Устройство автоматизированного детектирования пороков стекла

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и предназначена обнаружения, классификации, измерения дефектов листового стекла и принятия решения о соответствии требованиям ГОСТ с точностью 0,1 мм и может использоваться в процессе контроля качества стекла на производстве.

Задачей предлагаемой полезной модели является автоматизация процесса детектирования пороков и повышение точности измерений.

Это осуществляется путем внедрения в процесс контроля камеры технического зрения (КТЗ) и пространственной обработки изображений, полученных с КТЗ. Для решения поставленной задачи в устройство введена система диодного освещения и линейка с подвижными каретками.

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и предназначена для детектирования пороков листового стекла, быстрого измерения линейных размеров порока с точностью 0,1 мм и может использоваться в процессе контроля качества стекла на производстве.

В настоящее время контроль пороков листового стекла проводится в проходящем свете при рассеянном дневном освещении или подобном ему искусственном. Освещенность поверхности листа стекла должна быть не менее 300 люксов [1]. Определение класса порока и оценка его линейных размеров осуществляется визуально человеком.

Видимость объекта контроля (степень различимости пороков стекла при их наблюдении) зависит от продолжительности просматривания, от контраста, яркости, цвета, угловых размеров объекта, резкости контуров и условий освещенности. Каждое свойство имеет абсолютный порог видимости, ниже которого дефект не может быть виден, сколь бы благоприятными не были условия наблюдения с точки зрения других факторов. Человеческий глаз при слишком малой яркости или очень малом контрасте не может различить объект контроля, даже при продолжительном рассматривании.

Минимальная величина яркостного контраста, при которой контролер способен различать пороки стекла, для человека составляет 0,01-0,02 (1-2%), при оптимальных условиях осмотра предмета с угловыми размерами не менее 0,5° [2]. В реальных производственных условиях контроля стекла и изделий из стекол пороговое значение чувствительности выше и составляет около 0,05 (5%), что объясняется малой яркостью дефектов, их небольшими угловыми размерами и другими факторами [3]. Таким образом, некоторые даже крупные пороки стекла не могут быть обнаружены глазом из-за малого контраста на поверхности детали. По этой же причине возникает проблема точного определения линейных размеров дефекта и его классификации, в то время как ГОСТами [1, 2] установлены строгие требования к отнесению изделий из листового стекла к браку по указанным характеристикам. Как следствие, неправильное определение класса, количества и размеров пороков приводит к высокому проценту брака изделий из листового стекла.

Задачей предлагаемой полезной модели является автоматизация процесса обнаружения, классификации, измерения дефектов листового стекла и принятия решения о соответствии требованиям ГОСТ с необходимой точностью. Это позволит уменьшить количество выпускаемых бракованных изделий и ускорить процесс контроля.

Решить поставленную задачу предлагается путем внедрения в процесс контроля камеры технического зрения и программной обработки изображений. Достоинствами предложенного решения являются возможность он-лайн и постобработки полученных изображений, работы системы с любой ЭВМ.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими фигурами.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства АДПС, где:

1 - ЭВМ; 2 - камера технического зрения (КТЗ); 3 - диафрагма; 4 - системы крепления объекта контроля; 5, 6 и 7 - диодные светильники; 8 - экран.

На фиг.2 представлена модель устройства АДПС, где:

1 - каретка КТЗ, 2 - крепление КТЗ, 3 - КТЗ, 4 - каретка диафрагмы, 5 - диафрагма, 6 - каретка объекта контроля, 7 - держатель объекта контроля, 8 - объект контроля (листовое стекло), 9 - светильник, 10 - каретка светильника, 11 - экран, 12 - держатель экрана, 13 - светильники, 14 - скамья, 15 - объектив камеры.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства АДПС, которую можно разделить на две части: систему освещения, которая включает диодные светильники 5, 6 и 7 вместе с экраном 8, и контрольно-измерительную систему, состоящую из ЭВМ 1, КТЗ 2, диафрагмы 3 и системы крепления объекта контроля 4.

Система освещения служит для обеспечения четкого, высококонтрастного изображения объекта контроля, получаемого с КТЗ 2.

Сигнал с КТЗ 2 поступает на ЭВМ 1, где происходит обработка полученной информации.

На фиг.2 представлена модель устройства АДПС. Работа устройства осуществляется следующим образом. Объект контроля 8 с дефектом закрепляется в держателе 7 и устанавливается на каретку 6. Каретка 6 устанавливается на скамью 14 и располагается перед светильником 9 и белым экраном 11, установленным на держателе 12. Экран подсвечивается системой рассеянного освещения, состоящей из диодных светильников 13, закрепленных на нем, и диодного светильника 9, установленного на подвижной каретке 10. Камера технического зрения 3 с объективом 15 при помощи крепления 2, соединенного с кареткой 1, устанавливается на скамью 14 перед объектом контроля 8. Диафрагма 5 жестко закреплена на каретку 4 и установлена на скамью 14 между объектом контроля 8 и камерой технического зрения 3. Диафрагма предназначена для ограничения поля зрения камеры 3, чтобы получать и обрабатывать изображение только объекта контроля.

Обязательным условием проведение контрольных работ с применением АДПС является строго зафиксированное положение объекта контроля 8 и КТЗ 3 на одной оптической оси.

В предлагаемом устройстве подвижные каретки позволяют менять месторасположение объекта контроля и регистрирующего элемента системы путем передвижения их по скамье относительно друг друга. Это добавляет дополнительную гибкость системе АДПС: осуществление диагностики образцов контроля с различными геометрическими размерами.

Особое место в устройстве АДПС занимает освещение. Для детектирования пороков листового стекла выбрано рассеянное освещение [5].

Для реализации освещения используются светодиодные светильники, которые в сумме дают освещенность, превышающую 400 люксов. Освещение устанавливается таким образом, чтобы лучи света падали на экран 11. Расположение светильников 9, 13 характеризуется тремя угловыми размерами.

Литература

[1] ГОСТ 111-2001 «Стекло листовое. Технические условия». Москва 2001 г.

[2] ГОСТ Р 52172-2003 «Стеклопакеты для наземного транспорта». Москва. ИПК Издательство стандартов. 2004 г.

[3] «Неразрушающий контроль и диагностика» под редакцией В.В.Клюева. Издательство «Машиностроение». Москва. 2005 г.

[4] И.Н.Каневский, Е.Н.Сальникова «Неразрушающие методы контроля», Владивосток 2007.

[5] Г.Шредер, X.Трайбер «Техническая оптика» Москва 2006 г.

[6] «Справочник конструктора оптико-механических приборов» Под редакцией В.А Панова. Изд. 3-е, Л., «Машиностроение» 1980 г.

[7] Джост Дж. Маркези «Техника профессионального освещения» VERLAG PHOTOGRAPHIE Третье дополненное издание 1996 г.

[8] М.М.Гуторов «Основы светотехники и источники света». Москва. 1983 г.

Устройство автоматизированного детектирования пороков стекла, включающее скамью, на которую устанавливаются подвижные каретки с камерой технического зрения, объектом контроля, диафрагмой, предназначенной для ограничения поля зрения камеры, системой рассеянного освещения, причем камера технического зрения подключается к ЭВМ, что позволяет получать изображение, которое анализируется на наличие дефектов объекта контроля.