Индикатор проколов
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социапистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ
<щ817550 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 110579 (21) 2764814/18-25 (51)М. gn. с присоединением заявки М
G N 21/88
Государственный комитет
СССР по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК 677. 88 (088.8) Опубликоваиб 300381 Бюллетень Hо 12
Дата опубликования описания 300381
Рй (72) Автор изобретения
Б.В.Дашевский
Всесоюзный научно-исследовательский инст автоматизации черной металлургии (71) Заявитель (54 ) ИНДИКАТОР ПРОКОЛОВ
Изобретение относится к контролю качества материалов, более конкретно к фотоэлектрическим устройствам для выявления сквозных отверстий (проколов) в движущихся полосовых материалах (индикаторы проколов), и может быть использовано при производстве и контроле различных непрозрачных и полупрозрачных полосовых материалов, преимущественно в черной металлургии, например, при производстве стальной ленты, жести и т.п.
Известен индикатор проколов, содержащий последовательно установленные блок управления, параллельно . 15 включенные генераторы с источниками света, установленными над фотоприемниками, и регистратор (1).
Недостатками данных индикаторов проколов являются низкая чувствитель- 20 ность, разрешающая способность и -помехоустойчивость, а также узкий диапазон допустимых амплитуд колебаний и волнистости (неплоскостности) контролируемых полосовых материалов, боль35 шая ширина неконтролируемых кромок материалов, перекрытых светоэащитными шторками.
Наиболее близким к предлагаемому является индикатор проколов, содер-. 30 жащий последовательно установленные блок управления, параллельно включенные два генератора с источниками света, установленными над контрольными окнами, за которыми расположен фото.электронный 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 источни817550 ками света, установленными над контрольными окнами, эа которыми расположен фотоэлектронный умножитель, клеммы питания которого подключены к. выходу цепи, состоящей иэ последовательно включенных источника опорного напряжения, дифференциального усилителя и регулируемого источника питания, и регистратор, дополнительно введены детекторы, коммутатор, выходы которо го через детекторы связаны с регистратором, а входы соединены с фотоумножителем и блоком управления,переключатель, своим выходом свяэаннйй с ин-. вертирующим 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 схеьжи ИЛИ, а выход — с входом переключателя, и 2О три пороговых устройства, выходы которых связаны со входами. схемы ИЛИ, входы двух — c 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 6 и 7, расположенными под соответствующими источниками 1 и 2 све- З5 та 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, 4Q усилители 10 и 11, подключенные каждый к соответствующему выходу коммутатора 9, детектора 12 и 13, соединенные последовательно с усилителями
10 и 11 соответственно, блок 14 ана- 45 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 фото- умножителю 8, дифференциальный усиля ель 18, инвертирующий вход которого подкЛючен к выходу логического блока
15, неинвертирующий вход соединен с выходом источника 16 опорного напряжения, выход дифференциального усилителя 18 подключен к входу источника
17 питания фотоумножителя и к третьим входам блока 14 анализа и логи- у ческого блока 15, блок 19 управления, выходы которого подключены к входам генераторов 3 и 4 и к управляющему входу коммутатора 9, а также две светозащитные шторки 20.
Логический блок 15 содержит (фиг. 2) переключатель 21, два входа которого соединены соответственно с выходами детекторов 12 и 13, а выход соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 18, элемент 22 неравноэначности(схема исключающая ИЛИ), выход которого подключен к управляющему входу переключателя 21, логический сумматор 23 (схема ИЛИ), выход которого подключен .ко входу элемента
22 неравноэначности, компаратор 24, Каждый из двух входов которого сое динен с соответствующим входом переключателя. 21, а выход подключен к другому входу элемента 22 йеравнозначности, два пороговых устройства
25 и 26, вход каждого иэ 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 б и 7. Генераторы
3 и 4 питают 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 контроль817550
40 ным окном б, световой поток источника 1 света в моменты зажигания источника l 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 попалает на фотоумножитель 8. На фотоумножитель 8 попадает также часть светового потока источников 1 и 2 света, прошедшая в моменты зажигания этих источников света через контрольные окна б и 7 соответственно эа счет многократных отражений от поверхностей светозащитных шторок 20 и контролируемого материала 28.
Фотоумножитель 8 преобразует падающие на него световые потоки в 20 электрические сигналы, которые подаются на вход коммутатора 9. Блок 19 управления вырабатывает выходные сигналы, обеспечивающие поочередное включение генераторов 3 и 4 и синфаэ- р5 ное переключение коммутатора 9. Поэтому на выходах коммутатора 9, соединенных с усилителями 10 и ll,появляются сигналы, соответствующие попавшим на фотоумножитель 8 световым потокам источников 1 и 2 света соответственно. Эти сигналы усиливаются усилителями 10 и 11, детектируюся детекторами 12 и 13 соответственно, и поступают 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 анализа и выдает сигнал о 40 прохожДении прокола. После чего, при прохождении прокола над контрольным окном 7, возрастает сигнал на выходе усилителя ll, а также на выходе детектора 13, вследствие чего повторно 45 сработает блок 14 анализа. Блок 14 анализа срабатывает также при прохождении через индикатор проколов протяженных дефектов, вызывающих длительную засветку и перегрузку
50 фотоумножителя, во время которой снижается напряжение питания фотоумножителя 8 и напряжение на выходе дифференциального усилителя 18, соединенном с входом блока анализа 14.
Световые потоки источников 1 и 2 света, попадающие на фотоумножитель
8 при отсутствии проколов в контролируемом полосовом материале 28, зависят от степени прозрачности материала 28 и прохождения рассеянного света через светозащитные шторки 20, и определяются конструкцией светозащитных 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 вход дифференциального 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. Опи- санные функциональные элементы образуют замкнутую систему автоматического управления, поддерживающую напряжение на выходе одного из детекторов 12 или 13 на приблизительно постоянном 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 достаточно высоком уровне). При невыполнении хотя бы одного из этих условий логический блок 15 подключает к диф" ференциальному усилителю 18 выход другого детектора 13 или 12 с максимальным текущим значением выходного напряжения.
Определение детекторов с минимальным и максимальным сигналами осуществляется компаратором 24, который срабатывает и выдает сигнал 1, 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 включаются и выдают сигнал 0 .
При высоком напряжении на выходе дифференциального усилителя 18 пороговое устройство 27 выдает сигнал 0 .
Если на входах логического сумматора
23 имеются только сигналы 0, то на его выходе также имеется логический сигнал 0, и сигнал на выходе
817550 элемента 22 неравнозначности повторяет сигнал на выходе компаратора 24.
При сигнале 0, на выходах компаратора 24 и элемента 22 неравноэначйости, переключатель 21 подключает к выходу логического блока 15 выход детектора 13, а при сигнале на выходе элемента 22 неравнозначноети, переключатель 21 подключает к выходу логического блока 15 (к ин. вертирующему входу дифференциального усилителя 18) выход детектора 12.При появлении в контролируемом материала
28 прокола 29 и прохождении прокола над контрольным окном б возрастает напряжение на выходе детектора 12, на выходе компаратора 24 и на выходе элемента неравнозначности 22 появляется сигнал 0, поэтому переключатель 21 подключает выход детектора
13 к дифференциальному усилителю 18.
В 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 практически не изменяется, и чувствительность индикатора проколов поддерживается на высоком уровне.
При прохождении через индикатор проколов протяженного дефекта, значительно возрастает напряжение на выходах детекторов 12 и 13.При продолжительности действия этих напряжений, превышающей заданную, сраба— тывают пороговые устройства 25 и (ИЛИ) 26, на выходе логического сумматора 23 появится сигнал 1, поэтому на выходе элемента 22 неравнозначности появляется сигнал, противоположный сигналу на выходе компаратора 24, и переключатель 21 подключает к дифференциальному усилителю 18 выход детектора 12 или 13 с максималь ным сигналом. При этом уменьшается напряжение на выходе дифференциального усилителя 18 и пропорциальное ему напряжение питания фотоумножителя 8 также уменьшается до безопасного уровня, сработает пороговое устройство 27, подтверждая сигнал 1 на выходе логического сумматора 23, и Переключатель 21 по-прежнему соединяет инвертирующий вход дифференциального усилителя 18 с выходом д<Мектора, имеющего максимальное текущее выходное напряжение. Переключатель 21 остается в этом положении до прекращения прохождения протяженного дефекта, после чего .к дифференциальному усилителю 18 вновь подключается выход детектора с минимальным текущим значением выходного напряжения, и восстановляется необходимая чувствительность индикатора проколов.
При выполнении компаратора 24 и пороговых устройств 25-27 с гистереэисной характеристикой их переключения происходят с некоторой задержкой, что обеспечивает устойчивость процесса управления чувствительностью и предотвращает ложные срабатывания инди катора 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
erо волнистости, а также уменьшает ширину неконтролируемых кромок материала. Одновременно в предлагаемом индикаторе проколов достигается no I5 нышение разрешающей способности эа счет ограничения перегрузок фотоумножителя и восстановления чувствительности индикатора проколов после прохождения крупных или протяженных дефектов нследсвие управления чувствительностью по минимальному из сигналов на выходах детекторов. Повышение чувствительности индикатора проколов, era разрешающей способности и,помехоустойчивости обеспечивает эффективный контроль и раэбраковку полосовых материалов н технологическом потоке, что повышает производительность труда, создает условия для освобождения персонала, занятого ручным контролем и обеспечивает освоение серийного производства новых видов материалон.
Одновременно достигается также расширение пределов допускаемых амп35 литуд колебаний и нолнистости контролируемого полосового материала, что создает условия для снижения требований к стабилизации работы агрегатов, на которых устанавливаются индикаторы
4Q проколон, и для упрощения конструкции таких агрегатов. Хроме того, повышение разрешающей способности и снижение ширины неконтролируемых кромок материала способствует раэширению объема контроля.
Формула изобретения
Индикатор проколов, содержащий последовательно установленный блок управления, параллельно включенные дна 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, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, разрешающей способности и помехоустойчивости, в него дополнительно введены детекторы.
817550
10 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, г 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 (МА 9 3589816, кл. G 01 N 21/18, опублик. 1971.
2. Патент США Р 2958785, кл. 250-219, опублик 19бО .(прототип).
Составитель A.×óðáàêoâ.
Редактор Ю,Ковач Техред М.Рейвес Корректор В ° сутяга
Заказ 1321/57 Тираж 907 Подписное, BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4