Устройство для контроля дефектов поверхности

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в автоматических средствах контроля, предназначенных для обнаружения поверхностных дефектов ферромагнитных изделий типа тел вращения крупносерийного и массового производства. Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений. Устройство содержит осветитель 1, преобразователь 2, к выходу которого последовательно подключены усилитель 3, выпрямитель 4, первый ключ 5, коммутатор 6, интегратор 7 и перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, выход которого подключен к первому входу схемы 9 сравнения, второй ключ 10, компаратор 11, блок 17 задания временных интервалов, записывающую магнитную головку (ЗМГ) и считывающую магнитную головку (СМГ) 20. От импульса Τ<SB POS="POST">зап</SB> ЗМГ наносит на поверхность изделия 29 магнитную метку. После вхождения в зону контроля СМГ 20 обнаруживает эту метку при каждом обороте изделия 29, и на выходе компаратора 22 формируется импульс считывания Τ<SB POS="POST">сч</SB>. При поступлении на счетный вход счетчика блока 17 первого импульса Τ<SB POS="POST">сч</SB> на первом выходе дешифратора блока 17 устанавливается уровень, соответствующий началу импульса T<SB POS="POST">1</SB> <SB POS="POST">обор</SB>. Второй импульс Τ<SB POS="POST">сч</SB> устанавливает начало импульса T<SB POS="POST">2</SB> <SB POS="POST">обор</SB>. Импульсы T<SB POS="POST">1</SB> <SB POS="POST">обор</SB> и T<SB POS="POST">2</SB> <SB POS="POST">обор</SB> управляют работой всего устройства контроля. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК (59 4 С 01 ) 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQNV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И

ГОсудАРстВенный нОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР (21) 4226564/24-25 (22) 09.04.87 (46) 07. 11.89. Бюл. № 41 (72) В.Э. Гуния и А.Б. Зюбин (53) 535..?4 (088.8) (56) Клусов И.А. Технологические системы роторных машин. Основы расчета и проектирования. - М.: Машиностроение, 1976, с. 193-195.

Авторское свидетельство СССР № 1368658, кл. G 01 J i/44, 1986.

ÄÄSUÄÄ 1520354 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ

I (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в автоматических средствах контроля, предназначенных для обнаружения поверхностных дефектов ферромагнитных изделий типа тел вращения крупносерийного и массового производства. Цель изобретенияповышение достоверности контроля пу1520354

45

50 тем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений. Устройство содержит осветитель 1, преобразователь 2, к выходу которого последовательно подключены усилитель 3, выпрямитель 4; первый ключ 5, коммутатор 6, интегратор 7 и перемножающий цифроаналоговый преобразователь 8, выход которо"

ro подключен к первому входу схемы 9 сравнения, второй ключ 10, компаратор 11, блок 17 задания временных интервалов, записывающую магнитную головку (ЗМГ) и считывающую магнитную головку (СМГ) 20.. От импульса 7 <„„

Изобретение относится к неразру- шающему контролю и может быть использовано в автоматических средствах контроля, предназначенных для обнаружения поверхностных дефектов ферромагнитных изделий типа тел вращения крупносерийного и массового ! производства.

Цель изобретения - повышение дос;.товерности контроля путем исключения влияния на результаты контроля от|клонений частоты вращения изделия в зоне контроля от заданных значений.

На фиг.1 показана блок-схема устройства; на фиг.2 — блок-схема блока задания временных интервалов.

1 !

Устройство для контроля дефектов поверхности (фиг. 1) содержит осветитель 1, оптически связанный с преобразователем 2, к выходу которого последовательно подключены первый усилитель 3, выпрямитель 4, первый ключ

5, коммутатор 6 по первому входу, интегратор 7 и перемножающий цифро-, аналоговый преобразователь (ЦАП) 8, а также схему 9 сравнения, второй ключ 10, первый компаратор 11, общую шину 12, схему И 13, генератор 14, счетчик 15, вычислитель 16, блок 17 задания временных интервалов, второй усилитель 18,.записывающую магнитную головку 19, считывающую магнитную головку 20, третий усилитель 21 и второй компаратор 22, при этом блок

17 задания временных интервалов содержит датчик 23 начала контроля, счетчик 24, формирователь 25 импульЗМГ наносит на поверхность изделия

29 магнитную метку. После вхождения в зону контроля СМГ 20 обнаруживает

5 эту метку при каждом обороте изделия 291и на выходе компаратора 22 формируется импульс считывания

При поступлении на счетный вход счетчика блока 17 первого импульса на первом выходе дешифратора блока

17 устанавливается уровень, соответствующий началу импульса Т„ „, Второй импульс С „ устанавливает начало импульса Т „,, Импульсы

Т... и Т,, управляют ра отой всего устройства контроля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. са "Сброс", схему И 26, RS-триггер

27 и дешифратор 28.

Первый выход блока 17 задания вре- " менных интервалов подключен к управляющему входу первого ключа 5, второй выход — к управляющему входу второго ключа 10, третий выход — к управляющему входу интегратора 7 и установочному входу счетчика 15, выходы которого подключены к соответствующим входным шинам вычислителя 16, вьг. ходные шины которого подключены к соответствующим цифровым входам перемножающего ЦАП 8, счетный вход счетчика t5 подключен к выходу схемы И

13, первый вход которой подключен к выходу генератора 14, второй вход— к управляющему входу коммутатора 6, третий вход — к управляющему входу первого ключа 5. К четвертому выходу блока 17 задания временных интерва лов (фиг.2) через второй усилитель 18 подключена записывающая магнитная головка 19, а считывающая магнитная головка 20 через последовательно включенные третий усилитель 21 и второй компаратор 22 подключена к входу блока 17 задания временных интерва» лов, первый выход дешифратора 28 подключен к первому выходу блока 11 за-: дания временных интервалов, второй выход дешифратора 28 подключен к входу формирователя 25 импульса

"Сброс" и второму выходу блока 17 задания временных интервалов, информационные входы дешифратора 28 — к соответствующим выходам. счетчика 24, вход установки которого объединен

15203

4Q с S-входом RS-триггера 27, четвертым выходом блока 17 задания временных интервалов и подключен к выходу датчика 23 начала контроля, счетный вход счетчика 24 подключен к выходу схемы И 26, первый вход которой под.ключен к входу блока 17 задания временных интервалов, второй вход — к выходу RS-триггера 27, R-вход которого подключен к выходу формирователя

25 импульса "Сброс", объединенного с третьим выходом блока 17 задания временных интервалов.

При этом записывающая магнитная 15 головка 19 установлена по ходу перемещения изделий 29 к зоне 30 контроля на участке до зоны 31 начала вращения изделий 29. Записывающая 19 и считывающая 20 магнитные головки мо- 20 гут быть выполнены в виде кольцевого разомкнутого магнитопровода 32 с обмоткой 33. Датчик 23 начала контроля может быть выполнен в виде электропрерывателя 34, установленного непод- 25 вижно относительно ротора 35 контроля и срабатывающего от воздействия на его толкатель 36 кулачков 37, закрепленных на роторе 35 контроля. Записывающая магнитная головка 19 установ- 30 лена неподвижно относительно вращающегося транспортного ротора 38 в таком положении, чтобы в момент срабатывания датчика 23 начала контроля одно из изделий 29, перемещаемое транс- портным ротором 28, находилось в зоне ее действия, Ротор 35 контроля и транспортный ротор 38 образуют механизм перемещения изделий 29, обеспечивающий возможность их поступательного и вращательного движений в зоне контроля.

Считывающая магнитная головка 20 установлена в зоне 30 контроля и осуществляет считывание магнитной метки с изделия 29, вращающегося в позиции

39 ротора 35 контроля, Датчик 23 начала контроля срабатывает от кулачка

37 в момент вхождения очередной позиции 39 с изделием 29 в зону 30 контроля.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства изделия

29 (фиг.2) транспортным ротором 38 транспортируются мимо записывающей магнитной головки 19, передаются в позиции 39 ротора 35 контроля, который транспортирует изделия 29 к зоне

54 6

31 начала вращения и далее через эс ну 30 контроля. До зоны 31 начала вращения изделия 29 транспортируются без вращения. В зоне 31 начинается вращение изделия 29 в позиции 39, К моменту подхода очередной позиции 39 с изделием 29 к зоне 30 контроля процесс разгона завершается. При вхождении каждой очередной позиции 39 в зону 30 контроля очередной кулачок

37 воздействует на толкатель 36 электропрерывателя 34, а на выходе датчика начала контроля 23 формируется импульс записи „, который через второй усилитель 18 воздействует на обмотку 33 записывающей магнитной головки 19 и поверхность очередного изделия 29, находящегося к данному моменту времени в зоне действия записывающей магнитной головки 19, наносится магнитная метка путем локального намагничивания поверхности изделия

29. Каждый очередной импульс воздействует, кроме того., на установочный вход второго счетчика 24, приводя его в исходное нулевое состояние, и на S-вход RS-триггера 27, приводя его в единичное состояние, разрешающее прохождение импульсов считывания через вторую схему И 26. После вхожде1 ния в зону 30 контроля позиции 39 с очередным изделием 29 с магнитной меткой считывающая магнитная головка

20 (фиг.1), установленная в зоне 30 контроля, при каждом обороте изделия

29 формирует на выходе электрический сигнал, который через третий усилитель

21 поступает на вход второго компаратора 22. На выходе второго компаратора 22 формируется импульс считывания „, длительность которого равна времени, в течение которого амплитуда сигнала со считывающей магнитной головки 20 превышает порог срабатывания второго компаратора 22. Порог срабатывания компаратора 22 устанавливается выше уровня шумов в сигнале с магнитной головки 20, формируемых от поверхности изделия 29, не имеющей магнитной метки.

Импульсы с„поступают на вход блока 7 задания временных интервалов, Первый импульс „через схему И 26 (фиг.2) поступает на счетный вход счетчика 24. На выходе счетчика 24 устанавливается код числа один, пос1520354 тупающий на входы дешифратора 28, на первом выходе которого устанавливается уровень логической "1", что соответствует началу времени первого оборота иэделия 29 длительностью Т

1 об ор

Второй импульс ц также постуйает на счетный вход второго счетчика 24, на выходе которого при этом устанавливается код числа два. На первом вы- 10 ходе дешифратора 28 устанавливается уровень логического нуля, что соот-! ветствует окончанию времени первого оборота изделия 29. На втором выходе дешифратора 28 устанавливает.ся уровень логической единицы, что соответствует началу времени второго оборота изделия 29 длительностью

Т,,, По приходу на вход блока 17 задания временных интервалов третьего 20 импульса „ он воздействует на счетный вход счетчика 24, на его выходе устанавливается код числа три.

При этом на втором выходе дешифратора 28 устанавливается уровень логи- 25 ческого "0", что соответствует окончанию времени второго оборота изделия

29. По окончании импульса Т . эа/ пускается формирователь 25 импульса

1 Сброс1, формирующий на выходе импульс "Сброс", который воздействует на R-вход RS-,òðèããåðà 27 и устанавливает на его выходе уровень логического "0", который, воздействуя на второй вход схемы И 26, запрещает прохождение через нее очередных импульсов ° сц на счетный вход счетчика 24. Цикл работы блока 17 задания временных интервалов завершен.

Таким образом, при вхождении в зону 30 контроля каждой очередной позиции 39 с изделием 29 на выходах блока

17 задания временных интервалов формируются последовательно и пульсы Т1060 1

Т длительность которых равна

Й опор > соответственно реальному времени первого и. второго оборотов контролируемого изделия 29. Эти импульсы и управляют работой всего устройства контроля. В зоне 30 контроля изделие 29 освещается световым лучом от осветителя 1 (фиг,1). Отраженный от изделия

29 световой поток, модулированный профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается преобразователем 2, С преобразова- >5 теля 2 электрический сигнал, содержащий полезные сигналы (сигналы от дефектов) и шум, усиливается усилителем

3, преобразуется. в однополярный сигнал выпрямителя 4 и поступает на вход первого ключа 5. При наличии на управляющем входе первого ключа 5 импульса Т1о6ор первый ключ 5 открыт и сигналы с выхода выпрямителя 4 поступают на первый вход коммутатора 6 и вход первого компаратора 1 1. Первый компаратор 11 сравнивает текущую амплитуду электрического сйгнала со среднестатистическим уровнем шума, характерным для поверхности бездефектных изделий

29, который определяется заранее экспериментально по партии бездефектных изделий 29. При превышении текущей ,амплитудой сигнала заданного уровня на выходе первого компаратора 11 формируется импульс запрета, длитель-! ность которого соответствует вгемени превышения сигналом этого уровня.

В течение времени первого оборота изделия 29. (длительность импульса

Т„, ) сигнал с выхода первого ключа 5 через коммутатор 6 поступает на интегратор 7 для определения среднего уровня шума. При срабатывании первого компаратора 11 предположительно от дефекта на его выходе уровнем логического "0" формируется импульс запрета, который воздействует на управляющий вход коммутатора 6. При этом коммутатор 6 прерывает поступление сигнала на вход интегратора 7 и подключает вход интегратора 7 к общей шине 12, напряжение на которой равно нулю. По окончании импульса запрета коммутатор 6 вновь подключает сигнал к входу интегратора 7 и т.д.

За время действия импульса Т ... на вход интегратора 7, таким образом, поступает сигнал, соответствующий шуму от бездефектных участков контролируемой поверхности. По окончании времени Т,, на выходе интегратора

7 устанавливается постоянное напряжение, соответствующее среднему уровню шума бездефектных (годных) участков контролируемой поверхности. Для определения величины U среднего уровня шума от всей поверхности, т.е. среднего уровня шума, которым характеризуется поверхность конкретного изделия 29, при отсутствии дефектов, а время одного оборота всегда равно расчетному значению, напряжение с выхода интегратора 7 поступает на ана-. логовый вход перемножающего ЦАП 8, которыя представляет собой усилитель

lO

" -" т, q orlop

Ua.n Uw г

Т Обо р. рмсч

Т ооор

К =

S occp

9 15203 с коэффициентом усиления, регулируемым в зависимости от кода числа на его цифровых входах., На выходе перемножающего ЦАП 8 устанавливается напряжение Uù „= U, К, где К - коэф5 фициент его усиления, устанавливается автоматически для каждого контролируемого изделия 29.

Время первого оборота изделия 29 в общем случае можно представить как где t, — время определения среднего уровня шума бездефектных участков поверхности;

t - суммарная протяженность во времени вырезанных дефектных участков в сигнале.

Учитывая что t 1 = T б p — t zó получаем

U . „

Т

Т опор рьсч ! обер где T « „,„ - расчетное наперед о ор р«оч заданное время оборота иэделия 29 в эоне 30 контроля.

Отсюда следует, что

Следовательно, величина К для каждого конкретного изделия устанавли- 4п вается в зависимости от реальной частоты вращения изделия 29 (Т „ 6 ), 1 обор а также наличия на поверхности дефектов, характеризующихся величиной

Установление величины К по ука45 занному закону позволяет повысить точность измерения истинного среднего уровня шума всей поверхности конкретного изделия 29, так как при этом устраняется влияние сигналов от дефектов, а также отклонений частоты вращения изделия 29 на результаты измерения U„

Установка коэффициента усиления К для каждого изделия 29 осуществляется следующим образом.

При наличии на третьем входе схемы И 13 импульса Т, обо и отсутствия импульсов запрета Т1 (уровень логи.к. ческой "I на втором входе схемы И !3) разрешается прохождение импульсов с генератора 14 на счетный вход счетчика 15, работающего в режиме суммирования. Формируемые в течение длительНОСТИ ИМПУЛЬСа Т1 бор ИМПУЛЬСЫ Запрета Т запрещают прохождение на счетчик 15 импульсов с генератора 14.

Следовательно, по окончании импульса Т1,бор в счетчике 15 записано число импульсов, соответствующее величине

Т

1 обер 2 < обор

Т

i o где п — число вырезанных в сигнале участков за BpeMR Т 1

1 обсрСо счетчика 15 код величины

Т 1 обер t nOCTynaeT ны вычислителя 16. На выходных шинах вычислителя 16 устанавливается код числа, соответствующего величине который поступает на цифровые входы перемножающего ЦАП 8 и устанавливает его коэффициент усиления.

На аналоговом выходе перемножающего ЦАП 8 и, соответственно, первом входе схемы 9 сравнения устанавливается постоянное напряжение U с, „ = — К, которое соответствует истинному среднему уровню шума поверхности контролируемого изделия 29.

Одновременно по окончании импульса Т,, блок 17 задания временных интервалов выдает импульс Т г обер (второй оборот изделия), который разрешает выявление дефектов на поверхности изделия 29. Первый ключ 5 закрывается, второй ключ 10 открывается и сигнал с выхода выпрямителя 4 поступает через второй ключ IO на второй вход схемы 9 сравнения, где сигнал сравнивается с уровнем напряжения U«, установленного на первом входе схемы 9 сравнения после окончания первого оборота изделия 29. Дефекты на контролируемой поверхности выявляются при превьппении амплитуды сигнала U уровня U .„Ïðè этом на выходе схемы 9 сравнения формируются импульсы "Брак", которые далее могут поступать на регистрирующее устройство для принятия решения о качестве контролируемой поверхности. По окон12

152035 чанни импульса Т,, второй ключ 10 закрывается, а блок 17 задания временных интервалов формирует короткий импульс "Сброс", который воздействует на управляющий вход интегратора 7 и приводит его в исходное нулевое состояние, а также воздействует на установочный вход счетчика 15 и устанавливает его в нулевое состояние. На выходных шинах вычислителя 16 устанавливается код числа, соответствую- щего максимальному коэффициенту усиления перемножающего ЦАП Я. Устрой.,ство готово к контролю очередного 15 ! ,изделия 29.

Устройство позволяет повысить дос;товерность контроля за счет повышения точности измерения среднего уров;ня шума конкретной контролируемой поверхности путем исключения влияния на

его величину отклонений частоты враще ния изделия в зоне контроля от задан ных значений, а также за счет устра нения пропусков или повторного контроля отдельных участков поверхности изделия путем задания интервала времени контроля, равного истинному времени второго оборота конкретного изделия. контроля и формирователь импульса

"Сброс", выход которого подключен к третьему выходу блока задания времен20 ных интервалов, о т л и ч а ю щ ее » что, с целью повышения достоверности контроля путем исключения влияния на результаты контроля отклонений частоты вращения изделия

25 в зоне контроля от заданных значений, в устройство введены записывающая и считывающая магнитные головки, второй и третий усилители и второй компаратор, при этом записывающая магнитная головка через второй усилитель подключена к четвертому выходу блока задания временных интервалов, считывающая магнитная головка через последовательно включенные третий усилитель

35 и второй компаратор подключена к входу блока задания временных интервалов, в который введены второй счетчик, вторая схемы И, RS-триггер и дешифратор, первый выход которого подключен к первому выходу блока задания временных интервалов, второй вы ход дешифратора подключен к входу фоРмиРователя импульса "Сброс" и к второму выходу блока задания временных интегралов, инфориаиионные входы ешифратора подключены к соответствующим выходам второго счетчика, вход установки которого объединен с S-входом К$-триггера, четвертым выходом

Формула изобретения

1 1. Устройство для контроля дефектов поверхности, содержащее механизм перемещения изделий, обеспечивающий возможность их поступательного и вращательного движений в зоне контроля, осветитель, оптически связанный с преобразователем, к выходу которого последоватеЛьно подключены первый уси. литель, выпрямитель, первый ключ,коммутатор по первому входу, интегратор и перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а также схему сравнения, второй ключ,.первый компаратор, первую схему И, генератор,первый счетчик, вычислитель и блок задания временных интервалов, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, второй выход — к управляющему входу второго ключа, третий выход подключен к уп равляющему входу интегратора и установочному входу первого счетчика,выходы которого подключены к соответствующим входным шинам вычислителя, выходные шины которого подключены к соответствующим цифровым входам пере4 множающего ЦАП, выход которого под— ключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой через второй ключ подключен к выходу выпрямителя, при этом вход первого .компаратора подключен к выходу первого ключа, а выход — к управляющему входу коммутатора, второй вход которого подключен к общей шине, счетный вход первого счетчика подключен к выходу первой схемы И, первый вход которой подключен к выходу генератора, а второй вход - к управляющему входу коммутатора, причем блок задания временных интервалов содержит датчик начала блока задания временных интервалов и подключен к выходу датчика начала контроля, счетный вход второго счетчика подключен к выходу второй схемы И, первый вход которой подключен к входу блока задания временных интервалов, второй вход подключен к выходу RS-триггера, R-.âõîä которого подключен к выходу формирователя импульса "Сброс", причем третий вход

13 1520354 14 первой схемы И подключен к управляю- щая магнитная головка установлена по щему входу первого ключа. ходу перемещения иэделий к зоне конт2. Устройство по п.1, о т л ироля. ч а ю щ е е с я тем, что записываюСоставитель Е. Маколкин

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор

Редактор И. Ыулла

Л. Патай

SHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 6746/42 Тираж 466 Подписное

7 0ЕОр

Тзе6ор

Ирос"