Устройство для контроля дефектов поверхностей листовых материалов

 

Изобретение относится к контролю дефектов поверхности листовых материалов. Целью изобретения является повышение информативности и расширение области применения. При работе устройства контролируемый листовой материал перемещается, приводя во вращение электроды-ролики четырех групп датчиков, две из которых установлены по разные его стороны на расстоянии, равном минимально возможной толщине материала, а две других - аналогично на максимально возможном расстоянии. При вращении роликов электролизуются чувствительные элементы, воздействуя на входы электрических преобразователей, сигналы с которых поступают на входы двух многовходовых схем И и двух многовходовых схем ИЛИ. При этом путем логической обработки сигналов с их выходов индифицируются дефекты листового материала на индикаторах "Норма", "Толщина меньше заданной", "Толщина больше заданной" и четырех индикаторах вида дефектов: "Выпуклость снизу", "Выпуклость сверху", "Вогнутость снизу", "Вогнутость сверху". 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (п)5 G 01 В 5/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4465520/24-28 (22) 26.07.88 (46) 07.10,90. Бюл. М 37 (71) Братский индустриальный институт (72) А,P.Màëüöåâ (53) 531.717,2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- N 1401084, кл. Р 01 Н 13/22, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1401253,,кл. G 01 В 5/28, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕ-.

ФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛИСТОВЫХ

МАТЕ РИАЛОВ (57) Изобретение относится к контролю дефектов поверхности листовых материалов.

Целью изобретения является повышение информативности и расширение области применения. При работе устройства контролируемый листовой материал, перемещаетИзобретение относится к области контроля дефектов поверхностей листовых материалов и может быть использовано для идентификации дефектов типа вмятин, выемок, впадин, вспученностей, бугров, наплывов, наростов, изгибов, выпуклостей и вогнутостей по видам дефектов одновременно на обеих сторонах листовых материалов, например, в процессе производства, при автоматической сортировке материала по сортности и разбраковке его в процессе изготовления, для контроля качества поверхностей при профилактическом контроле оборудования.

Целью изобретения является повышение информативности и расширение обла„„5U ÄÄ 1597517 А1 ся, приводя во вращение электроды-ролики четырех групп датчиков, две из которых установлены по разные его стороны на расстоянии, равном минимально возможной толщине материала, а две других — аналогично на максимально возможном расстоянии. При вращении роликов электризуются чувствительные элементы, воздействуя на входы электрических преобразователей, сигналы с которых поступают на входы двух многовходовых схем И и двух многовходовых схем ИЛИ. При этом путем логической обработки сигналов с их выходов идентифицируются дефекты листового материала на индикаторах "Норма", "Толщина меньше заданной", "Толщина больше заданной" и четырех индикаторах вида дефектов:

"Выпуклость снизу", "Выпуклость сверху", "Вогнутость снизу", "Вогнутость сверху".

2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. сти применения путем обеспечения возможности контроля внешних дефектов листовых электроп роводя щих и неэлектроп роводных материалов одновременно на обеих поверхностях.

На фиг. 1 представлена схема устоойст,ва на фиг. 2 — схема конструкции датчика отклонения формы материала от прямой линии, выполненного в виде генератора статического электричества, и разрез А — А.

Устройство для контроля дефектов поверхностей листовых материалов содержит (фиг. 1) датчики отклонения формы материала от прямой линии, разделенные на четыре группы 1 — 4, при этом первая 1 и вторая 2 группы расположены с одной стороны (на1597517

55 пример, сверху), а третья 3 и четвертая 4 — с другой стороны контролируемого материала 5. Каждый датчик каждой группы содержит электрод 6, выполненный в виде ролика из электриэуемого диэлектрического материала, установленного на оси 7, подвешенной на плоских упругих. ленточных пружинах 8, и электрический преобразователь 9, выполненный в виде усилителя с релейным выходом, например, на основе полевого транзистора 10 и сопротивления

11, Выходы датчиков отклонения формы материала от прямой линии первой и третьей групп (группы 1 и 3) подключены к входам первой 12 и второй 13 многовходовых схем

И соответственно, второй и четвертой групп (группы 2 и 4) — к входам первой 14 и второй

15 многовходовых схем ИЛИ соответственно, выход первой многовходовой схемы И

12 связан с первыми входами первой 16, третьей 17 и пятой 18 схем И и входом первого инвертора 19, выход которого соединен с первыми входами второй 20 и шестой

21 схем И, Выход второй многовходовой схемы И 13 соединен с вторыми входами первой 16, второй 20 и четвертой 22 схем И и входом второго инвертора 23, выход которого соединен с вторыми входами третьей

17 и шестой 21 схем И, Выход первой многовходовой схемы ИЛИ 14 подключен к первым входам четвертой 22 и седьмой 24 схем

И и входу третьего инвертора 25. Выход второй многовходовой схемы ИЛИ 15 под-. кл ючен к вторым входам пятой 18 и седьмой

24 схем И и входу четвертого инвертора 26.

Выходы третьего 25 и четвертого 26 инверторов подключены к входам восьмой схемы

И 27, выход которой соединен с вторым входом девятой схемы И 28. Выходы девятой 28, шестой 21 и седьмой 24 схем И соединены с входами соответственно первого 29 (" норма" ), второго 30 (брак по минимальной толщине) и третьего 31 (брак по максимальной толщине) индикаторов. Выходы второй 20, третьей t7, четвертой 22 и пятой 18 схем И соединены соответственно с входами первого 32 ("вогнутость сверху"), второго 33 ("вогнутость снизу"), третьего 34 ("выпуклость сверху") и четвертого 35 ("выпуклость снизу") индикаторов вида дефекта, а выход первой схемы И 16 соединен с первым входом девятой схемы И 28.

Датчики первой 1 и третьей З,групп устанавливают на расстоянии, равном допустимой толщине, а второй 2 и четвертой 4— максимально допустимой толщине контролируемого материала 5.

Датчики отклонения формы материала от прямой линии могут быть выполнены в виде генератора 36 статического электриче5

45 ства (фиг, 2) . Генератор 36 статического электричества выходом подключен к входу электрического преобразователя 9, выполненного, например, на основе полевого транзистора и резистора, и содержит чувствительные элементы 37 из электропроводящего материала, связанные с выходом генератора и контактирующие с торцовой поверхностью 38 электрода-ролика 6 и торцовой поверхностью 39 крышки ролика и. размещенные равномерно по окружности торцов 38 и 39 на плоских упругих пружинах

40 и 41 первой группы, изолированных от корпуса 42 генератора. Это обеспечивает надежный контакт чувствительных элементов 37 с торцовыми поверхностями 38 и 39 электрода-ролика 6, Ось 7 электрода-ролика

6 установлена на плоских упругих ленточных пружинах 42 второй группы, закрепленных в корпусе 43 (ориентированных параллельно плоскости контролируемого материала 5).

Электрический преобразователь 9 может быть размещен на плоской упругой пружине первой группы чувствительных элементов 37, Радиус гк единичной контактной площадки рассчитывается на основании выражен и я г =u„„l1,046o. R-nv, где 03 напряжение отсечки полевого транзистора; о,= 1,7 10 Кл/м — максимальное значение поверхностей плотности заряда двойного электрического слоя;

R>< = 10 Ом — электрическое омическое

9 сопротивление входной измерительной цепи полевого транзистора типа, например, КП302БМ;

n — число чувствительных элементов;.— равное числу единичных контактных площадок; ч — скорость разделения единичных контактов.

Число чувствительных элементов 37 выбирается из условия выполнения соотношения

rK гц =56 10 м, -4 где г „р — критическое значение радиуса. пятна контакта единичной контактной площадки.

При значениях rK > гк,р плотность электрического заряда на пятне контакта на порядок ниже, чем при K < гц, Быстродействие датчика отклонения формы материала от прямой линии оценивается величиной порядка

t = Згк /v.

1597517

Устройство работает следующим образом.

При перемещении контролируемого материала 5 при толщине материала дщ(п < д < днах электроды ролики 6 датчи ков отклонения формы материала от прямой линии, входящих в группы 1 и 2 датчиков (фиг. 1), за счет сил трения приводятся во вращение вокруг своих осей 7, При этом происходит скольжение торцов 38 и 39 электродов-роликов 6 относительно неподвижно установленных чувствительных элементов 37 (фиг. 2). Чувствительные элементы 37 и торцы 38 и 39 электризуются.

В результате электризации чувствительных элементов 37 (фиг. 2) образующийся электростатический заряд воздействует на вход электрического преобразователя 9, связанный с затвором полевого транзистора. Канал полевого транзистора при этом закрывается, и на выходе преобразователя появляется электрический сигнал "Лог. 1".

Если контролируемый материал не касается какого-либо из электродов-роликов 6, то канал полевого транзистора открыт и на выходе соответствующего электрического преобразователя 9.сигнал соответствует уровню "Лог, 0", В случае, если толщина материала меньше Bm >, все электроды-ролики 6 не касаются поверхности материала и вследствие этого неподвижны. На выходах всех электрических преобразователей 9 при этом сигнала нет ("Лог. 0").

Сигналы "Лог. 0" с выходов многовходовых схем И 12 и 13 инвертируются с помощью инверторов 19 и 23 соответственно и поступают на входы схемы И 21. С выхода этой схемы сигнал "Лог. 1" подается на вход второго индикатора 30 брака (вида д <дп ), и с его помощью индицируется этот вид дефекта. На входах всех остальных индикаторов сигнала нет ("Лог. 0"), т.е. имеет место однозначная индикация вида дефекта.

При толщине материала д больше диодах на выходах всех электрических преобразователей 9 сигнал равен "Лог. 1", поскольку при касании материала электродов-роликов

6 имеет место электризация чувствительных элементов датчиков. Сигналы "Лог,1" с выходов многовходовых схем ИЛИ 14 и 15 поступают на входы схемы И 24. С ее выхода сигнал "Лог. 1" поступает на вход третьего индикатора 31 GpaK3 (вида д > два), который индицирует этот вид дефекта. На входах остальных индикаторов дефектов сигнала нет "Лог. 0", т.е. и в этом случае также имеет

55 место однозначная индикация вида дефекта.

При наличии на контролируемой поверхности дефектов той или иной формы распределение сигналов "Лог, 1" и "Лог. 0" таково, что сигнал "Лог. 1" проходит на вход только того индикатора, который предназначен для индикации сооветствующего дефекта, Исключение представляет случай дефекта вида д > дп х, при котором с включением индикатора 31 брака (вида д > д,х) срабатывают также индикаторы дефсктов вида "вспученность сверху" и "вспученность снизу" соответственно, поскольку брак д >д„по существу представляет собой совокупность указанных дефектов, распределенных по всей поверхности.

При Omit < д < д п„наличие любого из локальных дефектов вызывает срабатывание только соответствующего индикатора, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает однозначную идентификацию аида дефекта контролируемой поверхности, Например, при дп п < д <дп х и наличии хотя бы одного локального дефекта типа "выемка сверху" сигнал "Лог. 1" появляется только на выходе многовходовой схемы И 13 (фиг. 1). На выходах многовходовой схемы И 12 и многовходовых схем ИЛИ 14 и 15 сигнала нет ("Лог.

0"). На выходе схемы И 12 сигнала нет, так как один из датчиков отклонения формы контролируемого материала от прямой линии, расположенной непосредственно над выемкой, не вырабатывает электрический импульс из-за отсутствия контактирования его электрода-ролика 6 с контролируемой поверхностью, На выходах схем ИЛИ 14 и

15 сигнала нет, так как толщина д материала меньше д пах и электроды-ролики 6 датчиков отклонения формы материала от прямой линии групп 2 и 4 датчиков не касаются контролируемой поверхности.

Сигнал "Лог. 0" схемы И 12 инвертируется с помощью инвертора 19 и поступает на первый вход схемы И 20. На второй ее вход подается сигнал "Лог. 1" с выхода схемы И 13. В результате на выходе схемы И 20 появляется сигнал "Лог. 1" и срабатывает индикатор 32 вида дефекта "выемка сверху". На входах остальных индикаторов сигнал соответствует "Лог. 0", Виды дефектов сведены в таблицу, где также указаны сигналы соответственно на первых и вторых входах схем И, Предлагаемое устройство наряду с идентификацией вида дефектов поверхностей перемещающегося длинномерного листового материала можно использовать для

1597517 автоматической сортировки материала по сортности и разбраковки в процессе изготовления. Для автоматической сортировки и разбраковки по всем видам дефектов достаточно с выходов соответствующих схем И сигналы подать на входы схем управления работой исполнительных механизмов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение информативности и расширение области применения устройства, повышение разрешающей способности, чувствительности и надежности контроля, что способствует повышению эффективности контроля и управления качеством продукции, Формула изобретения

1. Устройство для контроля дефектов поверхностей листовых материалов, содержащее датчики отклонения формы материала от прямой .линии, электроды, выполненные в виде роликов из электризуемого диэлектрического материала, установленные на осях с возможностью вращения вокруг них на определенном расстоянии по отношению к направлению перемещения контролируемого листового материала, соединенные с электрическими преобразователями, выполненными в виде усилителей с релейными выходами, первую и вторую схемы И и первый индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и расширения области применения за счет воэможности контроля внешних дефектов материала одновременно на обеих поверхностях листовых материалов, в него введены две многовходовые схемы И, две многовходовые схемы ИЛИ, четыре инвертора, семь схем И, четыре индикатора видов дефектов и второй и третий индикаторы, датчики отклонения формы материала от прямой линии выполнены в виде четырех групп, две из которых предназначены для размещения с одной стороны контролируемого материала поперек него, а две другие группы — аналогично с другой .его стороны, выходы датчиков отклонения формы материала от прямой линии каждой из групп датчиков, расположенных по одну сторону контролируемого материала, подключены к входам соответствующих многовходовой схемы И и многовходовой схемы ИЛИ, выход первой многовходовой схемы И связан с первыми входами первой, третьей и пятой схем И и входом первого инвертора, выход которого вой, второй и четвертой схем И и входом

5 второго инвертора, выход которого соеди10

50

45 соединен с первыми входами второй и шестой схем И, выход второй многовходовой схемы И соединен с вторыми входами пернен с вторыми входами третьей и шестой схем И, выход первой многовходовой схемы

ИЛИ подключен к первым входам четвертой и седьмой схем И и входу третьего инвертора, выход второй многовходовой схемы

ИЛИ подключен к вторым входам пятой и седьмой схем И и входу четвертого инвертора, выходы третьего и четвертого инверторов подключены к входам восьмой схемы И, выход которой соединен с вторым входом девятой схемы И, выходы девятой, шестой и седьмой схем И соединены с входами соответственно первого, второго и третьего индикаторов, выходы второй, третьей, четвертой и пятой схем И соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого индикаторов вида дефекта соответственно, а выход первой схемы И соединен с первым входом девятой схемы И, 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения контроля дефектов неэлектропроводящих поверхностей листовых материалов и повышения надежности контроля за счет обеспечения постоянства условий наведения электростатических зарядов, оно снабжено двумя группами плоских упругих пружин, датчики отклонения формы материала от прямой линии выполнены в виде подключенных к входам электрических преобразователей генераторов статического электричества с чувствительными элементами из электропроводящего материала, связанными с выходами генераторов, контактирующими с торцевыми поверхностями электродов и размещенными равномерно по окружности торцов на плоских упругих пружинах первой группы, изолированных от корпуса генератора, а оси электродов установлены на плоских упругих пружинах второй группы, закрепленных в корпусе генератора.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности путем уменьшения электриче-. ской емкости на входах электрических преобразователей, электрические преобразователи размещены на плоских упругих пружинах первой группы.

1597517 о х

Ф ф

>Е hl о ь

О о

IlO

)Е

О

1 1

9 ь ОТ = =

О а а» ч» ч О О о х х ь cp cp cp ОО

1 1 6 6 1

О - О О - О О О

1 I 1 1. 1 1 1 1 1

О) г» а» а» ч О -О С

° — О 1 1-1

О -О г

О О 6

6 -6О ь! 7. 9

О O

СЧ

5 и

Е

Ф х о юЕ о

Ф о о х

III

Ф о с

Ф

Ь»

Е о х

V о

Ф т

Е

l о

K

IO

О

Q

X

Ф

Ф и !о о с о л I

ы Ф о Е.

Cl о

0 III

1 о Ф

> о

С 1ли

Х Ф о у.

Ф Ф о".0 а m ь- 1- м

Ф е 0ôîë

m x ОФО c cg

0 0 X X /

ФФЯЕ х

Щ л лыФ аФ

2 3 иии «3 сс! со а а

Z о Ф

IIl

LD o

Е

1 L

Л

0 Ф о Ф

* о

Y о Ф

Ф о Ф

1597517

1597517

Составитель К,Молчанов

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Моргентал Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Заказ 3038 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101