Рентгентелевизионный дефектоскоп Советский патент 1984 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к области дефектоскопии и может быть использовано в области автоматического контроля качества сварных швов и околошовной зоны металлических конструкций .

Известно рентгенотелевизионное устройство контроля качества сварки, содержащее рентгеноаппарат, передающую телевизионную камеру с видеоусилителями, выход которых подкл ючен к видеоконтрольному устройству и схеме выделения сигнала от шва, один из выходов которой подключен к первому входу схемы вычитания, другой выход через интегратор к второму входу схемы вычитания, к третьему входу схемы вычитания подключен выход формирователя строба, выход схемы вычитания подключен к командному и исполнительному устройствам. Генератор синхроноимпульсов подключен к телевизионной камере, видеоконтрольному устройству и формирователю строба tl

Недостатком такого устройства является низкая надежность обнаружения дефектов малого контраста при наличии неравномерности толщины контролируемого объекта (валика прочности сварного шва). Так, уменьшение порога срабатывания схемы вычитания (компараторов ) приводит к выявлению склонов шва в виде ложных дефектов, а повышение порога - к пропуску малоконтрастных объектов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является peHTгенотелевизионный дефектоскоп, содержащий источник рентгеновского излучения, радиационно-оптический преобразовател изображения, телевизионную передающую камеру, выход видео которой при реализации устройства в виде цифрового устройства соединен с входами аналого-цифрового преобразователя и первым входом смесителя, содержащего на этом входе первую линию задержки, выход смесителя соединен с входом видеоконтрольного устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом второй цифровой линии задержки и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом второй цифровой лин задержки, компаратор содержит последовательнр соединенные схему вычитания и первое пороговое устройство,причем первый и второй входы компаратора являются уменьшаемым и вычитающим входами схемы вычитания, синхронизирующие входы аналого-цифрового преобразователя и второй цифровой линии задержки соединены с первым выходом синхрогенератора 2.Недостатком известного устройства является низкая надежность обнаружения в автоматическом режиме дефектов малого контраста при наличии неравномерности толщины контролируемого объекта (валика прочности сварного шва; а также зависимость надежности обнаружения от размеров дефекта. Так,при сравнимости ширины дефекта с шириной шва невозможно с помощью интегратора подавить сигнал дефекта, выделив сигнал идеального шва (спектры сигналов шва и дефекта сильно перекрываются), при этом уменьшение порога срабатывания компараторов приводит к выявлению склонов шва в виде ложных дефектов, а повышение порога - к пропуску малоконтрастных объектов.

Целью изобретения является повышение надежности контроля путем использования признака априорно известной последовательности чередования знака перепадов (градиентов) видеосигнала дефекта на определенном интервале времени, равном длительности видеосигнала дефекта максимальных размеров.

Поставленная цель достигается тем что рентгенотелевизионный дефектоско содержащий источник рентгеновского излучения, радиадионно-оптический преобразователь изображения, телевизионную камеру, выход видео которой соединен с входами аналого-цифрового преобразователя и первой линии задержки, выход первой линии задержки соединен с первым входом смесителя, выход которого соединен с входом видеоконтрольного устройтсва, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом второй цифровой линии задержки и уменьшаемым входом схемы вычитания, вычитающий вход которой соединен с выходом второй цифровой линии задержки, выход схемы вычитания соединен с входом первого порогового устройства, синхронизирующие входы аналого-цифрового преобразователя и второй цифровой линии задержки соединены с первым выходом синхрогенератора, дополнительно содержит второе пороговое устройство, первый универсальный регистр сдвига, трехвходовую схему И, многовходовую схему ИЛИ, число входов которой равно числу триггеров первого универсального регистра сдвига, группу двухвходовых схем И, число которых на единицу меньше числа триггеров первого универсального регистра сдвига, второй регистр сдвига, причем вход второго порогового устройства соединен с выходом схемы вычитания, а выход - с входом управления первого универсального регистра сдвига и первым входом трехвходовой схемы И, параллельные информационные входы первого универсального регистра сдвига соединены с шиной нулевого потенциала, а .его последовательный информационный вход соединен с выходом первого порогового устройства, прямые выходы триггеров первого универсального регистра сдвига соедийены с входами многовходовой схемы ИЛИ, а их инверсные выходы (кроме последнего) - с первыми входами схем И группы двухвходовых схем И, выход многовходовой схемы ИЛИ соединен с вторым входом трехвходовой схемы И, третий вход которой соединен с вторым выходом синхрогенератора, а ее выход соединен с входом установки в 1 первого триггера второго регистра сдвига и вторым входом первой схемы И в группе двухвходовых схем И, выход каждой i-й схемы И из группы двухвходовых схем И соединен с вторым входом следующей (1+1)-й схемы И в группе и с входом устанбвки в 1 соответствующего (i+l)-го триггера второ.го регистра сдвига, последовательный информационный вход второго регистра сдвига соединен с шиной нулевого потенциала, синхронизирующие входы первого и второго регистров сдвига соединены между собой и с первым выходом синхрогенератора, выход последнего триггера второго регистра сдвига соединен с вторым входом смесителя и является выходом устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема рентгенотелевизионного дефектоскопа} на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Рентгенотелевизионный дефектоскоп (фиг.1) содержит источник 1 рентгеновского излучения 1, излучение которого прои-сходит через сварной шов контролируемого объекта 2, радиационно-оптический преобразователь 3, передакицую телевизионную камеру 4, строки развертки которой расположены перпендикулярно направлению щва и выход которой соединен с входами аналого-цифрового преобразователя 5 и первой линии б задержки, длительность которой равна времени задержки обнару женин сигнала дефекта, выход линии б задержки соединен с входом смесителя 7, выход которого соединен с входом видеоконтрольного устройства 8, выход аналого-цифрового преобразователя 5 соединен с входом второй цифровой линии 9 задержки, длительность . которой равна длительности фронта видеосигнала дефекта,и с уменьшаемым входом схемы вычитания 10, вычитающий вход которой соединен с выходом линии задержки, выход схемы 10 вычитания соединен с входами первого 11 и второго 12 пороговых устройств, выход

первого порогового устройства 11 сое|динен с последовательным информационным входом первого универсального регистра 13 сдвига (число триггеров которого равно числу элементов разложвг ния видеосигнала дефекта максимальных размеров) ,параллельные информационные входы универсального регистра 13 сдвига соединены с шиной, нулевого потенциала, выход второго порогового устройства 12 соединен с управляющим

входом первого универсального регистра сдвига и nepRbUNt входом трехяхо-довой схемы И 14.

Прямые выходы первого универсального регистра 13 сдвига соединены с входами схемы ИЛИ 15, выход которой соединен с вторым входом трехвходовой схемы И 14, инверсные выходы, за исключением последнего, первого универсального регистра сдвига соединены с соответствующими первыми входами группы двухвходовых схем И 16 (число которых на единичу меньше числа триггеров первого универсального регистра сдвига), выход трехвходовой схемы И 14 соединен с вторым входом первой из групп двухвходовых схем И 16 и с входом установки в 1 первого триггера второго- регистра 17 сдвига, число триггеров которого равно числу триггеров первого универсального регистра сдвига, выход каждой 1-й из группы двухвходовых схем И соединен с вторым входом следующей (i +1)-й схемы И в группе и с входом

установки в

соответствующего

(i+l)-ro триггера второго регистра 17 сдвига, информационный последовательный вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, синхронизирующие входы первого 13 и второго 17 регистров сдвига соединены между собой и с синхронизирующими входами второй цифровой линии 9 задержки аналого-цифрового преобарзователя 5 и первым выходом синхрогенератора 18, третий вход трехвходовой схемы И 14 соединен с вторым выходом синхрогенератора 18, выход последнего триггера второго сдвигового регистра 17 соединен с вторым входом смесителя 7 и является выходом устройства.

Рентгенотелевизионный дефектоскоп работает следующим образом.

Рентгеновское излучение источника 1, проходя через контролируемый объект 2, создает на преобразователе 3 теневое изображение внутренней макроструктуры объекта. Это изображение воспринимается телевизионной камерой 4, строки развертки которой расположены перпендикулярно направлению шва на объекте контроля. Выходной видеосигнал камеры 4 поступает на вход линии 6.задержки и на вход аналогоцифрового преобразователя 5, где преобразуется в двоичный п-разрядный код С выхода.аналого-цифрового преобразователя 5 двоичный код, соответствующий отдельньли отсчетам видеосигнала, поступает на вход п-разрядной цифровой линии 9 задержки, длительность которой равна длительности фронта видеосигнала от дефекта, входной и выходной сигналы линии 9 задержки подаются на входы блока 10 вычитания, на выходе которого формируется сигнал пропорциональный градиенту (производной) видеосигнала. Выходной сигнал блока 10 вычитания подается на входы первого 11 и второго 12 пороговых устройств. Причем первое пороговое устройство 11 имеет положительный порог и срабатывает от положительных выбросов градиентного сигнала, второе пороговое устройство имеет отрицательный порог и срабатывает от отрицательных выбросов градиентного сигнала. Эпюрами 19 и 20 (фиг.2)обозначены временные диаграммы синхроимпульсов на первом выходе синхрогенератора (которыми синхронизируется аналого-цифровой преобразователь 5, вторая цифровая линия 9 задержки и первый 13 и второй 17 регистры сдвига) и i, временная йиаграл ма синхроимпульсов на втором выходе синхрогенератора, задержанных относительно первых на п рлпериода, эпюрой 21 - временная ди йграмма видеосигнала участка строки с дефектом (участок t - t ).Сигнал дефекта выглядит в виде положительного выброса на левом склоне видеосигнала шва. На фиг.2 эпюрами 22 и 23 обозначены временные диаграммы сигналов на выходах соответственно второго 12 и первого 11 пороговых устройств. На выходе первого формируется единичный сигнал при задержан ном положительном градиенте исходного видеосигнала, превышающем некоторый порог, на выходе второго - единичный сигнал при задержанном отрицательном градиенте исходного видеосигнала, меньшем некоторого порога. Как видно из фиг.2 (эпюры 21-23) сигнал дефекта характеризуется определенной последовательностью знака градиента, вначале при сканировании поступает положительный перепад (фиг. 2) эпюра 23, момент времени t-, ) , а затем отрицательный перепад (фиг.2, эпюра 22, момент времени t, 2} , данны признак используется для последующей селекции сигнала дефекта на выходе компараторов от сигналов склонов шва Это осуществляется следующим образом Выходной сигнал первого порогового устройства 11, соответствующий положительному перепаду исходного видеосигнала, через последовательный информационный вход заносится в первый универсальный сдвиговый регистр 13, число триггеров которого равно числу элементов разложения видеосигнала де фекта максимальных размеров .В момент времени 2 (фиг.2, эпюра 22) появления единичного сигнала на выходе вто рого порогового устройства 12 (момен появления отрицательного градиента видеосигнала дефекта) единичный сигнал с прямого выхода любого триггера первого универсального регистра 13 сдвига, соответствующий положительному градиенту видеосигнала дефекта, через схему ИЛИ 15 подается на второ вход схемы И 14, на первый вход которой подается единичный сигнал второго порогового устройства 12. В момент времени t (фиг.2, эпюра 20) синхроимпульс с второго выхода синхрогенератора 18 распространяется через третий вход схемь И 14 по группе двухвходовых схем И 16 до j-й (в данном примере до второй), на первом входе которой присутствует нулевой ч сигнал с инверсного выхода соответствующего триггера первого регистра 13 сдвига (задержанный сигнал, соответствующий положительному градиенту видеосигнала дефекта). С выходов схем И 16 синхроимпульс подается на входы установки в единичное состояние соответствующих триггеров второго регистра 17 сдвига. Причем число триггеров, установленных в единичное состояние, соответствует числу элементов разложения видеосигнала дефекта от положительного перепада (гради- ента) до отрицательного перепада (градиента) - в приведенном примере двум элементам, так на фиг.2 (эпюры 24-27) приведены временные диаграммы состояний первого, второго, третьего и четвертого триггеров второго регистра 17 сдвига. Таким образом, на втором регистре 17 сдвига восстанавливается пространственный сигнал дефекта. Единичный .сигнал, соответствующий отрицательному градиенту видеосигнала, с выхода второго порогового устройства подается также на управляющий вход первого универсального регистра 13 сдвига и переводит его в режим параллельной записи. С приходом следующего синхроимпульса на синхронизирующий вход первого универсального регистра 13 сдвига (фиг.2, момент времени tv, эпюра 19) в его триггеры по параллельным информационным входам записывается нулевой сигнал. При этом трехвходовая схема И 14 запирается по второму входу до появления следующего положительного градиента в видеосигнале . Восстановленный сигнал дефекта продвигается синхроимпульсами вправо по второму сдвиговому регистру 17 и с его последнего триггера подается на второй вход смесителя 7 и на выход дефектосцопа для управления. Исполнительными устройст- вами (отметчиком дефектов). На первый вход смесителя 7 подается задержанный в первой линии задержкиисходный видеосигнал, С выхода смесителя 7 видеосигналы теневого изображения микроструктуры контролируемого объекта и меток дефектов подаются на видеоконтрольное устройство 8 для контроля оператором. Использование введенных блоков и связей приводит к повышению надежности контроля качества сварных швов предлагаемым устройством по сравнению с известными. При этом в качест

ве дефектов будут выявляться положительные выбросы на видеосигнале шва, причем за счет использования признака априорной известной последовательности чередования знака перепада ( градиента) фронтов выброса видеосигнала дефекта на определенном интервале времени, основания склонов шва, имеющие перепад одного знака, не будут выявляться в виде ложных дефектов. Выявляемость дефектов в предлагаемом устройстве не зависит от длительности выброса, т.е. от размеров дефекта, а только от амплитуды перепада (градиента) фронтов видеосигнала дефекта и величины порога в пороговом устройстве. В известном

устройстве обнаружение дефектов в видеосигнале шва осуществляется путем сравнения задержанного видеосигнала с видеосигналом, усредненньгм на некотором интервале времени. При этом Выявляемость дефектов зависит от от-/ ношения длительности выброса сигнала дефекта и времени усреднения, а умень-. шение порога срабатывания компаратора с целью обнаружения малоконтрастных дефектов (амплитуда выброса видеосигнала дефекта мала) приводит к выявлении видеосигнала основания tx склонов шва в виде ложных дефектов. В предлагаемом устройстве указанные недостатки отсутствуют, что приводит .к повышению надежности контроля.

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий источник рентгеновского излучения, радиационнооптический преобразователь изображения, телевизионную камеру, выход видео которой соединен с входами аналого-цифрового преобразователя и первой линии задержки, выход первой линии задержки соединен с первым входом смесителя, выход которого соединен с входом видеоконтрольного устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом второй цифровой линии задержки и уменьшаемым входом схемы вычитания, вычитающий вход которой соединен с выходом второй цифровой линии задержки, выход схемы вычитания соединен с входом первого порогового устройства, синхронизирующие входы аналого-цифрового преобразователя и второй цифровой линии задержки соединены с первым выходом синхрогенератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, он дополнительно содержит второе пороговое устройство, первый универсальный регистр сдвига, трехвходовую схему И, многовходовую схему ИЛИ, число вхо,дов которой равно числу триггеров -, первого универсального регистра сдвига, группу двухвходовых схем И, число которых на единицу меньше числа триггеров первого универсального регистра сдвигаJвторой регистр сдвига, причем вход второго порогового устройства соединен с выходом схемы вычитания, а выхрд - с входом управления первого универсального регистра сдвига и первым входом трехвходовой схемы И, параллельные информационные входы первого регистра сдвига соединены с шиной нулевого потенциала, а его последовательный информационный вход соединен с выходом первого порогового устройства, j прямые выходы триггеров первого регистра сдвига соединены с входами (Л многовходовой cxeivttj ИЛИ, а их инверс ные выходы (кроме последнего) - с первыми входами схем И группы двухвходовых схем И, выход многовходовой схемы ИЛИ соединен с вторым входом трехвходовой схемы И, третий вход которой соединен с вторьом выходом синхрогенератора, а ее выход соединен с входом установки в 1 первого эо триггера второго регистра сдвига и вторым входом первой схемы И в группе двухвходовых схем И, выход каждой 4;i)b i-й схемы И из группы двухвходовых эо со схем И соединен с вторым входом следующей ( i+1 )-й схемы И в группе и входом установки в 1 соответствующего

ФигЛ г I I riiiil I 1 I Ij i I I I f I

I

л-I

I I

I

I

.

.2 hi JL

I ll j