Способ спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта и устройство для его осуществления

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ПОВЕРХНОСТИ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марукович Евгений ИгнатьевичМарков Алексей Петрович Бондарев Олег ЮрьевичПатук Елена МихайловнаСтаровойтов Анатолий Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта, включающий формирование смешанного потока электромагнитного излучения от нескольких регулируемых монохроматических излучателей, направление этого потока посредством 18485 1 2014.08.30 первого жгута светопроводящих волокон на заранее выделенный контрастный участок поверхности контролируемого объекта, прием отраженного от поверхности излучения,получение изображения контрастного участка в реальных пространственно-временных координатах и определение искомых дефектов поверхности путем анализа этого изображения, отличающийся тем, что одновременно с направлением потока излучения посредством первого жгута светопроводящих волокон на контролируемую поверхность направляют его посредством второго жгута светопроводящих волокон, идентичного первому, на поверхность образцового объекта с известным распределением дефектов, а искомые дефекты определяют путем сравнения указанного изображения с полученным аналогичным образом изображением образцового объекта. 2. Устройство для спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта, содержащее источник питания и регулируемые монохроматические излучатели, каждый из которых оптически связан через отдельный жгут светопроводящих волокон с входом коллектора излучения, оптически связываемого выходом с поверхностью контролируемого объекта через первый выходной жгут светопроводящих волокон, а также связанные с блоком обработки сигналов первый фотоприемник, оптически связываемый с коллектором через поверхность контролируемого объекта, второй фотоприемник и устройство отображения информации, отличающееся тем, что на выходе коллектора установлен второй выходной жгут светопроводящих волокон, идентичный первому выходному жгуту,для оптической связи коллектора со вторым фотоприемником через поверхность образцового объекта с известным распределением дефектов, перед фотоприемниками установлена оптическая призма для оптической связи каждого из них с соответствующим ему объектом, а блок обработки сигналов выполнен в виде программируемого компаратора. Изобретение относится к технологиям и средствам оперативного контроля в литье и металлургии и может использоваться в других областях для решения схожих задач. Известны способы и средства визуально-оптической дефектоскопии на основе световодных и телевизионных каналов передачи оптических излучений и изображений. Визуальное восприятие изображений потенциальных дефектов наблюдаемой поверхности предполагает ориентированное освещение и последующее восприятие контрастных изображений отдельных участков, зон или объемов непосредственно оператором. Как недостаток, в известных способах визуальной дефектоскопии для формирования и приближения изображения осматриваемого участка непосредственно наблюдателю (через окуляр) требуется мощный источник питания (в большинстве от промышленной сети) и высокоразрешающий волоконно-оптический канал передачи изображения 1, с. 92-97. В реальных условиях способы световодной визуализации изображений ограничены разрешающей способностью световодов, их потерями и субъективными возможностями наблюдателя. При этом наблюдателю непрерывно поступают оптические изображения(ввиду помех не всегда хорошего качества), которые он должен воспринимать, запоминать и сравнивать с некоторыми аналогами изображений дефектов по фотообразцам, картам или по памяти. В способах структурной оптимизации комплексные преобразования связаны непосредственно с рациональной обработкой при дистанционной передаче и отображении оптических изображений. Больший эффект обеспечивают адаптивные способы пространственновременной обработки 2, с. 52-54. Однако параметры реальных структур, как и контролируемых поверхностей, существенно различаются в пространственно-временном и спектральном распределении. Такие различия ограничивают чувствительность и достоверность способов дефектоскопии, так как преобразования первичных изображений и их обработка наблюдателем производится в различных пространственно-временных координатах. 2 18485 1 2014.08.30 Ограниченные восприимчивость и чувствительность, а также энергозависимость снижают технико-экономическую эффективность, достоверность и производительность такого способа дефектоскопии. С учетом большого многообразия видов дефектов и их типоразмеров управление поиском и выявление источников информации по интенсивности отраженного дефектным участком излучения требует продолжительного рассмотрения изображения с регулированием резкости непрерывно освещенного участка поверхности и его восприятия через объектив, что также снижает достоверность и производительность способа визуально-оптической дефектоскопии 2, с. 60-72. Способ ступенчатого регулирования освещенности в визуально-оптической дефектоскопии не решает задачи улучшения восприимчивости оптических изображений контрастных мест. Известно устройство визуализации изображений по совмещенной системе дефектоскопирования 2, с. 63-64. В совмещенных каналах передачи изображения рассматриваемого участка и канала передачи изображения эталона в наложенном изображении отсчитывается результат несоответствия. Однако сложности согласования оптических и кинематических связей, погрешности от несогласованности делений изображения меры и экрана при зрительном считывании ограничивают чувствительность, достоверность и производительность дефектоскопии. Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому способу и устройству являются способ видеоскопирования поверхности и видеоскоп адаптивный 3. Единой технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение,является повышение чувствительности (восприимчивости), достоверности и производительности при улучшении технико-энергетической эффективности визуально-оптической дефектоскопии поверхности. Задача достигается тем, что в способе спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта, включающем формирование смешанного потока электромагнитного излучения от нескольких регулируемых монохромотических излучателей, направление этого потока посредством первого жгута светопроводящих волокон на заранее выделенный контрастный участок поверхности контролируемого объекта, прием отраженного от поверхности излучения, получение изображения контрастного участка в реальных пространственно-временных координатах и определение искомых дефектов поверхности путем анализа этого изображения, одновременно с направлением потока излучения посредством первого жгута светопроводящих волокон на контролируемую поверхность направляют его посредством второго жгута светопроводящих волокон, идентичного первому, на поверхность образцового объекта с известным распределением дефектов, а искомые дефекты определяют путем сравнения указанного изображения с полученным аналогичным образом изображением образцового объекта. Задача достигается тем, что в устройстве спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта, содержащем источник питания и регулируемые монохроматические излучатели, каждый из которых оптически связан через отдельный жгут светопроводящих волокон с входом коллектора излучения, оптически связываемого выходом с поверхностью контролируемого объекта через первый выходной жгут светопроводящих волокон, а также связанные с блоком обработки сигналов первый фотоприемник,оптически связываемый с коллектором через поверхность контролируемого объекта, второй фотоприемник и устройство отображения информации, на выходе коллектора установлен второй выходной жгут светопроводящих волокон, идентичный первому выходному жгуту, для оптической связи коллектора со вторым фотоприемником через поверхность образцового объекта с известным распределением дефектов, перед фотоприемниками установлена оптическая призма для оптической связи каждого из них с соответствующим ему объектом, а блок обработки сигналов выполнен в виде программируемого компаратора. 3 18485 1 2014.08.30 На фигуре представлена конструктивная схема устройства, которое содержит источник питания 1, индивидуальные регуляторы 2, монохроматические излучатели 3, объективы 4, жгуты 5 светопроводящих волокон, коллектор-смеситель 6, жгуты светопроводящих волокон 7, коллимирующую систему 8, поверхность контрастную 9, призму 10, поверхность образцовую 11, фотоприемник образцовый ФПО 12, фотоприемник контрастный ФПК 13, компаратор 14 и устройство отображения 15. Устройство, реализующее способ спектрально-фотометрической дефектоскопии поверхности объекта, функционирует следующим образом. Монохроматические излучатели(например, светодиоды или лазеры) 3 через индивидуальные регуляторы 2 запитываются от источника питания 1. С помощью объективов 4 лучистый поток по каждому каналу фокусируется на входных торцах жгутов 5 светопроводящих моноволокон. Выходы жгутов 5 объединены в коллектор-смеситель 6, где монохроматические лучистые потоки излучателей 3 перемешиваются в соотношении, соответствующем спектрально-энергетическому составу, изменяемому с помощью регуляторов 2. По коллектору-смесителю 6 из трех световодных жгутов 5 на его выходе световой поток разделяется жгутами 7 светопроводящих волокон по двум каналам один канал от жгута 7 через коллимирующую систему 8 ориентирован на поверхность контрастную 9 и далее на грань призмы 10 и фотоприемник 13 ФПК другой канал от жгута 7 через коллимирующую систему 8 ориентирован на поверхность образцовую 11, далее на другую грань призмы 10 и фотоприемник 12 ФПО. Выходы фотоприемников 12 и 13 соединены с компаратором 14, где реализуется логометрический эффект и программно-алгоритмическая обработка, результаты которой представляются на устройстве отображения 15. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4