Система для автоматической дефектометрии

коп Ф 3 тво /04 125. ТОМА ая д с целью повьппен) контроля и скоро налов системой, чик осреса, счет достоверностити обработки си ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Курский политехнический интут(56) Залесский В,В. и др, Сцифровой регистрации резульультразвуковой дефектос и(54)(57) СИСТЕМА ЛЛЯ АВ ТИЧЕСДЕФЕКТОМЕТРИИ, содержащ атчиклинейной и угловой координаты,измерительньп блок, первый вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй и третий входы которого подклочены к первому и вто,рому выходам системы для автоматической дефектоскопии, вход которой соединен с вторым выходом синхронизатора, блок управления, шина адреса которого соединена с первым входом интерфейсного и запоминающего блоков, устройство вывода, вход которого подкюпочен к выходу интер.фейсного блока, шина данных блока управления подключена к вторым входам интерфейсного и запоминающего блоков и к выходу запоминающего блока третий вход которого соединен с выходом Чтение блока управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,нее введены счетый триггер, элементИ)1 И, одновибратор, первый мультиплексор, первый блок памяти координат,а в каждый измерительный канал введены второй мультиплексор и второйблок памяти, выход которого подключен к шике данных блока управления, первый вход - к выходу второго мультиплексора, а второй входк первому входу первого блока памяти координат данного канала, квторым входам блоков памяти остальных измерительных каналов и ктретьему входу запоминающего блока,четвертый вход которого соединен стретьим выходом интерфейсного блока,с выходом "Запись" блока управленияи с первым входом Запись первого и второго мультиплексоров, выход"Подтверждение захвата блока управ ления подклочен к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, через счетчик адреса подключен к первому входу адреса первогои второго мультиплексоров, а черезодновибратор - к первому входу элемента ИЛИ и к вторым входамЗаписьпервого и второго мультиплексоров,первый выход измерительного блокасоединен с первым входом данных второго мультиплексора, второй выход -с вторым входом элемента ИЛИ, выходкоторого через счетный триггер подклочен к входу "Захват блока управ"ления, выход первого мультиплексорасоединен с вторым входом первогоблока памяти, выход которого соединен с шиной данных блока управления,с вторыми входами данных первогои второго мультиплексоров и с входом "Чтение" блока управления, вы1190253 ходы датчиков линейной и угловойкоординаты соединены с вторым входомданных первого мультиплексора, шина 1Изобретение относится к областиультразвуковой дефектоскопии и можетбыть использовано совместно с пер"вичной ультразвуковой аппаратуройдля контроля протяжных изделий(трубы, прокат и т.д.) в различныхотраслях машиностиоения. Производительность контроля в. целом существенно зависит от скорости программного ввода микропроцессором в ЗУ через интерфейсный блок дефектоскопической информации. Особенно этот недостаток проявится в многоканальной системе при вводе каждого эхо-импульса (имеется в виду подключение измерительного блока к нескольким дефектоскопам). В то же время наличие информации о всей пачке эхо-импульсов и совместная обработка этих сигналов принятых от разных каналов, значительно повышают достоверность контроля, так как позволяют исключить ложные сигналы помехи, производить классификацию и определение важных параметров дефекта. Ограниченная скорость программного ввода приводит.к снижению производительности контроля, Предположим; что известную систему хотят использовать для контроля труб со скоростьюЧ = 4 м/мин, при и= 4000 об/мин, частоте зондирующих импульсов Х = 20 кГц и с числом каналов, равным четырем. Значения для Ч,и выбраны из условия надежного обнаружения "точечного дефекта" и пропорции между ними не должны меняться. Если в качестве вычислителя используется микропроцессор К 580 ИК 80, то программа, реализующая ввод кода амплитуды эхо-импульса и угловой координаты в режиме векторного прерывания, будет длиться 45 мкс. При этом распределение времени повыполняемым функциям следующее. адреса блока управления подключенак вторым адресным входам первогои второго мультиплексоров. 2ЦБТ - реакция на векторноепрерывание, 5 мкс,,Н 1,2 ЯЮ - формирование адресазагрузки по номеруканала, 13 мкс;ЗАЭР ЗМРМ - переход на считывание.информации с измерительного блока,5 мкс,10М+ОГНАддг - считывание в микропроцессор кода амплитуды эхо-импульса,5 мкс;М+ 1 М О Ч М, А - пересылка кода амплитуды в ЗУ по адресузагрузки, 3,5 мксМ+ 21 И Х Н - инкрементированиеадреса загрузки,2,5 мкс;Яф 31 ЙАддг - считывание в микропроцессор кода угловойкоординаты, 5 мкс;Я+МОЧИ, А - пересылка кода угловой координаты по ад 25ресу загрузки,3,5 мкс;М1 М М Н " инкрементированиеадреса загрузки,2,5 мкс и составляет45 мкс.Таким образом, если не понизитьчастоту зондируемых импульсов, топри числе каналов более одного будетпроисходить крайне нежелательная поЗ 5 теря информации вследствие медленного ввода данных. Для четырех каналов потеря информации не будетпроисходить, если частота = 1/445 10= 5,5 кГц. Так как пропорции40 между Ч , и,должны оставаться постоянными, то число оборотовупадет до п = 1100 об/мин, а скорость контроля -до = 1,1 м/мин.Следовательно, для того, чтобы повы 45. сить достоверность контроля за счетобработки дефектоскопических данных, необходимо по ти в 3,7 разаснизить скорость контроля.Цель изобретения - повышение достоверности контроля при использовании многоканальных систем полного сбора и скорости обработки дефектоскопических сигналов системой.На фиг. 1 показана блок-схема системы, на фиг. 2 - структурная схема микропроцессорного блока со вспомогательными блоками обрамления; на фиг. 3 - структурная схема интерфейсного блока 1 на фиг. 4 - структурная схема синхронизатора.Система для .автоматической дефектометрии содержит ряд идентичных измерительных каналов, состоящих из измерительного блока 1 и буферного запоминающего устройства 2 (БЗУ) синхронизатора 3, первый .выход которого предназначен для подключения к входу дефектоскопа, датчик 4 угловой, датчик 5 линейной координаты, входами соединенные со сканирующим устройством, запоминающий блок 6, интерфейсный блок 7, блок 8 управления, шина данных и адреса которого совместно с выходом "Запись" подключены к запоминающему 6 и интерфейсному 7 блокам, выход последнего соединен с входом устройства 9 вывода, а выход "Чтение" блока 8 управления подан на запоминающий 6 блок, помимо этого в систему включены последовательно .соединенные счетчик 10 адреса, вход которого связан с выходом "Подтверждение захвата" блока 8 управления, мультиплексор 11 координат и блок 12 памяти, выход которого подан на шину данных блока 8 управления, и, кроме того, счетный триггер 13, выход которого также подан на вход"Захват" блока управления, и одно- вибратор 14Измерительный блок 1 состоит из последовательно соединенных пиково, - го детектора 15, первый вход которого связан с дефектоскопом, и аналогично-цифрового преобразователя (АЦП) 16 , второй вход которого сое- динен с вторым выходом синхрониза- . тора 3, а третий вход подключен . к дефектоскопу.Буферное запоминающее устройство содержит последовательно соединенные мультиплексор 17 и блок 18 памяти, выход которого подключен к шине данных блока 8 управления, причемпервые входы мультиплексирования"Запись" поданы соответственно нашину данных, адреса и выход "Запись" блока 8 управления, кроме того, вы 10 ход "Чтение" блока 8 управления связан с вторым входом всех блоков 12 и 18 памяти, а входы управления всех мультиплексоров 11 и 17 подклочены к выходу "Подтверждение захвата" блока 8 управления, элемент ИЛИ 19.На фиг. 1 показан лишь один измерительный канал, остальные состоят из аналоговых блоков, на фиг, 2 обозначены микропроцессоры 8-1, генератор 8-2 тактовых импульсов, блок 8-3 управления запуском, буферные блоки 15 шины адреса 8-4 и шины данных 8-5,25 З 0 ЭК -триггер 25, элементы И 26 иСинхронизатор 3 является станым блоком ультразвуковой аппартуры и может быть выполнен в виддвухфазного генератора прямоугоных импульсов. С первого и вторвыхода снимают сигналы, смещеннпо фазе друг от друга. Величинащения определяется максимальнымменем распространения ультразвукдо дефекта и обратно. Запоминающий блок 6 и блоки 12 и 18 памямогут быть реализованы на базестандартных модулей полупроводнвой памяти, например, микросхемК 134 РУ 6. Типовая функциональная схема блока памяти на базе этихмикросхем приведена в монографии,Запоминающий блок используется вкачестве ОЗУ блока 8 управления.Интерфейсный 7 блок может бытьвыполнен на базе стандартного программируемого параллельного интерфейса К 580 ИК 55, настроенного в режим стробируемого или потенциального вывода информации, при этомнастройка интерфейса К 580 ИК 55 иуправление его работой осуществля 50 55,ются блоком 8 управления по его блок 8-6 управления сигналов системы. Кроме того, интерфейсный блок(фиг. 3)содержит дешифратор 20, элемент И 21, триггер 22 управления, регистр 23 символаСинхронизатор (фиг. 4) содержит мультивибратор 24,27.ндарт-аельогоыесме- вреатиико 1190253программе, Блок 8 управления выступает в системе в качестве центрального процессора, он должен обладатьразвитой системой команд, включающейарифметические и логические операциикоманды обмена с ОЗУ по косвеннойадресации, команды ввода-вывода.Спецификой блока 8 управления является наличие у него режима прямогодоступа в память. Данный режимпозволяет останавливать работу микропроцессора и отключать его от шинадреса и данных на время обращенияк внешней памяти периферийного устройства. В связи с.этим микропроцессор имеет вход чЗахват и выходПодтве рждение захвата . Поступление сигнала на выход "Захват" инициирует остановку микропроцессора,который, закончив очередной машинный цикл, останавливается и выставляет сигнал на выходе "Подтверждение захвата". По этому сигналуначинается режим прямого доступа впамять. Блок 8 управления может бытьреализован на базе стандартного микропроцессора К 580 ИК 80,.Система работает следующим образомНа входы датчика 4 угловой и датчика 5 линейной координаты поступают импульсы с выхода сканирующего.устройства (не показано), которыепреобразуются последними в текущиекоординаты преобразователя при егодвижении по контролируемому изделиюв цифровую форму с дискретностьюд 1 по координате углового перемещения (по координате поперечногоперемещения при контроле плоских изделий) и с дискретностью Д покоординате продольного перемещения.Цикл работы каждого измерительного канала при обнаружении дефекта состоит из запуска генераторазондирующих импульсов дефектоскопа(не показан), приема ответногоэхо-импульса, преобразования егоамплитуды в цифровой код и записиданного кода в БЗУ 2. Рассмотримвыполнение этого цикла более подробно. Пиковый 15 детектор запоминаетмаксимальную амплитуду эхо-импульса,Последний сопровождается логическимсигналом "Дефект", поступающим наАЦП 16 от дефектоскопа. Синхронизатор 3 с определенной задержкойпо отношению к зондирующему импульсу выбирает сигнал "Начало преобразования", по которому сбрасывается в нуль выходной регистр АЦП 16, а при наличии сигнала "Дефект" запускается АЦП 16. Окончив преобразование АЦП 16 каждого измерительногоблока 1 выдает импульс "Конец преобразования, поступающий на соответствующий вход ИЛИ 19 счетноготриггера 13 и обнуляющий пиковыйдетектор 15. Спад импульса на выходе данного элемента ИЛИ перебрасывает счетный триггер 13 в состояние,15соответствующее вводу данных сизмерительных блоков 1 и датчиков4 и 5 угловой и линейной координатсоответственно. В этом состояниисчетный триггер 13 выставляет сиг 20нал "Захват", по которому блок 8управления прекращает работу по программе и останавливается, выдавответный сигнал "Подтверждение захвата",По сигналу "Подтверждение захвата" содержимое счетчика 10 адресаувеличивается на единицу, а мультиплексор 11 подает на вход блока 12. памяти содержимое датчиков 5 и 430линейной и угловой координат совместно с адресом, поступающим с выходасчетчика 10 адреса. Одновременно сэтим мультиплексоры 17 подключаютк входу блоков памяти соответствующие выходы АЦП 16 и адрес поступающий с выхода счетчика 10 адреса.Одновибратор 14, получив сигналПодтверждение захвата" с неболь -шой задержкой, определяемой описанными коммутациями, вырабатываетимпульс "Запись, по которомуодновременно происходит занесение в блоки 18 памяти с соответству.ющего измерительного блока 1 кодовамплитуд эхо-импульсов, По этому45 сигналу "Запись" в блок 12 памятизаносятся координаты (угловая илинейная) вводимых эхо-импульсов.Помимо этого сигнал "Запись" поступает на вход счетного триггераи по заднему фронту возвращает егов исходное состояние, которое приводит к исчезновению сигнала Захват".Если какой-нибудь измерительныйблок 1 не получил в данном циклеэхо-импульс, то АЦП 16 этого измерительного блока 1 не будет вклю чаться и с его выхода в соо гветстяч.1190253 1 О с учетом полученных значений покаждому каналу.В начальном состоянии все блокипамяти обнулены, поэтому появление15ненулевого значения в ячейке блока12 памяти рассматривается блоком 8управления как поступление очереднойпорции эхо-импульсов. Блок 8 управления ОЯзапоминает содержание этой ячейки в20запоминающем блоке 6 и рассматриваетего как координату. Далее эта ячейка блока 12 памяти обнуляется. Аналогично ненулевое содержимое ячеек блоков и13 памяти рассматривается блоком8 управления как коды амплитуд эхоимпульсов, которые переписываются позюходу склеиванияпачек эхо-импульсовв запоминающем блоке 6. После этойперезаписи ячейки блока 18 памяти30обнуляются микропроцессором. Описанным способом блок 8 управления различает информацию, записываемуюв блоки 12 и 18 памяти. ющий блок памяти 18 будут записанынули.Таким образом, по одним и темже адресам в блоках 18 памяти хранятся коды амплитуд эхо-импульсовили нулевые коды, поступившие с соответствующих измерительных каналовв одном цикле. Координаты (угловаяи линейная), относящиеся к этимкодам эхо-импульсов, хранятся потакому же адресу в блоке 12 памятиПри отсутствии сигнала "Захват"блок 8 управления обмениваетсяинформацией с блоками 12 и 18 памяти через соответствующие мультиплексоры 11 и 17. Работа блока 8управления заключается в последовательном опросе ячеек блоков 12 и 1памяти с целью формирования многомерного массива признаков, по которому происходит классификация иметрия дефектов в соотношении сматематическими моделями, хранимымв виде программ в запоминающем блоке 6. После обработки всей информа. ции, относящейся к одному изделию,блок 8 управления через интерфейс-.ный блок 7 выводит результаты контроля в .виде технического паспорта контролируемого изделия наустройство 9 вывода,Рассмотрим более подробно процесс Формирования многомерных массивов признаков. Координаты эхоимпульсов, хранимые в блоке 12 памяти, относятся к первому измерительному каналу. Для остальных каналовсоответствующие координаты получают путем коррекции хранимых координат, производимой блоком 8 управления. Последний склеивает эхоимпульсы по каждому каналу, имеющиеравные или отличающиеся на единицукоординаты и одинаковые линейныекоординаты. Таким образом формиру- . 45ется пачка кодов эхо-импульсов,характеризующая одно сечение дефекта.3Затем микропроцессор 8 выделяет значение для математической моделидефектов, признаки данной пачкиэхо-импульсов, например, количествоимпульсов в пачке, превышающих некоторые уровни дискриминации, скорость нарастания и спада амплитуд,максимальная амплитуда эхо-импульса и т.д,Помимо этого фиксируются координаты начала и конца пачки эхо-импульсов. Пачки, у которых угловые координаты пересекаются, а линейные отличаются на единицу, относятся блоком 8 управления к одному дефекту. В результате для любого дефекта блок 8 управления Формирует массив значимых признаков по каждому каналу. Если это необходимо, производится дальнейшее сжатие информации Система для автоматической деФектометрии практически не накладывает никаких ограничений на скорость ввода дефектоскопической информации, так как время ввода определяется быстродействием АЦП и блока памяти. При этом число каналов не влияет на скорость ввода информации. Блок управления микропроцессора в данной системе прекращает свою работу лишь на время обращения к памяти при вводе порции эхо-импульсов. Все остальное время он занят описанной обработкой дефектоакопических данных, что также существенно для оценки производительности системы. Достоинством системы является ее регулярная структура и простота в осуществлении ввода данных в блоки 12 и 18 памяти, для управления которыми в системе используются счетный триггер 13, одновибратор 14 и счетчик 10 адреса. Регулярность структуры и простота организации ввода данных влечет высокую технолои БОкии 1 б Составитель И.111 вецктор Л.Гратилло Техред 0.11 еце Корректор )1.Пилипенк За ка з Ь 97 1/45 илиал 11 ПП "Патент Ород ул. 11 РО".к тн я 5 Тираж 89 Ь НИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, ) а КгаЯреюысеыа 11 одписноенного комитета СССРениЙ и открытий35 Раушская наб., и. Ъ с