АВТОНОМНЫЙ КОМПЛЕКС СБОРА ИНФОРМАЦИИ ОБ УСТАЛОСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ КОНСТРУКЦИЙ
SELF-CONTAINED SYSTEM FOR COLLECTING INFORMATION ON FATIGUE CHANGES IN STRUCTURES

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для сбора информации об усталостных изменениях конструкций с датчиков деформации интегрального типа (далее по тексту ДДИТ).
Принцип действия ДДИТ заключается в том, что структура материала датчика под действием циклических деформаций претерпевает изменения и на его поверхности возникает реакция в виде «темных пятен». Момент появления первых «темных пятен», а также их плотность и размеры коррелируют с числом циклов и амплитудой циклических деформаций. Подробная информация о ДДИТ приведена в патенте 2209412 С2, G01N 3/32, опубл. 27.07.2003.
Известно устройство «Оптоэлектронный световодный преобразователь» (ОСП) (Сызранцев В.Н., Голофаст С.Л. Измерение циклических деформаций и прогнозирование долговечности деталей по показаниям датчиков деформаций интегрального типа. Новосибирск: Наука, 2004. - С.38-45). Принцип действия данного устройства состоит в измерении коэффициента отражения поверхности ДДИТ. Это осуществляется путем фиксации изменения отраженного от поверхности ДДИТ потока инфракрасного излучения.
Недостатком данного устройства является полное исключение из процесса измерения визуального наблюдения эффекта на датчике, вследствие чего возможен неконтролируемый разброс данных измерений из-за таких внешних факторов, как частицы пыли, некачественная промывка поверхности ДДИТ перед измерением, ориентация составных элементов устройств.
Известно устройство «Автономный биохимический цифровой оптический комплекс», RU 2006101898А, С12М 1/00, опубл. 27.07.2007, включающий прозрачную измерительную кювету, измерительный блок, содержащий микроскоп, оптически связанный с измерительной кюветой, и систему анализа изображений, оптически связанную с микроскопом и содержащую компьютер.
Недостатком данного устройства является отсутствие автономного источника равномерного рассеянного света. Кроме того, для получения достоверной информации об усталостных изменениях с ДДИТ необходимо, чтобы свет падал на его поверхность перпендикулярно.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка автономного комплекса, позволяющего производить сбор данных с ДДИТ с возможностью визуального контроля получения результатов и имеющего высокую точность сбора данных за счет обеспечения освещения исследуемой поверхности с необходимой интенсивностью и равномерностью, снижения влияния помех.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении точности и информативности при получении информации с ДДИТ за счет того, что при использовании данного комплекса съема информации снижается влияние таких факторов, как наличие или отсутствие стационарного освещения объекта исследования, дефектов поверхности, а также человеческого фактора (субъективной оценки изображения).
Указанный технический результат достигается тем, что автономный комплекс сбора информации об усталостных изменениях конструкций, содержащий устройство для съема данных, связанное оптически с исследуемым объектом, и систему анализа изображений, представленную электронной вычислительной машиной, спроектирован так, что устройство для съема данных является переносным и включает в себя сенсорный блок, имеющий оптическую связь с исследуемым объектом, блок управления, модуль памяти, модуль визуализации и модуль связи с электронной вычислительной машиной, при этом сенсорный блок включает в себя автономный источник света, блок выравнивания света, предназначенный для получения равномерного рассеянного света, блок регулировки четкости изображения, систему призм, расположенную таким образом, что освещение исследуемой поверхности происходит перпендикулярно к ней, систему линз, предназначенную для получения увеличенного изображения исследуемого объекта, и автономный источник питания.
Снижение влияния наличия или отсутствия стационарного освещения достигается за счет использования собственного автономного источника света, блока выравнивания света, обеспечивающего равномерный рассеянный свет, и системы оптических призм, позволяющих производить освещение исследуемой поверхности перпендикулярно к ней. Снижение влияния дефектов исследуемой поверхности на результат достигается за счет возможности визуального контроля при помощи блока визуализации, полученного при помощи сенсорного элемента изображения поверхности, увеличенного при помощи системы линз и подкорректированного блоком регулировки четкости изображения. Влияние человеческого фактора (субъективной оценки изображения) снижается за счет автоматизации процесса измерения, выполняемой блоком управления.
На фиг.1 представлена блок-схема предложенного автономного комплекса.
На фиг.2 - блок-схема сенсорного блока.
Предложенный автономный комплекс включает в себя переносное устройство для съема данных 2, имеющее оптическую связь с ДДИТ, закрепленным на исследуемом объекте 1, и связанное с системой анализа изображений, представленной электронной вычислительной машиной (ЭВМ) 3, в качестве которой могут быть использованы персональный компьютер, ноутбук или карманный персональный компьютер. Переносное устройство для съема данных 2 состоит из сенсорного блока (СБ) 4, в качестве которого может быть использована, например, матрица цифрового фотоаппарата, блока управления (БУ) 5, в качестве которого может быть использован микропроцессорный модуль, модуля связи (МС) 6, модуля памяти 7, модуля визуализации 8. Под исследуемым объектом 1 понимается конструкция, на которой закреплен по меньшей мере один ДДИТ и данные об усталостных изменениях которой требуется получить. В качестве модуля связи 6 могут быть использованы как проводные, так и беспроводные средства сопряжения, например Wi-Fi приемопередатчик. Модуль визуализации 8 может быть представлен жидкокристаллическим дисплеем.
В свою очередь сенсорный блок 4 состоит из сенсорного элемента 9, системы призм 10, системы линз 11, состоящей по меньшей мере из двух линз, блока выравнивания света 12, источника света 13 и блока регулировки четкости изображения 14. Источник света 13 соединен оптически через блок выравнивания света 12 с системой призм 10, которая, в свою очередь, имеет оптическую связь с системой линз 11 и сенсорным элементом 9. Блок выравнивания света 12 предназначен для получения равномерного рассеянного света, а система линз 11 - для получения увеличенного изображения исследуемого объекта. Блок регулировки четкости изображения 14 имеет электрическую связь с блоком управления 5 и механическую связь с системой линз 11. Под механической связью понимается возможность осуществить перемещение линз внутри системы линз 11 относительно друг друга с целью изменения фокусного расстояния.
Принцип работы комплекса:
ДДИТ, закрепленный непосредственно на исследуемом объекте 1, соединен оптически с сенсорным блоком 4. Причем сенсорный блок 4 построен таким образом, что свет от источника света 13, пройдя через блок выравнивания света 12, систему призм 10 и систему линз 11, падает на поверхность ДДИТ перпендикулярно, а отраженный свет, пройдя также через систему призм 10 и систему линз 11, воспринимается сенсорным элементом 9, размещенным параллельно поверхности ДДИТ, и преобразуется в электрическую форму, получая, таким образом, фронтальный увеличенный снимок поверхности. Далее электрический сигнал считывается с сенсорного элемента 9 блоком управления 5, преобразуется в цифровую форму и сохраняется в модуле памяти 7. Блок управления 5 производит первичную обработку данных и отображает результат при помощи модуля визуализации 8. В случае, если результат отвечает предъявляемым требованиям, производится передача информации через модуль связи 6 на ЭВМ 3 для дальнейшей обработки.
Таким образом, заявляемый комплекс позволяет производить сбор и первичную обработку данных с ДДИТ, на основании которых осуществляется оценка и расчет усталостных изменений конструкций.