Цифровое устройство для электромагнитного контроля изделий Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

ы

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для многопараметрового контроля металлических изделий вихретоковыми методами. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет увеличения числа контролируемых параметров подвижных изделий. Блок 7 запуска и блок 8 калибровки осуществляют настройку устройства на контролируемое изделие 15. Информация о свойствах контролируемого изделия с выхода блока 14 датчиков поступает на блок 4 обработки. Контроль осуществляется в процессе вращения контролируемого изделия. Дополнительный учет температуры среды и минеаризация передаточных характеристик позволяет уменьшить погрешность измерения. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фиг.1 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для многопараметрового контроля вихретоковыми методами. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет увеличения числа контролируемых пара метров подвижных изделий. На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого цифрового устройства для электромагнитного контроля изделий; на фиг,2 - структурная схема многоканального аналого-цифрового преобразователя; на фиг,3 - блок обработки; на фиг,4 - блок линеаризации; на фиг,5 - блок запуска; на фиг,б - блок калибровки; на фиг,7 - блок диагностики. Устройство (фиг,1 ) содержит последовательно соединенные первичный преобразователь 1, блок 2 нормализации, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 обра- ботки и блок 5 диагностики. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные датчик 6 положения, выход которого соединен с вторым входом блока 4 обработки, блок 7 запуска, выходы которого соединены с многоканальным-аналого-цифро1зым преобразователем 3 и блоком 4 обработки, блок 8калибровки, управляю- гиие выходы которого подключены кбло кам 7 и 4 запуска и обработки, и цифроаналоговый преобразователь 9, Устройство содержит также датчик 10 строб-импульсов, выходы которого подключены к блокам 4 и 7 обработки и запуска, блок 11 датчиков темпера туры, подключенный к второму входу блока 2 нормализацииJ и привод 12, подключенный к выходу блока 4 обработки. Первичный преобразователь 1 содержит последовательно соединенны механизм 14 перемещения, подключенный к выходу цифроаналогового преоб разователя 9, и.блок 14 датчиков. На фиг,1 изображено также контролируем изделие 15, Многоканальный аналогоцифровой преобразователь 3 содержи (фиг, 2) последовательно соединенны мультиплексор 16 входы которого являются первым входом многоканального аналого-цифрового преобразоват ля 3, преобразователь 17 напряжения в код и блок 18 регистров, выполне ный в виде набора N триггеров 19,119,N. Кроме того, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3 содержит последовательно соединенные генератор 20, элемент И 21, счетчик 22, вход установки которого объединен с вторым входом элемента И 21 и является вторым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя 3, и дешифрато: 23, выходы которого подключены к третьему входу элемента И 21 и входам управления мультиплексора 16, Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3 содержит также последовательно соединенные элемент 24 задержки, подключенный к выходу элемента И 2 и распределитель 25 импульсов, выходы которого подключены к тактовым входам блока 18 регистров. Блок обработки (фиг,3) для случая когда N 5 содержит пять блоков 2630 линеаризации, первые входы которых являются соответственно первым входом блока 4 обработки, а их вторые входы связаны с пятым входом блока 4 обработки, пять бдоков 31-35 умножения, подключенных к соответствующим блокам 26-30 линеаризации, масштабирующий блок 36, выход которого соединен с объединенными входами блоков 31-35 умножения, и последовательно соединенные пороговый диск 37, подключенный к выходам блоков 31. и 32 умножения, элемент ИЛИ 38, второй вход которого является четвертым вхо- дом блока 4 обработки, и транслятор 39, выход которого является вторым выходом блока 4 обработки. Кроме того, блок 4 обработки содержит блок 40 сравнения, включенный между выходами блоков 33-35 умножения и третьим входом элемента ИЛИ 38 и последовательно соединенные элемент 41 задержки, вход которого является третьим входом диска 4 обработки, и выходной регистр 42, информацирнные входы которого соединены соответственно с выходами блоков 31-35 умножения, а выходы являются первым выходом блока 4 обработки. Блок 4 обработки содержит также измеритель 43 периодов, BXOPJJ которого подключены к второму и третьему входам блока 4 обработки, а выход измерителя 43 периодов является третьим выходом блока 4 обработки. Каждый блок 26-30 линеаризации содержиж (фиг,4) последовательно соединенные блок 44 сме:щения, вход которого является входом блоков 2630 линеаризации, блок 45 сравнения, дешифратор 46, мультиплексор 47, блок 48 вычитания, второй вход кото рого соединен с выходом блока 44 смещения, блок 49 деления и еуммато 50, второй вход которого соединен с вторым выходом мультиплексора 47, а выход является выходом блоков 26-30 линеаризации. Каждый блок 26-30 линеаризации содержит, регистр 51, вход данных которого объединен с входом блока 44 смещения, тактовый вход является вторым входом блоков 26-30 линеаризации, а выход соединен с вторыми входами блока 44 смещения, блока 45 сравнения и мультиплексора 47. Кроме того, в состав блоков 26-3 линеаризации входит распределитель 52 импульсов, вход которого является третьим входом блоков 26-30 линеаризации, N цепочек 53.1-53.N, каждая из которых содержит последовательно соединенные регистр 54, вх данньгх которого соединен с блоком 44 смещения, а вход синхронизации подключен к соответствующему выходу распределителя 52 импульсов, блок 55 вычитания, и масштабирующий блок 56, причем второй вход блока 55.1 вычитания соединен с выходом регистра 51, а вторые входы блоков 55.255..N соединены соответственно с выходами регистров 54.1-54,(N-I) и мультиплексора 47. В состав каждого блока 26-30 линеаризации входят также последовательно соединенные дешифратор, 57, вход которого подключен к блоку 45 сравнения и мультиплексор 58, информационные входы котррого соединены с соответствующими выходами масштабирующих блоков 56.J-56.N, а выход подключен к второму входу блока 49 деления. Блок 7 запуска содержит последовательно соединенные счетчик 59 (фиг.5),вход которого является вторым входом блока 7 запуска, триггер 60, второй вход которого служит первым входом блока 7 запуска, элемент И 61, второй вход которого объединен с входом счетчика 59, и элемент ИЛИ 62, второй вход которого является третьим входом.блока 7 запуска, а выход первым выходом блока 7 запуска Кроме того, блок 7 запуска содержит таймер 63, вход которого подключен к выходу счетчика 59, перйый выход соединен с установочным входом счетчика, второй вькод подключен к третьему входу элемента И 61, а третий и четвертый выходы таймера 63 соответствуют второму и третьему выходам блока 7 запуска. Блок 8 калибровки содержит (фиг.6) последрвательно соединенные генератор 64, элемент И 65, счетчик 66, дешифратор 67, выход которого служит третьим выходом блока 8 калибровки, и элемент 68 задержки, выход которого является первым выходом блока 8 калибровки. Блок 8 калибровки содержит также второй дешифратор 69, включенный между выходом счетчика 66 и вторым выходом блока 8 калибровки, триггер 70, вход которого является входом блока 8 калибровки, выход подключен к второму входу элемента 65 задержки, а вход установки со.единен с выходом переполнения счетчика 66 и элемента 71 задержки, включенный между выходом переполнения счетчика 66 и его установочным входом. Блок 5 диагностики содержит , (фиг.7) последовательно соединенные блок 72 Сравнения,.входы которого являются информационными входами блока диагностики, два элемента И 73 и 74, вторые входы которых являются -управляющими входами- блока 5диагностики, и блок 75 индикации. Кроме того, блок 5 диагностики содержит -последовательно соединенные инвертор 76, подключенный к выходу, элемента И 73, и блок 77 регистрации, информационные входы которого объединены с входами блока 72 сравнения. Устройство работает следующим образом. При пуске блок 7 запуска инициирует запись начального сигнала датчика 6положения и датчика 10 строб-импульса, регистрирующих положение контролируемого изделия 15. После этого блок 8 калибровки с помощью механизма 13 перемещения управляемого цифроаналоговым преобразователем 9 на- чинает перемещать датчики 6 н 10 поожения и строб-импульса для выявления аддитивной состаиляюще й погрешности и линеаризации передаточной арактеристики. Затем блок 7 запуса через блок 4 обработки включает ривод 12, вызывающий увеличение гловой скорости контролируемого

изделия 15 до номинального значения. По достилсении за,цанной величины блок 4 обработки подает на блок 5 диагностики сигнал включения контроля положения контрол 1руемого изделия i 5 в моменты времени, соответствующие фиксированным угловым положениям. Затем осуществляется регистрация кагружений контролируемого изделия 15 по осям координат. При этом одновременно регистрируется температура в контрольных точках с помощью блока 11 датчиков-температуры и коррекции сигнала с блока 14 датчиков с помощью блока 2 нормализации. Полученный сигнал многоканальный аналогоцифровой преобразователь 3 преобразует в цифровой код, который через блок 4 обработки поступает на блок 5 диагностики.

Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3 работает следующим образом.

Генератор 20 генерирует импульсы, которые при разрешающем сигнале на третьем входе элемента И 21 поступают на вход счетчика 22. Сигнал счетчика 22 дешифрируется дешифратором 23, выходы которого переключают входы мультиплексора 16 на вход преобразователя 17 напряжения в код.. Одновременно управляющий сигнал поступает через элемент 24 задержки на распределитель 25 импульсов, фор-мирующий стробирующие импулЬсы для записи цифровой величины сигнала в блок 18 регистров. ;

Блок 4 обработки работает следующим образом.

Информационный сигнал поступает, например, на блок 26 линеаризации и после обработки умножается на коэффициент, задаваемый масштабирующим блоком 36 в блоке 31 умножения. По полученным результатам пороговый блок 37 и блок 40 сравнения вьщает сигналы,.которые суммируются элементом ИЛИ 38. При их совпадении управляющий, сигнал поступает на транслятор 39, который управляет приводом 12. Кроме того, но сигналу с датчика 10 строб-импульсов,- поступающему через элемент 41 задержки на управляющий вход выходного регистра 42 осуществляется передача информации на блок 5 диагностики, измеритель 43 периодо фиксирует число импульсов, поступаю™ щих от датчиков 6 и 10 положения и

строб-импульса, и измеряет вырабатываемую ими длительность периода между импульсами.

Блоки 26-30 линеаризации работают следующим образом Информационный сигнал поступает на блок 44 смещения и на регистр 51. В блоке 44 смещения осуществляется вычитание кодов, поступивших на первый вход из кодов, поступивших на второй вход. Затем в блоке 45 сравнения производится сравнение кодов, поступивших на его первый и второй входы и по результата сравнения с помощью дешифраторов 46 и 57 мультиплексоры выбирают соответствующую цепочку 53. В блоке 48 вычитания осуществляется вычитание кода, поступившего от мультиплексора 47 из кода, поступившего от блока 44 смещения, а затем полученный результат делится на код, полученный от мультиплексора 58 и суЕ мируется с кодом второго вьгхода мультиплексора 47. Распределитель 52 импульсов выбирает в каждый момент времени один, из регистров 54, данные с которого после вычитания в блоке 55 вычитани.я и масштабирования в блоке 56 масштабирования поступают на мультиплексор 58.

Блок 7 запуск.а и блок 8 калибровки работают следующим образом. После запуска таймер 63 формирует импульс начала калибровки, устанавливающий триггер 70 в единицу. Импульсы от ге-™ нератора 64 через элемент И 65 поступают на счетчик 66, Со/ тояние счетчика 66 декодируется дешифратором 67, сигнал с которого поступает на элемент ИЛИ 62. Одновременно состояние счетчика декодируется дешифраторам 69, управляющим работой механизма 13 перемещения. Кроме того,, импульсы с дешифратора 67 поступают через- элемент 68 задержки на блок 4 обработки. По переполнению счетчика 66 сигнал с его выхода переполнения через элемент 71 задержки осуществляет сброс счетчи ка 66 и триггера 70, Сигнал от датчика 10. строб-импульса поступает на счетчик 59 и на элемент И 61, счетчик 59 отсчитьшает заданное число импульсов и с помощью триггера 60 управляет прохождением импульсов через элемент И 61 и соответственно элемент-ИЛИ 62,

Блок 5 диагностикн работает следующим образом. Информацио.ниые сигналы поступают на блок 72 сравнения, где сравниваю с заданными значениями к при их пре вывзении выходной сигнал поступает на элемент И 73 и 74, В зависи-мости от режима контроля открывается один из элементов И 73 и 74 и результаты контроля индицируются блоком 75 индикации. Кроме того, сигнал через инвертор 76 поступает на блок 77 регистрации, где регистрируется траектория контролируемого изделия, угол, темпер:а.тзфа и частота. ормула изобретени 1. Цифровое устройство для электромагнитного контроля изделий, содержащее последовательна соединенны первичный преобразователь и блок но мализации и последовательно соединенные блок обработки и блок диаг- ностики, отличающееся тем, что, с целью повышения достове ности контроля, оно снабжено многоканальным аналого-цифровым преобразователем, включенным между выходом блока нормализации и входом блока обработки, последовательно соединен ными датчиком положения, подключенным к второму входу блока обработки блоком запуска,, выходы которого сое динены с вторым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя и входом блока обработки, блоком калибровки, управляющие входы которого подключены к блоку запуска и блоку обработки, и цифроаналого- вым преобразователем, блоком датчиков температуры, подключенным к вто рому входу блока нормализации, приводом, подключенным к выходублока обработки, и датчиком строб-импульсов, подключенным к блокам запуска и обработки, а первичный преобразователь выполнен последовател но соединенных механизма перемещения подключенного к выходу цифроаналогового преобразователя и блока датчиков . 2, Устройство по п,1 о т л и чающееся тем, что многоканальный аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде последовател но соединенных мультиплексора, вход которого является первым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя, преобразователя напря- 36 жения в код и блока регистров, выходы которого являются выходом многоканального аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенных генератора, элемента И, счетчика, вход установки которого обьедииен с вторым входом элемента И и является вторым входом многокакальног го аналого-цифрового преобразователя, к дешифратора, выходы которого подключены к третьему входуэлемента И и входам управления мультиплексора, и последовательно соединенных элемента задержки, подключенного к выходу элемента И и распределителя импульсов, подключенного к тактовым входам бло- ка регистров. .3. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что диск обработки выполнен в виде, последовательно соединенных порогового блока, элемент та ИШ, второй вход которого является четвертым входом блока обработки, и транслятора, выход которого явлдется вторым выходом блока обработки измерителя периода, N блоков линеаризации, первые и вторые входы которых являются соответственно первым и пятым входами блока обработки, N блоков умножения, подключенных к соответствующим выходам блоков .линеаризации, масштабирующего блока,выход которого соединен с вторыьм входами блоков умножения, последовательно соединен-ньж элемента задержки, вход которого является третьим входом блока обработки и выходного -регистра, информационные входы которого соединены с выходамн блоков умножения, а выходы являются первым входом блока обработки, и блока сравнения, выход которого подключен к третьему входу элемента Ш1И, выходы первых двух блоков умножения соединены с входами порогового блока, выходы остальных блоков умножения подключены к блоку сравнения, входы измерителя периодов являются вторым и третьим входами блока обработки, а ВЫХ.ОДЫ измерителя периодов являются третьим выходом блока обработки, 4. Устройство по п.п. 1 и 3, отичающееся тем, что блок инеаризации выполнен в виде последоательно соединенных блока смещения, ход которого является первым входом лока линеаризации, блока сравнения, ервого дешифратора, первого мульти-

плексора, первого блока вычитания, второй вход которого подключен к блоку смещения, блока деления, и сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом первого мультиплексора, а выход сумматора является выходом блока линеаризации, первого регистра, вход данных которого объединен с входом блока смещения, тактовый вход является вторым входом блока линеаризации, а выход первого регис:рра соединен с вторыми входами блока смещения блока сравнения и первого мультиплексора, распределителя импульсов, вход которого является третьим входом блок линеа1ризации, N цепочек, каждаяиз которых выполнена в виде последова тельно соединенных регистра,, аход данных которого подключен к блоку смещения, авход синхронизации соединен с соответствующим выходом распределителя импульсов, блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу регистра N-1-й цепочки и соответствующему выходу первого мультиплексора, а второй вход блока вычитания первой , цепочки соедирен с выходом первого регистра и масштабирующего блока, и последовательно соединенньпс второго дешифратрра, подк41юченного к выходу блока сравнения, и второго мульти плексора, к информационным входам которого подключ ены выход 1 масштабирующих блоков, а выход второго мультиплексора соединен с вторым входом первого блока деления.

7,Устройство по n.ls отличающееся тем, что блок диагностики выполнен в виде последовательно соединенных блока сравнения, входы которого являются информационными входами блока диагностики, двух элементов И, вторые вх-оды которых являются управляющими входами блока диагностики и блока индикации, и последовательно соединенных инвертора, подключенного к выходу первого элемента

И и блока регистрации, информационные входы которого объединены с входами блока сравнения.

Фиг.2

cS

s

60

R

cW

59

Запуск

H03

61

62

--

c8

Hd

HSd

Фиг.З