RU1782313C

RU1782313C - Photoelectric device for contactless testing of articles from ferromagnetic materials

Info

Publication number: RU1782313C
Application number: SU904868560A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Калинин; Валентин Владимирович Новиков; Роберт Федорович Новоселов; Валерий Викторович Павлов; Юрий Лейбович Перевозкин; Виктория Яковлевна Ривина
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-12-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного контрол геометрических параметров и внутренних дефектов изделий из ферромагнитных материалов. Цель изобретени расширение функциональных возможностей и повышение производительности контрол . Устройство позвол ет в рамках единой фотоэлектрической системы производить как контроль геометрических параметров изделий, так и контроль наличи в них дефектов типа несплошность. Дл этого в устройство введена система возбуждени , поддержани и регистрации незатухающих собственных колебаний контролируемого издели , содержаща электрически св занные фильтр высокой частоты , автоматический регул тор усилени , фазовый коллектор, усилитель мощности, частотомер и электромагнитный возбудитель , взаимодействующий своим электромагнитным полем с изделием. После установки и закреплени издели производитс контроль геометрических параметров его элементов теневым методом с помощью сканирующего лазерного луча и фотоприемника . Затем луч и фотоприемник фиксируютс в определенном положении и включением возбудител в изделии возбуждаютс механические колебани , которые модулируют световой поток на фотоприемник , электрический сигнал с которого поступает на усилитель и в схему обработки. При этом в изделии поддерживаютс незатухающие собственные колебани , по частоте которых , измеренной частотомером, суд т о степени поражени издели внутренними дефектами. 1 ил. у Ё Nj 00 ю со CJ соThe invention relates to measuring technique and can be used for non-contact control of geometric parameters and internal defects of products from ferromagnetic materials. The purpose of the invention is to expand the functionality and increase control performance. The device allows, within the framework of a single photovoltaic system, both to control the geometric parameters of products and to check for the presence of defects such as discontinuity. To this end, a device has been introduced into the device for exciting, maintaining and recording undamped natural vibrations of a controlled product, comprising an electrically coupled high-pass filter, an automatic gain controller, a phase collector, a power amplifier, a frequency meter, and an electromagnetic exciter interacting with the electromagnetic field with the product. After the product is installed and fixed, the geometric parameters of its elements are checked by the shadow method using a scanning laser beam and a photodetector. Then the beam and the photodetector are fixed in a certain position and mechanical excitation is excited in the product by switching on the exciter in the product, which modulate the light flux to the photodetector, the electric signal from which is fed to the amplifier and to the processing circuit. At the same time, the product maintains undamped natural vibrations, the frequency of which, as measured by the frequency meter, judges the degree of damage to the product by internal defects. 1 ill. yo yo nj 00 yo with cj co

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного (осуществл емого в ручном или автоматическом режиме) контрол геометрических параметров и внутренних дефектов типа несплошность (трещины, раковины , поры, непровары и т.п.) изделий из ферромагнитных материалов.The invention relates to measuring technique and can be used for non-contact (carried out in manual or automatic mode) control of geometric parameters and internal defects such as discontinuity (cracks, sinks, pores, lack of penetration, etc.) of articles made of ferromagnetic materials.

Известны фотоэлектрические устройства контрол геометрических параметров изделий основным недостатком которых вл етс невозможность обеспечить контроль изделий прот женной формы.There are known photovoltaic devices for monitoring the geometric parameters of products, the main disadvantage of which is the inability to provide control of products of extended shape.

Известны также устройства дл контрол внутренних дефектов изделийAlso known are devices for monitoring internal product defects.

Основным недостатком таких устройств следует считать отсутствие средств, позвол ющих осуществл ть также и контроль геометрических параметров изделий.The main disadvantage of such devices should be considered the lack of means to also control the geometric parameters of the products.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и Достигаемому эффекту вл етс фотоэлектрическое измери- тельное устройство, содержащее осветительную систему, установленную с возможностью перемещени и состо щую из источника света, первой диафрагмы и объектива, в фокусе которого установлена перва диафрагма, фотоприемник, усилитель , соединенный с ним индикато р тока, механизм перемещени осветительной системы и фотоприемника, индикатор перемещени , вторую диафрагму, выполненную в виде пр моугольной щели и установленную на выходе осветительной системй, Vf вал, установленный с возможнбстью поворота вокруг своей оси. Один конец вала соединен с индикатором перемещени , а другой - с осветительной системой через механизм ее перемещени вокруг оси вала Осветительна система и фотоприемник установлены коаксиально между собой и механически со- eflnHerfbi с , ось вала параллельна оптической оси устройства, а втора диафрагма ориентирована так, что1 середина высоты ее щели находитс в плоскости, проход щей через оптическую ось устройства и ось валаThe closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a photovoltaic measuring device comprising a lighting system mounted with the ability to move and consisting of a light source, a first aperture and a lens, in the focus of which is installed the first aperture, photodetector, amplifier connected with it a current indicator, a movement mechanism of the lighting system and a photodetector, a movement indicator, a second diaphragm made in the form of a rectangular slit and installed and the output of the lighting system, Vf shaft mounted vozmozhnbstyu rotation around its axis. One end of the shaft is connected to the movement indicator, and the other to the lighting system through the mechanism of its movement around the axis of the shaft. The lighting system and the photodetector are mounted coaxially with each other and mechanically aligned with eflnHerfbi, the axis of the shaft is parallel to the optical axis of the device, and the second diaphragm is oriented so that1 the middle of the height of its slit is in the plane passing through the optical axis of the device and the axis of the shaft

Это фотоэлектрическое измерительное устройство выгодно отличаетс ot Mltefehe- речисленных возможностью осуществл ть без значительного усложнени конструкции и контроль изделий прот женной формы. Основным же его недостатком вл етс отсутствие средств, позвол ющих Осуществл ть нар ду с контролем геометрических параметров обнаружение внутренних дефектов типа несплошность.This photovoltaic measuring device compares favorably with those listed by the ability to carry out, and without significantly complicating, the design and control of elongated products. Its main drawback is the lack of tools that allow, along with the control of geometric parameters, the detection of internal defects of the discontinuity type.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей и повышение производительности контрол изделий из ферромагнитных материаловThe purpose of the invention is the expansion of functionality and increase productivity control products from ferromagnetic materials

Эта цель достигаетс тем, что фотоэлектрическое устройство бесконтактного контрол изделий из ферромагнитных материалов, содержащее осветительную систему и жестко св занный с ней фотоприемник , механизм перемещени , усилитель сигналов фотоприемника и индикатор, снабжено фильтром низких частот, включенным между усилителем и индикатором.This goal is achieved in that the non-contact photoelectric device for monitoring products made of ferromagnetic materials, comprising a lighting system and a photodetector rigidly connected to it, a movement mechanism, a photodetector signal amplifier and an indicator, is equipped with a low-pass filter connected between the amplifier and the indicator.

и системой возбуждени , поддержани и регистрации незатухающих собственных колебаний объекта, выполненной в виде последовательно включенных фильтра высоких частот, автоматического регул тора усилени , фазового корректора, усилител мощности, выключател , электромагнитного возбудител колебаний объекта и частотомера , соединенного с выходомand a system for exciting, maintaining and recording undamped natural vibrations of an object made in the form of a high-pass filter, an automatic gain control, a phase corrector, a power amplifier, a switch, an electromagnetic exciter of oscillations of an object, and a frequency meter connected to the output

0 автоматического регул тора усилени .0 automatic gain control.

Таким образом, совокупность и взаимосв зь фотоэлектрических элементов устройства позвол ют производить как контроль геометрических параметров, так и с их по5 мощью осуществл ть возбуждение незатухающих собственных колебаний контролируемых изделий, по значению частот которых, отображаемых частотомером, можно судить о степени поражени изделийThus, the combination and interconnection of the photovoltaic elements of the device allows both geometric control of the parameters and their use to excite undamped natural vibrations of the controlled products, the value of the frequencies displayed by the frequency meter can be used to judge the degree of damage to the products

0 внутренними дефектами.0 internal defects.

Предлагаемое техническое решение обладает преимуществом перед прототипом, т.к. Совмещает в себе возможность контрол в рамках единой фотоэлектрической сис5 темы как геометрических параметров изделий, так и наличи в них внутренних дефектов типа несплошность. Поскольку такое совмещение контрольных операций производитс за одну установку издели вThe proposed solution has an advantage over the prototype, because It combines the ability to control within the framework of a single photovoltaic system both the geometric parameters of products and the presence of internal defects such as discontinuity. Since such a combination of control operations is carried out in one installation of the product in

0 предлагаемом устройстве, то происходит сокращение вспомогательного времени, что повышает производительность контрол .0 of the proposed device, there is a reduction in auxiliary time, which increases the performance of the control.

На чертеже представлен вариант предлагаемого устройства.The drawing shows a variant of the proposed device.

5 Устройство включает в себ : источник5 The device includes: a source

( AS-At..(AS-At ..

гелий-неоновый лазер) 1, установленный таким образом, что направление оси светового луча его совпадает с осью вращени зеркала 2, при этом отражающа повер0 хность этого зеркала находитс под углом 45° к оси светового луча, а само зеркало установлено внутри по отношению к симметричным элементам контролируемой детали 3; фотоприемник 4, установленный поhelium-neon laser) 1, mounted in such a way that the direction of the axis of the light beam coincides with the axis of rotation of the mirror 2, while the reflective surface of this mirror is at an angle of 45 ° to the axis of the light beam, and the mirror itself is installed inside with respect to symmetrical elements of the controlled part 3; photodetector 4 mounted on

5 ходу Отраженного от зеркала светового луча и жестко св занный с зер калом штангой 5; механизм вращени (перемещени ) 6 зеркала и св занного с ним фотоприемника; фильтр низкой частоты (ФНЧ) 8 и фильтр5 to the course of the light beam reflected from the mirror and rigidly connected to the mirror by a bar 5; a mechanism for rotating (moving) 6 the mirror and its associated photodetector; low pass filter (LPF) 8 and filter

0 высокой частоты (ФНЧ) 9, служащие дл разделени по частоте усиленных сигналов фотоприемника; индикатор 10, отображающий отклонени геометрических параметровконтролируемойдетали;0 high frequency (low-pass filter) 9, which serve to separate the frequency of the amplified signals of the photodetector; indicator 10, showing the deviations of geometric parameters, we have controlled;

5 последовательно установленные в цепи питани электромагнитного возбудител 11: автоматический регул тор усилени (АРУ) 12, фазовый корректор 13. усилитель мощности 14 высокочастотных электрических сигналов и выключатель 15: частотомер 16,5 sequentially installed in the power supply circuit of the electromagnetic exciter 11: automatic gain control (AGC) 12, phase corrector 13. power amplifier 14 high-frequency electrical signals and switch 15: frequency counter 16,

измер ющий собственную частоту колебаний контролируемой детали; базовый упор 17, служащий дл фиксации контролируемых деталей.measuring the natural frequency of the controlled part; a base stop 17 for fixing the controlled parts.

Устройство работает следующим: обра- зом.; , -, - - - } , The device operates as follows:; , -, - - -},

Деталь 3 консольнЬ крепитс к базовому упору 17 таким образом, что ее контролируема поверхность И совпадает с плоскостью, образуемой осью отраженного от зеркала к фотоприемнику светового луча при ее вращении, которое обеспечиваетс механизмом вращени 6.The console component 3 is attached to the base stop 17 in such a way that its controllable surface And coincides with the plane formed by the axis of the light beam reflected from the mirror to the photodetector during its rotation, which is provided by the rotation mechanism 6.

При вращении световой луч последовательно обегает контролируемую зону (или зоны) в плоскости И. При этом величина светового потока, попадающего в фотоприемник , будетзависеть от положени плоскости И (или ее части) относительно базовой (обеспечиваемой базовым упором 17), а так- же наличи на этой плоскости каких-либо других локальных дефектов (наплывы, ти и т.п.).During rotation, the light beam sequentially runs around the controlled zone (or zones) in the plane I. In this case, the amount of light flux entering the photodetector will depend on the position of the plane And (or its part) relative to the base plane (provided by the base stop 17), as well as the presence of on this plane of any other local defects (influxes, ty, etc.).

То есть, отклонение в контролируемых зонах плоскости И будут обнаруживатьс соответствующей модул цией освещенности фотоприемника 4, сигнал с которого поступает на усилитель 7, затем через ФНЧ 8 - на индикатор 10, по показани м которого суд т о геометрических параметрах детали. That is, a deviation in the controlled areas of the And plane will be detected by the corresponding modulation of the illumination of the photodetector 4, the signal from which is fed to the amplifier 7, then through the low-pass filter 8 to the indicator 10, which shows the geometric parameters of the part.

По завершению процессатсонтрол геометрических параметров детали, фотоприемник и зеркало фиксируютс в определенном положении при одновременном замыкании выключателем 15 цепи пи- тани электромагнитного возбудител 11. Такое включение на переходном процессе производ т на деталь действие, аналогичное механическому удару по этой детали. При этом в последней возникают механиче- ские колебани , которые модулируют свето- вой .поток на фотоприемнике 4,Upon completion of the process, the geometric control of the part, the photodetector and the mirror are fixed in a certain position while the circuit breaker 15 closes the power supply circuit of the electromagnetic exciter 11. Such switching on the transient produces an effect on the part similar to mechanical shock to this part. In this case, mechanical vibrations arise in the latter, which modulate the light flux at the photodetector 4,

электрический сигнал с которого поступает на усилитель 7, затем - на ФВЧ 9, АРУ 12, фазовый корректор 13, усилитель мощности 14 и окончательно - на электромагнитный возбудитель 11. При этом в детали возникают и поддерживаютс незатухающие собст- венные колебани определенной амплитуды, частоту которых измер ют частотомером 16. По ее значению суд т о степени поражени издели внутренними Дефектами.the electric signal from which is fed to amplifier 7, then to HPF 9, AGC 12, phase corrector 13, power amplifier 14, and finally to electromagnetic exciter 11. In this case, undamped natural oscillations of a certain amplitude, whose frequency measured by a frequency meter 16. By its value, the degree of damage to the product by internal Defects is judged.

Таким образом, использование предлагаемого устройства контрол изделий, в конечном счете, гарантирует правильность сборки механизмов, имеющих такие детали, и значительно повышает надежность эксплуатации таких механизмов, при этом повышаетс производительность контрол таких деталей.Thus, the use of the proposed product control device ultimately ensures the correct assembly of mechanisms having such parts, and significantly increases the reliability of operation of such mechanisms, while increasing the performance of the control of such parts.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A non-contact photovoltaic device for monitoring products made of ferromagnetic materials, comprising a lighting system and a photodetector rigidly connected to it, a movement mechanism, a photodetector signal amplifier and an indicator, characterized in that, in order to expand the functionality and increase the performance of the control, it is equipped with a low-pass filter connected between the amplifier and the indicator; and an excitation system, supporting and recording undamped natural vibrations of the object, made in the form of a high-pass filter, an automatic gain control, a phase corrector, a power amplifier, a switch, an electromagnetic exciter of the object and a frequency meter connected to the output of the automatic gain regulator.