Патент на изобретение №2335734

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ

(57) Реферат:

Устройство для обнаружения и измерения поверхностных дефектов содержит цилиндрический корпус с последовательно расположенными внутри него вдоль его продольной оси широкоугольным объективом панорамного обзора, осветительной системой, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг широкоугольного объектива панорамного обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, и ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости широкоугольного объектива панорамного обзора. Устройство дополнительно содержит канал бокового обзора и измерений, состоящий из объектива бокового обзора, оптическая ось которого перпендикулярна продольной оси цилиндрического корпуса, и дополнительной ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости объектива бокового обзора, а также дополнительной осветительной системы канала бокового обзора, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг объектива бокового обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, и двух полосовых осветителей, расположенных ортогонально друг другу в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, плоские световые пучки от которых наклонены к нормали поверхности объекта в точке ее пересечения с осями пучков под углом 45°, проецирующих на поверхность объекта контроля два ортогональных друг другу световых штриха. Устройство также содержит сканирующий механизм для независимого перемещения и совместного вращения полосовых осветителей в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, и компьютер для наблюдения и обработки изображений дефектов, документирования и хранения результатов измерений. Технический результат – создание устройства, позволяющего обнаруживать и измерять поверхностные дефекты одновременно в любых двух взаимно перпендикулярных сечениях, проводить компьютерную обработку цифровых изображений дефектов, документировать и хранить результаты измерений на компьютере. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к неразрушающему контролю деталей и изделий оптическим методом, в машиностроении, энергетике и т.д.

Известны устройства для контроля поверхностей и обнаружения дефектов, состоящие из канала наблюдения и осветительной системы, принцип действия которых заключается в осмотре объекта с помощью оптико-электронной системы [1]. Однако такие устройства не позволяют проводить одновременные измерения ширины и глубины в различных сечениях поверхностных дефектов.

Известно устройство для обнаружения поверхностных дефектов, содержащее цилиндрический корпус с последовательно расположенными внутри него вдоль его продольной оси широкоугольным объективом панорамного обзора, осветительной системой, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг широкоугольного объектива панорамного обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости широкоугольного объектива панорамного обзора, и видеоконтрольного устройства [2].

Однако в таком устройстве отсутствует возможность измерения дефектов, а также компьютерной обработки цифровых изображений дефектов, документирования и хранения результатов измерений на компьютере.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего обнаруживать и измерять поверхностные дефекты одновременно в любых двух взаимно перпендикулярных сечениях, проводить компьютерную обработку цифровых изображений дефектов, документировать и хранить результаты измерений на компьютере.

Поставленная задача решается за счет того, что в известное устройство предлагается дополнительно ввести канал бокового обзора и измерений, состоящий из объектива бокового обзора, оптическая ось которого перпендикулярна продольной оси цилиндрического корпуса, дополнительной ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости объектива бокового обзора, осветительной системы канала бокового обзора, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг объектива бокового обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, двух полосовых осветителей, расположенных ортогонально друг другу в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, плоские световые пучки от которых наклонены к нормали поверхности объекта в точке ее пересечения с осями пучков под углом 45°, проецирующих на поверхность объекта контроля два ортогональных друг другу световых штриха, а также сканирующий механизм для независимого перемещения и совместного вращения полосовых осветителей в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, и компьютер для наблюдения и обработки изображений дефектов, документирования и хранения результатов измерений.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором размещены широкоугольный объектив панорамного обзора 2, осветительная система панорамного обзора, состоящая из светодиодов 3, ПЗС-матрица 4, объектив бокового обзора 5, осветительная система бокового обзора, состоящая из светодиодов 6, дополнительная ПЗС-матрица 7, полосовые осветители 8 и компьютер 9.

Устройство имеет сканирующий механизм для независимого перемещения и совместного вращения полосовых осветителей в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора (на чертеже не показан в силу общеизвестности), и компьютер для обработки изображений дефектов, документирования и хранения результатов измерений.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают над контролируемой поверхностью так, чтобы продольная ось цилиндрического корпуса устройства была параллельна контролируемой поверхности, а оптическая ось объектива бокового обзора перпендикулярна контролируемой поверхности, и осматривают контролируемую поверхность при помощи широкоугольного объектива панорамного обзора, осветительной системы, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг широкоугольного объектива панорамного обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости широкоугольного объектива панорамного обзора, и монитора компьютера. При обнаружении поверхностного дефекта, фокусировкой объектива бокового обзора, добиваются резкого изображения дефекта, формируемого на ПЗС-матрице канала бокового обзора и наблюдаемого на экране монитора компьютера. Затем при помощи сканирующего механизма для независимого перемещения и совместного вращения полосовых осветителей в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, совмещают световые штрихи, формируемые на поверхности ортогональными друг другу плоскими световыми пучками двух полосовых осветителей, с сечениями дефекта, в которых необходимо произвести измерения. При этом изображения световых штрихов отображают профиль дефекта в заданных сечениях. Полосовые осветители расположены ортогонально друг другу в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, а световые пучки от них наклонены под углом 45° к нормали поверхности объекта в точке ее пересечения с осями пучков. Цифровое изображение профиля дефекта, наблюдаемое на экране монитора компьютера, фиксируют и обрабатывают на компьютере, результаты измерений сохраняют или распечатывают на бумаге при помощи принтера.

Суть компьютерной обработки изображений дефектов заключается в вычислении градиентов яркости изображения, выделении на изображении профиля дефекта и определении по нему геометрических параметров дефекта в данном сечении, таких как ширина, глубина и коэффициент формы. При этом масштаб изображения дефекта на мониторе компьютера заранее известен.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность одновременного измерения поверхностных дефектов в двух взаимно перпендикулярных сечениях и получение цифровых изображений дефектов для компьютерной обработки, документирования и хранения результатов измерений.

Источники информации

1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник. В 2 т. / Под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение, 1976. – Т.1. – С.81.

2. A.A.Ketkovich, V.V.Kliouev, M.V.Filinov. PC-based Videoendoscopic sistem DX2 for the Inspection of Internal surfaces of Pipes. / 7^th ECNDT 1998. Proceedings, vol.1, pp.334-339 – прототип.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения и измерения поверхностных дефектов, содержащее цилиндрический корпус с последовательно расположенными внутри него вдоль его продольной оси широкоугольным объективом панорамного обзора, осветительной системой, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг широкоугольного объектива панорамного обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости широкоугольного объектива панорамного обзора, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит канал бокового обзора и измерений, состоящий из объектива бокового обзора, оптическая ось которого перпендикулярна продольной оси цилиндрического корпуса, дополнительной ПЗС-матрицы, расположенной в фокальной плоскости объектива бокового обзора, осветительной системы канала бокового обзора, состоящей из светодиодов, расположенных вокруг объектива бокового обзора в плоскости, перпендикулярной его оптической оси, двух полосовых осветителей, расположенных ортогонально друг другу в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, плоские световые пучки от которых наклонены к нормали поверхности объекта в точке ее пересечения с осями пучков под углом 45°, проецирующих на поверхность объекта контроля два ортогональных друг другу световых штриха, сканирующий механизм для независимого перемещения и совместного вращения полосовых осветителей в плоскости, перпендикулярной оси объектива бокового обзора, компьютер для наблюдения и обработки изображений дефектов, документирования и хранения результатов измерений.

РИСУНКИ