Устройство оптико-телевизионного контроля

 

СОЮЗ COBETCI:ÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 В 21/30

СУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4906382/28

31.01.91

30.08.93. Бюл. М 32

) Новокуйбышевское ремонтно-строиьное управление Управления приволжми магистральными нефтепроводами и учно-технический центр научно-техничего творчества молодежи "Магистраль"

Г.Ф.Меледин, А.П,Алексеев, Д.А.Алеква, И.Г.Лезнева. В.В.Бобров, H.À.Áóxà, Л.И.Егупов и В.A.Õèìèêóñ

) Ермолов И,Н., Останин Ю.Я. Методы и яства неразрушающего контроля качестУчебное пособие для инженерно-тех- ич.спец. вузов. M. Высшая школа, 1988, с, 7.

Авторское свидетельство СССР

1775603, кл. 6 01 В 21/24, 1990, (4) УСТРОЙСТВО ОПТИКО-ТЕЛЕВИЗИННОГО КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к контрольнозмерительной технике и может быть исользовано для выявления протяженных оверхностных дефектов, например треин, развивающихся на трубах нефтемагис ралей.

Цель изобретения — повышение надежости контроля, уменьшение случаев пропука протяженных дефектов с малым аскрытием.

На фиг. 1 представлена структурная схеа устройства оптико-телевизионного контоля; на фиг, 2 — конструкция механизма ращения, Устройство состоит (фиг, 1) из первой т4левизионной камеры 1, первой системы 2

„„Я2 „„1837160 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения — повышение надежности контроля эа счет уменьшения случаев пропуска протяженных дефектов с малым раскрытием. Устройство содержит последовательно соединенные телевизионную камеру 1, систему 2 технического зрения и видеоконтрольный блок 3, а также последовательно соединенные втооую телевизионную камеру 4, вторую систему 5 технического зрения, компаратор 6, одновибратор 7, схему коньюнкции 9, счетчик 10, дешифратор 11 и механизм 13 вращения, генератор 8 тактовых импульсов, подключенный к второму входу схемы коньюнкции, причем механизм вращения своими исполнительными элемента- 3 ми механически связан с первой телевизионной камерой и обеспечивает ее дискретный поворот вокруг оптической оси с шагом 45 . 2 ил. технического зрения, видеоконтрольного блока 3, второй телевизионной камеры 4, второй системы 5 технического зрения, компаратора 6, одновибратора 7, генератора 8 тактовых импульсов, схемы 9 коньюнкции, счетчика 10, дешифратора 11, блока 12 упс равления и механизма 13 вращения, Механизм 13 вращения состойт из ведомого диска 14, подшипника 15, ведущего диска 16, электродвигателя 17, опор 18, 19, 20, электромагнита 21.

Телевизионная камера 1 через первую систему 2 технического зрения соединена с видеоконтрольным блоком 3. Следующие элементы соединены последовательно; вторая камера 4, вторая система 5, компэратор

1837160

6, одновибратар 7, схема 9 конъюнкции, счетчик 10, дешифратор 11, блок управления 12, механизм 13 вращения, Генератор 8 тактовых импульсов соединен с вторым входом схемы 9 конъюнкции. Механизм 13 вращения механически связан с камерой 1 таким образом, что обеспечивается ее вращение вокруг оптической оси, Телевизионные камеры 1 и 4 установлены таким образом по отношению к объекту контроля, обозначенному цифрой 22, что их поля обзора пересекаются, Механизм вращения 13 состоит из двух фрикционно связанных дисков 14 и 16, Ведомый диск 14 имеет возможность вращаться благодаря подшипнику 15. Остановка ведомого диска происходит в тех случаях, когда опора 18 упирается в опоры 19, 20 или в якорь электромагнита 21. Ведущий диск 15 связан с электродвигателем 17, К блоку 12 управления подключен электродвигатель 17 и электромагнит 21, а его вход соединен с дешифратором 11.

Рассмотрим назначение элементов.

Первая и вторая телевизионные камеры

1 и 4 совместно с первой и второй системами 2, 5 технического зрения служат для преобразования оптического изображения в электрический сигнал, Видеакантрольный блок 3 предназначен для визуального наблюдения иэображения объекта 22, формируемого первой телевизионной камерой 1.

Компаратор 6 используется для формирования стандартного. сигнала в момент появления дефекта в поле обзора телевизионной камеры 4. Однавибратар 7 введен для увеличения длительности сигнала, поступающего с компаратора 6. Генератор 8 тактовых импульсов задает частоту вращения ТК t вокруг своей аси. Схема 9 коньюнкции служит для прапускания управляющих импульсов лишь в момент поступления разрешающего сигнала от однавибратора 7.

Счетчик 10 и дешифратор 11 предназначены для формирования управляющих команд.

Механизм 13 вращения преобразует команды в определенное пространственное положение ТК 1, Блок 12 управления введен для согласования уровня электрических сигналов, поступающих от дешифратара 11 в уровнй электрических сигналов, которые необходимы для надежной работы электродвигателя 17 и электромагнита 21, Назначение остальных признаков очевидно и не требует пояснения.

Устройство работает следующим образом.

Первая и вторая телевизионные камеры

1, 4 размещены вблизи ат контролируемой вращающейся трубы 22 таким образам, чта поля обзора обеих камер пересекаются.

Причем масштаб изображения, формируемого первой телевизионной камерой 1, устанавливается большим (изображение крупнее) па сравнению с масштабом изображения. выбранным для второй телевизионной камеры 4.

В исходном состоянии, когда на поверхности контролируемой трубы отсутству от

10 дефекты, а также пятна ат грязи и масла на выходе компэратора 6 формируется сигнал логического "0", что предотвращает работу механизма 13 вращения, По этой причине первая телевизионная камера 1 остается Неподвижной, При появлении в поле обзора второй телевизионной камеры 4 оптической неоднородности (например, коррозионной язвы) на выходе компараторэ 6 появляется сигнал логической "1", что является коман20 дай для включения через блоки 7, 9, 10, 11, 12 механизма вращения 13. С этого момента времени первая телевизионная камера 1 начинает циклические вращения вокруг своей оси па следующему алгоритму; поворот на

90 (с шагом 45") в одну сторону, поворот на

90 (с тем же шагом) в обратную сторону.

"Покачивание" первой телевизионной камеры 1 происходит до тех пар, пока в поле обзора второй телевизионной камеры 4 на30 ходится "подозрительная камера" оптическая неоднородность, Оператор, наблюдая изображение -на экране видеоконтрольного блока 3, классифицирует-явление по принципу Годен-брак".

35 . Оператор может производить анализ изображения либо в динамике, либо в статике. В последнем случае он дает команду на остановку рольганга, с помощью которого перемещается контролируемая труба, 40 Это позволяет детально рассмотреть у«асток трубы с изображением оптической неоднородности.

Вращение телевизионной камеры вокруг оси позволяет изменить взаимную ори45 ентацию растра телевизионного кадра и протяженного дефекта, В тех случаях, когда в первоначальном состоянии направление распространения трещин совпадало с направлением строк растра обнаружение дефекта затруднено маскирующим действием строчечной развертки, После двухкратного вращательного перемещения телевизионной камеры (по 45 ) трещина и строки развертки станут перпендикулярны друг другу.

В этом случае вероятность обнаружения дефекта наибольшая.

При использовании камер с матрицей на приборах с зарядовой связь|а вероятность обнаружения дефектов, ориентация которых совпадает с диагональю матрицы, 1837160 нижается по сравнению с вероятностью

ыявления дефектов, ориентация которых овпадает с направлением столбцов или трок матрицы, Это обьясняется тем, что на диницу длины различно ориентированных ефектов приходится различное число чувтвительных элементов. При ориентации ефекта. совпадающей с диагональю, число увствительных элементов на единицу длины уменьшается в 2 раэ, 1

Описанная процедура контроля применима для осмотра.как внешней, так и внутенней поверхности трубы. При контроле нутренней поверхности, описанное устойство размещается на транспортном редстве, которое перемещается с поощью четырех катящихся опор по внутреней поверхностью трубы. Очевидно, что идеоконтрольный блок 3 располагается на абочем месте оператора, При анализе изоражения в статике оператор имеет возожность подать команду на перемещение рубы в необходимом направлении, что поволяет детально исследовать интересуюую его зону поверхности.

Компаратор 6 настраивается таким обазом, что сигналы на его выходе появляютя при возникновении малозначительных птических неоднородностей (малые размеы дефектов, небольшая контрастность изоражения). Это приводит к тому, что игналы на выходе компаратора 6 подчинятся критерию Пирсона, т.е. возникают при начительном уровне перебраковки. Появение сигнала на выходе компаратора выывает включение механизма 13 вращения, также тревожной звуковой сигнализации. оявление звукового сигнала мобилизует нимание оператора, который с этого моента времени должен производить анализ зображения на экране видеоконтрольного лока 3.

Одновибратор 7 увеличивает длительость импульса, поступающего от компараора 6. Этим обеспечивается осмотр оверхности не только в зоне оптической еоднорадности, но и в прилегающих зонах. Счетчик 10 имеет коэффициент деле ия, равный 12. Благодаря этому на выходе ешифратора 11 формируется двенадцать оманд, обеспечивающих "покачивание", амеры 1 вокруг оптической оси в течение ремени, которое задает одновибратор 7, с частотой, которую определяет генера ор 8.

Перечислим формируемые команды: ключить (ВКЛ) электродвигатель "впеоед". (o; выключить (ВЫКЛ) лектродвигатель; ВКЛ электромагнит (ЭМ)

1 (убрать ограничитель): ВКЛ электродви5

50 гател ь "Вперед"; В Ы КЛ электродвигат.

ВЫКЛ ЭМ 21; ВКЛ электродвигатель "Назад"; ВЫКЛ электродвигатель; ВКЛ ЭМ 21;

ВКЛ электродвигатель "Назад"; ВЫКЛ электродвигатель; ВЫКЛ ЗМ 21, Идти к и. 1 (повторить все сначала).

За сет таких команд камера 1 поворачивается периодически на угол 90 с шагом

45, Фиксированные остановки камеры происходят благодаря тому, что подвижная опора 18 упирается в неподвижные опоры

19 и 20, а также в якорь электромагнита 21.

При включении ЭМ 21 якорь втягивается внутрь обмотки электромагнита и препятствие убирается. Под действием фрикционного сцепления ведомый диск может поворачиваться до тех пор пока опора 18 не войдет во взаимодействие с неподвижными опорами 19 или 20.

Блок 12 управления преобразует стандартные сигналы (как правило ТТЛ уровня)

s сигналы силовых цепей. Очевидно, что этот блок должен быть построен на ключах и силовых элементах (реле, тиристоры, мощные транзисторы).

Экспериментальные исследования показали, что протяженные дефекты, ориентация которых совпадает с направлением строк телевизионного растра, обнаруживаются с меньшей вероятностью, чем вертикальные. Так, при экспертной оценке из 300 горизонтальных дефектов было обнаружено

230, а иэ 300 вертикальных дефектов 271 дефект. Результаты эксперимента говорят о том, что вероятность обнаружения дефекта зависит не только от его размеров и конфигурации, но и от ориентации.

Изображение диагонального дефекта будет менее четким, чем изображение вертикального дефекта, что вызвано меньшим числом чувствительных элементов, приходящихся на единицу длины дефекта.

Изображение вертикального дефекта состоит из.20 точек, а диагонального — лишь иэ 13. Очевидно, что во втором случае вероятность обнаружения дефектов будет меньше.

Технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения состоит в повышении надежности обнаружения дефектов с различной ориентацией.

Формула изобретения

Устройство оптико-телевизионного контроля. содержащее последовательно со55 единенные первую телевизионную камеру и систему технического зрения, паследовательно соединенные вторую телевизионную камеру и вторую систему технического зрения, видеоконтрольный блок, компаратор и блок управления,отл ич а юще ес я тем, 1837160 что, с целью повышения надежности, оно снабжено последовательно соединенными одновибратором. схемой коньюнкции, счетчиком и дешифратором. соединенным с входом блока управления, механизмом 5 дискретного вращения камеры, механически связанным с первой телевизионной камерой и предназначенным для ее поворОта вокруг оптической оси с шагом в 45, генератором тактовых импульсов, подключенным к второму входу схемы конъюнкции, комг(арэтор включен между второй системой технического зрения и одновибратором,