Устройство для контроля качества поверхности изделий и материалов

 

Устройство для контроля качества поверхности изделий и материалов относится к области неразрушающего контроля, а более конкретно к устройствам для вьшвления дефектов на поверхности изделий и материалов. Цель изобретения - повьше1ше достоверности контроля качества поверхности изделий и материалов путем фильтрации электрических сигналов по па раметру, соответствующему сумме длительностей сигнала на разных уровнях. Устройство содержит осветитель 1, последовательно соединенные фотопреобразователь 3, полосовой усилитель 4, блок 5 электронной обработки. Блок 5 позволяет повысить отношение полезный сигнал/шум. Блок 5 вьтолнен в виде выпрямителя 7, пороговых элементов 8, число которых соответствует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя 9, управляющего порогового элемента 11, интегратора 12. На выходе интегратора 12 формируется соответствующий с S (Л ъ t Од о | 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 01 N 21/89

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3925007/24-35 (22) 29.05.85 ,(46) 30.06.86. Бюп, Ф 36 (72) В.Э.Гуния и А.Н.Маслов (53) 535.241(088.8) (56) Патент Великобритании

Н 1387320, кл. С 1 А 1975.

Авторское свидетельство СССР

В 934326, кл. G 01 N 21/89, 1980 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ (57) Устройство для контроля качества поверхности иэделий и материалов относится к области неразрушающего контроля, а более конкретно к устройствам для выявления дефектов на поверхности изделий и материалов.

Цель изобретения — повышение досто„„SU„, 1260781 А1 верности контроля качества поверхнос" ти иэделий и материалов путем фильтрации электрических сигналов по па" раметру, соответствующему сумме длительностей сигнала на разных уровнях.

Устройство содержит осветитель 1, последовательно соединенные фотопреобразователь 3, полосовой усилитель 4, блок 5 электронной обработки.

Блок 5 позволяет повысить отношение полезный сигнал/шум. Блок 5 выполнен в виде выпрямителя 7, пороговых элементов 8, число которых соответствует количсству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя 9, управляющего порогового элемента 11, интегратора 12. На выходе интегратора 12 формируется соответствукнций

Ф

1260781 ступенчатый сигнал, в котором отноше- ние полез ный сигнал/1цум выше, чем у исходных сигналов. В блок 5 введен генератор импульсов 10, а цифроаналоговый преобразователь 9 выполнен стробируемым при этом выход генератора импульсов 10 соединен с уп1

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а конкретно к устройствам для выявления дефектов на о поверхности изделий и материалов.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем фильтрации электрических сигналов по параметру, соответствующему сумме дли-, . тельностей сигнала на разных уровнях, На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит осветитель 1, иэделие 2, поверхность которого контролируется, последовательно соединенные фотопреобразователь 3, полосовой усилитель 4, блок электронной об-, работки 5, регистратор 6. Блок электронной обработки 5 выполнен в виде выпрямителя 7, Н пороговых элементов

8, число которых соответствует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9, генератора импульсов 10, регулируемого по частоте, управляющего порогового элемента 11, интегратора 12, причем выход интегратора 12 соединен с входом регистратора 6, управляющий вход с выходом управляющего порогового элемента 11, информационный вход с выходом ЦАП 9, управляющим входом подключенного к выходу генератора им. пульсов 10, а информационными входами к выходам соответствующих пороговых элементов 8, входы которых объединены с входом управляющего порогового элемента 11 и подключены к выходу выпрямителя 7, входом соединенного с выходом полосового усилителя 4. На фиг. 2 представлены сигнал шума 13 и сигналы 14.и 15, сформированные от дефектов. равляющим входом цифроаналогового преобразователя 9. Регулировкой час- тоты генератора импульсов 10 достигается изменение чувствительности устройства к дефектам без изменения настройки регистратора 6. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Устройство работает следующим образом.

Изделие 2, вращающееся с постоянной угловой скоростью Я освещается осветителем 1 (фпг. 1). Отраженное от иэделия 2 излучение, модулирован ное профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается фотопреобразователем

10 3, преобразующим оптический сигнал в электрический. Сигналы с фотопреобразователя 3 фильтруются по частоте и усиливаются в полосовом усилителе 4 и поступают в блок электррн15 ной обработки 5.

В полосовом усилителе 4 отфильтровываются сигналы помехи, например, сигналы, сформированные от биения вращающегося изделия 2, частота

20 которых соответствует угловой скорости вращения изделия 2.

Таким образом, на вход блока электронной обработки 5 поступают только сигналы, сформированные от кон25 тролируемой поверхности. Это смесь полезных сигналов с шумами.

Для повышения достоверности выявления сигналов от дефектов (полезных сигналов) на фоне шумов в блоке

З0 элеКтронной обработки 5 сигналы подвергаются преобразованиям, позволяющим в преобразованном сигнале повысить отношение полезный сигнал/шум; ,Выполняется это в предлагаемом устГ ройстве следующим образом.

В блоке электронной обработки 5 входные сигналы поступают на выпрямитель. 7, который осуществляет двухполупериодное выпрямление сигнала.

Как положительная так и отрицаЭ тельная составляющая входного сигнала могут содержать информацию о дефекте, поэтому обе составляющие

1260781 сигнала необходимо анализировать.

Введение выпрямителя 7 позволяет далее работать только с однополярными сигналами, например, положительной полярности. 5

На выходе выпрямителя 7 сигналы

13 — 15 сформированы от дефектов (фиг. 2) . Сигнал 14 .характерен для дефектов с острыми краями типа трещин, цпрапин, а сигнал 15 характе- 10 рен для дефектов с плавными очертаниями краев типа вмятин. С выхода выпрямителя 7 сигналы поступают на входы М, пороговых элементов 8 и.на вход управляющего порогового эле- 35 мента 11 .

Уровни срабатывания пороговых элементов 8 устанавливают соответственно по величине равными U, U

° ° ° Аор g з причем Чинар, "георг "врз Яврея 20 (фиг. 2) ° При превышении амплитудой сигналов 13 — 15 установленных уровней срабатывания на выходе соответствующих пороговых элементов 8 формируются прямоугольные импульсы 25 нормированной амплитуды с длительностью, равной длительности сигнала на соответствующем уровне U«>, Импульсы с выходов пороговых элементов 8 поступают на информационные входы стробируемого ЦАП 9. Стробируется работа ЦАП 9 импульсами, пос.тупающими на его управляющий вход с регулируемого по частоте генератора импульсов 10 ° Генератор импульсов 35

10 формирует импульсы U (ôèã. 2).

По приходу очередного импульса U на управляющий вход ЦАП 9 на его выходе формируется импульс тока I< с длительностью, равной длительнос- 40 ти импульса U< и амплитудой, соответствующей количеству одновременно сработавших пороговых элементов 8 в момент наличия импульса U<.

Импульсы тока I ö, поступают на ин"45 формационный вход интегратора 12, . который суммирует их при наличии на его управляющем входе импульса

"строб 1". Импульс "строб 1" (фиг.2) формируется на выходе управляющего 50 порогового элемента 11 каждый раз, когда амплитуда сигналов 13 — 15 на его входе превышает уровень U>„ .

На выходе интегратора 12 от каждого сигнала .13 — 15 формируется сост- 55 ветствующий ступенчатый сигнал U.

Максимальная величина амплитуды сигнала U1,„„ïðîïoðöèoíàëüíà величине где Х вЂ” суммарная величина амплиМап K туд импульсов тока на выходе ЦАП 9 за время импульса "строб 1";

I — величина амплитуды импульР са тока на выходе ЦАП 9 при одном сработавшем пороговом элементе 8, М вЂ” число уровней, на которых измеряется длительность сигнала — период следования импульсов Uã — длительность сигнала на

1 соответствующем уровне пор °

Так K&K Xo H Q t величины IIocTQHH" ные, то I » и соответственно Us„> пропорциойальны величине суммарной длительности соответствующего сигнала 13 — 15 на уровнях Опор > ° ° °,U д.

В ступенчатых сигналах U » являющихся сигналами 13 — 15, преобразованными по величине суммарной длительности, отношение полезный сигнал/шум выше, чем у исходных сигналов (фиг. 2).

Сигналы U „„поступают далее в регистратор 6.

В регистраторе 6, который может быть выполнен в виде компаратора, амплитуда сигнала U „„, соответствующая суммарной длительности конкретного сигнала 13 — 15 на уровнях

U U ц сравнивается с наперед заданным значением напряжения U4ååð (фиг.2), соответствующего суммарной длительности сигнала от максимальна допустимого дефекта на уровнях Uz° ° ° табор N

При превышении амплитуды сигнала

U „ этого напряжения на выходе регистратора 6 формируется импульс "дефект, который далее может поступать на исполнительный механизм, осуществляющий съем изделия в тару "брак .

После снижения амплитуды сигнала на выходе выпрямителя 7 ниже величины U íà выходе управляющего порогового элемента 11 заканчивается импульс "строб 1", интегратор 12 устанавливается в исходное нулевое состояние. После этого устройство гс тово к измерению и анализу суммарной длительности очередного сигнала.

1260781

Величину П,„„ устанавливают из условия 0 . U„„ U„, (U амплитуда шума от бездефектной поверхности). Величину U„,, выоирают из условия U „P» U„„P » U ц . Величины ... °,1. „О срабатывания порого= вых элементов 8 устанавливают таким образом, чтобы охватить весь ожидаемый диапазон изменения амплитуд сигналов от контролируемой поверх- 10 ности. Иаг установки U öP,,...,U>,Pq в общем случае неравномерный и выбирается исходя из того, каково минимальное отношение сигнал/шум от дефектов, подлежащих выявлению. Если 15 выявлять необходимо с высокой достоверностью дефекты, сигнал от которых превышает амплитуду шума более, чем в 2 раза, то шаг установки U„

Ц„ „может быть равномерным. Если . 20 основная масса дефектов, подлежащих выявлению, характеризуется отношением сигнал/шум меньше 1, но не более 2, то шаг установки U, в диапазоне от Б „ U предпочти- 25 ум тельно устанавливать меньшим шага установки Unop на уровнях более

2 0ц„„. В рассматриваемом примере реалйзации устройства Б„„„,И„,„,»U о пор з в м s а запор ф ° ° 3пор н боль- 30 Чм

Регулировкой частоты генератора импульсов 10 достигается изменение чувствительности устройства к дефектам без изменения настройки регистратора 6.

Данное изобретение позволяет выявлять сигналы от дефектов путем фильтрации сигналов по величине суммарной длительности, определяемой для каж- 40 дого сигнала по длительностям, измеренным на уровнях как выше, так и ниже уровня шума, что позволяет повысить количество используемых признаков сигналов. Причем дополнительные 45 информативные признаки извлекаются из области расположения шумов. Этим снижается готеря информации о дефектах с амплитудой ниже уровня шумов, повышается достоверность выявления дефектов с амплитудой не более, чем на 20Х превышающей уровень шумов и соответственно повышается достоверность контроля качества поверхностей изделий и материалов.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля качества поверхности изделий и материалов, содержащее осветитель, по ходу лучей которого установлен фотопреобразователь, к выходу которого последовательно подключены полосовой усилитель, блок электронной обработки, входом которого является вход выпрямителя и регистратор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем фильтрации электрических сигналов по параметру, соответствующему сумме длительности сигнала на разных уровнях, блок электронной обработки выполнен в виде набора пороговых элементов, число .которых соответст- вует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя, управляющего порогового элемента и интегратора, выход которого является выходом блока электронной обработки, а информационный вход соединен с выходом цифроаналоговбго преобразователя, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, входы которых соединены с выходом выпрямителя и с входом управляющего порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом интегратора.

2. Устройство по. п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем что в блок электронной обработки введен генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя.

1260781

Cmpeb

Aix

Составитель А. Чурбаков

РедактоР И. СеглЯник ТехРед М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 5220/41 . Тирах 778, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. .по делам. изобретений и открытий

i33035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4 с