3. Застосування зразків 1,2,3 для градуйовки дефектоскопа

4. Апаратура і методи телевізійного контролю. Ендоскопи.

Основою застосування телевізійних методів є електронно-променеві трубки (ЕПТ),які дозволяють перетворити видиме зображення у впорядковану послідовність електроімпульсів – відеосигнал. Найбільше поширення у телевізійних системах з метою неруйнівного контролю мають відикон та дисектор.

Сканування електричним променем відбувається в телевізійних передавальних трубках (іконоскоп, ортикон, дисектор, відикон). Більшість ЕПТ являються фотоелектричними приймачами з зовнішнім фотоефектом, які мають чутливість в видимій і близькій ІЧ - області до 1.2мкм.Але в більшості випадків використовується внутрішній фотоефект, тобто фотокатодом служить фоторезистор, що дозволяє довести чутливість в ІЧ області до 2-2.5мкм (це об’єкт контролю з Т=150С).

Дисектор - ЕПТ миттєвої дії. В них енергія випромінювання кожної точки поля перетворюється в сигнал тільки в момент дії електронного скануючого променя. Цей час суттєво менший часу огляду всього поля, тому не встигають набратись заряди . Напівпрозорий фотокатод випускає під дією світла (зображення об'єкта контролю) ЕПТ фотоелектрони, кількість яких пропорціональні освітленості . В певний момент часу в щілину ФЕП входять електрони тільки від певного елемента зображення.

Відикон - ЕПТ із нагромадженням заряду. В таких системах здійснюєть­ся сумування енергії, яку випромінює дана точка поля обзору на про­тязі всього часу огляду, що дозволяє підвищити їх чутливість.

Сигнали одержані від передаючого телевізійного блока, дальше можуть бути використані для: формування видимого зображення, яке аналізується оператором; для логічної обробки сигналів і виділення інформації про об'єкт контролю чи для вводу в ЕОМ. Найбільш ефективним результатом такого неруйнівного контролю є безпосереднє використання його в технологічному процесі для його корекції в потрібному напрямі, що краще робити з допомогою ЕОМ, яка може врахувати всі впливаючі фактори на якість готової продукції.

Узагальнюючи позитивні риси телевізійного контролю, який все ширше замінює візуальний і візуально-оптичний контроль, можна відмітити основні переваги:

1) можливість одночасної оцінки зображення на кількох екранах групою операторів, що в багатьох випадках важливо, наприклад, при роботі з ендоскопом і ін. ;

2) робота з великим зображенням, яке одержується за рахунок електронного підсилення так, що загальне збільшення дорівнює:

К=К_{о п т}·К_{е л} ; (1.101)

3) передача і аналіз зображення практично на будь-які віддалі від об'єкта контролю;

4) можливість запису (оперативна пам'ять, відеомагнітофон) , обробки зображення (підвищення контрасту, виділення зон з деталями, якими цікавляться, нанесення шкал, міток, кольорове контрастування і т.п.) і його поліпшення шляхом усунення перешкод застосуванням методів, які широко використовуються в телеметричних системах;

5) простота проведення контролю для об'єкта контролю різної форми;

6) широкі можливості автоматизації неруйнівного контролю і використання його результатів, оброблених на ЕОМ, для їх фіксації, аналізу, а також управління ходом технологічного процесу.

Більшу частину цих переваг дозволяють реалізувати пристрої на базі серійних блоків та систем. Такі установки називаються систе­мами прикладного (промислового) телебачення і телевізійної автоматики. Крім того, деякі спеціальні пристрої, які створюють на виході видиме зображен­ня, побудовані на основі принципів, які характерні для телевізійної техніки.

Основним обладнанням при реалізації телевізійних методів неруйнівного контролю є прикладна телевізійна установка(ПТУ), яка представляє собою замкнуту телевізійну систему, сигнали якої найчастіше передаються кабелем.

Промислові телевізійні установки дозволяють вирішувати задачі візуального і візуально-оптичного неруйнівного контролю, але в шир­шому спектральному діапазоні і в більшому об'ємі. Їх застосування особливо ефективне в тих випадках, коли присутність оператора в зоні контролю неможлива або небезпечні умови праці. Промислові те­левізійні установки дозволяють вимірювати геометричні розміри, форми напівфабрикатів і виробів, виявлення дефектів, розміри яких перевищують ширину рядка телевізійного растру і досить контрастні, а також слідкувати за ходом виробничого процесу. В крупносерійному і масовому виробництві контроль геометричних показників доцільно вести, встановивши перед екраном маску чи шаблон, які полегшують роботу.

У багатьох випадках є зміст застосовувати кольорові телевізійні установки або проводити кольорове контрастування зображення, що підвищує достовірність неруйнівного контролю. Однією із суттєвих складових похибки в товщинометрії є вплив нелінійності зображення вздовж екрану, яка створюється відхилюючими системами ЕПТ. Для змен­шення цих похибок градуюють вихідний екран з допомогою тест-об'єктів чи координатних сіток або розміщують їх в зону контролю. Якщо відомий припустимий напрямок дефектів, то слід розміщувати приймальну телекамеру так, щоб рядки були перпендикулярні цьому напрямку, оскільки при цьому знижуються імовірності пропуску дефектів. Телевізійні методи дозволяють виявляти дефекти, мінімальний розмір яких дорівнює

l _min = ; (1.102)

де m - число рядків або число елементів в рядку; к – коефіцієнт підсилення . Поряд з всіма перевагами слід зважувати на те, що телевізійні сис­теми порівняно дорогі, складні, тому їх використання не завжди до­цільне з економічної точки зору.

Автоматичне вимірювання геометричних розмірів телевізійними методами може відбуватись слідуючими методами: часово-імпульсне перетворення, оптична дискретизація зображення і метод граничних струмів.

Реалізація методу часово-імпульсних перетворень зводиться до вимірювання довжини імпульсів, чи їх підрахунку, сформованих зображенням країв об'єкта контролю на екрані ВКП.

Контроль розмірів з оптичною дискретизацією зображення можна проводити використовуючи оптичну міру з нанесеними світлими і темними штрихами, або з допомогою волоконно-оптичних жгутів. Одержати підвищену точність вимірювань дозволяє тільки другий спосіб із-за малого поперечного перерізу світлопроводів і можливого кодування зображення.

Методи граничних струмів основані на тому, що різниця струмів чи напруг розгортки, які відповідають краям об'єкта контролю, однозначно зв'язана з його геометричними розмірами. Ці способи дозволяють досягнути підвищеної точності, але вимагають відлагодженої ви­сокоточної імпульсної системи вимірювань.

Контроль форми чи поперечного перерізу проводиться так само, як і з допомогою проекторів, по шаблонах чи масках. Але телевізійні методи за рахунок імпульсного характеру сигналів дозволяють проводити їх логічну і математичну обробку, наприклад, визначати площу, периметр, співвідношення ділянок з різною яскравістю чи кольором і т.п. Контроль поперечного розміру видовжених виробів здійснюється шляхом сканування вузьким променем чи щілиноподібним пучком світла з допомогою 2-4 телекамер і подальшої обробки зображення.

Дефектоскопія телевізійними методами в даний час здійснюється шляхом оперативного аналізу зображення на екрані ВКП. Телевізійні методи в цьому випадку в порівнянні з візуально-оптичними методом забезпечують підвищену достовірність і роздільну здатність за рахунок додаткового електронного збільшення дрібних деталей зображення, поліпшення умов роботи оператора і вторинної обробки зображення, усунення перешкод (завад), збільшення контрастності, побудови ліній рівної яскравості, введення кольорового контрастування і ін.

Ендоскопи – це пристрої для огляду внутрішніх поверхонь об’єкта контролю з порожнинами. Оснащені освітлювачами, вони дозволяють вирішувати задачі дефектоскопії і неруйнівного контролю будови виробів шляхом переносу видимого зображення із недоступної зони до оператора.

Подібні задачі вирішують, наприклад, телевізійні системи. Але ендоскопи значно дешеві, простіші, мають менші розміри, що дає можливість вводити їх через дуже малі отвори в об’єкті контролю в порожнини і канали складного профілю, якщо радіус згину при повороті ендоскопа в порожнині більше 5 діаметрів жгута.

Разом з тим, ендоскопи не створюють електричного сигналу, який би ніс інформацію про об’єкт контролю, що ускладнює побудову на їх основі засобів автоматизованого неруйнівного контролю.

В залежності від виду об’єкту контролю, умов та мети проведення неруйнівного контролю кінцева частина ендоскопа може компонуватись шляхом різних поєднань елементів оптичних систем (лінз, призм, дзеркал і ін.) та джерела світла.

За технологічними ознаками: жорсткі, напівжорсткі і гнучкої конструкції.

Існують серійні ендоскопи. Жорсткі ендоскопи типу РВП-45 (452, 470) їх ще називають бороскопами, конструктивно виконані у вигляді труби, яка може розтягуватись по довжині. Труба може змінюватися до 7,5 м. Всередині труби розміщені всі оптичні елементи.

1 – окуляр; 2,3 – лінзові системи розширення поля зору без зміни збільшення системи; 4 – об’єктив; 5 – об’єкт контролю; 6 призма ; 7  лампа освітлення.

Рисунок 1.38 – Будова жорсткого ендоскопа.

Кількість елементів може доходити до 50. Збільшення від 0,5^х до 60^х – 70^х. Жосткі легше фіксувати в зоні контролю. Великі втрати світла. Лампа до 100 Вт. Можна фотографувати з їх допомогою.

Але гнучкі більш поширені (ОД-207). В них теж можна регулювати фокусування об’єктива з допомогою троса і так само регулювати положення дистального кінця. Умови освітлення можна легко змінити бо лампа назовні і блок живлення теж. Між лампою (галогенна) тепловий світлофільтр. Довжина світловоду до 2,5 м. Роздільна здатність кращих світловодів до 50 мм-1, а в середньому 15 – 20 ліний/мм, вона обмежена волокнами в жгуті.

1 - джерело світла; 2 - ОК; 3 - досліджувана поверхня; 4 - обєктив; 5 - окуляр; 6 - людське око; 7 - оболонка.

Рисунок 1.39 – Будова гнучкого ендоскопа.

Основні похибки ендоскопів: невелика роздільна здатність, мозаїчність структури. Мінімальний діаметр елемента зображення відповідає подвоєному діаметру окремого волокна регулярного жгута, який передає зображення. В гнучких ендоскопах трудно зафіксувати кінець , не можна працювати з поляризованим світлом та одержувати конкретні світлові пучки. Але ефективність їх застосування при контролі об'єктів складної форми покриває ці недоліки.