Устройство для контроля дефектов поверхностей листовых материалов

(54) УСТРОЙС ФЕКТОВ ПО МАТЕ РИАЛОВ (57) Изобретен фектов поверх Целью изобре информативно применения. П лируемый лист ДЕ ЫХ ю деалов. шение ласти нтро- щаетвозмож ИСТОВЫХ ОВОДНЫХ поверх СТООЙСТ- датчика ямой лира статиктов по- одержит материна четы- вторая 2 оны (наявляется повыш расширение обл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Братский индустриальный инст(56) Авторское свидетельство СССРМ 1401084, кл. Р 01 Н 13/22, 1988,Авторское свидетельство СССРМ. 1401253, кл. О 01 В 5/28, 1988. ТВО ДЛЯ КОНТРОЛ ВЕРХНОСТЕЙ ЛИСТ е относится к контро ости листовых матер ения является повы ти и расширение об и работеустройства ковой материал,переме Изобретение относится к области контроля дефектов поверхностей листовых материалов и может быть использовано для идентификации дефектов типа вмятин, выемок, впадин, вспученностей, бугров, наплывов, наростов, изгибов, выпуклостей и вогнутостей по видам дефектов одновременно на обеих сторонах листовых материалов, например, в процессе производства, при автоматической сортировке материала по сортности и разбраковке его в процессе изготовления, для контроля качества поверхностей при профилактическом контроле оборудования.Целью изобретения ение информативности и д 597517 А 1 ся, приводя во вращение электроды-ролики четырех групп датчиков, две из которых установлены по разные его стороны на расстоянии, равном минимально возможной толщине материала, а две других - аналогично на максимально возможном расстоянии, При вращении роликов электризуются чувствительные элементы, воздействуя на входы электрических преобразователей, сигналы с которых поступают на входы двух многовходовых схем И и двух многовходовых схем ИЛИ. При этом путем логической обработки сигналов с их выходов идентифицируются дефекты листового материала на индикаторах "Норма", "Толщина меньше заданной", "Толщина больше заданной" и четырех индикаторах вида дефектов: "Выпуклость снизу", "Выпуклость сверху", "Вогнутость снизу", "Вогнутость сверху".2 з,п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. сти применения путем обеспечения ности контроля внешних дефектов электроп роводя щих и неэлектроп р материалов одновременно на обеих ностях.На фиг, 1 представлена схема у ва на фиг, 2 - схема конструкции отклонения формы материала от пр нии, выполненного в виде генерато ческого электричества, и разрез А -Устройство для контроля дефе верхностей листовых материалов с (фиг. 1) датчики отклонения формь ала от прямой линий, разделенные ре группы 1 - 4, при этом первая 1 и группы расположены с одной стор50 55 пример, сверху), а третья 3 и четвертая 4 - с другой стороны контролируемого материала 5, Каждый датчик каждой группы содержит электрод 6, выполненный в виде ролика из электриэуемого диэлектрического материала, установленного на оси 7, подвешенной на плоских упругих ленточных пружинах 8, и электрический преобразователь 9, выполненный в виде усилителя с релейным выходом, например, на основе полевого транзистора 10 и сопротивления 11, Выходы датчиков отклонения формы материала от прямой линии первой и третьей групп (группы 1 и 3) подключены к входам первой 12 и второй 13 многовходовых схем И соответственно, второй и четвертой групп (группы 2 и 4) - к входам первой 14 и второй 15 многовходовых схем ИЛИ соответственно, выход первой многовходовой схемы И 12 связан с первыми входами первой 16, третьей 17 и пятой 18 схем И и входом первого инвертора 19, выход которого соединен с первыми входами второй 20 и шестой 21 схем И, Выход второй многовходовой схемы И 13 соединен с вторыми входами первой 16, второй 20 и четвертой 22 схем И и входом второго инвертора 23, выход которого соединен с вторыми входами третьей 17 и шестой 21 схем И, Выход первой многовходовой схемы ИЛИ 14 подключен к первым входам четвертой 22 и седьмой 24 схем И и входу третьего инвертора 25, Выход второй многовходовой схемы ИЛИ 15 под-. ключен к вторым входам пятой 18 и седьмой 24 схем И и входу четвертого инвертора 26. Выходы третьего 25 и четвертого 26 инверторов подключены к входам восьмой схемы И 27, выход которой соединен с вторым входом девятой схемы И 28. Выходы девятой 28, шестой 21 и седьмой 24 схем И соединены с входами соответственно первого 29 (" норма" ), второго 30 (брак по минимальной толщине) и третьего 31 брак по максимальной толщине) индикаторов. Выходы второй 20, третьей 17, четвертой 22 и пятой 18 схем И соединены соответственно с входами первого 32 (" вогнутость сверху"), второго 33 (" вогнутость снизу"), третьего 34 (" выпуклость сверху") и четвертого 35 ("выпуклость снизу") индикаторов вида дедекта, а выход первой схемы И 16 соединен с первым входом девятой схемы И 28,Датчики первой 1 и третьей З,групп устанавливают на расстоянии, равном допустимой толщине, а второй 2 и четвертой 4 - максимально допустимой толщине контролируемого материала 5.Датчики отклонения дормы материала от прямой линии могут быть выполнены в виде генератора 36 статического электриче 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ства (фиг, 2) . Генератор 36 статическогоэлектричества выходом подключен к входуэлектрического преобразователя 9, выполненного, например, на основе полевоготранзистора и резистора, и содержит чувствительные элементы 37 из электропроводящего материала, связанные с выходомгенератора и контактирующие с торцовойповерхностью 38 электрода-ролика 6 и торцовой поверхностью 39 крышки ролика иразмещенные равномерно по окружноститорцов 38 и 39 на плоских упругих пружинах40 и 41 первой группы, изолированных откорпуса 42 генератора. Это обеспечиваетнадежный контакт чувствительных элементов 37 с торцовыми поверхностями 38 и 39электрода-ролика 6, Ось 7 электрода-ролика6 установлена на плоских упругих ленточных пружинах 42 второй группы, закрепленных в корпусе 43 (ориентированныхпараллельно плоскости контролируемогоматериала 5).Электрический преобразователь 9 может быть размещен на плоской упругой пружине первой гоуппы чувствительныхэлементов 37,Радиус гк единичной контактной площадки рассчитывается на основании выраженияг = Оз, /1,046 о Я пч,где 03 щ напряжение отсечки полевоготранзистора;о= 1,7 10 Кл/м - максимальноезначение поверхностей плотности зарядадвойного электрического слоя;Квх = 10 Ом - электрическое омическое9сопротивление входной измерительной цепи полевого транзистора типа, например,КП 302 БМ;и - число чувствительных элементов;. -равное числу единичных контактных площадок;ч - скорость разделения единичных контактов,Число чувствительных элементов 37 выбирается из условия выполнения соотношения гкгкр =5,6 10 м,. пятна контакта единичной контактной площадки.При значениях гкгк р плотность электрического заряда на пятне контакта на порядок ниже, чем при гкгц, .Быстродействие датчика отклонения формы материала от прямой линии оценивается величиной порядка1 =Згк /чУстройство работает следующим образом.При перемещении контролируемого материала 5 при толщине материала дщпдднах электроды ролики 6 датчиков отклонения формы материала от прямой линии, входящих в группы 1 и 2 датчиков (фиг. 1), за счет сил трения приводятся во вращение вокруг своих осей 7, При этом происходит скольжение торцов 38 и 39 электродов-роликов 6 относительно неподвижно установленных чувствительных элементов 37 (фиг, 2). Чувствительные элементы 37 и торцы 38 и 39 электризуются.В результате электризации чувствительных элементов 37 (фиг. 2) образующийся электростатический заряд воздействует на вход электрического преобразователя 9, связанный с затвором полевого транзистора. Канал полевого транзистора при этом закрывается, и на выходе преобразователя появляется электрический сигнал "Лог. 1". Если контролируемый материал не касается какого-либо из электродов-роликов 6, то канал полевого транзистора открыт и на выходе соответствующего электрического преобразователя 9,сигнал соответствует уровню "Лог, 0",В случае, если толщина материала меньше дпп, все электроды-ролики 6 не касаются поверхности материала и вследствие этого неподвижны. На выходах всех электрических преобразователей 9 при этом сигнала нет ("Лог. 0"),Сигналы "Лог. 0" с выходов многовходовых схем И 12 и 13 инвертируются с помощью инверторов 19 и 23 соответственно и поступают на входы схемы И 21. С выхода этой схемы сигнал "Лог. 1" подается на вход второго индикатооа 30 брака (вида д дп), и с его помощью индицируется этот вид дефекта. На входах всех остальных индикаторов сигнала нет ("Лог. 0"), т.е. имеет место однозначная индикация вида дефекта. При толщине материала д больше дх на выходах всех электрических преобразователей 9 сигнал равен "Лог, 1", поскольку при касании материала электродов-роликов 6 имеет место электризация чувствительных элементов датчиков. Сигналы "Лог,1" с выходов многовходовых схем ИЛИ 14 и 15 поступают на входы схемы И 24. С ее выхода сигнал "Лог. 1" поступает на вход третьего индикатора 31 брака (вида ддп,), который индицирует этот вид дефекта. На входах остальных индикаторов дефектов сигнала нет "Лог. О", т.е. и в этом случае также имеет 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 место однозначная индикация вида дефекта. При наличии на контролируемой поверхности дефектов той или иной формы распределение сигналов "Лог, 1" и "Лог. 0" таково, что сигнал "Лог. 1" проходит на вход только того индикатора, который предназначен для индикации сооветствующего дефекта, Исключение представляет случай дефекта вида ддаах, при котором с включением индикатора 31 брака (вида ддаах) срабатывают также индикаторы дефсктов вида "вспученность сверху" и "вспученность снизу" соответственно, поскольку брак д дппо существу представляет собой совокупность указанных дефектов, распределенных по всей поверхности.При дав д дпналичие любого из локальных дефектов вызывает срабатывание только соответствующего индикатора,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает однозначную идентификацию аида дефекта контролируемой поверхности, Например, при двпд днах и наличии хотя бы одного локального дефекта типа "выемка сверху" сигнал "Лог. 1" появляется только на выходе многовходовой схемы И 13 (фиг. 1). На выходах многовходовой схемы И 12 и многовходовых схем ИЛИ 14 и 15 сигнала нет ("Лог.0"). На выходе схемы И 12 сигнала нет, так как один из датчиков отклонения формы контролируемого материала от прямой линии, расположенной непосредственно над выемкой, не вырабатывает электрический импульс из-за отсутствия контактирования его электрода-ролика 6 с контролируемой поверхностью, На выходах схем ИЛИ 14 и 15 сигнала нет, так как толщина д материала меньше даат и электроды-ролики 6 датчиков отклонения формы материала от прямой линии групп 2 и 4 датчиков не касаются контролируемой поверхности.Сигнал "Лог. 0" схемы И 12 инвертируется с помощью инвертора 19 и поступает на первый вход схемы И 20. На второй ее вход подается сигнал "Лог. 1" с выхода схемы И 13. В результате на выходе схемы И 20 появляется сигнал "Лог. 1" и срабатывает индикатор 32 вида дефекта "выемка сверху". На входах остальных индикаторов сигнал соответствует "Лог. 0",Виды дефектов сведены в таблицу, где также указаны сигналы соответственно на первых и вторых входах схем И,Предлагаемое устройство наряду с идентификацией вида дефектов поверхностей перемещающегося длинномерного листового материала можно использовать дляавтоматической сортировки материала по сортности и разбраковки в процессе изготовления. Для автоматической сортировки и разбраковки по всем видам дефектов достаточно с выходов соответствующих схем И сигналы подать на входы схем управления работой исполнительных механизмов.Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение информативности и расширение области применения устройства, повышение разрешающей способности, чувствительности и надежности контроля, что способствует повышению эффективности контроля и управления качеством продукции,формула изобретения 1, Устройство для контроля дефектов поверхностей листовых материалов, содержащее датчики отклонения формы материала от прямой, линии, электроды, выполненные в аиде роликов из электризуемого диэлектрического материала, установленные на осях с возможностью вращения вокруг них на определенном расстоянии по отношению к направлению перемещения контролируемого листового материала, соединенные с электрическими преобразователями, выполненными в виде усилителей с релейными выходами, первую и вторую схемы И и первый индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и расширения области применения за счет воэможности контроля внешних дефектов материала одновременно на обеих поверхностях листовых материалов, в него введены две многовходовые схемы И, две многовходовые схемы ИЛИ, четыре инвертора, семь схем И, четыре индикатора видов дефектов и второй и третий индикаторы, датчики отклонения формы материала от прямой линии выполнены в виде четырех групп, две из которых предназначены для размещения с одной стороны контролируемого материала поперек него, а две другие группы - аналогично с другой .его стороны, выходы датчиков отклонения формы материала от прямой линии каждой из групп датчиков, расположенных по одну стОрону контролируемого материала, подключены к входам соответствующих многовходовой схемы И и многовходовой схемы ИЛИ, выход первой многовходовой схемы И связан с первыми входами первой, третьей и пятой схем И и входом первого инвертора, выход котороговой, второй и четвертой схем И и входом5 второго инвертора, выход которого соеди 10 15 50 20 25 30 35 40 45 соединен с первыми входами второй и шестой схем И, выход второй многовходовой схемы И соединен с вторыми входами пернен с вторыми входами третьей и шестой схем И, выход первой многовходовой схемы ИЛИ подключен к первым входам четвертой и седьмой схем И и входу третьего инвертора, выход второй многовходовой схемы ИЛИ подключен к вторым входам пятой и седьмой схем И и входу четвертого инвертора, выходы третьего и четвертого инверторов подключены к входам восьмой схемы И, выход которой соединен с вторым входом девятой схемы И, выходы девятой, шестой и седьмой схем И соединены с входами соответственно первого, второго и третьего индикаторов, выходы второй, третьей,четвертой и пятой схем И соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого индикаторов вида дефекта соответственно, а выход первой схемы И соединен с первым входом девятой схемы И,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения контроля дефектов неэлектропроводящих поверхностей листовых материалов и повышения надежности контроля за счет обеспечения постоянства условий наведения электростатических зарядов, оно снабжено двумя группами плоских упругих пружин, датчики отклонения формы материала от прямой линии выполнены в виде подключенных к входам электрических преобразователей генераторов статического электричества с чувствительными элементами из электро- проводящего материала, связанными с выходами генераторов, контактирующими с торцевыми поверхностями электродов и размещенными равномерно по окружности торцов на плоских упругих пружинах первой группы, изолированных от корпуса генератора, а оси электродов установлены на плоских упругих пружинах второй группы, закрепленных в корпусе генератора. 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности путем уменьшения электриче-,ской емкости на входах электрическихпреобразователей, электрические преобразователи размещены на плоских упругихпружинах первой группы.оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага аказ 3038 ВНИИПИ Го Тираж 492 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5