Устройство для контроля дефектов поверхности Советский патент 1988 года по МПК G01J1/44 

(Л

П, определяющего порог срабатьшания схемы сравнения 8. Во время первого оборота изделия 17 шум и полезные сигналы с преобразователя 1 поступают через усилитель 2, выпрямитель 3 и первый ключ 4 на компаратор 9 и первый вход коммутатора 5. В зависимости от величины амплитуды сигналов (шум или полезные сигналы) на входе компаратора 9 коммутатор 5 пропускает на интегратор 6 соответственно либо шум П, либо уровень нуля с общей шины 16. Для определения величины Ош. п. напряжение на выходе интегратора 6, соответствующее среднему уровню шума и бездефектных (годных) участков П, увеличивают на величину, зависящую от суммарной длительности выделенных компаратором 9 предположительно полезных сигналов, Во время второго оборота сигнал U через второй ключ 7 поступает на схему сравнения 8, где сравнивается с измеренной ёеличиной Uijj. При превьш1е- нии амплитуды сигнала и уровня U.p, на выходе схемы сравнения 8 формируется импульс Брак. 3 ил.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность контроля качества, поверхности (П) изделий в форме тел вращения путем повышения точности измерения среднего уровня шума и,, конкретной контролируемой

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к устройствам для выявления дефектов на поверхности изделий в форме тел вращения крупносерийного и массового производства.

Цель изобретения - повьш1ение достоверности контроля путем повьш1ения точности измерения среднего уровня, шума контролируемой поверхности.

На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - блок задания временных интервалов.

Устройство (фиг.1) содержит преобразователь 1, к выходу которого последовательно подключены усилитель 2 выпрямитель 3, первый ключ 4, коммУ- татор 5 и интегратор 6, второй ключ 7, входом подключенный к выходу выпрямителя 3,,а выходом - к второму входу схемы 8 сравнения, компаратор 9, входом соединенный с выходом первого ключа 4, а выходом с управляющим входом коммутатора 5, блок 10 задания временных интервалов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей 4 и 7 и интегратора 6, схему И 11, генератор 12, счетчик 13, вычислитель 14, перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, аналоговые вход и выход которого подключены соответственно к выходу интегратора 6 и первому входу; схемы 8 сравнения, цифровые входы - к соответствующим выход-

F

0

5

0

5

ным шинам вычислителя 14, входными пшнами соединенного с соответствующими выходами счетчика 13, установочным входом подключенного к управляющему входу интегратора 6, а счетным входом к выходу схемы И 11, первый вход которой соединен с выходом гене- р атора 12, а второй вход - с управляющим входом коммутатора 5, вторым входом подключенньй к общей шине 16.

Способ получения неэлектрического сигнала, несущего информацию о состоянии контролируемой поверхности, и, соответственно, тип преобразователя 1 (электромагнитный, ультразвуковой, фотоэлектрический и т.п.) не влияют на достижение положительного эффекта. Преобразователь 1 может быть, например, как и в известном устройстве фотоэлектрического типа, преобразующего отраженный от контролируемого изделия 17 световой поток осветителя 18 в электрический сигнал.

Конструктивное выполнение блока 10 задания временных интервалов также не влияет на достижение положительного эффекта и он может быть любого исполнения, например как показано на, фиг.З, где он выполнен в виде последовательно соединенных датчика 19 начала контроля, формирователя 20 временного интервала интегрирования,формирователя 21 временного интервала контроля, формирователя 22 импульса Сброс. Причем выходы формирователей 20 -22 являются выходами блока 1 О заДания временных интервалов. Кроме того, датчик 19 начала контроля может быть вьшолнен в виде электропре- рьшателя 23, установленного неподвижно относительно ротора 24 контроля и срабатывающего в момент вхождения очередной позиции .25 с изделием 17 в зону 26 контроля.

Срабатывание электропрерывателя 23 происходит от воздействия на его толкатель 27 кулачков 28 закрепленных на роторе 24 контроля.

Устройство работает следующим образом.

Изделия 17 в позициях 15 (фиг.З) ротора 24 контроля приводятся во вращение с постоянной угловой скоростью и транспортируются через зону 26 контроля.. При вхождении очередной позиции 25 с изделием 17 в зону 26 контроля очередной кулачок 28 воздействует на толкатель 27 электропрерьша- теля 23 и на выходе датчика 19 начала контроля формируется уровнем нуля импульс начала, контроля t (фиг.2). Этот импульс воздействует на вход формирователя 20 временного интервала интегрирования и на его выходе

формируется импульс Т (фиг.2), дли- 30 Т ) сигнал с выхода первого ключа

ИНТ

тельнрсть которого соответствует времени одного оборота изделия 17. По заднему фронту импульса Т | запускается формирователь 21 временного интервала контроля и формирует на выходе импульс контроля Тц (фиг.2), длительность которого устанавливается равной времени одного или нескольких оборотов изделия 17. По заднему

4 через коммутатор 5 поступает на интегратор 6 для определения среднего уровня шума. При срабатьшании ком паратора 9, т.е. обнаружении им в 35 сигнале U,- всплеска, предположительно сформированного от дефекта, на его выходе уровнем логической 1 формируется импульс Т,;, которьй воздействует на управляющий вход комфронту импульса Т,, запускается форми- 40 мутатора 5. При этом коммутатор 5 прерователь 22 импульса Сброс (фиг.2).

Такую последовательность импульсов блок 10 задания временных интервалов выдает каждый раз по вхождению

рьтает поступление сигнала U на вход интегратора 6 и подключает вход интегратора 6 к общей шине 16, напряжение на которой равно ну.гао. По оконочередной позиции 25 с изделием 17 в 45 чании импульса Т, коммутатор 5 вновь зону 26 контроля. Эти импульсы и уп- подключает сигнал U к входу интегра- равляют работой всего устройства кон- тора 6 и т.д. За время действия им- троля.пульса , на вход интегратора 6 поВ зоне 26 контроля изделие 17, ступает сигнал Ug,, (фиг.2), т.е. при контроле его поверхности, напри- 50 шум от бездефектных участков контро- мер, фотоэлектрическим методом, осве- лируемой поверхности.

Следовательно, по окончании времени Т на выходе интегратора 6 устанавливается постоянное напряжение

щается световым лучом от осветителя 18 (фиг.1). Отраженный от изделия 17 световой поток, модулированный профилем поверхности и изменением его ко- 55 U,j,f,, соответствующее среднему уровэффициента отражения, воспринимается преобразователем 1, вьшолненным на базе,фотоприемника, преобразующего оптический сигнал в электрический.

8658

С преобразователя I электрический сигнал, содержащий полезные сигналы и шум, усиливается усилителем 2, пре- 5 образуется в однополярный сигнал выпрямителем 3 и поступает на вход первого ключа 4. При наличии на управляющем входе первого ключа 4 импульса

разрешения интегрирования Т

ЦНТ

(пер

вый оборот изделия) первый ключ 4 открыт, сигналы Up (фиг.2) с выхода выпрямителя 3 поступают на первый вход коммутатора 5 и вход компаратора 9. Компаратор 9 сравнивает текущую ам- плитуду электрического сигнала U. со среднестатистическим уровнем шума ш. ср. сг. (фиг. 2), характерным для поверхности бездефектных изделий 17. Определяется . заранее экспериментально по партии бездефектных изделий 17. При превышении текущей амплитудой сигнала U заданного уров- щср. ст. 3 выходе компаратора 9 формируется импульс запрета Т, (фиг. 2), длительность которого соответствует времени превьш1ения амплитуды сигнала этого уровня.

в течение времени первого оборота изделия I7 (длительность импульса

4 через коммутатор 5 поступает на интегратор 6 для определения среднего уровня шума. При срабатьшании компаратора 9, т.е. обнаружении им в 35 сигнале U,- всплеска, предположительно сформированного от дефекта, на его выходе уровнем логической 1 формируется импульс Т,;, которьй воздействует на управляющий вход комрьтает поступление сигнала U на вход интегратора 6 и подключает вход интегратора 6 к общей шине 16, напряжение на которой равно ну.гао. По оконню шума бездефектных (годных.) участков контролируемой поверхности. Для определения величины среднего уровня шума от всей поверхности U ,., , т.е.

51368658

I, I

среднего уровня шума, которым характеризовалась бы поверхность изделия .17, если бы на ней не бьшо дефектов, напряжение Uy с выхода интегратора g 6 поступает на аналоговый вход перемножающего ЦАП 15, который представляет собой усилитель с коэ4)фициентом усиления, регулируемым в зависимости от кода числа на его цифровых входах. 10 На выходе перемножающего ЦАП 15 устанавливается напряжение U U К, где К - коэффициент его усиления, устанавливается автоматически для каждого контролируемого изделия 17.

Время первого оборота изделия 17 в общем случае можно представить как

Со счетчика 13 код величины Тциг -t,, поступает на входные шины вычислителя 14. На выходных шинах вычислителя 14 устанавливается код числа,

соответствующего величине .

М(/Г

t, 4- t

2

где t, - время определения среднего уровня щума бездефектлых участков поверхности; tj - суммарная протяженность во времени вырезанных участков в сигнале U,Учитывая, что t., Т

с

ИНТ.

- t

2

25

получают

и,.,

и,,-к

иш.г

т ИНТ t2

Отсюда следует, что

V-

К - -- -- . ИНТ 2

в предлагаемом устройстве коэффициент усиления К устанавливается для каждого контролируемого изделия 17 индивидуально.

В исходном состоянии счетчик 13, после подачи на его установочный вход очередного импульса Сброс, устанавливается в состояние, соответ- ,ствующее записи в него количества

„ Т и нт .

импульсов N где jt - период

4t

следования импульсов генератора 12, т.е. в счетчик 13 записывается код числа, соответствующего величине

Т„

В течение длительности очередного импульса Iинг формируемые импульсы Tj последовательно поступают на второй вход схемы И 11 и разрешают прохождение с генвратора 12 импульсов на счетный вход счетчика 13, работающего в режиме вычитания. По окончанию импульса в счетчике 13 записано число импульсов, соответствующее величине

Ннт

t /

т - У Т

ИНТ -- п - число вырезанных и с участков за время Т„.,т

ИНТ 1

Код ЭТОГО числа поступает на цифровые входы перемножающего ЦАП 15 и устанавливает его коэффициент усиления.

На аналоговом выходе перемнож а- ющего ЦАП 15 и соответственно первом входе схемы В сравнения устанавли- 15 вается постоянное напряжение U , Пц - К, которое соответствует истинному среднему уровню шума поверхности контролируемого изделия 17.

Вычислитель 14 может быть реали- 20 зован на программируемом постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), позволяющем реализовать табличный метод вычисления величины К.

Одновременно, по окончанию импульса , блок 10 задания временных интервалов, выдает импульс контроля Т (второй оборот изделия). Первый ключ 4 закрьшается, второй ключ 7 открьюается и сигнал U с выхода вы- 30 прямителя 3 поступает через второй ключ 7 на второй вход схемы 8 сравнения, где амплитуда сигнала U. сравнивается с уровнем напряжения U ( , установленного на первом входе схемы 35 8 сравнения после окончания первого оборота изделия 17. Схема 8 сравнения может быть вьшолнена в виде компаратора.

Дефекты на контролируемой поверх- 40 ности вьмвляются при превьш1ении амплитуды сигнала U. уровня U. „ .

При этом на выходе схемы 8 сравнения формируются импульсы Брак. Эти импульсы далее могут поступать 45 на регистрирующее устройство для принятия решения о качестве контролируемой поверхности.

По окончанию импульса Т второй ключ 7 закрьшается, а блок 10 задания 50 временных интервалов формирует короткий импульс Сброс, который воздействует на управляющий вход интегратора 6 и приводит его в исходное нулевое состояние, а также воздействует 55 на установочный вход счетчика 13 и вновь записьшает в него код числа, 3 соответствующего величине Т. На вы- сигнале ходных шинах вычислителя 14 устанавливается код числа, соответствующего

I

Со счетчика 13 код величины Тциг -t,, поступает на входные шины вычислителя 14. На выходных шинах вычислителя 14 устанавливается код числа,

соответствующего величине .

ИНТ 1

ивх.ил

шлОЛлЛ лЛЛЛ

fuHT. TH

г

Ytyvk/f/ ffffff/fffrrr

,

Uui. ср.ст.

t

oSaffa/rr Т

К

фие.г

фие.З