Видеоконтрольное устройство для дефектоскопии сварных соединений

(51 4 С ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ жарка. 4 ил,Изобретен контр иг 3 метод ериал относитс н зрушающего делий и мо онтроля м маркерная ли- формирователя использовано т бытьной и достро нос азвуко- го-цифвый комфроана о тва;н иг. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР В 976784, кл. С 01 Н 27/90, 1982,Авторское свидетельство СССР В 1202393, кл. С 01 И 27,/90, 1984, (54) ВИДЕОКОНТРОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к методам неразрушающего контроля качествасварных соединений и может быть ис-пользовано в машиностроительной и судостроительной промышленности. Цель изобретения - повышение информативности и достоверности устройства за счет воэможности установтельнои промышленности.Цель изобретения - повышение информативности и достоверности устройства за счет возможиости установления однозначного соответствия между коОрдинатными системами эоны контроля и ее отображения на экране индикатора.На фиг, представлена функци нальнан схема устройс аф 2 -ления однозначного соответствия ме ду координатными системами зоны контроля и ее отображения на экране индикатора - достигается введением формирователя сигналов перезаписи реверсивных счетчиков маркера и номера строки элементов иэображения, блока сравнения, одновибратора, элементов ИЛИ и блока цифровой индикации и соответствующих функциональных связей. Предлагаемое устройство позволяет путем повторого прохождения (при необходимости) преобразователем одного и того же контролируемого участка без дополнительной привязки к началу координат по высить достоверность и производительность контроля. Видеоконтрольное устройство для дефектоскопии сварных соединений может быть использовано в тех отраслях нромышпенности, в которых находит применение движение датчика в зоне олявдоль сварного шва; на фэлемент изображения иния; на фиг.4 - схемасигналов перезаписи .Устройство содержит ультрвой преобразователь 1, аналоровой преобразователь 2, пермутатор 3, блок 4 памяти, цилоговый преобразователь 5, блокотображения, формирователь 7 стримпульса, реверсивныи счетчик 8адреса строки, блок 9 перезаписисчетчик 10 считывания, генератор3 150импульсов переменной частоты, ревер.сивный счетчик 12 адреса элемента строки, втор ой коммутатор 13,формирователь 14 кода цветности,формирователь 15 сигналов перезаписи, каардинатограф 16, реверсинныйсчетчик 17 маркера, блок 18 сравнения, одновибратор 19, элементы ИЛИ20 и 21, реверсинный счетчик 22 номера строки элементов изображения,блок 23 цифровой индикации и синхрогенератар 24.Устройство работает следующим образом,Рабату формирователя 7 строб в импульса синхронизируют сигналы, поступающие от преобразователя 1, Всвою очередь сигналы с выхода Формирователя 7 строб-импульса переводят блок 4 памяти в режим записи, разрешают работу счетчика 12 ис помощью второго коммутатора 13 фподключают к адресным входам блока4 памяти ныходы счетчиков 8 и 12,которые задают соответственно адресстроки и адрес элемента строки ячеек памяти. Структуру блока 4 памятиможно представить в ниде таблицы,содержащей тхп ячеек памяти, гцв - количества строк, и - количество ячеек памяти н строке.В момент отсутствия сигнала свыхода формирователя 7 строб-импульса блок 4 памяти работает н ре -жиме чтения информации из ячеекпамяти, второй коммутатор 13 подключает к адресным входам блока 4 па -мяти выходы счетчика 10, а счетчик12 сбрасывается н нулевое состояние.Импульсы с выхода генератора 1 1импульсов переменной частоты тактируют работу аналого-цифрового преобразователя 2 и поступают на счетный вход счетчика 12. При этом частоту поступления импульсов задаюттакой, чтобы за время действия ак -тинного уровня сигнала с выхода Формирователя 7 строб-импульса счетчик12 сосчитал и импульсов и, следовательно, произвел адресапрю всехячеек памяти одной строки.Дпя удобства подстройки частоты генератора11 импульсов переменной частоты используются коммутатор 3 и формирователь 14 кода цветности. На счетныйвход счетчика 8 поступают импульсыс выхода каардинатографа 16, причем за полный цикл счета реверсин 6476 4 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ный счетчик 8 проходит щ состояний и, следовательно, адресует щ строк ячеек памяти, При неизменном состоянии реверсивного счетчика 8 запись информации производится в одну и ту же строку ячеек памяти. Представим движение преобразователя 1 в зоне контропя (вдоль сварного шва) движением по координатной оси ОУ (фиг,2), При этом можно говорить о положительном и отрицательном направлении движения, Каардинатографом 16 является устройство, служащее для линейного перемещения преобразователя вдоль оси координат зоны контроля и выдачи тактовых импульсов через определенные отрезки пути, а также сигнала направления движения.Предполагается, что частота по- ступления сигналов с выхода формирователя 7 о строб-импульса значительно выше частоты тактовых импульсов, поступающих от координатографа 16, поэтому перед сменой адреса строки информация оказывается записанной но всех ячейках памяти текущей строки.Таким образом, можно условно считать, что н каждой строке ячеек памяти хранится информация о состоянии контролируемого объекта в определенных точках, расположенных од - на ат другой на конкретном расстоянии вдоль оси координат зоны контроля. За один цикл счета счетчика 10, который происходит синхронно с кадровой разверткой блока 6 отображения, опрашиваются все ячейки памяти и на экране формируется изображение, состоящее из ш строк и и элементов изображения в каждой строке, т.е, каждой строке ячеек памяти поставлена в соответствие строка элементов иэображения, а каждой ячейке памяти - элемент изображения на экране, Таким образом, номе" ру каждой строки элементов иэображения соответствует определенная точка на оси координат зоны контроля.Рассмотрим случай, когда строки элементов изображения формируются горизонтально, вдоль строк растра индикатора на электронно-лучевой трубке блока 6 отображения. Изменение начального адреса цикла чтения, т.е. начального адреса строкиячеек памяти, с которого начинается цикл чтения, происходит в результате перезаписи двоичного кода с выхода реверсивного счетчика 8 записи в старшие разряды счетчика 10 по,команде, поступающей от формирователя 15 сигнала перезаписи перед началом цикла чтения, и приводит к смещению иэображения на экране, в данном случае - в вертикальном направлении.С выхода координатографа 16 на управляющий вход реверсивного счетчика 8 поступает сигнал направления движения, который управляет режимом счета реверсивного счетчика (сложение или вычитание). При работе реверсивного счечика 8 на сложение двоичный код, переписываемый с его выхода в счетчик 10, увеличивается, а следовательно, увеличивается начальный адрес цикла чтения, что приводит к смещению изображения вверх,Работа реверсивного счетчика 8 на вычитание приводит к уменьшению начального адреса цикла чтения и, соответственно, смещению изображения вниз. Поскольку режим счета реверсивного счетчика 8 зависит от направления движения преобразователя 1 в зоне контроля, то, следовательно, движению в положительном направлении можно поставить в соответствие смещение иэображения в положительном направлении координатной сетки экрана индикатора, а движению преобразователя 1 в отрицательном направлении - смещение изображения в отрицательном направлении.Ось координат ОУ эоны контроля .можно разбить на участки (на фиг.2 они обозначены римскими цифрами 1, 11, 111 и т.д.), каждый иэ которых состоит из ш одинаковых отрез - ков, выбранных с таким расчетом, что при прохождении каждого из них преобразователем 1 координатограф 16 выдает тактовый импульс, который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 8, При прохождении всего участка координатограф 16 выдаст ш тактовых импульсов и реверсивный счетчик 8 совершит полный цикл счета. При этом на экране блока 6 отобразится весь участок. Так как на экране располагается т строк элементов изображения, каждая иэ которых поставлена в соответствие одной иэ ш точек учас.ка нг оси ОУ эоны контроля, то любому элементу изображения,укаэанному на экране блока 6 с помощью маркерной линии (фиг.3), однозначно соответствует и определенная координата по оси ОУ зоны контроля, выраженная в количестве отрезковот начала отсчета на оси ОУ до соответствующей точки.Двоичный код на выходе реверсивного счетчика 8, подсчитывающеготактовые импульсы от координатографа 16, несет информацию о координатеточки, которую в данный момент проходит преобразователь 1, и, следовательно, об адресе строки ячеекпамяти, в которую в данный моментпроисходит запись информации. Коорди.нату точки, высвечиваемую на цифровой панели блока 23, удобно представить в виде номера участка наоси координат ОУ и номера точки(от 0 до т), расположенной наданном участке. Например, в началекоординат номер участка и номерточки равны нулю. При перемещениипреобразователя 1 в положительномнаправлении двоичный код на выходереверсивного счетчика 8 возрастает.30Переполнение реверсивного счетчика8 вызывает формирование сигналапереноса, который поступает на входэлементов ИЛИ 20 и с его выхода навход сложения реверсивного счетчика 22, который несет информацию о З номере участка и подключен к входубчокг 23.акиМ образом, при движении вположительном направлении преобразователя 1 каждый цикл. счета реверси вного счетчика 8 завершается увеличением на единицу номера участка,высвечиваемого на цифровой панелиблока 23. 1 ри движении преобразователя 1 в отрицательном направле нии реверсивный счетчик 8 работаетна вычитание, каждый цикл счета сопровождается формированием импульсазайма, который поступает на входэлемента ИЛИ 21 и с его выхода навход вычитания реверсивного счет"чика 22, Номер участка прп этомуменьшается.Для формирования маркерной линии, с помощью которой можно ука зать любой элемент изображения наэкране блока 6, служат реверсивныйсчетчик 17, блок 18 сравнения и одновибратор 19. Подавая импульсыс синхрогенератора 24 на вход сложения или вход вычитания реверсивного счетчика 17, на его выходе можно получить любой двоичный код5 от О до ш(цикл счета равен ш)Двоичный код с выхода реверсивного счетчика 11 поступает на вход блока 23 и на вход блока сравнения, где производится операция сравнения с двоичным кодом, поступающим со старших разрядов счетчика 10, представляющим собой адрес строки ячеек памяти в режиме чтения, В момент сравнения двух кодов на вход одновибра тора 19 поступает сигнал, по которому он вырабатывает импульс определенной длительности, поступающий на вход цифроаналогового преобразователя 5. Б результате на экра - 2 О не блока 6 возникает маркерная пиния определенной длины, которая расположена в строке элементов изображения, номер которой задается реверсивным счетчиком 11. Одновремен но номер строки элементов изображения высвечивается на цифровой пане - ли блока 23.Поскольку номер строки элементов изображения поставлен в соответствие 3 О адресу строки ячеек памяти, который н свою очередь поставлен в соответствие координате точки на оси ОУ эоны контроля (в данном случае координатой точки является ее но 35 мер на соответствующем участке зо - ны контроля), то фактически на цифровой панели высвечивается координата точки на оси ОУ зоны контроля, которой соответствует элемент изображения на экране блока 6, отме - ченной маркерной линией.В данном случае, когда смещение иэображения гроизводится в вертикальном направлении, перемещению45 преобразователя 1 в положительном направлении отвечает смещение изображения вверх, отрицательному вниз. Следовательно, чем ниже на экране расположен элемент изображения,тем больше координата соответ ствующей точки на оси ОУ зоны контроля, Разность показаний координаты на цифровой панели блока 23 при совмещении маркерной линии с верхней границей дефекта и с нижней дает протяженность дефекта. В случае расположения дефекта одновременно в двух участках зоны контроля при перемещении маркерной линии она пересекает границу двух участков. Одновременно реверсинный счетчик 11 формирует сигнал переноса, если маркерная линия перемещается вниз,а сигнал займа, если она перемещаетсявверх. Это происходит, соответственно, при подаче тактовых импульсовна вход сложения или на вход вычитания реверсивного счетчика 11, Сигнал переноса поступает на вход элемента ИЛИ 20, а с его выхода на входсложения реверсивного счетчика 22 и увеличивает его состояние на единицу. Сигнал займа поступает на входэлемента Ш 1 И 21 и затем на вход вычитания реверсивного счетчика 22,уменьшая его состояние на единицу.В исходном состоянии маркернаялиния располагается в нулевой строке элементов изображения и смещаетсся вместе с изображением при перемещении преобразователя 1 в зонеконтроля. После завершения измерения протяженности дефекта и придальнейшем исследовании эоны контроля маркерная линия должна переводиться в исходное состояние.Измерение направления движенияпреобразователя 1 в зоне контроляможет быть вызвано, например, необходимостью повторного прохождениякакого-либо участка в случае нарушения акустического контакта приультразвуковом контроле, т.е. с целью повышения достоверности контроля, Так как при этом нет необходимости возвращать преобразователь 1в начало отсчета координатной осиОУ для того, чтобы восстановить отсчет координат, повышается производительность контроля,При движении преобразователя 1в положительнОм направлении изображение на экране смещается снизувверх, т,е. новая информация отображается снизу, вытесняя старуюинформацию вверх, за пределы кадра.При движении преобразователя 1 в отрицательном направлении изображение,наоборот, смещается вниз. Поэтомучтобы при смене направления движения преобразователя 1 за пределыкадра не вытеснялась новая информация, необходимо временно прекратитьсмещение изображения, т,езапретить работу блока 9 перезаписи дотех пор, пока поступившая после сме 1506476 1055 ны направления движения информацияне заполнила все ш строк элементовизображения. При этом новая информация окажется на противоположнойстороне экрана и если возобновитьработу блока 9 перезаписи при смещении иэображения за пределы кадрабудет вытесняться старая информация.Это требование должно выполнятьсякак при смене направления движенияс положительного на отрицательное,так и наоборот.Управление работой блока 9 перезаписи осуществляет формирователь5 сигнала перезаписи, который содержит (Фиг.4) последовательно соединенные первый элемент К 25, реверсивный счетчик 26, дешифратор 27 ивторой элемент И 28, триггер 29,установочные входы которого подключены к реверсивному счетчику 26,тре -тий 30 и четвертый 31 элементы И,первые входы которых подключенысоответственно к прямому и инверсному выходам триггера 29, элементИЛИ 32, входы которого подключенык выходам третьего 30 и четвертого31 элементов И, первый элементНЕ 33, выход которого подключен квторому входу третьего элемента И 30,второго элемента НЕ 34, вход которого подключен к выходу дешифрагора 27, а выход - к входу первогоэлемента И 25, и третьего элементаНЕ 35, вход которого подключен к вы-,ходу элемента ИЛИ 32, а выход подключен к входу стробирования дешифратора 27,Блок 9 работает следующим образом, Дешифратор 27 выявляет нулевоесостояние реверсивного счетчика 26и, в случае наличия активного уровня сигнала на его стробирующем входе, выдает активный уровень сигнала на вход элемента И 28, От координатографа 16 на вход элементаНЕ 35, вход управления режимом счета реверсивного счетчика 26 и второй вход элемента И 31 поступает сигнал направления движения. На второй вход элемента И 25 от координаторафа 16 поступают тактовые импульсы, В исходном состоянии реверсивный счетчик 26 и триггер 29 находятся в нулевом состоянии, а откоординатографа 16 поступает сигналгыложительного направления движения, В этом случае на первом и вто 10 15 20 25 30 40 45 50 ром входах элемента И 31 установлены активные уровни сигналов и на его выходе также устанавливается активный уровень сигнала. Тогда на вход стробирования дешифратора 27 с ныхода элемента НЕ 35 поступает сигнап, запрещающий работу дешифратора 27. В результате с выхода дешифратора 27 на вход элемента И 28 подается потенциал, который закрыват этот элемент для прохождения сигналов, поступающих от синхрогенератора 24 на его второй нх д,и, следовательно, с выхода элемента И 28 на блок 9 перезаписи не поступают сигналы перезаписи . При этом на вход элемента И 25 и с выхода элемента НЕ 34 поступает активный уровень сигнала, а тактовые импульсы, поступающие от координатографа 16 на второй вход элемента И 25 проходят на счетный вход реверсивного счетчика 26 .Реверсивный счетчик 26, имеющий коэффициент деления, равный ш (где щ - количество строк элементов изображения в одном кадре) при подаче сигнала положительного направления движения от координатографа 16 работает на сложение, При переполнении реверсивного счетчика 26 на его выходе Формируется сигнал переноса, который устананливает триггер 29. При этом с первого входа элемента И 31 снимается активный уровень сигнала, На втором входе элемента И 30 при сигнгпе положительного направления движения также отсутствует активный уровень сигнала, Тогда на вход стробирования дешифгатора 27 поступает активный уровень и, если ренерсивный счетчик 26 находится в нупеном состоянци, на выходе дешифратора 27 устанавливается активный уровень, который разрешает прохождение сигналов герезаписи. Одновременно с выхода элемента НЕ 34 пЬ- ступает потенциал, запрещающий прохождение тактовых импульсов на счетный вход реверсивного счетчика 26. После этого начинается смещение изображения на экране. При установленни сигнала отрицательного направления на второй вход элемента И 30 поступает активный уровень сигнала С пэямого выхода триггера 29 на пер" вый вход элемента И 30 также поступает активный , ревень сигнапа.На входе стробирования дешифратора 27 устанавливается уровень сигнала, запрещающий его работу, в результате чего на блок 9 перезаписи перестают поступать сигналМ, управляющие перезаписью информации, а реверсивный счетчик 26, установленный в режим вычитания, начинает считать тактовые импульсы, поступающие от координатографа 16, Изображение на экране перестает смещаться (производится возобновление изображения) до тех пор, пока импульсзайма реверсивного счетчика 26 несбросит триггер 29, а реверсивный счетчик 26 не установится в нулевое состояние, после чего начинает смещаться в обратном направлении.Предлагамое устройство позволяет находить местоположение дефекта в зоне контроля сварного шва, определить его протяженность, определить количество дефектов в зоне 25 контроля. Кроме того, путем повторного прохождения какого-либо участка зоны контроля устройство позволяет добиться более четкого изображения дефекта, которое могло быть искажено в результате нарушения акустического контакта при ультразвуковом контроле, или из-за других причин, без ловорной привязки к началу отсчет координатной системы зо 20 ны контроля 45 Формула изооретенияРидеоконтрольное устройство для дефектоскопии сварных соединений, содержащее последовательно соединенные ул ьтра звуков ой пр еобра зова- тель, второй вход которого подключен к входу формирователя строб-импульса, аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов переменной частоты, первый коммутатор, второй вход которого подключен к выходу формирователя кода цветности, вход которого свя зан с первым выходом синхрогенератора, блок памяти, второй вход которого подключен к выходу второго коммутатора, цифроаналоговый преобразователь и блок отображения, после довательно соединенные реверсивный счетчик адреса строки, входы которого соединены с выходами координатографа, кинематически связанного сультразвуковым преобразователем,блок перезаписи и счетчик считывания, второй вход которого подключенк второму выходу синхрогенератора,третий выход которого соединен свторым входом цифроаналогового преобразователя, выход счетчика считывания соединен с первым входомвторого коммутатора, второй вход ко"торого подключен к выходу формирователя строб-импульса, связанному стретьим входом блока памяти и первымвходом реверсивного счетчика адресаэлемента строки, второй вход которого подключен к выходу генератораимпульсов переменной частоты, а выход - к третьему входу второго коммутатора, четвертый вход которогосоединен с вторым выходом реверсивного счетчика адреса строки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения информативности и достоверности устройства за счет возможности установления однозначногосоответствия между координатнымисистемами зоны контроляи ее отображения на экране индикатора, оно содержит формирователь сигналов переза"писи, первый вход которого соединенс четвертым выходом синхрогенератора, зторой и третий входы - с выходами координатографа, и последовательно соединенные реверсивный счетчик маркера, входы которого соединены с пятым выходом синхрогецератора, блок сравнения, второй входкоторого подключен к второму выходусчетчика считывания, и одновибраторвыход которого подключен к третьемувходу цифроаналогового преобразователя, два элемента ИЛИ, первые входыкоторых соединены соответственнос вторым и третьим выходаьв реверсивного счетчика маркера, а вторые - соответственно с третьим ичетвертым выходами реверсивногосчетчика адреса строки, и последовательно, соединенные реверсивный счетчик номера строки элементов иэображения,входы которого подключенык выходам первого и второго элементов ИЛИ, и блок цифровой индикации,второй вход которого подключен квыходу реверсивного счетчйка маркера.1506476 Сос та в и тел ь И. Загн найк оТехред А,Кравчук Корректор Т.ПалиВ Редактор Н,Тупица Заказ 5442/52 Тираж 469 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5