Ультразвуковое устройство для контроля толщины изделий Советский патент 1989 года по МПК G01B17/02 

СП

со

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического измерения толщин движущихся листовых материалов, диаметров изделий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения контроля толщины изделий любой ширины. Для этого в идентичные корпуса, заполненные жццкостью, устанавливают рабочие и контрольные преобразователи, измеряют время распространения ультразвуковых .колебаний, возбуждаемых преобразователями, и определяют толщину контролируемого изделия по формуле ( - |, /t; - 2), где К„ - расстояние от контрольного преобразователя до дна в каждом из корпусов, с , tp - время распространения ультразвуковых колебаний, возбуждаемых рабочими преобразователями в первом и втором корпусах соответственно; ( II tj, t - время распространения ультразвуковых колебаний, возбуждаемых контрольными преобразователями в первом и втором корпусах соответственно. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i л

ND

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь ;}овано в системах автоматического измерения толщин или диаметров дви- Ясущихся изделий.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем |збеспечения контроля толщины изделий )азличной толщины.

На фиг. 1 представлена схема механической части устройства для конт- :)оля толзцнны изделий, на фиг. 2 - (ункциональная схема устройства для : азвода рабочих органов, на фиг.З - :хема электрической части, устройства ,Ц1Я контроля толщины изделий.

Ультразвуковое устройство для конт ;)оля толщины изделий содержит задаю- |щй генератор 1, корпуса 2 и 3, заполненные жидкостью 4, в которых на фиксированном расстоянии от их.дна размещены неподвижно первый 5 и вто- )ой 6 контрольные преобразователи, соединенные непосредственно с выходом соответственно первого 7 и второго 8 генераторов зондирующих импульсов и Jepe3 первый 9 и второй 10 коммутаторы - с входами первого 11 и второ о 12 приемников, вькоды которых че- Ьез первый 13 и второй 14 формиров а- |гели импульсов соединены с входами и 16 Остановк а счета первого 17 |и второго 18 блоков измерения време- и, входы Начало счета 19 и 20. ко |горьпс через первый 21 и второй 22 Элементы задержки соединены с выходо jnep Boro элемента И 23, первый вход которого подсоединен к .выходу Синхроимпульсы 24 задающего генератора 1, а второй его вход подсоединен к выходу установленного в первом положении переключателя 25 режима работы на подключение через первый его вход к источнику напряжения, а входы Сброс 26 и 27 первого 17 и втор.ого 18 блоков измерения времени, также как и входы первого 21 и второго 22 элементов задержки непосредственно подключены jc выходу первого злемен- та И 23, кроме того,выходы первого 21 и второго 22 элементов задержки соединены с запускающими входами первого 7 и второго 8 генераторов и через первый 28 и второй 29 расширители импульсов - с входами первого 9 и второго 10 коммутаторов, а выход Счетные импульсы 30 задающего генератора 1 соединен со счетными входами 21 и 32 первого 17 и второго 18 блоков измерения времени, первый 33 и второй 34 рабочие преобразователи,

установленные в тех же корпусах 2 и 3 в паре с контрольными преобразователями 5 и 6 и соединенные непосредственно с выходами третьего 35 . и четвертого 36 генераторов зондирующих импульсов и через третий 37 и четвертый 38 коммутаторы с входами третьего. 39 и четвертого 40 приемников, выходы которых через третий 41 и четвертый 42 формирователи.импульсов соединены с входами,Остановка счета 43 и 44 третьего 45 и четвертого 46 блоков измерения времени, входы Начало счета 47 и 48, которых через третий 49 и четвертый 50 эле-

менты задержки соединены с выходом первого элемента И 23, подключенного также к входам Сброс 51 и 52 третьего 45 и четвертого 46 блоков измерения времени. Кроме того,выходы

третьего 49 и четвертого 50 элементов задержки соединены с запускающими входами третьего 35 и четвертого 36 генераторов зондирующих импульсов и через третий 53 « четвертый 54 расширители импульсов - с входами третьего 37 и четвертого 38 коммутаторов, а выход Счетные импульсы 30 задающего генератора 1 соединен со рчетньми входами 55и 56 третьего 45 и четвертого 46 блоков измерения времени, при этом разрядные выходы первого 17, второго 18, тр.етьего 45 и четвертого 46 блоков измерения времени соединены с входами первого 57, второго 58, третьего 59 и четвертого 60. буферных регистров, входы разрешения перезаписи чисел которых через пятый 61, шестой 62, седьмой 63 и восьмой 64 элементы задержки соединены

с выхрдами первого .13, второго 14, третьего 41 и четвертого 42 формирователей импульсов, выходы первого 57 и третьего 59,второго 58 и четвертого, 60 буферных регистров заведены на входы вычислительного блока 65, вход

Разрешение вычислений 66 которого соединен с выходом первого элемента И 23, а его разрядные выходы подсоединены к входу индикатора 67. Один из рабочих преобразователей, например, преобразователь 34, кинематически подсоединен к соответствующему рабочему органу, содержащему измерительный ролик 68, закрепленный спомощыр

3 14531724

оси к стержню 69, подпружиненному от-зуют друг с другом кинематическую

носительно неподвижных направляющихпару и способны обеспечить развод

пружиной 70, а другой рабочий преоб-эксцентриков 102 и 103, кинематичесразователь 33 кинематически подсоеди-ки связанных с рабочими органами

йен через механизм к соответствующе- Устройство работает следующим обму ему рабочему органу, причем ме-разом. ханизм содержит нерастяжимую нить 71,

навешенную на шкивы 72. посаженные„ри наладочном режиме работы осужестко на оси в неподвижных опорах, юществляется выверка всех узлов уста рабочий орган содержит измеритель- ройства. проверка точности измерений

ныи ролик 73, закрепленньй с помощью„утем контроля эталонных образцов

оси к стержню 74, подпружиненному„зделий. При рабочем режиме осуществотносительно неподвижных направляю-ляется непосредственно процесс изм1Г.лГТ ™ размеров изделий. от и ной

развода рабочих органов кинематическирежим работы устройства обеспечивасоединен с вьпсодом электропривода .ется установкой ручки переключателя

77, управляющий вход которого соеди-25 режима работы в соответствующее

иен с выходом реверсивного усилителяположениеj- «ч

78 мощности, подключенного своими 20 Работа устройства в рабочем режи-:rso r;-:.: :лг : : : -J T которых подсоединены через первый99 в область расположения механизмов

81 и второй 82 элементы НЕ к среднейналичия измеряемого изделия рабочие

точке первого 83 и второго 84 делите-25 органы находятся в разведенном сослеи напряжения, заземленные сопротив-,оянии с помощью эксцентриков 102 и

ления которых шунтируются первым механизма 76 развода рабочих

и вторым 86 концевыми выключателями.органов. Когда геркон 93 замьпсается

механизма 76 развода рабочих орган.ов; „агнитом 97 при повороте первого ма

лЛп 1° ° ««-30 ятникового элемента 95, осуществлялителя 83 напряжения соединена та сжеемом воздействием передкегГкрая

через второй вход переключателя 25измеряемого изделия 99 при его двирежима работы, установленного во вто-жении в направлении к области измерегГэ;;гг и 5. ° « --«-- НЕ

го элемента И 23, а вторые входы вто- 90 образуется сигнал О, при этом, рого 79 и третьего 80 элементов И вследствие того, что геркон 94 ра непосредствел но и через третий эле- чпм«-н т «п „

мент НЕ 87 подсоединены к выходу чет- гГз п ;: г :з :;:;;вг :J я° :.9o ° л;-;„ -- четвертого элемента И 88 с вы.енты НЕ срединены со средней точкой ° четвертого 89 и пятого 90 эле- . третьего 91 и четвертого 92 дели- ° соответственно телей напряжения, заземленные сопро-. О и 1 , в результате чего тивления которьк шунтируются геркона- О «а втором входе ми 93 и 94 механизмов наличия изме- ° ° ° элемента И 79 и на входе тре- ряемого изделия в месте расположения элемента НЕ 87. При этом на рабочих механизмов. Первый 95 и вто- третьего элемента И 80 рой 96 маятниковые элементы механиз- « разуется сигнал 1. а на его пер- мов наличия измеряемого изделия, снаб- ° разомкнутом состоянии женные управляющими магнитами 97 и концевого выключателя 86 с ; 98 и способные поворачиваться вокруг делителя 84 напряГ«„ Г -5 ° оГ|™и.

гаются на уровне нижней поверхности . « И 79 образуется измеряемого изделия 99, а шестерни инверсии первым

100 и 101 механизма 76 развода рабо- 5 элементом НЕ 81 сигнала О, получен- чих органов, также как и эксцен ри- Г° делителя 83 кн 102 и 103, жестко посаженные на , напряжения при замкнутом состоянии .

.алы, установленные в опорах, обра- СоотвГ выключателя 85.

Соответственно на выходах второго

5-1453

f9 и третьего 80 элементов И образу- втся сигналы О, поступающие затем аа входы реверсивного усилителя 78 мощности, что не меняет состояния ме- с Манизма 76 развода-рабочих органов. |1альнейшее движение изделия 99 при- иодит к замыканию и другого геркона )4 магнитом 98, что вызывает обра- гювание сигнала О и на входе чет- ю иертого элемента НЕ 89. Сигнал 1, образованный на вьгходе четвертого : лемента И 88, поступает одновременно на второй вход второго элемента II 79 и на вход третьего элемента НЕ 15 il7, с выхода которого сигнал О следует на второй вход третьего эле- ента И 80. Таким образом на обоих З1ходах третьего элемента И 80 присутствуют сигналы О, а на входах 20 иторого элемента И 79 - с,игналы 1, что приводит к поступлению сигнала 1 с выхода второго элемента И 79 ka первый вход реверсивного усилите- 1Я 78 мощности, с выхода которого 25 управляющий сигнал поступает на уп- 1| авляющий вход электропривода 77.

Благодаря кинематической связи э|лектропривода 77 с механизмом 76 ЗО р|азвода рабочих органов с помощью последнего происходит опускание рабочих органов до соприкосновения с поверхностью измеряемого изделия 99, гри этом в момент начала опускания, -jg соответствующий началу рабочего цик- измерений, второй концевой выклю- атель 86 переводится в замкнутое с|остояние отводом от него, эксцентри- 103, в результате чего на первый 40 ход третьего элемента И 80 поступает сигнал 1. После соприкосновения р1абочих органов с изделием 99 эксцентрики 102 и 103 продолжают опускаться до того момента, когда экс- 45 Центрик 103 разомкнет первый концевой выключатель 85, в результате че- г(о с выхода первого делителя 83 напряжения последует сигнйл 1 на вход JtepBoro элемента НЕ 81, с. выхода ко- 50 1 орого сигнал О поступит на первый вход второго элемента И 79, что приведет к остановке электропривода 77, Кроме того, этот же сигнал 1 с вы- Лода первого делителя 83 напряжения gg ч|ерез второй вход переключателя 25 з1ежима работы поступит на второй вход ервого элемента И 23, определяя на- ч|ало цикла измерений устройства. .

Поступлением сигнала 1 на второ вход первого элемента И 23 при размыкании первого концевого выключателя и сигнала 1 на первый его вход с выхода Синхроимпульсы 24 задающего генера тора 1 обусловлено начало измерения

I

)(

tp , tp

Сигнал

величин t , Гц

1, образованный на выходе первого элемента И 23, одновременно поступает на входы Сброс 26, 27, 51 и 52 первого 17, второго 18 и третьего 45 и четвертого 46 блоков измерения времени для их обнуления, при этом информация записанная в них ранее, стирается. Этот же сигнал 1 поступает на входы Начало счета 19, 20, 47, 48 блоков 17, 18, 45, 46 через соответствующие им первый 21, второй 22, третий 49 и четвертый 50 элементы задержки и на вход Разрешение вычислений 66 вычислительного блока 65 для выполнения операций предьщу- щего цикла измерений по заданному алгоритму:

- RoCt o/tK + tjj/t - 2). Сигнал 1 d выхода первого элемента И 23, поступая на входы Нача- ло счета 19, 20, 47, 48 через соот- ветствуилцие им элементы 21, 22, 49 ,50 задержки разрешает поступление им- . пульсов с выхода Счетные импульсы 30 задающих генераторов 1 на счетные входы 31, 32, 55, 56 блоков 17, 18, 45, 46. При этом с выходов каждого из элементов 21, 22, 49, 50 задержки сигнал 1 поступает на запускающие входы первого 7, второго 8,-третьего 35, и четвертого 36 генераторов зон дирующих импульсов, каждый из которых возбуждает соответствующий преобразователь, излучающий ультразвуковые колебания. Первый 9, второй 10 третий 37 и четвертый 38 коммутаторы, используемые в 1 ачестве ключей, в момент возбуждения преобразователей 5, 6, 33, 34 отключаются от приемников 11, 12, 39, 40, исключая при этом влкшние возни сающих колебаний на приемники и с помощью расширителей 28, 29, 53 54 запирают их на время действия мощного импульса генератора зондирующих импульсов. Время на которое запирается каждый приемник, меньше времени двойного прохождения ультразвуковым сигналом пути от соответствующего пьезопреобразо- вателя до поверхности дна корпусов 2 и 3, Отраженные от поверхности дна

714531728

сигналы принимаются преобразователем78 мощности с выхода третьего элемен п п еРез комму-та И 80 поступает сигнал 1, в. ретаторы 9, О, 37, 38 на входы прием-зультате чего управляющий сигнал с

НИКОВ 11, 12, 39, 40, с выходов кото- ькода реверсивного усилителя 78 мощрых сигналы следуют на входы соответ-„„ети поступает на управляющий вход

ртвующих формирователей 13, 14, 41.электропривода 77 для отвода рабочих

2 импульсов. С выходов последнихорганов от изделия 99 механизмом 76 сформированные сигналы поступают на , « мслаии мим /и

„ „ „развода рабочих органов. При этом в

44 блоков 7 11 ir lfi ° Р «- ц блоков 17, 18, 45, 46 измеренияключатель 85 замкнется отводом от невремени, прекращая при этом поступ-го эксцентрика 103, на второй вход ление ИМПУЛЬСОВ с вьпсода 30 Счетныепервого элемента И 23 и с выхода пер- импульсы задающего генератора 1 навого де.гштеля 83 напряжения через вто- счетные входы 31, 32, 55, 56 блоков15 рой вход переключателя 25 режима ра- измерения времени. Кроме того, сфор-боты поступает сигнал О, в резуль- мированные импульсы с выходов форми-тате чего с выхода первого элемента рователей 13 14, 41, .42 через пятыйи 23 на входы Сброс 26, 27, 51 61, шестой 62, седьмой 63 и восьмой52, входы элементов 21, 22, 49 50 64 элементы следуют таюке на входы20 задержки, вход 66 Разрешение вычис- буферных регистров 57-60 для разреше-дений - О, что приводит Гзаверше- ния перезаписи полученньпс чисел им-нию циклов измерения. В момент ког пульсов, соответствующих временамда эксцентрик 103 разомкнет второй CK , t, , tp , tp из блоков измере-концевой выключатель 86 с выхода вто- ния времени в буферные регистры 57-25 рого делителя 84 последует сигнал 60, с вьпсодов которьпс данные числа t на вход второго элемента НЕ 82, поступают на разрядные входы вычисли-с вь:хода которого на первый вход нап- тельного блока 65. С поступлениемряжения третьего элемента И 80 посту- сигнала 1 с вькода первого элемен-„ает образовавь.ийся сигнал О, ко- 23 на вход. Разрешение вычисле-ЗО торым предопределяется присутствие НИИ 66 при очередном цикле измерениясигнала О на выходе третьего эле- в вычислительном блоке 65 произойдет„ента И 80. Таким образом, на втором выполнение операций данного цикла повходе реверсивного ,усилителя 78 мощ- заданному алгоритму. Результат вьмис-ности образуется сигнал О а так лений индицируется на индикаторе как при этом на первом его входе так- в течение цикла измерений. Аналогич-же присутствует сигнал О, то сле- но осуществляются все последующие довательно, на его выходе присутст- циклы измерений. сигнал О. Вследствие этого

При дальнейшем движении изделияэлектропривод 77 останавливается

99 первый маятниковый элемент 95 а эксцентрики 102 и 103 механизма 76

падает за его задний край и возвраща-развода рабочих органов вновь оказыется в исходное положение. Геркон 93ваются в исходном состоянии, что соразмыкается и в результате этого наответствует окончанию рабочего циквходе пятого элемента НЕ 90 появляет-ла измерений

ся сигнал 1, соответственно на пер- таким образом, предлагаемое уством входе четвертого элемента И 88, ройство позволяет контролировать толобразуется сигнал О, который посту-щину изделий любой ширины, а также

пает на второй вход второго элементадиаметры изделий наибольших размеров.

И,79 и на вход третьего элемента НЕнапример, штифтов, втулок. 87, с выхода которого на второй вход g

третьего элемента И 80 поступает сиг-Ф о р м у,л а изобретения нал 1 . На выходе второго элемента

И .79 образуется сигнал О, а на вы-1. Ультразвуковое устройство для

ходе третьего элемента И 80 образует-контроля толщины изделий, содержащее

ся сигнал 1 , так как на его первыйисточник питания, задающ генератор,

вход при замкнутом состоянии концево-индикатор, два заполненньпс жидкостью

го выключателя 86 поступает сигналкорпуса, два рабочих органа, два ра1 с выхода второго элемента НЕ 82.бочих канала измерения, каждый из

На вход -реверсивного усилителякоторых состоит из последовательно

914

соединенных генератора зондирующих 1ф1пульсов, рабочего преобразователя, р1азмещенного в корпусе и соединенного с соответствующим рабочим орга- HioM, приемника, формирователя импуль- с|ов и блока измерения времени, другие в|ходы которого соединены с выходами з адающего генератора, и канал компен- с{ации температурной погрешности, вы- полненный в виде последовательно соединенных генератора зондирующих импульсов, контрольного преобразователя, приемника, формирователя импульсов и блока измерения времени, другие входы которого соединены с выходами задающего генератора, а выход зада- кщего генератора подключен к выходам генераторов зондируклдих импульсов каждого из каналов, отличаю- ш; е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения контроля толщины изделий различной ширины, оно снабжено вторым каналом компенсации темпера- турной погрешности измерений, вьшол- ненным аналогично первому, переклю- ч-ателем режима работ, первый вход KJoToporo соединен с источником пита- н{ия, напряжение элемента которого со- ответствует значению логической еди- .Ницы первым элементом, первый вход к|оторой соединен с переключателем режима работ, а второй - с выходом задающего генератора, буферными реги страми по числу каналов, соединенными с выходами соответствующих бло- к|ов измерения времени и приемников, Е|ьгаислительным блоком информацион

ilbie входы которого соединены с буфер- 1|ыми регистрами, вход разрешения 72

10

5 0 5 о

5

0

с вькодом схемы совпадения, а выход - с входом индикатора, а рабочие и контрольные преобразователи рабочих каналов и канат ов компенсации температурной погрешности размещены по одному в каждом корпусе.

JS

u«f

rigf

Фиг. 5