Устройство для контроля дефектов поверхности

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность контроля качества, поверхности (П) изделий в форме тел вращения путем повышения точности измерения среднего уровня шума и,, конкретной контролируемой

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

yg 4 С 01 Ю 1/44 у сУ г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4052769/24-25 (22) 09.04.86 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (72) В.Э.Гунич и Н.В.Герасин(53) 535.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 855453, кл. G 01 N 21/88, 1981, Авторское свидетельство СССР ,У 1317337, кл. G О1 N 21/88, 1986.

„„SU„„1 68658 A" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность контроля качества. поверхности (П) изделий в форме тел вращения путем повышения точности измерения среднего уровня шума U конкретной контролируемой

1368658

П, определяющего порог срабатывания схемы сравнения 8. Во время первого оборота изделия 17 шум и полезные сигналы с преобразователя 1 поступают через усилитель 2, выпрямитель 3 и первый ключ 4 на компаратор 9 и первый, вход коммутатора 5. В зависимости от величины амплитуды сигналов (шум или полезные сигналы) на входе компаратора 9 коммутатор 5 пропускает на интегратор 6 соответственно либо шум П, либо уровень нуля с общей шины lб. Для определения величины U „,напряжение на выходе интеграИзобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к устройствам для выявления дефектов на поверхности изделий в форме тел вращения крупносерийного и массового про- 5 иэводства.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем повышения точности измерения среднего уровня шума контролируемой поверхности.

На фиг.l показана блок-схема устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3— блок задания временных интервалов.

1Г

Устройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1, к выходу которого последовательно подключены усилитель 2„ выпрямитель 3, первый ключ 4, коммутатор 5 и интегратор 6, второй ключ

7, входом. подключенный к выходу выпрямителя З,,а выходом — к второму входу схемы 8 сравнения, компаратор

9, входом соединенный с выходом пер-. вого ключа 4, а выходом с управляющим входом коммутатора 5, блок 10 задания временных интервалов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей 4 и 7 и интегратора 6, схему И ll генератор

12, счетчик 13, вычислитель 14, перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, аналоговые вход и выход которого подключены соответственно к выходу интегратора 6 и первому входу схемы 8 сравнения, цифровые входы — к соответствующим выходтора 6, соответствующее среднему уровню шума U,„ бездефектных (годных ) участков П, увеличивают на величину, зависящую от суммарной длительности выделенных компаратором 9 предположительно полезных сигналов, Во время второго оборота сигнал U чес рез второй ключ 7 поступает на схему сравнения 8, где сравнивается с измеренной величиной U При превышении амплитуды сигнала U уровня U на выходе схемы сравнения 8 формируется импульс "Брак".

3 ил.

2 ным шинам вычислителя 14, входными шинами соединенного с соответствующими выходами счетчика 13, установочным входом подключенного к управляющему входу интегратора 6, а счетным входом к выходу схемы И 11, первый вход которой соединен с выходом генератора 12, а второй вход — c управляющим входом коммутатора 5, вторым входом подключенный к общей шине 16.

Способ получения неэлектрического сигнала, несущего информацию о состоянии контролируемой поверхности, и, соответственно, тип преобразователя

1 (электромагнитный, ультразвуковой, фотоэлектрический и т.п.) не влияют на достижение положительного эффекта. Преобразователь 1 может быть, например, как и в известном устройстве фотоэлектрического типа, преобразующего отраженный от контролируемого изделия 17 световой поток осветителя

18 в электрический сигнал.

Конструктивное выполнение блока

10 задания временных интервалов также не влияет на достижение положительного эффекта и он может быть любого исполнения, например как показано на фиг.3, где он выполнен в виде последовательно соединенных датчика 19 начала контроля, формирователя 20временного интервала интегрирования,формирователя 21 временного интервала контроля, формирователя 22 импульса

"Сброс". Причем выходы формирователей 20 -22 являются выходами блока 10 за3 !368658 дания временных интервалов. Кроме того, датчик 19 начала контроля может быть выполнен в виде электропрерывателя 23 установленного неподвижУ

5 но относительно ротора 24 контроля и срабатывающего в момент вхождения очередной позиции .25 с изделием 17 в зону 26 контроля.

Срабатывание электропрерывателя 10

23 происходит от воздействия на его толкатель 27 кулачков 28 закрепленных на роторе 24 контроля.

Устройство работает следующим образом. 15

Изделия 17 в позициях 15 (фиг.3) ротора 24 контроля приводятся во вращение с постоянной угловой скоростью и транспортируются через зону 26 кон20 троля.. При вхождении очереднои позиции 25 с изделием 17 в зону 26 контроля очередной кулачок 28 воздействует на толкатель 27 электропрерывателя 23 и на выходе датчика 19 начала контроля формируется уровнем нуля импульс начала контроля щ (фиг. 2) .

Этот импульс воздействует на вход формирователя 20 временного интервала интегрирования и на его выходе формируется импульс Тщ (фиг.2), длительность которого соответствует времени одного оборота изделия 17. По заднему фронту импульса Т,„, запускается формирователь 21 временного интервала контроля и формирует на выходе импульс контроля Т„ (фиг.2), длительность которого устанавливается равной времени одного или нескольких оборотов изделия 17. По заднему фронту импульса Т„ запускается формирователь 22 импульса "Сброс" (фиг.2).

Такую последовательность импульсов блок 10 задания временных интервалов выдает каждый раз по вхождению очередной позиции 25 с изделием 17 в зону 26 контроля. Эти импульсы и управляют работой всего устройства контроля.

В зоне 26 контроля изделие 17, при контроле его поверхности, например, фотоэлектрическим методом, освещается световым лучом от осветителя

18 (фиг.1). Отраженный от изделия 17 световой поток, модулированный профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается преобразователем 1, выполненным на базе фотоприемника, преобразующего оптический сигнал в электрический.

С преобразователя 1 электрический сигнал, содержащий полезные сигналы и шум, усиливается усилителем 2, преобразуется в однополярный сигнал выпрямителем 3 и поступает на вход первого ключа 4. При наличии на управляющем входе первого ключа 4 импульса разрешения интегрирования Т „„, (первый оборот иэделия) первый ключ 4 открыт, сигналы U (фиг.2) с выхода выпрямителя 3 поступают на первый вход коммутатора 5 и вход компаратора 9.

Компаратор 9 сравнивает текущую амплитуду электрического сигнала U co среднестатистическим уровнем шума

U„,ð „ (фиг.2), характерным для поверхности бездефектных изделий 17.

Определяется U,р „ заранее экспериментально по партии бездефектных изделий 17. При превышении текущей амплитудой сигнала U заданного уровня U щ р,,на выходе компаратора 9 формируется импульс запрета Т (фиг.2}

Ф длительность которого соответствует времени превышения амплитуды сигнала этого уровня.

В течение времени первого оборота иэделия 17 (длительность импульса

T ) сигнал с выхода первого ключа

4 через коммутатор 5 поступает на интегратор 6 для определения среднего уровня шума. При срабатывании компаратора 9, т.е ° обнаружении им в сигнале U всплеска, предположительно сформированного от дефекта, на его выходе уровнем логической "!" формируется импульс Т,, которьФ воздействует на управляющий вход коммутатора 5. При этом коммутатор 5 прерывает поступление сигнала U, на вход интегратора 6 и подключает вход интегратора 6 к общей шине 16, напряжение на которой равно нулю. По окончании импульса Т> коммутатор 5 вновь подключает сигнал U к входу интегратора 6 и т.д. За время действия импульса Тд„, на вход интегратора 6 поступает сигнал U, „„, (фиг.2), т.е. шум от бездефектных участков контролируемой поверхности.

Следовательно, по окончании времени Т„„,на выходе интегратора 6 устанавливается постоянное напряжение

П„... соответствующее среднему уровню шума бездефектных (годных) участков контролируемой поверхности. Для определения величины среднего уровня шума от всей поверхности U „, т.е, 5 13

1 среднего уровня шума, которым характеризовалась бы поверхность изделия ,17, если бы на ней не было дефектов, напряжение U ñ выхода интегратора

6 поступает на аналоговый вход перемножающего ЦАП 15, который представляет собой. усилитель с коэффициентом усиления, регулируемым в зависимости от кода числа на его цифровых входах.

На выходе перемножающего ЦАП 15 устанавливается напряжение U „ =U К, ш. г где К вЂ” коэффициент его усиления, устанавливается автоматически для каждого контролируемого изделия 17.

Время первого оборота изделия 17 в общем случае можно представить как ннг 1 2 э где t, — время определения среднего уровня. щума бездефектных участков поверхности;

t 2 — суммарная протяженность во времени вырезанных участков в сигнале U

Учитывая, что t„ = Т „„, получают

Ue,г

U U -К= — — — — Т

4> и. ш.г T -t ннт ннт 2

Отсюда следует, что

Т ннт

К = — — — — . .Т нйт 2

В предлагаемом устройстве коэффициент усиления К устанавливается для каждого контролируемого изделия 17 индивидуально.

В исходном состоянии счетчик 13, после подачи на его установочный вход очередного импульса "Сброс",устанавливается в состояние, соответ. ,ствующее записи в него количества

Тинт импульсов N = — — где at — период

4t следования импульсов генератора 12, т.е. в счетчик 13 записывается код числа, соответствующего величине

Т „, . В течение длительности очередного импульса Т „„, все формируемые импульсы Т последовательно поступают на второй вход схемы И 11 и разрешают прохождение с генератора 12 импульсов на счетный вход счетчика

13, работающего в режиме вычитания.

По окончанию импульса Т», в счетчике 13 записано число импульсов, соответствующее величине и

Тннт t2 Тннт T>. в

1=О где n — - число вырезанных в сигнале

U, участков sa время Тнн, .

68658

1

Со счетчика 13 код величины T поступает на входные шины вычис лителя 14. На выходных шинах вычис5

55 лителя !4 устанавливается код числа, Тннт соответствующего величине К= — — — --.

Т ннт

Код этого числа поступает на цифровые входы перемножающего ЦАП 15 и устанавливает его коэффициент усиления.

На аналоговом выходе перемножающего ЦАП 15 и соответственно первом входе схемы 8 сравнения устанавливается постоянное напряжение U н „

= U,. К, которое соответствует истинному среднему уровню шума поверхности контролируемого изделия 17.

Вычислитель 14 может быть реализован на программируемом постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), позволяющем реализовать табличный метод вычисления величины К.

Одновременно, по окончанию импульса Тнн,, блок 10 задания временных интервалов, выдает импульс контроля

Т, (второй оборот изделия). Первый ключ 4 закрывается, второй ключ 7 открьвается и сигнал U, с выхода выпрямителя 3 поступает через второй ключ 7 на второй вход схемы 8 сравнения, где амплитуда сигнала U сравнивается с уровнем напряжения U „ и установленного на первом входе схемы

8 сравнения после окончания первого оборота изделия 17. Схема 8 сравнения может быть выполнена в виде компаратора.

Дефекты на контролируемой поверхности .выявляются при превышении амплитуды сигнала U уровня U

При этом на выходе схемы 8 сравнения формируются импульсы "Брак".

Эти импульсы далее могут поступать на регистрирующее устройство для принятия решения о качестве контролируемой поверхности.

По окончанию импульса Т, второй ключ 7 закрывается, а блок 10 задания временных интервалов формирует короткий импульс "Сброс", который воздействует на управляющий вход интегратора 6 и приводит его в исходное нулевое состояние, а также воздействует на установочный вход счетчика 13 и вновь записьвает в него код числа, соответствующего величине Т„„. На выходных шинах вычислителя 14 устанавливается код числа, соответствующего

1368 коэффициенту усиления перемножающего

ЦАП 15, равного единице. Устройство готово к контролю очередного иэделия 17.

Изобретение позволяет повысить ,точность измерения среднего уровня шума контролируемой поверхности, а именно максимально приблизить величину измеренного среднего уровня шума lo к его истинному значению — величине, индивидуальной для каждого конкретного контролируемого изделия, что повышает достоверность контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля дефектов поверхности, содержащее осветитель, оптически связанный с преобразовате- 20 лем, к выходу которого последовательно подключены усилитель, выпрямитель, первый ключ, коммутатор и интегратор, а также второй ключ, вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход — к второму входу схемы сравнения, компаратор, вход которого соединен с выходом первого ключа, а вы658

8 ход — с управляющим входом коммутатора, блок задания временных интервалов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей и интегратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем повышения точности измерения среднего уровня шума контролируемой поверхности, в устройство введены схема И, генератор, счетчик, вычислитель, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, аналоговые вход и выход которого подключены соответственно к выходу интегратора и первому входу схемы сравнения, а цифровые входы— к соответствующим выходным шинам вычислителя, входные шины которого соединены с соответствующими выходами счетчика, установочный вход которого подключен к управляющему входу интегратора, а счетный вход — к выходу схемы И, первый вход которой соединен с выходом генератора, а второй вход — с управляющим входом коммутатора, второй вход которого подключен к общей шине.

1368658

Составитель А.Чурбаков

Редактор Н.Бобкова Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 279/40 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4