, 2, 3]. The odometer contains a wheel rolling on the surface of the measured object (for example, road) and a counter for the number of revolutions of this wheel. The disadvantage of using the odometer for measuring the length of many linearly extended objects is the large measurement error caused by possible slippage and even stopping of the wheel due to the presence of grease, dirt, water on the surface of these objects.

Наиболее близко по технической сущности к предполагаемому изобретению принятое за прототип устройство [4] для измерения длины движущегося материала, содержащее измерительный элемент, выполненный в виде бесконечной ферромагнитной ленты с отверстиями, транспортирующий орган, фотоэлектрический преобразователь, подключенный к счетчику длины, и прижимное приспособление в виде магнита, установленного с внешней стороны измерительного элемента, ферромагнитная лента имеет форму перевернутой трапеции, верхнее большее основание которой расположено на двух направляющих роликах с буртиками, а нижнее меньшее основание под действием магнитного поля находится в силовом контакте с магнитом, длина которого в направлении подачи материала меньше межосевого расстояния между направляющими роликами, причем расстояние между верхним и нижним участками ленты больше трех диаметров направляющих роликов.Closest to the technical essence of the proposed invention, the prototype device [4] for measuring the length of a moving material, comprising a measuring element made in the form of an endless ferromagnetic tape with holes, a transporting organ, a photoelectric converter connected to a length counter, and a clamping device in the form a magnet mounted on the outside of the measuring element, the ferromagnetic tape has the shape of an inverted trapezoid, the upper larger base of which is lozheno two guide rollers with ribs, and the lower minimal base under the action of the magnetic field is in force contact with the magnet, the length of which in the feed direction of the material is less than the axle distance between the guide rollers, the distance between the upper and lower portions of the tape more than three diameters of the guide rollers.

Однако и это устройство не обладает требуемой надежностью работы из-за неизбежного проскальзывания ферромагнитной ленты относительно объектов с неплоской поверхностью. Вероятность проскальзывания существенно увеличивается при наличии на поверхности объекта смазки, воды, грязи.However, this device also does not have the required reliability due to the inevitable slippage of the ferromagnetic tape relative to objects with a non-planar surface. The likelihood of slippage increases significantly when there is lubricant, water, or dirt on the surface of the object.

Цель изобретения - повышение надежности работы и повышение точности измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов.The purpose of the invention is to increase the reliability and increase the accuracy of measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects.

В предлагаемом устройстве для измерения длины линейно протяжённых ферромагнитных объектов, содержащем платформу, выполненную с возможностью перемещения относительно линейно протяженного объекта, размещенные на платформе блок создания меток и обнаружитель меток, а также счётчик меток, поставленная цель достигается благодаря тому, что оно снабжено блоком размагничивания, установленным в головной части платформы по направлению возможного её движения относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта, за блоком размагничивания на платформе от её головной к хвостовой части последовательно на заданном расстоянии размещены блок создания меток и обнаружитель меток, блок создания меток выполнен в виде последовательно соединенных управляемого источника импульсов тока и электромагнита, обнаружитель меток выполнен в виде магниточувствительного датчика и своим выходом подключен к счётчику меток и к управляющему входу управляемого источника импульсов тока.In the proposed device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects, comprising a platform configured to move relative to a linearly extended object, a marking unit and a label detector located on the platform, as well as a label counter, the target is achieved due to the fact that it is equipped with a demagnetization unit, installed in the head of the platform in the direction of its possible movement relative to a linearly extended ferromagnetic object, behind the demagnetization unit I’m on the platform from its head to the tail part, a label creation unit and a label detector are sequentially placed at a predetermined distance, the label creation unit is made in the form of a serially connected controlled source of current pulses and an electromagnet, the label detector is made in the form of a magnetosensitive sensor and connected to the label counter by its output and to the control input of a controlled current pulse source.

Рекомендуется блок размагничивания выполнить в виде катушки индуктивности, подключённой к источнику переменного тока.It is recommended that the demagnetization unit be made in the form of an inductor connected to an AC source.

В одном из вариантов эта катушка индуктивности может быть выполнена проходной, т.е. охватывать по поперечному сечению линейно протяженный ферромагнитный объект, создавая магнитное поле вдоль оси линейно протяженного ферромагнитного объекта.In one embodiment, this inductor can be made through, i.e. to cover a linearly extended ferromagnetic object over the cross section, creating a magnetic field along the axis of the linearly extended ferromagnetic object.

В другом варианте катушка индуктивности блока размагничивания может быть выполнена накладной, т.е. создавать поперечное к оси линейно протяженного ферромагнитного объекта магнитное поле.In another embodiment, the inductance coil of the demagnetization unit can be made overhead, i.e. to create a magnetic field transverse to the axis of a linearly extended ferromagnetic object.

Возможен вариант блока размагничивания и в виде системы постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов от головной к хвостовой части платформы и последовательно уменьшающейся напряженностью создаваемого этими полюсами магнитного поля в направлении от головной части платформы к хвостовой.A demagnetization unit is also possible in the form of a system of permanent magnets with alternating polarity of the magnetic poles from the head to the tail of the platform and gradually decreasing the magnetic field created by these poles in the direction from the head of the platform to the tail.

Электромагнит рекомендуется выполнить в виде катушки индуктивности накладного типа со стержневым магнитным сердечником.The electromagnet is recommended to be performed in the form of an overhead type inductor with a rod magnetic core.

Проведенные заявителем патентно-литературные исследования не выявили технических решений, содержащих существенные признаки, идентичные или эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства.The patent literature studies carried out by the applicant did not reveal technical solutions containing essential features identical or equivalent to the distinguishing features of the claimed device.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства. Устройство содержит платформу 1, установленную на линейно протяженный ферромагнитный объект 2, установленные на платформе друг за другом в направлении от её головной к хвостовой части блок размагничивания, состоящий из катушки 3 индуктивности, подключенной к источнику 4 переменного тока, электромагнит 5 и магниточувствительный датчик 6. Устройство содержит также счётчик 7 меток и управляемый источник 8 импульсов тока. Магниточувствительный датчик 6 и электромагнит 5 установлены на заданном расстоянии В друг от друга. Выход магниточувствительного датчика 6 подключён ко входам счётчика 7 меток и управляемого источника 8 импульсов тока, выход управляемого источника 8 импульсов тока подключён к электромагниту 5.Figure 1 presents the structural diagram of the inventive device. The device comprises a platform 1, mounted on a linearly extended ferromagnetic object 2, mounted on the platform one after another in the direction from its head to the tail end of the demagnetization unit, consisting of an inductor 3 connected to an AC source 4, an electromagnet 5 and a magnetically sensitive sensor 6. The device also contains a counter of 7 tags and a controlled source of 8 current pulses. The magnetosensitive sensor 6 and the electromagnet 5 are installed at a predetermined distance B from each other. The output of the magnetosensitive sensor 6 is connected to the inputs of the counter 7 labels and a controlled source of 8 current pulses, the output of a controlled source of 8 current pulses is connected to an electromagnet 5.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Платформу 1 устанавливают на линейно протяжённый ферромагнитный объект 2 (например, стальной канат) таким образом, чтобы точка начала отсчёта длины (например, конец стального каната) находилась в катушке 3 индуктивности блока размагничивания, если катушка 3 проходная, или под катушкой 3, если она накладная. Размагничивание проходной катушкой индуктивности более эффективно, но не всегда может быть реализовано из-за необходимости охвата объекта витками катушки. На фиг.1 показан вариант с проходной катушкой 3 индуктивности. Включают источник 4 переменного тока блока размагничивания. Переменный ток протекает по катушке 3 индуктивности блока размагничивания, создавая в ней переменное магнитное поле. Если линейно протяженный ферромагнитный объект 2 перемещать через катушку 3 индуктивности, он будет размагничен этим полем по всей длине и, следовательно, очищен от возможно имевшихся на нем магнитных пятен, которые могли бы быть приняты за метки.The platform 1 is mounted on a linearly extended ferromagnetic object 2 (for example, a steel wire rope) so that the point of reference for the length (for example, the end of the steel wire wire) is located in the inductance coil 3 of the demagnetization unit, if coil 3 is through, or under coil 3, if it waybill. The demagnetization of a feed-through inductor is more efficient, but not always possible due to the need to cover the object with coil turns. Figure 1 shows a variant with a feed-through inductor 3. Turn on the source 4 AC demagnetization unit. Alternating current flows through the inductance coil 3 of the demagnetization unit, creating an alternating magnetic field in it. If a linearly extended ferromagnetic object 2 is moved through the inductor 3, it will be demagnetized by this field along its entire length and, therefore, will be cleared of any magnetic spots that could be mistaken for it.

Такой же эффект будет достигнут при перемещении линейно протяженного ферромагнитного объекта 2 относительно блока размагничивания, выполненного в виде системы постоянных магнитов (не показана) с чередующейся полярностью магнитных полюсов от головной к хвостовой части платформы и последовательно уменьшающейся напряженностью создаваемого этими полюсами магнитного поля в направлении от головной части платформы к хвостовой. Рекомендуется выполнять систему в виде соосно размещенных радиально намагниченных дисков с плавно увеличивающимся диаметром полости. Для размещения объекта 2 во внутренней полости системы намагничивания диски рекомендуется выполнять С-образными, то есть с радиальной прорезью. Преимущество блока размагничивания на основе постоянных магнитов состоит в отсутствии необходимости источника питания, однако блок размагничивания на основе катушки индуктивности, питаемой переменным током, более прост в изготовлении и имеет меньшую стоимость.The same effect will be achieved by moving a linearly extended ferromagnetic object 2 relative to the demagnetization unit, made in the form of a system of permanent magnets (not shown) with alternating polarity of the magnetic poles from the head to the tail of the platform and gradually decreasing the magnetic field created by these poles in the direction from the head parts of the platform to the tail. It is recommended to perform the system in the form of coaxially placed radially magnetized disks with a gradually increasing cavity diameter. To place object 2 in the internal cavity of the magnetization system, it is recommended that the disks be made C-shaped, that is, with a radial slot. The advantage of the demagnetization unit based on permanent magnets is that there is no need for a power source, however, the demagnetization unit based on an inductor powered by alternating current is simpler to manufacture and has a lower cost.

Затем смещают платформу 1 относительно объекта 2 так, чтобы точка начала отсчета длины остановилась под магниточувствительным датчиком 6. Включают управляемый источник 8 импульсов тока, при этом первый импульс тока поступает в электромагнит 5 и под полюсом электромагнита 5 на поверхности линейно протяженного ферромагнитного объекта 2 возникает первое магнитное пятно (метка). Включают устройство перемещения платформы 1 (на фиг.1 не показано) относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2. Магнитная метка проходит под магниточувствительным датчиком бив этот момент сигнал с датчика 6 поступает на счетчик 7 меток и на управляющий вход управляемого источника 8 импульсов тока. Под действием этого управляющего сигнала управляемый источник 8 импульсов тока создает в катушке электромагнита 5 второй импульс тока и на поверхности линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2 возникает второе магнитное пятно (метка) на расстоянии В от первого пятна. При дальнейшем продвижении платформы 1 относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2 процесс циклически повторяется. В конце измерений счетчик 7 меток показывает число обнаруженных меток. Длина объекта в метрах определяется умножением обнаруженного числа меток на величину В.Then the platform 1 is displaced relative to the object 2 so that the point of origin of the length stops under the magnetically sensitive sensor 6. A controlled source of 8 current pulses is turned on, while the first current pulse enters the electromagnet 5 and the first one appears under the pole of the electromagnet 5 on the surface of the linearly extended ferromagnetic object 2 magnetic spot (label). The device for moving the platform 1 (not shown in FIG. 1) is turned on with respect to a linearly extended ferromagnetic object 2. The magnetic mark passes under the magnetically sensitive sensor, after this moment the signal from the sensor 6 is sent to the counter 7 of the marks and to the control input of a controlled source of 8 current pulses. Under the influence of this control signal, a controlled source of 8 current pulses creates a second current pulse in the coil of electromagnet 5 and a second magnetic spot (mark) appears at the distance B from the first spot on the surface of a linearly extended ferromagnetic object 2. With further advancement of the platform 1 relative to the linearly extended ferromagnetic object 2, the process is cyclically repeated. At the end of the measurements, the counter 7 marks shows the number of detected marks. The length of the object in meters is determined by multiplying the detected number of marks by B.

Заявляемое устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов, по сравнению с известными, обеспечивает большую надежность в работе и более точное определение длины объекта, особенно при неблагоприятном состоянии его поверхности. Повышение надежности и точности достигается за счет полностью бесконтактного процесса измерения и нанесения меток непосредственно на поверхность протяженного ферромагнитного объекта, длина которого измеряется.The inventive device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects, in comparison with the known, provides greater reliability and more accurate determination of the length of the object, especially when the adverse condition of its surface. Improving reliability and accuracy is achieved due to the completely non-contact process of measuring and applying labels directly to the surface of an extended ferromagnetic object, the length of which is measured.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Википедия, Одометр.1. Wikipedia, Odometer.

2. Устройство для измерения длины движущегося полосового проката. Патент РФ №2058521, МПК G01B 5/02.2. A device for measuring the length of a moving strip. RF patent No. 2058521, IPC G01B 5/02.

3. Дефектоскоп для неподвижных стальных канатов. Патент РФ №2313084, МПК G01N 27/82.3. Flaw detector for fixed steel ropes. RF patent No. 2313084, IPC G01N 27/82.

4. Устройство для измерения длины движущегося материала.4. Device for measuring the length of a moving material.

Патент РФ №2085830 МПК G01B 7/04; G01B 5/04 (прототип).RF patent No. 2085830 IPC G01B 7/04; G01B 5/04 (prototype).

Claims

1. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов, содержащее платформу, выполненную с возможностью перемещения относительно линейно протяженного объекта, размещенные на платформе блок создания меток и обнаружитель меток, а также счетчик меток, отличающееся тем, что оно снабжено блоком размагничивания, установленным в головной части платформы по направлению возможного ее движения относительно линейно протяженного объекта, за блоком размагничивания на платформе в направлении от ее головной к хвостовой части последовательно на заданном расстоянии друг от друга размещены блок создания меток и обнаружитель меток, блок создания меток выполнен в виде последовательно соединенных управляемого источника импульсов тока и электромагнита, обнаружитель меток выполнен в виде магниточувствительного датчика и своим выходом подключен к счетчику меток и к управляющему входу управляемого источника импульсов тока.1. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects, comprising a platform configured to move relative to a linearly extended object, a marking unit and a label detector located on the platform, as well as a label counter, characterized in that it is provided with a demagnetization unit installed in the head part of the platform in the direction of its possible movement relative to a linearly extended object, behind the demagnetization block on the platform in the direction from its head to tail hour and a tag creation unit and a tag detector are sequentially arranged at a predetermined distance from each other, the tag generation unit is made in the form of a serially connected controlled source of current pulses and an electromagnet, the tag detector is made in the form of a magnetically sensitive sensor and is connected to the tag counter and to the control input of the controlled input current pulse source.

2. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов по п.1, отличающееся тем, что электромагнит выполнен в виде катушки индуктивности накладного типа со стержневым ферромагнитным сердечником.2. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects according to claim 1, characterized in that the electromagnet is made in the form of an overhead type inductance coil with a rod ferromagnetic core.

3. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок размагничивания выполнен в виде катушки индуктивности, подключенной к источнику переменного тока.3. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects according to claim 1 or 2, characterized in that the demagnetization unit is made in the form of an inductor connected to an alternating current source.

4. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов по п.3, отличающееся тем, что катушка индуктивности в блоке размагничивания выполнена накладной.4. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects according to claim 3, characterized in that the inductance coil in the demagnetization unit is made overhead.

5. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов по п.3, отличающееся тем, что катушка индуктивности в блоке размагничивания выполнена проходной.5. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects according to claim 3, characterized in that the inductance coil in the demagnetization unit is made through.

6. Устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок размагничивания выполнен в виде системы постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов от головной к хвостовой части платформы и последовательно уменьшающейся напряженностью создаваемого этими полюсами магнитного поля в направлении от головной части платформы к хвостовой. 6. A device for measuring the length of linearly extended ferromagnetic objects according to claim 1 or 2, characterized in that the demagnetization unit is made in the form of a system of permanent magnets with alternating polarity of the magnetic poles from the head to the tail of the platform and gradually decreasing the magnetic field created by these poles in direction from the head of the platform to the tail.