УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2010 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве датчика контроля положения изделий с учетом их термического состояния и вида материала.

Известно устройство идентификации (распознавания) изделий, содержащее последовательно соединенные генератор электрических колебаний с индуктивным чувствительным элементом, выполненным в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, и включенным в цепь его колебательного контура, пороговый элемент, последовательно включенные фотоприемник и формирователь импульсов, а также логический элемент ИЛИ-НЕ, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, первую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом устройства, вторую выходную клемму, являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство SU 1185419 А, МКИ⁴ Н01Н 36/00 "Датчик положения и контроля", 1985 1015). Такое устройство имеет суженные функциональные возможности, так как производит идентификацию (распознавание)

- только ненагретых металлических и неметаллических изделий и не позволяет производить идентификацию наряду с ненагретыми металлическими и неметаллическими изделиями нагретых металлических изделий,

- ограниченной номенклатуры контролируемых изделий, т.е. им осуществляется идентификация каждого изделия только из двух разновидностей контролируемых изделий на одном соответствующем выходе устройства из двух выходов, и не позволяет производить идентификацию изделий, имеющих более расширенную номенклатуру по числу, виду материала и термическому состоянию контролируемых изделий. Например, такое устройство не позволяет идентифицировать одно изделие из трех разновидностей контролируемых изделий (нагретое металлическое, ненагретое металлическое, ненагретое неметаллическое) на одном из трех соответствующих выходах устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство идентификации изделий, содержащее последовательно включенные инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор электрических колебаний с индуктивным чувствительным элементом, выполненным в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытой чашки ферритового сердечника с центральным отверстием, и включенным в цепь его колебательного контура, пороговый элемент, а также логический элемент ИЛИ-НЕ, первую выходную клемму, подключенную к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ и являющуюся первым выходом устройства, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, второй вход - с прямым выходом порогового элемента, вторую выходную клемму, соединенную с выходом логического элемента И и являющуюся вторым выходом устройства (см. авторское свидетельство SU 1610268 А1, МКИ⁵ G01B 21/00 "Индуктивно-оптический датчик положения и контроля", 19901130).

Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как

- производит идентификацию только нагретых металлических и неметаллических изделий и не позволяет производить идентификацию (распознавание) наряду с нагретыми металлическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий;

- осуществляет идентификацию изделий из числа ограниченной номенклатуры по числу разновидностей контролируемых изделий в соответствии с алгоритмом идентификации каждого из двух разновидностей контролируемых изделий на один соответствующий выход из двух выходов устройства и не позволяет осуществлять идентификацию изделий из числа расширенной номенклатуры (например, из набора, состоящего из трех видов контролируемых изделий, - нагретое металлическое, ненагретое металлическое, ненагретое неметаллическое) по числу разновидностей контролируемых изделий согласно алгоритму, идентификацию каждого изделия из трех разновидностей контролируемых изделий на один соответствующий выход из трех выходов устройства.

Кроме того, такое устройство характеризуется двумя зонами его чувствительности - ближней и дальней зонами чувствительности вдоль оси симметрии индуктивного чувствительного элемента, совпадающей с осью симметрии центрального отверстия чашки его ферритового сердечника. В ближней зоне чувствительности, в которой одновременно действуют электромагнитное поле индуктивного чувствительного элемента и инфракрасное излучение контролируемого нагретого изделия в пределах чувствительности инфракрасного фотоприемника, производится идентификация (распознавание) контролируемых изделий. В дальней зоне чувствительности, в которой действует только инфракрасное излучение контролируемых изделий в пределах чувствительности фотоприемника инфракрасного излучения от конца границы ближней зоны чувствительности и до расстояния предельной чувствительности инфракрасного фотоприемника, такое устройство работает только как бесконтактный фотоэлектрический датчик, в одинаковой степени срабатывающий от нагретых металлических и неметаллических изделий по его первому выходу (выходная клемма 12). Это приводит к снижению надежности его работы в режиме идентификации контролируемых изделий, когда устройство находится в исходном состоянии, при котором на его выходах установлены напряжения с уровнями логического "0", а контролируемые им изделия находятся за пределами действия зоны действия его чувствительного элемента, из-за ложных его срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения, которыми являются нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения. При этом ложные его срабатывания проявляются в виде формирования на его выходной клемме 12 ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1".

Наряду с этим такое устройство обладает низкой надежностью работы в пределах ближней зоны его чувствительности при случайном попадании посторонних нагретых неметаллических предметов в область оптического окна инфракрасного фотоприемника или одновременно в область оптического окна инфракрасного фотоприемника, и в электромагнитное поле индуктивного чувствительного элемента или при случайном попадании посторонних нагретых металлических предметов одновременно в область оптического окна инфракрасного фотоприемника и в электромагнитное поле индуктивного чувствительного элемента, когда устройство находится в исходном состоянии, а контролируемое им изделие при этом находится вне зоны действия чувствительного элемента устройства. В первом случае на первом выходе устройства (выходная клемма 12) имеют место ложные его срабатывания, проявляющиеся в виде формирования на нем ложных импульсов напряжения с уровнем логической "1", во втором случае на втором выходе устройства (выходная клемма 7) - ложных импульсов также с уровнем логической "1".

Решаемая задача изобретением - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности распознавания наряду с нагретыми металлическими изделиями ненагретых металлических и неметаллических изделий с расширением номенклатуры контролируемых изделий, а также повышение надежности работы устройства путем устранения его ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения и нагретых металлических и неметаллических объектов.

Решение указанной задачи достигается тем, что в известное устройство, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно включенные первый инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также первый логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого является первым выходом устройства, логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу формирователя импульсов и к прямому выходу первого порогового элемента, а выход его является вторым выходом устройства, введены второй инфракрасный фотоприемник, подключенный параллельно первому инфракрасному фотоприемнику ко входу формирователя импульсов, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, второй пороговый элемент, прямой выход которого соединен с третьим входом логического элемента И, инверсный выход - с первым входом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к прямому выходу первого порогового элемента, третий вход - к выходу формирователя импульсов, а также второй логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с инверсным выходом первого порогового элемента и с выходом формирователя импульсов, а его выход является третьим выходом устройства, при этом емкостной чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, причем индуктивный и емкостной чувствительные элементы и инфракрасные фотоприемники, между которыми размещены индуктивный и емкостной чувствительные элементы, установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства, а плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников, плоскость открытого торца ферритового сердечника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - схема взаимного расположения инфракрасных фотоприемников, емкостного и индуктивного чувствительных элементов и контролируемого изделия, на фиг.3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от нагретых металлических изделий в режиме идентификации трех видов изделий, на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых металлических изделий в режиме идентификации трех видов изделий; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства при срабатывании его от ненагретых неметаллических изделий в режиме идентификации трех видов изделий.

Устройство содержит (см. фиг.1) индуктивный чувствительный элемент 1, выполненный в виде катушки индуктивности 2, помещенной в кольцевом пазу со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 с центральным отверстием, генератор электрических колебаний 4, к цепям колебательного контура которого подключен индуктивный чувствительный элемент 1, первый пороговый элемент 5, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу генератора 4, логический элемент И 6, первую выходную клемму 7, мультивибратор 8 с емкостным чувствительным элементом 9, подключенным к его входу, детектор 10, вход которого соединен с выходом мультивибратора 8, второй пороговый элемент 11, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу детектора 10, первый логический элемент ИЛИ-НЕ 12, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго порогового элемента, второй вход - с прямым выходом первого порогового элемента 5, выход - с первой выходной клеммой 7, являющейся первым выходом устройства, вторую выходную клемму 13, подключенную к выходу логического элемента 6 и являющуюся вторым выходом устройства, соединенные между собой параллельно первый и второй инфракрасные фотоприемники 14, 15, формирователь импульсов 16, выполненный, например, по схеме триггера Шмитта, к входу которого подключены выходы инфракрасных фотоприемников 14 и 15, а выход его соединен с третьим входом логического элемента 12 и с первым входом логического элемента И 6, третий вход которого подключен к прямому выходу второго порогового элемента 11, второй логический элемент ИЛИ-НЕ 17, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого порогового элемента 5, второй вход - с выходом формирователя импульсов 16, третью выходную клемму 18, подключенную к выходу второго логического элемента ИЛИ-НЕ 17 и являющуюся третьим выходом устройства.

Генератор 4 выполнен, например, на основе транзистора по схеме автогенератора электрических колебаний с индуктивной трехточкой, в котором индуктивный чувствительный элемент 1 подключен к цепям его колебательного контура (см. книгу "Виленский П.И., Срибнер Л.А. Бесконтактные путевые выключатели. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 80 с. ил. - (Библиотека по автоматике, Вып. 654)", стр.20, рис.10, а; стр.38, рис.25).

Мультивибратор 8 выполнен, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: "Сов. радио", 1974, с.175, рис.442, а).

Емкостной чувствительный элемент 9, подключенный в цепи отрицательной обратной связи к инвертирующему входу операционного усилителя мультивибратора 8, является одной из обкладок частотозадающего "раскрытого конденсатора", второй обкладкой которого являются электрические цепи общей "земли" мультивибратора 8 и устройства в целом, и служит емкостным чувствительным элементом мультивибратора 8 (см. журнал "Радио", №10, 2002, с.38, рис.1; с.39, рис.3). При этом емкостной чувствительный элемент 9 выполнен в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, совпадающей с геометрической формой сквозного центрального отверстия, выполненного в чашке ферритового сердечника 3 индуктивного чувствительного элемента 1. Причем емкостной чувствительный элемент 9 установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 соосно с этим отверстием со смещением относительно поверхности открытого торца чашки ферритового сердечника 3 вдоль оси симметрии центрального отверстия ферритового сердечника 3 в сторону, противоположную расположению катушки индуктивности 2, т.е. в сторону закрытого торца ферритового сердечника 3. Наличие такого смещения не позволяет магнитному потоку рассеяния (на фиг.2 не показан для лучшей читаемости чертежа) электромагнитного поля 19, существующего непосредственно у передней кромки центрального отверстия со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3, взаимодействовать с поверхностью емкостного чувствительного элемента 9 и, тем самым, исключает возможность внесения нежелательного дополнительного затухания в колебательный контур генератора 4. Это, в свою очередь, исключает возможность снижения добротности колебательного контура генератора 4 и нарушения его режима генерации электрических колебаний, приводящего к нарушению работоспособности устройства.

Детектор 10 выполнен, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC - цепи (см. книгу Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М.: "Сов. радио", 1977", с.174, рис.4.9, б).

Каждый инфракрасный фотоприемник 14, 15 выполнен, например, по схеме, состоящей из усилителя постоянного тока на основе операционного усилителя, инфракрасного фотодиода, включенного в фотодиодном режиме на вход операционного усилителя (см. книгу "Аксененко М.Д. и др. Микроэлектронные фотоприемные устройства / М.Д.Аксененко, М.Л.Бараночников, О.В.Смолин. - М.: Энергоатомиздат, 1984 - 208 с., ил., с.83, рис.4.11, Б), и транзисторного эмиттерного повторителя с открытым эмиттерным выходом, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а его открытый эмиттерный выход является выходом инфракрасного фотоприемника.

Индуктивный чувствительный элемент 1 включает в себя катушку индуктивности 2, ферритовый сердечник 3, выполненный в виде чашки, имеющей открытый и закрытый торцы. Со стороны открытого торца чашки ферритового сердечника 3 установлена обмотка катушки индуктивности 2. У открытого торца чашки ферритового сердечника 3 при подаче высокочастотного сигнала на катушку индуктивности 2 с генератора 4 образуется в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле 19. Магнитный поток этого поля замыкается через воздушное пространство между внутренним кольцевым выступом чашки, установленным внутри центрального отверстия катушки индуктивности 2, и наружным кольцевым выступом чашки, охватывающим своей внутренней боковой поверхностью наружную боковую поверхность катушки индуктивности 2 по ее периметру. При этом перед закрытым торцом чашки в воздушном пространстве высокочастотное электромагнитное поле не возникает, так как его магнитный поток замыкается внутри сердечника через сплошной слой феррита, образующего закрытый торец чашки, т.е. происходит экранирование этим слоем электромагнитного поля со стороны закрытого торца ферритового сердечника 3. Внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 высокочастотное электромагнитное поле также отсутствует, так как отверстие выполнено в сплошном слое феррита, и магнитный поток замыкается внутри ферритового сердечника 3 через этот слой феррита вследствие небольшого сопротивления феррита для магнитного потока по сравнению с сопротивлением воздуха. Поэтому взаимодействие емкостного чувствительного элемента 9, установленного внутри центрального отверстия ферритового сердечника 3 со смещением в сторону его закрытого торца, с электромагнитным полем 19 катушки индуктивности 2 полностью исключается. При этом центральное отверстие в виде сквозного отверстия чашки ферритового сердечника 3 позволяет конструктивно выполнить электрическое соединение емкостного элемента 9 с мультивибратором 8 со стороны закрытого торца чашки ферритового сердечника 3 без взаимодействия соединительного проводника с электромагнитным полем 19, т.е. без внесения нежелательного дополнительного затухания в контур генератора 4, приводящего к уменьшению соединительным металлическим проводником его добротности и, как следствие, к нарушению режима работы генератора 4.

Между инфракрасными фотоприемниками 14, 15 установлен индуктивный чувствительный элемент 1 с емкостным чувствительным элементом 9 (см. фиг.2). При этом инфракрасные фотоприемники 14, 15, индуктивный и емкостной чувствительные элементы 1, 9 установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства. Причем плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников 14, 15, плоскость открытого торца чашки ферритового сердечника 3 катушки индуктивности 2 и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента 9, направленные в одну сторону, установлены параллельно между собой и образуют чувствительную поверхность устройства.

При таком взаимном расположении элементов чувствительного элемента устройства он и, следовательно, устройство в целом характеризуется двумя зонами чувствительности - ближней и дальней зонами чувствительности. В ближней зоне чувствительности, в которой одновременно действуют электромагнитное поле 19, индуктивного чувствительного элемента 1, электрическое поле 23 емкостного чувствительного элемента 9 и инфракрасное излучение контролируемого нагретого изделия 20 в пределах чувствительности инфракрасных фотоприемников 14, 15, производится идентификация (распознавание) контролируемых изделий. В дальней зоне чувствительности, ограниченной в пределах чувствительности фотоприемников 14, 15 инфракрасного излучения, концом границы ближней зоны чувствительности устройства и расстоянием предельной чувствительности инфракрасных фотоприемников 14, 15, устройство теряет свойство идентификации (распознавания) контролируемых изделий 20. Но в этой зоне устройства в условиях производственных технологических процессов могут находиться различные посторонние источники инфракрасного излучения, которыми могут быть нагретые металлические и неметаллические предметы и технологические источники инфракрасного излучения, например оптические датчики с открытым оптическим каналом или метрологическое оборудование с измерительными генераторами инфракрасного излучения. Такие источники, воздействуя своим инфракрасным излучением на чувствительные элементы фотоприемников 14, 15, могут вызывать ложные срабатывания устройства, проявляющиеся в виде формирования на выходах устройства ложных импульсов напряжения с уровнями логической "1", что приводит к снижению надежности его работы.

Кроме того, в ближнюю зону чувствительности устройства в зону действия его чувствительного элемента могут случайно попадать, например, посторонние нагретые металлические и неметаллические предметы и вызывать ложные срабатывания устройства, которые проявляются также в виде формирования на выходах устройства ложных импульсов напряжения с уровнями логической "1". Поэтому взаимное расположение элементов чувствительного элемента устройства, схемное решение устройства и алгоритм обработки сигналов фотоприемников 14, 15, индуктивного и емкостного чувствительных элементов 1, 9 выбираются с учетом наличия указанных мешающих факторов таким образом, чтобы устранить ложные срабатывания устройства.

Такое взаимное расположение в пространстве инфракрасных фотоприемников 14, 15, емкостного чувствительного элемента 9, индуктивного чувствительного элемента 1 и контролируемого изделия 20 (см фиг.2) при прохождении им в направлении стрелки 21 (22) относительно чувствительного элемента устройства параллельно его чувствительной поверхности в пределах действия электромагнитного поля 19, электрического поля 23 и в пределах расстояний чувствительности фотоприемников 14, 15 всегда обеспечивает последовательное взаимодействие контролируемого изделия 20 с оптическим окном фотоприемника 14 (15), электромагнитным полем 19, электрическим полем 23 и оптическим окном фотоприемника 15 (14). Это, в свою очередь, обеспечивает:

1) последовательное засвечивание нагретым контролируемым металлическим изделием 20 своим инфракрасным излучением 24 сначала одного фотоприемника 14 (15), потом пересечение электромагнитного поля 19, оставляя при этом фотоприемник 14 (15) в засвеченном состоянии, а затем взаимодействие с электрическим полем 23, продолжая оставаться в зоне действия электромагнитного поля 19 и оставляя при этом фотоприемник 14 (15) в засвеченном состоянии, далее засвечивание другого фотоприемника 15 (14), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 19, 23 соответственно и оставляя на некотором промежутке времени оба фотоприемника в засвеченном состоянии, потом затемнение фотоприемника 14 (15), оставаясь в зоне действия электромагнитного и электрического полей 19, 23 соответственно и оставляя при этом фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии, затем выход из зоны действия электрического поля 23, оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19 и оставляя фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии, далее выход из зоны действия электромагнитного поля 19, оставляя при этом фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии и, наконец, затемнение фотоприемника 15 (14) и выход контролируемого нагретого металлического изделия 20 из зоны чувствительной поверхности устройства.

Таким образом, последовательное засвечивание нагретым контролируемым металлическим изделием 20 одного 14 (15) и другого 15 (14) фотоприемника происходит без разрыва, т.е. формируется на выходе формирователя импульсов 16 обоими параллельно включенными фотоприемниками сплошной импульс напряжения с уровнем логической "1" длительностью, равной времени нахождения контролируемого нагретого металлического изделия 20 в зоне чувствительной поверхности устройства, начиная с момента засветки фотоприемника 14 (15) и до момента выхода из засвеченного состояния фотоприемника 15 (14);

2) последовательное прохождение ненагретым металлическим или неметаллическим контролируемым изделием 20 фотоприемника 14 (15) без его засвечивания вследствие отсутствия у контролируемого изделия инфракрасного излучения 24, потом пересечение им электромагнитного поля 19, затем взаимодействие его с электрическим полем 23, далее прохождение им фотоприемника 15 (14) без засвечивания его из-за отсутствия у контролируемого изделия 20 инфракрасного излучения 24 и выход контролируемого изделия 20 из зоны чувствительной поверхности устройства. В результате чего на прямом и инверсном выходах второго порогового элемента 11 формируются импульсы напряжений соответственно с уровнями логической "1" и логического "0" длительностями, равными длительности нахождения контролируемого изделия 20 в электрическом поле 23 емкостного чувствительного элемента 9;

3) получение на выходе формирователя импульсов 16 импульса длительностью всегда большей, чем длительность каждого импульса на выходах первого порогового элемента 5 и второго порогового элемента 11;

4) получение на прямом и инверсном выходах первого порогового элемента 5 в случае взаимодействия чувствительного элемента устройства с контролируемым нагретым или ненагретым металлическим изделием 20 импульсов напряжений соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", длительностями, всегда большими, чем длительности импульсов на выходах второго порогового элемента 11;

5) расстановку на временной оси сформированных импульсов таким образом, чтобы выходной импульс формирователя импульсов 16 большей длительности всегда "охватывал" выходные импульсы меньшей длительности первого порогового элемента 5 и второго порогового элемента 11, и чтобы в тоже время выходные импульсы первого порогового элемента 5, длительности которых больше, чем длительности импульсов на выходах второго порогового элемента 11, всегда "охватывали" выходные импульсы последнего.

Следовательно, такое взаимное расположение инфракрасных фотоприемников, индуктивного и емкостного чувствительных элементов и взаимодействие их в описанной выше последовательности с контролируемым изделием, а также соответствующая обработка предложенной схемой устройства их выходных сигналов позволяют реализовать принцип действия устройства в режиме идентификации трех видов изделий из числа нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий и расширить номенклатуру контролируемых изделий до трех изделий, т.е. производить распознавание неметаллических и металлических изделий с учетом их термического состояния и вида материала при расширенной номенклатуре контролируемых изделий по алгоритму: идентификация каждого из трех разновидностей контролируемых изделий на один соответствующий выход из трех выходов устройства, а также повысить надежность работы устройства.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания в момент нахождения контролируемого изделия 20 вне зоны чувствительной поверхности устройства (см. фиг.2) фотоприемники 14, 15 находятся в затемненном состоянии. В результате формирователь 16 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, первом и втором входах соответственно логических элементов 6 и 17, а также на третьем входе логического элемента 12 устанавливается напряжение U1 уровнем логического "0" (см фиг.3, фиг.4, фиг.5). При этом в момент подачи напряжения питания генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, постоянная составляющая тока которых на его выходе создает падение напряжения, превышающее входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 5. В результате последний переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно, которые подаются на вторые входы соответственно логических элементов 6, 12 и первый вход логического элемент 17 (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5). Вместе с тем в момент подачи напряжения питания мультивибратор 8 переходит в заторможенное состояние, при котором на его выходе, на входе и выходе детектора 10, на входе порогового элемента 11 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате пороговый элемент 11 устанавливается в такое устойчивое состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0" и логической "1", которые подаются соответственно на третий и первый входы логических элементов 6 и 12 (см фиг.3, фиг.4, фиг.5). После чего на выходах логических элементов 6, 17, 12 и на выходных клеммах 13,18, 7 устанавливаются соответственно напряжения U6, U7, U8 с уровнями логического "0", так как:

- на всех трех входах логического элемента 6 установлены напряжения U1, U2 и U4 соответственно с прямых выходов формирователя 16, первого и второго пороговых элементов 5, 11 с уровнями логического "0", под действием которых происходит переключение логического элемента 6 в исходное состояние, при котором на его выходе и выходной клемме 13 появляется напряжение U6 с уровнем логического "0";

- уровень логической "1" напряжения U3 с инверсного выхода порогового элемента 5 по первому входу логического элемента 17 инвертируется им под действием напряжения U1 с уровнем логического "0" с выхода формирователя 16 в напряжение U7 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 17 и на выходную клемму 18;

- уровень логической "1" напряжения U5 с инверсного выхода порогового элемента 11 по первому входу логического элемента 12 инвертируется им под действием напряжений U1 и U2 с уровнями логического "0" соответственно с выхода формирователя 16 и прямого выхода порогового элемента 5, поданных соответственно на третий и второй входы логического элемента 12, в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7.

Таким образом, после подачи напряжения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при котором контролируемое изделие 20 находится за пределами его чувствительной поверхности, а на выходных клеммах 13, 18 и 7 устанавливаются соответственно напряжения U6, U7 и U8 с уровнями логического "0" (см фиг.3, фиг.4, фиг.5). При этом устройство готово к первому циклу идентификации изделий.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в режиме идентификации трех видов контролируемых изделий - нагретых металлических, ненагретых металлических и ненагретых неметаллических, при котором контролируемое изделие 20 (см. фиг.2) перемещается параллельно чувствительной поверхности устройства в пределах ближней зоны чувствительности устройства в одном из направлений по стрелке 21 или 22.

При введении в направлении стрелки 21 (22) в зону чувствительной поверхности устройства, например нагретого металлического изделия 20, происходит засвечивание его инфракрасным излучением 24 (см. фиг.2) фотоприемника 14 (15), в результате на его выходе устанавливается напряжение с уровнем логической "1", которое подается на вход формирователя 16, который переключается в такое устойчивое состояние, при котором на его выходе, на первом, втором и третьем входах соответственно логических элементов 6, 17 и 12 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1" (см. фиг.3). Но уровень логической "1" напряжения U1 с выхода формирователя 16 на выходы логических элементов 6, 17, 12 и соответственно на выходные клеммы 13, 18, 7 не проходит, и на их выходах и выходных клеммах устройства продолжают присутствовать напряжения U6, U7, U8 с уровнями логического "0", так как:

- на второй и третий входы логического элемента 6 с прямых выходов соответственно пороговых элементов 5 и 11 поданы напряжения U2 и U4 с уровнями логического "0", запрещающие прохождение;

- на обоих входах логического элемента 17 установлены с выхода формирователя 16 и инверсного выхода порогового элемента 5 соответственно напряжения U1 и U3 с уровнями логической "1", под действием которых переключения логического элемента 17 в другое состояние не происходит, и он продолжает находиться в исходном состоянии;

- по первому и третьему входам логического элемента 12 происходит инвертирование им соответственно напряжений U5 и U1 с уровнями логической "1" с инверсного выхода порогового элемента 11 и выхода формирователя 16 под действием напряжения U2 с уровнем логического "0", поданного с прямого выхода порогового элемента 5 на второй вход логического элемента 12, в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7.

Через некоторый промежуток времени перемещающееся в выбранном направлении контролируемое изделие 20, оставляя фотоприемник 14 (15) в засвеченном состоянии, входит в зону действия электромагнитного поля 19. При этом контролируемое изделие 20 вносит существенное затухание в колебательный контур генератора 4, и последний переходит в режим срыва генерации электрических колебаний, при котором на прямом и инверсном выходах порогового элемента 5 устанавливаются соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются на вторые входы соответственно логических элементов 6, 12 и первый вход логического элемента 17. При этом уровни логической "1" напряжений U1 и U2 соответственно с выхода формирователя 16 и прямого выхода порогового элемента 5 через первый и второй входы логического элемента 6 на его выход и выходную клемму 13 не проходят, и на его выходе и на выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0", так как на третий вход логического элемента 6 с прямого выхода порогового элемента 11 подается запрещающее прохождение напряжение U4 с уровнем логического "0". Наряду с этим по второму входу логического элемента 17 происходит инвертирование им напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 16 под действием напряжения U3 с уровнем логического "0" с инверсного выхода порогового элемента 5 в напряжение U7 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 17 и на выходную клемму 18. Поэтому на выходе логического элемента 17 и на выходной клемме 18 продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0". Вместе с тем на всех трех входах логического элемента 12 установлены с выхода формирователя 16, прямого выхода порогового элемента 5 и инверсного выхода порогового элемента 11 соответственно напряжения U1, U2 и U5 с уровнями логической "1". Поэтому переключения логического элемента 12 не происходит, и на его выходе и выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U8 с уровнем логического "0".

Затем перемещающееся в выбранном направлении контролируемое изделие 20, оставляя фотоприемник 14 (15) в засвеченном состоянии и по-прежнему оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19, входит в зону действия электрического поля 23 емкостного чувствительного элемента 9 и образует с ним электрический конденсатор. Значение электрической емкости образованного таким образом конденсатора увеличивается до такого уровня, при котором происходит возбуждение мультивибратора 8 и переход его в режим генерации электрических колебаний. Амплитуда выходных импульсов мультивибратора 8 преобразуется детектором 10 в постоянное напряжение с уровнем логической "1", которое превышает входное пороговое значение напряжения триггера порогового элемента 11. При этом пороговый элемент 11 переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются соответственно напряжения U4 и U5 с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются соответственно на третий вход логического элемента 6 и первый вход логического элемента 12. В результате на всех трех входах логического элемента 6 устанавливаются напряжения U1, U2 и U4 с уровнями логической "1, поэтому на выходе логического элемента 6 и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U6 с уровнем логической "1". При этом по второму и третьему входам логического элемента 12 происходит инвертирование им соответственно напряжений U2 и U1 с уровнями логической "1" с прямого выхода порогового элемента 5 и формирователя 16 под действием напряжения U5 с уровнем логического "0" с инверсного выхода порогового элемента 11 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7. При этом на выходе логического элемента 17 и на выходной клемме 18 продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0", так как изменения напряжений на его входах не произошло после вхождения контролируемого изделия 20 в зону действия электрического поля 23.

Далее перемещающееся контролируемое изделие 20, по-прежнему оставляя фотоприемник 14 (15) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19 и электрического поля 23, засвечивает фотоприемник 15 (14). После чего уровень напряжения на входе и выходе формирователя 16, соответствующий уровню логической "1", не изменился, так как параллельно включенные фотоприемники 14, 15 реализуют логическую функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ. Поэтому описанные выше состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента засвечивания фотоприемника 15 (14), не изменились.

При дальнейшем перемещении в том же направлении контролируемое изделие 20, оставаясь в зонах действия электромагнитного и электрического полей 19, 23 соответственно и оставляя фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии, выходит за пределы оптического окна фотоприемника 14 (15). При этом происходит затемнение последнего, после чего уровень напряжения U1 на выходе формирователя 16, соответствующий уровню логической "1", также не изменяется по причине реализации фотоприемниками 14, 15 логической функции МОНТАЖНОЕ ИЛИ. В связи с этим описанные состояния схемы устройства и диаграмм напряжений на фиг.3, установившиеся до момента затемнения фотоприемника 14 (15), также не изменились.

Далее контролируемое изделие 20, оставляя фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии и оставаясь в зоне действия электромагнитного поля 19, выходит из зоны действия электрического поля 23. При этом мультивибратор 8 переходит в заторможенное состояние, т.е в исходное состояние, при котором на его выходе, входе и выходе детектора 10 устанавливаются напряжения с уровнями логического "0". В результате на вход порогового элемента 11 подается напряжение с уровнем логического "0", под действием которого он переключается в другое состояние, т.е. в исходное состояние, и на его прямом и инверсном выходах устанавливаются напряжения U4 и U5 с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно, которые подаются соответственно на третий вход логического элемента 6 и на первый вход логического элемента 12. После чего под действием напряжения U4 с уровнем логического "0" с прямого выхода порогового элемента 11 логический элемент 6 переключается в исходное состояние, при котором на его выходе и на выходной клемме 13 устанавливается напряжение U6 с уровнем логического "0". Вместе с тем на выходе логического элемента 17 и на выходной клемме 18 продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0", так как изменения напряжений на его входах не произошло после выхода контролируемого изделия 20 из зоны действия электрического поля 23. Но при этом на всех трех входах логического элемента 12 устанавливаются напряжения U5, U2 и U1 с уровнями логической "1" соответственно с инверсного выхода порогового элемента 11, с прямого выхода порогового элемента 5 и с выхода формирователя 16, поэтому переключения логического элемента 12 в другое состояние не происходит, и на его выходе и выходной клемме 7 продолжает присутствовать напряжение U8 с уровнем логического "0". На этом формирование импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" на выходной клемме 13 заканчивается.

Затем контролируемое изделие 20, оставляя фотоприемник 14 (15) в затемненном состоянии, а фотоприемник 15 (14) в засвеченном состоянии, выходит из зоны действия электромагнитного поля 19. После чего генератор 4 переходит в режим генерации электрических колебаний, т.е. в исходное состояние. В результате пороговый элемент 5 переключается также в исходное состояние, при котором на его прямом и инверсном выходах устанавливаются соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0" и логической "1", которые подаются соответственно на вторые входы логических элементов 6, 12 и на первый вход логического элемента 17. При этом под действием напряжения U2 с прямого выхода порогового элемента 5 переключения логического элемента 6 в исходное состояние не происходит, так как он уже находится в таком состоянии под действием напряжения U4 с уровнем логического "0" с прямого выхода порогового элемента 11. Поэтому на выходе логического элемента 6 и на выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0". Вместе с тем на обоих входах логического элемента 17 устанавливаются соответственно напряжения U1 и U3 с уровнями логической "1" с выхода формирователя 16 и инверсного выхода порогового элемента 5. Под действием этих напряжений переключения логического элемента 17 в другое состояние не происходит, и на его выходе и выходной клемме 18 продолжает присутствовать напряжение U7 с уровнем логического "0", так как напряжения U1 и U3 с уровнями логической "1" запрещают его переключение. Наряду с этим по первому и третьему входам логического элемента 12 происходит инвертирование напряжений U5 и U1 с уровнями логической "1" соответственно с инверсного выхода порогового элемента 11 и выхода формирователя 16 в напряжение U8 с уровнем логического "0", так как на его второй вход с прямого выхода порогового элемента 5 подано напряжение U2 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование.

И на последнем отрезке своего перемещения контролируемое изделие 20 выходит за пределы оптического окна фотоприемника 15 (14). После чего он затемняется, т.е. устанавливается в исходное состояние, и на выходе формирователя 16, на первом, втором и третьем входах соответственно логических элементов 6, 17 и 12 устанавливается напряжения U1 с уровнем логического "0". Нулевой логический уровень выходного напряжения U1 формирователя 16 не вызывает переключения логических элементов 6, 17, 12 в другое состояние, и на их выходах и соответственно на выходных клеммах 13, 18, 7 продолжают присутствовать напряжения U6, U7, U8 с уровнями логического "0", так как:

- логический элемент 6 продолжает находиться в исходном состоянии под действием напряжений U1, U2, U4, поданных соответственно с формирователя 16, прямых выходов пороговых элементов 5, 11;

- по первому входу логического элемента 17 происходит инвертирование им напряжения U3 с уровнем логической "1" с инверсного выхода порогового элемента 5 в напряжение U7 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 17 и на выходную клемму 18, так как на второй вход логического элемента 17 подано с выхода формирователя 16 напряжение U1 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование;

- по первому входу логического элемента 12 происходит инвертирование им напряжения U5 с уровнем логической "1" с инверсного выхода порогового элемента 11 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7, так как на третий и второй входы логического элемента 12 поданы напряжения U1 и U2 с уровнями логического "0" соответственно с выхода формирователя 16 и прямого выхода порогового элемента 5, разрешающие инвертирование.

На этом цикл идентификации нагретого металлического изделия заканчивается. В результате устройство устанавливается в исходное состояние и готово к очередному циклу идентификации контролируемого изделия. При повторном прохождении нагретого металлического контролируемого изделия 20 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг 3, цикл идентификации нагретого металлического изделия повторяется.

Таким образом, при введении в направлении стрелки 21 (22) в зону чувствительной поверхности устройства контролируемого нагретого металлического изделия информационный сигнал напряжения U6 с уровнем логической "1" об его идентификации появляется только на выходной клемме 13 устройства, а на выходных клеммах 18 и 7 при этом присутствуют соответственно напряжения U7 и U8 с уровнями логического "0".

В случае введения в направлении стрелки 21 (22) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 20 засвечивания фотоприемников 14, 15 из-за отсутствия у него инфракрасного излучения 24 и переключения формирователя 16 в другое устойчивое состояние не происходит. В результате чего на выходе формирователя 16 и на выходной клемме 13 формирования соответственно импульсов напряжений U1 и U6 не происходит (см. фиг.4). В этом случае формируются импульсы напряжений U2 и U3 на прямом и инверсном выходах порогового элемента 5 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются соответственно на вторые входы логических "элементов 6, 12 и на первый вход логического элемента 17, а также импульсы напряжений U4 и U5 на прямом и инверсном выходах порогового элемента 11 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются на третий вход логического элемента 6 и первый вход логического элемента 12 соответственно. При этом на выходе логического элемента 6 под действием импульсов напряжений U2 и U4 с уровнями логической "1" формирования импульса напряжения U6 с уровнем логической "1" не происходит, и на его выходе и выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0", так как на первом входе логического элемента 6 с выхода формирователя 16 подано напряжение U1 с уровнем логического "0", запрещающее прохождение этих импульсов через второй и третий входы логического элемента 6 на его выход и выходную клемму 13. Вместе с тем происходит инвертирование логическим элементом 12 по его второму входу импульса напряжения U2 с уровнем логической "1" с прямого выхода порогового элемента 5 в импульс напряжения U8 с уровнем логического "0" и прохождение на его выход и выходную клемму 7, так как поданные на первый и третий входы логического элемента 12 соответственно с инверсного выхода порогового элемента 11 импульс напряжения U5 и с выхода порогового элемента 16 напряжение U1 с уровнями логического "0" разрешают инвертирование. Но при этом импульс напряжения U3 с уровнем логического "0", поданный на первый вход логического элемента 17 с инверсного выхода порогового элемента 5, инвертируется им в импульс напряжения U7 с уровнем логической "1" и проходит на его выход и на выходную клемму 18, так как на его втором входе к этому моменту установлено с выхода формирователя 16 разрешающее инвертирование и прохождение напряжение U1 с уровнем логического "0". По окончании формирования импульса напряжения U7 на выходной клемме 18, которому соответствует момент выхода контролируемого ненагретого металлического изделия 20 из зоны электромагнитного поля 19, и после выхода контролируемого изделия 20 за пределы оптического окна фотоприемника 15 (14) цикл его идентификации на этом заканчивается. Устройство устанавливается в исходное состояние и готово к очередному циклу идентификации контролируемого изделия. При повторном прохождении ненагретого металлического контролируемого изделия 20 относительно чувствительной поверхности устройства описанный выше в соответствии с диаграммами, приведенными на фиг.4, цикл его идентификации повторяется.

Таким образом, при введении в направлении стрелки 21 (22) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого металлического изделия 20 информационный сигнал напряжения U7 с уровнем логической "1" об его идентификации появляется только на выходной клемме 18 устройства, а на выходных клеммах 13 и 7 при этом присутствуют соответственно напряжения U6 и U8 с уровнями логического "0".

В случае введения в направлении стрелки 21 (22) в зону чувствительной поверхности устройства ненагретого неметаллического 20 засвечивания фотоприемников 14, 15 из-за отсутствия у него инфракрасного излучения 24 переключения формирователя 16 в другое устойчивое состояние не происходит. В результате на выходе формирователя 16 и на выходной клемме 13 не происходит формирования соответственно импульсов напряжений U1 и U6 с уровнями логической "1" (см. фиг.5). Поэтому на выходе формирователя 16, на первом, втором и третьем входах соответственно логических элементов 6, 17 и 12 по-прежнему продолжает оставаться напряжение U1 с уровнем логического "0", соответствующее исходному состоянию схемы устройства. Наряду с этим при пересечении ненагретым неметаллическим контролируемым изделием 20 электромагнитного поля 19 формирования пороговым элементом 5 импульса напряжения U2 с уровнем логической "1" и импульса напряжения U3 с уровнем логического "0" не происходит (см. фиг.5), так как оно существенного затухания в колебательный контур генератора 4 не вносит. В результате на вторых входах логических элементов 6, 12 и первом входе логического элемента 17 продолжают присутствовать соответственно напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0" и логической "1", соответствующие исходному состоянию схемы устройства. В этом случае формируются только импульсы напряжений U4 и U5 соответственно на прямом и инверсном выходах порогового элемента 11 с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются соответственно на третий и первый входы логических элементов 6 и 12. При этом происходит инвертирование логическим элементом 12 по его первому входу выходного импульса напряжения U5 порогового элемента 11 с уровнем логического "0" и по его третьему входу выходного напряжения U1 формирователя 16 с уровнем логического "0" в импульс напряжения U8 с уровнем логической "1" и прохождение его на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7, так как на втором входе логического элемента 12 установлено с выхода порогового элемента напряжение U2 с уровнем логического "0", разрешающее инвертирование и прохождение. В результате на выходе логического элемента 12 и на выходной клемме 7 формируется импульс напряжения U8 с уровнем логической "1". При этом импульс напряжения U4 с уровнем логической "1" с прямого выхода порогового элемента 11 на выход логического элемента 6 через его третий вход не проходит, и на его выходе и выходной клемме 13 продолжает присутствовать напряжение U6 с уровнем логического "0", так как на первый и второй входы логического элемента 6 с выхода формирователя 16 и прямого выхода порогового элемента 5 подаются соответственно напряжения U1 и U2 с уровнями логического "0", запрещающие прохождение. После окончания формирования на выходной клемме 7 импульса напряжения U8 с уровнем логической "1", которому соответствует момент выхода контролируемого изделия 20 из зоны действия электрического поля 23, и после выхода контролируемого ненагретого неметаллического изделия 20 из зоны действия электромагнитного поля 19 и области оптического окна фотоприемника 15 (14) цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия заканчивается. В результате устройство устанавливается в исходное состояние и готово к очередному циклу идентификации контролируемого изделия. При повторном перемещении ненагретого неметаллического изделия относительно чувствительной поверхности устройства цикл его работы в соответствии с диаграммами напряжений, приведенными на фиг.5, повторяется.

Таким образом, при прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого неметаллического изделия на выходной клемме 7 формируется импульс напряжения с уровнем логической "1", а на выходных клеммах 13 и 18 при этом присутствуют соответственно напряжения U6 и U7 с уровнями логического "0".

Следовательно, в рассмотренном режиме работы устройства информационный сигнал на его выходной клемме 13 однозначно соответствует прохождению относительно чувствительной поверхности устройства нагретого металлического изделия, информационный сигнал на выходной клемме 18 - ненагретого металлического изделия, а информационный сигнал на выходной клемме 7 - ненагретого неметаллического изделия, чем и обеспечивается процесс идентификации (распознавания) трех видов изделий из числа нагретого металлического, ненагретых металлического и неметаллического изделий, т.е. обеспечивается процесс идентификации изделий с учетом их термического состояния и вида материала при расширенной номенклатуре контролируемых изделий.

Предлагаемое устройство обеспечивает также три режима идентификации изделий при суженной номенклатуре контролируемых изделий до двух единиц.

1) режим идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий;

2) режим идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий;

3) режим идентификации ненагретых металлических и неметаллических изделий.

В режиме идентификации нагретых и ненагретых металлических изделий используются выходные клеммы 13 и 18, а выходная клемма 7 при этом не задействуется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого нагретого металлического изделия на выходной клемме 13 отрабатывается информационный сигнал U6 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 18 при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0", и цикл идентификации нагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого металлического изделия информационный сигнал U7 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 18. На выходной клемме 13 при этом присутствует напряжение U6 с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.4.

В режиме идентификации нагретых металлических и ненагретых неметаллических изделий используются выходные клеммы 13 и 7, а выходная клемма 18 при этом не задействуется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого нагретого металлического изделия на выходной клемме 13 отрабатывается информационный сигнал U6 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 7 при этом присутствует напряжение U8 с уровнем логического "0", и цикл идентификации нагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого неметаллического изделия информационный сигнал U8 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 7. На выходной клемме 13 при этом присутствует напряжение U6 с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.5.

В режиме идентификации ненагретых металлических и неметаллических изделий используются выходные клеммы 18 и 7, а выходная клемма 13 при этом не задействуется. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого металлического изделия на выходной клемме 18 отрабатывается информационный сигнал U7 с уровнем логической "1", несущий информацию об его идентификации. На выходной клемме 7 при этом присутствует напряжение U8 с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого металлического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При прохождении относительно чувствительной поверхности устройства контролируемого ненагретого неметаллического изделия информационный сигнал U8 с уровнем логической "1" об его идентификации отрабатывается только на выходной клемме 7. На выходной клемме 18 при этом присутствует напряжение U7 с уровнем логического "0", и цикл идентификации ненагретого неметаллического изделия описывается диаграммами, приведенными на фиг.5.

Повышение надежности работы устройства путем устранения ложных срабатываний от посторонних источников инфракрасного излучения, находящихся в дальней зоне чувствительности устройства, обеспечивается следующим образом.

При попадании инфракрасного излучения от посторонних источников в область оптического окна фотоприемника 14 (15) или в оптические окна обоих фотоприемников 14, 15 происходит его или их засвечивание в момент нахождения устройства в исходном состоянии, при котором контролируемое изделие 20 находится за пределами его чувствительной поверхности. В результате происходит срабатывание формирователя 16 и формирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1", который поступает на первый, второй и третий входы соответственно логических элементов 6, 17 и 12. Но на их выходы и соответственно на выходные клеммы 13, 18 и 7 этот ложный импульс не проходит, и на них продолжают присутствовать соответственно напряжения U6, U7 и U8 с уровнями логического "0", так как:

- на втором и третьем входах логического элемента 6 установлены соответственно с прямых выходов пороговых элементов 5 и 11 напряжения U2 и U4 с уровнями логического "0", запрещающие его прохождение,

- на втором входе логического элемента 17 этот ложный импульс вместе с уровнем логической "1" напряжения U3, поданного на его первый вход с инверсного выхода порогового элемента 5, является блокирующим для логического элемента 17 в момент действия этого ложного импульса. Поэтому переключения логического элемента 17 не происходит и на его выходе, и на выходной клемме 18 подтверждается присутствие напряжения U7 с уровнем логического "0",

- по первому и третьему входам логического элемента 12 происходит инвертирование им напряжения U5 и ложного импульса напряжения U1 с уровнями логической "1", поданных соответственно с инверсного выхода порогового элемента 11 и выхода формирователя 16, под действием напряжения U2 с уровнем логического "0" с прямого выхода порогового элемента 5 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7.

Таким образом, ложного срабатывания логических элементов 6, 17 и 12 и формирования на их выходах и на выходных клеммах 13, 18 и 7 соответственно ложных импульсов напряжений U6, U7 и U8 с уровнями логической "1" не происходит.

Наряду с этим предлагаемое устройство обеспечивает также в пределах ближней зоны его чувствительности повышенную надежность работы при случайном попадании в область оптического окна инфракрасного фотоприемника 14 (15) или одновременно в область оптического окна инфракрасного фотоприемника 14 (15) и в электромагнитное поле 19 посторонних нагретых металлических или нагретых неметаллических предметов, когда устройство находится в исходном состоянии, а контролируемое изделие 20 при этом находится вне зоны действия чувствительного элемента устройства. Это происходит следующим образом.

Устранение ложных срабатываний устройства и, следовательно, повышение надежности его работы при попадании в пределах ближней зоны чувствительности устройства посторонних нагретых металлических или нагретых неметаллических предметов в область оптического окна фотоприемника 14 (15) происходят идентично описанному выше для случая устранения ложных срабатываний устройства от посторонних источников инфракрасного излучения, находящихся в дальней зоне его чувствительности.

При одновременном попадании в пределах ближней зоны чувствительности устройства посторонних нагретых металлических предметов в электромагнитное поле 19 и в область оптического окна фотоприемника 14 (15) на выходе формирователя 16 формируется ложный импульс напряжения U1 с уровнем логической "1", который подается на первый, второй и третий входы соответственно логических элементов 6, 17 и 12, а на прямом и инверсном выходах порогового элемента 5 - соответственно ложные импульсы напряжений U2 и U3 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0", которые подаются соответственно на вторые входы логических элементов 6, 12 и первый вход логического элемента 17. Но под действием этих ложных импульсов на выходах логических элементов 6, 17, 12 и соответственно на выходных клеммах 13, 18, 7 формирования ложных импульсов напряжений U6, U7, U8 с уровнями логической "1" не происходит, и на их выходах и соответственно на выходных клеммах 13, 18, 7 продолжают присутствовать напряжения U6, U7, U8 с уровнями логического "0", так как:

- на третий вход логического элемента 6 подается напряжение U4 с прямого выхода порогового элемента 11 с уровнем логического "0", запрещающее прохождение через его первый и второй входы соответственно ложных импульсов напряжений U1 и U2 с выхода формирователя 16 и с прямого выхода порогового элемента 5 с уровнями логической "1" на выход логического элемента 6 и выходную клемму 13;

- по второму входу логического элемента 17 происходит инвертирование им ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 16 под действием импульса напряжения U3 с уровнем логического "0", подаваемого с инверсного выхода порогового элемента 5 на первый вход логического элемента 17, в напряжение U7 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 17 и на выходную клемму 18;

- ложные импульсы напряжений U1 и U2 с уровнями логической "1", поданные соответственно на третий и второй входы логического элемента 12, вместе с напряжением U5 с уровнем логической "1" с инверсного выхода порогового элемента 11 являются блокирующими по всем трем входам логического элемента 12 для переключения его в другое состояние.

При одновременном попадании в пределах ближней зоны чувствительности устройства посторонних нагретых неметаллических предметов в электромагнитное поле 19 и в область оптического окна фотоприемника 14 (15) на выходе формирователя 16 формируется ложный импульс напряжения U1 с уровнем логической "1", который подается на первый, второй и третий входы соответственно логических элементов 6, 17 и 12. При этом на прямом и инверсном выходах порогового элемента 5 формирования соответственно ложных импульсов напряжений U2 и U3 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0" не происходит вследствие отсутствия внесения посторонним нагретым неметаллическим предметом существенного затухания в колебательный контур генератора 4. Поэтому генератор 4 и пороговый элемент 5 продолжают находиться в исходном состоянии, при котором соответственно на вторых входах логических элементов 6, 12 и на первом входе логического элемента 17 продолжают присутствовать напряжения U2 и U3 с уровнями логического "0" и логической "1". Но под действием ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 16 на выходах логических элементов 6, 17, 12 и соответственно на выходных клеммах 13, 18, 7 формирования ложных импульсов напряжений U6, U7, U8 с уровнями логической "1" не происходит, и на их выходах и соответственно на выходных клеммах 13, 18, 7 продолжают присутствовать напряжения U6, U7, U8 с уровнями логического "0", так как:

- с прямых выходов пороговых элементов 5 и 11 подаются соответственно на второй и третий входы логического элемента 6 напряжения U2 и U4 с уровнями логического "0", запрещающие прохождение ложного импульса напряжения U1 с уровнем логической "1" с выхода формирователя 16 на выход логического элемента 6 и на выходную клемму 13;

- на оба входа логического элемента 17 с выходов формирователя 16 и инверсного выхода порогового элемента 5 поданы соответственно ложный импульс напряжения U1 и напряжение U3 с уровнями логической "1", запрещающие переключение логического элемента 17 в другое состояние, поэтому на выходе логического элемента 17 и на выходной клемме 7 подтверждается присутствие напряжения U7 с уровнем логического "0";

- по первому и третьему входам логического элемента 12 происходит инвертирование соответственно напряжения U5 с инверсного порогового элемента 11 и напряжения U1 ложного импульса с выхода формирователя 16 с уровнями логической "1" под действием напряжения U2 с уровнем логического "0" с прямого выхода порогового элемента 5 в напряжение U8 с уровнем логического "0", которое проходит на выход логического элемента 12 и на выходную клемму 7.

Таким образом, при попадании из дальней зоны чувствительности устройства инфракрасного излучения в область оптического окна фотоприемника 14 (15) или в оптические окна обоих фотоприемников 14, 15 от посторонних источников инфракрасного излучения, а также при попадании посторонних нагретых металлических или неметаллических предметов в пределах ближней зоны чувствительности устройства в область оптического окна фотоприемника 14 (15) или одновременно в зону действия электромагнитного поля 19 и в область оптического окна фотоприемника 14 (15) на выходных клеммах 13, 18 и 7 устройства формирования соответственно ложных импульсов напряжений U6, U7 и U8 не происходит, чем и обеспечивается повышение надежности работы предлагаемого устройства.

В предложенном устройстве реализован потенциальный принцип формирования на его выходах информационных сигналов идентификации нагретых и ненагретых изделий, когда нахождению контролируемого изделия в зоне его чувствительной поверхности однозначно соответствует установление на его соответствующем выходе потенциала с уровнем логической "1", соответствующего информационному сигналу идентификации изделия. Причем этот сигнал не исчезает и продолжает присутствовать на соответствующем выходе устройства, отслеживая при этом своим потенциальным сигналом с уровнем логической "1" контролируемое изделие как при перемещении его в пределах зоны чувствительной поверхности устройства, так и при нахождении его в ней в неподвижном состоянии в течение сколь угодно продолжительного промежутка времени.

Таким образом, имеет место однозначное соответствие потенциального информационного сигнала на соответствующем выходе устройства истинному положению контролируемого изделия в определенной точке пространства, где устанавливается предлагаемое устройство. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить работу предлагаемого устройства в режимах контроля положения металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния и вида материала.

В режиме контроля положения нагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик положения индуктивно-оптического типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.3. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 13, а выходные клеммы 7 и 18 не задействуются.

В режиме контроля положения ненагретых металлических изделий устройство функционирует как бесконтактный индуктивный датчик положения автогенераторного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.4. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 18, а выходные клеммы 7 и 13 не задействуются.

В режиме контроля положения ненагретых неметаллических изделий устройство функционирует как бесконтактный датчик индуктивно-емкостного типа. Работа устройства в этом случае описывается диаграммами, приведенными на фиг.5. При этом информационный сигнал снимается с выходной клеммы 7, а выходные клеммы 13 и 18 не задействуются.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для идентификации (распознавания) нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий, а также в качестве бесконтактного датчика контроля положения металлических и неметаллических изделий с учетом их термического состояния и вида материала. Устройство, согласно изобретению, содержит индуктивный чувствительный элемент, генератор электрических колебаний, первый и второй пороговые элементы, первый и второй инфракрасный фотоприемники, формирователь импульсов, а также первый и второй логические элементы ИЛИ-НЕ, логический элемент И, мультивибратор с емкостным чувствительным элементом и детектор. Устройство обеспечивает идентификацию нагретых металлических и ненагретых металлических и неметаллических изделий без контакта с ними с высокой надежностью работы в условиях воздействия на него посторонних источников инфракрасного излучения. 5 ил.

Устройство идентификации изделий, содержащее индуктивный чувствительный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности, помещенной в кольцевом пазу открытого торца ферритового сердечника с центральным отверстием, последовательно соединенные генератор электрических колебаний, в цепь колебательного контура которого включен индуктивный чувствительный элемент, первый пороговый элемент, последовательно включенные первый инфракрасный фотоприемник, формирователь импульсов, а также первый логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого является первым выходом устройства, логический элемент И, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу формирователя импульсов и к прямому выходу первого порогового элемента, а выход его является вторым выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены второй инфракрасный фотоприемник, подключенный параллельно первому инфракрасному фотоприемнику ко входу формирователя импульсов, последовательно включенные мультивибратор с емкостным чувствительным элементом, подключенным к его входу и выполненным в виде токопроводящей пластины с геометрической формой, повторяющей геометрическую форму центрального отверстия ферритового сердечника, детектор, второй пороговый элемент, прямой выход которого соединен с третьим входом логического элемента И, инверсный выход - с первым входом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к прямому выходу первого порогового элемента, третий вход - к выходу формирователя импульсов, а также второй логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с инверсным выходом первого порогового элемента и с выходом формирователя импульсов, а его выход является третьим выходом устройства, при этом емкостной чувствительный элемент установлен внутри центрального отверстия ферритового сердечника соосно с этим отверстием со смещением относительно открытого торца ферритового сердечника вдоль оси симметрии его центрального отверстия в сторону закрытого торца ферритового сердечника, причем индуктивный и емкостной чувствительные элементы и инфракрасные фотоприемники, между которыми размещены индуктивный и емкостной чувствительные элементы, установлены вдоль прямой линии в одной плоскости и образуют чувствительный элемент устройства, а плоскости оптических окон инфракрасных фотоприемников, плоскость открытого торца ферритового сердечника и одна из плоскостей емкостного чувствительного элемента, направленные в одну сторону, установлены параллельно и образуют чувствительную поверхность устройства.