Устройство для контроля качества поверхности изделий и материалов

сних ЕСКИХ 1260781 А 1 РЕСПУБЛИК 21/89 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент ВеликобританииВ 1387320, кл. С 1 А 1975,Авторское свидетельствоВ 934326, кл. С 01 Я 21/89 СССР 1980 с Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ И 301 эРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ(57) Устройство для контроля качества поверхности иэделий и материаловотносится к области неразрушающегоконтроля, а более конкретно к устройствам для выявления дефектов .на по"верхности изделий и материалов.Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества поверхнос"ти иэделий 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 отношениеполезный сигнал/шум. Блок 5 выполненв виде выпрямителя 7, пороговых элементов 8, число которых соответствует количсству уровней, на которыхизмеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя 9,управляющего порогового элемента 11,интегратора 12. На выходе интегратора 12 формируется соответствукнций1260781 ступенчатый сигнал, в котором отношение полезный сигнал/1 цум выше, чем уисходных сигналов. В блок 5 введенгенератор импульсов 10, а цифроаналоговый преобразователь 9 выполненстробируемым при этом выход генератора импульсов 10 соединен с уп 1Изобретение относится к неразрушающему контролю, а конкретно к устройствам для выявления дефектов наоповерхности изделий и материалов.Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем фильтрации электрических сигналов по параметру, соответствующему сумме дли-, . тельностей сигнала на разных уровнях,На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит осветитель 1, иэделие 2, поверхность которого контролируется, последовательно соединенные фотопреобразователь 3, полосовой усилитель 4, блок электронной об-,работки 5, регистратор 6. Блок электронной обработки 5 выполнен в виде выпрямителя 7, Б пороговых элементов 8, число которых соответствует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9, генератора импульсов 10, регулируемогопо частоте, управляющего пороговогоэлемента 11, интегратора 12, причемвыход интегратора 12 соединен с входом регистратора 6, управляющий входс выходом управляющего пороговогоэлемента 11, информационный вход свыходом ЦАП 9, управляющим входомподключенного к выходу генератора импульсов 10, а информационными входами к выходам соответствующих пороговых элементов 8, входы которыхобъединены с входом управляющего порогового элемента 11 и подключены квыходу выпрямителя 7, входом соединенного с выходом полосового усилителя 4. На фиг. 2 представлены сигнал шума 13 и сигналы 14.и 15, сформированные от дефектов. равляющим входом цифроаналоговогопреобразователя 9. Регулировкой частаты генератора импульсов 10 достигается изменение чувствительностиустройства к дефектам без изменениянастройки регистратора 6. 1 з,п.ф-ль 1,2 ил. Устройство работает следующимобразом.Изделие 2, вращающееся с постояп-ной угловой скоростью Я освещаетсяосветителем 1 (фпг, 1). Отраженноеот иэделия 2 излучение, модулированное профилем поверхности и изменением его коэффициента отражения,воспринимается фотопреобразователем10 3, преобразующим оптический сигналв электрический. Сигналы с фотопреобразователя 3 фильтруются по частоте и усиливаются в полосовом усилителе 4 и поступают в блок электррн 1 Ъ ной обработки 5.В полосовом усилителе 4 отфильтровываются сигналы помехи, например, сигналы, сформированные от биения вращающегося изделия 2, частота20 которых соответствует угловой скорости вращения изделия 2.Таким образом, на вход блока электронной обработки 5 поступают только сигналы, сформированные от кон 25 тролируемой поверхности. Это смесьполезных сигналов с шумами.Для повьппения достоверности выявления сигналов от дефектов (полезных сигналов) на фоне шумов в блокеЗ 0 элеКтронной обработки 5 сигналы подвергаются преобразованиям, позволяющим в преобразованном сигнале повысить отношение полезный сигнал/шум;,Выполняется это в предлагаемом устГройстве следующим образом,В блоке электронной обработки 5входные сигналы поступают на выпрямитель. 7, который осуществляет двух"полупериодное выпрямление сигнала.40Как положительная так и отрицаЭтельная составляющая входного сигнала могут содержать информацию одефекте, поэтому обе составляющиесигнала необходимо анализировать.Введение выпрямителя 7 позволяет далее работать только с однополярными сигналами, например, положительной полярности, 5На выходе выпрямителя 7 сигналы 13 - 15 сформированы от дефектов (фиг. 2) . Сигнал 14 .характерен для дефектов с острыми краями типа трещин, цпрапин, а сигнал 15 характе рен для дефектов с плавными очертаниями краев типа вмятин. С выхода выпрямителя 7 сигналы поступают на входы М. пороговых элементов 8 и на вход управляющего порогового эле мента 11.Уровни срабатывания пороговых элементов 8 устанавливают соответственно по величине равными П,р,ЦрПчор м причем Цщр Бфор 7 Цирз %ор 4 20 (фиг. 2). При превышении амплитудой сигналов 13 - 15 установленных уровней срабатывания на выходе соответствующих пороговых элементов 8 формируются прямоугольные импульсы 25 нормированной амплитуды с длительностью, равной длительности сигнала на соответствующем уровне УпорИмпульсы с выходов пороговых элементов 8 поступают на информационные входы стробируемого ЦАП 9. Стробируется работа ЦАП 9 импульсами, пос.тупающими на его управляющий вход с регулируемого по частоте генератора импульсов 10. Генератор импульсов 35 10 формирует импульсы Б (фиг. 2), По приходу очередного импульса Б на управляющий вход ЦАП 9 на его выходе фсФмируется импульс тока 1 цс длительностью равной длительнос ти импульса Б. и амплитудой, соответствующей количеству одновременно сработавших пороговых элементов 8 в момент наличия импульса Бг.Импульсы тока 1 ццпоступают на ин"45 формационный вход интегратора 12, . который суммирует их при наличии на его управляющем входе импульса "строб 1", Импульс "строб 1" (фиг.2) формируется на выходе управляющего 50 порогового элемента 11 каждый раз, когда амплитуда сигналов 13 - 15 на его входе превышает уровень 0,На выходе интегратора 12 от каждого сигнала .13 - 15 формируется сост ветствующий ступенчатый сигнал О.Максимальная величина амплитуды сигнала 0 цпропорциональна величине 1 о,й й где 1 - суммарная величина амплиццп етуд импульсов тока навыходе ЦАП 9 за времяимпульса "строб 1";1 - величина амплитуды импульРса тока на выходе ЦАП 9при одном сработавшем пороговом элементе 8,М - число уровней, на которыхизмеряется длительностьсигналад 1 . - период следования импульсов- длительность сигнала на1соответствующем уровнеП порТак как 1 о и С величины постоян.ные, то 1и соответственно Б,пропорциойальны величине суммарнойдлительности соответствующего сигнала 13 - 15 на уровнях Ппор 1П рВ ступенчатых сигналах Б ,являющихся сигналами 13 - 15, преобразованными по величине суммарнойдлительности, отношение полезный сигнал/шум вышее, чем у исходных сигналов(фиг. 2).Сигналы 11 поступают далее в регистратор 6.В регистраторе 6, который можетбыть выполнен в виде компаратора,амплитуда сигнала Псоответствующая суммарной длительности конкретного сигнала 13 - 15 на уровняхПакорПпор , сравнивается с напередзаданным значением напряжения Б 4 е,р.(фиг.2) соответствующего суммарнойдлительности сигнала от максимаальнвдопустимого дефекта на уровнях БфффПйор мПри превышении амплитуды сигналаБэтого напряжения на выходе регистратора 6 формируется импульс "дефект , который далее может поступатьна исполнительный механизм, осуществляющий съем изделия в тару "брак .После снижения амплитуды сигналана выходе выпрямителя 7 ниже величины Бр на выходе управляющего порогового элемента 11 заканчиваетсяимпульс "строб 1", интегратор 12 устанавливается в исходное нулевоесостояние. После этого устройство гстово к измерению и анализу суммарнойдлительности очередного сигнала.Величину П, устанавливают изусловия О, П пр0 ш м (П ы 1 мплитуда шума от бездефектной поверхности). Величину Б выЬирают изусловия Пр БрБ, м . Величины"орор н срабатывания порого"-.вых элементов 8 устанавливают такимобразом, чтобы охватить весь ожидаемый диапазон изменения амплитудсигналов от контролируемой поверхности. Иаг установки Бцр,Ппорнв общем случае неравномерный и выбирается исходя из того, каково минимальное отношение сигнал/шум отдефектов, подлежащих выявлению, Если 15выявлять необходимо с высокой достоверностью дефекты, сигнал от которыхпревышает амплитуду шума более, чемв 2 раза, то шаг установки Б,р,,Ц может быть равномерным. Если 20основная масса дефектов, подлежащихвыявлению, характеризуется отношением сигнал/шум меньше 1, но не более 2, то шаг установки Б, в диапазоне от Бп до 2 Б предпочтишумтельно устанавливать меньшим шагаустановки П, на уровнях более2 0 ц. В рассматриваемом примеререалйзации устройства 13 по 13 порПшмЗпорз = П има опоре, , моор н больЧмРегулировкой частоты генератораимпульсов 10 достигается изменениечувствительности устройства к дефектам без изменения настройки регистратора 6,Данное изобретение позволяет выявлять сигналы от дефектов путем фильтрации сигНалов по величине суммарнойдлительности, определяемой для каждого сигнала по длительностям, измеренным на уровнях как выше, так иниже уровня шума, что позволяет повысить количество используемых признаков сигналов. Причем дополнительные 45информативные признаки извлекаютсяиз области расположения шумов. Этимснижается готеря информации о дефектах с амплитудой ниже уровня шумов, повышается достоверность выявления дефектов с амплитудой не более, чем на 202 превышающей уровень шумов и соответственно повышается достоверность контроля качества поверхностей изделий и материалов.Формула изобретения1. Устройство для контроля качества поверхности изделий и материалов, 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, о т л и ч а ющ 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 пороговых элементов, число которых соответст- вует количеству уровней, на которых измеряется длительность сигнала, цифроаналогового преобразователя, управляющего порогового элемента и интегратора, выход которого является выходом блока электронной обработки, а информационный вход соединен с выходом цифроаналоговбго 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, о т л ич а ю щ е е с я тем что в блок электронной обработки введен генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя.1260781 Иых Составитель А. Чурбаковедактор И. Сегляник Техред М.Ходанич Коррект Бутя изводственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул,Проектная,5220/41 . Тирак 778 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 33035, Москва, Ж, Раушская наб., ПодписноеР4/5