Устройство для контроля размеров металлических изделий Советский патент 1993 года по МПК G01B7/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным устройствам, использующим магнитные свойства контролируемых изделий, и может быть использовано в автоматических линиях по упаковке такого рода изделий в качестве безконтактного датчика количества изделий в групповой упаковке.

В качестве датчика количества изделий в групповой упаковке в упаковочных автоматах могут быть использованы весы, например, пружинные или крутильные. Для обеспечения необходимой точности и достоверности измерений весы должны обладатьдостаточно высокой чувствительностью, большое время успокоения, присущее чувствительным весам, не позволяет использовать их при серийном производстве в составе автоматических линий по упаковке изделий. Кроме того, случайные изменения веса упаковки не позволяют добиться с помощью весов достаточно высокой точности и достоверности

контроля качества изделий в групповой упаковке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматической сортировки цилиндрических изделий, состоящее из трубопровода с внутренним диаметром, в котором помещается контролируемое цилиндрическое изделие, вихретоковых преобразователей, расположенных на внешней стороне трубопровода и включенных в контур автогенераторов. В зависимости от величины зазоров между внутренним диаметром трубопровода и диаметром контролируемого изделия изменяется сигнал с вихретоковых преобразователей, что приводит к изменению частоты автогенератора. Обработка полученных сигналов позволяет определить допуск на диаметр контролируемого изделия. Однако данное устройство не позволяет проводить контроль количества металлических изделий в групповой упаковке, так как осуществляет контроль геомет00

с

VJ

00

00

:го

00

рии контролируемого изделия, выполненного монолитным. Кроме того, использование одной частоты при практической реализации устройства для автоматической сортировки цилиндрических изделий снижает его разрешающую способность и помехозащищенность, что не позволяет получить высокой точности и достоверности результатов контроля.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля.

Это достигается тем, что устройство для контроля размеров металлических изделий, содержащее индуктивный первичный преобразователь и блок обработки, содержащий два частотных генератора, в цепь одного из которых включен индуктивный преобразователь, источник напряжения, соединенный с его выходом, блок сравнения и индикатор, подключенный к выходу блока сравнения, оно снабжено последовательно соединенными смесителем, фильтром, частотным дискриминатором, детектором, вторым блоком сравнения, и вторым индикатором, вторым источником напряжения, соединенным с вторым входом второго блока сравнения, выход каждого частотного генератора соединен с соответствующим входом смесителя , выход детектора соединен со входом второго компаратора. Индуктивный преобразователь выполнен в виде полого каркаса, на поверхности которого размещена катушка индуктивности, а во внутренней полости установлен упор-фиксатор в плоскости, перпендикулярной продольной оси каркаса на границе намотки катушки.

Принцип действия изобретения основан на зависимости магнитной проницаемости объема, в котором размещается групповая упаковка изделий, от числа изделий в этой упаковке.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция катушки индуктивности.

Устройство состоит из блока обработки 1 и электрически связанного с ним датчика, выполненного в виде полой катушки индуктивности 2. Блок обработки 1 в своем составе содержит два генератора 3, 4, смеситель 5, фильтр 6, частотный дискриминатор 7, детектор 8, два компаратора 9, 10, два индикатора 11, 12 и два источника напряжения 13,14.

Выход каждого генератора 3 и 4 электрически связан с соответствующим входом смесителя 5, выход которого в свою очередь подключен через последовательно соединенные фильтр 6 и частотный дискриминатор 7 ко входу детектора 8. Выход детектора

8 электрически связан с первым входом компаратором 9 и первым входом компаратора 10. Второй вход компаратора 9 подключен к выходу источника напряжения 13,

а второй вход компаратора 10 - к выходу источника напряжения 14. Выходы компараторов 9 и 10 соединены с индикаторами 11 и 12 соответственно. При этом катушки индуктивности 2 является частотнозадаю0 щим элементом генератора 4.

Катушка индуктивности (фиг.2) состоит из обмотки 15, каркаса 16, упора-фиксатора 17 и представляет собой полую катушку индуктивности, сечение внутренней полости

5 которой имеет форму, соответствующую сечению упаковки, а длина обмотки 0бм. превышает длину упаковки iy.

Для повышения точности и достоверности результатов контроля упаковку необхо0 димо фиксировать во внутренней полости датчика. С этой целью с одной стороны внутренней полости по середине установлен упор-фиксатор, который ориентирован в плоскости, перпендикулярной плоскости

5 изделия, а расположение упаковки строго в области обмотки определяет положение упора-фиксатора на границе обмотки. На фиг. 2 упаковка показана условно пунктирной линией; размеры сечения (h - ширина,

0 S - высота) указаны с допусками относительно номинальных размеров, в качестве которых приняты максимальные размеры сечения упаковки.

Изобретение работает следующим об5 разом.

Контролируемая групповая упаковка помещается внутри полой катушки индуктивности 2. При этом в зависимости от материала, из которого изготовлены изделия,

0 пакет изделий выполняет роль ферромагнитного или парамагнитного сердечника. Поскольку индуктивность катушки 2 определяется магнитной проницаемостью ее сердечника, а- катушка 2 является

5 частотозадающим элементом генератора 4, частота сигнала на выходе генератора 4 F2 функционально связана с количеством изделий в групповой упаковке. Переменный сигнал частотой F2 с выхода генератора 4

0 поступает на один из входов смесителя 5, на другой вход которого приходит сигнал с частотой FI с выхода генератора З. В результате преобразования сигналов смесителем 5 на его выходе формируется переменные

5 сигналы с частотами генераторов и комбинациями этих частот и их гармоник, которые поступают на вход фильтра 6. Фильтр 6 обладает амплитудно-частотной характеристикой, обеспечивающей прохождение на его выход только сигнала разностной частоты Л F F2-Fi. Сигнал разностной частоты A F поступает на вход частотного дискриминатора 7, который формирует переменный сигнал частотой A F с амплитудой, зависящей от значения частоты AF. Этот сигнал поступает на вход детектора 8, обеспечивающего преобразование переменного электрического сигнала в постоянный, величина которого пропорциональна амплитуде входного сигнала. Таким образом, величина постоянного сигнала на выходе детектора 8 функционально связана с количеством изделий в групповой упаковке. Постоянный сигнал поступает на первые входы компараторов 9 и 10. Вторые входы компараторов 9 и 10 подключены к источникам напряжения 13 и 14 соответственно. При этом уровень напряжения источника 13 превышает уровень сигнала на выходе детектора 8 при номинальном количестве изделий в упаковке, а уровень напряжения на выходе источника 14 меньше сигнала на выходе детектора 8 при номинальном количестве изделий в упаковке.

При номинальном количестве изделий в упаковке уровень напряжения на первом входе компаратора 9 меньше уровня напряжения на второй его входе. При этом на выходе компаратора 9 присутствует сигнал нулевого потенциала и индикатор 11 не светится. Уровень напряжения на первом входе компаратора 10 больше уровня напряжения на втором его входе. При этом на выходе компаратора 10 присутствует сигнал нулевого потенциала, при котором индикатор 12 не светится

При количестве изделий в упаковке меньше номинального уровень напряжения на первом входе компаратора 9 меньше уровня напряжения на втором его входе. При этом на выходе компаратора 9 присутствует сигнал нулевого потенциала и индикатор 11 не светится. Уровень напряжения на первом входе компаратора 10 меньше уровня напряжения на втором его входе. При этом на выходе компаратора 10 формируется сигнал положительной полярности, при котором светится индикатор 12.

При количестве изделий в упаковке, превышающем номинальное, уровень напряжения на первом входе компаратора 9 больше уровня напряжения на втором его входе. При этом на выходе компаратора 9 формируется сигнал положительной полярности, при котором светится индикатор 11. Уровень напряжения на первом входе компаратора 10 больше уровня напряжения на втором его входе. При этом на выходе компаратора 10 присутствует сигнал нулевого

уровня, при котором индикатор 12 не светится.

Таким образом, при номинальном количестве изделий в групповой упаковке индикаторы 11 и 12 не светятся. При количестве изделий меньше номинального включается индикатор 12, а при превышении номинального количества включается индикатор 10. Упаковка, выполненная из электроизо0 ляционных материалов, таких как бумага, картон, пластин и т.п., не оказывает влияния на работу изобретения, поскольку не влияют на магнитную проницаемость объема внутри катушки индуктивности 2. Изобрете5 ние позволяет контролировать количество изделий в упаковке, выполненных как из магнитных, так и из немагнитных металлов. Наиболее эффективно применение изобретения при контроле количества изделий из

0 ферромагнитных материалов.

Использование в составе изобретения генератора опорной частоты 3, смесителя 5 и фильтра 6 позволяет повысить относительные изменения амплитуды сигнала на выхо5 де детектора 8, тем самым увеличить разрешающую способность изобретения и повысить его помехозащищенность, т.е. повысить достоверность результатов измерения.

0 Изобретение выполняется следующим образом.

Генераторы 3,4 и смеситель 5 могут быть реализованы на базе цифровых микросхем, например серии К564. В качестве

5 фильтра 6 может быть использована интегрирующая RC-цепь. В роли частотного дис- криминатора 7 может выступать резонансный усилитель или низкочастотный фильтр. В качестве детектора 8 может

0 быть применен полупроводниковый диод и конденсатор. Компараторы 9 и 10 могут быть выполнены на основе микросхем 521 САЗ. Индикаторами 11,12 могут служить светодиоды или лампы накаливания.

5 Формула изобретения

Устройство для контроля размеров металлических изделий, содержащее индуктивный первичный преобразователь и блок обработки, два частотных генератора, в

0 цепь одного из которых включен индуктивный преобразователь, первый источник напряжения, соединенный с его выходом первый блок сравнения и подключенный к выходу блока сравнения первый индикатор,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными смесителем, фильтром, частотные дискриминатором, детектором, вторым блоком сравнения и вторым индикатором, вторым источником напряжения, соединенным с вторым входом второго блока сравнения, выход каждого частотного генератора соединен с соответствующим входом смесителя, выход детектора соединен с входом второг блока сравнения, индуктивный преобразователь выполнен в виде полого каркаса, на поверхности которого размещена катушка индуктивности, а во внутренней полости установлен упор-фиксатор в плоскости, перпендикулярной продольной оси каркаса на границе намотки катушки.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным устройствам, использующим магнитные свойства контролируемых изделий, и может быть использовано в автоматических линиях по упаковке изделий. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля. Датчики выполнены в виде полой катушки индуктивности, а блок обработки в своем составе содержит два генератора, смеситель, фильтр, частотный дискриминатор, детектор, два компаратора, два индикатора и два источника напряжений. 2 ил.