Дефектоскоп для контроля изделий в процессе их движения

ЯО 1132215 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1(51) 0 01 И 27 90 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) И.Ю.Быховский и В.Ф,Федоровский (71) Куйбышевский электротехнический институт связи(56) 1.Авторское свидетельство СССР 9 678401, кл. 0 01 Н 27/90, 1979.2. Авторское свидетельство СССР 9 896536,кл, о 01 Н 27/90,1982 (прототип).(54)(57) ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИИ В ПРОЦЕССЕ ИХ ДВИЖЕНИЯ, содержащий трубопровод, последовательно установленные вдоль оси последнего первый и второй вспомогательные преобразователи .и измерительный преобразователь, последовательно соединенные блок измерения, арийметико-логический блок и исполнительный механизм, последовательно соединенные блок измерения скорости и блок управления, первый выход последнего соединен с управляющим входом измерительного блока, а второй выход - с управляющим входом арифметико-логического блока, первый и второй вспомогательные преобразователи подключены соответственно к первому и второму входам блока измерения скорости, а выход измерительного преобразователя подключен к входу блока измерения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен третьим вспомогательным преобразователем, подключенным к третьему входу блока измерения скорости и установленным симметрично второму вспомогательному преобразователю относительно измерительно 9 го преобразователя, а также Формирователем поля допуска, подключенным сигнальным входом к выходу измерительного преобразователя, управляющим входом - к третьему выходу блока управления и выходом - к второму Я входу ариФметико-логического блока,Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть испольэовано для дефектоскопии протяженныхэлектропроводящих изделий в процессе их движения, включая краевые эоны. 5Известен дефектоскоп для контроля изделий в процессе их движения,содержащий измерительный преобразователь, соединенный с его выходом измерительный блок, 2 п вспомогательных 10преобразователей, установленные пои преобразователей с осевым зазоромпо обе стороны от измерительногопреобразователя, блок управления,к входам которого подключены вспомогательные преобразователи, блок коэффициентов, вход которого подключенк выходу блока управления, блок умножения, первый вход которого подключен к выходу блока коэффициентов,а второй вход соединен с выходом измерительного блока, а выход блока умножечия соединен с арифметико-логическим блоком 11,Недостаток известного Устройствасостоит в низкой надежности контроля, что связано с наличием неконтролируемых эон, определяемых зазорами между преобразователями.Наиболее близок к изобретению потехнической сущности дефектоскоп дляконтроля изделий в процессе их движения, содержащий трубопровод, по. -следовательно установленные вдольоси последнего первый и второй вспомогательные преобразователи и измерительный преобразователь, последоьательно соединенные измерительныйблок, арифметико-логический блоки исполнительный механизм, последовательно соединенные блок измерения 40скорости и блок управления, первыйвыход последнего соединен с управляющим входом измерительного блока,а второй выход - с управляющим входом арифметико-логического блока,первый и второй вспомогательные преобразователи подключены соответственно к первому и второму входам блокаизмерения скорости, а выход измерительного преобразователя подключенк входу измерительного блока 21.Однако и этот дефектоскоп не обеспечивает требуемой надежности контроля, что связано с влиянием вариации электрофизических и геометрических параметров контролируемых иэделий на результаты дефектоскопии.Цель изобретения - повышение надежности контроля.Поставленная цель достигаетсятем, что дефектоскоп для контроля иэ делий в процессе их движения, содержащий трубопровод, последовательноустановленные вдоль оси последнегопервый и второй вспомогательные преобразователи и измерительный преоб раэователь, последовательно соединенные измерительный блок, арифметикологический блок и исполнительный механизм, последовательно соединенныеблок измерения скорости и блок управления, первый выход последнегосоединен с управляющим входом измерительного блока, а второй выход - суправляющим входом арифметико-логического блока, первый и второй вспомогательные преобразователи подключены соответственно к первому и второму входам блока измерения скорости,а выход измерительного преобразователя подключен к входу измерительного блока, снабжен третьим вспомогательным преобразователем, подключенным к третьему входу блока измерения скорости и установленным симметрично второму вспомогательному преобразователю относительно измерительного преобразователя, а такжеформирователем поля допуска, подключенным сигнальным входом к выходуизмерительного преобразователя, управляющим входом - к третьему выходу блока управления и входом - квторому входу арифметико-логическогоблока.На фиг,1 представлена структурнаясхема дефектоскопа для контроля изделий в процессе их движения нафиг.2 - временные диаграммы сигналов, на фиг.3 - одна из возможныхреализаций арифметико-логическогоблока.Дефектоскоп для контроля изделий в процессе их движения содержит трубопровод 1, последовательно Установленные вдоль оси последнего вспомогательные преобразователи 2 и 3, измерительный преобразователь 4 и вспомогательный преобразователь 5, установленный симметрично вспомогательному преобразователю 3 относительно измерительного преобразователя 4, последовательно соединенные блок б измерения, арифметико-логический блок 7 и исполнительный механизм 8, последовательно соединенные блок 9 измерения скорости, подключенный входами к вспомогательным преобразователям 2, 3, 5, и блок 10 управления, подключенный первым выходом к управляющему входу арифметико-логического блока 7, а также формирователь 11 поля допуска, включенный между выходом измерительного преобразователя 4 и входом арифметико-логического блока 7. Блок 10 управления.подключен вторым выходом к управляющему входу блока б измерения и третьим выходом. - к управляющему входу формирователя 11 поля допуска, а сигнальйый вход блока 6 измерения подключен к выходу измерительного преобразователя,4, Контролируемое изделие 12 в процессе контроляперемешается через трубопровод 1 со скоростью чВременные диаграммы, представленные на йиг.2, соответствуют следующим сигналам: 13 - форма сигнала В на выходе первого вспомогательного 5 преобразователя 2 при прохождении через него изделия 12, 14 - Форма сигнала У 3 на выходе второго вспомогательного преобразователя 3 при прохождении через него изделия 12; 10 15 - закон изменения сигнала, например частоты Г, при прохождении изделия 12 через измерительный преобразователь 4, 16 - йорма сигнала 0 на выходе третьего вспомогательного преобразователя 5 при прохождении через него изделия 12; 17 - Форма сигнала У 9, формирующегося в блоке 9 измерения скорости (данный сигнал дает информацию о времени прохождения начала изделия 12 между первым и вторым вспомогательными преобразователями 2 и 3, а значит и о скорости перемещения изделия, так как расстояние между преобразователями известно);18 - сигнал Г , который возникает на выходе формирователя 11 поля допуска, 19 - сигнал Г 7 на выходе измерительного блока 6; 20 сигнал ф на выходе управляемой схемы 34 ИЛИфиг,4) при прохождении ЗО годного изделия 12 через измерительный.преобразователь 3; 21 - сигнал Г 9 на выходе управляемой схемы 34 ИЛИ ( фиг,4) при прохождении дейектного участка через измерительный преоб разователь 3; 22 - сигнал П 8 на выходе арифметико-логического блока 9 при прохождении дефектного участка изделия 12 через измерительный пре,образователь 4. 40Одна иэ возможных реализаций арифметико-логического блока 7 при цифровом способе обработки сигналов и частотном способе выделения информации, когда в качестве измеритель ного преобразователя 4 используется вихретоковый, приведена на фиг.3. Ърифметико-логический блок 7 содержит последовательно соединенные блок 23 памяти, арифметический блок 24 и блок 25 сравнения, выход измерительного блока 6 подключаетсяк входу блока 23 памяти и второму входу арифметического блока 4, выход формирователя 11 поля допуска подключается к второму входу блока 2555 сравнения, выход блока 10 управления подключается к управляющим входам блока 23 памяти, арифметического блока 24 и блока 25 сравнения, а блок 23 памяти содержит й регист ров 26-29, арифметический блок 24 содержитИ -1 блоков 30-32 сложения, блок 33 вычитания, управляемую схему 34 ИЛИ,выход управляемой схемы 34 ИЛИ соединен с вычитающим входом блока 33 вычитания, выход блока 6 измерения подключается к входам регистров 26-29,к вторым входам блоков 30-32 сложения и первому входу управляемой схемы 34 ИЛИ,выходы регистров 26-28 соединены с первыми входами блоков 30-32 сложения, выход регистра 29 соединен с первым входом блока 33 вычитания, выход блока вычитания соединен с первым входом блока 25 сравнения, а выход блока 10 управления подключается к управляющим входамрегистров 26-29, блоков 30-32 слджения, блока 33 вычитания, управляемой схемы 34 ИЛИ, выходы блоков 30-32 сложения соединены с соответствующими входами управляемой схемы 34 ИЛИ.Вспомогательные преобразователи 2, 3 и 5 предназначены для фор. - мирования сигналов о прохождении через них контролируемого изделия 11. Расстояние между вспомогательными преобразователями 2 и 3 выбирается меньшим длины годного иэделия. Вспомогательные преобразователи 3 и 5 расположены на расстоянии от измерительного преобразователя 3, большем зоны влияния "краевого эффекта". Измерительный преобразователь 4 совместно с блоком 6 измерения служит для преобразования электромагнитных свойств изделия в электрические сигналы, Блок 9 измерения скорости определяет скорость движения иэделия 13 и Формирует сигнал Оз . Формирователь 11 поля допуска предназначен для Формирования сигнала 6, значение которого соответствует допустимому изменению сигналов с выхода блока 6 измерения при прохождении через измерительный преобразователь 4 годного изделияБлок 10 управления служит для формирования управляющих сигналов, поступающих в блок 6 измерения, Формирователь 11. поля допуска, арифметико-логический блок 9, частота поступления которых зависит от скорости движения изделия. Арифметико-логический блок 9 предназначен для арифметической обработки сигналов , поступающих с выхода блока 6 измерения, по адаптивному принципу, логического сравнения полученного сигнала с сигналом,поступающим из формирователя 7 поля допуска и формирования сигнала О на исполнительный механизм 8 при обнаружении дефекта на иэделии. Исполнительный механизм 8 служит для отделения браковых изделий от годной продукции.Блок 23 памяти предназначен для хранения сигналов с выхода блока 6 измерения за время прохождения начала изделия 12 между вспомогательными преобразователями 3 и 5. Ариф,метический блок 24 предназначендля сложения сигналов, поступающих с выхода блока 6 измерения за время прохождения начала изделия 12 между.вспомогательными преобразователя "ми 3 и 5, с сигналами, поступающимитакже с выхода блока 6 измерения,но эа время прохождения конца изделия 12 между вспомогательными преобразователями 3 и 5, вычитания из сигнала, полученного с выхода блока 6 сравнения в момент прохождения начала изделия через вспомогательный преобразователь 5, теКущихзначений сигналов, поступающих с выхода блока 6 измерения за интервал времени, начинающийся моментом прохождения начала изделия через вспомогательный преобразователь 5 и заканчивающийся моментом прохождения конца изделия через вспомогательный преобразователь 3, и вычитания просуммированных сигналов, начиная с момента времени прохождения конца изделия 12 через вспомогательныйпреобразователь 3 и кончая моментом 10 15 20 времени прохождения конца иэделия 12 25 через вспомогательный преобразователь 5.Блок 25 сравнения предназначен для логического сравнения сигнала, поступающего с выхода формировате ля 11 поля допуска, с сигналом, поступающим с выхода арифметического блока 24 и, если последний больше первого, то блок 25 сравнения формирует сигнал 08, поступающий на ис полнительный механизм 8. Регистры 26-28 предназначены для запоминания сигналов с выхода блока б измерения эа время прохождения начала изделия 12 между вспомогательными 40 преобразователями 3 и 5. Число и регистров определяется требуемой точностью контроля, т.е. числом изме" рений блока 6 измерения эа"время прохождения начала изделия 12 между вспомогательными преобразователями 3 и 5. Регистр 29 предназначен для хранения информации с выхода измерительного блока 6 в момент прохождения начала изделия 12 через вспомогательный преобразователь 5. Блоки 30-32 сложения предназначеныдля суммирования сигналов, поступающих с выхода блока б измерения во .время прохождения начала и конца изделия между вспомогательными преоб разователями 3 и 5, блок 33 вычитания - дЛя вычитания из сигнала, .полученного с выхода блока б измерения в момент прохождения начала,изделия через вспомогательный преоб разователь 5, значений сигналов;полученныхза интервал времени,начинающийся моментом прохождения начала изделия 12 через вспомогательный преобразователь 5 и заканчиваю щийся моментом прохождения конца иэделия через вспомогательный преоб,разователь 3, или же вычитания сигналов из блоков 30-32 сложения, начиная с момента времени прохожденияконца 12 изделия через вспомогательный преобразователь 3 и кончая моментом времени прохождения концаизделия 12 через вспомогательныйпреобразователь 5. Управляемая схема 34 ИЛИ предназначена для пропус-кания на вычитающий вход блока 33вычитания сигналов с выхода блока бизмерения в интервал. времени, начинающийся моментом прохождения начала изделия 12 через вспомогательныйпреобразователь 5 и заканчивающийсямоментом прохождения конца изделиячерез вспомогательный преобразова"течь 3 или же сигналов с выходов блоков 30-32 сложения, начиная с момента времени прохождения конца изделия 12 через вспомогательный преобразователь 3 и кончая моментом времени прохождения конца йэделия 12через вспомогательный преобразователь 5.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии выходы блока 10 управления, который можетбыть выполнен, например, как управ-.,ляемый распределитель наЭ-триггерах, заблокированы. Контролируемоеиэделие 12 движется по трубопроводу 1 через вспомогательные преобразователи 2 и 3, на выходах которыхФормируются сигналы О .и 0, В блоке 9 измерения скорости, который может быть выполнен аналогично подобному блоку, описанному в прототипе,определяется интервал времени Ф - Са.прохождения начала изделия 12 между .вспомогательными преобразователя-.ми 2 и 3. По известному расстоянию:и измеренному времени вычисляетсяскорость Ч движения изделия 12. Полученная скорость движения определяет число измерений блока 6 измерения, При изменении скорости движения изделия 12 изменяется частотасигналов, поступающих с выхода блока 10 управления, оставляя общеечисло измерений неизменным,далее изделие проходит через измерительный преобразователь 4. На его выходе Формируется сигнал Г, а на выходе блока 6 измерения Формируется сигнал. Начиная с момента времени Ф прохождения начала изделия через вспомогательный преобразователь 3, каждое измерение с выхода блока 6 измерения поступает.в ариФметико-логический блок 7 и запоиинается там. Запоминание происходит до момента времени 1, прохождения начала изделия через, вспомогательный преобразователь 5. В момент времени 1 информация с выхода блока б измерения запоминается в регистре 29. В этот же момент времени происходит формирование сигнала 1 в Формирователе 11 поля допуска. Формирователь 11 поля допуска может быть реализован аналогично блоку б измерения, но время измерения частоты измерительного преобразсвателя 4 10 берется на несколько порядков меньше в Зависимости от требуемой надежности контроля.Начиная с момента временидо момента времени 1 4 прохождения конца 15 изделия 12 через вспомогательный преобразователь 3, устройство работает по следующему алгоритму. Каждое значение сигнала, поступающее с выхода блока б измерения, вычитается в арифметико-логическом блоке 7 из значения сигнала, полученного с выхода блока б измерения в момент времени 1, а разность сравнивается с сигналом 6, поступающим с выхода формирователя 11 поля допуска. Если величина сигнала с выхода формирователя 11 поля допуска больше разности сигналов, то иэделие 12 годное, если нет - то бракованное, Реализовать эти операции можно, например, с помощью блока 33 вычитания, выполненного на микросхеме К 155 ИПЗ, управляемой схемы 34 ИЛИ и блока 25 сравнения. В блоке 33 вычитания на первый вход поступает сигнал с выхода регистра 29, а на вычитающий вход - сигнал через управляемую схему 34 ИЛИ .с выхода блока б измерения. Разность сигналов поступает на первый вход блока 25 сравнения. На 40 второй вход этого блока поступает сигнал с выхода Формирователя 11 поля допуска. Блок 25 сравнения может быть выполнен, например, на микросхеме К 155 ИЛЗ. Если иэделие 12 год ное, то сигналы Г с выхода блока б измерения, проходящие через управляемую схему 34 ИЛИ, аналогичны сигналу в регистре 29. Если на иэделии 12 обнаруживается деФект, например, в момент времени 1, то сигнал с блока 33 вычитания больше сигнала с выхода формирователя 11 поля допуска, и на выходе блока 25 сравнения появляется сигнал О 8 .55Начиная с момента времени 1 и кончая моментом времени т 6 прохождения конца изделия 12 через вспомогательный преобразователь 5, алгоритм работы устройства следующий. Каждое измерение, начиная с момента време: 60 ни 1, складывается в арифметико-ло.гическом блоке 7 по команде из блока 1 О управления с соответствующимзначением сигнала, начиная с момента времени 1, и суммарный сигналвычитается из значения сигнала, полученного с выхода блока б измерения, в момент времени 1, а разностьсравнивается с сигналом, поступающим с выхода формирователя 11 полядопуска. У изделия 12 че имеющегодефектов на краю, суммарный сигналаппо измерениям за интервал. времени1 - и 1 - Йь соответственно имеетодинаковое значение с сигналом, измеренным в момент времени Йз 1 Га)Под соответствующим сложением понимается наложение сигналов в интерзале 1 -1 ь на сигналы в интервале1 - Й, Сигнал,. полученный в моментвремени Й, складывается с сигналом, полученным в момейт времени 1 .Сигнал, полученный в момент времени 1 у, складывается с сигналом, полученным в момент времени С 8, и такдалее. Если у изделия дефект на краю,то суммарный сигнал отличается от,сигнала, измеренного в момент времени 1, больше, чем на величину полядопуска и на исполнительны, механизм 8 поступает сигнал О,Реализовать этот алгоритм можно,например, следующим образом. Сложениевыполняется по командам блока 10управления с помощью блоков 30-32сложения, выполненный, например, намикросхеме К 155 ИЛЗ. На первый входблоков 30-32 сложения поступают сигналы с соответствующих регистров 2628, а на второй вход - соответствующие сигналы с выхода блока б измерения. С выходов блоков 30-32 сложения через управляемую схему 34 ИЛИсигналы поступают на вычитающий входблока 33 вычитания. Далее анализ аналогичен обработке сигналов в интервале времени 1 - ц, При прохожденииконцом иэделия 12 вспомогательногопреобразователя 5 выходы блока 10управления заблокируются.При изменении электромагнитныхсвойств материала, температуры, стабильности работы измерительного блока и д 1 угих мешающих Факторов изменяется значение сигналов 1, характер же их изменения остается неизменным.Предлагаемый дефектоскоп обладаетповышенной надежностью контроля благодаря исключению влияния вариацииэлектрофизических параметров контролируемых изделий на результаты контроля,1132215 Хаию 78 Фог.закаэ 9783/37 ,1 ираж 822 Подписно ВНИ иал ППП "Патентф, г. Ужгород, Ул.Проектная