Фотоэлектрическое устройство контроля дефектов поверхности Советский патент 1987 года по МПК G01N21/95 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам для выявления дефектов на поверхности изделий в форме тел врап;вния крупносерийного и массового производства.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- один из возможных вариантов выполнения блока задания временных интервалов, .

Устройство содержит осветитель 1, изделие 2, поверхность которого контролируется, последовательно соединенные фотоприемннк 3, усилитель 4, выпрямитель 5 и первый ключ 6, интегратор 7, выходом соединенный с первым входом схемы 8 сравнения, второй вход которой соединен с выходом второго ключа 9, блок 10 задания временных интервалов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого ключа 6, второго ключа 9 и интегратора 7, компаратор 11, источник 12 опорного напряжения, коммутатор 13 , причем выход коммутатора 13 соединен с входом интегратора 7, первый вход об.ъединен с входом компаратора 11 и подключен к выходу первого ключа 6, второй вход соединен с выходом источника 12 опорного напряжения, управляющий вход - с выходом компаратора 11, а вход второго ключа 9 соединен с выходом выпрямителя 5 о

Конструктивное выполнение блока 10 задания временных интервалов не влия ет на достижение положительного эффекта и он может быть любого исполнения. Например, блок 10 может быть выполнен в виде последовательно соединенных датчика 14 начала контроля, формирователя 15 временного интервала интегрирования, формирователя 16 временного интервала контроля и формирователя 17 импульса Сброс. При этом выходы формирователей 15 - 17 являются выходами блока 10 задания временных интервалов.

Датчик 14 начала контроля может быть выполнен в виде электропрерывателя 18, установленного неподвижно относительно ротора 19 контроля и срабатывающего в момент вхождения очередной позиции 20 с изделием 2 в зону 21 контроля. Срабатывание элек

5

0

5

0

тропрерывателя 18 происходит от воздействия на его толкатель 22 кулачков 23, закрепленных на роторе 19 контроля,

Устройство работает следующим образом.

Изделия 2 в позициях 20 (фиг. 2) ротора 19 контроля приводятся во вращение с постоянной угловой скоростью и транспортируются через зону 2 контроля. При вхождении очередной позиции 20 с изделием 2 в зону. 21 контроля, очередной кулачок 23 воздействует на толкатель 22 электропр ерыва- теля 18 и на выходе датчика 14 начала контроля формируется уровнем нуля импульс начала контроля, который воздействует на вход формирователя 15 временного интервала интегрирования, и на его выходе формируется импульс инт длительность которого соответствует времени одного оборота изделия 2. По заднем фронту импульса Т, запускается формирователь 16 временного интервала контроля и формирует на выходе импульс Т| контроля, дли- тел:ьность которого устанавливается равной времени одного или нескольких оборотов Изделия.

По заднему фронту импульса Т,, за

пускается формирователь 17 импульса Сброс, на выходе которого формируется короткий импульс Сброс. Такую последовательность импульсОв блок 10

задания временных интервалов выдает каждый раз по вхождению очередной позиции 20 с изделием 2 в зону 21 контроля. Эти импульсы и управляют работой всего устройства контроля,

В зоне 21 контроля изделие 2 (фк1г. 1) освещается световым лучом от осветителя 1. Отраженный от изделия 2 световой поток, модулированньш профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается фотоприемником 3, преобразующим оптический сигн ал в электрический. Электрический сигнал с фотоприемника 3, содержащий полезные сигналы и шум, усиливается усилителем 4, преобразуется в однополярный сигнал выпрямителем 5 и поступает на вход первого ключа 6, При наличии на упр)авляющем входе первого ключа 6 импульса разрешения интегрирования (первый оборот изделия) первый ключ 6 открыт, сигнал U с выхода выпрямителя 5 поступает на первый вход ком

мутатора 13и вход компаратора 1 1 , Компаратор 1 1 сравнивает текуш ю амплиту- ду электрического сигнала U со среднестатистическим уровнем шума шср.ст контролируемых изделий 2, котор 1Й определяется заранее экспериментально. При превышении амплитудой сигнала заданного уровня на выходе компаратора 11 формируется импульс Т запрета, длительность которого соответствует времени превышения амплитудой сигнала этого уровня. Наличие импульса Т, говорит о Т9М, что данный участок сигнала предположительно содержит по- лезньш сигнал.

В течение времени первого оборота изделия 2 (длительность импульса Tj,) сигнал с выхода первого ключа 6 через коммутатор 13 поступает на интегратор 7 для определения уровня шума в нем. При обнаружении компаратором 11 в сигнале Up полезного сигнала на его выходе уровнем логической 1 формируется импульс Ti, который воздействует на управляющий вход коммутатора 13. При этом коммутатор 1-3 прерывает поступление сигнала 11 на вход интегратора 7 и подключает к входу интегратора 7 сигнал (фиг.1 от источника 12 опорного напряжения. Величина напряжения Upn соответствует среднестатистическому уровню шума контролируемых изделий 2 и определяется экспериментально по результатам контроля партии годных изделий 2 до начала контроля текущих партий изделий 2, По окончании импульса Т, коммутатор 13 вновь подключает сигнал Uj, к входу интегратора. 7 и т.д. Таким образом, в те-чение времени первого оборота изделия 2 сигнал Uc до поступления на интегратор 7 подвергается преобразованиям - в нем вырезаются участки, предположительно сформированные от дефектов, а каждый вырезанный участок на всем протяжении заполняется опорным напряжением Uon Таким образом, исключается влияние полезных сигналов на величину измеряемого интегратором 7 уровня шума.

По окончании первого оборота изделия 2 на выходе интегратора 7 устанавливается постоянное напряжение Ц, , величина которого соответствует уровню шума контролируемой поверхности. Одновременно заканчивается импульс Т| и блок 10 задания временных интервалов выдает импульс Т,,

контроля. Соответственно первый ключ 6 закрывается, второй ключ 9 открывается и сигнал Uj. с выхода выпрямителя 5 (второй оборот изделия 2) поступает через второй ключ 9 на второй вход схемы 8 сравнения, где амплитуда сигнала U(. сравнивается с уровнем напряжения Пщ, поступающего на первый вход схемы 8 сравнения с выхода

интегратора 7.

Дефекты на контролируемой поверхности выявляются при превышении амплитудной сигнала U. уровня шума U,. При этом на выходе схемы 8 сравнения

формируются импульсы Брак. Эти импульсы далее могут поступать на регистрирующее устройство для принятия решения о качестве контролируемой поверхности.

По окончании импульса Т второй ключ 9 закрывается, а блок 10 задания временных интервалов формирует короткий импульс Сброс, который воздействует на управляющий вход интегратора 7 и приводит его в исходное нулевое состояние. Устройство готово к контролю очередного изделия.

Использование предлагаемого устройства (по сравнению с известными)

повышает точность измерения уровня шума в сигнале от контролируемой поверхности, т.е. сокращает разницу между измеренным и истинным значениями уровня шума в сигнале, исключая влияние полезных сигналов на проводимые измерения. Этим повьш1ается надежность выявления дефектов, амплитуда сигнала от которых не более чем на 10-50% повьш1ает уровень шума, вне

зависимости от наличия или отсутст- ВИЯ на поверхности изделия одного или нескольких дефектов с амплитудой в 1 ,5 и более раза .превьшающей уровень шума. Это повьш1ает достоверность контроля в целом.

Формула изобретен и я

Фотоэлектрическое устройство конт- роля дефектов поверхности, содержащее осветитель, по ходу лучей которого установлен фотоприемник, к выходу которого последовательно подключены усилитель, выпрямитель и пер- вый ключ, интегратор, выходом соединенный с первым входом схемы сравнения , второй вход которой соединен с выходом второго ключа, блок задания

513

временных интервалов, выхода которого подключены соответственно к управ- лякядим входам ключей и интегратора, отличающееся тем, что, с целью повьшения достоверности контроля, в устрейство введены компаратор, источник опорного напряжения и коммутатор, выход которого соединен

73376

с входом интегратора, первый вход объединен с входом компаратора и подключен к вькоду первого ключа, второй вход соединен с выходом источни5 ка опорного напряжения, управляющий вход - с выходом компаратора, а вход второго ключа соединен с выходом выпрямителя.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам для выявления дефектов. Изобретение позволяет повысить достоверность контроля качества поверзс- ности изделий в форме тел вращения путем исключения влияния полезных сигналов (сигналов от дефектов) на величину изменяемого уровня шума поверхности Uy,, определяющего порог срабатывания схемы сравнения 8. Во время первого оборота изделия 2 шум и полезные сигналы с фотоприемника 3 поступают через усилитель 4, выпрямитель 5, первый ключ 6 на первый вход коммутатора 13 и вход компаратора I1. В зависимости от .величины амплитуды сигналов (шум или полезные сигналы) на входе компаратора 11 коммутатор 13 пропускает на интегратор соответственно либо шум поверхности, либо с источника опорного напряжения 12 напряжение U , соответствукяцее среднестатистическому уровню шума. Во время второго оборота сигнал Uj.4epe3 второй ключ 9 поступает на схему сравнения 8, где сравнивается с измеренным уровнем Ujj,. При превышении амплитудой сигнала U. уровня шума и на выходе схемы сравнения 8 формируется импульс Брак, 2 ил. с (Л со ЯвЛ оо ч

Редактор А, Ревин

Составитель А, Чурбаков Техред А. Кравчук

Заказ 2416/39Тир аж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л, Пйлипенко