Устройство для контроля дефектов ленточных объектов Советский патент 1985 года по МПК G07C3/14 

Изобретение относится к области исследования и анализа физических свойств материалов с йомощью электрических средств, а такж1е средств вычислительной техники и автоматаки, и может быть использовано, для обнаружения, оценки и отметки коорди нат локальных дефектов, т.е. сквозны отверстий, микропор трещин слабых в отношении электрической прочности мест и т.п. в полимерных лентах, мем бранах, листах при их производстве или эксплуатации в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение быст родействия устройства. Предлагаемое устройство позволяет ускорить процесс определения и .регистрации дефектов, в том числе и отметки их на испытуемой ленте, в круп негабаритных объектах планарного типа, например лентах, дист-ах и т.п при производстве их на потоке и тем самым обеспечить необходимые и доста точные условия для полной автоматизации процесса 100%-ного контроля качества изделий. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция многоканаль.ноге дефектоскопа для контроля сквоз ных отверстий методом измерения электрической проводимости, а также функциональная схема датчика перемещения; на фиг. 3 - схема порогового элемента, применяемого в датчике перемещения; на фиг. 4 - схема распределения на ленточном объекте поле регистрации координат дефектов. Устройство содержит многоканальный дефектоскоп 1, имеющий каналы о 1ii5- регистрации дефектов, первый 2 и второй 3 блоки памяти, датчик 4 перемещения объекта, демультипдексор 5, многоканальньм индикатор 6 с канальными индикаторами - отметчиками бд- Устройство содержит также мультиплексор 7, счетчики 8 номера канала, генератор 9 тактовых импульсов и ленточный объект 10. . Датчик 4 перемещения объекта имеет вход 11 обнуления, счетный 12 и-тактовый 13 входы, первьм 14, третий 15 и второй 16 управляющие выходы, адресные выходы 17 и стробирующий выход 18. В качестве индикаторов-отметчиков 6о - 6,t5« могут быть использованы, например, светодиоды или специальные электромеханические отметчики, например, печатающего краской типа. - . Дефектоскоп 1 выполнен многоканальным (фиг. 2) и содержит набор электродов 19, набор, прижимныхскользящих контактов 20 и набор блоков контроля тока,выполненных на транзисторах 21 и резисторах 22 и 23. Дефектоскоп 1 содержит также сплошной электрод 24 и ванну 25 с раствором электролита. На транзисторы 21 через резисторы 22 и 23 подается напряжение, например, +12В от источника питания. Падение напряжения на база-эмиттерном переходе транзисторов 21 является испытательным напряжением для испытуемой ленты. Электрическая схема подачи -испытательного напряжения на ленту не является единственной. Возможны и другие варианты подачи , испытательного напряжения. Электроды 19 и 24 выполнены в виде валиков. Электрод 24 имеет гигроскопическое покрытие, например, из хлопчатобумажной или шерстяной ткани. Электроды 1 9 установлены на одной оси и изолированы от нее, а также один от другого с помощью изоляторов 26 В устройстве имеется также направляющий вал 27, приемная бабина 28, а также рейка 29, на которой установлены канальные индикаторыотметчики . На рейке 29 напротив каждого из индикаторов &,- б2 5в аходятся. отверстия 30, цент- . ры которых расположены над осевой .линией направляющего вала,27. Ось 31 электрода вала 24 механически связана с диском 32 датчика 4 перемещения объекта. На диске 32 равномерно по окружности установлены зеркала 33,.Угловое расстояние Ч между соседними зеркалами 33 -равно 21Г 1Г Р где N - -общее число зеркал; IT - 3,14. Датчик 4 перемещения объекта содержит также оптрон с открытым оптическим каналом отражательного типа, вьтолненный в виде микросхемы, содержащей фотодиоды 34 и 35, и расположенный между ними светодиод 36,/логический блок 37, реверсивный счетчик - 38 и триггер 39. Логический блок 37 имеет установочные вход 40 и 41, счетный вход 42, вход 4.3 обнуления, управляющий 44 и тактовы 45.входы,суммирующий 46, вычитающий 47, стробирующий 48 и управлякнций 49 выходы. Логический блок 37 содержит формирователь 50 и 51 импульсов, триггерм 2 и 53 Шмидта, конденсаторы 54 - 57, резисторы 58 - 61, элемент ЗИ-2И-ИЛИ-НЕ 62. Элементы ИЛИ-НЕ 63 68, элементы И 69 - 71, триггеры 72 - 74, -счетчики 75 и 76. Блоки 2 и 3 памяти имеют матричную структуру накопителей, отражающую распределение зон контроля дефектности ленты (фиг. 4). Поле конт роля площадью Ly Н и L,,Н условно разбивается иа множество участков шириной и и длиной (5 . Каждый такой участок адресуется определенной ячейке блоков 2 и 3 памяти. При этом номера участков вдоль ширины Н ленты способствуют номеру строки ячейки в накопителе, а номера участков вдоль длины L, Ьг, Lj и т.д. номеру столбца ячеек в накопителе, Количество строк в блоках 2 и 3 равно числу N каналов регистрации дефектоскопа 1, которое определяется соотношением где Н - ширина испытуемой ленты, мм Л - ширина зоны контроля дефектов вдоль ширины Н для одно го канала регистрации, мм. Количество Nj столбцов в блоках 2 и 3 равно числу шагов длиной между линией 77 контроля (фиг. 4), на которой расположен дефектоскоп 1, и линией 78 отметки (фиг. 4), на которой расположены центры отверстий 30 (фиг. 2} и определяется соотношениемгде L - расстояние между линиями контроля 77 и отметки 78,мм (фиг. 4); о - длина зоны контроля дефектов одним каналом вдоль дли ны испытуемой ленты, т.е. шаг испытания ленты. Таким образом, количество ячеек памяти в блоках 2 и 3 численно равно отношению площади испытуемой ленты, заключенной между линиями контроля и отметки, к площади контроля одним каналом дефектоскопа 1, т.е. .. На фиг. 4 цифрами от О до 63 и от О до 255 обозначены номера столбцов и строк, отображаемых в блоках 2 и 3. Устройство работает следующим образом. Перед пуском устройства в ванну 25 заливают раствор электролита, например 1%-ный раствор NaCl в дистиллированной воде, и пропитывают им покрытие электрода 24. Затем производят очистку (запись нулей) всех ячеек в блоках 2 и 3 памяти. По окончании этого цикла записи нулей в блоки 2 и 3 памяти счетчики 8 и 38 и триггеры 39 и 72 находятся в нулевом состоянии, блок 2 памяти - в состоянии записи информации, блок 3 памяти - в состоянии чтения информации из .него, а мультиплексор 7 .- во включенном состоянии. В исходном состоянии с генератора 9непрерывно поступают тактовые импульсы на вход счетчика 8, циклически изменяя его состояние от П до 255, Таким образом, висходном состоянии в устройстве циклически производится запись информации с каналов 1 -1 уДефектоскопа в ячейки памяти от О до 255-го нулевого столбца блока 2, а также чтение и вывод информации на индикаторы 60- 6, из ячеек памяти от О до 255-го нулевого столбца блока 3. После установки в О блоков устройства.конец испытуемой ленты 10пропускают между электродами 19 и 24, а также между направляющим валом 27 и рейкой 29. Конец ленты 10 закрепляют на приемной бабине 28. Затем вап с электродами опускают на поверхность испытуемой ленты 10, Далее включают привод перемещения енты в прямом направлении (сплошная стрелка на фиг. 2). Скорость перемещения испытуемой ленты выбиают не менее чем в десять раз менье скорости Vo опроса каналов дефектоскопа 1 мультиплексором 7, котоая определяется--соотношением

(5)

Vt,

где H - ширина испытуемой ленты, м; - длительность цикла опроса всех каналов, с.

Пусть скорость перемещения ленты равна 1- мм/с. В этом случае мультиплексор 7 при указанной выше величине тактовой частоты f в течение . одной секунды опрашивает каждый канал 1000 раз.

.При включении привода испытуемая лента 10 начинает прокатываться между валами-электродами 19 и 24, а диск 32 с зеркалами 33 начинает вращаться. Для выбранного направления перемещения (сплошная стрелка, фиг. 2) излучение светодиода 36, отразившись в зеркале 33, попадает вначале на фотодиод 35, а затем на фотодиод 34. Каждый фотодиод генерирует один импульс тока. Таким образом, на входы 40 и 41 порогового элемента 37 (фиг. 2 и 3) приходят два импульса от одного зеркала. От следующего зеркала на входы 40 и 41 порогового элемента 37 также приходят два импульса и т.д. При этом для выбранного направления перемещения ленты 10 фотодиод 35 начинает генерировать свой импульс раньше на интервал времени, чем фотодиод 34 генерирует свой импульс, Эти импульсы подаются затем на входы формирователей 50 и 5., которые увеличивают амплитуду импульсов до уровня, достаточного для срабатывания триггеров 52 и 53 Шмидта, на выходе которых формируются прямоугольные импульсы. Длительность импульсов .равна длительности импульсов, генерируемых фотодиодами 34 и 35.

Узел, состоящий из RS-триггера 74, логических элементов 66 и 68 и счетчика 76, формирует промежуток времени €р, а также задержку на некоторое время момента появления на входе прямого света (+1) счетчика 38 импульса, генерируемого фотодиодом 35 при. прямом перемещении ленты 10. Этот узел позволяет изменять значение адреса столбца при отключеных на время блоках 2 и 3 памяти.

Последовательность работы датчика 4 при перемещении испытуемой ленты 10 в прямом направлении повторяется при поступлении с фотодиодов 34 и 35 каждого следующего импульса. Число импульсов NJ, образованных 5 отражением излучения зеркалами 33и сосчитанных реверсивным счетчиком 38, определяет угол U поворота валаэлектрода 24 согласно соотношению

360

(6)

NO

N

где N - число зеркал 33 надиске 32

(фиг. 2). Так как по поверхности покрытия

15 вала-электрода 24 прокатывается лента, то углу перемещения можно сопоставить линейные перемещения ленты от начала отсчета координаты и таким образом отсчитать величину продольной

20 координаты L испытуемого участка ленты 10

360

(7)

г

N

3

N

где г - радиус вала-электрода 24, м.

Если при перемещении испытуемой . ленты 10 в прямом направлении (сплошная стрелка на фиг. 2) под электроды 19 попадают бездефектные участки

ленты 10 (в которых отсутствуют сквозные отверстия), то током, проходящим через резисторы 22 и базаэмиттерные переходы транзисторов 21, последние полностью открываются, а

значения переменных на выходе каналов о 1г5удефектоскопа соответствуют логическому О, Таким образом,- бездефектные качественные участки ленты представляются наличием логического

О на выходе канала дефектоскопа 1.

. Если при перемещении испытуемой ленты в прямом направлении под электроды 19 попадают участки со сквозными отверстиями (дефектные участки).

то раствор электролита затекает в

эти отверстия, закорачивает электроды 19 и 21 и, следовательно, б.аза-эмит-:. терные переходы транзисторов 21. При этом ток базы резко уменьшается и

транзисторы 2.1 закрываются, а значения переменных на выходе каналов 1, - 1jgjсоответствуют логической 1. Таким образом, дефектные участки ленты 10 представляются в предлагаемом устройстве наличием логической 1

на выходе канала дефектоскопа 1.

Так как осуществить отметку обнаруженного в ленте дефектного места под электродами 19 не представляется возможным, то в устройстве реализована следующая процедура отметки. Координаты дефектного места записываются в блок 2 или 3 памяти на линии 77 контроля (фиг.4) на которой расположен дефектоскоп 1 Затем на расстоянии Ly. от линии 77 контроля на линии 78 отметки, на которой расположены индикаторы 6 отверстия 30, данные о координатах выводятся из блока 2 или 3 па мяти на индикаторы Ьр - . Возмож ны различные варианты отметки места дефекта на ленте. Например, по свечению определенного индикатора, оператор .определяет конкретное отверстие 30, вставляет в него химический карандаш по стеклу и делает метку н ленте. Или, например, в отверстия 30 можно вставить электромеханические отметчики типа электромагнита, на конце подвижного якоря которого закреплен химический карандаш, Обмотка электромагнита сое динена с соотватствук цим индикатором бс- dtsf При поступлении на индикатор 6„ бц сигнала о наличии дефекта якорь втягивается в катушку электромагнита и с помощью- закрепленного на нем карандаша делает метку дефектного места и т.д. Линейное расстояние между двумя соседними импульсами, последователь но поступающими на вход прямого (+1) счета счетчика 38, выбирают ра ным ; шагу S , т.е. длине зоны контроля дефектов каждым каналом 1 вдоль направления прокатки испытуеМОЙ ленты 10. Расстояние L, между линиями контроля и отметки выбирают так, чтобы отношение было цельм числом, например 64 шага вдоль длины ленты. Количество участков вдоль ширины Нленты в одном шаге о . равно числу каналов дефектоскоnia 1, т.е. в рассматриваемом примере равно 256. Таким образом,поле ленты 10 между линиями контроля и отметки условно разбивается на участки, общее количество которьрс равно 64x256. Калщый из этих участков с помощью двоичных кодов номера канала и номера шага адресуется к определенной ячейке блоков 2 и 3 памяти, а состояние участка (дефект ньй или качественный) в йиде логической 1 или О записьшается в 08 ячейку на лин.ии контроля и считывается на нее на линии отметки В нулевом состоянии счетчика 3S датчика 4 в ячейки памяти нулевого столбца-блока 2 по адресам ячеекJ формируемых счетчиком 8, при наличии логической 1 на запускаюв.течение времени с, щем входе действия тактового импульса генератора 9 производится запись срстояния (дефектный или качественный) участков ленты 10, находящихся на линии 77 контроля в лбласти Lj (фиг. 4). Одновременно из ячеек памяти нулевого столбца блока 3 памяти по адресам ячеек, формируемым счетчиком В, при наличии логической 1 на счетном входе .в течение времени Г действия тактового импульса производится считьшание информации о состоянии участков ленты, уже прошедших контроль, находящихся в области и прошедших к линии 78 отметки (фиг. 4, нулевой столбец в области Lf). В области L находятся участки ленты 10, уже прошедшие контроль, информация о их состоянии записана в блок 3 памяти и вьшодится из него последовательно шаг за шагом на линии 78 отметки. Считанная из блока 3 информация о состоянии ячеек нулевого столбца поступает с выхода блока 3 на информационный вход демультиплексора 5, на адресные входы которого с выхода счетчика 8 поступает двоичный код адресов ячеек блока 3, формируемьй счетчиком 8. Демультиплексор 5 в соответствии к кодам адреса ячеек (т.е. адреса каналов мультиплексора 7) вьшодит информацию о состоянии ячеек нулевого столбца блока 2 (т.е. участков ленты 10, номер шага которых раве.н нулю) на ивдикаторы 6о- 6255. Если в участках 0-255 нулевого шага 5 области L (информация о состоянии которых содержится в блоке 3) имеются дефектные участки, то по сигналам демультиплексора 5 привод останавливает перемещение ленты 10 и дает звуковой сигнал о наличии дефецстных участков на линии отметки. С,демультиплексора 5 логические 1 поступают на те индикаторы, участки ленты 10 которых в зоне нулевого шага о дефектны. Светодиоды этих индикаторов загораются и указывают оператору дефектные участки в нулевом шаге пен 91

ты Ю. Оператор производит визуальный осмотр свётодиодов (индикаторов, 6д- 6 ) и, вставляя химический карандаш по стеклу, в отверстия, соответствующие светящимся индикаторам, наносит на ленту 10 метки дефектных участков, имеющихся в нулевом шаге. Затем оператор вновь запускает привод и лента 16 перемещается дальше в прямом направлении.

При перемещении ленты на один следующий шаг в прямом направлении к линии 77 контроля подходит первьй .шаг зоны Lj , а к линии 78 отметки первый шаг зоны L испытуемой ленты 10,. с фотодиодов ЗА и 35 на входы блока 37.поступают очередные два импульса, из которых пороговый элемент регистрирует только импульс фотодиода 35, По этому импульсу пороговый элемент выключает блоки 2 и 3 памяти на время и в течение этого времени передает импульс фотодиода 3,5 на вход прямого счета счетчика 38, который переходит из нулевого в единичное состояние, увеличивая таким образом на единицу адрес столба ячеек блоков 2 и 3 памяти, В этом состоянии устройство переходит к контролю состояния участков на первом шаге зоны L и чтению информации о состоянии уже проконт8970- 10

ролированных участков на первом гааге зоны L|, При этом на адресные входы блоков 2 и 3 счетчика 38 датчика А поступает двоичный код первого

5 столбца (соответствующий коду первого шага на испытуемой ленте 10), Далее производится запись состояния участков ленты зоны L на первом шаге в блок 2 памяти, а также чтение и передача на индикатор 6 из

ячеек памяти первого столбца блока 3 .информации о состоянии участков на первом шаге зоны Lf,

По окончании отметки и контроля

f5 качества 255-го участка 63-го шага в зонах L, иLj испытуемой ленты 10, к линиям контроля 77 и отметки 78 подходят нулевые шаги зон Lj и Lj соответственно, а счетчик 38 датчика

20 А по сигналу с фотодиода 35 в течение времени Тп переходит из 63-го состояния в нулевое.

По окончании отметки и контроля качества 255-го участка 63-го шага

5 в зонах L и Lj испытуемой ленты

10 к линиям 77 контроля и отметки 78 подходят нулевые шаги зон L и Ь, соответственно, а. счетчик 38 датчика А снова переходит из 63-го состояния

0 в нулевое.

Далее процесс работы устройства .йногократно повторяется в вьш1еуказанной последовательности.

Фиг.З

75

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ЛЕНТОЧНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержшцее многоканальный дефектоскоп, первый блок памяти, выходом соединенный с первым информационным входом демультиплексора, выходы которого соединены с входами многоканального индикатора, и датчик перемещения объекта,первый управляющий выход которого соединен с. управляющим вхо дом первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства в него введены мультиплексор, счетчик каналов генератор импульсов и второй блок памяти, первые адресные входы которого соединены с первыми адресными входами первого блока па-;мяти и с адресными выходами датчика перемещения объекта, вторые адресные входы соединены с вторыми адресными входами первого блока памяти, адресными входами мультиплексора и демультиплексора и с разрядными выходами счетчика каналов, информационные входы первого v второго блоков памяти соединены с выходом мультиплексора, тактовые входы с тактовым входом датчика перемещения, со счетным входом счетчрпса каналов и выходом генератора импульсов, запускающие входы первого (Л и второго блоков памя и соединены с вторым управляклцим выходом датчика перемещения объекта третий управляющий выход которого подключен к управляющему входу второго блока ,памяти, а стробирующий выход - к запускающему входу мультиплексора, а счетный вход датчика перемещения 00 со объекта соединен с выходом переноса счетчика каналов , а вход обнуления с входом установки в О счетчика каналов и входом обнуления устройства.