Устройство для оптико-телевизионного контроля поверхности трубы

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности контроля. Цель достигается тем, что при появлении в поле зрения телевизионной камеры t темного или черного пятна происходит автоматическое уменьшение скорости вращения трубы и включение предупредительной сигнализации, далее производится анализ изображения, формируемого камерой 2 в более крупном масштабе. 3 ил. 4 vj СЛ О О CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 21/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. (21) 4890311/28 (22) 13.12.90 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Новокуйбышевское ремонтно-строительное управление приволжскими магистральными нефтепроводами и Научно-технический центр научно-технического творчества молодежи "Магистраль" (72) А.П,Алексеев, Г.Ф.Меледин, В.П.Батюшков, В.В.Бобров, Н.А.Бухарев. Л.И.Егунов и В.А.Химикус (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник./Под ред, B,В.Клюева. М.: Машиностроение, 1983, с.157.

Писаревский А.Н., Чернявский А.Ф.

Афанасьев Г.К. и др. Системы технического зрения, Л.: Машиностроение, Л/О, 1988 с,124.

„„5U „„1775603 А1 (54) УСТРОЙСТВО ОПТИКО-ТЕЛЕВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Целью изобретения является повышение надежности контроля. Цель достигается тем, что при появлении в поле зрения телевизионной камеры 1 темного или черного пятна происходит автоматическое уменьшение скорости вращения трубы и включение предупредительной сигнализации, далее производится анализ изображения, формируемого камерой 2 в более крупном масштабе. 3 ил.

1775603

30

40

50

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, например, для выявления поверхностных дефектов на трубах для нефтемагистралей.

Известно устройство оптико-телевизионного контроля поверхности трубы, содержащее телевизионную камеру и систему технического зрения. При помощи данного устройства удобно производить контроль вращающихся объективов, например, труб нефтемагистралей. Достоинством данного технического устройства является возможность контроля в труднодоступных местах, где невозможно пребывание человека. Таким местом является внутренняя поверхность труб диаметром 530...1200 мм. В то же время контроль иэделий с постоянной (довольно высокой) скоростью сканирования и с неизменным масштабом изображения приводит к большому числу пропусков критических дефектов при визуальном обнаружении пороков труб. При длительном непрерывном контроле существенно снижается внимание операторов визуального контроля и в это время весьма вероятен пропуск даже дефектов больших размеров, Указанное устройство несвободно от этих недостатков, что снижает надежность обнаружения критических дефектов.

Целью изобретения является повышение надежности контроля, повышение производительности контроля, Поставленная цель достигается тем, что в устройство оптико-телевизионного контроля поверхности трубы. содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и систему технического зрения, введены последовательно соединенные компаратор, блок управления и механизм регулирования скорости перемещения трубы, а также последовательно соединенные вторая телевизионная камера и вторая система технического зрения, причем вход компаратора подключен к первой системе технического зрения, а телевизионные камеры установлены по ходу вращения трубы таким образом, что их оси лежат в одной плоскости, взаимоперпендикулярно.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 — зависимость вероятности обнаружения дефекта в зависимости от скорости вращения трубы и размеров дефектов; на фиг.3 — характеристика компаратора.

Устройство состоит из первой телевизионной камеры 1, первой системы 2 технического зрения (СТЗ), компаратора 3, блока 4 управления, механизма 5 с регулируемой скоростью перемещения трубы, второй телевизионной камеры 6 и второй системы 7 технического зрения (фиг.1), Позицией 8 отмечен объект контроля и указано направление вращения, Рассмотрим назначение отдельных элементов.

Телевизионные камеры 1,6 и системы технического зрения 2,7 служат для преобразования оптического иэображения в электрический сигнал, а затем вновь в оптическое изображение, Такое преобразование позволяет получить изображение из труднодоступных мест и автоматизировать (механизировать) процесс контроля. Компаратор 3 является пороговым устройством и предназначен для формирования электрического сигнала определенного уровня при появлении на трубе черных или темных пятен. блок 4 управления предназначен для подачи управляющих сигналов, изменяющих скорость вращения трубы, а также для подачи сигналов звуковой сигнализации.

Назначение механизма 5 с регулируемой скоростью вращения очевидно из его названия. Он позволяет формировать две скорости вращения в зависимости от сигналов блока 4 управления. Телевизионная камера

1 дает более общее изображение (мелкий масштаб), телевизионная камера 2 дает крупное изображение контролируемого участка трубы.

Телевизионная камера 1, система технического зрения 2, компаратор 3, блок 4 управления и механизм 5 соединены последовательно. Телевизионная камера 6 подключена к системе технического зрения 7. В процессе вращения контролируемый участок вначале проходит под камерой 1, а затем под камерой 6, причем изображение во втором случае имеет больший масштаб, Основная идея заявляемого технического решения заключается в следующем.

При появлении в поле зрения камеры 1 темного или черного пятна происходит автоматическое уменьшение скорости вращения трубы и включение предупредительной сигнализации. Оператор визуально анализирует изображение, формируемое камерой 2 в более крупном масштабе.

На фиг.2 показана зависимость, из которой видно, что вероятность обнаружения дефектов возрастает с уменьшением скорости вращения трубы и с увеличением размеров выявляемых дефектов. Зависимость получена экспериментально с помощью системы технического зрения СТЗ-1-1 и установки с регулируемой скоростью вращения трубы. В экспериментах участвовало 6 операторов различного возраста. При испыта1775603

55 ниях использовались искусственные дефекты размером 2,5х2,5; 5х5 и 10х10 мм.

Из графика видно, что для увеличения надежности контроля следует снижать скорость сканирования и увеличивать изображение дефекта. Однако эти требования вступают в противоречие с требованием обеспечения достаточной производительности контроля.

Предлагается это техническое противоречие разрешить следующим образом. Постоянно держать высокую скорость вращения трубы, а при появлении "подозрительных" мест уменьшать скорость вращения и увеличивать масштаб изображения.

Устройство работает следующим образом.

При вращении трубы с большой скоростью изображение общим планом воспринимается телевизионной камерой 1. При появлении темного пятна на контролируемой поверхности трубы срабатывает компаратор 3, характеристика которого показана на фиг.3, Срабатывание компаратора 3 приводит к тому, что блок 4 управления переключает механизм 5 таким образом, что скорость вращения резко снижается. Одновременно блок 4 управления формирует акустический сигнал, который предупреждает оператора о необходимости повышения внимания, Анализ изображения производится с помощью системы 2 технического зрения, в состав которой входит видеоконтрольное устройство (не показано), Если оператор обнаружит дефект, то он с помощью дефектоотметчика выделяет порочное место.

Устройство предназначено для поиска коррозионных поражений, вмятин, трещин и т.п. Для рельефного выделения подобных дефектов освещение должно быть "косым".

В литературе такое освещение называют

"верхний направленный свет, темное поле".

При таком освещении тень от дефекта дает темные тона, именно на такую плотность иэображения должен быть настроен компаратор 3.

В качестве узла формирования управляющих сигналов для механизма 5 могут быть использованы различные схемы. Простейшие варианты сводятся к использованию в качестве привода двигателя постоянного тока, управляющее напряжение которого изменяется с помощью ключевой схемы.

Могут быть использованы конструкции, в

40 которых изменение скорости вращения достигается тем, что механизм 5 строится на базе коробки с переменным коэффициентом передачи, причем изменение передачи происходит с помощью электромагнита, работающего от управляющих сигналов, Данный узел не критичный и для его построения может быть использовано большое число приемлемых вариантоб.

Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения заключаются в следующем.

Повышена надежность контроля, что достигнуто посредством снижения скорости перемещения объекта контроля в момент появления "сомнительных" участков, за счет увеличения анализируемого иэображения с помощью второй телевизионной камеры, а также за счет формирования и редуп редител ь ной звуковой сигнализации, которая помогает повысить, концентрировать внимание оператора.

Повышена производительность контроля, что достигнуто благодаря тому, что удалось разрешить противоречивые требования между высокой надежностью контроля и высокой скоростью вращения трубы.

Противоречие удалось устранить тем, что при отсутствии темных пятен и теней на трубе ее вращение происходит с большой скоростью, а при наличии "сомнительных" мест вращение кратковременно осуществляется с меньшей скоростью.

B настоящее время проведены экспериментальные исследования, сделан эскизный проект, которые показывают на реальность достижения поставленной цели, Формула изобретения

Устройство оптико-телевизионного контроля поверхности трубы, содержащее последовательно соединенные телевизионную камеру и систему технического зрения, отличающееся тем,что,сцелью повышения надежности контроля, оно снабжено последовательно соединенными компаратором, блоком управления и механизмом регулирования скорости перемещения, трубы, последовательно соединенными второй телевизионной камерой и второй системой технического зрения, вход компаратора подключен к первой системе технического зрения, а телевизионные камеры установлены по ходу вращения трубы таким образом, что их оси лежат в одной плоскости взаимно перпендикулярно.

1775603

Р,ф

0,2

0,3

Мп 2

ВОХе черн беЛЫй

Составитель Г.Меледин

Техред M.Ìîðãåíòàë "оРРектор Н.Гунько

Редактор

Заказ 4028 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

ФО

ОВРИИ

Фив, У

Ю, об/с