Устройство для контроля изделий и материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N21/89 

|

00

:

со

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к устрой ствам для обнаружения дефектов на поверхности изделий в форме тел вра щения, а также на поверхности движу щихся листовых .материалов. По основному авт. св. № 934326 известно устройство для нераэрушающего контроля изделий и материалов, содержащее осветитель, фотопреобразователь с усилителем, блок электронной обработки и регистратор, при чем блок электронной обработки выполнен в виде выпрямителя, интегратора, пикового детектора, двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП источника эталонного напряжения, ге нератора опорной частоты, делителя частоты и блока вычислений, выход которого соединен с регистратором, а два входа - с соответствующими вы ходами АЦП, к тактовым входам которых подключен выход генератора опор ной частоты, причем второй тактовый вход одного АЦП соединен с выходом генератора опорной частоты че рез делитель частоты, первый его ин формационный вход соединен с выходом интегратора, а второй информаци онный вход вместе с первым информац онным входом другого АЦП,второй инф мационный вход которого соединен с источником эталонного напряясения,со динены с выходом пикового детектора вход которого соединен с входом интегратора и выходом выпрямителя, вход которого соединен с выходом усилителя 1. В устройстве излучение, отраженное от поверхности изделия, воспринимается фотопрербразователем и затем усиливается усилителем, в полученном сигнале присутствует как сиг нал о дефекте в виде импульса напря жения, так и шумовая составляющая, характеризующая общее состояние поверхности изделия в зоне контроля. После детектирования этого сигнала измеряется средний уровень шума вместе с сигналом от дефекта, а затем определяется отношение максимал ной амплитуды сигнала от дефекта к среднему уровню шума. Эта величина, Iвместе с максимальной амплитудой сигнала от дефекта, затем используется для вычисления безразмерного параметра Р, по которому производит ся отбраковка изделий. Однако установлено, что среднее значение сигнала составляет 10 50% величины интеграла . Это приводит к погрешности при измерении величины сигнал/шум. Для ряда дефектов, имеющих большую протяженность, либо при наличии большого количества дефектов на измеряемом участке поверхности, наличие в среднем урЯзв не шума среднего значения сигнала от дефекта приводит к уменьшению величины сигнал/шум в 1,5 - 2 раза, что в конечном итоге снижает точность контроля. Цель изобретения - повышение точности контроля. Указанная цель достигается теМ, что в устройство для контроля изделий и материалов, содержеицее осветитель, фотопреобразователь с усилителем, блок электронной обработки и регистратор, причем блок электронной обработки выполнен в виде выпрямителя, интегратора, пикового детектора, двух АЦП, источника эталонного напряжения, генератора опорной частоты, делителя частоты.и блока вычислений , выход которого соединен с регистратором, а два входа - с соответствующими выходами АЦП, к тактовым входам которых подключен выход генератора опорной частоты, причем второй тактовый вход одного АЦП соединен с выходом генерато а опорной частоты-через делитель частоты, первый его информационный вход соединен с выходом интегратора, а второй информационный вход вместе с первым информсщионным входом другого АЦП, второй информационный вход которого соединен с источником эталонного напрялсения, соединены с выходом пикового детектора, вход которого соединен с входом интегратора и выходом выпрямителя, вход которого соединен с выходом усилителя, введены кольцевой регистр сдвига, два элемента И, схема управления, элемент ИЛИ, два разнополярных компаратора с памятью и два аналоговых ключа, входы которых соединены с выходом усилителя, выход первого аналогового ключа соединен с входом выпрямителя, а выход второго - свходом разнополярных компараторов с памятью, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом схемы управления, выход первого элемента И соединен с йЫ первыми и AN+l последними входами установки в i N-разрядного кольцевого регистра сдвига, выход которого соединен с одним входом второго элемента И, другой вход последнего соединен с вторым выходом схемы управления, выход второго элемента И соединен с управляющим входом первого аналогового ключа, а управляющий вход второго аналогового ключа - с третьим выходом схемы управления. При таком конструктивном решении устройства контроля на первом обороте изделия при появлении импульса от дефекта производится запись

в текущий разряд кольцевого регистр сдвига с одновременной установкой в dN соседних разрядов справа и слева от текущего разряда, а на втором обороте изделия при помощи сформированного строба вырезается из сигнала фотопреобразователя сигнал от предлагаемого дефекта и производится вычисление безразмерного параметра Р, по которому производится отбраковка изделий.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы формирователя строба.

Устройство содержит осветитель 1, контролируемое изделие 2, фотопреобразователь 3, соединенный с усилителем 4, выход которого соединен с входами первого и второго аналоговых ключей 5 и 6. Выход второго аналогового ключа 6 соединен с входами разнополярных компараторов 7 и 8 с памятью, выходы которых объединяются на элементе ИЛИ 9. Выход элементащили 9 соединен с одним входом первого элемента И 10, выход которого соединен с ЛЫ первыми и дЫ+1 последними входами устаN-разрядного кольценовки в

вого регистра 11 сдвига. Другой вход первого элемента И 10 соединен с выходом схемы 12 управления. Выход кольцевого регистра 11 сдвига соединен с одним входом второго элемента И 13, другой вход которого соединен с вторым выходом схемы 12 управления

Выход элемента И 13 соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 5. Управляющий вход второго аналогового ключа 6 соединен с третьим выходом схемы 12 управления Выход первого аналогового ключа 5 соединен с выпрямителем 14, выход которого соединен с входами пикового детектора 15 и интегратора 16. Быасод пикового детектора 15 соединен с первым информационным входом АЦП 17 и с вторым информационным входом АЦП 18. Второй информационный вход АЦП 17 соединен с источником 19 эталонного напряжения. Выход генератора 20 опорной частоты через делитель 21 частоты соединен с вторым тактовым входом АЦП 18. Первые тактовые входы АЦП 17 и 18 соединены с выходом генератора 20 опорной частоты непосредственно. Выход инIтегратора 16 соединен с первым информационным входом АЦП 18. Выходы 17 и 18 соединены с соответствующими входами блока 22 вычислений, выход которого соединен с регистратором 23, в качестве которого может быть использована схема сравнения. Элементы 6-23 представляют собой блок электронной обработ;КИ.

Устройство работает следующим образом. .

Изделие 2, вращающееся в базирующем приспособлении, освещается осветителем 1. Отраженное излучение, модулированное профилем поверхности изделия 2, и изменение его коэффициента отражения воспринимается фотоприемником 3, преобраз-ующим оптический сигнал в электрический 24. Сигнал с фотоприемника 3 усиливается усилителем 4 и поступает на входы аналоговых ключей S и б. Далее процесс контроля разбивается на два этапа; сначала {на первом обороте изделия) формируется строб, а затем (на втором обороте изделия).из общего сигнала от поверхности изделия при помощи строба выделяются только сигналы от бездефектной поверхности. Для этого устройство 12 управления на первом обороте изделия 2 вьщает сигналы на открывание аналогового ключа б, аналоговый ключ 5 в это время закрыт. Сигнал с выхода аналогового ключа 6 поступает на разнополярные компараторы 7 и 8 с памятью. Опорное напряжение на компараторах 7 и 8 выбирается по величине несколько больше, чем среднестатистическая амплитуда составляющей шума, и подбирается экспериментальным путем. Сигналы с выходов ксяипараторов 7 и 8 объединяются элементом ИЛИ 9 и имеют вид 26. Затем они поступают на вход первого элемента И 10, на другой вход которого поступает сигнал со схемы 12 управления, разрешающий прохождение импульсов с компараторов 7 и В во время первого оборота изделия 2. Импульсы с выхода первого элемента И 10 поступают на первые ЛК и на последние AN-H входы установки в кольцевого регистра 11 сдвига. Количество разрядов кольцевого регистра 11 сдвига определяется по минимальной длительности импульса от дефекта и длительности одного оборота изделия по фор- 05

- ТдеФ

длительность одного оборота изделия, мс; минимальная длительность импульса от дефекта, мс.

Полученное значение N округляется до ближайшего целого числа в сторону увеличения. Количество добавляемых разрядовлЫ определяют опытным путем. Сдвиг информации в кольцевом регистре 11 сдвига и сброс памяти компараторюв 7 и 8 осуществляется подачей на них тактовых импульсов 2Ь с генератора такте вых импульсов (не показан), Частота тактовых импульсов определяется выражением . частота тактовых импульсов , кГц. После окончания первого оборота изделия 2 в кольцевом регистре 11 сдвига записана информация 27, пре назначенная для стробйрования перв го аналогового ключа 54 На втором обороте изделия 2 устройство 12 уп равления закрывает первый элемент И 10 и вторсй аналоговый ключ 6 и открывает вторШ элемент И 13. Про исходит ввдача. информации из кольцевого jperacTpa 11 сдвига через вт рой элемент И 13 на управлйюненй вход первого аналогового ключа 5. Таким образом прсшаволдатся строби рование исходного сигнала с фотопр образователя для вьщеления составляющей 28 шума. Сигнал с выхода пе вого аналогового ключа 5 поступает затем для дальнейшей обработки в элементы 14 - 23 блок-схемы, где производится вычисление безраз «ерн го параметра Р по выражению р -С макс 1 с акс зг Uc где .c пиковая амплитуда сигнала за время контроля, В; 19 Uj - среднее значение шума бездефектной поверхности для данного вида контролируемых изделий или . материалов без стробйрования, В; CUc - средний уровень шума за время контроля, В; К - весовой коэффициент, учиваю&щй степень влияния ка1ждого из слагаемых на величину безразмерного параметра. Вычисленное значение параметра Р сравнивается в регистраторе 23 с некоторым значением Pf,op при условии (,рС выхода блока 23 сравнения поступает сигнал на исполнительный механизм съема изделий. Изобретение позволяет осуществлять отбраковку изделий или материала по безразмерному параметру, который одновременно учитывает влияние амплитуды сигнала и отношения сигнал/шум, но при этом пределы изменеНИН соотнсдаения сигнал/шум значительно повькаается, что позволяет повысить точность контроля изделий и материалов по всем видам дефектов в среднем на 2,4%, а по дефектам типа: вмятины, складки, пятна, забоины, которые характеризуются значительной протяженностью, на 8%.

УСТРШСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ по авт.св. О 934326, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него ввецаены кольцевой регистр сдвига, два элемента И, схема управления, элемент ИЛИ, два разнополярных компаратора с памятью и два аналоговых ключа, входя котоptax сое динены с выходом усилителя, выход первого аналогового ключа соединен с входом выпрямителя, а выход второго - с входом раэнополярных компараторов с памятью, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого злемен-п И, другой вход которого соединен с выходом схемы управления, выход первого элемента И соединен с 4 К первыми и dN+1 последними входами установки в 1 N-разрядного кольцевого регистра сдвига, выход которого соединен с одним входом второго еглемента И, другой вход последнего соединен с вторым выходом схемы управления, выход второго элемента И соединен с управляющим входом перво- g го аналогового ключа, а управлякздий (Л вход второго аналогового ключа - с третьим выходом схеьи управления.

- 4-гтА-/ - 2

25

2В

гп п

27

J, .

1

фие.2

А