Устройство оптико-телевизионного контроля Советский патент 1993 года по МПК G01B21/30 

б, одновибратор 7, схема 9 конъюнкции, счетчик 10, дешифратор 11, блок управления 12, механизм 13 вращения. Генератор 8 тактовых импульсов соединен с вторым входом схемы 9 конъюнкции. Механизм 13 вращения механически связан с камерой 1 таким образом, что обеспечивается ее вращение вокруг оптической оси.

Телевизионные камеры 1 и 4 установлены таким образом по отношению к объекту контроля, обозначенному цифрой 22, что их поля обзора пересекаются,

Механизм вращения 13 состоит из двух фрикционно связанных дисков 14 и 16, Ведомый диск 14 имеет возможность вращаться благодаря подшипнику 15, Остановка ведомого диска происходит в тех случаях, когда опора 18 упирается в опоры 19,20 или вякорьэлектромагнита21. Ведущий диск 15 связан с электродвигателем 17, К блоку 12 управления подключен электродвигатель 17 и электромагнит 21, а его вход соединен с дешифратором 11.

Рассмотрим назначение элементов.

Первая и вторая телевизионные камеры 1 и 4 совместно с первой и второй системами 2,5 технического зрения служат для преобразования оптического изображения в электрический сигнал, Видеоконтрольный блок 3 предназначен для визуального наблюдения изображения объекта 22, формируемого первой телевизионной камерой 1. Компаратор 6 используется для формирования стандартного.сигнала в момент появления дефекта в яоле обзора телевизионной камеры 4. Одновибратор 7 введен для увеличения длительности сигнала, поступающего с компаратора 6. Генератор 8 тактовых импульсов задает частоту вращения Т К 1 вокруг своей оси. Схема 9 конъюнкции служит для пропускания управляющих импульсов лишь в- момент поступления разрешающего сигнала от одновибратора 7. Счетчик 10 и дешифратор 11 предназначены для формирования управляющих команд. Механизм 13 вращения преобразует команды в определенное пространственное положение ТК1, Блок 12 управления введен для согласования уровня электрических сигналов, поступающих от-дешифратора 11 в уровни электрических сигналов, которые необходимы для надежной работы электродвигателя 17 и электромагнита 21, Назначение остальных признакоб очевидно и не требует пояснения.

Устройство работает следующим образом.

Первая и вторая телевизионные камеры 1, 4 размещены вблизи от контролируемой вращающейся трубы 22 таким образом, что

поля обзора обеих камер пересекаются. Причем масштаб изображения, формируемого первой телевизионной камерой 1, устанавливается большим (изображение

крупнее) по сравнению с масштабом изображения, выбранным для второй телевизионной камеры 4.

В исходном состоянии, когда на поверхности контролируемой трубы отсутствуют

0 дефекты, а также пятна от грязи и масла на выходе компаратора О формируется сигнал логического О, что предотвращает работу механизма 13 вращения. По этой причине первая телевизионная камера 1 остается не5. подвижной. При появлении в поле обзора второй телевизионной камеры 4 оптической неоднородности (например, коррозионной язвы) на выходе компаратора 6 появляется сигнал логической 1, что является коман0 дои для включения через блоки 7, 9, 10, .11, 12 механизма вращения 13. С этого момента времени первая телевизионная камера 1 начинает циклические вращения вокруг своей оси по следующему алгоритму: поворот на

5 90° (с шагом 45°) в одну сторону, поворот на 90° (с тем же шагом) в обратную сторону,

Покачивание первой телевизионной камеры 1 происходит до тех пор, пока в поле обзора второй телевизионной камеры 4 на0 ходится подозрительная камера оптическая неоднородность, Оператор, наблюдая изображение на экране видеоконтрольного блока 3, классифицирует явление по принципу Годен-брак.

5 Оператор может производить анализ изображения либо в динамике, либо в статике. В последнем случае он дает команду на остановку рольганга, с помощью которого перемещается контролируемая труба.

0 Это позволяет детально рассмотреть участок трубы с изображением оптической неоднородности.

Вращение телевизионной камеры вокруг оси позволяет изменить взаимную ори5 ентацию растра телевизионного кадра и протяженного дефекта, В тех случаях, когда в первоначальном состоянии направление распространения трещин совпадало с направлением строк растра обнаружение де0 фекта затруднено маскирующим действием строчечной развертки. После двухкратного . вращательного перемещения телевизионной камеры (по 45 ) трещина и строки развертки станут перпендикулярны друг другу.

5 в этом случае вероятность обнаружения дефекта наибольшая.

При использовании камер с матрицей на приборах с зарядовой связью вероятность обнаружения дефектов, ориентация которых совпадает с диагональю матрицы.

снижается по сравнению с вероятностью Еыявления дефектов, ориентация которых совпадает с направлением столбцов или строк матрицы, Это объясняется тем, что на (диницу длины различно ориентированных дефектов приходится различное число чув- (твительных элементов. При ориентации Дефекта, совпадающей с диагональю, число 1увствительных элементов на единицу длины уменьшается в V5 раз,

Описанная процедура контроля применима для осмотра .как внешней, так и внутренней поверхности трубы. При контроле внутренней, поверхности, описанное устройство размещается на транспортном средстве, которое перемещается с помощью четырех катящихся опор по внутренней поверхностью трубы. Очевидно, что 11идеоконтрольный блок 3 располагается на рабочем месте оператора. При анализе изо- (ражения в статике оператор имеет возможность подать команду на перемещение грубы в необходимом направлении, что позволяет детально исследовать интересующую его зону поверхности.

Компаратор 6 настраивается таким об- I азом, что сигналы на его выходе появляются при возникновении малозначительных оптических неоднородностей (малые разме- i )ы дефектов, небольшая контрастность изо- Сражения), Это приводит к тому, что сигналы на выходе компаратора б подчиняются критерию Пирсона, т.е. возникают при значительном уровне перебраковки. Появление сигнала на выходе компаратора вы- бывает включение механизма 13 вращения, О также тревожной звуковой сигнализации. Появление звукового сигнала мобилизует внимание оператора, который с этого момента времени должен производить анализ изображения на экране видеоконтрольного (шока 3.

| Одновибратор 7 увеличивает длительность импульса, поступающего от компаратора 6. Этим обеспечивается осмотр поверхности не только в зоне оптической неоднородности, но и в прилегающих зонах. Счетчик 10 имеет коэффициент деле- йия, равный 12. Благодаря этому на выходе дешифратора 11 формируется двенадцать команд, обеспечивающих покачивание камеры 1 вокруг оптической оси в течение времени, которое задает одновибратор 7, lire частотой, которую определяет генератор 8.. Перечислим формируемые команды:

1ключить (ВКЛ) электродвигатель вперед tyio часовой стрелке); выключить (ВЫКЛ

Лбктродвигэтель; ВКЛ электромагнит (ЭМ)

:1 (убрать ограничитель): ВКЛ электродвигатель Вперед ; ВЫКЛ электродвигателе: ВЫКЛ ЭМ 21; ВКЛ электродвигатель Назад ; ВЫКЛ электродвигатель; ВКЛ ЭМ 21: ВКЛ электродвигатель Назад ; ВЫКЛ электродвигатель: ВЫКЛ ЭМ 21. Идти к п. Т (повторить все сначала).

За сет таких команд камера 1 поворачивается периодически на угол 90° с шагом 45°, Фиксированные остановки камеры происходят благодаря тому, что подвижная опора 18 упирается в неподвижные опоры 19 и 20, а также в якорь электромагнита 21. При включении ЭМ 21 якорь втягивается внутрь обмотки электромагнита и препятствие убирается. Под действием фрикционного сцепления ведомый диск может поворачиваться до тех пор пока опора 18 не войдет во взаимодействие с неподвижными опорами 19 или 20.

Блок 12 управления преобразует стандартные сигналы (как правило ТТЛ уровня) в сигналы силовых цепей. Очевидно, что этот блок должен быть построен на ключах и силовых элементах (реле, тиристоры, мощные транзисторы).

Экспериментальные исследования показали, что протяженные дефекты, ориентация которых совпадает с направлением строк телевизионного растра, обнаруживаются с меньшей вероятностью, чем вертикальные. Так, при экспертной оценке из 300 горизонтальных дефектов было обнаружено 230, а из 300 вертикальных дефектов 271 дефект. Результаты эксперимента говорят о том, что вероятность обнаружения дефекта зависит не только от его размеров и конфигурации, но и от ориентации.

Изображение диагонального дефекта будет менее четким, чем изображение вертикального дефекта, что вызвано меньшим числом чувствительных элементов, приходящихся на единицу длины дефекта.

Изображение вертикального дефекта состоит из.20 точек, а диагонального - лишь из 13. Очевидно, что во втором случае вероятность обнаружения дефектов будет меньше.

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения состоит в повышении надежности обнаружения дефектов с различной ориентацией.

Формула изобретен и я

Устройство оптико-телевизионного контроля, содержащее последовательно соединенные первую телевизионную камеру и систему технического зрения, последовательно соединенные вторую телевизионную камеру и вторую систему технического зрения, видеоконтрольный блок, компаратор и блок управления, отличающееся тем,

что, с целью повышения надежности, оно снабжено последовательно соединенными одновибратором, схемой конъюнкции, счетчиком и дешифратором, соединенным с входом блока управления, механизмом дискретного вращения камеры, механически связанным с первой телевизионной ка22JL

/

Т

мерой и предназначенным для ее поворота вокруг оптической оси с шагом в 45°, генератором тактовых импульсов, подключенным к второму входу схемы конъюнкции, комп аратор включен между второй системой технического зрения и одновибратором,

to/

18

Ж

$&

Й

хЛ

ft

о

ff/nff