Устройство для контроля качества изделий Советский патент 1988 года по МПК G01R31/327 H01H11/04 H01H49/00 

(61) 1272374

(21)4034136/24-07

(22)07.03.86

(46) 30.05.88. Бюл. № 20

(71)Рязанский радиотехнический институт

(72)В.И.Паречин

(53)621.318.562.004.5(088.8)

(56)Паречин В.И., Авгученко Г.В. Исследование стабильности спектров колебаний герконов. - Всесоюз. НТК Специальные коммутационные элементы.. Секция Применение Тез. докл., Рязань, 1984.

Авторское свидетельство СССР 1272374, кл. Н 01 Н И/04, 1985.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ

(57)Изобретение относится к области электротехники, в частности к контролю качества герметизированных контактов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля герконов за счет уменьшения нестабильности составляющих спектров механических и акустических колебаний, которые используются в качестве информативных параметров при контроле. Для этого

устройство снабжено устройством ори- ентацни и блоком обработки спектров, включенным между усилителем и блоком временной селекции оснозного устройства. Устройство ориентации выполнено в виде последовательно соединенных генератора импульсов и катушки ориентации. Блок обработки спектров состоит из функционального преобразователя, к входу которого подключены вход управляемого элемента, а также последовательно соединенные селектор базового сигнала, амплитудный дискриминатор и усилитель постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу управляемого элемента. В результате ориентации геркона относительно поля катушки управления и пьезоэлектрического преобразователя, а также преобразования спектров с помощью линейного и нелинейного операторов , функции которых выполняет блок обработки спектров, существенно улучшается стабильность составляющих спектра механических и акустических колебаний контакт-деталей герконов и тем самым повышается достоверность их контроля. з.п. ф-лы, 3 ил.

(О

00

со со

00

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

для контроля качества герконов.

Цель изобретения - повышение дос- товеркости контроля за счет уменьшения нестабильности спектров акустических сигналов.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - структур ная схема блока обработки сигналов; на фиг.З - осциллограммы колебаний контакт-деталей испытуемого геркона за один полный цикл при его периодических срабатываниях.

Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 механических и акустических колебаний в электрические сигналы, усилитель 2, блок 3 обработки спектров, в состав которого входит функциональный преобразователь 4, к выходу которого подключены вход управляемого элемента 5, а также последовательно соединенные селектор 6 базового сигнала, ампли- тудный дискриминатор 7 и усилитель 8 постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу управляемого элемента 5. Блок 9 временной селекции, блоки 10 и 11 полосовых фильт ров, частотные анализаторы 12 и 13 и амплитудные анализаторы 14 и 15, блок 16 обработки сигналов, блок 17 индикации видов брака и датчик 18 нагрузки..

В качестве преобразователя 1 механических и акустических колебаний в электрические сигналы использован пьезоэлектрический преобразователь, который механически связан с зазем- ленным выводом геркона. Первый вход блока 9 временной селекции подключен к первому входу датчика 18 испытательной нагрузки, второй вход блока 9 временной селекции соединен с выхо- дом блока 3 обработки спектров, вход которого соединен с выходом усилителя 2, первый выход блока 9 временной селекции подключен к входу блока 11 фильтров, а вход блока 17 индикации видов брака подключен к выходу блока 16 обработки сигналов.

Датчик 18 испытательной нагрузки выполнен в виде генератора 19 тока, образцового резистора 20, детектора 21, причем первый выход датчика 18 испытательной нагрузки соединен с вторым выводом геркона и входом синхронизации блока 9 временной селекции. Устройство содержит также последовательно соединенные генератор 22 импульсов и катутаку 23 ориентации герконов, источник 24 периодически изменяющегося электрического напряжения и подключенную к его выходу катушку 25 управления, с помощью которых возбуждаются колебания контакт-деталей контролируемого геркона

Испытательный режим подбирается таким, чтобы геркон работал с определенной нагрузкой, при которой его контакт-детали соударяются и трутся друг о друга с такими усилиями, при которых появляются механические и акустические колебания, позволяющие путем их дальнейшей обработки выявить характер дефектов (или их отсутствие) в контролируемом герконе.

На фиг.2 изображена структурная схема блока 16 обработки сигналов, в состав которой входят четыре группы контроля из N 1 двухуровневых компараторов 26 и (N + 1) четырех- входовых схем И 27 где N - число контролируемых параметров геркошзв, причем вход каждой четырехвходовой схемы И 27, соответствующей определенному контролируемому параметру, подключен к выходу одного из компараторов 26 каждой из четырех групп контроля, соответствующего тому же самому определенному контролируемому параметру в этой группе контроля, выход четырехвходовой схемы И 27 соединен с соответствующим этому контролируемому параметру индикаторам брака в блоке 17 индикации видов брака, все первые управляющие входы двухуровневых компараторов 26 объединены и подключены к выходу датчика 18 нагрузки, в каждой группе контроля вторые информационные входы двухуровневых компараторов 26 объединены, информационные входы двухуровневьгх компараторов 26 первой группы контроля соединень с выходом первого частотного анализатора 12, информационные входы двухуровневьгх компараторов второй группы контроля соединены с выходом второго частотного анализатора 13, информационные входы двухуровневых компараторов третьей группы контроля соединены с выходом первого амплитудного анализатора 14, информационные входы двухуровневых компараторов четвертой гругшы контрсгтя соеди313

нены с выходом второго амплитудного анализатора 15.

На фиг.З приведены практически снятые осциллограммы колебаний кон- такт-деталей геркона за один полный цикл при периодических срабатываниях (( - интервал времени, когда контакт-детали находятся в разомкнутом состоянии, 2 интервал времени, когда контакт-детали замкнуты). Как видно из осциллограмм, частотные составляющие для этих двух интервалов различны. Кроме того, характер колебаний контакт-деталей различен для герконов разного качества, что видно из сравнения осциллограмм на фиг.З, снятых у двух герконов одного типа, но с различными дефектами.

Устройство работает следующим об- разом.

Контролируемый геркон МК помещают в зону действия полей катушек 23, 25 и присоединяют механически один из его выводов к пьезоэлектрическому преобразователю 1.

Первоначально с генератора 22 подается импульс постоянного тока в катушку ориентации 23, с помощью которой осуществляется воздействие на контакт-детали геркона импульсом магнитного поля постоянного направления в результате чего геркон ориентируется в Нужном положении по отношению к катушке 25 управления и пьезоэлектри- ческому преобразователю I. Затем начинает работать источник 24 периодически изменяющего напряжения. Возбуждаемый источником 24 в катушке 25 ток создает периодически меняющееся магнитное поле, которое воздействует на контакт-детали контрюлируемого геркона МК, заставляя их колебаться в определенном испытательном режиме. .При этом контакт-детали соударяются, трутся друг о друга своими рабочими поверхностями и в них возникают механические и акустические колебания, последние распространяются вдоль контакт-деталей, внешние которых являются выводами геркоиа. Механически соединенный с выводом пьезоэлек-. трический датчик I преобразует эти колебания в электрические сигналы, которые усиливаются усилителем 2 и поступают на блок 3 обработки спектра. Входным каскадом блока 3 обработки спектров служит функциональный преобразователь 4, выполняющий роль

31

минимизированного линейного оператора 4 для преобразования зпконон распределения (и их числовых характеристик) амплитуд составляющих спектра, т.е. случайные функции, представляющие спектры акустических колебаний на входе XCt) и выходе Y(t) функционального преобразователя, связаны со (отношениями

V (t) L,(t); m/t) Lm,(t); K,(t,,,. Ц K,(t,,tp

Оцератор L для каждой конкретной конструкции устройства контроля получают минимизацией его известными методами, принимая за критерий оценки влияния оператора величину дисперсии Dy (t) Ky(t, t) и используя экспериментально снятые вероятностные характеристики входной случайной функции X(t), такие как математическое ожидание m(t) и корреляционная функция К, (t, t,, ).

Остальные каскады блока 3 обработки спектров выполняют функции нелинейного оператора преобразования спектра. Из спектра акустических колебаний на выходе функционального преобразователя 4 с помощью селектора 6 базового сигнала выделяется одна из наиболее информативных составляющих. Вьщеленный сигнал поступает на амплитудный дискриминатор 7, где сравнивается с заданным значением. СигНсШ рассогласования, полученный с выхода амплитудного дискриминатора 7 усиливается с помощью усилителя 8 постоянного тока и подается на управляющий вход управляемого элемента 5, коэффициент передачи которого зависит от величины и знака сигнала рассогласования. Наиболее оптимальные результаты получаются при выборе в качестве базового сигнала составляющей спектра, соответствующей собственным колебаниям контакт-детали или составляющей, соответствующей дребезгу контактов.

Таким образом, проходя через управляемой элемент 5, акустические и механические колебания контакт-деталей геркона нормируются по отношению к базовому сигналу и поступают на блок 9 временной селекции. Блок временной селекции позволяет выбрать из общего спектра поступающих с пьезоэлектрического преобразователя сигиа51

лов сигналы двух характерных для работы временных интервалов - для разомкнутого и замкнутого состояний кoнтaкт-дeтaлe. С выхода блока временной селекции разиеленные сигналы поступают на блоки 10 и 11 полосовых фильтров, каждый из которых имеет свою полосу пропускания. Сигналы, прошедшие через фильтры, поступают на частотные 12, 13 и амплитудные 14 15 анализаторы. На выходе амплитудных анализаторов вырабатывается постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению сигнала в полосе пропускания соответствующего полосового фильтра, а на выходе частотных анализаторов - постоянное напряжение пропорциональное частоте составляющих спектра с максимальной амплитудой. При этом одновременно фиксируют ся характерные особенности спектров колебаний как для разомкнутых, так и для замкнутых состояний контролируемого геркона.

Выходные сигналы амплитудных и частотных анализаторов подаются на блок 16 обработки сигналов, на входе которого установлены четыре группы контроля, состоящие из двухуровневых компараторов 26. Число компараторов в каждой группе N + 1, где N - число видов брака контролируемых герконов. Уровни срабатывания всех компарато ров индивидуальны и определяются интервалами возможных значений н апряже НИИ на выходах амплитудных и частотных анализаторов соответственно годных герконов и герконов с определенными видами брака.

Для каждого конкретного дефекта однотипные контролируемые герконы характерны своим соотношениям частот и амплитуд составляющих спектров час тот в разомкнутом и замкнутом состоя НИИ контакт-деталей.

Логические сигналы с выходов компараторов 26, вьщеляющие в своей группе сигналы, соответствующие конк ратному дефекту геркона, поступают на входы схем И 27. При наличии на всех входах какой-либо схемы И уровней 1, на выходе этой схемы выраба тывается сигнал, который поступает на индикатор 17 вида брака, который показывает вид брака или его отсутст ствие у контролируемого геркона. Сии хронизация и стабилизация работы уст ройства осуществляется при помощи

9(8316

датчика 18 испытательной нагрузки, выходы которог о связаны с блоком временной селекции и блоком обработки

с сигналов. Кроме того, датчик 18 испытательной нагрузки предназначен для обеспечения токовой нагрузки геркона. Различные испытания герконов могут производиться как с полностью

10 отключенными контактами (так называе- мый режим сухой цепи), так и в режиме токовой нагрузки. Как правило, испытания в режиме токовой нагрузки являются более информативными и дают

15 более близкие результаты к реальному режиму работы геркона. Необходимый режим токовой нагрузки, определяемый ТУ для каждого типа геркона, обеспечивается генератором 19 тока.

20 Наличие токовой нагрузки позволяет определить состояние контактов геркона (замкнуто-разомкнуто) и, следовательно, получить сигнал для синхронизации работы устройства. Блок

25 временной селекции получает от датчика испытательной нагрузки сигналы о .моментах размыкания и замыкания контакт-деталей контролируемого геркона. Эти сигналы синхронизируют работу

30 блока временной селекции, разделяющего колебания геркона на два характерных участка Т и Т. . Изменение токовой нагрузки может приводить к некоторому изменению спектров акустичес3g ких колебаний, поэтому необходимо

либо принимать меры по жесткой стабилизации режима, либо вводить коррекцию в работу блока обработки сигналов. Коррекция работы блока обработ40 ки сигналов производится следующим образом. Импульсное напряжение с образцового резистора 20 преобразуется детектором 21 в постоянное напряжение, несущее информацию о величине 45 испытательной нагрузки и ее соответствии заданному значению. Это напряжение поступает на управляющие входы всех компараторов блока 16 обработки сигналов-. В результате при случайных

50 изменениях испытательной нагрузки уровни срабатывания компараторов изменяются в соответствии с изменениями спектров акустических колебанш геркона.

55 Таким образом, устройство, предназначенное для проведения комплекс- ного контроля герконов по геометрическим характеристикам, позволяет с высокой точностью эффективно выяп71

лять одновременно многие инфорчативные параметры, определяющие Кгшест- 1

венные характеристики и виды брака контролируемых герконов. С помощьы устройства можно контролировать такие качественные характеристики, как величина перекрытия контакт-деталей, смещение их друг относительно друга, несоосность, величину зазора между контакт-деталями, наличие посторонних частиц в герконе, наплыв стекла колбы, целостность колбы, состояние покрытия контакт-деталей и т.п. Одновременная интегральная оценка качества геркона значительно сокращает время контроля (в 2-3 раза).

Использование устройства для контроля качества изделий позволит попы- сить достоверность контроля и тем самым повысить выход годных герконов на 2-3%.

Формула изобретения

I . Устройство для контроля качества изделий по авт.св. № 1272374, о т- личающееся тем, что, с L ЛЬЮ повьшения достоверности контрсз- пл, оно снабжено блоком ориентации

.

В

98118

геркчна и 6лок(1м обработки спектра, блок ориентации геркс на выполнен в Bitae последовательно соединенных генератора импульсов и катушки ориентации т еркона, вход блока обработки спектра подключен к выходу усилителя, а его выход - к входу блока времен- нот селекции.

10

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки спектра выполнен в виде функционального преобразователя, селек1Ь тира ба зового сигнала, дискриминатора, усилителя постоянного тока и управляющего элемента, причем вход функционального преобразователя является входом блока обработки спектра, к выходу

20 функционсчльного преобразователя подключен управляющий элемент, выход которого является выходом блока обработки спектра, селектор базового сигнала, дискриминатор и усилитель посто-

2Ь янного тока соединены последовательно, вход селектора базового сигнала подключен к выходу функционального гфеобразовлтеля, а выход усилителя постоянного тска подключен к управ30 пяющему элементу.

26

27

17

J

Фиг. 2

Фиг. 5