Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 8505 01 Н 29/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Любутин О. С. Автоматизация про изводства стеклопластиков. М.: Химия, 1969, с. 101.Авторское свидетельство СССР У 953550, кл. С 01 М .29/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО,ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ(57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано при изготовлении композиционных,изделий методом намотки. Цель изобретения состоит в повьппенин точности контроля за счет учета функциональной связи между технологическими параметрами и выходными характе" ристиками материала. При намотке ком" позиционного материала в процессе его изготовления осуществляется измерение вязкости связующего,. компонент-, Ного состава, натяжения пропитываемого материала и числа слоев намотки материала. При варьировании техноло" гических параметров осуществляется обработка выходных характеристик материала с использованием алгоритма полного факторного эксперимента. На выходе третьего сумматора получаютФ информацию о приращении прочности изделия. 1 ил.Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из компо 5 зиционных материалов методом намотки.Цель изобретения - повышение точности контроля эа счет учета функциональной связи между технологическими параметрами и выходными характеристиками материала.На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля качества композиционных материалов при их из" 5 готовлении.Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении содержит последовательно соединенные измеритель 1 вязкости 20 связующего и блок 2 измерения производной прочности материала по молекулярному весу, первый 3 и второй 4 сумматоры и блок 5 вычитания, подключенные к выходу измерителя 1 вяэ 25 кости связующего последовательно соединенные первый аналого-циФровой преобразователь 6, первый шифратор 7,. первую коммутационную матрицу 8 и блок 9 вычисления производной ком- , 30 понентного состава по вязкости связующего, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 3, подключенный к выходу первой коммутационной матрицы 8 блок 10 вычис" ления производной компонентного состава по натяжению материала, выходкоторого подключен к второму входу первого сумматора 3, подключенный к выходу блока 5 вычитания блок 11 щ 0 вычисления производной компонентного состава по молекулярному весу, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 3, подключенный к информационному входу первой коммутационной матрицы 8 измеритель 12 компонентного состава пропитанного материала, последовательно соединенные измеритель 13 натяжения пропитываемого материала, второй аналого-цифровой преобразователь 14 и второй шифратор 15, выход которого подключен к второму управляющему входу первой коммутационной матрицы 8, последовательно соединенные счетчик 16 числа слоев материала, третий шифратор 17, вторую коммутационную матрицу 18, второй управляющий вход которой соединен с выходом первого шифратора 7, а информационный вход - с выходом измерителя 13натяжения пропитываемого материала,и блок 19. вычисления производной натяжения материала по диаметру намот"ки материала, выход которого подключен к первому входу второго сумма"тора 4, подключенный к выходу второйкоммутационной матрицы 18 блок 20 вычисления производной натяжения материала по вязкости, выход которогоподключен к второму входу второгосумматора 4, подключенные к выходупервого сумматора З,последовательносоединенные первый умножитель 21 итретий сумматор 22, подключенный квыходу второго сумматора 4 второйумножитель 23, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора 22, подключенный к выходуизмерителя 12 компонентного состава пропитываемого материала второйблок 24 вычитания, выход которогоподключен к второму входу первогоумножителя 2.и к третьему входутретьего сумматора 22, и подключенный к измерителю 13 натяжения пропитываемого материала третий блок25 вычитания, выход которого подключен к второму входу второго умножителя 23, выход блока 2 измеренияпроизводной вязкости по молекулярному весу подключен к второму входу блока 11 вычисления производной ком. понентного состава по молекулярному весу, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму и третьему выходам блока 9 вычисления производной компонентного состава по вязкости связующего, вторые входы первого 5, второго 24 и третьего 25 блоков вычитания предназначены для подачи на них опорных напряжений, а выход третьего сумма" тора 25 служит выходом устройства контроля.Устройство работает следующим образом.Измеритель 1 вязкости связующего устанавливается в пропиточной ванне со связующим составом, через которую протягивается рулонный материал, наматываемый на оправку. Натяжение материала и его компонентный состав после пропитки измеряются, соответственно, измерителями 13 и 12. Выходные напряжения измерителей 1 и 13 преобразуются аналого-цифровьвлипреобразователями 6 и 14 и подаютсяна входы шифраторов 7, 15. С помощью шифратора 7 выбираются значенияверхнего, среднего и нижнего полейтехнологического допуска на технологический параметр.Высокие потенциалы на шинах (-),(О), (4) блока 8 формируются лишьв случаях, когда технологический параметр находится, соответственно,в нижнем, среднем или верхнем полетехнологического допуска.Напряжения на шинах (-), (О), (+)шифраторов 7 и 15 управляют работойкоммутационных матриц 8 и 18В табл. 1 представлен алгоритмкоммутации в матрице 8,Блоки 9 и 1 О осуществляют преобразования входных напряжений в соответствии с формуламин 1 П-(Н -Н +Н -Н )в 4 1 1 н в ф нУ-(Н -Н +Н -Н )в 4 5 6 в 9 е(2)П, = -(Н +Н Н -Н )н 1Вя 4 5 б н 9 фнгде У - напряжение на 2-м выходевблока 9, пропорциональноеверхнему значению производной компонентного состава материала по вязкости;нУв " напряжение на 3-м выходеблока 9, пропорциональное нижнему значению производной компонентногосостава материала по вязкостинП - напряжение на 2-м выходев я+блока 1 О, пропорциональное верхнему значениюпроизводной компонентногосостава по натяжению;нП " напряжение на выходе блов- ка 10, пропорциональноенижнему значению той жепроизводной.На выходах блоков 9 и 10 формируются значения приращений соответствующих производных.Формирование напряжения, пропорционального производной компонентно. го состава по молек лярному весу, осуществляется на выходе блока 11 всоответствии с выражением Ь = -(И -И+И -Ю )н 11 т 4 "ф 9 ф(4) Нв+Н Н 9)й 130На выходе блока 19 формируетсянапряжение, пропорциональное приращению производной, Аналогично в блоке 20 производится определение приращения производной натяжения повязкости по формулам Ъ = -(В +Б -М -М )и 11 2 4 б 1 Ь = -(В+И Нв Нэ)К Маь, = ь, - ь". 40(5) Напряжения с выходов блоков 19 45 и 20, пропорциональные соответственно приращениям производных натяженияматериала по диаметру и вязкости,поступают, с коэффициентами передачиви 1 " на первый и второй входысумматора 4, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное приращению производной прочностиизделия по напряжению материала,Сформированное таким образом напряжение подается на первый вход умножителя 23, на второй вхсг которогопоступает напряжение с вьлода блока25 вычитания. В результате на выходеумножителя формируется напряжение,н Он Он н нЬ=== Ъ С, (3)5 д ддмргде С - производная вязкости помолекулярному весу,На выходе сумматора 3 формируетсянапряжение, пропорциональное приращению производной прочности по компонентному составу.Коммутационная матрица 18 осуще"ствляет коммутацию напряжения, поступающего от измерителя 13 натяжения на входы блоков производных натяжения по диаметру изделия (блок19) и вязкости связующего (блок 20)в соответствии с табл, 2. При этом,работа матрицы 18 аналогична работе матрицы 8.Блок 19 измерения производной.натяжения материала по диаметру изделия определяет верхнее и нижнеезначения производной по формуламФормула изобретения Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении, содержащее последова" тельно соединенные измеритель вязкости связующего и блок измерения производной прочности материала по молекулярному весу, первый и второй сумматоры и блок вычитания, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет учета функциональной связи между технологическими параметрами и выходными характеристиками материала, оно снабжено подключенными к 50 5 3850Р пропорциональное произведению аЬМИ, которое поступает на первый вход сумматора 22, Аналогично на выходеумножителя 21 формируется напряжение, пропорциональное произве 5 дению аЬ, йН, которое подается на второй вход сумматора 22. На третий вход этого же сумматора поступает- р с коэффициентом передачи Ь напря" жение с выхода второго блока 24 вычитания, пропорциональное прира" щению компонентного состава материала. Таким образом, на выходе сумматора 22 формируется напряжение, пропорциональное приращению прочности иэделия. Величины, пропорциональные среднему значению компонентного состава из технологического допуска Й на втором входе блока 24, среднему значению натяжения Й на втором входе блока 25, допуску на производную вязкости по молекулярному весу ЬС на втором входе блока 5, задаются с помощью делителей напряжений; Коэф" фициенты передачи на входах сумматоров 3,4 и 22 устанавливаются обычным способом по величине отношения сопротивления обратной связи к входному сопротивлению. В качестве измерителя вязкости могут использоваться, на" пример, ультразвуковые вискозиметры типа ВУ 3-1 Л, УКВСс и т.п. В ка" честве измерителей 12 и 13 могут использоваться любые измерители про" центного содержания материала и на тяжения.Изобретение позволяет сократить объем сдаточных испытаний, обеспечи" вает воэможность количественной оценки влияния технологических параметров на прочность изделия,выходу измерителя вязкости связующего последовательно соединенными первым аналого-цифровым преобразователем, первым шифратором, первой коммутационной матрицей и блоком вычисления производной компонентного состава по вязкости связующего, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, подключенным к выходу первой коммутационной матрицы блоком вычисления производной компонентного состава по натяжению материала, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, подключенным к выходу бло" ка вычитания блоком вычисления производной компонентного состава по молекулярному весу, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, подключенным к информационному входу первой коммутационной матрицы измерителем компонентного состава пропитанного материала, последовательно соединенными измерителем натяжения пропитываемого материала, вторым аналого-цифровым преобразователем и вторым шифратором, выход которого подключен к второму управляющему входу первой коммутационной матрицы, последовательно соединенными счетчиком числа слоев материала, третьим шифратором, второй коммутационной матрицей, второй управляющий вход которой соединен с выходом первого шифратора, а информационный вход " с выходом из" мерителя натяжения пропить ваемого материала, и блоком вычисления производной натяженияматериала по диа" метру намотки материала, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, подключенным к Выходу второй коммутационной матрицы блоком вычисления производной натяжения материала по вязкости, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, подключенными к выходу первого сумматора последовательно соединенными первым умножителем и третьим сумматором, подключенным к выходу второго сумматора вторым умножителем, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, подключенным к выходу измерителя компонентного состава пропитываемого материала вторым блоком вычитания, выход которого подключен к второму входу первого+ + + О 0 О Номер выхода мат. рицы 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Значение напряженияна выходе Н 1 Н 1 НЗ НФ Н% НС Н 7 Н 8 Нз Таблица 2 Выход шифратора 7(вход 1 у О + - О + - 0 + Выход шифратора 17 Номер выхода матрицы 18 9 8 7 б 5 4 3 2 1 Значение напряжения на выходе матрицы умножителя и третьему входу третьего сумматора, и подключенным кизмерителю натяжения пропитываемогоматериала третьим блоком вычитания,выход которого подключен к второмувходу второго умножителя, выход блока измерения производной вязкостипо молекулярному весу подключен квторому входу блока вычисления произОводной компонентного состава по молекулярному весу, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму и третьему выходам блока вычисления производнойкомпонентного состава по вязкостисвязующего, вторые входы первого,второго и третьего блоков вычитанияпредназначены для подачи на них опорных напряжений, а выход третьегосумматора служит выходом устройстваконтроля. О 0 0 + + + 1 ч 11 6 15Ф 13 111 111/42 Тираж 847Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 35, Москва, ЖРаушская наб.",Заказ 1408ВНИИПИ дписно 4/ 113 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4