Устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ДИАМЕТРА КВАЗИКРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Автор Ярмолович Вячеслав Алексеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов, содержащее первый шторочный механизм устройства с вертикальный шторкой, закрепленный на оси первый магнит, неподвижные магниточувствительные элементы, отличающееся тем, что на оси вертикальной шторки закреплен второй магнит, параллельно первому с зазором и сонаправленными магнитными полюсами последовательно первому механизму установлен механизм второго шторочного устройства с двумя одинаковыми шторками,открывающимися горизонтально, на осях которых закреплены пары магнитов аналогично указанным, а магниточувствительные элементы выполнены в виде датчиков Холла и размещены в зазорах пар магнитов в их центрах по одному, причем пластины датчиков Холла расположены в вертикальной плоскости, а нормали к магнитам при закрытых шторках образуют угол-45 с соответствующими плоскостями пластин датчиков Холла, так что при повороте любой из шторок в диапазоне от нуля угловых градусов до 90, уголизменяется в диапазоне от 45 до 45.(56) 1. Патент 2043602, МПК 01 21/10, 1995. 2. Свидетельствона полезную модель 23977 1, МПК 01 7/02, 2002 (прототип). 100972014.06.30 Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения диаметров квазикруглых лесоматериалов, преимущественно в составе автоматизированных систем учета и управления технологическими процессами производства лесоматериалов. Известен фотоэлектрический измеритель размеров объекта 1, разработанный для измерения диаметров круглых лесоматериалов. Он содержит генератор импульсов, два счетчика импульсов, постоянное запоминающее устройство, два дешифратора, матрицы ключей и усилителей, линейки излучателей и фотоэлектрических приемников, выполненных с неодинаковыми периодами размещения элементов, одновременно включенных по некоторому правилу только по одному в каждой линейке с тактом колебаний генератора,причем генератор импульсов, первый счетчик импульсов по первому входу, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, первый дешифратор, матрица ключей и передающая линейка включены последовательно, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, второй дешифратор, матрица усилителей по первому входу и второй счетчик импульсов по первому входу также соединены последовательно, кроме того, постоянное запоминающее устройство по второму выходу соединено со счетчиками импульсов по вторым входам, а линейка приемников соединена со вторым входом матрицы усилителей. Недостатком этого устройства является низкая точность измерений, если лесоматериал имеет не строго круглую форму в поперечном сечении, а также низкая надежность и крайне высокая сложность в применении из-за большого числа фотоэлектрических приемников и излучателей, расположенных в линейках по определенному закону, и использования матрицы усилителей, матрицы ключей. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является датчик измерения диаметров круглых лесоматериалов 2, включающий шторочное устройство,на оси которого жестко закреплен магнит, который имеет возможность взаимодействия с герконами, расположенными по кривой в немагнитном сегменте (прототип). Недостатком этого устройства является низкая точность измерений из-за дискретности измерений, определяемой количеством герконов. Кроме того, измеряться может диаметр исключительно круглых лесоматериалов, а на практике лесоматериал не совсем круглый, а квазикруглый, который более точно можно характеризовать средним диаметром,т.е. усреднением по измерениям хотя бы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Задачей, решаемой в настоящей полезной модели, является повышение точности измерений диаметра круглых лесоматериалов и расширение функциональных возможностей за счет измерения среднего диаметра для квазикруглых лесоматериалов. Устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов содержит первый шторочный механизм устройства с вертикальный шторкой, закрепленный на оси первый магнит, неподвижные магниточувствительные элементы. Он отличается тем, что на оси вертикальной шторки закреплен второй магнит параллельно первому с зазором и сонаправленными магнитными полюсами последовательно первому механизму установлен механизм второго шторочного устройства с двумя одинаковыми шторками, открывающимися горизонтально, на осях которых закреплены пары магнитов, аналогично указанным, а магниточувствительные элементы выполнены в виде датчиков Холла и размещены в зазорах пар магнитов в их центрах по одному, причем пластины датчиков Холла расположены в вертикальной плоскости, а нормали к магнитам при закрытых шторках образуют угол-45 с соответствующими плоскостями пластин датчиков Холла, так что при повороте любой из шторок в диапазоне от нуля угловых градусов до 90 уголизменяется в диапазоне от минус 45 до 45. Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявляемой полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило 2 100972014.06.30 выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, комплексный анализ изложенных отличительных признаков конструкции устройства показывает, что они являются существенными и находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом. Из уровня техники не выявлено технических решений, отличительные признаки которых в совокупности обеспечивают решение поставленной задачи в заявляемой полезной модели. По мнению авторов, устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов содержит вышеприведенный ряд новых и отличительных элементов, позволяющих реализовать выполнение поставленной комплексной задачи по сравнению с прототипом и выявленными аналогами. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию новизна по действующему законодательству. Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1-4. На фиг. 1 изображен механизм вертикального шторочного устройства. На фиг. 2 изображен механизм горизонтального шторочного устройства. На фиг. 3 приведено расположение магнитов, образующих квазиоднородное магнитное поле, относительно датчика Холла. На фиг. 4 приведена типичная зависимость относительного выходного сигнала с датчика Холла / от углов поворота шторок , ,и угла наклона нормали к магнитамк плоскости пластины Холла от угла , где- ЭДС Холла,- максимально возможная ЭДС Холла для данного датчика при угле поворота 90. Устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов содержит первый шторочный механизм устройства, который включает следующие основные элементы вертикальную шторку 1 длиной 1 (вектор силы тяжестинаправлен вертикально вниз), ось 2 поворота указанной шторки, две вертикальные стойки 3, неподвижный датчик Холла 4, находящийся в центре зазора между двумя параллельными магнитами 5, установленными жестко на оси 2 с возможностью совместного поворота с указанной осью. Полюса магнитов 5 сонаправлены, так что в их зазоре создается квазиоднородное магнитное поле, которое поворачивается относительно датчика Холла 4 при повороте вертикальной шторки 1 на угол . Шторка 1 поворачивается на уголвследствие прохождения через нее квазикруглого образца лесоматериала 6 со скоростью(например, на ленте транспортера). Последовательно первому шторочному механизму установлен механизм второго шторочного устройства с двумя одинаковыми шторками 7 и 8 длиной 2, открывающимися горизонтально, с пружинами самовозврата шторок в закрытое состояние (пружины не изображены). Шторки 7 и 8 закреплены жестко на осях 9 и 10 соответственно. На оси 9 закреплена пара магнитов 11, установленных параллельно друг другу с зазором, в центре которого размещен неподвижно датчик Холла 12. Полюса магнитов 11 сонаправлены так,что в их зазоре создается квазиоднородное магнитное поле, которое поворачивается относительно датчика Холла 12 при повороте горизонтальной шторки 7 на угол . На оси 10 закреплена пара магнитов 13, установленных параллельно друг другу с зазором, в центре которого размещен неподвижно датчик Холла 14. Полюса магнитов 13 сонаправлены так, что в их зазоре создается квазиоднородное магнитное поле, которое поворачивается относительно датчика Холла 14 при повороте горизонтальной шторки 8 на угол . Вследствие несимметричного прохождения образца квазикруглого лесоматериала 6 через шторки 7 и 8 углы их поворотаимогут отличаться по величине. На примере первого шторочного механизма устройства рассмотрим принцип установки магнитов относительно датчика Холла при закрытой шторке (первоначальное положение), приведенный на фиг. 3. Пластина датчика Холла 4 устанавливается параллельно шторке 1. Магниты устанавливаются так, чтобы вектор нормалик рабочей поверхности 3 100972014.06.30 магнитов 5 составлял угол-45 с плоскостью пластины датчиков Холла 4. Таким образом, при повороте шторки 1 в диапазоне от нуля угловых градусов до 90 уголизменяется в диапазоне от 45 до 45. В этом диапазоне углов поворота выходной сигнал ,пропорциональный , близок к линейной зависимости от угла , что представлено на фиг. 4. Такой же принцип установки магнитов относительно соответствующих им датчиков Холла сохраняется и для других шторок 7 и 8. Таким образом, пластины датчиков Холла расположены в вертикальной плоскости, а нормали к магнитам при закрытых шторках образуют угол 45 с соответствующими плоскостями пластин датчиков Холла, так что при повороте любой из шторок в диапазоне от нуля угловых градусов до 90, угол со изменяется в диапазоне от 45 до плюс 45. Устройство для измерения среднего диаметра квазикруглых лесоматериалов работает следующим образом. Шторка 1 поворачивается в вертикальной плоскости на уголвследствие прохождения через нее квазикруглого образца лесоматериала 6 со скоростью(например, на ленте транспортера). Величина углаопределяется по показаниям ЭДС Холла с датчика 4. Диаметр образца лесоматериала 1 в вертикальном направлении его сечения вычисляется по формуле 11(-). Затем лесоматериал последовательно проходит второй шторочный механизм. При этом шторки 9 и 8 отклоняются соответственно на углыи . Величины этих углов определяются по показаниям датчиков Холла 12 и 14 соответственно. Диаметр образца лесоматериала 2 в горизонтальном направлении его сечения вычисляется по следующей формуле 22(1-)2(1-). Средний диаметр образца лесоматериала ср в искомом поперечном сечении можно вычислить как полусумму диаметров в двух взаимно перпендикулярных направлениях сечения, т.е. ср(12)/2. В условиях подключения датчиков Холла через аналогово-цифровые преобразователи к микропроцессору можно проводить мониторинг зависимости среднего диаметра лесоматериалов по их длине. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает решение поставленной задачи по повышению точности измерений диаметра круглых лесоматериалов и расширению функциональных возможностей за счет измерения среднего диаметра для квазикруглых лесоматериалов. Следовательно, заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и может быть наиболее целесообразно использована для измерения диаметров квазикруглых лесоматериалов в составе автоматизированных систем учета и управления технологическими процессами производства лесоматериалов. Исходя из вышеизложенного, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в приведенной формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов,поэтому заявляемое устройство соответствует требованию промышленная применимость по действующему законодательству. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5