Спосіб ультразвукового контролю об’єктів і пристрій для його здійснення

1. Спосіб ультразвукового контролю об’єктів, за яким формують оцифроване ультразвукове зображення контрольованого виробу, здійснюють розрахунок функції щільності розподілу ультразвукового зображення, за яким автоматично визначають граничний дефектний рівень, формують ультразвукове зображення контрольованого виробу у вигляді С-розгорнення, за яким визначають наявність дефектів, який відрізняється тим, що ультразвукове зображення формують шляхом контактного вводу і безконтактного прийому ультразвукових коливань з частотою не менше 400 кГц, при цьому додатково формують ультразвукове зображення вибіркової зони виробу у вигляді серії А-розгорнень прийнятого ультразвукового сигналу, за яким визначають статистичні характеристики максимуму його амплітуди і статистичні C2 2 (11) 1 3 78213 4 зони контролю виробу у виді А - розгорнення ультВідомий також, вибраний як прототип, приразвукового сигналу, по якому визначають амплістрій для ультразвукового контролю [2], що містуду та час приходу сигналу на приймальний петить ультразвуковий дефектоскоп, випромінюючий ретворювач. Появу де фекту визначають по перетворювач, вхід якого з'єднаний з виходом гезменшенню в зони контролю амплітуди сигналу нератора дефектоскопа, і прийомний перетворюнижче граничного дефектного рівня, яки встановвач, ви хід якого з'єднаний із входом підсилювача люються оператором вручну, потім проводять видефектоскопа, блок сканування, кінематично зв'язначення місцезнаходження і площі дефектів і заний з перетворювачами, блок оцифровки, вхід оконтурювання їхніх границь також вручн у. якого з'єднаний із другим виходом дефектоскопа, Недоліком відомого способу є незадовільна блок накопичення і блок розрахунку функції щільвірогідність контролю, викликана тим, що граничності розподілу імовірності, перші входи якого ний дефектний рівень амплітуди та часові парамез'єднані з виходом блоку оцифровки, і блок візуатри сигналу при появі дефектів визначаються опелізації, при цьому другий вхід блоку накопичення ратором на зразках без врахування виникаючих з'єднаний з позицінуючим виходом блоку сканупідчас руху перетворювачів нестабільності акустивання, а вихід - із другим входом блоку розрахунку чного контакту та зміни ступені затухання ультрафункції щільності розподілу імовірності і з входом звука внаслідок структурних властивостей матеріданих блоку візуалізації, послідовно з'єднані блок алів виробів. диференціювання і блок аналізу, вихід якого з'єдНайбільш близьким по суті та отримуваному наний з пусковим входом блоку розрахунку функції технічному результату є відомий спосіб ультразвущільності розподілу, а пусковий вхід - з однойменкового контролю [2], обраний за прототип, згідно з ним виходом блоку сканування. яким виріб закріплюють на робочій позиції між виНедоліком відомого пристрою є відсутність промінюючим та приймальним перетворювачами, блоку автоматичного регулювання амплітудних та потім за допомогою блоку сканування, що керує часових параметрів обробки сигналу з приймальпереміщенням перетворювачів по заданій траєкного перетворювача дефектоскопу, який при контторії, здійснюють сканування виробу та збір даних ролі виробів з високим ступенем затухання ультультразвукового контролю, формують оцифроване развукових коливань може бути на рівні шумів, що ультразвукове зображення контрольованого вироведе до зниження вірогідності контролю. бу, здійснюють розрахунок функції щільності розВ основу першого з групи винаходів покладено поділу імовірності ультразвукового зображення, задачу удосконалення способу шляхом введення при цьому автоматично визначають граничний перед початком контролю додаткових операцій по дефектний рівень як третю стаціонарну точку фунадаптації параметрів контролю до властивостей кції щільності розподілу імовірності та формують матеріалу контрольованого виробу, що полягають ультразвукове зображення у вигляді С - розгору скануванні невеликої ділянки виробу, одержання нення, за яким судять про дефекти. статистичних характеристик сигналів, які поступаНедоліком відомого способу контролю є недоють з приймального перетворювача, і автоматичстатня вірогідність контролю виробів, які мають ного настроювання параметрів контролю в залежматеріали з високим ступенем затухання ультраності від властивостей матеріалів контрольованого звукових коливань, тому що амплітуда сигналів на виробу. якісній ділянці в окремих виробах може зменшуваПерша поставлена задача вирішується тим, тися за рахунок затухання ультразвуку у матеріалі. що в способі ультразвукового контролю, який поЦе може привести до зсуву функції щільності розлягає в тому, що формують оцифроване ультраподілу імовірності в область низьких значень ампзвукове зображення контрольованого виробу, літуд і виникненню помилок при диференціюванні і здійснюють розрахунок функції щільності розподівизначенні граничного дефектного рівня. лу ультразвукового зображення, за яким автомаВідомий пристрій для ультразвукового контротично визначають граничний дефектний рівень, лю виробів [1], що містить ультразвуковий дефекформують ультразвукове зображення контрольотоскоп, який має випромінюючий роликовий переваного вироба у вигляді С - розгорнення, по якому творювач, вхід якого з'єднаний з виходом визначають наявність дефектів, згідно винаходу, генератора дефектоскопа, і прийомний роликовій ультразвукове зображення формують шляхом перетворювач, вихід якого з'єднаний із входом контактного вводу і безконтактного прийому ультпідсилювача дефектоскопа, блок сканування, що развукових коливань частотою не менш 400кГц, керує переміщенням перетворювачів по заданій при цьому додатково формують ультразвукове траєкторії відносно виробу, і блок збору і обробки зображення вибіркової зони виробу у виді серії А даних ультразвукового контролю, яки оцифровурозгорнень прийнятого ультразвукового сигналу, ють за граничним дефектним рівнем, що вручну по якому визначають статистичні характеристики встановлюється оператором шляхом регулювання максимуму його амплітуди і його часових парамепотенціометра на вході підсилювача дефектоскотрів - затримки і тривалості, по яких установлюють пу. часову зону контролю, а підсилення прийнятого Недоліком відомого пристрою є низька чутлиультразвукового сигналу регулюють так, щоб його вість і вірогідність контролю, які обумовлені застосередня амплітуда складала 70...80% від абсолюсуванням контактних роликових перетворювачів, тної чутливості блоку оцифровки, а граничний десиметричне давлення яких на виріб може захлопуфектний рівень установлюють на рівні 50% від вати невеликі дефекти, та відсутністю блока автомаксимуму амплітуди. матичного визначення граничного дефектного рівЦе дозволяє підвищити вірогідність та чутлиня для кожного виробу. вість контролю виробів, що мають матеріалі з ви 5 78213 6 сокими ступенями різниці фізико-механічних харадозволяє роботу підсилювача, й імпульсу запуску ктеристик та затухання ультразвукових коливань. блока оцифровки, що дозволяє виділити на безМіж суттєвими ознаками винаходу за те хнічдефектних ділянках сигнал з приймального переними результатами, що досягаються, є причиннотворювача, навіть якщо його за амплітудою можна наслідковий зв'язок, який реалізується таким чипорівняти з рівнем шумів, зумовлених структурою ном: за рахунок формування ультразвукового зоматеріалів контрольованих виробів. браження виробу на частоті більш 400кГц виявляПідключення блоків оцифровки, накопичення, ються дефекти менших розмірів, тому що це аналізу і сканування в нових функціональних взавизначається довжиною хвилі ультразвукових коємозв'язках дозволяє побудувати багаторівневе ливань, а використання безконтактного прийому зображення різних об'єктів контролю з однаковою коливань дозволяє виключити можливість захлощільністю зображення, коректно встановлювати повання дефектів невеликих розмірів під симетриграничний рівень виявлення дефектів, що підвичним тиском на виріб приймального та випромінющує вірогідність контролю. вального перетворювачів. Крім того, використання Суть запропонованого винаходу пояснює пристатичних характеристик сигналів, що приймаютьведена блок-схема пристрою. ся, за амплітудним та часовим параметрами доПристрій містить випромінюючий 1 та приймазволяє регулювати часову й амплітудну зони контльний 2 перетворювачі, дефектоскоп 3 з генераторолю в залежності від параметрів матеріалів ром 4 та підсилювачем 5, блок сканування 6, блок кожного виробу, знизити вплив шумових факторів, накопичення 7, блок розрахунку 8, блок аналізу 9, що підвищує вірогідність контролю, а підсилення блок оцифровки 10, блок візуалізації 11, блок синприйнятого ультразвукового сигналу так, щоб його хронізації 12. середня амплітуда складала 70...80% від абсолюПристрій працює таким чином. тної чутливості блоку оцифровки дозволяє ефекГенератор 4 дефектоскопа 3 по синхросигналу тивно використовувати весь його динамічний діаз блоку синхронізації 12 збуджує передавальний пазон незалежно від параметрів матеріалу перетворювач 1, ультразвукові коливання з якого кожного виробу і коректно встановлювати граничпоширюються в контрольованому виробі і через ний дефектній рівень, що дозволяє підвищити віповітряний проміжок приймаються приймальним рогідність контролю. перетворювачем 2 і поступають на вхід підсилюВ основу др угого з гр упи винаходів поставлено вача 5. Блок сканування 6 забезпечує переміщензадачу удосконалення пристрою для ультразвуконя перетворювачів по усій поверхні контрольовавого контролю шляхом додаткового введення блоного виробу. Блок накопичення 7 забезпечує Блок ку синхронізації, який забезпечує перебудування розрахунку 8 забезпечує одержання статистичних часових діаграм синхронізуючих сигналів при зміні оцінок максимуму амплітуди ультразвукових імпучасових параметрів сигналу з приймального перельсів, часового положення початку і тривалості творювача, а при зміні його амплітуді змінює коеультразвукових імпульсів по всієї сканованій часфіцієнт посилення підсилювача дефектоскопа так, тині виробу. щоб максимально використовувати розрядну сітку Отримані оцінки передаються в блок аналізу 9. аналого-цифрового перетворювача блока оцифЯкщо середнє значення максимуму ультразвукоровки. вого імпульсу Umax не лежить у межах 70...80% Друга поставлена задача вирішується тим, що від верхньої межі напруги Umax/цап (АЦП) блоку в пристрій для ультразвукового контролю, який оцифровки 7, блок аналізу 9 приймає рішення про містить ультразвуковий дефектоскоп, випромінюзміну коефіцієнта посилення підсилювача 6 і проючий перетворювач, вхід якого з'єднаний з виховедення повторного контролю зони виробу. дом генератора дефектоскопа, і приймальний пеКоманда з блоку аналізу 9 надходить у блок ретворювач, вихід якого з'єднаний з першим сканування 6, що забезпечує повторне сканування входом підсилювача дефектоскопа, блок скануділянки виробу. Напрямок зміни (збільшення або вання, який кінематично зв'язаний з перетворювазменшення) коефіцієнта посилення підсилювача 5 чами і забезпечує їх переміщення по заданій траєвизначається співвідношенням оцінки середнього кторії щодо контрольованого вироба, блок значення максимуму Umax амплітуди ультразвуоцифровки, блок накопичення, блок розрахунку, кового імпульсу з нижньою (0,7 Umax/ацп) і верхблок аналізу, блок візуалізації, згідно з винаходом, ньою (0,8 Umax/ацп) границями. Величина кореквипромінюючий перетворювач застосовується тування пропорційна величині відхилення. контактний роликовий, а приймальний - безконтакПроцес зондування ділянки виробу, вимір і обтний, обидва з робочою частотою не менше робка ультразвукових імпульсів повторюються 400кГц, окрім того, додатково вводитися блок синдоти, доки не забезпечиться виконання умови: (0,7 хронізації, перший вхід якого з другим виходом Umax/ацп) < Umax < (0,8 Umax/ацп). блоку розрахунку, а перший його вихід з'єднаний з Блок аналізу 9 приймає рішення про провегенератором дефектоскопа, другий вихід - з'єднадення контролю усього виробу. ний з другим входом підсилювача дефектоскопа, Отримані значення коефіцієнта підсилення, третій вихід - з др угим входом блоку оцифровки, тимчасові параметри ультразвукового сигналу при цьому другий вихід блоку аналізу з'єднаний з стають робочими значеннями для проведення третім входом підсилювача дефектоскопа, а третій автоматизованого контролю усього виробу шлявихід блоку аналізу - з входом блоку сканування. хом завдання їхніх значень у блок синхронізації 12 Введення блоку синхронізації забезпечує фоі підсилювача 5. рмування часових співвідношень між сигналами Блок синхронізації 12 забезпечує формування запуску генератора дефектоскопа, стробу, який тимчасових співвідношень між сигналами запуску 7 78213 8 генератора 3 дефектоскопа 4, строба, що дозвоПриймальний 1 та випромінюючий 2 перетволяє роботу підсилювача 5 і імпульсу запуску блоку рювачі виконані на основі серійно виготовлених оцифровки 8. (запуск АЦП). Граничний рівень роликових п'єзоперетворювачів. Uпор встановлюється автоматично на рівні 0,5 Як дефектоскоп 3 використовується серійний Umax. ультразвуковой дефектоскоп, що має вхід зовнішПри побудові ультразвукового зображення ньої синхронізації і підсилювач з регульованим блоком візуалізації 13 у виді С - розгорнення інфокоефіцієнтом посилення та необхідний частотний рмація про амплітуду поточного імпульсу з блоку діапазон. накопичення 7 забезпечує побудову багаторівнеБлок сканування 6 виконаний на основі систевого (напівтонового) зображення об'єкта контролю. ми управління верстатом з числовим програмним При цьому рівень сірості точки виробу назад проуправлінням. порційний амплітуді ультразвукового імпульсу. Як блок оцифровки 10 використаний високоКоординатне положення відображуваної точки вольтний аналого-цифровий перетворювач - плата формується блоком сканування 6. L1211 фірма «L-CARD»). При побудові бінарного ультразвукового зоБлоки накопичення 7, розрахунку 8, аналізу 9 і браження виробу у вигляді С-розгорнення блок візуалізації 11 виконані на базі ЕОМ у виді проаналізу 9 забезпечує порівняння максимуму ампліграм. туди сигналу з граничним рівнем Uпор. При цьому Блок синхронізації 12 виконаний на базі ЕОМ точки виробу, амплітуда ультразвукового сигналу або плати лічильників PCL-836 фірми в яких нижче граничного рівня, відображаються «Advantech»). чорним кольором, а вище порога - білим кольоТаким чином заявлена група винаходів забезром. Це забезпечує одержання двухтонової депечує підвищення вірогідності контролю виробів, фектограми виробу, за якою визначають його які мають богатошарові композиції з матеріалів з якість. високим коефіцієнтом затухання ультразвукових Робота пристрою організована у замовляємий коливань. спосіб так, що незалежно від структури і характеДжерела інформації ристик матеріалу контрольованого виробу автома1. Приборы для неразрушающего контроля тично виходять оцінки параметрів сигналів з приматериалов и изделий. Справочник. Под ред. В.В. ймального перетворювача і змінюються Клюева. 2. М.: Машиностроение, 1986, с.249, параметри його обробки та оцінка граничного де289...306. фектного рівня. 2. А.с. СРСР №1617356 Α1, ΜΠΚ 5 G01N Приклад реалізації пристрою. 29/00, 1990. Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601