Устройство обнаружения дефектов на образующей поверхности цилиндрических изделий Российский патент 2017 года по МПК G21C17/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройствам для контроля внешнего вида цилиндрических изделий и, в частности, может быть использовано в производстве ядерного топлива при контроле внешнего вида топливных таблеток.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство контроля цилиндрических изделий (RU 2323492 С2, опубл. 27.09.2007). Устройство включает загрузочный вибролоток, с которого изделия (топливные таблетки) попадают в транспортирующее устройство. Транспортирующее устройство состоит из подвижного ротора с пазами для захвата изделий. С помощью шагового привода изделия подаются на позиции, на которых последовательно освещаются светом боковая и торцевые поверхности изделий. Изображение передается в аналитическое устройство, где оцифровывается и обрабатывается. Недостатком приведенного устройства является создание повышенного уровня запыленности поверхностей трения деталей конструкции и стекол объективов из-за применяемого виброспособа загрузки, что усложняет обслуживание и укорачивает срок службы устройства. Кроме того, устройство имеет недостаточную производительность.

Известно реализованное устройство для обнаружения поверхностных дефектов цилиндрических изделий (RU 2400704 С1, опубл. 27.09.2010 г. ).

В состав этого устройства входят:

- узел разделения потока на два потока. На каждом потоке установлены узлы контроля образующих поверхностей;

- узел объединения потоков.

В каждом потоке расположены узлы контроля боковой поверхности, содержащие вращающиеся валы. В процессе вращения контролируемые объекты освещаются потоком излучения видимого спектра и отраженное от боковой поверхности излучение принимается приемником излучения. В аналитическом устройстве на основе логических решающих правил принимается решение о годности контролируемого объекта.

Аналитическое устройство связанно со средствами сдува бракованных изделий.

После сдува бракованных таблеток происходит объединение потоков. Годные таблетки объединяются в один поток.

Недостатком приведенного устройства является недостаточная производительность, сложность конструкции по разделению одного потока на два для контроля образующих поверхностей, а затем по объединению двух потоков в один для дальнейшего перемещения. Возможно нанесение дефектов на образующих поверхностях топливных таблеток из-за большого количества поперечных перемещений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение ставит перед собой решение следующих задач:

- автоматизация технологического процесса контроля образующих поверхностей цилиндрических изделий;

- достижение производительности контроля образующих поверхностей цилиндрических изделий одним устройством с заданной производительностью технологического оборудования по изготовлению топливных таблеток;

- обеспечение целостности цилиндрических изделий при проходе их через установку за счет только продольного перемещения, исключающее переворачивания и опрокидывания изделий;

- обеспечение целостности цилиндрических изделий за счет исключения поперечного перемещения изделий;

- обеспечение высокой надежности работы установки за счет минимизации узлов и механизмов, в частности, исключение узлов разделения и объединения потоков изделий;

- простота конструкции, удобство обслуживания при выполнении ремонтных и регламентных работ;

- исключение человеческого фактора при контроле образующих поверхностей цилиндрических изделий.

Техническим результатом заявленного решения является: автоматизированный, оперативный, высоконадежный, исключающий человеческий фактор контроль образующих поверхностей цилиндрических изделий на наличие и характер дефектов, высокая производительность технологической операции контроля. Изобретение данного устройства позволило синхронизировать вращение изделий и средство для формирования излучения видимого спектра, получая при этом качественное изображение разверток образующих изделий.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для обнаружения дефектов на образующей поверхности цилиндрических изделий содержит последовательно установленные на транспортерах узел формирования столба изделия, узел линейного перемещения изделий, узел контроля образующих изделий и узел разбраковки изделий, при этом

узел формирования столба изделий содержит блок упоров и отсекатель, в состав каждого из которых входят по два пневмоцилиндра, с помощью которых происходит набор столба изделий;

узел линейного перемещения изделий содержит раму, закрепленную на каретке электромеханического привода, с помощью которой осуществляется перемещение столба изделий на валы осмотра;

узел контроля образующих изделий содержит средство для формирования излучения видимого спектра, средство освещения контролируемых изделий, средство регистрации и передачи изображения в аналитическое устройство, и связанное с ним средство сдува бракованных изделий;

узел разбраковки изделий содержит средство сдува бракованных изделий, с помощью которого забракованное изделие сбрасывается в емкость для брака.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:

- транспортер представляет собой входной и выходной ленточный транспортер с регулируемой скоростью ленты;

- узел контроля образующей поверхности изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий;

- перемещение сформированного столба изделий осуществляется на валы осмотра, находящиеся в состоянии покоя. Контроль образующих изделий осуществляется на вращающихся валах;

- средство для формирования излучения видимого спектра снабжено устройством формирования прямого направленного пучка;

- средство регистрации и передачи изображения образующих изделий представляет собой две ПЗС-камеры с объективами для увеличения и приближения изображения объекта, формирующие и передающие изображение объекта в цифровом формате в аналитическое устройство.

- узел линейного перемещения изделий осуществляет перемещение столба изделий с входного ленточного транспортера на валы осмотра и с валов осмотра на выходной ленточный транспортер;

- сдув бракованных изделий осуществляется по команде аналитического устройства по сигналу от оптического датчика о наличии изделия, расположенного перед узлом разбраковки;

- в качестве аналитических устройств используются компьютеры.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение поясняется чертежами.

На фигуре 1 представлена общая схема устройства. На фигуре 2 - расположение камеры и осветителя по отношению к изделию.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цилиндрические изделия (например, топливные таблетки) 1 с предыдущего технологического оборудования поступают на ленточный транспортер 2 с регулируемой скоростью ленты FR-15E (например, фирмы RNA).

На входном ленточном транспортере расположен узел формирования столба, состоящий из блока упоров 3, отсекателя 4 и узла линейного перемещения изделий 5.

В состав блока упоров и отсекателя входят по два пневмоцилиндра (например, фирмы Festo).

Перемещение столба изделий на валы осмотра 7 осуществляется рамой, закрепленной на каретке электромеханического привода (например, фирмы Festo).

Изделия, поступившие на ленточный транспортер, формируются в столб блоком упоров и отсекателем. В исходном положении штоки пневоцилиндров блока упоров находятся в выдвинутом положении, т.е перекрывают движение изделий. Идет набор столба. Замыкание оптического датчика 6 (например, фирмы SIEMENS) означает, что столб изделий набран. Срабатывает отсекатель, тем самым отсекает набранный столб от потока. Шток левого пневмоцилиндра блока упора отводится назад в исходное положение. Рама перемещения опускается вниз. Правый шток пневмоцилиндра блока упора отводится назад в исходное положение. Рама перемещает столб изделий на вращающиеся валы осмотра 7.

Над валами осмотра крепится узел контроля образующих изделий 8, состоящий из двух матричных ПЗС камер (средство регистрации изображения на основе прибора с зарядовой связью) высокого разрешения 14 и осветителя 15. Столб изделий делает приблизительно 1,5 оборота перед камерами. Вращение валов осуществляется от шагового двигателя 13 через зубчатую передачу.

Скорость вращения регулируется с помощью контроллера управления вращения шагового двигателя, что обеспечивает синхронизацию вращения таблеток на валах осмотра и средства для формирования излучения видимого спектра, тем самым получая четкое развернутое изображение при сканировании поверхности изделий камерами осмотра.

Изделия освещаются пучком прямого направленного излучения видимого спектра. Регистрация изображения образующих изделий осуществляется ПЗС-камерами с объективами для увеличения и приближения изображения объекта. Полученное изображение переводится в цифровой формат и передается в аналитическое устройство, где на основе логических решающих правил принимается решение о годности изделия и определяется его порядковый номер (номера) нахождения на валах.

Осмотренные и проконтролированные изделия рамой перемещения поступают на выходной ленточный транспортер 9, где происходит разрыв потока за счет разницы скоростей между рамой перемещения и выходным ленточным транспортером. Разрыв между изделиями можно корректировать, изменяя скорости перемещения рамы и ленточного транспортера.

Одновременно, следующий столб изделий, который за период контроля на валах был набран на входном транспортере, этим же механизмом подается на валы осмотра для контроля.

По команде с аналитического устройства путем счета изделий по команде с оптического датчика (например, фирмы SIEMENS) 12 определяется ранее забракованное изделие, отличающееся от заданных параметров, которое сбрасывается с помощью узла разбраковки с транспортера в емкость для брака 11.

В состав узла разбраковки входит пневмоцилиндр 10 (например, фирмы Festo). При подаче сигнала с датчика шток пневмоцилиндра выдвигается вперед и сбрасывает изделие.

Годные изделия перемещаются далее по выходному ленточному транспортеру согласно технологическому процессу.

Изобретение относится к устройствам для контроля внешнего вида цилиндрических изделий и, в частности, может быть использовано в производстве ядерного топлива. Устройство для обнаружения дефектов на образующей поверхности цилиндрических изделий содержит последовательно установленные на транспортерах узел формирования столба изделия, узел линейного перемещения изделий, узел контроля образующих изделий и узел разбраковки изделий. Узел формирования столба изделий содержит блок упоров и отсекатель, в состав каждого входят по два пневмоцилиндра. Узел линейного перемещения изделий содержит раму, с помощью которой осуществляется перемещение столба изделий на валы осмотра. Узел контроля образующих изделий содержит средство для формирования излучения видимого спектра, средство освещения контролируемых изделий, средство регистрации и передачи изображения в аналитическое устройство и связанное с ним средство сдува бракованных изделий. Узел разбраковки изделий содержит средство сдува бракованных изделий, с помощью которого забракованное изделие сбрасывается в емкость для брака. Изобретение позволяет синхронизировать вращение изделий и средство для формирования излучения видимого спектра. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для обнаружения дефектов на образующей поверхности цилиндрических изделий, содержащее последовательно установленные на транспортерах узел формирования столба изделия, узел линейного перемещения изделий, узел контроля образующих изделий и узел разбраковки изделий, при этом

узел формирования столба изделий содержит блок упоров и отсекатель, в состав каждого из которых входят по два пневмоцилиндра, с помощью которых происходит набор столба изделий,

узел линейного перемещения изделий содержит раму, закрепленную на каретке электромеханического привода, с помощью которой осуществляется перемещение столба изделий на валы осмотра,

узел контроля образующих изделий содержит средство для формирования излучения видимого спектра, средство освещения контролируемых изделий, средство регистрации и передачи изображения в аналитическое устройство, и связанное с ним средство сдува бракованных изделий,

узел разбраковки изделий содержит средство сдува бракованных изделий, с помощью которого забракованное изделие сбрасывается в емкость для брака.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что транспортер представляет собой входной и выходной ленточный транспортер с регулируемой скоростью ленты.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел контроля образующей поверхности изделий содержит оптический датчик для обнаружения изделий;

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемещение сформированного столба изделий осуществляется на валы осмотра, находящиеся в состоянии покоя. Контроль образующих изделий осуществляется на вращающихся валах.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для формирования излучения видимого спектра снабжено устройством формирования прямого направленного пучка.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство регистрации и передачи изображения образующих изделий представляет собой две ПЗС-камеры с объективами для увеличения и приближения изображения объекта, формирующих и передающих изображение объекта в цифровом формате в аналитическое устройство.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел линейного перемещения изделий осуществляет перемещение столба изделий с входного ленточного транспортера на валы осмотра и с валов осмотра на выходной ленточный транспортер.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сдув бракованных изделий осуществляется по команде аналитического устройства по сигналу от оптического датчика о наличии изделия перед узлом разбраковки.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве аналитических устройств оно содержит компьютеры.