Рентгенотелевизионный дефектоскоп

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля материалов и изделий, конкретно к рентгенотелевизионному дефектоскопу, и может быть использовано при диагностике качества сварных соединений. Цель изобретения - повышение надежности контроля сварных соединений. В устройство, содержащее последовательно соединенные источник рентгеновского излучения, контролируемый объект, преобразователь рентген - свет и передающую телевизионную камеру на матрице ПЗС (приборов с зарядовой связью), а также сумматор, линию задержки, схему совпадений и классификатор дефектов, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, четыре буферных схемы, квадратор, два накопителя, блок вычитания, блок извлечения квадратного корня, регистр памяти, схему сравнения, два элемента НЕ, счетчик и одновибратор. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

51)5 G 01 N 23/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHSIM

ПРИ CKHT СССР

1 (21) 4639707/31-25 (22) 19.01.89 (46) 15 .10.90. Бюл. N 38 (?1) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) К.Е.,Румянцев, О.И.Головин, В,П.Лопаев и В.Г.Назаренко (53) 621 .386(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 759929, кл. С Ol N 23/04, 1980. (54) РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к технике нераэрушающего контроля мате- риалов и иэделий, конкретно к рентгенотелевизионному дефектоскопу, и может быть использовано при диагностике качества сварных соединений.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, конкретнее к радиационным дефектоскопам, и может быть использовано при дефектоскопии сварных соединений.

Целью изобретения является повышение надежности контроля.

На фиг. 1 представлена блоксхема предлагаемого рентгенотелевиэионного дефектоскопа; на фиг. 2 функциональная схема камеры на трехфазной матрице приборов с зарядовой связью (ПЗС) с блоком управления; на фиг. 3 — структурная схема классификатора дефектов; на фиг. 4 — результаты расчета вероятности правильного диагностирования для трех значений вероятности р, „„SU„„1599730 А 1

Цель изобретения — повышение надежности контроля сварных соединений.

В устройство, содержащее последовательно соединенные источник рентгеновского излучения, контролируемый объект, преобразователь рентген— свет и передающую телевизионную камеру на матрице ПЗС (приборов с зарядовой связью), а также сумматор, линию задержки, схему совпадений и классификатор дефектов, дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, четыре буферных схемы, квадратор, два накопителя, блок вычитания, блок извлечения квадратного корня, регистр памяти, схему сравнения, два элемента НЕ, счетчик и одновибратор. 4 ил., 2 табл.

Pентгенотелевизионный дефектоскоп срдержит источник 1 рентгеновского излучения, контролируемый объект 2, преобразователь 3 рентген — свет, передающую телевизионную камеру 4 на а матрице приборов с зарядовой связью, блок 5 управления, одновибратор 6, АЦП 7, буферную схему 8, элемент

НЕ 9, буферную схему 10, квадратор .I1, накопитель 12, счетчик 13, накопитель 14, буферную схему !5, схему

16 совпадений, буферную схему 17, блок 18 вычитания, блок 19 извлечения. квадратного корня (ВИКК), линию 20 задержки, элемент НЕ 21, сумматор 22, классификатор 23 дефектов, регистр

24 памяти, схему 25 сравнения, электрический вход 26 дефектоскопа, выход

27 блока управления, формирователи

28 — 30 фазных напряжений, блок 31 дели-

1599730 телей частоты, генератор 32 импульсов переноса, генератор 33 считывающих импульсов, секцию 34 накопления, секцию 35 памяти, видеоусилитель 36, выходной регистр 37, выходное устройство 38.

Рентгеновское излучение источника 1, пройдя через контролируемый объект.2, преобразуется в преобразователе 3 в оптическое излучение, проецируемое на передающую телевизнонную камеру 4 на матрице ПЗС, электрический вход 26 дефектоскопа соединен с входами блока 5 управления и одновибратора 6„ Выход телевизионной камеры 4 подключен к входу

АЦП 7 и входу классификатора 23 дефектов, вход которого соединен с входам линии 20 задержки и одним выходом 27 блока 5 управления, другой вЬ1ход которого подключен к управляют!ему входу. телевизионной камеры 4, а выход объединен с установочным входом счетчика 13, входом классификатора 23 и управляющими входами накопителя 12, накопителя 14, буферной схемы 15, буферной схемы 17 и регистра 24 памяти. Выход АЦП 7 соеДинен с информационными входами буферной схемы 8 и буферной схемы 10, !правляющий вход которой подключен к выходу схемы 16 совпадения, вход которой соединен с выходом элемента

НЕ 9,, Вход классификатора 23 подключен к выходу схемы 25 сравнения и через элемент HE 2! к входу схемы

1 6 совпадений, Выход буферной схемы

10 объединен с входом квадратора 11 и информационным входом накопителя

14, выход которого соединен с информационным входом буферной схемы 17, выход которой объединен с информационными входами блока 18.вычитания и сумматора 22. Выход квадратора 11 подключен к информационному входу накопителя 1 2, выход которого соединен с информационным входом буферной схемы 15, выход которой .подключен к информационному входу .блока 18 вычитания, выход которого через 1ИЕ! . 19 соединен с информационным входом сумматора 22, выход которого подключен к информационному . входу регистра 24 памяти, выход которого соединен с информационным входом схемы 25 сравнения, информационный вход которой подключен к вы- ходу буферной схемы 8. Выход линии

20 задержки соединен с входом схемы

16 совпадений, выход которой подключен к счетному входу счетчика 13, выход которого соединен с входом элемента HE 9.

Предлагаемый рентгенотелевизионный дефектоскоп работает следующим образом.

Рентгеновское излучение источника 1, пройдя через контролируемый объект 2, создает на преобразователе 3 теневое изображение внутренней макроструктуры участка объекта 2, После преобразования оптическое изображение проецируется на матрицу в передающей телевизионной камере 4 (фиг. 1).

Обработка изображения начинается с момента подачи импульса на электрический вход 26 дефектоскопа. В течение временного интервала С осущеи. н ствляется накопление зарядов в фоточувствительных ячейках ПЗС. За время кадрового гасящего импульса накопленные зарядовые пакеты переносятся в секцию памяти матрицы, откуда с частотой строк переписываются на выходной регистр. За время прямого хода по строке зарядовые пакеты поэлементно выводятся из выходного регистра и в выходном устройстве преобразуются в яркостный видеосигнал, поступающий на аналоговый вход АЦП 7.

Яркостный видеосигнал 1!с с выхода телевизионной камеры 4 преобразуется в АЦП 7 в двоичный код поступа) ющий на информационные входы буферных схем 8 и 1 О.

В схеме 25 сравнения производится сравнение цифрового кода зарядового пакета с анализируемого фотоэлемента, поступающего с выхода буферной схемы 8 на ее вход, с цифровым

45 кодом порогового уровня на другом входе, хранящимся в течение времени съема информации с фотоэлементов строки матрицы в регистре памяти 24.

Величина порогового уровня во время анализа (j + 1) — ой строки фотоэлементов устанавливается равной

55 где . ., представляет процентное отнощение нормалт ной случайной в е ;:.чины; вероятность ложных тревог;

1599730

)/z;

Z

35

45

V ZU

1 (2) лг л

Q = (+U ° — Z V )/(Z-1) — со- 5 ответственно оценка среднего и дисперсии, полученная во время анализа Z фотоэлемент т (Ц Ц, е

1 ь1 ) ;. J1

В момент перехода к обзору новой (j + 1)-ой строки .строчный гасящий импульс высокого логического уровня с выхода блока 5 управления поступает на управляющие входы накопителей

12 и 14, буферных схем 15 и 17 и вход регистра 24 памяти, обнуляя содержимое последнего. Накопленная в накопителях 12 и 14 информация î веZ личинах U и QU в виде циф11, 11

1»1

1=\ ров ых к одов через отк рытые буферные схемы 15 и 17 поступает на информационные входы блока 18 вычитания, на выходе которого формируется циф2 ровой код числа П !

=1 1--!

С целью упрощения конструкции дефектоскопа необходимо выбирать величину Х кратной двум, т. е, Х = 2, Тогда умножение на Х в правой части выражения (l) реализуется сдвигом на

D разрядов в сторону старших разрядов кода с выхода ВИКК 19 относительно разрядных входов сумматора 22, Для этого достаточно на Р младших разрядов входа сумматора 22 подать напряжение "0".

На выходе сумматора 22 появляется цифровой код числа с. с Е

Ч с Б, + Х а П., сЕБ,. 50

Условие k „ U„, наличия дефекта в анализируемом фотоэлементе матрицы представим в виде реализованном в изобретении. тов матрицы ПЗС в j-той строке, предшествующей анализируемой.

Учитывая, что Z» 1, принимаем

Z — 1 и 2, Z/(Z —. ) 1 и оцениваем величину дисперсии отсчетов видеосигнала телевизионной камеры U u порогового уровня k +, по формулам

При выборе Е = 2 умножение в правой части неравенства (2) реализуется сдвигом на N разрядов в сторону старших разрядов кода с выхода hyферной схемы 8 относительно разрядных входов схемы 25 сравнения. Для этого достаточно на N младших разрядов входа схемы сравнения 25 подать напряжения логического О.

Строки матрицы располагаются параллельно сварному шву, Последнее дает возможность считать первую анализируемую строку фотоэлементов полностью бездефектной. Во время анализа ее фотоэлементов на разрядных выходах регистра 24 памяти установлен цифровой код, соответствующий нулю, а на управляющий вход буферной схемы

8 воздействует напряжение низкого логического уровня с выхода одновибратора б, таким образом, во время анализа всех элементов первой строки на разрядных выходах буферной схемы 8 установлен цифровой код, соответствующий нулю. Поэтому условие (2) выполняться не будет.

Управление работой схемы дефектоскопа и передающей телевизионной камерь организуется блоком 5, Функци ональная схема камеры на трехфазной матрице с блоком управления приведена на фиг. 2. С выхода блока 5 управления на установочный вход счетчика

13 подается последовательность импульсов с частотой строк. Выход блока 5 управления является выходом генератора считывающих импульсов. Счетчик

13 подсчитывает число первых Z = 2 бездефектных элементов разложения в строке. Причем выбираемое число Z не превышает число фотоэлементов в строке матрицы ПЗС Z „и кратно двум, т.е, К . К

1599730

Исключение из рассмотрения при формировании порогового уровня дефектных фотоэлементов обеспечивается включением схемы 16 совпадений, вход которой через элемент .НЕ 21 подключен к выходу схемы 25 сравнения. После подсчета Z-ro фотоэлемента на выходе счетчика появляется напряжение, соответствующее "1", а на входе схе,мы 16 совпадений напряжение "0".

,При этом на входе буферной схемы

, 10 действует напряжение "0", препятствуя передаче цифрового кода с дефектного элемента на выход буферной. схемы 10, Для временного совмещения импуль сов с выхода 27 блока 5 управления и с выхода схемы.25 сравнения в де, фектоскопии вводится линия 20 задержки. Классификатор 23 дефектов может быть аналогичен описанному в прототипе. Структурная схема классификатора дефектов (фиг, 3), включает видеоконтрольное устройство 39, сме ситель 40, схему 41 совпадений, блок

42 вьделения контролируемого участка, регистратор 43, генератор 44 импульсов подсвета дефекта, Сигналы дефектов с выхода 45 классификатора поступают на первый вход схемы

41 совпадений. Одновременно на другой вход схемы 41 совпадений подаются импульсы от генератора 44 импульсов подсвета, частота которого составляет единицы Герц. В результате на выходе схемы 41 совпадения появляются импульсы подсвета дефекта с частотой генератора 44 и, проходя через смеситель 40, смешиваются с видеосигналом передающей телевизионной камеры, поступающим на вход, в результате чего на экране видеоконтрольного . устройства 39 в месте расположения дефекта. появляется периодически мерцающая яркостная отметка, что значительно улучшает заметность дефекта для оператора. На вход смесителя 40 подается сигнал с блока 42 вьделейия контролируемого участка, при этом на экране видеоконтрольного устройства 39 возникает контур выделенного для анализа участка изображения.

Ограничив контуром зону дефекта, 1 оператор определяет таким образом анализируемый участок. Сигналы дефекта, подаваемые на вход блока 42 выделения контролируемого участка, проходят через него и с выхода упомянутого блока поступают на вход регистратора 43, который производит регистрацию дефектов по величине, 5 согласно выбранной классификации.

При съеме видеосигнала в виде цифровых кодов с выхода АЦП 7 имеется возможность обработки изображения в ЭВМ по заданной программе. В этом случае используется классификатор.

Вероятность диагностирования дефектов в сварных соединениях P оьд связана с отношением сигнал/шум

PÄÄ = ф(1 — Х ), (3) где (// (Х) — функция распределения нормированного и центрального нормального распре" деления;

25 Р(х) = (1 - 2 ) j ехр(-с /2)dt, где, С вЂ” оцениваемые среднее значение и дисперсия отсчета с дефектного участка ис30 следуемого объек та.

В процессе обработки отсчетов фотоэлементов строки матрицы ПЗС дается оценка среднему значению и дисперсии л

G нормального распределения отсчетов

35 видеосигналов с Z бездефектных фотоэлементовв ..Пусть к о эффи циент дов ерия (есть вероятность f) t «

= .того, что абсолютное значение нормированной ошибки оценки среднего значения не больше заданной величины 1 . Тогда доверительный интервал для оцениваемого параметра представляется нерав енством

В табл. 1 приведены значения коэффициента а для ряда значений g u Z.

В табл. 2 приведены границы. доверительного интервала Ъ„/Ъб.

Доверительный интервал для дисперсии нормальной случайной величины, соответствующий коэффициенту доверия Ц, определяется неравенствами

Л

b (, «(./ /(У «Ь в, где нижняя Ь,н и

1599/30

10

45 верхняя Ь ц границы доверительного интервала могут быть найдены из табл. 2.

Для матрицы ПЗС 1200ЦИ1 с 232 фотоэлементами в каждой из 144 строк выбор вероятности OC = 3,2 ° 10 гаран- 5 . тирует менее одного ложного срабатывания дефектоскопа за анализ всей матрицы. При этом обеспечение q

5,3 позволяет обнаруживать дефекты с вероятностью P „ = 0,9.

Использование для оценки парамет-, ров случайного процесса .Е = 64 опорных бездефектных фотоэлементов в строке позволит, как слеДует из табл . 1 и 2, обеспечить при коэффициентах доверия = (= 0 95 доверительные интервалы

t(— (0,25G 2

0,72< б /5 c 1,44 для оценки среднего и дисперсии выборки яркостного видеосигнала,. В . случае же Z = 128 доверительные интервалы для оценки параметров случайной величины могут быть дополнительно сокращены почти в 1,5 раза.

Предлагаемое изобретение обеспечивает высокую адаптацию дефектоскопа к изменениям параметров наблюдаемых,видеосигналов, что гарантирует повышение надежности контроля.

Формула и з о б р е т е н и я

Рентгенотелевизионный дефектоскоп, содержащий источник рентгеновского излучения и последова.тельно расположенные преобразователь рентген-свет и передающую телевизионную камеру, вход которой связан с первым выходом блока управления, а также .сумматор, линию задержки, схему совпадений и классификатор дефектов;, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него введены аналого-цифровой преобразователь, четыре буферных схемы, квадратор, два накопителя, блок вычитания, блок извлечения

40 квадратного корня, регистр памяти, схему сравнения, два элемента НЕ, счетчик, одновибратор, причем выход телевизионной камеры соединен с первым входом классификатора дефектов и входом аналого-цифрового преобразо-. вателя, выход которого соединен с информационным входом первой и второй буферной схемы, выход последней подключен к информационным входам квадратора и второго накопителя, выход которого через третью буферную схему подключен к первым информационным входам блока вычитания и сумматора, выход квадратора через первый накопитель и четвертую буферную схему соединен с вторым инфо1.мационным входом блока вычитания, выход которого через блок извлечения квадратного корня подключен к вторс1му информационному входу сумматора, выход которого через регистр памяти подключен к второму входу сравнения, первый информационный вход которой соединен с выходом первой буферной схемы, управляющий вход которой подключен к выходу одновибратора, вход которого объединен с входом блока управления и является электрическим входом дефектоскопа, причем второй выход блока управления соединен с вторым входом классификатора дефектов и через линию задержки с первым входом схемы совпадений, выход которой соединен с управляющим вхо-, дом второй буферной схемы и через счетчик соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадений, третий вход которой соединен с вьгходом второго элемента НЕ, вход которого объединен с третьим входом классификатора дефектов и выходом схемы сравнения, третий выход блока управления соединен с установочным входом счетчика, четвертым входом классификатора дефектов и управляющими входами первого и второго накоФ пителей, регистра памяти, третьей ю

<.четвертой буферных схем, 1599730

Таблица l

Коэффициент а для "

0,8

0,9 0,95 0,98

0,99

2,06

3,04

4,92

7,01

1,39

1,07

1,88

2,30

0,66

0,82

1,03

1,19

0,44

0,55

0,65

0,73

0,.3 6

0,30

0,43

0,48

0,25

0,21

0,30

0,33

0,15

0,18

0,21

0,23 Таблица 2

Интервал Ьн/b для g

0809.095

0 14 О ll

? ?

19,76 50

О 09

=?

100

0 22

476

О 17

?=.

9,71

О 27

6,20

О 32

?=!

4,22

0 39

2,82

О 23

? 10,10

О 20

14,49

О 40

3,21

О 32

5,22

О «4«5

2,56

О 35

«?

4,25

0 52

2,00

О 64

1,61

0 47

2,58

О 44

2,92

0 57

1,88

0 52

2,17

О 58

1,89

0 73

1,39

00?67

1,54

0 63

1,69

О 55

2,05

О 75

1,35.

О 72

1,44

О 68

1 W5

0„80

1,26

О 65

=?

1,63

2 i 33

4 0,92

8 0,49

16 0,34

32 0,23

64 0,16

128 0,11

О, 98 0,99

1599730

1599730

Тираж 497

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

0,6

0.5

Редактрр Т. Парфенова

Заказ 3137

Составитель В. Скоробогатова

Техред Л. Сердюкова Корректор М, Максимишинец