Способ определения несоответствующих изделий в выборке Российский патент 2024 года по МПК G01R31/327 G01R31/01 H01H49/00 G05B23/02 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля выборки или партии изделий.

Известен способ контроля партии изделий (Воронцов Л.Н., Кондорф С.Ф., Трутень В.А., Федотов А.В. Теория и проектирование контрольных автоматов. - М.: Высшая школа, 1980, с. 296), заключающийся в том, что при цикле работы контрольной автоматической системы, большем цикла работы автоматической линии, но кратной ему, одновременно контролируют несколько изделий путем увеличения числа ручьев.

Недостатком этого способа является большое время контроля партии изделий, поскольку контроль проводится последовательно всех изделий в каждом ручье. Кроме того, необходимо использования нескольких средств контроля в количестве, не меньшем количества ручьев.

Известен способ определения количества несоответствующих изделий в выборке (пат. РФ №2788300, МПК G06F 11/00, опубл. 17.01.2023, бюл. №2), заключающийся в том, что задают объем выборки и критерий несоответствия продукции, согласно которому при достижении одного из двух различных значений контролируемого параметра изделие признается соответствующим, а при достижении другого - нет. К каждому изделию выборки параллельно выходам, по которым контролируют параметр, подключают образец с заданным значением контролируемого параметра, образцы соединяют последовательно. Контролируют одновременно все изделия выборки с образцами, определяют для них суммарное значение контролируемого параметра, а количество несоответствующих изделий в выборке определяют по формуле.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определить, какие именно изделия являются несоответствующими. Для этого необходимо контролировать поштучно все изделия выборки, на что требуется дополнительное время, не меньшее суммы времен контроля каждого изделия выборки при контроле одним средством контроля.

Решаемой технической задачей является сокращение времени определения несоответствующих изделий в выборке одним средством контроля.

Решение задачи достигается тем, что задают объем выборки N, условия проведения измерения, критерий несоответствия изделия при заданных условиях, согласно которому при достижении при заданных условиях одного из двух различных значений контролируемого параметра P₁, Р₂, P₁>P₂, изделие признается соответствующим требованиям, а при достижении другого - нет, к каждому изделию выборки параллельно к выходам, по которым контролируют параметр, подключают образец, образцы соединяют последовательно, задают значение параметра первого образца, контролируют одновременно все изделия выборки с образцами, определяют суммарное значение контролируемого параметра, делят его на значение параметра первого образца, определяют частное, определяют ближайшее к нему целое число, при этом нумеруют порядковыми номерами места расположения образцов с изделиями, начиная с первого, значения параметров образцов задают в виде геометрической прогрессии со знаменателем 2 и показателем, равным номеру места образца без единицы, представляют ближайшее к частному целое число в двоичной системе счисления, а местоположение несоответствующего изделия определяют по разряду этого числа, в котором есть единица, если несоответствием считается достижение значения P₁, или есть нуль, если несоответствием считается достижение значения Р₂.

Способ можно применять при следующих условиях:

- Контроль неразрушающий.

- Имеется одно средство контроля по данному параметру.

- Время цикла контроля любой части выборки изделий равно (близко) времени цикла контроля одного изделия.

Несоответствием требованию считается достижение при заданных условиях значения параметра изделия Р одного из двух возможных значений P₁ или Р₂, P₁>Р₂ (например, бинарное состояние изделия, характеризующееся двумя различными значениями контролируемого параметра).

Например, контроль электромагнитного реле: годным считается изделие, если при подаче питания на контакты обмотки электромагнита при протекании через них заданного тока будет срабатывание (например, замыкание) контактов управляемой цепи. В противном случае реле бракуется.

Способ реализуется следующим образом.

Требуется дать заключение о годности партии электромагнитных реле с замыкающими контактами по выборке объема N≥2 при заданном браковочном числе К.

Критерий несоответствия изделия: соответствующими по срабатыванию считается реле, если происходит срабатывание контактов реле при условии протекания через обмотки управляющей катушки тока не более заданного I₁.

Другой критерий несоответствия: соответствующими по отпусканию считаются изделия, если происходит отпускание контактов реле при условии протекания через обмотки управляющей катушки тока не менее заданного I₂.

При разомкнутых контактах реле сопротивление между ними равно R, а при замкнутых - r, R>r (в данном случае P₁=R, Р₂=r).

Способ реализуется с использованием устройства, блок-схема которого представлена на фиг. 1.

Устройство содержит первый регулируемый источник 1 питания постоянного тока, панель 2, второй регулируемый источник 3 питания постоянного тока, измеритель 4 напряжения, контроллер 5, индикаторный модуль 6.

Панель 2 содержит N секций 7 с разъемами для установки изделий (не показаны). Секции 7 нумеруют порядковыми номерами от 1 до N: 7₁,…,7_N.

Каждая секция 7_i(i=1, 2…N) содержит первую клемму 8_i, которая соединена с контактом разъема, в которую устанавливается первый вывод обмотки реле, вторую клемму 9_i, которая соединена с контактом разъема, в которую устанавливается второй вывод обмотки реле, третью клемму 10_i, соединенную с выводом контакта разъема, в которую устанавливается первый вывод нормально разомкнутого контакта реле, четвертую клемму 11_i, соединенную с выводом контакта разъема, в которую устанавливается второй вывод нормально разомкнутого контакта реле и подключенный к клеммам 10_i, 11_i резистор 12_i.

Первый выход первого источника 1 питания подключен к клемме 8₁ первой секции 7₁, второй - к клемме 9_N последней секции 7_N, третий - к первому входу контроллера 5.

Первый выход второго источника 3 питания подключен к первой клемме 10₁ первой секции 7₁, второй - ко второй клемме 11_N последней секции 7_N, а третий - ко второму входу контроллера 5.

Первый вход измерителя 4 напряжения подключен к клемме 10₁ секции 7₁, второй-к клемме 11_N секции 7_N. Выход измерителя 4 напряжения подключен к третьему входу контроллера 5.

Первый выход контроллера 5 подключен ко входу первого источника 1 питания, второй - ко входу второго источника 3 питания, третий - к третьему входу измерителя 4 напряжения, четвертый - ко входу модуля индикации 6.

Клеммы, к которым подключены выводы разъемов, в которые устанавливаются контакты управляющих катушек реле соседних секций, соединены последовательно (т.е. клемма 9_i с клеммой 8_i+1 с i=1 до i=N-1).

Резисторы 12_i секций 7₁,…7_N соединены последовательно (клемма 11_i. с клеммой 10_i с i=1 до i=N-1).

Значение сопротивления резистора первой секции равно R₀.

Значение сопротивлений резисторов задают по формуле

при этом Ro задают с учетом условий

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии питание на панель 2 не подается. Производят выборку объемом N реле, устанавливают их в разъемы панели 2 (фиг. 1). При этом управляющие катушки всех реле будут соединены последовательно.

Ток I₁, при котором должно происходить срабатывание реле, ток I₂, при котором должно происходить отпускание реле, ток I_k, при котором производится измерение сопротивления контактов реле, сопротивление г цепи замкнутого контакта задаются в нормативной документации на реле.

Контроллер 5 дает команду на источник 1 питания, по которой последний увеличивает ток через управляющие катушки реле до значения I₁. Поскольку управляющие катушки соединены последовательно, величина тока в них одинакова. Информация о достижении значения тока I₁ поступает от источника 1 питания на контроллер 5.

По команде с контроллера 5 источник 1 питания стабилизирует ток I₁. Одновременно контроллер 5 дает команду на источник питания 3, который увеличивает ток через цепь между клеммой 10₁ и клеммой 11_N до величины I_k. Источник 3 питания при достижении этого значения тока дает сигнал на контроллер 5, по которому последний дает команду на источник 3 питания на стабилизацию тока I_k и команду разрешения измерения на измеритель 4 напряжения. Измеритель 4 напряжения измеряет падение напряжения на участке цепи между клеммой 10₁ первой секции 7₁ и клеммой 11_N последней секции 7_N и передает результат измерения в контроллер 5.

По результату измерения напряжения и току I_k по закону Ома контроллер 5 определяет сопротивление R_c1 цепи между клеммами 10₁ секции 7₁ и 11_N секции 7_N. Контроллер 5 делит сопротивление R_c1 на R₀, определяет ближайшее к частному целое число и представляет его в виде числа в двоичной системе счисления. Контроллер 5 определяет номер каждой позиции в числе, в котором есть 1 и подсчитывает количество таких позиций. Затем контроллер 5 выдает на модуль 6 индикации информацию о номере секции, соответствующей номеру позиции в двоичном числе, в котором есть 1, и о количестве таких позиций.

Реле, находящиеся в указанных позициях, бракуют, а остальные признают соответствующими.

Для контроля реле на отпускание при токе не менее I₂ контроллер 5 дает команду на источник 1 питания на снижение тока с I₁ до I₂. По команде контроллера 5 при достижении тока через катушки реле I₂ измеритель 4 напряжения измеряет падения напряжения на участке цепи между клеммами 10₁ секции 7₁ и 11_N секции 7_N и передает его значение контроллеру 5, который по закону Ома определяет сопротивление цепи R_c2.

Контроллер 5 делит сопротивление R_c2 на R₀, определяет ближайшее к частному целое число и представляет его в виде числа в двоичной системе счисления. Контроллер 5 определяет номер каждой позиции в числе, в котором есть 0 и подсчитывает количество таких позиций. Затем контроллер 5 выдает на модуль 6 индикации информацию о номере секции, соответствующей номеру позиции в двоичном числе, в котором есть 0, и о количестве таких позиций.

После окончания цикла контроля контроллер 5 приводит устройство в исходное состояние.

Обоснование метода.

Множество номеров мест с несоответствующими реле (у которых контакты не замкнулись) обозначим А, а множество остальных номеров мест с реле - В. Сумма множеств А и В равно множеству Е номеров всех мест с реле. Мощность множества Е равна N. Обозначим сопротивление всей цепи в момент измерения P_c.

Пусть количество несоответствующих реле равно m, тогда мощность множества А равна m, а мощность множества В равна N-m.

При этом сопротивление R_c1 цепи будет равно:

Из условия того, чтобы при делении R_c1 на R₀ и последующем взятии ближайшего целого числа полученного частного были учтены все разряды, для любого i должно быть выполнено условие:

Наименьшее значение выражения в левой части будет при i=N.

Тогда имеем:

Откуда получаем условие (2).

Поскольку информация о положении дефектных изделий при заданном условии во второй сумме выражения (4) непосредственно не содержится, то R₀ надо выбрать таким, чтобы вторая сумма не учитывалась при определении ближайшего целого числа. Для этого необходимо, чтобы она была меньше половины значения параметра любого образца. Минимальное значение параметра имеет первый образец - R₀.

Из вышеизложенного следует, что должно выполняться условие:

Сумма достигает максимума при В=С. В этом случае имеем условие для R₀:

Получим оценку для соотношения r/R₀ из этого выражения.

Преобразуем выражение, делим числитель и знаменатель j-го слагаемого на 2^j-1R₀ получаем:

Положим, что для любого j:

(откуда следует при j=1, что r/R₀<<1) разложим каждое слагаемое в ряд, ограничиваясь первым членом приближения. Обозначим x=r/R₀, получаем:

откуда получаем неравенство для оценки х:

Второе слагаемое содержит сумму членов геометрической прогрессии с первым членом 1 и со знаменателем 1/2, поэтому получаем после преобразования:

Откуда получаем граничные значения:

Учитывая, что результат получен при условии (10), имеем:

Получим приближенную оценку х. При N²>>4 после преобразований (вынесения N из под корня и разложением в ряд, ограничиваясь первым членом приближения), получаем, что x<2/N, откуда следует условие (3).

Сопротивление R₀ образца задают с учетом условий (2), (3).

Максимальный объем выборки с учетом (2), (3) определяют из условия:

Получим оценку N. Выражение в левой части достигает наибольшего значения N/3 при N=2, следовательно, получаем условие:

Делим обе части R_c1 на R₀ и берем ближайшее к частному целое число k₁:

где […]-ближайшее целое число.

При выполнении условий (2), (3), (10) выражение (18) можно упростить, получаем:

Запишем число k₁ в двоичной системе счисления. Тогда в числе k₁ в разрядах, соответствующих номерам i мест с реле, у которых контакты не замкнулись, будут стоять 1, а в остальных разрядах - 0. Таким образом, номера мест с несоответствующими реле принадлежат множеству А и определяются по разрядам, в которых стоят 1.

Количество несоответствующих изделий в выборке равно количеству разрядов с 1 в числе k₁ в двоичной системе счисления.

Для случая контроля реле на отпускание, когда соответствующими считаются реле, если отпускание контактов должно происходить при токе не менее I₂, уменьшают ток через управляющие катушки реле с I₁ до I₂ и измеряют сопротивление цепи согласно вышеизложенному.

Обозначим множество номеров мест несоответствующих реле (контакты которых не разомкнулись) С, а остальных - D. Сумма множеств С и D равна множеству Е. Пусть количество несоответствующих реле равно m.

В этом случае аналогично получаем сопротивление цепи:

Делим обе части на R₀ и берем ближайшее к частному целое число k₂.

С учетом (2), (3), (10) получаем:

Запишем число k₂ в двоичной системе счисления. Тогда в числе k₂ в разрядах, соответствующих номерам мест с реле, у которых контакты разомкнулись, будут стоять 1, а в разрядах, соответствующих номерам мест с реле, у которых контакты не разомкнулись (несоответствующие), будут стоять 0.

Количество несоответствующих изделий в выборке равно количеству разрядов с 0 в числе k₂ в двоичной системе счисления.

Рассмотрим конкретный пример. Контроль партии реле по выборке объемом N=10. Браковочное число равно К=2. Соответствующими требованию считаются реле, если при протекании через управляющую катушку тока не более I₁ происходит замыкание контактов. Сопротивление реле R при разомкнутых контактах можно считать бесконечным, номинальное значение сопротивления замкнутых контактов r=0,05 Ом. Зададим сопротивление первого образца R₀=1 Ом, сопротивление последнего образца будет 512 Ом. Условия (2), (3), (10) выполнены.

Все 10 реле устанавливают в разъемы панели и выполняют вышеописанные операции. Пусть несоответствующими оказались реле в позиции 2 и 5. Измеряют сопротивление цепи, сопротивление цепи согласно (4) будет равно R_c1=18,4 Ом.

Делим 18,4 Ом на 1 Ом и берем ближайшее к частному целое число, получаем k₁=18.

Представляем число в двоичной системе счисления, это 10010. Тогда, поскольку выполнено условие (2), определяем, что несоответствующие изделия расположены на позициях с номерами 2 и 5.

Изделия на позициях №2 и №5 бракуют, а остальные изделия выборки принимают.

Способ позволяет определить и количество несоответствующих изделий в выборке по количеству разрядов с единицами в записи ближайшего к частному целому числу в двоичной системе счисления, если несоответствием считается достижение значения P₁, или с нулями, если несоответствием считается достижение значения P₂.

Теперь пусть при контроле на размыкание при достижении тока I₂ через катушки реле не разомкнулись контакты реле на местах №2 и №5.

Сопротивление цепи согласно (20) будет R_c2=1005,1 Ом.

Ближайшее целое число 1005, в двоичной системе счисления 111101101. Нули стоят в разрядах 2 и 5, следовательно, на местах №2 и №5 находятся несоответствующие реле.

В данных примерах количество дефектных изделий равно 2. Поскольку m=К, то партию следует забраковать.

Данным способом можно контролировать и партию изделий. Если объем партии больше, чем определено условием (16), ее делят на группы, объем которых удовлетворяет этому условию.

Для определения дефектных изделий и их количества в выборке или партии объемом N этим методом достаточно одного цикла контроля. Это в N раз меньше, чем в случае поштучного контроля.

Очевидно, что нельзя создать метод, позволяющий контролировать группу изделий меньше, чем за один цикл контроля одного изделия. Поэтому данный метод позволяет снизить время контроля выборки до минимально возможного. Соответственно снижается и трудоемкость контроля выборки изделий.

Кроме того, для контроля выборки или партии достаточно одного средства контроля. Это позволяет минимизировать расходы на средства контроля, их эксплуатацию и поверку.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля выборки или партии изделий. Согласно изобретению, задают объем выборки N, критерий несоответствия изделия при заданных условиях, согласно которому при достижении при заданных условиях одного из двух различных значений контролируемого параметра P₁, Р₂, P₁>P₂ изделие признается соответствующим требованиям, а при достижении другого - нет. К каждому изделию выборки параллельно к выходам подключают образец, образцы соединяют последовательно. Нумеруют порядковыми номерами места расположения образцов с изделиями. Задают значения параметров образцов в виде геометрической прогрессии со знаменателем 2 и показателем, равным номеру места образца без единицы. Контролируют все изделия выборки с образцами и определяют суммарное значение контролируемого параметра, делят его на значение параметра первого образца, определяют частное, определяют ближайшее к нему целое число. Представляют ближайшее к частному целое число в двоичной системе счисления, а местоположение несоответствующего изделия определяют по разряду этого числа, в котором есть единица, если несоответствием считается достижение значения P₁, или есть нуль, если несоответствием считается достижение значения Р₂. Технический результат: сокращение времени контроля выборки или партии одним средством контроля. 1 ил.

Способ определения несоответствующих изделий в выборке, заключающийся в том, что задают объем выборки N, условия проведения измерения, критерий несоответствия изделия при заданных условиях, согласно которому при достижении при заданных условиях одного из двух различных значений контролируемого параметра P₁, Р₂, P₁>P₂ изделие признается соответствующим требованиям, а при достижении другого - нет, к каждому изделию выборки параллельно к выходам, по которым контролируют параметр, подключают образец, образцы соединяют последовательно, задают значение параметра первого образца, контролируют одновременно все изделия выборки с образцами, определяют суммарное значение контролируемого параметра, делят его на значение параметра первого образца, определяют частное, определяют ближайшее к нему целое число, отличающийся тем, что нумеруют порядковыми номерами места расположения образцов с изделиями, начиная с первого, значения параметров образцов задают в виде геометрической прогрессии со знаменателем 2 и показателем, равным номеру места образца без единицы, представляют ближайшее к частному целое число в двоичной системе счисления, а местоположение несоответствующего изделия определяют по разряду этого числа, в котором есть единица, если несоответствием считается достижение значения P₁, или есть нуль, если несоответствием считается достижение значения Р₂.