УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ПОВЕРХНОСТНЫХ АНОМАЛИЙ

Заявляемая полезная модель относится к средствам для исследования или анализа материалов с помощью оптических средств, с использованием видимых лучей и изменением направления излучения. Полезная модель может быть использована для поиска поверхностных аномалий в различных сферах: дефектоскопии, криминалистике, искусстве, в быту и т.п.
Визуальная оценка поверхностей, в частности, используется на железнодорожном транспорте. Известно Распоряжение ОАО РЖД [1], в котором указано, что при дефектоскопии рельсов используется визуальный осмотр рельса, который проводится для выявления трещин, отслоений, механических повреждений, пластических деформаций на поверхности рельса, с последующим замером и определением кода выявленного дефекта.
Известен диагностический комплекс рельсосварочного предприятия [2] Патент RU 139458, снабженный средствами видео регистрации сварного стыка, оперативного отображения и сохранения результатов.
Известен способ диагностики рельсового пути [3], который предполагает, в том числе визуальное наблюдение рельсового пути оператором и сохранение результатов в диагностической карте.
Известны средства визуального поиска поверхностных дефектов, которые, кроме глаз оператора могут содержать приборы:
1. оперативного оптического наблюдения поверхностей, предполагающих прямое участие оператора, например:
- увеличительные линзы;
- микроскопы;
- зеркала;
- телекамеры, и т.п.
2. фиксации изображений поверхности, с последующим осмотром оператором:
- фотоаппараты;
- видеокамеры.
В условиях недостаточной освещенности, а также для повышения качества поиска оптические средства наблюдения поверхностей снабжают источниками подсветки в разных спектральных диапазонах и угловых положениях по отношению к средствам визуального наблюдения.
Известны лампы-лупы многочисленных производителей и различного конструктивного исполнения, например [4], у которых оптическую лупу окружает множество светодиодов обеспечивающих бестеневую подсветку поверхности исследуемого объекта.
Недостатком таких устройств является сложность выделения аномальных зон поверхности на фоне равномерно подсвеченной поверхности. Более качественного обнаружения поверхностных дефектов можно добиться, используя наблюдение в косых лучах.
Известно устройство [5], предназначенное для контроля качества поверхностей, содержащее средство визуального наблюдения и источники освещения, направленные под косыми углами на исследуемую поверхность. Устройство может использоваться при проведении шлифовальных работ и позволяет обнаруживать неровности окружающие инструмент.
Недостатком устройства [5] является то, что разнонаправленный характер источников подсветки позволяет обнаружить неровности вокруг инструмента, но затрудняет обнаружение дефектов в конкретном месте.
Известно, в искусствоведении [6], что фотография, выполненная при боковом свете (в косых лучах) отчетливо демонстрирует рельеф поверхности произведения, характеризует как авторскую технику, так и состояние сохранности предмета. Такой прием может с успехом применяться при визуальном контроле любых поверхностей.
Боковую подсветку используют при контроле достоверности денежной купюры, поворачивая ее относительно источника подсветки.
Очевидно, что для тяжелых предметов, лучше перемещать источник излучения, а не саму исследуемую поверхность. В современных условиях, когда несложно получить множество недорогих и малогабаритных источников подсветки (светодиоды), выгоднее использовать не их механическое перемещение, а последовательное включение.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство [7], содержащее средство визуального наблюдения, окруженное несколькими источниками подсветки поверхности. В данном случае средством визуального наблюдения является камера. Устройство [7] может использоваться, в том числе, для визуального поиска поверхностных аномалий объектов исследования.
Недостатком устройства [7] также является сложность выделения аномалий на фоне равномерно подсвеченной поверхности.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью является повышение качества визуального поиска поверхностных дефектов за счет использования боковой подсветки.
Для решения этой задачи в устройство для визуального поиска поверхностных аномалий, содержащее средство визуального наблюдения, окруженное несколькими источниками подсветки поверхности, введен блок поочередного включения источников подсветки с возможностью просмотра поверхности в косых лучах.
Существенным отличием заявляемой полезной модели является наличие блока поочередного включения источников подсветки, который позволяет просматривать поверхности в косых лучах, что существенно повышает качество обнаружения поверхностных аномалий.
В прототипе используется равномерная подсветка.
Заявляемая полезная модель может использоваться, как при простом визуальном контроле, так и с любыми приборами оперативного наблюдения поверхностей и фиксации изображений поверхности, перечисленными выше.
Заявляемую полезную модель иллюстрируют следующие графические материалы:
Фиг. 1 - Устройство для визуального поиска поверхностных аномалий, где:
1 - средство визуального наблюдения;
2 - источники подсветки;
3 - блок поочередного включения источников подсветки.
Фиг. 2 - Изображение аномалии подошвы рельса при разных направлениях подсветки.
Средство визуального наблюдения 1 предназначено для обнаружения поверхностных аномалий либо непосредственно глазами оператора, либо с использованием любых приборов, перечисленных выше.
Источники подсветки 2 предназначены для повышения качества наблюдения. Источники могут быть выполнены в виде различных излучателей видимого света и работать в разных частотных диапазонах. Расположение источников по отношению к средствам наблюдения выбирается, исходя из специфики задачи.
Блок поочередного включения источников подсветки 3 предназначен для обеспечения боковой подсветки исследуемой поверхности. Блок 3 может быть реализован на основе микроконтроллера, обеспечивающего поочередное включение источников подсветки в автоматическом режиме с заданным интервалом или по командам оператора (нажатие кнопки смены направления подсветки).
Рассмотрим работу заявляемого устройства. В рассматриваемом случае, Фиг. 1, заявляемое устройство содержит 4 ортогонально направленных источника подсветки 2. Для исследования поверхностей выбирают тип, спектральный состав и положение источников подсветки 2 относительно средства визуального наблюдения 1, так чтобы обеспечить наилучшие условия для поиска поверхностных аномалий. Наблюдают поверхность при подсветке с разных ракурсов, которую обеспечивает блок 3. Порезультатом наблюдений делают вывод о наличии или отсутствии поверхностных аномалий.
На Фиг.2 показаны изображения пропила на подошве рельса при разной ориентации подсветки. Боковая подсветка перпендикулярная пропилу, Фиг. 2А), делает его хорошо видимым. Подсветка вдоль пропила, Фиг. 2Б плохо различима.
Таким образом, заявляемая полезная модель может быть реализована и обеспечивает повышение качества визуального обнаружения поверхностных дефектов в разных областях. Применение устройства при визуальной дефектоскопии рельсов позволяет с высоким качеством обнаруживать трещины, отслоения, механические повреждения, а также пластические деформации.
Источники информации:
1. Распоряжение ОАО РЖД от 08.12.2010 N 2537 р ОАО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ" http://jd-doc.ru/2010/dekabr-2010/5788-rasporvazhenie-oao-rzhd-ot-08-12-2010-n-2537r.
2. Патент RU 139458.
3. Патент RU 2521095.
4. Лампа-лупа 5D прямоугольная на струбцине 108 светодиодов 8069LED/31-0513 http://spacomfort.ru/product/lampa-lupa-5d-kruglaja-svetodiodnaja-90-na-strubcine-80931ed/.
5. Патент ЕР 2653635.
6. http://csqlab.ru/projects/multispectal/.
7. Патент RU 2465739.