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, циф- роаналогового преобразователя 9, управляющего порогового элемента 11, интегратора 12. На выходе интегратора 12 формируется соответствующий с S (Л ъ t Од о | 00

Составитель А. Чурбаков Редактор И. Сегляник Техред М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 5220/41 Тираж 778Подписное

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,

ступенчатый сигнал, в котором отношение полезный сигнал/игум выше, чем у исходных сигналов. В блок 5 введен генератор импульсов 10, а цифроана- логовый преобразователь 9 выполнен . стробируемым при этом выход генератора импульсов 10 соединен с упi

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

Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем фильтрации электрических сигналов по параметру , соответствующему сумме длит тельностей сигнала на разных уровнях.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит осветитель 1, изделие 2, поверхность которого контролируется , последовательно соединенные фотопреобразователь 3, полосовой усилитель А, блок электронной обработки 5, регистратор 6. Блок электронной обработки 5 выполнен в виде вьтрямителя 7, N пороговых элементов 8, число которых соответствует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроанало- гового 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 импульсов 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.

0781

равляющим входом цифрояналогового преобразователя 9. Регулировкой частоты 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 постоян- ной угловой скоростью CJ освещаетсй осветителем 1 (фиг. 1). Отраженное от изделия 2 излучение, модулированное профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения, воспринимается фотопреобразователем 3, преобразующим оптический сигнал в электрический. Сигналы с фотопреобразователя 3 фильтруются по часто - те и усиливаются в полосовом усипи- теле 4 и поступают в блок элёктрон- ной обработки 5.

В полосовом усилителе 4 отфиль- тровываются сигналы помехи, например , сигналы, сформированные от биения вращающегося изделия 2, частота которых соответствует угловой скорости вращения изделия 2.

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

Для повьщ1ения достоверности выявления сигналов от дефектов (полезных сигналов) на фоне шумов в блоке электронной обработки 5 сигналы подвергаются преобразованиям, позволяющим в преобразованном сигнале повысить отношение полезньй сигнал/шум,- Вьшолняется это в предлагаемом устройстве следующим образом.

В блоке электронной обработки 5 входные сигналы поступают на вьшря- митель.7, который осуществляет двух- хЛлупериодное выпрямление сигнала. Как положительная, та:к и отрицательная составляющая входного сигнала могут содержать информацию о дефекте, поэто1-1у обе составляющие

сигнала необходимо анализировать. Введение выпрямителя 7 позволяет далее работать только с однопод ярны ми сигналами, например, положительной полярности.

На выходе вьшрямителя 7 сигналы 13 15 сформированы от дефектов (фиг. 2). Сигнал 14 .характерен для дефектов с острьми краями типа трещин , цпрапин, а сигнал 15 характерен для дефектов с плавными очертаниями краев типа вмятин. С выхода выпрямителя 7 сигналы поступают на входы N. пороговых элементов 8 и-на вход управляющего порогового элемента 11.

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

, причем и,.

порг

..Д1„

и,и| орг т,рэ--- пор4 (фиг. 2). При превышении амплитудой сигналов 13 - 15 установленных уровней срабатывания на выходе соответствующих пороговых элементов 8 формируются прямоугольные импульсы нормированной амплитуды с длительностью , равной длительности сигнала на соответствующем уровне ,

. Импульсы с выходов пороговых элементов 8 поступают на информационные входы стробируемого ЦАП 9. Стробиру- ется работа ЦАП 9 импульсами, пос- .тупающими на его управляющий вход с регулируемого по частоте генератора импульсов 10. Генератор импульсов 10 формирует импульсы U (фиг. 2). По приходу очередного импульса U. на управляющий вход ЦАП 9 на его выходе формируется импульс тока с длит хьностью, равной длительности импульса Uf., и амплитудой, соответствующей количеству одновременно сработавших пороговых элементов 8 в момент наличия импульса Up.

Импульсы тока 1цап поступают на ин форма1щонный вход интегратора 12, который суммирует их при наличии на его управляющем входе импульса строб 1. Импульс строб 1 (фиг.2) формируется на выходе управляющего порогового элемента 11 каждый раз, когда амплитуда сигналов 13 - 15 на его входе превышает уровень UUHB,

На выходе интегратора 12 от каждо го сигнала 13 - 15 формируется соот- ветствующий ступенчатый сигнал UBJ,X.,

Максимальная величина амплитуды сигнала U пропорциональна величине

цчп о

N f

Z --- iTi. at

-

15

20

25

30

4

где

onZ

ш

At

суммарная величина амплитуд импульсов тока на выходе ЦАП 9 за время импульса строб величина амплитуды импульса тока на выходе ЦАП 9 при одном сработавшем пороговом элементе 8,- число уровней, на которых измеряется длительность сигнала;

период следования импульсов Uj. i

длительность сигнала на соответствующем уровне

и„

Так как ные, то I

пор

Hut

и

величины постоян- соответственно и„

ЦаПг OtJUlDCI.lDC.nraU Ug|,j

пропорциональны величине суммарной длительности соответствующего сигнала 13 - 15 на уровнях , ,...,U,,,,

В ступенчатых сигналах Ujj,, являющихся сигналами 13 - 15, преобразованными по величине суммарной длительности, отношение полезный сигнал/шум Bbmie, чем у исходных сигналов (фиг. 2).

Сигналы Ug, поступают далее в регистратор 6.

В регистраторе 6, который может быть выполнен в виде компаратора.

35 амплитуда сигнала U,

вых

соответст5

0

вующая суммарной длительности конкретного сигнала 13 - 15 на уровнях Oqoj,,,... ,Unop сравнивается с наперед заданным значением напряжения . (фиг.2), соответствующего суммарной длительности сигнала от максимально допустимого дефекта на уровнях U(,pp ,

г7ор N

При превышении амплитуды сигнала Ugy 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 на выходе управляющего по- .рогового элемента 11 заканчивается импульс строб 1, интегратор 12 устанавливается в исходное нулевое состояние. После этого устройство гсг тово к измерению и анализу суммарной, длительности очередного сигнала.

51260781

Величину U.,p устанавливают из условия О и,„ (Uu,,j - амплитуда шума от бездефектной поверх5 с

ности) . Величину Uppp, выбирают из условия Ui,,,p . Величины U(,op ,.., ,L(,op N срабатывания порого вых элементов 8 устанавливают таким образом, чтобы охватить весь ожидаемый диапазон изменения амплитуд сигналов от контролируемой поверхности . Шаг установки tft,ap, ,.. ,UnopN в общем случае неравномерный и выбирается исходя из того, каково ми нимальное отношение сигнал/шум от дефектов, подлежащих выявлению. Если выявлять необходимо с высокой досто- верн.остью дефекты, сигнал от которых превышает амплитуду шума более, чем в 2 раза, то шаг установки , ,... , и„рр может быть равномерным. Если основная масса дефектов, подлежащих выявлению, характеризуется отношением сигнал/шум меньше 1, но не более 2, то шаг установки 11, в диапазоне от Uynp до , предпочтительно устанавливать меньшим шага

установки и

2 U

Пор

на уровнях более

UlijM

в рассматриваемом примере

реализации устройства и„ор,и„„р, U.

порз ше Uijij.

. а

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

Данное изобретение позволяет выявлять сигналы от дефектов путем филтрации сигналов по величине суммарно длительности, определяемой для каж- дого сигнала по длительностям, измеренным на уровнях как выше, так и ниже уровня шума, что позволяет повысить количество используемых признаков сигналов. Причем дополнительные информативные признаки извлекаются из области расположения шумов. Этим снижается потеря информации о дефек

тах с амплитудой ниже, уровня тумов повышается достоверность выявления дефектов с амплитудой не более, чем на 20% превышающей уровень шумов и соответственно повьштается достс1вер- ность контроля качества поверхностей изделий и материалов.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля качества поверхности изделий и MaTepHa-- лов, 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, отличаюЩ 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 пороговьж элементов, число-которых соответствует количеству уровней, на которьрс измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя, управляющего порогового элемента и интегратора , выход которого является выходом блока электронной обработки, а информационный вход соединен с выходом цифроаналогового 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, отличающееся тем, что в блок электронной обра-ботки введен генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя.

1цап

Шых.

и пор. Л

15 lfnop3 Uu f/a

фиг.2