Устройство для контроля дефектов поверхности Советский патент 1989 года по МПК G01J1/44 

И

19

(Л

01

о со ел

тем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений. Устройство содержит осветитель 1, преобразователь 2, к вьосоду которого последовательно подключены усилитель 3, выпрямитель 4,- первый ключ 5, коммутатор 6, интегратор 7 и перемножающий цифроаналого- вый преобразователь 8, выход которого подключен к первому входу схемы 9 сравнения, второй ключ 10, компаратор 11, блок 17 задания временных интервалов, записывающую магнитную головку (ЗМГ) и считывающую магнитную головку (СМГ) 20 . 0т импульса Гэоп

ЗМГ наносит на поверхность изделия 29 магнитную метку. После вхождения в зону контроля СМГ 20 обнаруживает эту метку при каждом обороте изделия 29,и на выходе компаратора 22 формируется импульс считывания Сеч При поступлении на счетный вход счечика блока 17 первого импульса Сс на первом выходе дешифратора блока 17 устанавливается уровень, соответствующий началу импульса Второй импульс i c / устанавливает начало импульса Т „г ср Импульсы оКор и T offop управляют работой всего устройства контроля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в автоматических средствах контроля, предназначенных для обнаружения поверхностных дефектов ферромагнитных изделий типа тел вращения крупносерийного и массового производства. Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений. Устройство содержит осветитель 1, преобразователь 2, к выходу которого последовательно подключены усилитель 3, выпрямитель 4, первый ключ 5, коммутатор 6, интегратор 7 и перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, выход которого подключен к первому входу схемы 9 сравнения, второй ключ 10, компаратор 11, блок 17 задания временных интервалов, записывающую магнитную головку (ЗМГ) и считывающую магнитную головку (СМГ) 20. От импульса τ_зап ЗМГ наносит на поверхность изделия 29 магнитную метку. После вхождения в зону контроля СМГ 20 обнаруживает эту метку при каждом обороте изделия 29, и на выходе компаратора 22 формируется импульс считывания τ_сч. При поступлении на счетный вход счетчика блока 17 первого импульса τ_сч на первом выходе дешифратора блока 17 устанавливается уровень, соответствующий началу импульса T_1обор. Второй импульс τ_сч устанавливает начало импульса T_2обор. Импульсы T_1обор и T_2обор управляют работой всего устройства контроля. 2 ил.

Изобретение относится к неразру- шающему контролю и может быть использовано в автоматических средствах контроля, предназначенных для обнаружения поверхностных дефектов ферромагнитньк изделий типа тел вра- щения крупносерийного и массового производства.

Цель изобретения повьшение дос- JTOBepHocTH контроля путем исключения (ВЛИЯНИЯ на результаты контроля от- клонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений.

На фиг.1 показана блок-схема устройства-, на фиг.2 - блок-схема блока задания временных интервалов.

Устройство для контроля дефектов

поверхности (фиг.1| содержит осветитель 1, оптически связанный с преобразователем 2, к выходу которого последовательно подключены первый усилитель 3, выпрямитель А, первый ключ 5, коммутатор 6 по первому входу, интегратор 7 и перемножа:ющий цифрог аналоговый преобразователь (ЦДЛ) 8, а также схему 9 сравнения, второй ключ 10, первый компаратор 11, общую шину 12, схему И 13, генератор 14, счетчик 15, вычислитель 16, блок 17 задания временных интервалов, второй усилитель 18,.записывающую магнитную головку 19, считывающую магнитную голо вку 20, третий усилитель 21 и второй компаратор 22, при этом блок 17 задания временных интервалов содержит датчик 23 начала контроля, счетчик 24, формирователь 25 импульса Сброс, схему И 26, RS-триггер 27 и дешифратор 28.

Первый выход блока 17 задания временных интервалов подключен к управляющему входу первого ключа 5, второй выход - к управляющему входу второго ключа 10, третий выход - к управляющему входу интегратора 7 и установочному входу счетчика 15, выходы которого подключены к соответствующим входным шинам вычислителя 16, выходные шины которого подключены к соответствуюни м цифровым входам перемножающего ЦАП 8, счетный вход счетчика 15 подключен к выходу схемы И 13, первый вход которой подключен к выходу генератора 14, второй вход - к управляющему входу коммутатора 6,

третий вход - к управляющему входу рервого ключа 5. К четвертому выходу блока 17 задания временных интервалов (фиг.2) через второй усилитель 18 подключена записывающая магнитная головка 19, а считывающая магнитная головка 20 через последовательно включенные третий усилитель 21 и второй компаратор 22 подключена к входу блока 17 задания временных интервалов, первый выход дешифратора 28 подключен к первому выходу блока 17 задания временных интервалов, второй выход дешифратора 28 подключен к входу формирователя 25 импульса

Сброс и второму выходу блока 17 зада ния времен ньк интервалов, информационные входы дешифратора 28 - к со- ответствующим выходам, счетчика 24, вход установки которого объединен

с S-входом RS-триггера 27, четвертьм выходом блока 17 задания временных интервалов и подключен к выходу датчика 23 начала контроля, счетный вход счетчика 24 подключен к выходу схемы И 26, первый вход которой подключен к входу блока 17 задания временных интервалов, второй вход - к выходу RS-триггера 27, R-вход которого подключен к выходу формирователя 25 импульса Сброс, объединенного с третьим выходом блока 17 задания временных интервалов.

При этом записывающая магнитная головка 19 установлена по ходу перемещения изделий 29 к зоне 30 контроя на участке до зоны 31 начала вращения изделий 29. Записывающая 19 и считывающая 20 магнитные головки могут быть выполнены в виде кольцевого разомкнутого магнитопровода 32 с обмоткой 33. Датчик 23 начала контроля ожет быть выполнен в виде электропрерывателя 34, установленного непод- 25воздействует, кроме того., на установижно относительно ротора 35 контролявочный вход второго счетчика 24, срабатывающего от воздействия наводя его в исходное нулевое состояние,

I его толкатель 36 кулачков 37, закреп-и на S-вход RS-триггера 27, приводя

ленных на роторе 35 контроля. Записы-его в единичное состояние, разрешаювающая магнитная головка 19 установ- 30Шее прохождение импульсов считывания

лена неподвижно относительно вращаю-через вторую схему И 26. После вхождещегося транспортного ротора 38 в таком положении, чтобы в момент срабатывания датчика 23 начала контроля одно из изделий 29, перемещаемое транспортным ротором 28, находилось в зоне ее действия. Ротор 35 контроля и транспортный ротор 38 образуют механизм перемещения изделий 29, обеспечивающий возможность их поступательного и вращательного движений в зоне контроля.

Считывающая магнитная головка 20 установлена в зоне 30 контроля и осуществляет считывание магнитной метки с изделия 29, вращающегося в позиции 39 ротора 35 контроля. Датчик 23 начала контроля срабатывает от кулачка 37 в момент вхощ,ения очередной позиции 39 с, изделием 29 в зону 30 контроля .

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства изделия , 29 (фиг.2) транспортным ротором 38 транспортируются мимо записывающей магнитной головки 19, передаются в позиции 39 ротора 35 контроля, который транспортирует изделия 29 к зоне

ния в зон у 30 контроля позиции 39 с очередным изделием 29 с магнитной меткой считывающая магнитная головка

35 20 (фиг.1), установленная в зоне 30 контроля, при каждом обороте изделия 29 формирует на выходе электрический сигнал, который через третий усилитель 21 поступает на вход второго компара40 тора 22. На выходе второго компаратора 22 формируется импульс считывания ссч длительность которого равна времени, в течение которого амплитуда сигнала со считывающей магнитной

45 головки 20 превышает порог срабатывания второго компаратора 22. Порог срабатывания компаратора 22 устанавливается выше уровня шумов в сигнале с магнитной головки 20, формируемых от

50 поверхности изделия 29, не имеющей магнитной метки.

Импульсы Cj.y поступают на вход ГС блока 17 задания временных интервалов, Первый импульс через схему И 26 (фиг.2) поступает на счетный вход счетчика 24. На выходе счетчика 24 устанавливается код числа один, пос31 начала вращения и далее через зо , ну 30 контроля. До зоны 31 начала вращения изделия 29 транспортируются

без вращения. В зоне 31 начинается вращение изделия 29 в позиции 39. К моменту подхода очередной позиции 39 с изделием 29 к зоне 30 контроля процесс разгона завершается. При вхождеНИИ каждой очередной позиции 39 в зону 30 контроля очередной кулачок 37 воздействует на толкатель 36 электропрерывателя 34, а на выходе датчика начала контроля 23 формируется импульс записи С зап который через второй усилитель 18 воздействует на обмотку 33 записывающей магнитной головки 19 и поверхность очередного изделия 29, находящегося к данному моменту времени в зоне действия записывающей магнитной головки 19, наносится магнитная метка путем локального намагничивания поверхности изделия 29. Каждый очередной импульс Сзагт

ния в зон у 30 контроля позиции 39 с очередным изделием 29 с магнитной меткой считывающая магнитная головка

20 (фиг.1), установленная в зоне 30 контроля, при каждом обороте изделия 29 формирует на выходе электрический сигнал, который через третий усилитель 21 поступает на вход второго компаратора 22. На выходе второго компаратора 22 формируется импульс считывания ссч длительность которого равна времени, в течение которого амплитуда сигнала со считывающей магнитной

головки 20 превышает порог срабатывания второго компаратора 22. Порог срабатывания компаратора 22 устанавливается выше уровня шумов в сигнале с магнитной головки 20, формируемых от

поверхности изделия 29, не имеющей магнитной метки.

Импульсы Cj.y поступают на вход блока 17 задания временных интервалов, Первый импульс через схему И 26 (фиг.2) поступает на счетный вход счетчика 24. На выходе счетчика 24 устанавливается код числа один, поступающий на входы дешифратора 28, на первом выходе которого устанавливается уровень логической 1, что соответствует началу времени первого оборота изделия 29 длительностью Т g . Второй импульс -Срц также поступает ра счетный вход второго счетчика 24, на выходе которого при этом устанавливается код числа два. На первом вы- л ходе дешифратора 28 устанавливается уров-ень логического нуля, что соот- : ветствует окончанию времени первого оборота изделия 29. На втором Выходе дешифратора 28 устанавливает- г ся уровень логической единицы, что соответствует началу времени второго оборота изделия 29 Длительностью lofop По приходу на вход блока 17 задания временных интервалов третьего jn импульса сч ° воздействует на счетный вход счетчика 24, на его выходе устанавливается код числа три. При этом на. втором выходе дешифратора 28 устанавливается уровень логи- 25 ческого О, что соответствует окончанию времени второго оборота изделия 29. По окончании импульса з пускается формирователь 25 импульса Сброс, формирующий на выходе им- Q пульс Сброс, которЬЕЙ воздействует . на R-вход RS-триггера 27 и устанавли- вает на его выходе уровень логического О, который, воздействуя на второй вход схемы И 26, запрещает прохождение через нее очередных им пульсов на счетный вход счетчика 24. Цикл работы блока 17 задания временных интервалов завершен.

Таким образом, при вхождении в зону 30 контроля каждой очередной позиции 39 с изделием 29 на выходах блока 17 задания временных интервалов формируются последовательно импульсы Т 2 «So длительность которых равна соответственно реальному времени первого и второго оборотов контролируемого изделия 29. Эти импульсы и управляют работой всего устройства контроля. В зоне ЗО контроля изделие 29 освещается световым лучом от освети- теля 1 (фиг.1). Отраженный от изделия 29 световой поток, модулированный профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается преобразователем 2. С преобразова- 55 теля 2 электрический сигнал, содержащий полезные сигналы (сигналы от дефектов) и шум, усиливается усилителем

.- 35

40

Q

5

5

0

3, преобразуется, в однополярный сигнал выпрямителя 4 и поступает на вход первого ключа 5. При наличии на управляющем входе первого ключа 5 импульса Т о SOP первый ключ 5 открыт и сигналы с выхода выпрямителя 4 поступают на первый вход коммутатора 6 и вход первого компаратора 11. Первый компаратор 11 сравнивает текущую амплитуду электрического сигнала со среднестатистическим уровнем шума, характерным для поверхности бездефектных изделий 29, который определяется заранее экс- периментально по партии бездефектных изделий 29. При превышении текущей амплитудой сигнала заданного уровня на выходе первого компаратора 11 сформируется импульс запрета, длитель- ность которого соответствует времени превышения сигналом этого уровня.

В течение времени первого оборота изделия 29- (длительность импульса TI oiTop ) сигнал с выхода первого ключа 5 через коммутатор 6 поступает на интегратор 7 для определения среднего уровня шума. При срабатывании первого компаратора 11 предположительно от дефекта на его выходе уровнем логического О формируется импульс запрета, который воздействует на управляющий вход коммутатора 6. При этом коммутатор 6 прерывает поступление сигнала на вход интегратора 7 и подключает вход интегратора 7 к общей шине 12, напряжение на которой равно нулю. По окончании импульса запрета коммутатор 6 вновь подключает сигнал к входу интегратора 7 и т.д. За время действия импульса Т , на вход интегратора 7, таким образом, поступает сигнал, соответствующий шуму от бездефектных участков контролируемой поверхности. По окончании времени Т,р на выходе интегратора 7 устанавливается постоянное напряжение, соответствующее среднему уровню шума бездефектных (годных) участков контролируемой поверхности. Для определения величины и ,ц. среднего уровня шума от всей поверхности, т.е. среднего уровня шума, которым характеризуется поверхность конкретного изделия 29, при отсутствии дефектов, а время одного оборота всегда равно расчетному значению, напряжение с выхода интегратора 7 поступает на ана-г логовый вход перемножающего ЦДЛ 8, который представляет собой усилитель

с коэффициентом усиления, регулируемым в зависимости от кода числа на его цифровых входах.. На выходе перемножающего ШШ 8 устанавливается напряжение Uy. г К, где К - коэфициент его усиления, устанавливаетс автоматически для каждого контролируемого изделия 29.

Время первого оборота изделия 29 в общем случае можно представить как

Т .- t ,:Ч- t,,

I о fop f

где t - время определения среднего уровня шума бездефектных участков поверхности tj - суммарная протяженность во времени вырезанных дефектных участков в сигнале.

Учитывая, что t - t, получаем

Utu.n U. г -К

Цщ.г ТЮ-ГОР - V offop.p.c.

где Т - расчетное наперед

заданное время оборота изделия 29 в зоне 30 контроля. Отсюда следует, что

К

Т оБор. расц t cSop - -z

Следовательно, величина К для каждого конкретного изделия устанавливается в зависимости от реальной частоты вращения изделия 29 (Т ), а также наличия на поверхности дефектов j характеризующихся в еличиной t. Установление величины К по указанному закону позволяет повысить точность измерения истинного среднего уровня шума всей поверхности конкретного изделия 29, так как при этом уст раняется влияние сигналов от дефектов, а также отклонений частоты вращения изделия 29 на результаты измерения и„ „.

Установка коэффициента усиления К для каждого изделия 29 осуществляется следующим образом.

При наличии на третьем входе схемы И 13 импульса Т и отсутствия импульсов запрета Tj (уровень логической 1 на втором входе схемы И 13) разрешается прохождение импульсов с генератора 14 на счетный вход счетчика 15, работающего в режиме суммирования. Формируемые в течение длительности импульса импульсы запрета TJ запрещают прохождение на счетчик 15 импульсов с генератора 14. Следовательно, по окончании импульса счетчике 15 записано число импульсов, соответствующее величине .

1 oScrp

t 2 - т обор )

где п - число вырезанных в сигнале Uc участков за время Т

Со счетчика 15 код величины tj nocTynaeT на входные шины вычислителя 16. На выходных шинах вычислителя 16 устанавливается код числа, соответствующего величине

К

ToiS op. расч

f о 5 в р

- t .

который поступает на цифровые входы перемножающего ЦАП 8 и устанавливает

его коэффициент усиления.

На аналоговом выходе перемножающего ЦАП 8 и, соответственно,первом входе схемы 9 сравнения устанавливается постоянное напряжение U ц, п

U|y J. - К, которое соответствует истинному среднему уровню шума поверхности контролируемого изделия 29.

Одновременно по окончании импульса Т g блок 17 задания временных

интервалов выдает импульс Т ,

(второй оборот изделия), который разрешает выявление дефектов на поверхности изделия 29. Первый ключ 5 закрывается, второй ключ 10 открывается

и сигнал с выхода вьтрямителя 4 поступает через второй ключ 10 на второй вход схемы 9 сравнения, где сигнал сравнивается с уровнем напряжения Цц, , установленного на первом

входе схемы 9 сравнения после окончания первого оборота изделия 29. Дефекты на контролируемой поверхности выявляются при превьш1ении амплитуды сигнала Uc уровня Uiu.n При этом на

выходе схемы 9 сравнения формируются импульсы Брак, которые далее могут поступать на регистрирующее устройство для принятия решения о качестве контролируемой поверхности. По окон

чании импульса Т, второй ключ 10 закрывается, а блок 17 -задания временных интервалов формирует короткий импульс Сброс, который воздействует на управляющий вход интегратора 7 и приводит его в исходное нулевое состояние, а также воздействует на установочный вход счетчика 15 и устанавливает его в нулевое состояние. На выходных шинах вычислителя 16 устанавливается код числа, соответствующего максимальному коэффициенту усиления перемножающего ЦДЛ 8. Устрой- ,ство готово к контролю очередного изделия 29.

, Устройство позволяет повысить дос- |товерность контроля за счет повышения точности измерения среднего уров- )ня щума конкретной контролируемой по- верхности путем исключения влияния на его величину отклонений частоты вращения изделия в зоне контроля от задан- |ных значений, а также за счет устра- нения пропусков или повторного контроля отдельных участков поверхности изделия путем задания интервала времени контроля, равного истинному времени второго оборота конкретного изделия .

Формула изобретения

I 1. Устройство для контроля дефектов поверхности, содержащее механизм перемещения изделий, обеспечивающий возможность их поступательного и вращательного движений в зоне контроля, осветитель, оптически связанный с преобразователем, к выходу которого последовательно по;цключены первый уси литель, выпрямитель, первый ключ,коммутатор по первому входу, интегратор и перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а также схему сравнения,второй ключ, первый компаратор, первую схему И, генератор,первый счетчик, вычислитель и блок задания временных интервалов, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, второй выход - к управляющему входу второго ключа, третий выход подключен к уп- равляющему входу интегратора и установочному входу первого счетчика,выходы которого подключены к соответствующим входным шинам вычислителя, выходные шины которого подключены к соответствующим цифровым входам перемножающего ЦАП, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой через второй

0

0

0

ключ подключен к выходу выпрямителя, при этом вход первого компаратора подключен к выходу первого ключа, а выход - к управляющему входу коммутатора, второй вход которого подключен к общей шине,счетный вход первого счетчика подключен к выходу первой схемы И, первый вход которой подключен к выходу генератора, а второй ВХОД - к управляющему входу коммута5 тора, причем блок задания временных интервалов содержит датчик начала контроля и формирователь импульса Сброс, выход которого подключен к третьему выходу блока задания временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия

5 в зоне контроля от заданньк значений, в устройство введены записывающая и считывающая магнитные головки, второй и третий усилители и второй компаратор при этом записывающая магнитная головка через второй усилитель подключена к четвертому выходу блока задания временньгх интервалов, считывающая магнитная головка через последовательно включенные третий усилитель и второй компаратор подключена к входу блока задания временных интервалов, в который введены второй счетчик, вторая схемы И, RS-триггер и дешифратор, первый выход которого подключен к первому выходу блока задания временных интервалов, второй выход дешифратора подключен к входу формирователя импульса Сброс и к второму выходу блока задания временных интегралов, информациойные входы дешифратора подключены к соответствующим выходам второго счетчика, вход установки которого объединен с S-BXO- дом RS-триггера, четвертым выходом блока задания временных интервалов и подключен к выходу датчика начала контроля, счетный вход второго счетчика подключен к выходу второй схемы И, первый вход которой подключен к входу блока задания временных интервалов, второй вход подключен к выходу RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу формирователя импульса Сброс, причем третий вход

5

0

5

0

5

первой схемы И подключен к управляю-щая магнитная головка установлена по

щему входу первого ключа.

2, Устройство по п,1, о т л и- чающееся тем, что записываюходу перемещения изделий к зоне контроля.

Редактор И, Шулла

фаг.г

Составитель Е. Маколкин

Техред А.Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 6746/42

Тираж 466

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ходу перемещения изделий к зоне контроля.

7f о5ор TzoSop

сброс

Подписное