/ 51 2 (75), 2014 УДК 681 .7 .068: 681 .581 .3 Поступила 28.03.2014 е. и. МАРуКович, е. М. ПАТуК, иТМ НАН Беларуси, А. П. МАРКов, е. в. еФиМеНКо, Белорусско-Российский университет, о. Ю. БоНДАРев, ПА «МегА» адаПтивная дефектоскоПия скрытых Поверхностей отливок и Проката Рассматриваются способы и структуры информационно-технологической оценки состояния поверхностей в труд- нодоступных областях отливок и проката. Ways and structures of information and technological assessment of surfaces sate in nooks of castings and rolling are con- sidered. В современных технологиях литейного произ- водства и металлургии важное значение приобре- тает оценка состояния труднодоступных зон вну- тренних поверхностей сложнопрофильных кана- лов типа труб и корпусных изделий . При этом наряду с визуальным осмотром наружных поверх- ностей ставится задача зрительного наблюдения скрытых от непосредственного восприятия участ- ков и объемов особенно массогабаритных изделий непосредственно в цеховых условиях [1] . Способы и средства технологического контроля в большей мере приспособлены для визуализации изображений применительно к специфическим изде- лиям и элементам конструкций . Создание универ- сальных контрольно-измерительных средств не пред- ставляется возможным, так как существующие виды и приборы неразрушающего контроля используют излучения с типовыми способами визуализации в каждом конкретном случае [2] . Для визуализации труднодоступных изображе- ний более рациональными являются оптические и оптико-электронные структуры, когда оптиче- ское изображение контролируемого участка по- верхности через обратные связи выводится непо- средственно наблюдателю в комфортном виде . Эр- гономика и рационализация таких оптических структур обеспечивается комбинированными ме- тодами неразрушающего контроля [3, 4] . В комбинированных структурах дефектоско- пии используются световодные связи для направ- ленной передачи оптических излучений непосред- ственно в контролируемую зону и вывода оптиче- ских изображений в места пользования . Суще- ственным ограничением таких устройств является спектрально-энергетическая несогласованность излучательной способности источника и отража- тельной – участка поверхности . При этом снижаются технологическая прояв- ляемость и информационная выявляемость ано- мальных отклонений в изменчивости контролиру- емой поверхности различных объектов . К этим особенностям добавляются и сложности адапта- ции наблюдателя к непрерывно поступающим ин- формативным излучениям, которые он должен воспринимать, сравнивать с фотошаблонами или по памяти с адекватными изображениями участков поверхности с нормированными свойствами . По- пытка решить такую задачу путем усиления ярко- сти излучателя и освещенности дефектоскопируе- мой зоны не эффективна, так как наряду с усиле- нием мощности источника излучения возрастают его массогабаритные параметры и блики излуче- ния окружающей поверхности . В целом субъективное воздействие оператора при управлении и регулировании без учета фактиче- ского состояния поверхности и характера распреде- ления освещенности наблюдаемого участка снижает достоверность и производительность визуально-опти- ческой дефектоскопии . При сильной или слабой не- равномерной засветке участка снижаются проявляе- мость и воспринимаемость потенциально повреж- денных мест и не исключается пропуск дефектных зон поверхности . Большое энергопотребление при неуправляемой освещенности ограничивает мобиль- ность и технико-экономическую эффективность ви- зуально-оптической дефектоскопии . В адаптивно управляемой дефектоскопии реа- лизуется автоматизированное управление излуча- 52 / 2 (75), 2014 телем по фактической освещенности контролируе- мого участка с учетом реальной отражательной спо- собности, направленности и согласованности воздей- ствующего излучения и первичного отображения . Путем сравнения освещенности информатив- ного отображения с нормированной освещенно- стью при их несоответствии на источник излуче- ния формируется управляющее воздействие для обеспечения минимальной яркости контролируе- мой поверхности . Существенное влияние на качество изображе- ния оказывает разная привязка в элементах опти- ческой системы формирования и трансляции изо- бражений . Складывается ситуация, когда изображе- ние плоского участка поверхности располагается на неплоской поверхности устройства отображе- ния и наоборот . В оптической дефектоскопии ТВ-объективы обеспечивают безаберрационное формирование оптических изображений, т . е . в них отсутствуют астигматизм и кривизна поля . В ориентированном поиске информативных источников используются приемники с небольшим углом поля зрения, что способствует увеличению светосилы системы . В настоящее время для увеличения поля зрения, све- тосилы, выравнивания поля изображения и повы- шения освещенности изображения используются фоконные волоконные линзы [5] . Практически объективы не вносят заметного ухудшения в качество телевизионного изображе- ния, если фотографическая разрешающая способ- ность в 1,5−2,0 раза выше предельной разрешаю- щей способности ТВ-системы . Для дефектоскопии труднодоступных участков внутренних поверхностей используются приемни- ки с боковым обзором . При боковом обзоре лучи, отраженные от поверхности пологого изделия, проецируются призмой с отражением от ее пло- скости или трансформацией через катеты . При этом из-за рассеяния лучей вне центральной зоны появляется ореол с некоторой интенсивностью, что снижает контрастность оптического изображения . Однако за счет осевого центрирования подпружи- ненными роликами и саморегулирования фокусно- го расстояния посредством кулачкового механизма обеспечивается качественное скопирование вну- тренних поверхностей протяженных изделий пере- менных сечений . Преимущество отражательных призм обеспе- чивается гомоцентричностью пучков, формируе- мых при полном внутреннем отражении сходящих- ся или расходящихся после отображения лучей . В конструктивной схеме скопирующей головки видеокроулера (см . рисунок) ее продвижение обе- спечивается за счет электропривода . При этом са- модвижущаяся и саморегулирующаяся головка вы- полняет и функции сканера . С помощью первой и второй групп подпружи- ненных роликовых опор 1 и 2 оптическая система центрируется в полости исследуемой трубы 3 . Вы- ходные торцы световодов 4 и 5 освещают внутрен- нюю поверхность с помощью оптической системы 6, распределяющей и направляющей световые по- токи в заданную зону . Сканируемое изображение локально освещаемой зоны через микрообъектив 6 и отражатель 7, вращаемый электроприводом 8, воспринимается видеоскопирующей головкой с ви- деокамерой и по телеканалу передается на устрой- ство отображения, например, монитор 10 . Пасси- ком 9 обеспечивается механическая связь с одним из роликов первой группы опор 1, выполняющего роль ведущего и при вращении двигателя переме- щающего видеоскопирующую головку и видеокро- улер вдоль трубы 3 . Концы рычагов 10 и 11 с подпружиненными роликами второй группы опор 2 выполнены в виде рычагов-толкателей, регулирующих путем воздей- ствия на оправу адаптера-микрообъектива 6 фо- Схема приемной части видеокроулера / 53 2 (75), 2014 кусное расстояние видеосистемы . Адаптер при из- менении положения подпружиненных роликовых опор 2, контактирующих с изменяющимися сече- ниями и рельефом внутренней поверхности, обе- спечивает автоматическую регулировку фокусного расстояния и соответствующее масштабирование изображения сканируемого участка . Адаптивно управляемая дефектоскопия обе- спечивает повышение чувствительности и произ- водительности оптического контроля труднодо- ступных мест внутренних поверхностей при сни- жении энергоемкости и повышении мобильности . В такой структуре излучатель выполнен из сформированных оптических моноволокон, вход- ные торцы которых направлены к источнику, а вы- ходные торцы излучателя через отражатель ориен- тированно освещают контролируемый участок по- верхности . Отраженное оптическое изображение его одновременно через отражатель воспринима- ется видеокамерой, освещение которой включает- ся в момент сканирования и формирования пер- вичного отображения, что способствует более ра- циональному использованию мощности мобиль- ного источника питания . Литература 1 . М а р у к о в и ч, Е . И . Оптический контроль внутренних полостей литых изделий / Е . И . Марукович, А . П . Марков, Е . Г . Шварц и др . // Литье и металлургия . 2005 . № 4 (32) С . 101–105 . 2 . Визуально-оптическая дефектоскопия и размерный контроль в литейном производстве / Е . И . Марукович и [др .]; под общ . ред . Е . И . Маруковича . Минск: Белорусская наука, 2007 . 3 . К л ю е в, В . В . Неразрушающий контроль и диагностика: справ . / В . В . Клюев, Ф . Р . Соснин, В . Н . Филинов; под ред . В . В . Клюева . М .: Машиностроение, 1995 . 4 . Неразрушающий контроль: в 5-ти кн . Кн . 4 . Контроль излучениями / Б . Н . Епифанцев, [и др .]; под ред . В . В . Сухорукова . М .: Высш . шк ., 1992 . 5 . Моделирование структурно-информационных преобразований технологической информации оптико-волоконными ме- тодами и средствами / Е . И . Марукович, С . С . Сергеев, А . П . Марков и др . // Неразрушающий контроль и диагностика окружаю- щей среды, материалов и промышленных изделий: межвуз . сб . Вып . 17 . СПб .: СЗТУ, 2009 .