Устройство для многопараметрового контроля качества материалов и изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (11) 37 А З(59 С 01 Я 27/90 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУМЮ ЗРЮтИм я(7 1) Научно-исследовательский институт интроскопии и Иркутский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 501347, кл, С 01 И 27/90, 1972.2. Авторское свидетельство СССР В 478229, кл. С 01 Б 27/82, 1978 (про(прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОПАРАМЕТРОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИА ЛОВ И ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно соединенные генератор тока заданной формы и преобразователь, блоки выделения информативных параметров, соединенные с выходом преобразователя, блоки пороговых элементов, логические схемы И или ИЛИ и регистраторы групп качества, выходы блоков пороговых элементов подключены к входам логических схем И, выходы которых соединены с входами логических схем ИЛИ, а индикаторы . групп качества подключены к выходам последних, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено генератором двух сдвинутых на 90 опорных напряжений, осциллографическим индикатором и узлами суммирования,общее число которых равно (тп) + + (т) +, , + (ш-п)1, где ш - число информативных параметров, и - число параметров, линейно связанных с информативными параметрами, каждый узел суммирования имеет два сигнальных и два опорных входа, один сигнальный и два индикаторных выхода, причем опорные входы узлов суммирования подключены к выходам генератора двух сдвинутых на 90 опорных напряжений, индикаторные выходы узлов суммирования - к входам осциллографического индикатора, узлы суммирования расположены и столбцами, причем в первом столбце содержится (ш) узлов суммирований, во втором (ш) узлов суммирования, в и-м столбце - (ш-п) узлов суммирования, сигнальные входы узлов Ф суммирования первого столбца подключены к выходам блоков выделения информативных параметров, сигнальные выходы узлов суммирования пер- С вого столбца - к сигнальным входам узлов суммирования второго столбца, а сигнальные выходы узлов суммирования и-го столбца соединены с входами блоков пороговых элементов.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел суммирования выполнен в виде первого и второго модуляторов, сигнальный и М опорный входы которых являются сиг- ф 3 нальными и опорными входами узла суммирования, сумматора, первого и)- второго синхронных детекторов, регулируемого фазовращателя и фаэосдвигателя на угол 90 ячейки, выходы модуляторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к сигнальным входам синхронных детекторов, опорный вход первого модулятора соединен с входом регулируемого фазовращателя, выход которого под ключен к входу фазосдвигающей нао90 ячейки, и с опорным входом первого синхронного детектора, выход которого является первым индикаторным выходом узла суммирования, а выход фазосдвигающей на фугол 10703790 О ячейки подключен к опорному входу второго синхронного детектора, выход которого является вторым индикаторным выходом и сигнальным выходом узла суммирования.Изобретение относится к неразрушакщему контролю качества материалов и,изделий электромагнитными методами и может быть использовано в тех случаях, когда в результате обработки сигнала преобразователя, взаимодействующего с контролируемым изделием, получают несколько (три или более) информативных параметров, каждый из которых зависит от физи ческих (контролируемых и мешакщих) параметров, а также для структуроскопии и дефектоскопии цветных и черных металлов в отраслях машиностроения, цветной и черной металлур гии вИзвестно устройство для электромагнитного многопараметрового контроля поверхностной обработки ферро" магнитных металлических изделий, . 20 содержащее преобразователь, группу генераторов синусоидальных колебаний по числу измерительных каналов, сумматор, группу синхронных детекторов, счетнорешащцие блоки и группу 25 решающих.Функциональных преобразователей 113.Недостатками Устройства являются сложность и ненаглядность настройки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для многопараметрового контроля качества материалов и изде.лий, содержащее последовательно соединенные генератор тока заданной.фор-З 5 иы и преобразователь, блоки выделения информативных параметров, соединенные с выходом преобразователя, блоки пороговых элементов логичес 40 кие схемы И или ИЛИ и регистраторы рупп качества, выходы блоков лороговых элементов подключены к входам ,логических схем И, выходы которых соединены с входами логических схем ИЛИ, а индикаторы групп качества подключены к выходам последних.Известное устройство позволяет производить контроль в том случае, если.между информативными и физическими параметрами имеет место нелинейная связь. Это достигается тем, что устройство позволяет выделить в многомерном пространстве информа.- тивных параметров участки, соответствующие различным группам качества. Настройка устройства, т.е. задание границ срабатывания .пороговых элементов, осуществляется, на" пример, по итогам предварительных испытаний или в результате теоретических расчетов 2 .Однако для повышения точности контроля при наличии нескольких мешающих факторов необходимо увеличить число информативных параметрОв, но при этом резко возрастает число пороговых блоков и, следователь" но, сложность настройки устройстваНекоторые из мешающих параметров имеют линейную связь с информативными параметрами. В этом случае отстройку от мешающих факторов можно упростить, тем самым повысив точность контроля. Целью изобретения является повышение точности контроля.Поставленная цель достйгается тем, что устройство для многопараметрового контроля качества материалов и изделий, содержащее последовательносоецинейные генератор тока заданной формы .и преобразователь, блоки выделения информативных параметров, соединенные с выходом преобразователя, блоки пороговых элементов, логические схемы И или ИЛИ и регистраторы групп качества, выходы блоков пороговых элементов подключены к входам логических схем И, выходы которых соединены с входами логических схем ИЛИ, а индикаторы групп качества подключены к выходам последних, снабжено генератором 5 двух сдвинутых на 90 опорных напряжений, осциллографическим индика.тором и узлами суммирования, общее число которых равно (т-) + (в) + + + (тп-п)3, где в - число ин- О формативных параметров, и - число параметров, линейно связанных с информативными параметрами, каждый узел суммирования имеет два сигнальных и два опорных входа, один сигнальный 15 и два индикаторных выхода, причем опорные входы узлов суммирования подключены к выходам генератора двух сдвинутых на угол 90 опорных напряжений, индикаторные выходы узлов Ю суммирования - к входам осциллографи ческого индикатора, узлы суммирования расположены и столбцами, причем в первом столбце содержится (в) узлов суммирования, во втором (ш) узлов 25 суммирования, в и-м столбце - (в-и) узлов суммирования, сигнальные входы узлов суммирования первого столбца подключены к выходам блоков выделения информативных параметров, сиг- ЗО нальные выходы узлов суммирования первого столбца - к сигнальным входам узлов суммирования второго столбца, а сигнальные выходы узлов суммирования и-го столбца соединены с входами блоков пороговых элементов.35Кроме того, узел суммирования выполнен в виде первого и второго модуляторов, сигнальный и опорный входы которых являются сигнальными и опор ными входами узла суммирования, сумматора, первого и второго синхронных детекторов, регулируемого фазовращателя и фазосдвигателя на угол 90 ячейки, выходы модуляторов подключе ны к входам сумматора, выход которого подключен к сигнальным входам синхронных детекторов, опорный вход первого модулятора соединен с входом регулируемого фазоврацателя, выход 50 которого подключен к входу фазосдвигающей на угол 90 ячейки, и с опорным входом первого синхронного детектора, выход которого является первым индикаторным выходом узла сум мирования, а выход фазосдвигающей на угол 90 ячейки подключен к опорному входу второго синхронного детек" тора, выход которого является вторым индикаторным выходом и сигнальным выходом узла суммирования.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для многопараметрового контроля качества материа,лов и изделий (контроль по четырем параметрам); на фиг. 2 - структурная схема узла суммирования.Устройство для многопараметрового контроля качества материалов и изделий содержит последовательно соединенные генератортока заданной формы и преобразователь 2, блоки 3-6 выделения информативных параметров, соединенные с выходом преобразователя, блоки 7-14 пороговых элемен-тов с регулируемыми нижними и верхними границами срабатывания, логические схемы И 15-18, логические схемы ИЛИ 19 и 20 и регистраторы 2 и 22 групп качества, выходы блоков 7-14 пороговых элементов подключены к входам логических схем И 15-18, выходы которых соединены с входами логических схем ИЛИ 19 и 20, регистра-оры 21 и 22 групп качества подключены к выходам последних. Устройство содержит также генератор 23 двух сдвинутых на 90 опорных напряжений, осциллографический индикатор 24 и узлы 25-29 суммирования, опорные входы которых подключены к выходам генератб. - ра 23, двух сдвинутых на угол 90 опорных напряжений, индикаторные выходы узлов 25-29 суммирования подключены к входам осциллографического индикатора 24, узлы 25-29 суммирования расположены столбцами (25-27 - первый столбец, 28 и 29 - второй столбец), сигнальные входы узлов 25-27 суммирования первого столбца подключены к выходам бло" ков 3-6 выделения информативных параметров, сигнальные выходы узлов 25-27 суммирования первого столбца подключены к сигнальным входам узлов 28 и 29 суммирования второго столбца, сигнальные выходы которых соединены с входами блоков 7.-14 пороговых элементов.Каждый из узлов 25-29 суммирования выполнен в виде первого и второго модуляторов 30 и 31 сумматора 32, первого и второго синхронных детекторов 33 и 34, регулируемого фазовращателя 35 и фазосдвигающей1107037 5на угол 90 ячейки 36, выходы модуляторов 30 и 31 подключены к входам сумматора 32, выход которого подключен к сигнальным входам синхронных детекторов 33 и 34., опорный вход первого модулятора 30 соединен с входом регулируемого фазовращателя 35, выход которого подключен к входу фазосдвигающей на угол 90 ячейки 36 и с опорным входом первого синхронного детектора 33, выход фазосдвигающей на угол 90 ячейки 36 подключен к опорному входу второго синхронного детектора 34.Устройство работает следующим образом (пример четырехпараметрового контроля). С помощью специальных двухвходо,вых узлов 25-29 суммирования осуществляется поочередное устранение мешающих факторов, причем в каждомйз узлов 25-29 суммирования посто-янные напряжения двух информативных параметров, преобразуются в два сдвинутых на 90 синусоидальных сигнала, затем эти сигналы суммируются, в результате чего Формируется сигнал, амплитуда и начальная Фаза которого характеризуют положение вектора в координатах двухинформативных параметров, Затем осуществляется поворот координатныхосей так, чтобы проекция приращения вектора, вызванного одним из мешающих Факторов, на вертикальнуюось равнялась нулю. Каждый узел25-29 суммирования вырабатываетпостоянное напряжение, пропорциональное проекциям вектора на вертикальную и горизонтальную оси, при этомнапряжение вертикальной проекцииявляется информативным сигналом иподлежит дальнейшей обработке, анапряжение горизонтальной проекциитолько индикаторным сигналом и служит для облегчения процесса настройки. 45 Выходные напряжения блоков 3-6выделения параметров попарно (Си С , С и СС М С 4) поступают4 мна входй узлов 25-27 йервого столб ца, в которых осуществляется опера ция устранения влияния параметра Р .Это достигается путем поворота координатных осей (например, С и С+ Выбором положения координатных осей узлов 25-29 суммирфвания первого столбца добиваются устранения влияния одного из мешающих Факторов, имеющего линейную связь с информативными параметрами, во второмстолбце устраняется влияние второго мешающего фактора и т,д. После устранения влияния всех мешающих факторов, линейно связанных с инФормативными параметрами, сигналыузло23 и 29 суммирования последн:. - .олбца поступают на дальнейшую обработку, в результате чего5 осуществляется определение какойиз областей многомерного пространства информативных параметров соответствуют информативные параметры контролируемого изделия.10 Генератор 1 нагружается на преобразователь 2, который взаимодействует с контролируемым изделием.Выходной сигнал преобразователясодержит информацию о качестве конт 15 ролируемого изделия.Сигнал преобразователя поступаетна блоки 3-6 выделения информативных параметров. Эти .блоки вырабатывают постоянные напряжения, про 20 порциональные соответствующим информативным параметрам С, С, С,С . Пусть четыре информативных параметра зависят от четырех Физических параметров РРгф+ (Р 4С 4 = а 1 Р + агР.г + Г 43(Рз +(Р,.35 И 12где а, аа 4 - постоянные коэфФициенты, связывающие параметры Ри Р, под.".лежащие устране"40нию, с информативными параметрами С,гфГ24 - нелинейные функции, связывающиефизические пара"метры Р и Р 4,подлежащие контролю, с инфор 50мативными.мого фазовращателя 35 опорное напряжение поступает с входа В узла суммирования, т.е. без начального фазового сдвига. Фазовый сдвиг регулируемого фазовращателя равен М, его выходчюе напряженир поступает на опорный вход синхронного детектора 33 и на вход фазосдвигающей на угол 90 ячейки 36, выходное напряжение которой имеет начальную фазу( М + 90 ). Это напряжение поступает на опорный вход детектора 34, выходное напряжение ко" торого имеет видЧ КЧ соз (Ч- У,щ),сАгде К - постоянная передачи детектора;Ч - амплитуда входного напрявхжения;Ч - начальная фаза входногонапряженияМ- начальная фаза опорногонапряжения,Приращения выходных напряжений6 Чи ЬЧ синхронных детекторов33аЧзэ = 1 с ЬЧ сов (У - Ц )= О.Таким образом, при выбранном направлении координатных осей вертикальная проекция приращения сигнала, вызванная изменением парамет"ра Р, обращается в нуль.Выходное напряжение синхронного детектора 34 является сигнальным0 и индикаторным Ж выходами узласуммирования. Выходное напряжениесинхронного детектора 33 поступает 0703710только на индикаторный выход Е узла суммирования. Причем на выходЕ поступает напряжение горизонтальной, а на выход П - вертикальной5 проекции приращением суммарногосигнала, повернутой на угол 1- системы координат С, СРабота остальйых узлов 26-29 суммирования осуществляется аналогично.В качестве примера рассмотрим случай сортировки ферромагнитных изделий по твердости. Небольшие изменения диаметра в пределах допусков на размеры и изменения элект ропроводности в пределах марки стали линейно связаны с информативными параметрами. Изменение содержания углерода в пределах марки стали и твердости в пределах техноло гии термообработки связаны с информативными параметрами нелинейно,Поэтому влияние диаметра и электропроводностн на результаты контроля устраняются в первом и второмстолбцах узлов 25-29 суммирования,после чего сигналы с выходов узлов 28 и 29 суммирования последнегостолбца поступают на блоки 7-14 пороговых элементов. Блоки 7-14 по- ЗО роговых элементов, логические схемы И 15-18 и ИЛИ 19 и 20 и индикаторы 21 и 22 групп качества обеспечивают сортировку изделий на группы качества "Мягко", "Твердо", и"Норма".Предлагаемое устройство для многопараметровогоконтроля качестваматериалов и изделий позволяет повысить точность контроля, поскольку обеспечивает упрощение отстройки от мешающих факторов.