Индикатор проколов Советский патент 1981 года по МПК G01N21/89 G01J1/44 

Изобретение относится к контролю качества материалов, более конкретно к фотоэлектрическим устройствам для выявления сквозных отверстий (проколов) в движущихся ПО.Г1ОСОВЫХ, материалах (индикаторы проколов), и может быть использовано при производстве и контроле различных непрозрачных и по лупрозрачных полосовых материалов, преимущественно в черной металлургии напримерi при производстве стальной ленты,жести и т.п. Известен индикатор проколов, содержащий последовательно установленные блок управления, параллельно включенные генераторы с источниками света, установленными над фотоприемниками, и регистратор 1. Недостатками данных индикаторов проколов являются низкая чувствитель ность, разрешающая способность и--помехоустойчивость, а также узкий диапазон допусти 1ых амплитуд колебаний и волнистости (неплоскостности) конт ролируемых полосовых материалов, бол шая ширина неконтролируемых кромок материсшов, перекрытых светозащитными шторками. Наиболее близким к предлагаемому является индикатор проколов, содержащий последовательно установленные блок управления, параллельно включенные два генератора с источниками света, установленными над контрольными окнами, за которыми расположен фотоэлектронный умножитель, клеммы питания которого подключены к выходу цепи, состоящей из последовательно включенных источника опорного напряжения, дифференциального усилителя и регулируемого источника питания, и регистратор 2. Недостатками данного индикатора проколов являются недостаточно высокая чувствительность, помехоустойчивость и разрешающая способность при значительных вертикальных и горизонтальных колебаниях контролируемых материалов в потоке технологических агрегатов, при возможности обрыва контролируемых полос и наличии в них |рваных и других крупных дефектов. Цель изобретения - повышение чувствительности, разрешающей способности и Помехоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в известный индикатор проколов, содержащий последовательно установленные блок управления, параллельно включенные два генератора с источниами света, установленными над конт,ольны окнами, за которыми распоожен фотоэлектронный умножитель, лем1лы питания которого подключены кйходу цепи, состоящей из последоваельно включенных источника опорного напряжения,дифференциального усилителя и регулируемого источника питания, и регистратор,дополнительно введены етекторы, коммутатор, выходы котороiO через детекторы связаны с регист- . ратором, а входы соединены с фотоум- ножителем и блоком управления переключатель, своим выходом связанный с инвертирующим входом дифференциального усилителя, схемы ИЛИ и исключающая ИЛИ, компаратор, входами связанный с 15 выходами детекторов и входами переключателя , а выходом - с одним входом схемы исключающая ИЛИ, второй вход которой связан с выходом схемы ИЛИ, а выход - с входом переключателя, и 20 три пороговых устройства, выходы которых связаны со входами схемы ИЛИ, входы двух - с входами компаратора, а вход третьего - с выходом дифференциального усилителя.25

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; а на фиг. 2 - принципиальная схема логического блока.

Индикатор проколов содержит (фиг.1) два источника света 1 и 2, например люминесцентные лампы, которые соединены с генераторами 3 и 4 соответственно, корпус 5 с двумя контрольными окнами б и 7, расположенными под соответствующими источниками 1 и 2 света по всей их длине, фотоумножитель 8, установленный в корпусе 5 оптически симметрично по отношению к контрольным окнам 6 и 7, коммутатор 9, подключенный к выходу фотоумножителя 8, 40 усилители 10 и 11,-подключенные каждый -к соответствующему выходу коммутатора 9, детектора 12 и 13, соеди- ненные последовательно с усилителями 10 и 11 соответственно, блок 14 ана- г лиза (регистратор), два входа которого соединены с выходами детекторов 12 и 13, логический блок 15, два входа которого соединены с выходами детекторов 12 и .13, источник 16 опорно- , го напряжения, источник 17 питания фотоумножителя, подключенный к фотоумножителю 8, дифференцисшьный усилитель 18, инвертирующий вход которого подключен к выходу логического блока 15, неинвертирующий вход соединен с 55 выходом источника 16 опорного напряжения, выход дифференцигшьного усилителя 18 подключен к входу источника 17 питания фотоумножителя и к третьим входам блока 14 анализа и логи- Q ческого блока 15, блок 19 управления, выходы которого подключены к входам генераторов 3 и 4 и к управлякадему входу коммутатора 9, а также две светозащитные шторки 20.

Логический блок 15 содержит (фиг. переключатель 21, два входа которого соединены соответственно с выходами детекторов 12 и 13, а выход соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 18, элемент 22 неравнозначности (схема исключающая ИЛИ), выход которого подключен к управляющему входу переключателя 21, логический сумматор 23 (схема ИЛИ), выход которого подключен .ко входу элемента 22 неравнозначности, компаратор 24, Каждый из двух входов которого соединен с соответствующим входом Переключателя. 21, а выход подключен к другому входу элемента 22 неравнозначности, два пороговых устройства 25 и 26, вход каждого из которых соединен с соответствующим входом переключателя 21, а выход подключен к соответствующему входу логического сумматора 23, и третье пороговое устройство 27, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 18, а выход подключен к третьему входу логического сумматора 23.

Контролируемый полосовой материал 28 (фиг. 1) расположен между источниками 1 и 2 света и корпусом 5 с контрольными окнами 6 и 7. Световой поток источника 1 света проходит к фотоумножителю 8 через контрольное окно 6 при появлении в контролируемо материале 28 прокола 29 или вследствие отражений от поверхностей светозащитных шторок 20. Световой поток источника 2 света проходит к фотоумножителю 8 через контрольное окно 7 также при появлении прокола или вследвие отражений.

Выходом предлагаемого индикатора проколов является выход блока 14 ана лиза. .

Индикатор проколов работает следующим образом.

Контролируемый полосовой материал 28 движется (фиг. 1) между источника ми 1 и 2 света и корпусом 5 с контрольными окнами 6 и 7. Генераторы 3 и 4 питаиот источники 1 и 2 света, осуществляя в соответствии с сигналами на выходах блока 19 управления попеременное зажигание источников 1 и 2 света, которые попеременно освещают контролируемый материал 28, т.е. в моменты максимума светового потока одного источника света другой источник света полностью или почти полностью гаснет. Светозащитные штор ки 20, примыкающие к кромкам контролируемого полосового материала 28, экранируют световые потоки источников 1 и 2 света, падающие на контрольные окна 6 и 7 за краями материала 28. При появлении в дивжущемся материале 28 прокола 29 и прохождении прокола 29 над первым по направлению движения материала 28 контрольным окном 6, световой поток источника 1 света в моменты зажигания источ ника 1 света проходит через прокол 29 и контрольное окно б, попадает на фотоумножитель 8. При дальнейшем движении материала 28 прокол 29 проходит над вторым контрольным окном 7, световой поток источника 2 света в моменты зажигания этого источника света проходит прокол 29 и контрольное окно 7, и попапает на фотоумножитель 8. На фотоумножитель 8 попада ет также часть светового потока источников 1 и 2 света, прошедшая в мо менты зажигания этих источников света через контрольные окна 6 и 7 соответственно за счет многократных отражений от поверхностей светозащитных шторок 20 и контролируемого материала 28. Фотоумножитель 8 преобразует падающие на него световые потоки в электрические сигнашы, которые подаются на вход коммутатора 9. Блок 19 управления вырабатывает выходные сигналы, обеспечивающие поочередное включение генераторов 3 и 4 и синфаз ное переключение коммутатора 9. Поэтому на выходах коммутатора 9, соеди ненных с усилителями 10 и 11,появляю йя cигнaJ lы, соответствующие попавшим на фотоумножитель 8 световым потокам источников 1 и 2 света соответственно. Эти сигналы усиливаются усилителями 10 и 11, детектируюся детектора ми 12 и 13 соответственно, и .поступа ют на входы блока 14 анализа и логического блока 15. При прохождении прокола 29 над контрольным окном 6 возрастает сигнал на выходе усилителя 10, а также на выходе детектора 12, вследствие чего срабатывается блок 14 анёшиза и выдает сигнал о прохождении прокола. После чего, при прохождении прокола над контрольным окном 7, возрастает сигнал на выходе усилителя 11, а также на выходе дете тора 13, вследствие чего повторно сработает блок 14 анализа. Блок 14 ансшиза срабатывает также при прохождении через индикатор проколов протяженных дефектов, вызывающих длительную засветку и перегрузку фотоумножителя, во время которой снижается напряжение питания фотоумножителя 8 и напряжение на выходе дифференциального усилителя 18, соед ненном с входом блока анализа 14. Световые потоки источников 1 и 2 света, попадакяцие на фотоумножитель 8 при отсутствии проколов в контроли руемом полосовом материале 28, зависят от степени прозрачности материала 28 и прохождения рассеянного света через светозащитные шторки 20, и определяются конструкцией светозащит ных шторок 20, шириной перекрытых шторками 20 кромок материала 28,состоянием поверхности шторок 20 и материала 28, оптическими свойствами материала 28, а также колебаниями материала 28 и его волнистостью. Поэтому при отсутствии проколов на выходах детекторов 12 и 13 имеются напряжения, приблизительно одинаковые по величине, вследствие симметрии конструкции индикатора проколов. Эти напряжения подаются на входы логического блока 15, на выходе которого действует напряжение, равное напряжению на выходе одного из детекторов 12 или 13. Выходное напряжение логического блока 15 подается на инвертирующий входдифферениисшьного усилителя 18, который сравнивает это напряжение с опорным напряжением на неинвертирующем входе, заданным источником 16 опорного напряжения. Выходное напряжение дифференциального усилителя 18 подается на вход источника 17 питания фотоумножителя, подключенного к фотоумножителю 8.Описанные функциональные элементы образуют замкнутую систему автоматического управления, поддерживающую напряжение на выходе одного из детекторов 12 или 13 на приблизительно прс;тоянном уровне, определяемом источником 16 опорного напряжения. Выбор детектора, по которому осуществляется- процесс управления, производится логическим блоком 15. Логический блок 15 (фиг. 2) под-, ключает к дифференциальному усилителю 18 выход детектора 12 или 13 с наименьшим текущим значением выходного напряжения при отсутствии длительной перегрузки фотоумножителя 8 и при нормальной чувствительности индикатора проколов (напряжение на выходе дифференциального усилителя 18, пропорциональное напряжению питания фотоумножителя, находится на доста.точно высоком уровне) . При невыполнении хотя бы одного из этих условий логический блок 15 подключает к дифференциальному усилителю 18 выход другого детектора 13 или 12 с максимальным текущим значением выходного напряжения. Определение детекторов с минимгшьным и максимсшьным сигналами осуществляется компаратором 24, который срабатывает и выдает сигнгш , если напряжение на выходе детектора 13 больше, чем напряжение на выходе детектора 12. При отсутствии перегрузки фотоумножителя 8 напряжения на выходах детекторов 12 и 13 относительно невелики, компараторы 15 и 16 не включа1отся и выдают сигнал О. При высоком напряжении на выходе дифференциального усилителя 18 пороговое устройство 27 выдает сигнал О. Если на входах логического су 1матора 23 имеются только сигналы О, то на его выходе также имеется логический сигнал О, и сигнал на выходе

элемента 22 неравнозначности повторяет сигнал на выходе компаратора 24, При сигнале О, на выходах компаgaTopa 24 и элемента 22 неравнозначности, переключатель 21 подключает к выходу логического блока 15 выход детектора 13, а при сигнале на выходе элемента 22 неравнозначности, переключатель 21 подключает к выходу логического блока 15 (к инвертирукядему входу дифференциального усилителя 18) выход детектора 12.При появлении в контролируемом материала 28 прокола 29 и прохождении прокола над контрольным окном 6 возрастает напряжение на выходе детектора 12, на выходе компаратора 24 и на выходе элемента неравнозначности 22 появляО

поэтому переключается сигнал

ель 21 подключает выход детектора 13 к дифференциальному усилителю 18, дальнейшем, при прохождении прокола 29 над контрольным окном 7, к дифференциальному усилителю 18 подключается выход детектора 12. При таких переключениях напряжение на выходе дифференциального усилителя 18 прак- jj тическине изменяется, и чувствительность индикатора проколов поддерживается на высоком уровне.

При прохождении через индикатор проколов протяженного дефекта, зна- .. чительно возрастает напряжение на выходах детекторов 12 и 13,При продолжительности действия этих напряжений, превышающей заданную, срабатывают пороговые устройства 25 и (ИЛИ,) 26, на выходе логического сум- матора 23 появится сигнал , поэтому на выходе элемента 22 неравнозначности появляется сигнал, противоположный сигналу на выходе компаратора 24, и переключатель 21 подключа-40 ет к дифференциальному усилителю 18 выход детектора 12 или 13с максимальным сигналом. При этом уменьшается напряжение на выходе дифференциального усилителя 18 и пропорциальное лг ему напряжение питания фотоумножителя 8 также уменьшается до безопасного уровня, сработает пороговое устройство 27, подтверждая сигнал на выходе логического сумматора 23, ,, и переключатель 21 по-прежнему соединяет инвертирующий вход дифференциального усилителя 18с выходом детектора, имеющего максимальное текущее выходное напряжение. Переключатель 21 остается в этом положении 5S

до прекращения прохождения протяженного дефекта, после чего к дифференциальному усилителю 18 вновь подключается выход детектора с минимальным текущим значением выходного напряже- 0 ния, и восстановляется необходимая чувствительность индикатора проколов.

При выполнении компаратора 24 и пороговых устройств 25-27 с гистереэисной характеристикой их переключе- «

ния -происходят с некоторой задержкой, что обеспечивает устойчивость процесса управления чувствительностью и предотвращает ложные срабатывания индикатора проколов..

Предлагаемое устройство выбирает установки срабатывания блока анализа с небольшим превышением над уровнем шумов, т.е. повышает чувствительность индикатора проколов и его помехоустойчивость, в особенности к колебаниям контролируемого материала и к его волнистости, а также уменьшает ширину неконтролируемых- кромок материала. Одновременно в предлагаемом индикаторе проколов достигается повышение разрешающей способности за счет ограничения перегрузок фотоумножителя и восстановления чувствительности индикатора проколов после прохождения крупных или протяженных дефектов вследсвие управления чувствительностью по минимальному из сигналов на выходах детекторов. Повышение чувствительности индикатора проколов, его разрешаю 1 ей способности и. помехоустойчивости обеспечивает эффективный контроль и разбраковку полосовых материалов в технологическом потоке, что повышает производительность труда, создает условия для освобождения персонала, занятого ручным контролем и обеспечивает освоение серийного производства новых видов материалов

Одновременно достигается также расширение пределов допускаемых амплитуд колебаний и волнистости контролируемого полосового материала, что создает условия для снижения требований к стабилизации работы агрегатов, на которых устанавливаются индикаторы проколов, и для упрощения конструкции таких агрегатов. Кроме того, повышени разрешающей способности и снижение ширины неконтролируемых кромок материала способствуетразширению объема контроля.

Формула изобретения

Индикатор проколов, содержащий последовательно установленный блок управления, параллельно включенные два генератора с источниками света, .установленными над контрольными окнами, за которыми расположен фотоэлектронный умножитель, клеммы питания которого подключены к выхЬду цепи, состоящей из последовательно включенных источника опорного напряжения, дифференциального усилителя и регулируемого источника питания, и регистратор, отличающийс к тем, что, с целью повышения чувствительности, разрешающей способности и помехоустойчивости, в него дополнительно введены детекторы.

коммутатор, выходы которого через детекторы связаны с регистратором, а входы соединены с фотоумножителем и блоком управления, переключатель, своим выходом, связанный с инвертирующим входом дифференциального усилителя, схемы ИЛИ и исключающая ИЛИ, компаратор, входами связанный с выходами детекторов и входами переключателя, а выходом - с одним входом схемы исключающая ИЛИ , второй вход которой связав с выходом схемы ИЛИ,

2

а выход - с входом переключателя, и три пороговых устройства, выходы которых связаны со входами схемы ИЛИ, входы двух - с входами компаратора, а вход третьего - с выходом дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.патент ОНА 3589816,

кл, G 01 N 21/18, опублик. 1971.

2.Патент США 2958785,

0

кл. 250-219, опублик I960 .(прототип)

tput. 2