Блок обработки сигналов фотоэлектронного дефектоскопа Советский патент 1992 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к контрольно- сортировочной технике и может быть использовано в составе фотоэлектрического дефектоскопа, предназначенного для контроля локальных дефектов поверхности изделий.

Известны блоки обработки сигналов, выполненные в виде многоканальных коррелометров, что обеспечивает фильтрацию, близкую к оптимальной, в случае сигнала с нормальным распределением. Коррелометр содержит входные устройства, линию задержки с отводами, схемы умножения, первые входы которых объединены и подключены к выходу одного из входных устройств, а вторые входы соединены с соответствующими отводами и выходом линии

задержки, усредняющие устройства, входы которых к соответствующим выходам схем умножения, регистрирующее устройство, объединяющее выходы усредняющих устройств.

Недостатком подобных блоков обработки сигналов является прежде всего относительно большое число усредняющих устройств, разброс параметров которых должен быть минимальным. Кроме того, регистрирующее устройство лишь показывает вид корреляционной функции, не анализируя ее автоматически по принципу годен- брак.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является блок обработки сигналов фотоэлектрического

vj СЛ 01

Ј О

дефектоскопа, содержащий центрирующий фильтр, линию задержки сигнала, аналоговый перемножитель, первый вход которого вместе с входом линии задержки подключен к выходу центрирующего фильтра, а второй вход соединен с выходом линии задержки, усредняющий фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу перемножителя, пиковый детектор минимума, соединенный с выходом усредняющего фильтра, компаратор, сигнал ьныймзход которого через масштабный усилитель подключен к выходу пикового детектора, Схема определяет максимальное по абсолютной величине отрицательное значение ненулевых ординат корреляционной функции сигнала.

Недостатком его является относительная сложность схемной реализации, связан- ная с необходимостью усредняющих фильтров в количестве, равном числу одно- временно вычисляемых текущих ординат корреляционной функции, и подбора компонентов фильтров для обеспечения идентичности1 параметров последних; некоторая неполнота использования информации, со- держащейся в выходных сигналах усредняющих фильтров, обусловленная тем, что пиковое детектирование учитывает лишь ординату, максимальную по абсолютной величине, и отсекает все остальные ординаты меньшей величины независимо от их текущих значений.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение достоверности обнаружения дефектов,

Поставленная цель достигается тем, что блок обработки сигналов фотоэлектрического дефектоскопа, содержащий центрирующий фильтр, линию задержки сигнала, аналоговый перемножитель, первый вход которого вместе со входами линий задержки объединен и подключен к выходу центрирующего фильтра, а второй вход соединен с выходом линий задержки, фильтр нижних частот, компаратор снабжен дополнитель- но, по крайней мере, одной линией задержки с перемножителем на выходе, диодами, катод каждого из которых подключен к выходу соответствующего перемножителя, а аноды объединены и соединены со входом фильтра нижних частот, при этом сигнальный вход компаратора подключен непосредственно к выходу того же фильтра, а выход всех линий задержки и вторые входы всех перемножителей объединены между собой и подключены к выходу центрирующего фильтра.

На чертеже приведена схема обработки сигналов фотоэлектрического дефектоскопа (для случая объединения трех ненулевых

ординат корреляционной функции сигнала фотоприемника).

Блок обработки содержит центрирующий фильтр 1, линии 2,3, 4 задержки сигнала; аналоговые перемножители 5, 6, 7, первые входы которых /нижние по схеме) вместе со входами линии 2, 3, 4, задержки объединены и подключены к выходу центрирующего фильтра 1, а вторые входы (верхние по схеме) соединены -с соответствующими выходами линий 2, 3, 4 задержки; набор 8 так называемых идеальных диодов (диодов, включенных на выходах операционных усилителей и входящих в цепи отрицательной обратной связи), имеющих пренебрежимо малое пороговое напряжение открывания, условные катоды которых (неинвертирующие входы операционных усилителей) соединены с выходами перемножителей 5, 6, 7, а условные аноды объединены; усредняющий фильтр 9 нижних частот, со входом которого соединены условные аноды диодов 8, а с выходом - сигнальный вход компаратора 10.

Оптимальные величины задержек сигнала в линиях 2, 3, 4 выбираются на основе экспериментов из геометрического ряда значений и равным долям миллисекунды или единицам миллисекунд в зависимости от особенностей контролируемых изделий. Постоянная времени фильтра 9 нижних частот должна превышать время развертки дефектов максимальных размеров в несколько раз (уточняется с реальными изделиями по критерию максимальной достоверности).

Устройство работает следующим образом.

Усиленный сигнал от развертываемой поверхности с выхода фотоприемника центрируется фильтром 1 и задерживается линиями 2, 3, 4 на три различных значения времени. Прямой и задержанные центрированные сигналы перемножаются перемножителями 5, 6, 7. Результаты перемножения представляют собой случайные процессы с удвоенной (а среднем) частотой спектрального максимума по сравнению с исходным сигналом. Набор 8 идеальных диодов в каждый данный момент времени пропускает на вход фильтра 9 нижних частот наиболее отрицательное значение их выходных сигналов перемножителей 5, 6, 7. В каждый данный момент времени открыт лишь один диод из набора 8. Диоды открываются случайным образом. Результирующий сигнал состоит из фрагментов выходных сигналов перемножителей 5, 6, 7, причем провалы (в сторону положительных значений) каждого из сигналов перемножителей 5, 6, 7. как правило, заполняются отрицательными выбросами других сигналов. Тем самым дополнительно подавляются шумы от годной по- верхности, причем спектр шумов еще больше смещается в сторону верхних частот (за счет диодной коммутации) Отрицатель- ные выбросы от дефекта, как правило, не сопровождаются переключением диодов, однако выброс может быть расширен аналогичными выбросами других ординат, что увеличит амплитуду выходного импульса фильтра 9 нижних частот и с большей вероятностью вызовет срабатывание компаратора 10. Опорный (пороговый) уровень компаратора 10 отрицательной полярности формируют одним из известных способов.

Для предотвращения случаев запирания всех диодов вход фильтра 9 может быть соединен с положительным полюсом источника питания через резистор сопротивлением в несколько килоом. При этом усредненный уровень шума несколько уменьшится по абсолютной величине.

Изобретение при более простой схем- ной реализации повышает достоверность бракования дефектов и снижает вероятность ложной забраковки годной поверхности за счет усреднений сигнала, сформированного

М.Товтин

пороговый уровень сигнал

Составитель А.Грузинов Техред М.Моргентал

из сигналов по всем анализируемым ненулевым ординатам корреляционной функции,

Формула изобретения Блок обработки сигналов фотоэлектрического дефектоскопа, содержащий центрирующий фильтр, линию задержки сигнала, аналоговый перемножитель, первый вход которого и вход линии задержки объединены и подключены к выходу центрирующего фильтра, а второй вход соединен с выходом линий задержки, фильтр нижних частот, компаратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения достоверности обнаружения дефектов, он снабжен дополнительно по крайней мере одной линией задержки с перемножителем на выходе, диодами, катод каждого из которых подключен к выходу соответствующего перемножителя, а аноды объединены и соединены с входом фильтра нижних частот, при этом сигнальный вход компаратора подключен непосредственно к выходу того же фильтра, а входы всех линий задержки и первые входы всех перемножителей объединены между собой и подключены к выходу центрирующего фильтра.

Г

I

ю

Корректор Т.Вашкович

Изобретение предназначено для использования при автоматическом контроля локальных дефектов поверхности изделий. Цель изобретения - упрощение схемы и повышение достоверности контроля дефектов. Устройство содержит диоды, катоды которых подключены к выходам перемножителей, а аноды объединены и соединены со входом фильтра нижних частот, при этом сигнальный вход компаратора подключен непосредственно к выходу того же фильтра. Выходные сигналы всех перемножителей вносят вклад в результирующий сигнал отрицательной полярности, сравниваемый после усреднения с пороговым уровнем бракования. Диоды в каждый момент времени пропускают на вход фильтра нижних частот наиболее отрицательное значение из выходных сигналов перемножителей. 1 ил.