CC BY
31
УДК 534.86 В. Н. Маклаков
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС
ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО
КОНТРОЛЯ
В статье описан разработанный лабораторный программно-аппаратный комплекс ультразвукового контроля для применения в исследовательских целях и в лабораторном практикуме при обучении.
Неразрушающий контроль (НК) материалов и изделий приобретает все более важную роль, особенно в свете современных требований к повышению конкурентоспособности производства и уровня безопасности эксплуатации оборудования. Однако необходимо отметить, что операции, связанные с НК, требуют серьезных затрат времени и людских ресурсов [1], что обуславливает необходимость в исследовании и разработке средств автоматизации.
Основные задачи автоматизации НК формулируются следующим образом [2]:
- создание автоматизированных средств сканирования, подачи и отсортировки объектов контроля (ОК);
- разработка методов и средств автоматического управления процессами контроля, включая процессы обработки получаемой при контроле информации и принятия решений о качестве ОК;
- разработка систем воздействия на технологические процессы производства продукции по результатам контроля.
Разработанный программно-аппаратный комплекс предназначен для проведения исследования различных схем сканирования, способов отображения и обработки полученных данных. Внешний вид его представлен на рис. 1.
Рис. 1. Лабораторный аппаратно-программный комплекс для проведения автоматизированного ультразвукового контроля
Структура установки для проведения автоматического ультразвукового контроля показана на рис. 2.
Основным управляющим и координирующим звеном всей системы является персональный компьютер, к которому, через схему сопряжения, подключаются схема
управления сканирующим устройством и ультразвуковой дефектоскоп. Сканирующее устройство перемещает пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) по поверхности или над поверхностью объекта контроля по двум координатам. Для генерации электрических импульсов, подаваемых на ПЭП, и для приема и обработки сигналов с ПЭП используется серийный дефектоскоп УД2-12, информация с которого через схему сопряжения подается на персональный компьютер. Для управления системой и обработки данных используется соответствующее программное обеспечение.
Рис. 2. Структурная схема установки для проведения автоматического ультразвукового контроля Характеристики сканирующего устройства представлены в табл. 1.
Табл. 1. Характеристики сканирующего устройства
Наименование характеристики Единица измерения Величина
Количество независимых координат сканирования 2
Тип используемых двигателей Шаговые, ДШИ-200-3-1
Минимальный шаг сканирования мм 1
Максимальная площадь сканирования мм 300х200
Скорость сканирования: минимальная мм/с 0,625
максимальная мм/с 2,5
Схема сопряжения и управления представляет собой единый электронный блок, конструктивно размещенный в корпусе сканирующего устройства. Его структурная схема представлена на рис. 3.
На схему сопряжения подается три сигнала от ультразвукового дефектоскопа: аналоговый высокочастотный сигнал непосредственно с пьезопреобразователя или аналоговый детектированный сигнал с приборной шины и сигнал синхронизации
запуска развертки («Запуск цикла преобразования»). Высокочастотный сигнал усиливается управляемым усилителем. Аналоговые сигналы подаются на нормирующий усилитель и на АЦП, где оцифровываются и запоминаются в буферном ОЗУ.
Аналоговый НЧ сигнал
Рис. 3. Структурная схема блока сопряжения и управления
После окончания цикла преобразования данные из ОЗУ считываются в компьютер. Адрес считываемого байта данных формируется по запросам чтения данных с компьютера. Считывание всего буферного ОЗУ происходит последовательно.
Схема управления сканирующим устройством состоит из формирователя тактовых импульсов шаговых двигателей (ШД), схемы управления ТТТД, ключевой схемы.
Основные параметры электронного блока приведены в табл. 2.
Разработанное программное обеспечение позволяет работать с развертками типов А, В и С.
В режиме работы с разверткой типа А осуществляются следующие настройки:
- задержка и длительность развертки;
- положение начала отсчета временных интервалов;
- скорость ультразвуковых волн в материале;
- угол ввода ультразвука;
- усиление;
- параметры временной регулировки чувствительности;
- параметры временного стробирования.
Табл. 2. Основные параметры электронного блока
Наименование характеристики Единица измерения Величина
Тип интерфейса с компьютером Параллельный, ЕРР
Максимальная частота оцифровки АЦП МГц 10
Разрядность АЦП Разряд 8
Объем буферного ОЗУ кБайт 8
Максимальный коэффициент усиления управляемого усилителя дБ 80
Напряжение питания: цифровой части В +5
аналоговой части В 5 1 5, +
шаговых двигателей В +15
Токи потребления: цифровой части А 1,5
аналоговой части А 0,25
шаговых двигателей (импульс) А 2
Развертка типа В строится по результатам однокоординатного сканирования со следующими параметрами:
- длина пути сканирования;
- скорость сканирования;
- направление и шаг сканирования.
Развертка типа С строится по результатам сканирования по площади со следующими параметрами:
- величина площади сканирования;
- скорость сканирования;
- начальное положение и шаг сканирования.
Вид рабочего окна программы в разных режимах работы приведен на рис. 4.
а) б) в)
Рис. 4. Вид рабочего окна программы: а - в режиме развертки типа А; б - в режиме развертки типа В; в - в режиме развертки типа С
Разработанный аппаратно-программный комплекс применяется для
исследовательских целей и в лабораторном практикуме при обучении студентов по курсу «Приборы и методы акустического контроля».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Неразрушающий контроль и диагностика : справочник / Под ред. В. В. Клюева. - М. : Машиностроение, 1995. - 488 с.
2. Неразрушающий контроль : практ. пособие в 5 кн. / В. В. Сухоруков [и др.] ; под общ. ред.
В. В. Сухорукова. - М. : Высш. шк., 1993. - Кн. 5. - 329 с.
Белорусско-Российский университет Материал поступил 22.02.2006
V. Maklakov
Laboratory hardware-software complex for automatic ultrasonic testing
Belarusian-Russian University
Laboratory hardware-software ultrasonic testing complex for research and study described.
