CS257670B1

CS257670B1 - Connection to the measurement of the wall thickness of products made of dielectric material, especially glass products, by means of a capacitive sensor

Info

Publication number: CS257670B1
Application number: CS861244A
Authority: CS
Inventors: Ales Novak
Original assignee: Ales Novak
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS124486A1

Abstract

Řešeni se týká zapojeni k měření tlouštky stěny výrobků, zejména skleněných výrobků, pomocí kapaoitního snímače, zapojeného v ladicím obvodu měřícího oscilátoru. Zapojeni spočívá v daném vzájemném propojení kapacitního snímače, měřícího oscilátoru, inspekčního hradla, korekčního hradla, korekčního čítače, korekční paměti, měríoího Čitače, měřicí paměti, řídicího bloku, korekčního generátoru a inspekčního generátoru. Využitím zapojení se prakticky vylučuje vliv dlouhodobého driftu kmitočtu měřicího osoilátoru na přesnost měření. Zapojeni je určeno především k průběžnému sledování tlouštky stěn výrobků a je vhodné pro spolupráci se zařízením výpočetní techniky a automatlokými systémy řízení teohnologiokýoh procesů.The solution concerns a connection for measuring the wall thickness of products, especially glass products, using a capacitive sensor connected in the tuning circuit of the measuring oscillator. The connection consists in the given mutual connection of the capacitive sensor, measuring oscillator, inspection gate, correction gate, correction counter, correction memory, measuring counter, measuring memory, control block, correction generator and inspection generator. By using the connection, the influence of long-term drift of the frequency of the measuring oscillator on the measurement accuracy is practically eliminated. The connection is intended primarily for continuous monitoring of the wall thickness of products and is suitable for cooperation with computer equipment and automatic control systems of technological processes.

Description

Vynález se týká zapojení k měření tloušťky stěny výrobků z dielektrlckého materiálu, zejména skleněných výrobků, pomocí kapacitního snímače zapojeného v ladicím obvodu měřícího oscilátoru·The invention relates to a circuit for measuring the wall thickness of dielectric material products, in particular glass products, by means of a capacitive sensor connected in the tuning circuit of the measuring oscillator.

Přiložením stěny výrobku na př· skleněné lahve k elektrodám kapacitního snímače, neboli zařazením výrobku do obvodu kapacitního snímače dojde ke změně kapaoity kapacitního snímače a v důsledku toho i ke změně kmitočtu měřícího oscilátoru, která je mírou tloušťky stěny měřeného výrobku. U dosud známých zapojení, založených na přímém měření kmitočtu měřícího oscilátoru, je měření zatěžováno chybou, vyplývající z dlouhodobého driftu kmitočtu měřícího oscilátoru, na př· vlivem teploty a vlhkosti okolního prostředí, stárnutím a opotřebením součástí a pod· Aby se vliv dlouhodobého driftu kmitočtu měřícího oscilátoru eliminoval, používají se korekční obvody, kterými se výphozí kmitočet měřícího oscilátoru v době, kdy je měřený výrobek mimo kapacitní snímač, dostavuje na původní hodnotu· Tuto korekci lze provádět buá ručně, což vyžaduje neustálou přítomnost obsluhy, nebo automaticky složitými zpětnovazebními obvody· Problém se komplikuje tím, že změna kmitočtu měřícího osoilátoru vlivem měřeného výrobku je podstatně menší než je pracovní kmitočet měřícího oscilátoru, obvykle o několik řádů. I dlouhodobý drift kmitočtu měřícíhoBy attaching the product wall to the glass bottles to the capacitance sensor electrodes, or by placing the product in the capacitance sensor circuit, the capacitance of the capacitance sensor will change and consequently the frequency of the measuring oscillator, which is a measure of the wall thickness of the product. In prior art circuits based on direct measurement of the measuring oscillator frequency, the measurement is subject to error due to the long-term drift of the measuring oscillator frequency, due to ambient temperature and humidity, aging and wear of components, etc. oscillator is eliminated, correction circuits are used to eject the frequency of the measuring oscillator while the measured product is outside the capacitive sensor, to the original value · This correction can be done either manually, requiring constant operator presence, or automatically complex feedback circuits · Problem is complicated by the fact that the change in the frequency of the measuring oscillator due to the product being measured is substantially smaller than the operating frequency of the measuring oscillator, usually by several orders of magnitude. Even long-term drift of the measuring frequency

25.767025.7670

- 2 oscilátoru může až několikanásobně převyšovat změnu kmitočtu měřícího oscilátoru vlivem měřeného výrobku. Takové zapojení je značně složité a jeho realizace je nákladná.- 2 oscillators can exceed several times the frequency change of the measuring oscillator due to the measured product. Such involvement is very complex and costly to implement.

Uvedená nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kapacitní snímač je napojen na měřící osoilátor, jehož výstup je připojen jednak ke vstupu inspekčního hradla a jednak ke vstupu korekčního hradla, jehož výstup je připojen k přímému Čítacímu vstupu korekčního čítače, jehož výstup je spojen se vstupem korekční paměti, jejíž výstup je připojen předvolbovým vstupem k měřícímu čítači. Výstup měřícího čítače je připojen na vstup měřící paměti. Výstup inspekčního hradla je připojen ke zpětnému čítacímu vstupu měřícího čítače. Řídící blok je připojen jedním výstupem na vstup korekčního generátoru a svým druhým výstupem na vstup inspekčního generátoru. Korekční generátor je dále spojen svým nulovacím korekčním výstupem s nulovacím vstupem korekčního čítače, hradlovacím korekčním výstupem s druhým vstupem korekčního hradla a přepisovaoím korekčním výstupem s hodinovým korekčním vstupem korekční paměti. Inspekční generátor je spojen svým nulovacím inspekčním výstupem s nastavovacím vstupem měřícího čítače, dále svým hradlovacím inspekčním výstupem s druhým vstupem inspekčního hradla a přepisovacím inspekčním výstupem s hodinovým měřícím vstupem měřící paměti.These disadvantages are eliminated or substantially reduced by the circuit according to the invention, which consists in that the capacitive sensor is connected to a measuring oscillator whose output is connected both to the inspection gate input and to the correction gate input whose output is connected to a direct reading input. the correction counter, the output of which is connected to the input of the correction memory, the output of which is connected by a preset input to the measuring counter. The output of the measuring counter is connected to the input of the measuring memory. The inspection gate output is connected to the return counter input of the meter counter. The control block is connected with one output to the correction generator input and its other output to the inspection generator input. The correction generator is further coupled by its reset correction output to the correction counter reset input, the gating correction output with the second correction gate input, and the write correction output to the clock correction input of the correction memory. The inspection generator is connected by its reset inspection output to the setting input of the meter counter, its gating inspection output to the second inspection gate input, and the transcript inspection output to the hourly measurement input of the measurement memory.

Využitím vynálezu se prakticky vylučuje vliv dlouhodobého driftu kmitočtu měřícího oscilátoru na přesnost měření. Poněvadž měření je realizováno číslicovými obvody, odpadají složité analogové obvody. Přesnost měření změny kmitočtu měřícího oscilátoru vlivem měřeného výrobku je tak vysoká, že výsledná přesnost měření tloušťky dielektrického materiálu jev podstatě určena pouze vlastnostmi měřeného výrobku, kapacitního snímače a měřícího oscilátoru.The invention practically eliminates the influence of the long-term drift frequency of the measuring oscillator on the measurement accuracy. Since the measurement is realized by digital circuits, there are no complicated analog circuits. The accuracy of the measurement oscillator frequency variation due to the product being measured is so high that the resulting accuracy of the dielectric material thickness measurement is essentially determined only by the properties of the product being measured, the capacitive sensor and the measurement oscillator.

Uvedené zapojení je určeno především k průběžnému sledování tloušťky stěn výrobku a je vhodné pro spolupráci se zařízením výpočetní techniky a automatickými systémy řízení technologických procesů.This connection is intended primarily for continuous monitoring of the product wall thickness and is suitable for cooperation with computer equipment and automatic technological process control systems.

Příkladné provedení vynálezu je popsáno dále a schematicky znázorněno na připojených výkresech, z niohž představuje obr. 1. blokové schéma zapojení, obr. 2. časový průběh korekčního měření a obr. 3. časový průběh Inspekčního měření.An exemplary embodiment of the invention is described below and schematically shown in the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a block diagram, FIG. 2 is a timing of the correction measurement and FIG. 3 is a timing of the Inspection Measurement.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Kapacitní snímač £ (obr. 1) sestávající ze dvou elektrod, jejichž Čelní plochy přiléhají k měřenému místu stěny výrobku, na př. skleněné lahve, je napojen na vstup měříoího oscilátoru 2, který je připojen jednak ke vstupu inspekčního hradla 2 a jednak ke vstupu korekčního hradla £. Výstup korekčního hradla £ je připojen na vstup korekčního čítače 2, a to přímým čítaoím vstupem 5Í. Výstup korekčního čítače 2 je spojen se vstupem korekční paměti 6, jejíž výstup je připojen předvolbovým vstupem 70 na měřící čítač £. Zpětný čítači vstup 71 měříoího čítače £ je připojen k výstupu inspekčního hradla 2· Výstup měříoího čítače X je dále spojen se vstupem měříoí paměti 8. Přitom řídicí blok 2 sledování polohy výrobku, na př. skleněných lahví, je připojen jednak ke vstupu korekčního generátoru 10 a jednak ke vstupu Inspekčního generátoru 11. Korekční generátor 10 je svým nulovaoím korekčním výstupem 101 připojen k nulovacímu vstupu 52 korekčního čítače 2» dále hradlovacím korekčním výstupem 102 ke zbývajícímu vstupu korekčního hradla £ a přepis ovaoím korekčním výstupem 103 k hodinovému korekčnímu vstupu 61 korekční paměti 6. Inspekční generátor 11 je připojen svým nulovacím inspekčním výstupem 111 k nastavovacímu vstupu 72 měříoího čítače J, hradlovaoím inspekčním výstupem 112 ke zbývají oí mu vstupu inspekčního hradla 2 a přepisovaoím inspekčním výstupem 113 k hodinovému měřícímu vstupu 81 měříoí paměti 8.The capacitive sensor 6 (FIG. 1), consisting of two electrodes whose front faces abut the product wall to be measured, for example glass bottles, is connected to the input of the measuring oscillator 2, which is connected both to the input of the inspection gate 2 and to the input correction gate £. The output of the correction gate 6 is connected to the input of the correction counter 2 by a direct counter input 51. The output of the correction counter 2 is connected to the input of the correction memory 6, the output of which is connected by a preset input 70 to the measurement counter 6. The counter counter 71 of the metering counter 6 is connected to the output of the inspection gate 2. The output of the metering counter X is further connected to the input of the metering memory 8. The product position control control block 2 on glass bottles is connected to the input of the correction generator 10 and on the other hand to the input of the Inspection Generator 11. The correction generator 10, with its reset correction output 101, is coupled to the reset input 52 of the correction counter 2, further by a gate correction output 102 to the remaining correction gate input 4 and overwrite the correction output 103 to the clock correction input 61. 6. The inspection generator 11 is connected by its reset inspection output 111 to the setting input 72 of the metering counter J, by the gate inspection output 112 to the remaining inspection gate input 2, and by overwriting the inspection output 113 to the hourly measurement input 81 of the measurement memory 8.

- 4 Zapojení funguje následovně- 4 Wiring works as follows

Na dopravním pásu se pohybuje měřený výrobek, na př. skleněné lahve. Řídící blok % (obr. 1) sleduje polohu proměřovaných laljví. V případě, že v dosahu kapacitního snímače £ není žádná láhev, spustí řídící blok % činnost korekčního generátoru 10 a probíhá korekční měření (obr. 2). V případě, že měřená láhev je zařazena v obvodu kapacitního snímače £ spustí řídící blok 2 činnost inspekčního generátoru 11 a probíhá inspekční měření (obr. 3)·The product to be measured is moved on the conveyor belt, eg glass bottles. The control block% (Fig. 1) monitors the position of the measuring tubes. If there is no cylinder within the range of the capacitive sensor 8, the control block% starts the operation of the correction generator 10 and the correction measurement takes place (FIG. 2). If the measured bottle is included in the circuit of the capacitive sensor 8, the control block 2 starts the operation of the inspection generator 11 and the inspection measurement is carried out (Fig. 3).

Zapojení podle vynálezu tedy realizuje měření ve dvou ča sovýoh intervalech. Během korekčního měření, při němž je skle něná láhev mimo kapacitní snímač £, je signál z výstupu měřícího oscilátoru 2 přiveden k přímému čítacímu vstupu 51 korekčního čítače 2» čítajícího v přímém směru. Během inspekčního měření, při němž je měřená láhev v obvodu kapacitního snímače £, je signál z výstupu měřícího oscilátoru 2 přiveden ke zpětnému čítacímu vstupu 71 měřícího čítače χ, čítajícího od dříve načítané hodnoty ve zpětném směru.Thus, the circuit according to the invention carries out measurements at two time intervals. During the correction measurement, in which the glass bottle is outside the capacitive sensor 6, the signal from the output of the measuring oscillator 2 is applied to the direct count input 51 of the correction counter 2 counting in a straight direction. During an inspection measurement in which the measured bottle is in the circuit of the capacitive sensor 8, the signal from the output of the measuring oscillator 2 is applied to the reverse counting input 71 of the measuring counter χ, counting from the previously read value in the reverse direction.

Předpokládejme, že v dosahu kapacitního snímače £ není žádná láhev a je tedy spuštěnu korekční generátor £0. Dobu, po kterou je korekční generátoryspuštěn, označme jako korekční interval Kj (obr. 2). Během tohoto korekčního intervalu Kj se na výstupech korekčního generátoru 10 generují signály, které přehledně zobrazuje časový diagram (obr. 2). Nejdříve se na nulovacím korekčním výstupu 101 korekčního generátoru 10 vytvoří krátký nulovací impulz, který je přiveden na nulovací vstup 52 korekčního čítače 2 ^a tím se vynuluje korekční čítač 2· Potom se vytvoří signál o úrovnfi logické jedničky na hradlovacím korekčním výstupu 102 korekčního generátoru 10. jehož doba trvání tvořící nulovací periodu je přesně určena. Během této nulovací periody Pjj je otevřeno korekční hradlo £, přes něž je přiváděn signál z výstupu měřícího ossilátoru 2 na přímý čítači vstup 51 korekčního čítače 2· P° ukončení nulovací periody P^ se korekční hradlo £ uzavře a čítání je skončeno. Obsah korekčního čítače £ je nyní dán kmitočtem měřícího oscilátoru £ během právě uplynulé nulovací β» periody Pjj a dobou jejího trvání* Poté je vytvořen krátký přepisovací impulz na přepiaovacím korekčním výstupu 103 korekčního generátoru £0, který je přiveden na hodinový korekční vstup 61 korekční paměti 6 a tím se obsah korekčního čítače £ zapíše do korekční paměti 6. Potom se opět na nulovacím korekčním výstupu 101 korekčního generátoru 10 vytvoří krátký nulovaoí impulz a celý děj, tvořící úplné korekční měření Ujgyj se neustále periodicky opakuje po celou dobu trvání korekčního intervalu Kj, Jakmile je korekční interval Kj ukončen, tvorba všech signálů na výstupech korekčního generátoru 10 se přeruší. Tím se přeruší právě probíhající korekční měření a v korekční paměti zůstává zachován stav odpovídající předcházejícímu úplnému korekčnímu měření U^,Suppose that there is no cylinder within the range of the capacitive sensor, and that the correction generator 60 is triggered. Let us denote the time for which the correction generator is started as the correction interval Kj (Fig. 2). During this correction interval K i, signals are generated at the outputs of the correction generator 10, which clearly shows the timing diagram (Fig. 2). First, a short reset pulse is generated at the reset correction output 101 of the correction generator 10, which is applied to the reset input 52 of the correction counter 2 ^, thereby resetting the correction counter 2. Then a logic level 1 signal is generated at the gating correction output 102 of the correction generator 10. whose duration of the zeroing period is precisely determined. During this reset period P1, the correction gate 6 is opened, through which the signal from the output of the measuring oscillator 2 is applied to the direct counter input 51 of the correction counter 2. The end of the reset period P1 closes the correction gate 6 and the counting is complete. The content of the correction counter nyní is now given by the frequency of the measuring oscillator během during the just past reset period β »and the duration thereof. Then a short rewrite pulse is generated at the override correction output 103 of the correction generator 00. Then, a short reset pulse is generated at the reset correction output 101 of the correction generator 10, and the entire process forming the complete correction measurement Ujj is repeated periodically for the duration of the correction interval Kj. Once the correction interval K i is complete, all signals at the outputs of the correction generator 10 are interrupted. This interrupts the current correction measurement and the state corresponding to the previous complete correction measurement U U remains in the correction memory.

Korekční interval Kj je řídícím blokem £ ukončen, když se ke kapacitnímu snímači £ přiblíží skleněná láhev. Jakmile je . láhev spolehlivě v obvodu kapacitního snímače £, je řídícím blokem £ spuštěn inspekční generátor ££· Dobu, po kterou je inspekční generátor 11 spuštěn..označme jako inspekční interval lj. Během tohoto inspekčního intervalu lj. se na výstupech inspekčního generátoru 11 generují signály, které přehledně zobrazuje časový diagram (obr, 3)· Nejdříve se na nulovacím inspekčním výstupu 111 inspekčního generátoru 11 vytvoří krátký nulovaoí impulz, kteiý je přiveden na nastavovací vstup 72 měřícího čítače £ a tím se přes předvolbový vstup £0 měřícího čítače £ zapíše do měřícího čítače £ stav korekční paměti £, odpovídající poslednímu úplnému korekčnímu měření U^· Následně se vytvoří signál o úrovni logické jedničky na hradlovaoím inspekčním výstupu 112 inspekčního generátoru 11. .1ehož doba trvání , tvořící čítaoí periodu Pg je. přesně určena. Během této čítači periody Pg je otevřeno inspekční hradlo £, přes něž je přiváděn signál ž výstupu měřícího oscilátoru 2 na zpětný čítaoí vstup 71 měřicího čítače £. Po ukončení čítači periody Pg se inspekční hradlo £ uzavře a čítání je skončeno, Je-li doba trvání čítaoí periody Pg a nulovací periody P_N shodná, je nyní obsah měřícího čítače £ úměrný rozdílu kmitočtu měřícího osoilátoru 2 v době posledního úplného korekčního. měření a v době právě proběhlé čítaoí periody Pg, — 6 ** tedy změně kmitočtu měřícího oscilátoru 2 vlivem měřeného objektu· Nebudou-li dgby trvání čítači periody Pg a nulovací periody -N shodné, bude tato závislost složitější, vždy však bude výsledný obsah měřícího čítače χ funkcí doby trvání nulovací periody JPjí» doby trvání citaci periody Pg a kmitočtu měřícího oscilátoru 2 v době posledního úplného korekčního měření a kmitočtu měřícího oscilátoru 2 v době právě proběhlé čítaoí periody Pg. Po ukončení čítači periody Pg je vytvořen krátký přepisovací impulz na přepisovacím inspekčním výstupu 113 inspekčního generátoru 11, který je přiveden na hodinový měřící vstup 81 měřící paměti 8 a tím se obsah měřícího čítače χ zapíše do měřící paměti 8. Potom se opět na nulovaoím inspekčním výstupů 111 inspekčního generátoru 11 vytvoří krátký nulovací impulz a celý děj, tvořící jedno úplné inspekční měření Uj^, ^s® ^neus^ále periodicky opakuje^ jak je zřejmé z časového diagramu· Přitom se měřená láhev otáčí pomocí jednoduohého mechanizmu a tak dojde k proměření tloušťky stěny lahve po celém jejím obvodu· Jakmile je láhev proměřena, řídící blok 2 ukončí inspekční interval a proměřená láhev se pak vzdálí od kapacitního snímače £· Jakmile je láhev dostatečně vzdálena od kapacitního snímače £, takže jej již nemůže ovlivnit, řídící blok 2 spustí nový korekční interval Kj·The correction interval Kj is terminated by the control block 6 when a glass bottle approaches the capacitive sensor 6. Once it is. For example, the inspection generator 11 is actuated by the control block 8, the time the inspection generator 11 is started. During this inspection interval lj. First, a short reset pulse is generated at the reset inspection output 111 of the inspection generator 11, which is fed to the setting input 72 of the metering counter and thus via a preselection. the input 70 of the counter 6 writes to the counter 6 the state of the correction memory 8 corresponding to the last complete correction measurement U1. Subsequently, a logic level 1 signal is generated at the gate inspection output 112 of the inspection generator 11, the duration of which constitutes the counter period Pg. Yippee. precisely determined. During this counter of the period Pg, an inspection gate 6 is opened, through which the output signal of the output of the measuring oscillator 2 is applied to the return counter 71 of the measuring counter. After completion of the counting period Pg £ inspection gate is closed and the count is finished, If the duration of the period Pg čítaoí reset period P and _N are identical, it is now the contents of the measuring counter £ proportional to the frequency difference measuring osoilátoru 2 at the time of the last full correction. • if the dgby duration of the counter period Pg and the zero period is not the same, this dependence will be more complicated, but the resulting content of the measurement will always be counters χ functions of the duration of the zeroing period JP, the duration of the citation of the period Pg and the frequency of the measuring oscillator 2 at the time of the last complete correction measurement and the frequency of the measuring oscillator 2 at the time of the current period Pg. After completion of the counter period Pg, a short write pulse is generated on the transcript inspection output 113 of the inspection generator 11, which is applied to the clock measurement input 81 of the measurement memory 8, and the contents of the measurement counter χ are written to the measurement memory 8. 111 of the inspection of the generator 11 creates a short reset pulse and the whole process constituting one full inspection measurement Uj ^, ^s ® ^Neus ^ Aw periodically repeated ^ as is apparent from the timing chart · In this case, the measured cylinder rotates through jednoduohého mechanism and thus will measure the wall thickness · After the bottle is measured, the control block 2 terminates the inspection interval and the measured bottle then moves away from the capacitive sensor £ · As soon as the bottle is far enough away from the capacitive sensor £ to be unaffected, the control block 2 starts a new reaction interval Kj ·

Při průběžném měření lahví nebo výrobků pohybujících se na dopravním pásu, může být připojen na měřící paměť 8 vyhodnocovací obvod, podávající informaci o právě probíhajícím měření· Za měřící pamětí 8 může být rovněž zařazen nenáročný obvod, který zajišťuje vyřazení nevyhovujících výrobků.During continuous measurement of bottles or products moving on the conveyor belt, an evaluation circuit can be connected to the measuring memory 8, providing information on the measurement in progress. A simple circuit can also be placed downstream of the measuring memory 8 to ensure the rejection of non-compliant products.

Claims

SUBJECT

Connection for measuring the wall thickness of dielectric products, especially glass products, by means of a capacitive sensor connected in the tuning circuit of the measuring oscillator, characterized in that the capacitive sensor (1) is connected to the measuring oscillator (2), the output of which is connected and an output of the correction gate (4), the output of which is connected to a direct counter input (51) of the correction counter (5), whose output is connected to the input of the correction memory (6), the output of which is connected by a preset input (70) to a metering counter (7), the output of which is connected to the input of the metering memory (8); in addition, the output of the inspection gate (3) is connected to the return counter (71) of the metering counter (7); 9) is connected by one output to the input of the correction generator (10) and the other output to the input of the inspection generator (11) and in addition to the orifice generator (10) is further coupled by its reset correction output (101) to the reset input (52) of the correction counter (5), the gate correction output (102) to the remaining correction gate input (4) and the override correction output (103) to the clock by the correction input (61) of the correction memory (6), while the Inspection Generator (11) is connected by its resetting Inspection Output (111) to the setting input (72) of the counter (7), then by the Gate Inspection Output (112) with the remaining Inspection Gate input. (3) a transcript inspection output (113) with a clock measurement input (81) of the memory memory (8) ·