Самоходный рентгеновский дефектоскоп Советский патент 1988 года по МПК G01N23/18 

к входам восьмого логического элемента, инверсный выход второго промежуточного элемента памяти соединен с одним из входов девятого и десятого логических элементов, вторые входы . которых присоединены к выходам входных элементов памяти,выходы девятого и десятого логических элементов соединены с выходами управления движением

тележки упомянутого блока памяти команд движения, выполненного с дополнительным импульсным входом,- к которому подключены выход генератора прямоугольных импульсов и импульсные входы всех элементов памяти, а с выходом управления рентгеновским излучателем связан выход восьмого логического элемента.

,1

j Изобретение относится к неразрушаю ему контролю качества кольцевых свар tobix швов труб и других цилиндрических |изделий методом панорамного просвечивания рентгеновским излучением и Иожет применяться при строительстве |газо- н нефтепроводов, а также в раз- Ьичных отраслях, связанных с использо ранием трубопроводного транспорта, I Известен самоходный рентгеновский )чефектоскоп, осуществляющий автоматический контроль качества кольцевых сварных швов изнутри трубопровода, содержащий корпус с двумя или тремя группами колес, внутри которого установлены источник питания, двигатель для перемещения аппарата внутри трубы, рентгеновский излучатель, детектор и электронная система управления l.

Недостатками этого дефектоскопа являются сложная и громоздкая конструкция, большие габариты и масса. Что обусловлено, в основном, использованием рентгеновского излучателя непрерывного действия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является самоходный рентгеновский дефектоскоп содержащий тележку с установленными на ней электрическим двигателем, двухканальным детектором с излучением, источником питания, рентгеновским излучателем, таймером экспозиции и электронной системой управления экспозицией и движением тележки, включающей блок памяти команд движения с двумя информационными входами, подсоединенными к выходам детектора, двумя выходами управления движением тележки, присоединенными к электри

р 5

Q

0

5

5

40

ческому двигателю, и одним выходом управления рентгеновского излучателем, присоединенным к входу таймера экспозиции, выход которого подключен к рентгеновскому излучателю .

Недостатком известного дефектоскопа при использовании в нем рентгеновских аппаратов с.импульсным излучением является недостаточно высокая надежность, обусловленная воздействием электромагнитных наводок, сопровождающих работу рентгеновского излучателя, на элементы блока памяти команд движения, что приводит к самопроизвольному выполнению самоходным рентгеновским дефектоскопом тех или иных команд и полной потере управляемости. Использование электромагнитных экранов для устранения ложных срабатываний электронной системы управления является неэффективным, так как не обеспечивает требуемой надежности.

Целью изобретения является повышение надежности контроля при использовании в качестве излучателя импульсного рентгеновского аппарата.

Цель достигается тем, что в самоходном рентгеновском дефектоскопе, содержащем тележку с установленными на ней электрическим двигателем, двухканальным детектором излучения, источником питания, рентгеновским излучателем, таймером экспозиции и электронной системой управления экспозицией и движением тележки, включаищей блок памяти команд движения с двумя информационными входами, .присоединенными к выходам детектора,, двумя выходами управления движением тележки, присоединенными к электрическому двигателю.

и одним выходом управления рентгеновс- киъ излучателем, присоединенным к входу таймера экспозиции, выход которого присоединен к ренгеновскому излучателю, в электронную систему уп

равления экспозицией и движением те- лежки дополнительно введен генератор прямоугольщ11х импульсов, стартовый вход которого соединен с входом таймера экспозиции, а стоповый вход - с выходом таймера, блок памяти команд движения, дополнительно содержит дв входных элемента памяти, два включенных последовательно промежуточных элемента памяти, десять логичесвмх элементов -И-НЕ, инвертор и элемент задержки, причем входные элементы памяти включены параллельно с взаимной блокировкой от инверсных выходов первых информационных входов, вторые информационные входы элементов памяти подключены один к первому, а другой - к второму информационным входам блока памяти команд движения, .вх ды первого логического элемента подключены к инверсным выходам входных элементов памяти, выход этого элемента инвертор и элемент задержки подключен к информационным входам первого промеж точного элемента памяти, входы второго и третьего логических элементов подключены к выходам входных элементов памяти и соответствующим им информационным входам блок памяти команд движения, выходы этих логических элементов подключены к входам четвертого логического элемента, выход которого соединен с одним из входов пятого логического элемен

та, второй вход которого присоединен к выходу первого промежуточного элемента памяти, а выход - к информационным входам второго промежуточного

Блок памяти команд движения имеет три выхода: выходы П1 и 112 подключены к входам управления движением тележки (к электродвигателю), а выход Т - к входу управления рентгеновским излучателем к .таймеру экспозиции и одному из входов (входу запуска) генератора прямоугольных импульсов. Выход таймера экспозиции соединен с входом рентгеновского излучателя и

элемента памяти, выход этого элемен- 45 входом (вход выключения) генератора прямоугольных импульсов. Выходы детектора соединены с входными элементами 8 и 9 памяти, включенными параллельно, каждый к одному из каналов детектора, а также с логическими блоками 10 - 12, Выходы первого входного элемента памяти соединены с входами указанных логических блоков и блока 13 (с прямого выхода), а также с входом другого элемента пата памяти присоединен к одному из входов шестого и седьмого логических элементов, вторые входы которых присоединены к информационным входам блока памяти команд движения, а выходы - к входам восьмого логического элемента, инверсный выход второго промежуточного элемента памяти соединен с одним из входов девятого и десяторатора прямоугольных импульсов. Вы ходы детектора соединены с входным элементами 8 и 9 памяти, включенны ми параллельно, каждый к одному из каналов детектора, а также с логич кими блоками 10 - 12, Выходы перво го входного элемента памяти соедин ны с входами указанных логических блоков и блока 13 (с прямого выход а также с входом другого элемента

го логических элементов, вторые вхо- gg

ды которых присоединены к выходам вход- мяти (с инверсного выхода), выходы ных элементов памяти, вькоды девятого и десятого логических элементов сое- .динены с выходами управления движекоторого соединены с входами, перво элемента памяти (с инверсного выхода) и указанных логических блоков.

20

-25 Дин 3536034

кием тележки упомянутого блока памяти команд движения, выполненного с дополнительным импульсным выходом, к которому подключены выход генератора прямоугольных импульсов и импульсные входы всех элементов памяти, а с выходом управления рентгеновским излучателем связан выход восьмого логичес10- кого элемента.

На фиг.1 показана обобщеннная блок- схема, самоходного рентгеновского дефектоскопа; на фиг,2 - схема блока памяти команд движения; на фиг.З 15 схема элементов памяти.

Самоходный рентгеновский дефектоскоп содержит тележку (не. показана)- на которой уетановлены двукханальньш детектор I, содержащий счетчики Гейгера и источник питания (не показа.ны, электрический двигатель 2 с редуктором, электронная система 3 управления, включающая блок 4 памяти команд движения, таймер 5 экспозис фиксацией включенного состояния, генератор 6 прямоугольных импульсов с фиксацией включенного состояния, и рентгеновский импульсный

25 Дин 35

излучатель 7. Выходы канапов детек- 30 тора подключены к информационным

входам Д1 и Д2 блока 4 памяти команд движения, импульсный С-вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов.

Блок памяти команд движения имеет три выхода: выходы П1 и 112 подключены к входам управления движением тележки (к электродвигателю), а выход Т - к входу управления рентгеновским излучателем к .таймеру экспозиции и одному из входов (входу запуска) генератора прямоугольных импульсов. Выход таймера экспозиции соединен с входом рентгеновского излучателя и

40

входом (вход выключения) гене

ратора прямоугольных импульсов. Выходы детектора соединены с входными элементами 8 и 9 памяти, включенными параллельно, каждый к одному из каналов детектора, а также с логическими блоками 10 - 12, Выходы первого входного элемента памяти соединены с входами указанных логических блоков и блока 13 (с прямого выхода), а также с входом другого элемента па

мяти (с инверсного выхода), выходы

которого соединены с входами, первого, элемента памяти (с инверсного выхода) и указанных логических блоков.

а также логического блока 14 (г мого выхода).

Устройство содержит также промежуточные элементы 15 и 16 памяти и од- новибратор 17, Элементы памяти выполнены на базе 1К-триггера и имеют информационнее входы 18 и 19, импульсный вход 20, входной элемент 21, элемент 22 задержки, триггер 23, элемент 24 задержки, прямой выход,25, инверсный выход 26, Все логические блоки выполнены по схеме 2И-НЕ.

Выход логического блока 10 соединен с информационными входами первого промежуточного элемента 15 памяти, а выходы логического блока 11 - с информационными вх-одами второго промежуточного элемента 16 памяти, инверсный выход которого подключен к вторым входам логических блоков 13 и 14J а прямой выход - к одному входу логического блока 12. РТмпульсные С-входы всех элементов памяти, тактируемые передним или задним фронтом импульса, присоединены к выходу генератора 6 прямоугольных импульсов.

Самоходный рентгеновский дефектоскоп работает следующим образом,

В исходном состоянии все элементы ; памяти блока памяти команд движения имеют на прямом выходе уровень логического О (низкий уровень напряжения), от внешнего изотопного датчика подают в направлении, указанном сплошной стрелкой над детектором 1, сначала облучают первый счетчик Гейгера, Сигнал в виде логической 1 (высокий уровень напряжения) поступает на информационный вход 7Д1 блока 4 памяти команд движения, при этом срабатывает входной элемент 8 памяти. Сигнал с инверсного выхода этого элемента блокирует информационв

10

1436034

при- При движении лнешнего изотопного

датчика в том же направлении над двух- канальным детектором, спустя некоторое время после срабатывания первого счетчика Гейгера, срабатывает и второй счетчик Гейгера, Сигнап в виде высокого уровня напряжения поступает на информационный вход Д2 блока 4 памяти команд движения, но входной элемент 9 памяти не срабатывает из-за наличия блокировки от другого входного элемента 8 памяти. Одновременно в облученном состоянии находится и ( первичный счетчик Гейгера, , действует сигнал на информационном входе Д1 блока 4 памяти команд движения. При наличии сигнала низкого уровня напряжения на инверсном выходе входного элемента 8 памяти срабатывает логический блок 10, реализующий функцию

20

Л

(О

Л„ Л Л,

25

записанную в базисе 2M-HEj где Л,

Jlg - логические

сигналы с инверсных

выходов входных элементов 8 и 9 памя- ти соответственно, В результате на выходе логического блока 10 с задерж30 кой Т устанавливается низкий уровень сигнала и задним фронтом этого сигнала переключают первый промежуточный элемент 15 памяти При этом самоходный рентгеновский дефектоскоп продол35 жает движение по направлению Вперед а счетчики Гейгера не облучают.

Таким образом, при пуске самоходного рентгеновского дефектоскопа в направлении, показанном сплошной стрелкой, сначала облучат первый счетчик Гейгера, затем одновременно облучают оба счетчика Гейгера, затем облучают только второй счетчик Гейгера и облучение детектора вообще

40

ный вход другого входного элемента 9, прекращается. При пуске в обратном Если в элементе 8 памяти хранится ин- направлении все описанные процессы

сохраняются, а меняется толь ко порядок облучения счетчиков Гейгера,

формация о движении самоходного рентгеновского дефектоскопа в направлении Вперед, а в элементе 9 памяти - Назад, то в этом случае после срабатывания входного элемента 8 памяти, сигнал с его прямого выхода через логический блок 13 (логический элемент 2И-НЕ) передают низким уровнем напряжения в электрический двигатель 2 и самоходный рентгеновский дефектоскоп начинает движение в направлении Вперед,

50

Из сказанного следует, что в момент свободного движения самоходного рентгеновского дефектоскопа по направлению Вперед на прямых выходах входного элемента 8 памяти и первого промежуточного элемента 15 памяти присутствует сигнал логической 1 (высокий уровень напряжения), а на прямом выходе входного элемента 9 па-ляти - логического О (низкий уроЛ

(О

Л„ Л Л,

25

записанную в базисе 2M-HEj где Л,

Jlg - логические

сигналы с инверсных

выходов входных элементов 8 и 9 памя- ти соответственно, В результате на выходе логического блока 10 с задерж0 кой Т устанавливается низкий уровень сигнала и задним фронтом этого сигнала переключают первый промежуточный элемент 15 памяти При этом самоходный рентгеновский дефектоскоп продол5 жает движение по направлению Вперед а счетчики Гейгера не облучают.

Таким образом, при пуске самоходного рентгеновского дефектоскопа в направлении, показанном сплошной стрелкой, сначала облучат первый счетчик Гейгера, затем одновременно облучают оба счетчика Гейгера, затем облучают только второй счетчик Гейгера и облучение детектора вообще

0

50

Из сказанного следует, что в момент свободного движения самоходного рентгеновского дефектоскопа по направлению Вперед на прямых выходах входного элемента 8 памяти и первого промежуточного элемента 15 памяти присутствует сигнал логической 1 (высокий уровень напряжения), а на прямом выходе входного элемента 9 па-ляти - логического О (низкий уровень потенциала). При аналогичном режиме движения по направлению Назад состояния элементов памяти буд следующими: на прямом выходе входного элемента 8 памяти - логический О, а на прямых выходах входного и промежуточного элементов 9 и 15 памяти - логическая 1, Второй промежуточный элемент 16 памяти при пуске самоходного рентгеновского дефектоскопа не срабатывает и сохраняет исходное состояние логического О. Указанные состояния не изменяются до тех пор, пока самоходный рентгеновский дефектоскоп не доедет до шва, на котором установлен внехпний изотопный датчик, В этот момент происходит облучение второго счетчика Гейгера (при движении Вперед), так как он расположен впереди первого счетчика, эатем обоих счетчиков. Именно в этот момент срабатывает логический блок 1 1, реализую1 1ий функцию

Л Л,

Л„ Л л Д, Лд Л Д л л,

записанную в базисе 2И-НЕ, где Л,. - логический сигнал с прямого выхода первого промежуточного элемента 15 памяти. На выходе логического блока 11 устанавливается уровень логического О, а задний фронт этого сигнала переключает второй промежуточ- ньш элемент 16 памяти и на его прямом выходе появляется сигнал логической 1. Сигнал с инверсного выхода этого элемента памяти переключает выходные логические блоки 13 и 14 в состояние логической 1 на выходе и электродвигатель 2 выключается, что приводит к остановке смоходного рентгеновского дефектоскопа.

Если в момент первоначального пуска неподвижного самоходного рентгеновского дефектоскопа все элементы памяти имели на выходе состояние логического О, то в момент остановки его в зоне расположения внеганего изотопного датчика (т.е. в новом неподвижном состоянии) только один из входных элементов 8 и 9 памяти сохраняет состояние логического О (исходное состояние), а все остальные переходят в состояние логической 1 В этом состоянии оба счетчика Гейгера регистрируют излучение внешнего

изотопного датчика и на входах логического блока 12, реапизующего функцию

Л, Л,Л Д, А Л,ьАД,1

5

0

записанную в базисе 2И-НЕ, где Л - сигнал с прямого выхода элемента 16

Q памяти, присутствуют сигналы логической 1, следовательно, на его выходе присутствует аналогичный сигнал.

После прекращения воздействия излучения изотопного датчика на детектор 1 сигналы логической 1 исчезавзт с информационных входов Д1 и Д2 блока 4 памяти команд движения. Выходной сигнал логического блока 12 переходит в состояние логического О и задний фронт этого импульса запускает одновибратор 17, входящий в схему пуска таймера 5 экспозиции, запускает таймер 5 экспозиции и разрешает включение генератора 6 прямоугольных

5 импульсов. Элементы 5 и 6 способны самостоятельно, сохранять включенное состояние, что возможно при использовании дистанционных переключателей или мапогабаритных электромагнитных

0 реле с самоподхватом во входных цепях этих-элементов, что исключает возможность их сбоев от электромагнитных помех.

При включении таймера 5 экспозиции подают сигнал на включение рент5

0

5

0

5

геновского излучателя 7 и одновре- менно запускают генератор 6 прямоугольных импульсов о Сильные электромагнитные помехи, возникаюп 1е при работе рентгеновского импульсного излучателя 7, могут вызвать ложные срабатыва- 1€ия элементов 8 и 9 и 15 и 16 памяти, что приводит к аварийном движению самоходного рентгеновского дефектоскопа после окончания экспозиции или в момент работы излучателя. При использовании генератора 6 прямоугольных импульсов с описанным способом включения, а также за счет конструкции блока памяти команд движения обе эти возможности исключены,

В элементах памяти, выполненных на основе у}1иверсального, тактируемого фронтом 1К-триггера с входами асинхронной установки в состоянии логического О и 1, ;ц1я запоминания входной ин юрмлции используются асинхронные входи, т.чк как процессы передачи команд от ннегчиего команд-

кого, изотопа .не .синхронизированы и при работе элементов памяти в синхронном режиме могут возникать сбои за счет затрат времени на синхронизацию.

После сра(|атынания какого-либо из элементов 8, 9,15 или 16 памяти, на выходе 25 этого элемента присутствует сигнал логической 1, а на выхо - де 26 - логический О, Если в какой- то момент времени триггер элемента памяти сбился от.помехи, генерируемой ренгеновским излучателем, то в этом ;случае состояние выходов 25 и 26 из- ;менится на противоположное. Сигнал :С выходов 25 и 26 элемента памяти через элементы 22 и 24 задержки подерется на I- и К-входы триггера 23 со- |ответственно. Если генератор прямо- -угольных импульсов не используется, то произойдет аварийное движение са- ;моходного рентгеновского дефектоскопа. Если импульсы от генератора 6 прямоугольных импульсов поступают на импульсный вход 20 элементов памяти,, то при сбоях состояние триггера 23 восстанавливается за счет того, что ложная информация с выходов 23 и 26 задерживается элементами 22 и 24 задержки до прихода очередного фронта импульса от генератора 6 прямоугольных импульсов. Так .при состояниях: выход 25 - логическая , а выход 26 - логический О на I- и К-входах

5

3603410

состояния I 1 и К О. При сбое на выходе 25 появляется логический О, а на выходе 26 - логическая 1, но состояния I- и К-входов при этом могут измениться только спустя время задержки в элементах 22 и 24, Если за это время придет очередной фронт импульса от генератора 6 прямоугольных импульсов 5 то на выходах 25 и 26 установятся состояния логичес10

5

0

5

0

5

ких 1 и о соответственно5 так как в это время I 1 и К О.

Таким, образом, ложные переключения эле ментов 8s,9, 15 и 16 памяти блока и памяти команд движения восстанавли- ваются.

Генератор 6 прямоугольных импуль- соэ запускают сигналом запуска таймера 5 экспс)зиции и он работает все время, пока работает рентг еновский импульсный излучатель 7. Отключение генератора 6 прямоугольных импульсов происходит сигналом с выхода таймера 5 экспозиции одновременно с отключе- зшем рентгеновского излучателя 7, Для- обеспечения надежной работы, самоходного рентгеновского дефектоскопа частота следования импульсов от генератора б прямоугольных импульсов должна быть намного больше частоты срабатывания рентгеновского излучателя 7, а период этих импульсов должен быть таким, чтобы он бьш меньше времени задержки в элементах памяти блока памяти команд движения

(Put. f

Фиг,г

6