CS228456B1

CS228456B1 - Photoelectric checking device for inner surfaces,especially of pipes

Info

Publication number: CS228456B1
Application number: CS14680A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Direk; Rudolf Vodacek; Jiri Kubik
Original assignee: Ivan Ing Direk; Rudolf Vodacek; Jiri Kubik
Priority date: 1980-01-07
Filing date: 1980-01-07
Publication date: 1984-05-14
Also published as: DE3100182A1; GB2068114B; GB2068114A

Abstract

A photoelectric surface inspection apparatus, particularly for inspecting the interior of tubes, has a sensor assembly (6) mounted on a rotary casing (5). The sensor assembly (6) has at least one (preferably two) light sources (14) and two photoelectric elements (15, 16) which are connected to a bridge circuit (12) and provide an output indicating a defect, when the bridge is unbalanced, via an operational amplifier (13). <IMAGE>

Description

Vynález - se týká zařízení . pro fotoelektrickou ’ - kontrolu -vnitřního - povrchu, zejména trubek.The invention relates to a device. for photoelectric 'inner-surface' inspection, especially tubes.

Dosud známá zařízení pro fotoelektrickou kontrolu jsou založena na principu snímání odraženého- světla -od plochy - - a přeměně odraženého světla - na - elektrický signál. Světlo Je odráženo od povrchu s proměnnou intenzitou, která je -závislá na vlastnostech povrchu. Odražené světlo je snímáno fotoelektrickým prvkem, který mění světlo na elektrický signál proměnné amplitudy. Amplituda elektrického signálu je úměrná odrazovým vlastnostem povrchu. Toho je možno využít například pro kontrolu povrchu obrobených ploch. - Přemísťováním úzkého světelného paprsku lze osvětlit postupně celou plochu a tak kontrolovat bod po bodu celý opracovaný povrch. Hlavním problémem je vytvoření úzkého světelného paprsku’ s- dostatečnou intenzitou, ’ jeho- nasměrování na kontrolovaný povrch a zpětný přenos odraženého světla na fotoelektrický prvek. Zpravidla je používán laserový paprsek, který je směrován v podélné ose přes zrcátka s otvorem, nebo přes optický hranol na další optickou soustavu se zrcadlem, které odráží laserový paprsek z podélné osy na - kontrolovaný povrch. Světlo odražené z povrchu je týmž zrcadlem a -optickým systémem odraženo- ve směru podélné osy na zrcadlo s otvorem, nebo- na optický hranol, který odráží část světla na fotoelektrický prvek. Snímání povrchu takto provedeným zařízením je velmi pracné. Při kontrole vnitřního povrchu trubek a jiných dutin je nutné docílit dokonalou souosost laserového paprsku s podélnou osou kontrolované dutiny. I malé vychýlení z osy znehodnocuje nebo dokonce znemožňuje dokonalé snímání povrchu.The prior art photoelectric control devices are based on the principle of sensing reflected light from a surface - and converting reflected light - into an electrical signal. Light Reflected from a surface with a variable intensity, which is dependent on the surface properties. The reflected light is sensed by a photoelectric element that converts the light into an electrical signal of variable amplitude. The amplitude of the electrical signal is proportional to the reflection properties of the surface. This can be used, for example, to check the surface of the machined surfaces. - By moving a narrow light beam, the entire surface can be illuminated successively to check point-by-point the entire machined surface. The main problem is the formation of a narrow light beam 'with sufficient intensity,' its aiming at the controlled surface and the return of reflected light to the photoelectric element. As a rule, a laser beam is used which is directed along the longitudinal axis through the mirrors with an aperture, or through an optical prism to another optical system with a mirror that reflects the laser beam from the longitudinal axis to a controlled surface. The light reflected from the surface is reflected by the same mirror and the optical system in the direction of the longitudinal axis on the mirror with the aperture, or on an optical prism that reflects part of the light on the photoelectric element. Scanning the surface with such a device is very laborious. When inspecting the inner surface of tubes and other cavities, it is necessary to achieve perfect alignment of the laser beam with the longitudinal axis of the inspected cavity. Even a small deflection from the axis deviates or even prevents perfect surface sensing.

Dalším problémem je kontrola i mírně prohnutých trubek a úplně je znemožněna kontrola trubek s určitým ohybem. Zařízení navíc pracuje s poměrně velkou intenzitou laserového paprsku a složitou soustavou optických čoček a zrcadel nebo hranolů.Another problem is the control of even slightly bent pipes and it is completely impossible to control pipes with a certain bend. In addition, the device operates with a relatively high intensity laser beam and a complex array of optical lenses and mirrors or prisms.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro fotoelektrickou kontrolu vnitřního povrchu, zejména trubek - podle vynálezu, sestávající z motorové části opatřené pojezdovými koly, nesoucí napájecí část a otočnou snímací sondu, jehož podstata spočívá v - tom, že na otočném pouzdře je v kompaktním čidle uložen alespoň jeden světelný zdroj a dva fotoelektrické prvky, jimiž snímané plošky spolu sousedí, nebo se částečně překrývají. Fotoelektrické prvky jsou zapojeny na můstek, na který je napojen dvouvstupový operační rozdílový zesilovač, kteréžto součásti jsou rovněž uloženy v otočném pouzdře.The above-mentioned drawbacks are overcome by a device for photoelectric inspection of the inner surface, in particular of tubes, according to the invention, consisting of a motor part equipped with traveling wheels carrying a power part and a rotatable sensing probe. at least one light source and two photoelectric elements adjoining or partially overlapping the scans. The photoelectric elements are connected to a bridge to which a two-input operational differential amplifier is connected, which components are also housed in a rotatable housing.

Tímto uspořádáním se dosáhne vysoké citlivosti a přesnosti zařízení. Je umožněna samočinná kompenzace vzájemné excentricky otočného pouzdra a kontrolovaného povrchu i jeho mírné zvlnění. Je eliminován vliv kolísání světelného zdroje a zařízení je odolné na změnu - teploty. Zařízení nepotřebuje úzce směrovaný světelný paprsek, odpadá složitá soustava čoček a hranolů pro základní zpracování světelných signálů z kontrolovaných plošek. Vzhledem k tomu, že v otočném pouzdře jsou umístěny světelné zdroje i fotoelektrické prvky, lze snadno kontrolovat i trubky velké délky, trubky prohnuté i s obloukem.This arrangement results in a high sensitivity and precision of the device. Self-compensation of the eccentrically rotatable sleeve and the controlled surface, as well as slight undulations, is possible. The effect of light source fluctuations is eliminated and the device is resistant to temperature changes. The device does not need a narrowly directed light beam, eliminates the complex system of lenses and prisms for basic processing of light signals from the inspected areas. Because light sources and photoelectric elements are located in the rotating housing, it is easy to check even large-length, curved and curved tubes.

Na připojeném výkrese je znázorněno příkladné zařízení podle vynálezu, kde obr. 1 představuje celkový pohled na zařízení vložené do trubky a obr. 2 detail uspořádání kompaktního čidla.In the accompanying drawing, an exemplary device according to the invention is shown, wherein Fig. 1 is an overall view of the device inserted into the tube; and Fig. 2 shows a detail of the compact sensor arrangement.

Zařízení pozůstává z motorové části 2 opatřené pojezdovými koly 3 nesoucí napájecí část 4 a otočné pouzdro- 5 s kompaktním čidlem 6. Zařízení je spojeno kabelem 7 s napájecím zdrojem 8, vyhodnocovacími obvody 9 a osciloskopem 10. Na výhodnou covací obvody 9 je připojeno signalizační zařízení 11. V otočném pouzdře 5 je můstek 12 a dvouvstupový operační rozdílový zesilovač 13. V kompaktním čidle 6 jsou dva světelné zdroje 14, připojené k napájecímu zdroji 8 a dva fotoelektrické - prvky 15, 16, zapojené v můstku 12, na který je připojen dvouvstupový operační rozdílový zesilovač 13. Fotoelektrické prvky 15, 16, jsou v kompaktním čidle 6 umístěny tak, aby na vnitřním povrchu kontrolované trubky 1 snímaly dvě plošky 17, 18, které spolu sousedí, nebo se částečně překrývají. V případě, že spolu plošky 17, 18 sousedí, pak se vzájemně dotýkají nebo nedotýkají. Při překrývání nesmí dojít k jejich splynutí.The device consists of a motor part 2 equipped with traveling wheels 3 carrying a power part 4 and a rotating sleeve 5 with a compact sensor 6. The device is connected by a cable 7 to a power supply 8, evaluation circuits 9 and an oscilloscope 10. 11. In the rotary housing 5 there is a bridge 12 and a two-input operational differential amplifier 13. In the compact sensor 6 there are two light sources 14 connected to the power supply 8 and two photoelectric elements 15, 16 connected in the bridge 12 to which the two input The photoelectric elements 15, 16 are located in the compact sensor 6 so as to sense on the inner surface of the tube 1 to be inspected two faces 17, 18 which are adjacent or partially overlap. If the pads 17, 18 are adjacent, then they touch or not touch each other. When overlapping, they must not merge.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto:The device according to the invention works as follows:

Po zapojení napájecího zdroje 8 se zařízení přivede do· pracovní polohy tak, že ručním -ovládáním se v motorové části 2 uvedou do chodu pojezdová kola 3. Potom se uvede do chodu otočné pouzdro 5. Světelné zdroje 14 ozařují kontrolovanou vnitřní plochu trubky 1 a odražené světlo je snímáno fotoelektrickými prvky 15, 16 z plošek 17, 18 a je jimi měněno na elektrický signál. Ten je přiváděn přes můstek 12 na dvouvstupový operační rozdílový zesilovač 13. Zesílený signál je přiveden k vyhodnocovacím obvodům 9 a k osciloskopu 10.After engaging the power supply 8, the device is brought into working position by manually actuating the travel wheels 3 in the motor part 2. Then the rotating sleeve 5 is actuated. The light sources 14 irradiate the inspected inner surface of the tube 1 and the reflected the light is sensed by the photoelectric elements 15, 16 from the plots 17, 18 and is converted into an electrical signal by them. This is fed via a bridge 12 to a two-input operational differential amplifier 13. The amplified signal is applied to the evaluation circuits 9 and to the oscilloscope 10.

Při výskytu vady povrchu se změní intenzita odraženého světla, což se projeví snížením a rozdílem intenzity světla snímaného fotoelektrickými prvky 15, 16 a způsobí rozladění můstku 12. Obraz vady se objeví na obrazovce osciloskopu 10 a současně je vada vyhodnocována ve vyhodnocovacích obvodech 9. Signalizační zařízení 11 dá současně signál a pojezd zařízení se zastaví. Obsluha vadu na osciloskopu 10 ověří, zdokumentuje a pak zajistí pokračování kontroly. Zařízení podle vynálezu může mít světelný zdroj 14 a fotoelektrické prvky 15, 16 v otočném pouzdře 5 umístěny těsně u kontrolovaného povrchu. Může proto pracovat s poměrně malým světelným výkonem.When a surface defect occurs, the intensity of the reflected light changes, which results in a reduction and difference in the intensity of the light sensed by the photoelectric elements 15, 16 and causes the bridge 12 to tune. The defect image appears on the oscilloscope 10 screen. 11 at the same time gives a signal and the machine is stopped. The operator will verify, document the defect on the oscilloscope 10, and then ensure that the inspection continues. The device according to the invention may have a light source 14 and photoelectric elements 15, 16 in the rotatable housing 5 positioned close to the surface to be inspected. It can therefore work with relatively low light output.

Vynález najde uplatnění při kontrole vnitř ního povrchu trubek pro chemický a petro chemický průmysl a v energetice.The invention finds application in the inspection of the inner surface of pipes for the chemical and petro-chemical industries and in the power industry.

Claims

Apparatus for photoelectric inspection of the inner surface, in particular of a tube, consisting of a motor part provided with traveling wheels carrying a power supply part and a rotatable probe, characterized in that at least one light source (14) is mounted on the rotatable housing (5). ) and two photoelectric elements (15, 16) of the inventions with which the scanned patches (17, 18) adjoin or partially overlap, the photoelectric elements (15, 16) being connected to a bridge (12) to which the two-input operation is connected a differential amplifier (13), which components are also housed in the rotatable housing (5).