ОПТИЧЕСКИЙ СКАНЕР ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ ЗА КРАЕМ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к оптическим устройствам для определения пространственных и геометрических характеристик границы объекта контроля. Данное техническое решение предназначено для использования в автоматизированных технологических процессах, связанных с необходимостью слежения за краем объекта контроля и коррекции параметров контроля с учетом толщины и позиции по высоте данного объекта, в частности, при неразрушающем ультразвуковом контроле листового проката.
Из патентного документа RU 2298180 C2 известен датчик положения кромки листа, представляющий собой контактный механический сканер поверхности, действующий по рычажному принципу. Известное устройство не предназначено для измерения толщины листа и его позиции по высоте, а только реагирует на присутствие листа в заданной области. Кроме того, данное устройство имеет сложную конструкцию, крайне низкое быстродействие и требует трудоемкого обслуживания, что в целом делает его малоэффективным при автоматизированном контроле.
Наиболее близким аналогом настоящей полезной модели является устройство по патентному документу US 5325178 A, предназначенное для измерения размеров движущихся объектов и представляющее собой оптический сканер, в процессе работы которого осуществляется слежение за краем объекта контроля. Известный сканер содержит приемный оптоэлектронный элемент для измерения ширины объекта контроля и аналогичный элемент для измерения толщины данного объекта, позиционированные в соответствующих положениях. Однако известное устройство не позволяет измерить позицию объекта контроля по высоте.
Задачей является повышение эффективности оптического сканера, предназначенного для слежения за краем объекта контроля.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства.
Технический результат достигается благодаря тому, что в первом варианте своей реализации оптический сканер для слежения за краем объекта контроля содержит приемный оптоэлектронный элемент и техническое средство для позиционирования данного элемента, причем приемный оптоэлектронный элемент позиционирован так, что обеспечена возможность регистрации полного профиля поверхности края объекта контроля и профиля по меньшей мере части прилегающих поверхностей.
В частном случае сканер содержит устройство для обработки данных, электрически связанное с оптоэлектронным элементом и выполненное с возможностью вычисления толщины, положения в горизонтальной плоскости и позиции по высоте объекта контроля.
Также технический результат достигается благодаря тому, что во втором варианте своей реализации оптический сканер для слежения за краем объекта контроля содержит систему из двух или более приемных оптоэлектронных элементов, техническое средство для позиционирования данной системы с возможностью регистрации полного профиля поверхности края объекта контроля и устройство для обработки данных, электрически связанное с системой оптоэлектронных элементов и выполненное с возможностью вычисления толщины и положения объекта контроля в горизонтальной плоскости. Причем система из двух или более приемных оптоэлектронных элементов позиционирована так, что обеспечена возможность регистрации профиля по меньшей мере части прилегающих к краю объекта контроля поверхностей, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью вычисления позиции по высоте объекта контроля.
Полезная модель поясняется следующими графическими материалами.
Фиг. 1: принципиальная схема установки для ультразвукового дефектоскопического контроля листового проката.
Фиг. 2: контур отсканированного профиля ровного листа.
Фиг. 3: контур отсканированного профиля деформированного листа.
Осуществление полезной модели показано на примере установки для ультразвукового дефектоскопического контроля листового проката.
Объект контроля, представляющий собой стальной лист 1, расположен на устройстве 2 для перемещения листа 1 вдоль технологической линии. Устройство 2 представляет собой, например, транспортерную или конвейерную ленту. В непосредственной близи от верхней поверхности листа 1 находится по меньшей мере один измерительный ультразвуковой преобразователь 3 дефектоскопа. Для слежения за краем листа 1 установка снабжена бесконтактным оптическим сканером, основной рабочей частью которого является один приемный оптоэлектронный элемент 4 или система из ряда подобных элементов. На практике в качестве оптического сканера целесообразно использовать систему лазерного сканирования геометрии поверхности. Оптоэлектронный элемент 4 установлен под углом к краю листа 1, в случае системы из данных элементов их расположение в пространстве может быть любым подходящим, включая сканирование верхней и боковой поверхностей листа 1 отдельными элементами 4. Приемный оптоэлектронный элемент 4 и измерительный преобразователь 3 смонтированы на техническом средстве 5 для позиционирования, представляющем собой систему из направляющих, кареток, сервоприводов и контроллера. Приемный оптоэлектронный элемент 4 или их система, а также преобразователь 3, приводы технического средства 5 для позиционирования связаны с устройством 6 управления и обработки данных через соответствующие информационные и управляющие входы/выходы.
Если ширина объекта контроля постоянная, то оптический сканер расположен стационарно. В частных случаях возможно использование одного сканера для перекрытия всего возможного диапазона ширины объекта контроля или двух сканеров, размещенных с двух сторон от объекта контроля.
В процессе работы устройство 2 перемещает лист 1 в направлении, показанном на фиг. 1 стрелкой. При этом контролируемый край листа 1 последовательно пересекает сектор сканирования 7. Если диапазон ширины листа 1 очень большой, то оптоэлектронный элемент или элементы 4 перемещают перпендикулярно движению листа 1 для выбора наиболее подходящей позиции для оптического сканера.
Оптоэлектронный элемент или элементы 4 преобразуют изображение в электрические сигналы и цифровую форму. На основании полученных данных о полном профиле поверхности края объекта контроля и профилях по меньшей мере части прилегающих поверхностей устройство 6 вычисляет контур профиля 8, содержащий информацию о толщине H листа 1, положении его границы в горизонтальной плоскости l и позиции е по высоте во всей области сканирования 9. В случае, если край листа 1 приподнят над поверхностью устройства 2, то контур профиля 8 приобретает выступ 10, характеризующий позицию е листа 1 по высоте.
Широкой функционал настоящего оптического сканера в случае ультразвукового контроля листового проката используют следующим образом. На основании значения l перемещают преобразователь 3 точно к кромке листа 1 для ее контроля. В случае, если установка содержит ряд преобразователей 3, то в рабочее положение опускают только те из них, которые расположены над листом 1. В зависимости от величины H пересчитывают скорость ультразвука для более точного определения координат залегания дефектов. Если сумма S=e+H превышает критическое значение, то делают вывод о возникновении аварийной ситуации и прекращают дальнейший контроль.