Рентгенотелевизионный дефектоскоп Советский патент 1990 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, конкретнее к радиационным дефектоскопам, и может быть использовано при дефектоскопии сварньпс соединений.

Целью изобретения является повышение надежности контроля.

На фиг 1 представлена блок- схема предлагаемого рентгенотеле- визионного дефектоскопа; на фиг. 2 функциональная схема .камеры на трехфазной матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС) с блоком управления; на фиг. 3 - структурная схема классификатора дефектов; на фиг. 4 - результаты расчета вероятности правильного диагностирования для трех значений вероятности о.

Рентгенотелевизионный дефектоскоп срдержит источник 1 рентгеновского излучения, контролируемый объект 2, преобразователь 3 рентген - свет, передающую телевизионную камеру 4 на матрице приборов с зарядовой связью, блок 5 управления, одновибратор 6, АЦП 7, буферную схему 8, элемент НЕ 9, буферную схему 10, квадратор II, накопитель 12, счетчик 13, накопитель 14, буферную схему 15, схему 16 совпадений, буферную схему 17, блок 18 вычитания, блок 19 извлечения, квадратного корня (БИКК), линию 20 задержки, элемент НЕ 21, сумматор 22, классификатор 23 дефектов,регистр 24 памяти, схему 25 сравнения, электрический вход 26 дефектоскопа, выход

27блока управления, формирователи

28- 30 фазных напряжений, блок 31 делисл

со

s

со

телей частоты, генератор 32 импульсов переноса, генератор 33 считывающих гечпульсов, секцию ЗА накопления, секцию 35 памяти, видеоусилитель 36, выходной регистр 37, выходное устрой- ctBO 38.

Рентгеновское излучение источника 1, пройдя через контролируемый объект. 2, преобразуется в преобразователе 3 в оптическое излучение, проецируемое на передающую телевизионную камеру 4 на матрице ПЗС, электрический вход 26 дефектоскопа соединен с входами блока 5 управле- и одновибратора 6, Выход теле- в зионной камеры 4 подключ.ен к входу А|,11 7 и входу классификатора 23 дефектов, вход которого соединен с вхо- д:ом линии 20 задержки и одним вы- хЬдом 27 блока 5 управления, другой в|ыход которого подключен к управля- входу, телевизионной камеры 4, а: выход объединен с установочным входом счетчика 13, входом класси- ф|икатора 23 и управляющими входами Накопителя 12 накопителя 14, буферной схемы 15, буферной схемы 17 и регистра 24 памяти. Выход АЦП 7 сое- 4инен с информационными входами буферной схемы 8 и буферной схемы 10, управляющий вход которой подключен к в 1ходу схемы 16 совпадения, вход ко- т|орой соединен с выходом элемента НЕ 9о Вход классификатора 23 подключен к выходу схемы 25 сравнения и Через элемент НЕ 21 к входу схемы 16 совпадений. Выход буферной 110 объединен с входом квадратора 1 и информационным входом накопителя 14, выход кото.рого соединен с информационным входом буферной схемы 17 йыход которой объединен с.информационными входами блока 18-вычитания и сумматора 22, Выход квадратора 11 подключен к информационному входу накопителя 12, выход которого соединен с -информационным входом буферной схемы 15, выход которой-подключен к информационному входу .блр- ж.а 18 вычитания, выход которого через БИКК 19 соединен с информационным входом сумматора 22, выход которого подключен, к информационному входу регистра 24 памяти, выход которого соединен с информационным входом схемы 25 сравнения, информационный вход которой подключен к выходу буферной схемы 8. Выход линии

5

0

5

0

5

0

5

0

20 задержки соединен с входом схемы 16 совпадений, выход которой подключен к счетному входу счетчика 13, выход которого соединен с входом элемента НЕ 9.

Предлагаемый рентгенотелевизионный дефектоскоп работает следующим образом.

Рентгеновское излучение источника 1, пройдя через контролируемый объект 2, создает на преобразователе 3 тенев ;е изображение внутренней макроструктуры участка объекта 2. После преобразования оптическое изображение проецируется на матрицу в передающей телевизионной камере 4 (фиг, 1)„

Обработка изображения начинается с момента подачи импульса на электрический вход 26 дефектоскопа. В течение временного интервала t ocynie- ствляется накопление зарядов в фоточувствительных ячейках ПЗС, За время кадрового гасящего импульса накопленные зарядовые пакеты переносятся в секцию памяти матрицы, откуда с частотой строк переписываются на выходной регистр. За время прямого - хода по. строке зарядовые пакеты поэлементно вьюодятся из выходного регистра и в выходном устройстве преобразуются в яркостный видеосигнал, поступающий на аналоговый вход АЦП 7, Яркостный видеосигнал Uj. с выхода телевлзионной камеры 4 преобразуется в .АЦП 7 в двоичный код. поступающий на информационные входы буферных схем 8 и 10,

В схеме 25 сравнения производится сравнение цифрового кода зарядового пакета с анализируемого фотоэлемента, поступающего с выхода буферной схемы 8 на ее. вход, с цифров ьм кодом порогового уровня На другом входе, хранящимся в течение времени съема информации с фотоэлементов строки матрицы в регистре памяти 24.

Величина пороговог о уровня во время анализа (j + 1 )-ой строки фотоэлементов устанавливается равной

М - (V-4z)G ,..

55 где X , представляет процентное отношение нормальной случа11ной ве.т ичины;

Оо вероятность jioKHbix тревог;

z

.;/

2 г

( ZU;; - zr)/(z-i) - со- j, j j

ответственно оценка среднего и дисперсии, полученная во время анализа Z фотоэлемен2 -

Z- вел сиг 10 пор

л С

Р (SlU - 2:U--)/Z; 1-1

1599730

ТОЙ матрицы ПЗС в j-той строке, предшествующей анализируемой.

Учитьтая, что Z 1, принимаем Z- 1 ftZ, Z/(Z- 1)л 1 и оцениваем величину дисперсии отсчетов видеосигнала телевизионной камеры U и порогового уровня k j., по формулам

(1)

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля материалов и изделий, конкретно к рентгенотелевизионному дефектоскопу, и может быть использовано при диагностике качества сварных соединений. Цель изобретения - повышение надежности контроля сварных соединений. В устройство, содержащее последовательно соединенные источник рентгеновского излучения, контролируемый объект, преобразователь рентген - свет и передающую телевизионную камеру на матрице ПЗС (приборов с зарядовой связью), а также сумматор, линию задержки, схему совпадений и классификатор дефектов, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, четыре буферных схемы, квадратор, два накопителя, блок вычитания, блок извлечения квадратного корня, регистр памяти, схему сравнения, два элемента НЕ, счетчик и одновибратор. 4 ил.

г z

k TI-

L J

+

i

в момент перехода к обзору новой (j + 1)-ой строки строчный гасящий импульс высокого логического уровня с выхода блока 5 управления поступает на управляющие входы накопителей 12 и 14, буферных схем 15 и 17 и вход регистра 24 памяти, обнуляя содержимое последнего. Накопленная в накопителях 12 и 14 информация о ве

г 2

: I

.Uj; в виде цифровых кодов через открытые буферные схемы 15 и 17 поступает на информа-. цирнные входы блока 18 вычитания, на выходе которого формируется циф22

ровой код числа U;; - U:; .

i:.i

с целью упрощения конструкции дефектоскопа необходимо выбирать величину Х кратной двум, т.е. X 2. Тогда умножение на правой части выражения () реализуется сдвигом на D разрядов в сторону старших разрядов кода с выхода БИКК 19 относительно разрядных входов сумматора 22. Для этого достаточно на D младщих разрядов входа сумматора 22 подать напряжение О.

На выходе сумматора 22 появляется цифровой код числа

ZU-; .

X

fti

и, Условие Vi и j I наличия дефекта в анализируемом фотоэлементе матрицы представим в виде

V - ZU-; , реализованном в изобретении.

(2)

X

ci

I- ui J , jj

И.ри выборе Z 2

25

30

умножение в пра вой части неравенства (2) реализует- 2Q ся сдвигом на N разрядов в сторону старших разрядов кода с выхода буферной схемы 8 относительно разрядных входов схемы 25 сравнения. Для этого достаточно на N младших разрядов входа схемы сравнения 25 подать напряжения логического 0.

Строки матрицы располагаются параллельно сварному шву;, Последнее дает возможность считать первую анализируемую строку фотоэлементов полностью б.ездефектной. Во время анализа ее фотоэлементов на разрядных выходах регистра 24 памяти установлен цифровой код, соответствующий нулю, а на управляющий вход буферной схемы 35 8 воздействует напряжение низкого логического уровня с выхода одновибра- тора 6, таким образом, во время анализа всех элементов первой строки на разрядных выходах буферной схемы 8 40 установлен цифровой код, соответствующий нулю. Поэтому условие (2) выполняться не будет.

Управление работой схемы дефектоскопа и передающей телевизионной 45 камеры организуется блоком 5. Фугасциональная .схема камеры на трехфазной I матрице с блоком управления приведена на фиг. 2. С выхода блока 5 управления на установочный вход счетчика 50 13 подается последовательность импульсов с частотой строк. Выход блока 5 управления является выходом генератора считьтающих импульсов. Счетчик г 13 подсчитывает число первых Z 2 55 бездефектных элементов разложения в строке. Причем выбираемое число Z не превышает число фотоэлементов в строке матрицы ПЗС Z и кратно двум,, т.е Z . Zg.

: Исключение из рассмотрения при формировании порогового уровня де- фектных фотоэлементов обеспечивается включением схемы 16 совпадений, вход которой через элемент-НЕ 21 подключен к выходу схемы 25 сравнения. После подсчета Z-ro фотоэлемента на выходе счетчика появляется напряжение, :соответствующее 1, а на входе схе- |мы 16 совпадений напряжение , I При этом на входе буферной схемы I10 действует напряжение О, препят- :ствуя передаче цифрового кода с :дефектного элемента на выход буфер- : ной. схемы 10.

Для временного совмеще.ния импуль- ; сов с выхода 27 блока 5 управления н с выхода схемы. 25 сравнения в де- ;фектоскопии вводится линия 20 задерж ;ки. Классификатор 23 дефектов может i быть аналогичен описанному в прото- типе. Структурная схема классифика- :тора дефектов (фиг. 3), включает : видеоконтрольное устройство 39, сме- ситель 40, схему 41 совпадений, блок 42 выделения контролируемого участка, регистратор 43, генератор 44 и мпульсов подсвета дефекта. Сигналы дефектов с выхода 45 классификато- :ра поступают на первый вход схемы 41 совпадений. Одновременно на друго ;вход схемы 41 совпадений подаются ;импульсы от генератора 44 импульсов подсвета, частота которого составля- ет единицы Герц. В результате на вы- iходе схемы 41 совпадения появляются импульсы подсвета дефекта с частотой iгенератора 44 и, проходя через смеситель 40, смешиваются с видеосигналом передающей телевизионной камеры, поступающим на вход, в результате чего на экране видеоконтрольного , устройства 39 в месте расположе-. ния дефекта, появляется периодически мерцающая яркостная отметка, что значительно улучшает .заметность дефекта для оператора. На вход смесителя 40 подается сигнал с блока 42 выделения контролируемого участка, при этом на экране видеоконтрольного устройства 39 возникает ко.нтур выделенного для анализа участк а изображения..

Ограничив контз ром зону дефекта, оператор определяет таким образом анализируемый участок. Сигналы дефекта, подаваемые на вход блока 42 выделения контролируемого участка,

проходят через него и с выхода упомянутого блока поступают на вход регистратора 43, который производит регистрацию дефектов по величине, согласно выбранной классификации.

При съеме видеосигнала в виде цифровых кодов с выхода АЩ1 7 имеется возможность обработки изображения в ЭВМ по заданной программе. В этом случае используется классификатор.

Вероятность диагностирования дефектов в сварных соединениях Р, связана с отношением сигнал/шум

q (-)/С

РОБН (q - Х), (3)

где (р (X) - функция распределения

нормированного и центрального нормального распределения;

9(Х) (l4)J exp(-tV2)dt,

-00

где f (j оцениваемые среднее значение и дисперсия отсчета с дефектного участка исследуемого объекта. В процессе обработки отсчетов фотоэлементов Строки матрицы ПЗС дается оценка среднему значению и дисперсии G нормального распределения отсчетов видеосигналов с Z бездефектных фотоэлементов . .Пусть коэффициент доверия J есть вероятность fit | х} У .того, что абсолютное значение нормированной ошибки оценки среднего значения

-(Г-р

5

не. больше заданной величины t у. Тогда доверительный интервал для опенивае- .мого параметра С представляется неравенством,

А

а

if fc 5

1

J5

В табл. I приведены значения коэффициента а J. для ряда значений J и Z.

В табл. 2 приведены границы, доверительного интервала .

Доверительный интервал для дисперсии нормальной сл,учайной величины, соответствующий коэффициенту доверия LP , определяется .неравенствами Ьн j.,g нижняя b .ц и

верхняя bg границы доверительного интервала могут быть найдены из табл. 2.

Для матрицы ПЗС 1200ЦМ1 с 232 фотоэлементами в каждой из 144 строк выбор вероятности ci 3, 2-1 О гаран- тирует менее одного ложного сраба- тьшания дефектоскопа за анализ всей матрицы. При этом обеспечение q 5,3 позволяет обнаруживать дефекты с вероятностью РОБ„ 0,9.

Исцользевание для оценки парамет-г ров случайного процесса 2 64 опорных бездефектных фотоэлементов в строке позволит, как следует из табл. i и 2, обеспечить при коэффициентах доверия у ер 0,95 доверительные интервалы.

r-VUo,25G- 0,

1,44

для оценки среднего и дисперсии выборки яркостного видеосигнала. В случае же Z 128 доверительные интервалы для оценки параметров случайной величины могут быть дополни- тельно сокращены почти в Г,5 раза. Предлагаемое изобретение обеспечивае высокую адаптацию дефектоскопа к изменениям параметров наблюдаемых .видеосигналов, что гарантирует повышение надежности контроля.

Ф о

рмула изобретения

Рентгенотел ейизионный дефектоскоп, содержащий источник рентгенов- ского излучения и последовательно расположенные преобразователь рентген-свет и передающую телевизионную камеру, вход которой связан с первым выходом блока управления, а также сумматор, линию задержки, схему совпадений и классификатор дефектов J, отличающийс-я тем, что, с целью повьгшения надежности Р:ОНТ- роля, в него введены аналого-цифрово преобразователь, четыре буферных схемы, квадратор, два накопителя, блок вычитания блок извлечения

10

15

0

5

0

5

0

5

0

квадратного корня, регистр памяти, схему сравнения, два элемента НЕ, счетчик, одновибратор, причем выход телевизионной камеры соединен с первым входом классификатора дефектов и входом аналого-цифрового преобразог вателя, выход которого соединен с информационным входом первой и второй буферной схемы, выход последней подключен к информационным входам квадратора и второго накопителя, выход которого через третью буферную схему подключен к первым информационным входам блока вычитания и cyNi- матора, выход квадратора через первый накопитель и четвертую буферную схему соединен с вторым инфо;;мацион- ным входом блока вычитания, выход- которого через блок извлечения квадратного корня подключен к вторс у информационному входу сумматора, выход которого через регистр памяти подключен к второму входу сравнения, первый информационный вход которой соединен с выходом первой буферной схемы, управляющий вход которой подключен к Еыходу одновибратора, вход которого объединен с входом блока управления и является электрическим входом дефектоскопа, причем второй выход блока управления соединен с вторым входом классификатора дефектов и через задержки с первым входом схемы совпадений, вЫход которой соединен с управляющим входом второй буферной схемы и через счетчик соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадений, третий вход которой соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого объединен с третьим входом классификатора дефектов и выходом схемы сравнения, третий выход блока управления соединен с установочным входом счетчика, четвертым входом классификатора дефектов и управляющими входами первого и второго накопителей, регистра памяти, третьей четвертой буферных схем.

Таблица 1

26

/2

3

Фиг.

Фиг.З