РЕНТГЕНОДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗАКАТОЧНОГО ШВА И СОДЕРЖИМОГО ДВИЖУЩИХСЯ НА ТРАНСПОРТЕРЕ КОНСЕРВНЫХ БАНОК

Полезная модель относится к области радиационной дефектоскопии, а более конкретно, к конструкциям устройств, предназначенных для обнаружения локальных дефектов в закаточном шве движущихся на транспортере консервных банок в условиях технологического процесса производства консервной продукции в автоматическом режиме. Установка может быть использована в рыбной, мясной, молочной, плодоовощной и других областях пищевой промышленности и сельского хозяйства, в том числе для контроля содержимого консервных банок и качества закаточного шва консервной продукции различного назначения.
Известно устройство для осуществления способа разрушающего контроля качества закаточного шва консервных банок, являющееся по своему назначению аналогом заявляемому, например, в составе малогабаритной циркульной пилы, с помощью которой вырезают фрагмент закаточного шва, и прибора (приспособления), например лупы или профильпроектора, для последующего визуального анализа и оценки качества профиля шва вырезанного и извлеченного фрагмента (см. ГОСТ 5981-88. Банки металлические для консервов. Технические условия. Приложение 3 «Контроль качества поперечного шва»).
Недостатком указанного аналога является безвозвратная потеря большого количества банок и готовой консервной продукции, а также весьма низкая достоверность результатов контроля по причине неточности измерений и субъективности визуальной оценки, кроме того, описанное устройство не позволяет заранее предотвращать сбои в работе закаточной машины.
Также известно устройство для дефектоскопии трубопроводов (см. патент РФ № 55141 на полезную модель, МПК G01N 23/18, опубл. 2006.07.27), являющееся по своему назначению аналогом заявляемому и включающее излучатель с источником питания и системой обслуживания и блок детектирования диагностирующего излучения, снабженный многоканальным регистратором с вычислительным устройством, при этом излучатель размещен внутри трубопровода, а блок детектирования - с его наружной стороны.
Недостатком указанного аналога является невозможность его использования для полноценного и качественного просвечивания закаточного шва консервных банок, в том числе по причине невозможности обеспечения надежности съемки шва по всей его высоте из-за того, что поверхность крышки банки находится в непосредственной близости от закаточного шва.
Кроме того, недостатком этого аналога является также ограниченная возможность его непосредственного использования для контроля содержимого консервных банок и качества консервной продукции, в том числе консистентности продукта, вида и размера кусочков, уложенных в банки, ввиду его (устройства) относительной сложности и неудобства в обращении.
Наиболее близким техническим решением по своему назначению и технической сущности к заявляемому, принятым в качестве ближайшего аналога-прототипа, является рентгенодефектоскопическая установка для контроля качества закаточного шва и содержимого консервных банок (см. патент РФ № 65649 на полезную модель, МПК G01N 23/00; A23L 3/00, опубл. 2007. 08.10). Указанная установка включает источник рентгеновского излучения и детектор для регистрации теневого изображения, заключенные в камеру радиационной защиты, устройство обработки и визуализации информации, а также устройства позиционирования банки в зоне контроля. Устройство позиционирования банки размещено между источником и детектором и выполнено по типу механического захвата, с возможностью перемещения и фиксации корпуса банки относительно линии прохождения излучения и последующего вращения банки вокруг своей оси.
Недостатком указанного аналога-прототипа является возможность проведения неразрушающего контроля качества закаточного шва и содержимого консервных банок только в статике и ручном режиме работы. При этом время контроля одной банки составляет около 5 мин. Рассматриваемый аналог-прототип не может быть также использован для экспресс-контроля движущихся с большой скоростью объектов (до 100 банок в минуту) в автоматическом режиме.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков аналога-прототипа, включая сокращение времени контроля, повышение надежности и качества съемки, а также - возможность работы его в автоматическом режиме в составе автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) консервного цеха.
Это достигается тем, что предлагаемая рентгенодефектоскопическая установка для автоматического контроля качества закаточного шва и содержимого движущихся на транспортере консервных банок, включающая источники рентгеновского излучения и детекторы для регистрации теневого изображения, заключенные в камеру радиационной защиты, устройство обработки и визуализации информации, а также устройства позиционирования банки в зоне контроля, в отличие от ближайшего аналога-прототипа, выполнена в виде двух взаимосвязанных модулей: модуля контроля качества шва и модуля контроля содержимого банок, каждый из которых снабжен источником излучения и детектором, при этом в первом модуле устройство позиционирования банки выполнено поворотным в виде барабана, кинематически связанного с шаговым электродвигателем и снабженного устройством фиксации банок, а барабан размещен на опорной плите, снабженной по периметру боковым ограждением, в котором выполнены сквозные вырезы, а во втором модуле устройство позиционирования банки выполнено в виде вертикального подъемника, снабженного линейным механическим приводом.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что в установке устройство обработки и визуализации информации выполнено в виде персонального компьютера или ноутбука, дополнительно снабженного печатающим устройством, например принтером.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что в установке устройство фиксации банок на барабане выполнено в виде планшайбы со сменными вращающимися роликами, закрепленными под углом 60°.
Кроме того, в установке по меньшей мере два, сквозных выреза бокового ограждения снабжены поворотными шторками.
В большинстве всех возможных вариантов конструкций установки линейный механический привод вертикального подъемника выполнен в виде или передачи винт-гайка, или реечной зубчатой передачи.
Возможен вариант выполнения конструкции установки, в котором оба устройства позиционирования банки дополнительно снабжены сенсорами.
Кроме того, возможен вариант выполнения установки, в котором компьютер снабжен блоком памяти с формированной в электронном виде базой данных эталонных значений закаточного шва и блоком памяти предусмотренных в электронном виде эталонных значений содержимого банок.
Возможен упрощенный вариант, в котором детектор выполнен в виде рентгеночувствительной линейки фотодиодов.
Кроме того, камера радиационной защиты выполнена из свинцового стекла.
В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции устройства осуществляют с использованием известных материалов и оборудования.
Примером конкретного выполнения одного из оптимальных вариантов заявляемой полезной модели является рентгенодефектоскопическая установка, предназначенная для неразрушающего экспресс-контроля качества закаточного шва и содержимого консервных банок при производстве рыбных, мясных и других консервов, действующий макет (опытный образец) которой впервые разработанный и изготовленный ОАО «Гипрорыбфлот» и ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» (Технопарк СПбГЭТУ), получил коммерческое наименование «РДУ».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на фиг. 1 которого схематично изображена рентгенодефектоскопическая установка для автоматического контроля качества закаточного шва и содержимого движущихся на транспортере консервных банок (вид сбоку) с «функционально» обозначенными основными элементами и узлами установки, на фиг.2 - тоже (вид сверху), без источника рентгеновского излучения и детектора для контроля качества закаточного шва.
Примером конкретного выполнения заявляемой рентгенодефектоскопической установки для автоматического контроля качества закаточного шва и содержимого движущихся на транспортере консервных банок является установка, состоящая из двух взаимосвязанных модулей: модуля контроля качества закаточного шва и модуля контроля содержимого банок. Модуль контроля качества шва содержит источник рентгеновского излучения 1, состоящий из излучателя рентгеновского излучения (на чертеже не показано) с источником питания (на чертеже не показано) и пультом управления его работой (на чертеже не показано), детектор 2, выполненный в виде рентгеночувствительной линейки фотодиодов и предназначенный для регистрации «теневого» изображения закаточного шва 3 банки 4, которая (4) размещена на поворотном барабане 5, снабженным планшайбой 6 со сменными вращающимися роликами 7, установленными под углом 60° относительно друг друга и предназначенными для закрепления (фиксации) банки 4. Источник рентгеновского излучения 1 и детектор 2 размещены в камере радиационной защиты (на чертеже не показано), которая выполнена из свинцового стекла. Барабан 5 установлен на опорной плите 8 и кинематически связан с шаговым электродвигателем 9. По периметру барабана 5 установлено боковое ограждение 10, высота которого (10) не превышает высоту банки 4. В боковом ограждении 10 выполнены сквозные вырезы 11 и 12. Вырез 11 предназначен для передачи банки 4 с загрузочного конвейера, например, ленточного транспортера 13 на барабан 5, а вырез 12 предназначен для передачи банки 4 с барабана 5 на разгрузочный конвейер, например, ленточный транспортер 14. В ограждении 10 также выполнены два сквозных выреза (на чертеже не показано), снабженных поворотными шторками 15 и 16 соответственно, каждая из которых (15 и 16) снабжена приводами 17 и 18 соответственно, предназначенными для их (15 и 16) автоматического открывания (закрывания), кинематически связанными с шаговыми электродвигателями (на чертеже не показано). Вырез, закрытый шторкой 15 предназначен для удаления бракованных банок 4 с барабана 5, а вырез закрытый шторкой 16 предназначен для передачи банок 4 с барабана 5 на вертикальный подъемник 19, выполненный в виде кассеты, внутри которой размещен линейный механический привод 20, выполненным, например, по типу передачи винт-гайка. Подъемник 19 размещен между источником рентгеновского излучения 21, состоящим из излучателя рентгеновского излучения (на чертеже не показано) с источником питания (на чертеже не показано) и пультом управления его работой (на чертеже не показано) и детектором 22, выполненный в виде рентгеночувствительной линейки фотодиодов и предназначенный для регистрации «теневого» изображения содержимого банки 4. Источник рентгеновского излучения 21 и детектор 22 размещены в камере радиационной защиты (на чертеже не показано), которая выполнена из свинцового стекла. Для вращения банки 4 вокруг своей вертикальной оси при проверки качества шва 3 предусмотрен обрезиненный вращающийся ролик 23, кинематически связанный с автономным бесколлекторным двигателем (на чертеже не показано). Для определения место расположения банки 4 на барабане 5 и в подъемнике 19 предусмотрены сенсоры (на чертеже не показано). Установка также снабжена устройством обработки и визуализации информации, которое выполнено на базе (в виде) персонального компьютера (на чертеже не показано), который снабжен блоком памяти с формированной в электронном виде базой данных эталонных значений закаточного шва и блоком памяти предусмотренных в электронном виде эталонных значений содержимого банок и к которому подключены детекторы 2, 22, и печатающее устройство, например принтер (на чертеже не показано). Кроме того, компьютер (на чертеже не показано) подключен к устройству управления закаточной машиной (на чертеже не показано).
Все вышеупомянутые основные узлы (приборы и устройства) и другие (не показанные и не обозначенные на чертеже) необходимые для функционирования установки отдельные комплектующие соединены между собой электрически согласно электросхеме установки (на чертежах не показано) и смонтированы на рамной конструкции (на чертеже не показано).
Эксплуатацию заявляемой рентгенодефектоскопической установки для автоматического контроля качества закаточного шва и содержимого движущихся на транспортере консервных банок вышеописанной конструкции осуществляют следующим образом.
Сначала банку 4 для проверки качества закаточного шва 3 направляют в модуль контроля качества закаточного шва. Для этого по ленточному транспортеру 13 банку 4 с закаточным швом 3 подают через сквозной вырез 11 ограждения 10 на барабан 5 до контакта с роликами 7. Затем путем поворота барабана 5 на угол 60° при помощи шагового электродвигателя 9 перемещают в зону контроля закаточного шва 3. Рентгеновское излучение, генерируемое источником излучения 1, проходит сквозь участок шва 3 банки 4, которая (4) расположена на определенном расстоянии от источника 1. При этом рентгеновское излучение неравномерно ослабляется элементами шва 3, в результате чего за швом 3 формируется его «теневое» изображение, которое, в свою очередь, регистрируется детектором 2 и в виде цифрового сигнала передается на соответствующий вход персонального компьютера (на чертеже не показано). При выполнении контроля шва 3 банку 4 вращают вокруг ее (4) вертикальной оси при помощи вращающегося ролика 23 таким образом, чтобы банка 4 совершила полный оборот, в результате чего на экране монитора персонального компьютера (на чертеже не показано) получают изображение всего шва 3 в реальном масштабе времени. Затем путем поворота барабана 5 на угол 60° при помощи шагового электродвигателя 9 перемещают банку 4 из узла контроля закаточного шва 3. Одновременно с перемещением банки 4 из зоны контроля закаточного шва 3 с помощью программного обеспечения персонального компьютера (на чертеже не показано) производят сравнительный анализ полученных основных параметров шва 3 с заранее заданными в электронном виде эталонными значениями последних, в результате чего осуществляют «интеллектуальную» отбраковку некачественных швов 3, выдачу соответствующих команд на управление и настройку закаточной машины (на чертеже не показано), на ведение протокола событий и вывод информации на экран монитора персонального компьютера (на чертеже не показано) и печатающее устройство в виде принтера (на чертеже не показано). Если шов 3 некачественный, то при следующем повороте барабана 5 на угол 60° при помощи шагового электродвигателя 9 по команде открывают шторку 15 при помощи привода 17 и банку 4 через сквозной вырез (на чертеже не показано) по инерции сбрасывают с барабана 5, например в контейнер (на чертеже не показано). Если банка 4 не бракованная, то дважды осуществляют поворот барабана 5 (поворачивают барабан 5 на угол 120°)
и банку 4 через сквозной вырез 12 по инерции направляют на транспортер 14. Контроль положения планшайбы 6 с роликами 7, закрепленной на барабане 5, и наличие банки 4 в зоне контроля осуществляют при помощи сенсоров (на чертеже не показано).
Если есть команда на проверку содержимого банки 4, например, каждой десятой банки, то ее (4) направляют в модуль контроля содержимого банок. Для этого при следующем повороте барабана 5 на угол 60° при помощи шагового электродвигателя 9 по команде открывают шторку 16 при помощи привода 18 и банку 4 через сквозной вырез (на чертеже не показано) направляют в вертикальный подъемник 19 модуля контроля содержимого банки 4, осуществляя при этом поворот банки 4 на 90° (см. фиг.1). Затем при помощи привода 20 перемещают банку 4 в зону контроля ее содержимого. Рентгеновское излучение, генерируемое источником излучения 21, проходит сквозь банку 4, при этом рентгеновское излучение неравномерно ослабляется в результате чего за банкой 4 формируется ее «теневое» изображение, отображающее консистентность продукта, вид и размеры кусочков, которое (изображение), в свою очередь, регистрируется детектором 22 и в виде цифрового сигнала передается на соответствующий вход персонального компьютера (на чертеже не показано). На экране монитора персонального компьютера (на чертеже не показано) получают изображение содержимого банки 4 в реальном масштабе времени. По результатам сравнительного анализа содержимого банки 4, выполненного при помощи программного обеспечения персонального компьютера (на чертеже не показано), включающего заранее заданные в электронном виде эталонные значения содержимого банок, осуществляют «интеллектуальную» оценку содержимого банки 4, выдачу соответствующих команд на ведение протокола событий и вывод информации на экран монитора персонального компьютера (на чертеже не показано) и печатающее устройство в виде принтера (на чертеже не показано). Затем банку 4 перемещают при помощи привода 20 из зоны контроля содержимого банки вниз. Если содержимое банки 4 не соответствует эталонным значениям, то ее (4) удаляют, например, при помощи оператора в контейнер (на чертеже не показано). Если содержимое банки 4 соответствует эталонным значениям, то ее (4) направляют на транспортер 14 при помощи, например, наклонного транспортера (на чертеже не показано).
Заявляемая полезная модель позволяет сократить время контроля закаточного шва банок (обеспечивается скорость контроля закаточного шва - до 100 банок/мин.), повысить надежность и качество съемки, а также обеспечить возможность работы установки в автоматическом режиме в составе АСУ ТП консервного цеха.