Контрольно-сортировочные автоматы. Виды. Устройство. Принцип действия.

Фотоэлектрические контрольно-сортировочные автоматы: Различают два основных вида контрольно-сортировочных устройств браковочные и сортирующие. Браковочные устройства распределяют готовые изделия или полуфабрикаты в зависимости от характеристик контролируемых параметров на две ("годные" и "брак") или три группы ("годные", "брак", "брак ").

Сортирующие устройства распределяют изделия на большое число размерных групп, например, при сортировке изделий по геометрическим размерам, конфигурации, качеству поверхности, цвету, твердости и многим другим параметрам. Принципы построения фотоэлектрических контрольно-сортировочных устройств могут быть рассмотрены на примере автомата для многодиапазонной сортировки деталей по геометрическим размерам.

Свет лампы через конденсор, диафрагму и объектив направляется на зеркало, укрепленное на спиральной пружине. Пружина, состоящая из двух половин, навитых в разные стороны, растягивается через угловую подвеску, которая может вращаться вокруг оси при воздействии измерительного стержня. При растягивании пружины зеркало поворачивается на угол, пропорциональный перемещению стержня. Луч света, отраженный от зеркала, направляется на блок фоторезисторов число которых равно количеству сортировочных групп.

В зависимости от размера контролируемой детали освещаются соответствующее деление шкалы визуального контроля и определенный фоторезистор блока. Фотоэлектрическое реле освещенного фоторезистора при этом включает исполнительный механизм соответствующей сортировочной группы. Здесь бегущий луч модулируется, отражаясь от расположенной вдоль шкалы зеркальной растровой решетки, после чего тороидальным зеркалом фокусируется на фототранзисторе. Импульсы от преобразователя поступают на счетно-коммутирующее устройство СК. В зависимости от числа зарегистрированных импульсов СК подает сигнал на один из записывающих органов 30, который вводит результат в определенный элемент памяти ЭП, выдвигая подвижный штифт. Считывающие органы СО в виде контактов расположены так, что выдвинутые штифты встречаются с ними в тот момент, когда изделие в транспортном устройстве Т находится над соответствующим данному размеру накопителем. Подобные автоматы сортируют изделия на десятки групп через несколько микрон с производительностью 5000 8000 шт. в час.

Контроль нескольких параметров и конфигурации деталей различной формы (многомерный контроль) позволяет осуществлять фотоэлектрическое браковочное устройство. Контролируемая деталь КД помещается между экраном электронно-лучевой трубки ЭЛТ и фото умножителем ФЭУ. Электронный луч трубки под воздействием сигналов блока развертки БР совершает возвратно поступательные перемещения в вертикальном направлении с частотой 50 Гц и одновременно перемещается в горизонтальном направлении с частотой 1 Гц.
На экране трубки при этом возникает светящаяся точка. Изображение этой точки оптической системой ОС фокусируется в плоскости контролируемого сечения детали КД. Двигаясь в вертикальном направлении сверху вниз, изображение светящейся точки сначала находится вне детали и освещает катод фото умножителей. При перемещении изображения точки в область детали засвечивание фото умножителя прекращается и появляется сигнал, который через блок формирования БФ направляется в двоичный счетчик ДЭС.

Вплотную к экрану трубки устанавливается прозрачная пластина П с двумя непрозрачными линиями, располагаемыми в соответствии с заданными нижним и верхним пределами поля допуска ниже и выше одной из линий контура изображения контролируемого изделия, полученного в определенном масштабе. Контур годной детали находится в пределах поля допуска, и свет от светящейся точки трубки при каждом вертикальном перемещении дважды прерывается и создает два импульса на входе счетчика: один при пересечении верхней линии поля допуска и второй при пересечении контура самой детали. Если контролируемые размеры детали превышают верхний предел поля допуска, то при каждом вертикальном перемещении светящейся точки создается только один импульс. Если же размер детали меньше нижнего предела поля допуска, то каждое вертикальное перемещение точки создает три импульса, поступающих в счетчик. Блок управления БУ в зависимости от числа, набранного счетчиком, обеспечивает соответствующее воздействие на исполнительный механизм ИМ сортирующего устройства. Фирмой "Оптрон" (ФРГ) созданы фотоэлектрические устройства для многомерного контроля размеров изделий, использующие мозаичные полупроводниковые устройства.

В фотоэлектрических системах автоматического контроля качества поверхности изделий для обнаружения трещин, раковин, включений и т. п. применяются ФЭР, реагирующие на изменение отражательных свойств исследуемой поверхности, вызванное дефектами. Поэлементный осмотр производится с помощью сканирующих устройств, поле зрения которых должно быть того же порядка, что и наиболее мелкий дефект, подлежащий обнаружению.

В качестве источников излучения таких систем, в частности систем для контроля поверхностей листовых материалов, проволоки и т. п., в процессе движения широко используются лазеры. Луч лазера направляется на сканирующее устройство, выполненное, например, в виде вращающегося зеркального барабана и обеспечивающее перемещение луча в направлении, перпендикулярном движению контролируемого изделия. Отраженный от изделия луч воспринимается фотоэлементом, подключенным к анализатору.
Анализатор выделяет переменную составляющую фототока, определяемую неодинаковостью контролируемой поверхности, выпрямляет ее и сравнивает с опорным напряжением постоянного тока или с сигналом, получаемым в результате отражения лазерного излучения от эталонной бездефектной поверхности. Получаемый сигнал используется для регистрации и приведения в действие исполнительного устройства, например пульверизатора, отмечающего краской бракованные участки, подлежащие удалению.

Автоматы для контроля и сортировки по цвету строятся по аналогичным принципам, но используют ФЭР, чувствительные к цвету (за счет применения светофильтров и фотоэлементов с соответствующими спектральными характеристиками). Такие автоматы, например, в пищевой промышленности разбраковывают по цвету яйца, отбирая отдельно желтые и белые, кофейные бобы, удаляя пережаренные, апельсины, отличая спелые, желтые плоды от незрелых, зеленых, контролируют белизну муки и др. Часто контроль изделий основывается на измерении электрической величины (или неэлектрической величины, предварительно преобразованной в электрическую), причем показателем исследуемого качества изделия является не одно какое-либо значение при регламентированных условиях, а характер его изменения во времени или в функции какого-либо иного параметра (например, частотные характеристики усилителей, генераторов, фильтров, микрофонов, различные характеристики полупроводниковых и электровакуумных приборов, давление в цилиндрах работающего двигателя внутреннего сгорания и т. п.).

Контролируемые характеристики в этих случаях целесообразно воспроизводить в виде кривых на экране электронного осциллографа (одно или двух лучевого). Если при этом снабдить экран маской из непрозрачного материала с вырезкой, соответствующей ходу кривых при плюсовом или минусовом допуске, то кривые, видимые на экране, соответствуют годным изделиям, что может быть использовано для отбраковки негодных изделий с помощью фотореле.