Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам бесконтактной дефектоскопии. Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью содержит фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс. Второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, дополнительно в него введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс. Выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства. Технический результат - повышение точности диагностических показателей контроля дефектов материала и определение геометрических характеристик дефектов. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к устройствам, использующим бесконтактный способ контроля материала на основании данных от лазерного сканера поверхности, может быть использовано для создания устройств неразрушающего контроля материалов.

Известен патент РФ МПК G01N 29/04, №2232983 «Способ лазерно-акустического контроля твердых материалов и устройство его осуществления». Данное устройство состоит из: импульсно-модулированного лазера, соединенного с оптическим волокном, торец которого направлен в сторону исследуемого твердого материала, и расположенный над поверхностью исследуемого твердого материала пьезоприемник, расширяющей линзы и акустически прозрачного распределенного оптико-акустического преобразователя, излучающего акустический сигнал со своих обеих поверхностей, и расположенного над поверхностью исследуемого материала, причем торец оптического волокна через расширяющую линзу направлен на оптико-акустический преобразователь, а пьезоприемник помещен либо между оптико-акустическим преобразователем и исследуемым твердым материалом, либо со стороны оптико-акустического преобразователя, противоположной по отношению к исследуемому твердому материалу, и выполнен в виде решетки из локальных пьезоэлементов, каждый из которых соединен через предусилитель и аналого-цифровой преобразователь с компьютером. Принцип работы данного устройства заключается в генерации оптического импульса, преобразовании его в акустический сигнал, излучении этого сигнала в среду исследуемого твердого материала и приеме пьезоприемником отраженного от исследуемого твердого материала акустического сигнала, при этом генерированный оптический импульс передается на преобразование в акустический сигнал через расширяющую линзу, а само преобразование осуществляется акустически прозрачным распределенным оптико-акустическим преобразователем, излучающим акустический сигнал со своих обеих поверхностей, первично сгенерированный опорный и отраженный от исследуемого твердого материала акустические сигналы принимают пьезоприемником, выполненным в виде решетки из локальных пьезоэлементов, расположенным либо между оптико-акустическим преобразователем и исследуемым твердым материалом, либо со стороны оптико-акустического преобразователя, противоположной по отношению к исследуемому твердому материалу, при этом сигнал, поступающий с пьезоприемника, на основании которого судят о наличии структурных неоднородностей в исследуемом твердом материале, обрабатывают в реальном масштабе времени.

Наиболее близким техническим решением является патент США: МПК G01R 31/02, 6528985 B1 "Non - destructive testing of passive components". Данное устройство состоит из объекта исследования, микрофона, запоминающего устройства, измерительного усилителя, фильтра, запоминающего устройства максимальной амплитуды сигнала, спектрального анализатора, компаратора и выходного интерфейса. Микрофон соединен с деталью и от микрофона идут связи на запоминающее устройство, измерительный усилитель и фильтр. Измерительный усилитель и фильтр связаны общей шиной с запоминающим устройством максимальной амплитуды сигнала и спектральным анализатором, запоминающее устройство максимальной амплитуды и спектральный анализатор связаны с компаратором, компаратор соединен с выходным интерфейсом.

Принцип работы устройства по патенту МПК G01R 31/02, 6528985 В1 следующий - с помощью микрофона снимаются параметры поверхности детали. Далее параметры поверхности пропускаются через измерительный усилитель и фильтр, параллельно этому эталонные параметры и данные о фильтрации подаются с запоминающего устройства. Параметры поверхности от фильтра и измерительного усилителя подаются на спектральный анализатор и запоминающее устройство максимальной амплитуды, где они проходят предобработку для анализа компаратором. Далее с устройства максимальной амплитуды сигнала и спектрального анализатора данные подаются на компаратор, который производит сравнительный анализ. После чего данные с компаратора подаются на выходной интерфейс, который выдает результат работы устройства.

Общий недостаток устройств, применяемых для анализа дефектоскопических и металлографических снимков в промышленности, в том, что в них применяют методы, которые не позволяют выполнить детальный разбор линейчатых по форме дефектов и всегда достоверно с заданной точностью определить геометрические характеристики дефектов. В связи с этим уровень автоматической обработки и анализа дефектоскопических изображений очень низок. Также нет возможности прогнозировать оставшийся ресурс детали.

Задача - разработка устройства неразрушающего контроля материала, способного прогнозировать долговечность материала.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности диагностических показателей контроля дефектов материала и определение геометрических характеристик дефектов.

Технический результат достигается тем, что в контроллере оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью, содержащем фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс, второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, дополнительно введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, при этом выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства.

Повышение точности диагностических показателей контроля и прогнозирование долговечности материала достигается тем, что в контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, модифицирован принцип работы запоминающего устройства, а также введены соответствующие связи.

В качестве исследуемого объекта может выступать широкий класс структурно неоднородных материалов: поликристаллические металлы и сплавы, металлокерамические композиты, пористые керамики, материалы с покрытиями и сварными соединениями и др.

Лазерный сканер предназначен для сканирования поверхности объекта исследования и получения изображения поверхности на микро-, мезо- и наноуровнях, для определения геометрических размеров дефектов, при этом количество изображений поверхности задается оператором. Диапазон волн должен быть соизмерим с шириной дефекта на разных уровнях. Диапазон представлен в таблице №1.

Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования аналогового сигнала лазерного сканера в цифровой.

Фильтр предназначен для фильтрации шумов в изображениях поверхности объекта исследования.

Запоминающее устройство предназначено для хранения информации об отсканированных исследуемых объектах и поиску исследуемого объекта по присвоенному оператором номеру.

Входной интерфейс предназначен для ввода информации о новом исследуемом объекте или ввода информации о повторном сканировании.

Компаратор предназначен для сравнения текущего состояния объекта исследования и первоначального, а также для прогнозирования оставшегося ресурса.

Выходной интерфейс предназначен для вывода информации от компаратора или запоминающего устройства.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достигнуть поставленную задачу.

На фиг. 1 изображена схема контроллера оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью.

Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью состоит из нескольких структурных компонентов: лазерного сканера 1, аналого-цифрового преобразователя 2, фильтра 3, запоминающего устройства 4, входного интерфейса 5, компаратора 6, выходного интерфейса 7.

Также в системе присутствуют следующие связи - выход лазерного сканера 1 и вход аналого-цифрового преобразователя 2 соединены по связи 8, выход аналого-цифрового преобразователя 2 и второй вход фильтра 3 соединены по связи 9, первый выход входного интерфейса 5 соединен с первым входом фильтра 3 по связи 10, второй выход входного интерфейса 5 соединен с первым входом запоминающего устройства 4 по связи 11, запоминающее устройство 4 соединено первым выходом с первым входом выходного интерфейса 7 по связи 12 и вторым выходом с первым входом компаратора 6 по связи 13. Фильтр 3 соединен первым выходом с третьим входом запоминающего устройства 4 по связи 15 и вторым выходом со вторым входом компаратора 6 по связи 16, выход компаратора 6 соединен со вторым входом выходного интерфейса 7 по связи 17.

Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью работает следующим образом:

I.) В случае подвода нового исследуемого объекта (для формирования базы данных изображений объектов исследования для последующего сравнения и прогнозирования долговечности):

1. К контроллеру оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью подводится объект исследования, который сканируется лазерным сканером 1.

2. Полученные данные с лазерного сканера 1 передаются по сигналу 8 на аналого-цифровой преобразователь 2, в котором преобразуется аналоговый выходной сигнал лазерного сканера 1 в цифровой формат.

3. После обработки информации аналого-цифровой преобразователь 2 передает данные об исследуемом объекте по сигналу 9 в фильтр 3, который производит очистку сканированного изображения от зашумлений.

4. Фильтр 3 передает обработанное изображение в запоминающее устройство 4 по сигналу 15, которое сохраняет изображение исследуемого объекта. Также с входного интерфейса 5 по сигналу 11 в запоминающее устройство 4 вводится номер исследуемого объекта (номер исследуемого объекта может присваиваться в автоматическом режиме). Таким образом, формируют базу данных изображений различных объектов исследования.

II.) В случае повторного подвода объекта исследования для обнаружения изменений в структуре материала:

1. С входного интерфейса 5 на запоминающее устройство 4 передается сигнал 11 о повторном подводе исследуемого объекта, содержащий информацию о номере исследуемого объекта (если нет номера, то по связи 11 подается сигнал об автоматическом поиске похожего изображения).

2. К устройству подводится исследуемый объект, который сканируют лазерным сканером 1.

3. Полученные данные (изображения поверхности) с лазерного сканера 1 передаются по сигналу 8 на аналого-цифровой преобразователь 2, в котором преобразуется аналоговый выходной сигнал лазерного сканера 1 в цифровой формат.

4. С аналого-цифрового преобразователя 2 подается сигнал 9 на фильтр 3 для фильтрации зашумлений.

5. Фильтр 3, очистив изображения от шумов, передает обработанное изображение в компаратор 6 по сигналу 16.

6.а. Запоминающее устройство 4, получив сигнал 11 от входного интерфейса 5 о поиске изображения, производит поиск изображения по номеру. После нахождения изображения данные о нем передаются по сигналу 13 на компаратор 6. Если изображение не найдено по номеру, то выдается сигнал 12 на выходной интерфейс 7 об отсутствии изображения запрашиваемого объекта исследования.

6.b. Если на запоминающее устройство 4 подан сигнал об автоматическом поиске похожего изображения объекта исследования, то запоминающее устройство 4 производит поиск изображений объектов исследования, идентичных с заданной погрешностью (погрешность задается оператором) изображениям, переданным от компаратора 6 по связи 14. При этом вначале запоминающее устройство 4 подает сигнал 13 на компаратор 6 о запросе изображений объекта исследования, которые необходимо искать, а затем компаратор 6 передает по сигналу 14 в запоминающее устройство изображения поверхности текущего объекта исследования. После нахождения изображения данные о нем передаются по сигналу 13 на компаратор 6. Если изображение не найдено по номеру, то выдается сигнал 12 на выходной интерфейс 7 об отсутствии запрашиваемого изображения.

7. Компаратор 6, получив сигнал 16 от фильтра 3 и сигнал 13 от запоминающего устройства 4, сравнивает два изображения путем математической обработки изображений. Формула расчета остаточного ресурса:

где n0 - вектор текущего значения количества дефектов на каждом масштабном уровне; - исходное значение вектора количества дефектов на соответствующих уровнях материала объекта исследования; I - единичный вектор; n* - вектор предельного количества дефектов, при котором дальнейшая эксплуатация объекта исследования невозможна (рассчитывается и вводится экспертом). После расчета компаратор 6 передает данные расчета по связи 17 на выходное устройство 7.

На фиг. 2 представлено изображение поверхности конструкционной стали, полученное с помощью электронного микроскопа, увеличенное в 100 раз.

На фиг. 3 представлено изображение, полученное с помощью контроллера оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью.

Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью, содержащий фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс, второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, отличающийся тем, что в него введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, при этом выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-диагностическим технологиям, может быть использовано для обнаружения и исследования дефектов материала, определения его размеров и идентификации его по химическому составу и дает возможность проводить работы на любых поверхностях, например, интерьеров и экстерьеров музейных комплексов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, биологии и физиологии растений. Способ заключается в измерении оптических характеристик.

Изобретение относится к области аналитической химии и касается способа определения амина в образце. Сущность способа заключается в контактировании образца, содержащего амин, с раствором соли, содержащей 2,2',2”,6,6',6”-гексаметокситритильный карбокатион, и последующем определении конъюгатов методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии.

Использование: для исследования нелинейного спинового резонанса в объемных, тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах. Сущность изобретения заключается в том, что для исследования нелинейного спинового резонанса образец охлаждают, воздействуют на него изменяющимся постоянным и слабым переменным магнитным полем, изменяющимся со звуковой частотой Ω, воздействуют на образец двумя когерентными излучениями: мощным излучением накачки и слабым тестовым излучением, имеющими правую круговую поляризацию, регистрируют сигнал, пропорциональный второй производной мощности тестового излучения на частоте 2Ω, определяют резонансное магнитное поле, исследуют форму кривой нелинейного спинового резонанса, совмещенные когерентные излучения направляют параллельно постоянному магнитному полю, определяют g-фактор исследуемого полупроводника.
Изобретение относится к области аналитической химии элементного анализа и может быть использовано для лазерно-искрового эмиссионного определения мышьяка в пищевом сырье и продуктах питания.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для создания распределительных систем измерения температуры и деформации. Бриллюэновская система для отслеживания температуры и деформации содержит одно- или двухстороннее волокно с множеством волоконных брэгговских решеток (ВБР) на разных длинах волн и лазерную систему с задающей накачкой, настраиваемую в диапазоне существенно большем, чем бриллюэновский сдвиг.
Изобретение относится к области аналитической химии элементного анализа и может быть использовано для лазерно-искрового эмиссионного определения свинца, кадмия, меди, цинка в пищевом сырье и продуктах.

Изобретение относится к системам сигнализации и основано на использовании четырехкомпонентного настраиваемого лазера, работающего в средней части инфракрасного (ИК) диапазона для одновременного измерения и частиц, и газа.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. .

Изобретение относится к способам определения кристаллизации и образования льда тяжелых изотопных видов воды в природной, при ее равномерном охлаждении, и применяется в датчиках кристаллизации установок разделения легкой и тяжелых вод.

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам бесконтактной дефектоскопии. Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью содержит фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс. Второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, дополнительно в него введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс. Выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства. Технический результат - повышение точности диагностических показателей контроля дефектов материала и определение геометрических характеристик дефектов. 3 ил., 1 табл.

Наверх