Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

со оо

ел О СП

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из композиционных материалов методом намотки.

Цель изобретения - повышение точности -контроля за счет учета функциональной связи между технологичес- кими параметрами и выходными характеристиками материала. .

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля качества композиционных материалов при их из- готовлении.

Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении содержит последовательно соединенные измеритель вязкости связующего и блок 2 измерения производной прочности материала по молекулярному весу, первый 3 и второй 4 сумматоры и блок 5 вычитания, подключенные к выходу измерителя 1 вяз кости связуюгаего последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь 6, первый шифратор 7 первую коммутационн-jTO матрицу 8 и блок 9 вычисления производной ком- понентного состава по вязкости связующего, выход которого п.одключен к первому входу первого сумматора 3, подключенный к выходу первой комму- тационной матрицы 8 блок 10 вычис- ления производной компонентного состава по натяжению материала, выход которого подключен к второму входу первого сумматора 3, подключенный к выходу блока 5 вычитания блок 11 вычисления производной компонентного состава по молекулярному весу, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 3, подключенный к информационному входу пер- вой коммутационной матрицы В измеритель 12 компонентного состава пропитанного материала, последов.ательно соединенные измеритель 13 натяжения пропитываемого материала, .второй аналого-цифровой преобразователь 14 и второй шифратор 15, выход которого подключен к второму управляющему входу первой коммутационной матри цы 8, последовательно соединенные счетчик 16 числа слоев материал.а, третий шифратор 17, вторую коммутационную матрицу 18, второй управляющий вход которой соединен с выходом

первого шифратора-7, а информационный вход - с выходом измерителя I3 натяжения пропитываемого материала, и блок 19,вычисления производной натяжения материала по диаметру намотки материала, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 4, подключенный к выходу второй коммутационной матрицы 18 блок 20 вычисления производной натяжения материала по вязкости, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 4, подключенные к выходу первого сумматора 3.последовательно соединенные первый умножитель 21 и третий сумматор 22, подключенный к выходу второго сумматора 4 второй умножитель 23, выход которого подключен к второму входу третьего матора 22, подключенный к выходу измерителя 12 компонентного состава пропитываемого материала второй блок 24 вычитания, выход которого подключен к второму входу первого умножите:дя 21. и к третьему входу третьего сумматора 22, и подключен- ный к измерителю 13 натяжения пропитываемого материала третий блок 25 вычитания, выход которого подключен к второму входу второго умножителя 23,- выход блока 2 измерения производной вязкости по молекулярно- .му весу подключен к второму входу блока 11 вычисления производной компонентного состава по молекулярному весу, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму и третьему выходам блока 9 вычисления производной компонентного состава по вязкости связующего, вторые входа.1 первого 5, второго 24 и третьего 25 блоков вычитания-предназначены: для подачи на них опорных напряжений, а выход третьего сумматора 25 служит выходом устройства контроля.

Устройство работает следующим образом.

Измеритель I вязкости связующего устанавливается в пропиточной ванне со связующим составом, через которую протягивается рулонный материал, наматываемый на оправку. Натяжение материала и его компрнентньвй состав после пропитки измеряются, соответственно, измерителями 13 и 12. Выходные напряжения измерителей 1 и 13 преобразуются аналого-цифровыми

преобразователями 6 и 14 и подаются на входы шифраторов 7, 15. С помощью шифратора 7 выбираются значения верхнего, среднего и нижнего полей технологического допуска на техно- логический параметр.

Высокие потенциашы на шинах (-), (0), () блока 8 формируются лишь в случаях, когда технологический параметр находится, соответственно, в нижнем, среднем или верхнем поле технологического допуска.

Напряжения на шинах (-), (0), (+ шифраторов 7 и I5 управляют работой коммутационных матриц 8 и 18.

В табл. 1 представлен алгоритм коммутации в матрице 8,

Блоки 9 и 10 осуществляют преобразования входных напряжений в соот ветствии с формулами

H.-Hj+H.-Hj); |(H5-H,+H,-H,). |(H,+H,-H,-H5);

|(,-Нз),

(1)

(2)

к

де Ug

П-

напряжение на 2-м выходе блока 9, пропорциональное верхнему значению производной компонентного состава материала по вязкости; .

Ug - напряжение на 3-м выходе блока 9, пропорциональное нижнему значению производной компонентного состава материала по вязкости;

Н

и. - напряжение на 2-м выходе

М4блока 10, пропорциональное верхнему значению производной компонентного

состава по натяжению;

. и - напряжение на выходе бло-

ка 10, пропорциональное нижнему значению той же производной.

На выходах блоков 9 и 10 формирутся значения приращений соответстующих производных.

Формирование напряжения, пропорионального производной компонентноо состава по молек лярному весу.

на выходе блока выражением

Зг,

1 I в

N

р1 л

(3)

где с

II

производная вязкости по

молекулярному весу. . На выходе сумматора 3 формируется напряжение, пропорционапьное приращению производной прочности по ком- понентному составу.

Коммутационная матрица 18 осуществляет коммутацию напряжения, поступающего от измерителя 13 натяжения, на входы блоков производных натяжения по диаметру изделия (блок 19) и вязкости связующего (блок 20) в соответствии с табл. 2. При этом, работа матрицы 18 аналогична работе матрицы 8.

Блок 19 измерения производной, натяжения материала по диаметру изделия определяет верхнее и нижнее значения производной по формулам

Ьот (NrNa -N4-N5); b r, i(N,-H,Hg-H;).

(4)

Ha выходе блока 19 формируется напряжение, пропорциональное приращению производной. Аналогично в блоке 20 производится определение приращения производной натяжения по вязкости по

1

. |(N,+N,-N,-N,);

40

(N/4-N,-Ne-N,);

л: b

1-ь;-.

(5)

Напряжения с выходов блоков 19 и 20, пропорциональные соответственно приращениям производных натяжения материала по диаметру и вязкости, поступают с коэффициентами передачи и of на первый и второй входы сумматора 4, на выходе которого формируется напряжение, пропорционапь- ное приращению производной прочности изделия по напряжению материала. Сформированнне таким образом напряжение подается на первый вход умножителя 23, на второй BXCLT которого поступает напряжение с вьлода блока 25 вычитания. В результате на выходе умножителя формируется напряжение.

лЬ

пропорциональное произведению 4N, которое поступает на первый вход сумматора 22. Аналогично на выходе умножителя 21 формируется напряжение, пропорциональное произведению db йП, которое подается на второй вход сумматора 22. На третий вход этого же сумматора поступает с коэффициентом передачи Ь напряжение с выхода второго блока 24 вычитания, пропорциональное приращению компонентного состава материала. Таким образом, на выходе сумматора 22 формируется напряжение, пропорциональное приращению прочности изделия. Величины, пропорциональные среднему значению компонентного состава из технологического допуска Н на втором входе блока 24, среднему значению натяжения N на втором входе блока 25, допуску на производную вязкости по молекулярному весу ДС на втором входе блока 5, задаются с помощью делителей напряжений; Коэффициенты передачи на входах сумматоров 3,4 и 22 устанавливаются обычны способом по величине отношения сопртивления обратной связи к входному сопротивлению. В качестве измерител вязкости могут использоваться, например, ультразвуковые вискозиметры типа ВУЗ Л, УКВС-2С и т.п. В качестве измерителей 12 и 13 могут использоваться любые измерители процентного содержания материала и натяжения ..

Изобретение позволяет сократить объем сдаточных испытаний, обеспечивает возможность количественной оце

ки влияния технологих1еских параметров на прочность изделия.

Фор м у ла изобретения

Устройство для контроля качества композиционных материалов при их изготовлении, .содержащее последовательно соединенные измеритель вязкости связующего и блок измерения производной прочности материала по молекулярному весу, первый и второй сумматоры и блок вычитания, о т - личающее с я тем, что, с целью повьппения точности контроля за счет учета функциональной связи между технологическими параметрами и выходными характеристиками материала, оно снабжено подключенными к

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выкоду измерителя вязкости связующего последовательно соединенными первым аналого-цифровым преобразователем, первым шифратором, первой коммутационной матрицей и блоком вычисления производной компонентного состава по вязкости связующего, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, подключенным к выходу первой коммутационной матрицы блоком вычисления производной компонентного состава по натяжению материала, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, подключенным к выходу блока вычитания блоком вычисления производной компонентного состава по молекулярному весу, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора, подключенным к информационному входу первой коммутационной матрицы измерителем компонентного состава пропитанного материала, последовательно соединенными измерителем натяжения пропитываемого материала, вторым аналого-цифровым преобразователем и вторым шифратором, выход которого подключен к второму управляющему входу первой коммутационной матрицы, последовательно соединенными счетчиком числа слоев материала, третьим шифратором, второй коммутационной матрицей, второй управляющий вход которой соединен с выходом первого шифратора, а информационный вход - с выходом измерителя натяжения пропитываемого материала, и блоком вычисления производной натяжения материала по диаметру намотки материала, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, подключенным к ЬЫХОДУ второй коммутационной матрицы блоком вьгаисления производной натяжения материала по вязкости, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, подключен- к выходу первого сумматора последовательно соединенными первым угжсожителём и третьим сумматором, подключенным к выходу второго сумматора вторым умножителем, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, подключенным к выходу измерителя компонентного состава пропитываемого материала вторым блоком вычитания, выход которого подключен к второму входу первого

71385057.8

умножителя и третьему входу третье-тый входы которого подключены соотго сумматора, и подключенным кветственно к второму и третьему выизмерителю натяжения пропитываемогоходам блока вычисления производной

материала третьим блоком вычитания, компонентного состава по вязкости

выход которого подключен к второмусвязующего, вторые входы первого,

входу второго умножителя, выход бло-второго и третьего блоков вычитания

ка измерения производной вязкостипредназначены для подачи на них опорпо Молекулярному весу подключен кных напряжений, а выход третьего

второму входу блока вычисления произ-|осумматора служит выходом устройства

водной компонентного состава по мо-контроля, лекудярному весу, третий и четвер

:Изобретеиие относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано при изготовлении композиционных . изделий методом намотки. Цель изобретения .состоит- в повьппении точности контроля за счет учета функциональной связи между технологическими параметрами и выходными хар акте- ристиками материала. При намотке композиционного материала в процессе его изготовления осуществляется измерение вязкости связующего, компонентного состава, натяжения пропитываемого материала и числа слоев намотки материала. При варьировании техноло гических параметров осуществляется обработка выходных характеристик материала с использованием алгоритма полного факторного зксперимента. На выходе третьего сумматора получают информацию о приращении прочности изделия. 1 ил. .tg (Л

Таблица 1

+ О - + О - +, О - + + + О 00- - 123456789

Н, Н Н, Н HS Н . Н, Hg Н,

Таблица 2

-0 + -0 + -0 +

- - - О 00 + + +

.

987654321

Ng Ng N-, N N5 N N, NI N