Автоматизована система радіаційного контролю матеріалів у технологічному потоці

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена створенню автоматизованої системи радіаційного контролю матеріалів, які переміщуються у технологічному потоці. Основна ідея полягає в тому, щоб контроль якості здійснювався без зупинки виробничої лінії: матеріал проходить через зону вимірювання, джерело випромінювання діє на нього, детектор фіксує змінений сигнал, а електронна система оброблення визначає, чи відповідає матеріал заданим параметрам. Актуальність роботи зумовлена тим, що сучасне виробництво дедалі частіше працює у безперервному або малозупинному режимі, де затримка контролю, ручна перевірка або відбір проб знижують продуктивність і не дозволяють оперативно реагувати на відхилення. Радіаційний контроль є доцільним для таких умов, оскільки він дозволяє безконтактно та неруйнівно оцінювати товщину, густину, однорідність, наявність внутрішніх дефектів, включень або неоднорідностей у матеріалах. У першому розділі роботи обґрунтовано належність розроблюваної системи до засобів неруйнівного радіаційного контролю. Показано, що патентний та інформаційний пошук доцільно виконувати за напрямами, пов’язаними з дослідженням матеріалів із використанням хвильового або корпускулярного випромінювання, вимірюванням іонізуючого випромінювання, визначенням товщини та густини матеріалів, а також із автоматизованим обробленням вимірювальних сигналів. У роботі розглянуто основні методи радіаційного контролю матеріалів: метод проходження випромінювання крізь матеріал, метод зворотного розсіювання, радіографічний метод і томографічний контроль. Для потокового контролю найбільш придатним визначено підхід, за якого джерело випромінювання і детектор розташовуються по різні боки від матеріалу, а зміна інтенсивності сигналу після проходження крізь матеріал використовується для оцінювання його параметрів. Конструктивна особливість запропонованої системи полягає в інтеграції вимірювальної, керувальної, інформаційної та захисної частин в єдину автоматизовану систему. Вимірювальна частина забезпечує реєстрацію сигналу від детектора, керувальна частина порівнює його із заданими межами, інформаційна частина відображає стан системи та матеріалу, а виконавчі механізми можуть подавати сигнал, зупиняти лінію, маркувати дефектну ділянку або вилучати непридатний матеріал із потоку. У розрахунково-конструкторській частині роботи розроблено структурну та електричну принципову схеми системи. Структурна схема охоплює джерело випромінювання, контрольну зону, детектор, блок підсилення та оброблення сигналу, мікроконтролерний або керувальний блок, індикатор, сигналізацію та виконавчі пристрої. Електрична принципова схема забезпечує технічну реалізацію оброблення сигналу, живлення, комутації, стабілізації напруги та керування основними вузлами пристрою. У роботі виконано розрахунок основних елементів схеми. Зокрема, розраховано витрати потужності на транзисторах пристрою контролю, параметри стабілізатора постійної напруги мікроконтролера та блок живлення пристрою керування. Ці розрахунки підтверджують можливість практичної реалізації електронної частини системи та забезпечують її стабільну роботу в заданих умовах експлуатації. У технологічному розділі розглянуто процес виготовлення друкованих плат, автоматизацію їх виготовлення, технологію монтажу елементів на плату, а також контроль і ремонт виробів із поверхневим монтажем. Практична реалізація передбачає підготовку друкованої плати автоматизованої системи радіаційного контролю, правильне компонування електронних елементів, контроль якості паяних з’єднань і можливість подальшого ремонту або заміни несправних компонентів. У розділі охорони праці проаналізовано небезпечні та шкідливі фактори, які можуть виникати під час роботи в приміщенні проєктного відділу та під час експлуатації електронного обладнання. Основну увагу приділено електробезпеці, радіаційній безпеці, організації робочого місця, режиму праці за комп’ютером, мікроклімату та забезпеченню нормативних параметрів виробничого середовища. Встановлено, що всі фактори, крім температури повітря в теплий період року, відповідають нормативним значенням, тому запропоновано модернізацію системи кондиціонування. Практичні результати роботи відрізняються від найближчих аналогів тим, що система орієнтована саме на контроль матеріалів у технологічному потоці без зупинки виробництва, а не на вибірковий лабораторний або ручний контроль. У конструктивному плані вона поєднує джерело випромінювання, детектор, блок оброблення, індикацію, сигналізацію й виконавчі механізми; у технологічному плані передбачає виготовлення електронного вузла на друкованій платі; у соціо-екологічному плані зменшує контакт персоналу з небезпечними зонами та кількість зіпсованих зразків; в економічному плані скорочує час виявлення браку, зменшує простої виробничої лінії та підвищує стабільність якості продукції. У результаті виконання кваліфікаційної роботи було розроблено автоматизовану систему радіаційного контролю матеріалів у технологічному потоці, яка дозволяє здійснювати безперервний неруйнівний контроль, підвищити достовірність оцінювання якості матеріалів, оперативно виявляти відхилення, зменшити вплив людського фактора, підвищити безпеку персоналу та створити умови для своєчасного прийняття керувальних рішень у виробничому процесі.