Устройство для контроля толщины сварного шва
(В) SU (11) 1839229 Л1 (Я.)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕН HOK IIATKHTHOK
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕИТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701676/28 (22) 21.06.89 (46) 30.12.93 Бюл. Na 48-47 (71) Таллинский политехнический институт (72) Лаугис ЮЯ„ Оорн А.Ф.; Кукрус АЮ.; Рейвик АХ;
Белоног ВМ. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ СВАРНОГО UJBA (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины и качества сварных швов Цепь изобретения — повышение производительности и эффективности контроля. Устройство содержит поворотную платформу, импульсный датчик обратной связи, дискозый электромагнитный тормоз. источник излучения. детектор излучения, блок обработки сигнала обратной свящ переключатель режимов работы, оперативное запоминающее устройство, узел сравнения скорости, узел сравнения опорной скорости, счетчик кода скорости. Поворотная платформа приводится в движение, для ее остановки предназначен электромагнитный тормоз. Импульсный датчик обратной связи выдает импульсы, частота которых зависит о-, скорости вращения платформы. Импульсы поступают на вход блока обработки сигнала обратной связи. Счетчик кода скорости выдает код местонахождения платформы, который поступает на вход переключателя режима работы. Платформа вращается постоянно в режиме записи, и код обнаруженных дефектов записывается в ОЗУ. В режиме позиционирования на ОЗУ выдается код местонахождения дефекта 3 з.п.ф — лы 7 ил.
1839229 портной системы, детектора излучения, системы измерения дефектов, измерительного счетчика дефектов и привода транспортной системы.
Недостатком этого устройства является З0 малая производительность контроля при исследовании тел типа вращения, так как данн 3я система не позволяет уменьшать .скорость вращения и реверсировать систему после обнаружения дефектов сварного З5 шва для уточнения ее места нахождения, а также движение системы в шаговом режиме при применении дополнительного детектора в виде рентгеновской пленки, Целью изобретения является повыше- 40 ние производительности и эффективности контроля сварного шва тел типа вра(цения.
Поставленная цель достигается тем, что оно дополнительно содержит импульсный датчик обратной связи, блок обработки сигнала обратной связи. переключатель режима работы. блок памяти. узел сравнения позиции, узел сравнения скорости, узел сравнения опорной скорости, переключатель сигнала скорости. цифровой реверсив- 50 ный регулятор напряжения, тригc рр
Шмитта. цифровой компаратор, элемент
ИЛИ и одновибратор, транспорт»<ая система выполнена В виде г»оворотной платформы, линейно(О асинхронного двиг«31еля, 5 дискового злекTpOмагнитного тoрмоза и подшипникового узла, ffpUl4pM вертикальная ось повор(3тнои платформь< мех(3><и <ески соеди <е;« < осью импульсного датчика обратной связи. а Выход его соединен с вхоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины, а также качества сварного шва тел типа врашения.
Известно устройство для контроля толщины сварного шва (авт.свМ264703, кл. G
01 В 15/02, 1980), состоящее из излучателя, приемника и электромагнита. Оно снабжено исполнительным приемником излучения, включенным дифференциально с основным и непосредственно с воспринимающим излучение источником.
Недостатком известного устройства является прохождение пучка частиц двухкратно через контролируемое изделие. что дает неправильные сведения о толщине сварного шва, а также не позволяет определить место дефекта шва, Кроме того, результат измерений зависит от скорости движения материала и пульсация скорости вносит дополнительную погрешность в измерение толщины сварного шва.
Известно также устройство для контроля толщины и качества сварного шва (1), состоящее из источника излучения, транс5
25 дом блока обработки сигнала обратной связи, первый выход блока Обработки сигнала обратной связи соединен с информационным входом переключателя режима работы, второй вход которого является управляющим входом запись-позиционирование; выход переключателя режима работы соединен с первь<м входом блока памяти, второй соединен через триггер Шмитта с выходом детектора. а третий вход является управляющим входом запись-позиционирование, выход оперативно-запоминающего устройства соединен с первым входом узла сравнения позиции, а второй вход узла сравнения позиции соединен с выходом перекл»очателя режима работы; третий вход
его предназначен для установки кода допускаемой погрешности позиционирования; первый выход узла сравнения позиции соединен с первым входом узла сравнения скорости, а второй выход его соединен с третьим входом переключателя си(н:<ла скорости и с третьим входом цифрового реверс е»
3 ретий Выход его соединен с дисков»»м злектромагнитнь<м тормозом: «3ь>ход цифрового реверсивного регулятора напряжения соединен с линейнь(м асинхронным двигателем, при этом на вход детек»ора излуч 3ния через контролируемый c()bpKT подэ(3тся Оптическии сигнал OT исто <ника из(»уч»:.н»1я, В выход детектора излучения соединен с В1оpb(M Входом сис;(<мь< изме«>г. н115< 3»>:Фек!ОВ.
f1pp»3ый Вход которого СОединен с в«оp», Вь<ходом бл(3ка (>брабо» ки сигнала ОГ ра((<ой A«35» 3N, а Выход СО<3Д»1 Н<- l< (. 51311е()<< 1(ill Н» (м (<р(<б(3(ки сиг»< (nв Обрл(< о<3 oпяз» (ОС«ОИ(51. 3 «. > T!<<>(»(:3 КОДЛ (((Х3»1>1,<(l. >!i!f 51
СкГ((3,<((OM(.» 55 кода скорости. с <егчика хранения кода скорости, тактового ген ратора, инвертора и триггера, причем первый выход импульсного датчика обратной связи соединен с входом счетчика кода позиции. с первым входом логического элемента И, с входом инвертора и с первым входом триггера; второй выход импульсного датчика обратной связи соединен с вторым. входом триггера: второй вход логического элемента И соединен с первым выходом тактового генератора, а выход его — с первым входом счет <ика формирования кода скорости, а второй вход его соединен с вторым выходом тактового генератора: выходная шина счетчика формирования кода скорости соединена с первым входом счетчика хранения кода скорости, второй вход которого соединен с третьим выходом тактового генератора, а выход инвертора соединен с третьим входом триггера. Переключатель сигнала скорости состоит из многовходового логического элемента И опорной скорости. многовходового логического элемента ИЛИ, инвертора, силового ключа и триггера, причем первый вход много входового логического элемента И основной регулируемой скорости соединен с выходом узла сравнения скорости, а второй вход его соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход его — с первым входом многовходового логического элемента ИЛИ; первый вход многооходового логического элемента И опорной скорости соединен с выходом узла сравнения опорной скорости, второй вход его соединен с выходом инвертора, а выход его соединен с втоРЫМ ВХОДОМ МНОГОВХОДОВОГО ЛОГИЧЕСКОГО элемента ИЛИ; первый вход логического элемента ИЛИ соединен с третьим выходом блока обработки сигHRflB обратной связи, второй вход его соединен с вторым выходом узла сравнения позиции, а выход его соединен с вторым входом многовходового логического элемента И основной регулируемой скорости и входом иноертора, управляющий оход силового ключа соединен с вторым выходом узла сравнения позиции. а вход триггера соединен с вторь>м выходом узла сравнения позиции. Блок памяти выполнен о виде ОЗУ, счетчика. однооибратора и блока задания адреса, счетный вход счетчика является вторым входом блока памяти. вход сброса соединен с выходом одновибратор». а об<ход — с адре<:ным входом ОЗУ, вход данных ОЗУ является пероь<м входом блока пал<яти, а вход переключения режима p;,I;îò6> p>In< 45 об<ход блока за зния с<лГРГ;> с», .: с "> ( адресным входом ОЗУ, На фиг,1 представлена структур I сx".. ма предлагаемого ус ройст,:.oI I I о1э щины сварного шва; на .,1<1 г,2 - блок обработки сигнала обратной связи;,Ia фиг.3 — переключатель сигнала скорости: ><а ",;иг,4 — траектория процесса позиционирования; на фиг.5 — принцип работы -.актового генератора; на фиг.6 — принцип работы узла определения направления вращения (блоки 2 l, 22); на фиг.7 - блок формирования адреса ячейки ОЗУ. Устройстводля контроля толщины соарного шва включает поворотную платформу 1, индуктор 2 линейной асинхроннои машины, вертикальную ось с под><>ипниковь<м узлом 3. импульсный датчик 4 обратной связи. дисковый электромагнитный тормоз 5, источник б излучения, детектор 7 излучения. блок 8 обработки сигнала обратной связи. переключатель 9 режима оабпты. оперативное запоминающее устройство 10, узел 11 сравнения позиции, узел 12 сравнения скорости, узел 13 сравнения опорной скорос1l1, переключатель 14 сигнала скорости, цифровой реверсивнь<й регулятор 15 напряжения, счетчик 16 кода позиции. логическ.,I< элемент и 17, счетчик 18 кода скорости, счетчик 19 хранения кода скорости, тактовь<й генератор 20. инвертор 21, триггер 22, многовходовый логический элемент И 23 основной РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТИ, Л1НОГОхОДОВЫй ЛОгический элемент И 24 опорной скорости, многовходовый логический элемент ИЛИ 25, логический элемент ИЛИ 26, инвартор 27, силовой ключ 28, триггер 29, процесс торможения в заданной зоне 30 позиционирования, процесс торможения вне заданной зоны 31 позиционирования, система 32 измерения дефектов, измерительный счетчик 33 дефектов, одновибратор 34, счетчик 35. оперативно-запоминающее устройство Зб, цифровой компаратор 37, элемент ИЛИ 38. одновибратор 39, Устройство для контроля толщины c>l;.IÐного шва работает следующим образом. Индуктор 2 линейного асинхронного двигателя (фиг.1) закреплен ><а непод>«1 яном оснооании. Вторичнь<м злел1е><то>1 являетсяя поворотная г<латформа 1. которая приводится в движение злектромаг><>1>> 1839229 которых зависит от скорости вращения поворотной платформы, Выходной сигнал (R виде прямоугольных импульсов) от импульсного датчика 4 поступает на вход блока 8 обработки сигнала обратной связи(фиг.2), Счетчик 18 выдает код местонахождения платформы Nn, который поступает на вход переключателя 9 режима работы. Переключатель 9 режима работы переключается от сигнала э/и, Сигнал з/и (запись-позиционирование) поступает от тумблера и переклю ателя вручную при переходе от записи дефектов на позиционирование их (или наоборот). Блок 9 содержит оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), управляемые от сигнала з/п. Код скорости вращения платформы Н, вырабатывается при помощи логического элемента И 17, счетчиков 18, 19 и тактового генератора 20. Работу уела описывает фиг.5. Сигнал направления вращения xi определяется при помощи узла полярности, состоящего из инвертора 21 и триггера 22 (фиг.6). Для записи параллельного кода местонахождения дефектов контролируемого шва применено оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 10, которое работает соответственно по команде запись-позиционирование (з/и). Формирователь адреса ячейки ОЗУ, находящийся в устройстве 10. показан на фиг.7 При записи координат дефектов на .вход ОЗУ 36 запись/считывание подается логический уровень записи, на вход данных О-код позиции Ni — адресный вход А соединен с выходом счетчика 35, на вход С которого подается сигнал от одновибратора 39. Вход э/и устройства 10 соединен также с входом одновибратора 34. которые при перехода режима работы э/и генерирует короткий импульс для установки логического "0" на всех выходах счетчика. В режиме записи вращается платформа постоянно и код обнаруженных дефектов Мп записывается в 03У, В режиме позиционирования из 03У выдается код Nqn местонахождения дефекта. Коды выдаются или записываются по команде 3/и. Последовательность записи кодов обеспечивается автоматически при обнаружении дефекта (сигнал t,„). Последовательность выдачи кодов (например, при дискретном режиме контроля) обеспечивается вручную или автоматически (от рентгеновской аппаратуры или от электропривода) рез сигнал tn. Код N. является задающим ;одом положения, по которому управляется п<>воротна i внформа. В узел 11 сравнения позиции код местонахождения дефекта N., код местонахождения платформы йв и допускаемая ошибка позиционирования I iN 10 потенциал логического нуля. На входы узла 12 сравнения скорости подаются коды отклонения по позиции ЖЧл код задания скорости N>c и код обратной связи Np. В узле 12 вырабатывается код 15 отклонения скорости, который подается на первый вход переключателя 14 сигнала сКорости. На входы узла 13 сравнения опорной скорости подаю гся код обратной связи Np u 20 код задания опорной скорости К рв,. На выходе узла 13 вырабатывается код отклонения от опорной скорости hNop p,, который подается на второй вход переключателя 14. 25 Переключатель 14 сигнала скорости {фиг,3) состоит из многовходовых логи«еских элементов 23 и 24, на входы которых подаются соответственно сигналы Л N, и ЬМ Л Ngop ii, через логический элемент ИЛИ 26 открывается элемент 23 и скорость вращения стабилизируется по сигналу отклонения hflp. В режиме позиционирования. когда дефект находится в заданной зоне. т.е. AN
N? ЖЧл?п,с. На выходы элементов И 23 и 24 подключен логический элемент И>1И 25, с . выхода которого на вход цифрового ревер45 сивного.регулятора 15 напряжения подается код управления Му„р.. При выходе дефекта контролируемого шва из зоны позиционирования переключается триггер 29, меняется логический уровень сигнала х?, реверсируется регулятор 15, т.е. направление вращения платформы. Меняется логический уровень сигнала х1, включается элемент И 24. Платформа вращается обратно со скоростью и?<,
Триггер 29 работае< следующим пбра зом. Если эффект не находится в заданном интервале, сигнал на третьем входе пере ключателя 14 ик ° с,т уровень О. При п<,pi хпд» сигнала (гот 0 при, i "i< .>Bi <и f(?и< Г
18392?9 переключается, справочник по интегральным микросхемам Б.В.Тарабрин и др,2-ое изд., перераб.и доп.- M. Энергия, 1981, с.388). При входе дефекта контролируемого шва иэ зоны позиционирования меняется логический уровень сигнала (J от 1 до р. триггер переключается и реверсируется регулятор 15 (фиг.1). Для обеспечения работы триггера 29 в данном режиме его входы I, k и S подключены к шине питания. а вход R соединен с выходом одновибратора 39, Такое включение входа R обеспечивает одинаковое начальное состояние перед каждым позиционированием дефекта. Силовой элемент ИЛИ 28 предназначен для включения дискового электромагнитного тормоза 5 при попадании дефекта в зону позиционирования, т.е. при гт =1. Детектор 7 излучения через контролируемый обьект оптически связан с источником б излучения. Выходной сигнал детектора подается на второй вход системы 32 измерения дефектов, на первый вход которого подается сигнал обратной связи по скорости Nr. Выход системы измерения дефектов соединен с входом измерительного счетчика 33 дефектов. Наличие дефекта показывает код на выходе счетчика 33. Измерительная часть устройства (блоки б, 7, 33) построены аналогично прототипу (звт.св,¹ 829448) за исключением того. что в цифровом компзраторе 37 происходит сравнение кодов голщины детали; кодом Мд„,1,,з, который определяет допустимое отклонение толщины детали (например. начиная от Ядер. =— Кде4.з. начинается брак). При от(формула изобрегения 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛ- ЩИНЫ СВАРНОГО ШВА. содержащее источник излучения, детектор излучения, систему измерения дефектов, измерительный счетчик дефектов и транспортную систему, отличающееся тем. что, с целью повышения производительности и эффективности контроля, оно дополнительно содержит импульсный датчик обратной связи, блок обработки сигнала обратной связи, переключатель режима работы, блок памяти, узел сравнения позиции, узел сравнения скорости, узел сравнения опорной скорости, переключатель сигнала скорости, цифровой реверсивный регулятор нап ряжения, триггер И. митта, цифровой компаратор, элемент ИЛИ и одновибратор, транспортная система выполнена в виде поворотной платформы линейного асинхронного двигателя. дискового электромагнитного тормоза и подшипникового узла, клонении толщины детали or, ne-с-» о. изменяется выход компаратор . 3?» поьч .iv.ется сигнал записи t;(, который передается в элемент ИЛИ 38. Элемент 38 необход»м для 5 того, чтобы переда-ь в одно.-." ратор 39 также сигнал, позиционирования 1п. Сигнал t, получается в ручном режиме при помощи включения тумблера, а в автоматическом режиме — при дискретном цик "e контроля от 10 включения и выключения электропривода плзтформы. На фиг.4 изображен процесс позиционирования. При включении электропривсда скорость вращения возрастает до скорости 15 o)>, заданной кодом N3. При попадании дефекта в зону позиционирования Л Nrton.n. включается опорная скорость овал. В пункте, заданном кодом N><, выключаются индуктор 2 и включается тормоз 5. По зоне 30 20 производится остановка платформы, Зона 31 изображэ т случай, когда позиционировзнный дефект выходит за пределы зоны Л одоп.п. На фиг.5 изображена работа тактового 25 генератора 20. В течение времени Л tt формируется код N, на выходе счетчика 18 формирования кода скорости. В момент времени тз код N< передается на выход счетчика 19 хранения кода скорости. В момен г 30 времени t, возвращается счетчик 18 R исходное положение. (56) Авторское свидетельство СССР M 629448, кл. G 01 В 15/02. 197о. 35 вертикальная ось поворотной платформы 40 механически соединена с осью импульсного датчика обратной связи, а выход его соединен с входом блока обработки сигнала обратной связи, первый выход блока обработки сигнала обратной связи соединен с 45 информационным входом переключателя режима работы, второй вход которого является управляющим входом "Запись - позиционирование", выход переключателя режима работы соединен с первым входом 5р блока памяти, второй вход соединен через триггер Шмитта с выходом детектора, третий вход является управляющим входом "Запись - позиционирование", выход orleрацион ного запоминающего устройства 55соединен с первым входом узла сравнен..ния позиции, а второй вход узла сравнения позиции соединен с выходом переключателя режима работы, третий вход его предназначен для установки кода допускаемой погрешности позиционирования, первый 1633229 12 выход узла сравнения позиции соединен с первым входом узла сравнения скорости. а дом тактового генератора, выходная шина второй выход его соединен с третьим вхо- счетчика формирования кода скорости сое«дом переключателя сигнала скорости и с динена с первым входом счетчика хранетретьим входом цифрового реверсивного 5 ния кода скорости, второй вход которого регулятора напряжения, на второй вход уз- соединен с третьим выходом тактового гела сравнения скорости подается код зада- нератОра, а выход инвертора соединен с ваемой скорости, а на третий вход его третьим входомтриггера, подается код обратной связи по скорости, 3. Устройство по п.1, отличающееся выход узла сравнения скорости соединен с 10 тем, что переключатель сигнала скорости первым входом переключателя сигнала состоит из многовходового логического скорости, при этом на первый вход узла элемента И основной регулируемой скоросравнения опорной скорости подается код сти, многовходового логического элемента обратной связи по скорости, à íà еТороА И опорной скорости, многовходового логивход его подается код задаваемой опорной 15 ческого элемента ИЛИ, инвертора, силовоскорости, выход узла сравнения опорной ro ключа и триггера, причем первый вход скорости соединен с вторым входом пере- многовходового логического элемента И ключателя сигнала скорости, а четвертый основной регулируемой скорости соединен вход переключателя сигнала скорости сое- с выходом узла сравнения скорости, втодинен с третьим выходом блока обработки 20 рой вход его соединен с выходом логичесигнала обратной связи, первый выход пе- ского элемента ИЛИ, а выход его - с реключателя сигнала скорости соединен с первым входом многовходового логическопервым входом цифрового реверсивного го элемента ИЛИ, первый вход многовхорегулятора напряжения, а второй выход дового логического элемента И опорной его соединен с вторым входом цифрового скорости соединен с выходом узла сравне25 реверсивного регулятора напряжения, ния опорной скорости, второй вход его сопричем третий выход его соединен с дис- единен с выходом инвертора, а выход его ковым электромагнитным тормозом, выход соединен с вторым входом многовходового цифрового реверсивного регулятора,на-30 логического элемента ИЛИ, первый вход пряжения соединен с линейным асинхрон- логического элемента ИЛИ соединен с ным двигателем, при этом на вход третьим выходом блока обработки сигнала детектора излучения через контролируе- обратной связи, второй вход его соединен мый объект подается оптический сигнал от с вторым выходом узла сравнения позиисточника излучения, а выход детектора 35 ции, а выход его соединен с вторым вхоизлучения соединен с вторым входом сис- дом многовходового логического элемента темы измерения дефектов, первый вход ко- И основной регулируемой скорости и вхоторого соединен с вторым выходом блока дом инвертора, управляющий вход силовообработки сигнала обратной связи, а вы- ro ключа соединен с вторым выходом узла ход - с измерительным счетчиком дефек- 40 сравнения позиции, а вход триггера соедитов, нен с вторым выходом узла сравнения Ro2. Устройство по п,1, отличающееся зиции, тем, что блок обработки сигнала обратной 4, Устройство по п.1, отличающееся связи состоит из счетчика кода позиции, тем, что блок памяти выполнен в виде опелогического элемента И, счетчика форми- 45 ративного запоминающего устройства рования кода скорости, счетчика хранения (ОЗУ) счетчика; одновибратора и блока закода скорости, тактового генератора, ин-. дания адреса, счетный вход счетчика явля-, вертора и триггера, причем первый выход ется вторым входом блока памяти, вход импульсного датчика обратной связи сое- сброса соединен с выходом: одновибратодинен с входом счетчика кода позиции, с 50ра, а выход-с адресным входом ОЗУ, вход первым входом логического элемента И, с данных ОЗУ является первым входом бловходом инвертора и первым входом триг- ка памяти. а вход переключения режима .гера, второй вход логического элемента И работы является управляющим входом соединен с первым выходом тактового ге- "Запись - позиционирование" блока памянератора, выход его - с первым входом 55ти и соединен с входом одновибратора, счетчика формирования крда скорости, а выход блока задания адреса соединен с второй вход его соединен с вторым выхо- адресным входом Q3Y.,Ъ Ъ! I 8.Л 9 р 9$ДЯ РУ ->- оп 1839229 РедакторС.Кулакова Заказ 3406 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101 pit Л л Составитель А.Кукрус Техред M.Mîðãåí Týë Корректор М.Ткач Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5
