Способ диагностики формообразования при сварке и устройство его осуществления

Способ диагностики формообразования при сварке и устройство его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области сварочной техники, а его использование может быть распространено на другие области формообразования металлов и сплавов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа диагностики формообразования сварного соединения и дефектов, обеспечивается получение следующего технического результата. Для различных условий применения при высоких требованиях к чувствительности и надежности реализуют более полный набор функций контроля и диагностики процесса сварки. Обеспечивают расширенные возможности автоматических подстройки и самодиагностики; компенсационное амплитудное слежение с управлением рефлекторной оптической и электронной составляющими чувствительности; спектрального фильтрационного обнаружения недопустимых структурных составляющих искр, износа неплавящегося электрода, учета неизвестных изменяющихся излучательной способности и потерь поглощения пропускающей среды; дифференцирующего обнаружения и прогноза недопустимых металлургических дефектов; корреляционного термограммного контроля твердости. При этом представляют пространственно-амплитудные (экстремумы, градиенты), пространственно-геометрические (центральные области, площади, объемы, расстояния, связность, разветвленность, изменения углов, траекторий и конфигураций, ориентацию, конфигурации) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или центр, площадь, средний радиус совокупности условно точечных объектов) информативные данные обнаружения и распознавания характеристик формообразования. В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования устройства для осуществления способа диагностики формообразования путем введения новых элементов и их связей. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области сварочной техники, а его использование может быть распространено на другие области формообразования металлов и сплавов.

Среди известных способов диагностики формообразования при сварке эффективны использование электрических измерений и контроля инфракрасного излучения (ИКИ).

Ограничения в применении многих методов измерения электрических параметров сварки при различной сложности аппаратно-программной реализации (см., например, АС 1834762, B 23 K 9/10, 1993 г.; Патент РФ 2016772, B 23 K 9/10, 1994г.; Патент США 5386096, B 23 K 11/24, 1995г.) состоят в специализации их по отдельным видам автоматизированной сварки, в недостаточном контроле геометрии движения, в невозможности обнаружения металлургических дефектов несплошности, непосредственно не связанных с контролируемыми электрическими характеристиками.

Общим недостатком известных методов, использующих контроль ИКИ, является усложненное решение частных задач без применения эффективного информационного сжатия. Ближайшим аналогом к изобретению является способ и описанное в нем устройство по а.с. N 1009664, кл. B 23 K 9/10, 1983г.

В известном способе автоматического регулирования процесса дуговой сварки формируют (оптически) ИКИ теплового следа перед сварочным инструментом и преобразуют его в информативный сигнал формирователем. Соответственно, известное устройство содержит формирователь ИКИ, визированный на тепловой след перед сварочным инструментом. Выход преобразователя ИКИ соединен с блоком анализа. Ограничения диагностирования этого устройства связаны с отсутствием комплексного анализа дефектов по амплитудным, пространственным, статистическим, спектральным и динамическим характеристикам.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа диагностики формообразования, в котором благодаря изменению приемов, операций, условий контроля и анализа характеристик формообразований сварного соединения и дефектов обеспечивается получение следующего технического результата. Для различных условий применения при высоких требованиях к чувствительности и надежности реализуют более полный набор функций контроля и диагностики процесса сварки. Обеспечивают расширенные возможности автоматических: подстройки и самодиагностики; компенсационное амплитудное слежение с управлением рефлекторной оптической и электронной составляющими чувствительности; спектрального фильтрационного обнаружения недопустимых структурных составляющих искр, износа неплавящегося электрода, учета неизвестных изменяющихся излучательной способности и потерь поглощения пропускающей среды; дифференцирующего обнаружения и прогноза недопустимых металлургических дефектов; корреляционного термограммного контроля твердости. При этом представляют пространственно-амплитудные (экстремумы, градиенты), пространственно-геометрические (центральные области, площади, объемы, расстояния, связность, разветвленность, изменения углов, траекторий и конфигураций, ориентацию, конфигурации) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или центр, площадь, средний радиус совокупности условно точечных объектов) информативные данные обнаружения и распознавания характеристик формообразования.

В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования устройства для осуществления способа диагностики формообразования путем введения новых элементов и их связей, что обеспечивает получение следующего технического результата. Значительно повышается надежность обнаружения и прогноза аномальных отклонений ведения сварочного процесса формообразования и устраняются многие причины возникновения дефектов за счет использования автоматической настройки, самодиагностики, быстродействующего высокочувствительного одновременного преобразования основного и вспомогательного излучений, рефлекторной оптико-электронной адаптации к направлению, дальности, излучающей способности, спектральному излучению при организации более эффективного амплитудного слежения и спектрального контроля. Совместно с таким усовершенствованием в реальном времени формируются для различных задач диагностирования и управления информационные оценки амплитуд, движения, положения, геометрии, вероятности обнаружения тепловых следов формообразования.

Поставленная задача решается тем, что в способе диагностики формообразования, заключающемся в том, что измеряют излучение теплового следа перед сварочным инструментом в инфракрасном оптическом диапазоне и преобразуют его в электрический сигнал преобразователем, согласно изобретению преобразование осуществляют термодатчиком с точечными поверхностными термочувствительными элементами с получением с каждого из них электрического сигнала И_i, где i - номер элемента, определяют наличие и степень загрязнения свариваемых поверхностей деталей и износ сварочного инструмента путем частотной селекции инфракрасного излучения и использования суммарного электрического сигнала (И) со всех термочувствительных элементов термодатчика, определяют наличие процесса сварки при выполнении неравенства И И_пор1, где И_пор1 - первое пороговое значение сигнала, определяют наличие отклонения сварочного инструмента от стыка между свариваемыми деталями и/или от угла между деталями и сварочным инструментом путем амплитудной селекции сигналов И_i, определяют наличие режима номинального проплавления при выполнении неравенства И_непр< И < И_прож, где И_непр., И_прож. - значения суммарного сигнала с термодатчика, характерные для режима непровара и прожога, соответственно определяют подход сварочного инструмента к прихватке, при выполнении неравенства И И_пор2, где И_пор2- второе пороговое значение сигнала, определяют подход сварочного инструмента к закрытому краю деталей при выполнении неравенства И И_пор3, где И_пор3 - третье пороговое значение сигнала, причем И_пор3>И_пор2, определяют наличие дефектов несплошности при выполнении неравенства где И_{пор.деф} - пороговое значение сигнала при наличии несплошностей, причем И_{пор.деф} > И_пор3, определяют подход сварочного инструмента к открытому краю при выполнении условия И = 0 в течение заданного интервала времени, определяют градиенты и экстремумы теплового поля поверхности свариваемых деталей, осуществляют квантование и бинарное преобразование электрических сигналов И_i с получением бинарных сигналов И_i(1,0), по распределению сигналов И_i(1,0) определяют для дефектов на поверхности или в глубине свариваемых деталей, геометрический центр, скелет дефекта, скорость и направление движения дефектов, расстояние между дефектами, местоположение узлов протяженных дефектов, изменение направления дефектов, определяют конфигурацию дефектов путем сравнения их с эталонными конфигурациями, определяют замкнутость (связность), ориентацию, объем, площадь и протяженность дефектов, определяют статистические оценки распределения совокупности дефектов, измеряют излучение теплового следа за сварочным инструментом в инфракрасном оптическом диапазоне, по которому определяют твердость металла. Кроме того, дополнительно по бокам от сварочного инструмента измеряют излучения тепловых следов, по которым определяют наличие дефектов несплошности.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве диагностики формообразования, содержащем преобразователь инфракрасного излучения, свизированный на тепловой след перед сварочным инструментом, согласно изобретению оно снабжено датчиком температуры среды, операционным блоком, регистратором, оптико-электронным каналом, состоящим из рефлекторного оптического блока и расположенными на его центральной оптической оси основного излучателя, термодатчика, спектрального фильтра, пространственно-временного фильтра и вспомогательного излучателя, входы операционного блока соединены с датчиком температуры среды, термодатчиком, исполнительным блоком управления, а выходы - с основным и вспомогательным излучателями, термодатчиком, спектральным и пространственно-временным фильтрами, регистратором. Кроме того, термодатчик выполнен из точечных поверхностных термочувствительных элементов. Устройство снабжено оптико-электронным каналом, свизированным на тепловой след за сварочным инструментом. Рефлекторный оптический блок выполнен в виде зеркала с отверстием по оптический оси вспомогательного излучения. Устройство снабжено оптико-электронным каналом, свизированным одновременно на тепловой след впереди и по бокам сварочного инструмента. В состав оптико-электронного канала входит расположенный на оптическом входе световод.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства диагностики формообразования при выполнении основных функций определения технологических состояний или (и) обнаружения дефектов в обобщенном контуре проведения различных процессов сварки.

В таблицах 1, 2 показаны объекты, области визирования ИКИ и диагностические характеристики устройства.

На фиг.2 представлены алгоритмы исходных, обеспечивающих и рабочих интегральных диагностических преобразований сварки плавлением.

Согласно фиг.1 иллюстрируется структура термосенсорного диагностического устройства в контуре процессов формообразования сварки плавлением на различных стадиях исследований, обучения, сертификации, производства (в том числе адаптивного управления), ремонта локальных дефектов, наплавки поверхностей.

Предусматривается учет дистанционной передачи ИКИ посредством световодов, в частности зеркальных отражателей или световолоконных эндоскопов. Но это для упрощения на фиг.1 не показано.

В контуре на фиг.1 исполнительный блок 1 управления представляет собой систему управления сваркой, в качестве которой могут использоваться такие объекты, как различные автоматизированные системы, наладчик при их настройке или рабочий-сварщик.

Блок 2 объекта контроля и управления представляет собой структуру технологического процесса сварки, характеризуемую: технологией 2.1; оборудованием 2.2, включающим сварочный инструмент 2.2.1; обеспечивающими сварку материалами 2.3: результатом воздействия 2.1- 2.3, сварной конструкцией 2.4; тепловыми следами 2.5. теплового образа формообразования процесса плавления.

Термосенсорное диагностическое устройство 3 включает рефлекторный оптический блок 4, вспомогательный излучатель 5, пространственно-временной фильтр 6, спектральный фильтр 7, термодатчик излучения 8, с точечными поверхностными термочувствительными элементами, основной излучатель 9, датчик температурной среды 10 (составляющие оптико-электронный канал, которых в устройстве 3 может быть несколько), а также операционный блок 11, регистратор 12. Кроме того, в устройство 3 может входить привод 13.

Рефлекторный оптический блок 4 представляет собой зеркальный объектив с основной площадью восприятия теплового следа 2.5 и с областью, открытой для пропуска вспомогательного излучения излучателя 5. Центральная оптическая ось этой области совместима с центральными оптическим осями аналогичных пропускающих областей фильтров 6 и 7 и воспринимающей области термодатчика 8, геометрия которых подобна геометрии блока 4. Основная функция блока 4 состоит в формировании на фильтрах 6,7 и термодатчике 8 излучения от теплового следа 2.5 или излучения от основного излучателя 9 одновременно с пропусканием вспомогательного ИКИ от излучателя 5. В состав блока 4 может входить привод 13, электрически управляемый блоком 11 для фокусировки и ориентации.

Вспомогательный излучатель 5 электрически подключен к блоку 11 и оптически ориентирован на вспомогательную область термодатчика 8 через соответствующие области блока 4 и фильтров 6, 7. Полупроводниковый излучатель 5 для различных задач в разное время по программе блока 11 обеспечивает функции начальной и текущей калибровки, тестирования и гетеродинирования.

Пространственно-временной фильтр 6 электрически управляемым входом соединен с блоком 11 и оптически соосно расположен между излучателем 5, блоком 4 и фильтром 7. Он реализуется многоэлементной, в частности, жидкокристаллической структурой с оптической прозрачностью в зависимости от величины и геометрии подачи на электроды соответствующих элементов потенциалов с блока 11. В набор управляющих функций фильтра 6 входят: обтюрация, расфокусировка с использованием корреляционной оптической фильтрации; электронное полосовое вращение полосового фильтра относительно оптического центра изображения входного излучения с информативной для определенных условно статических (на время операционного преобразования) или движущихся объектов контроля шириной полос пропускания и перекрытия; формирование вращаемой относительно совмещенных центров изображения конфигурации одного из эталонных объектов по отношению к распознаваемому.

Спектральный фильтр 7 электрически соединен входом с выходом блока 11 и оптически соосно расположен между фильтром 6 и термодатчиком 8. Функцией фильтра 7 является спектральная фильтрация входного излучения с возможным управлением от блока 11.

Термодатчик излучения 8 электрически соединен с блоком 11 с возможностью управления чувствительностью, контрастом и оптически расположен между фильтром 7 и излучателем 9. На пути проходящих через фильтр 7 основного визируемого от блока 4 и вспомогательного от блока 5 ИКИ. Назначение датчика 8 - пространственное преобразование в электрические сигналы основного и вспомогательного ИКИ.

В зависимости от конкретных задач сварки и исполнения оптико-электронных каналов визирования термодатчик 8 может быть выполнен в следующих видах.

Как - отдельные пироэлектрические позиционно-чувствительные модули ИКИ, ориентированные по объектам визирования: дальнего обнаружения (впереди по ходу движения сварочного инструмента) удаленных краев, приближений окончаний симметричных и несимметричных открытых и закрытого стыков (краев, трещин), а также начала, продолжения, окончания прихватки; ближнего слежения (впереди и с боков) за подходом к прихватке или к одному из видов края, за наличием процесса, за отклонениями от стыка (траектории, трещины), от угла ведения сварочного инструмента, от нормативной глубины проплавления, спектральным обнаружением загрязнений и износа неплавящегося электрода, за обнаружением при остывании горячих, холодных трещин с выявлением дефектов несплошности и корреляционной оценки твердости. При узкой специализации в датчике 8 используются двухплощадочные пироэлектрические модули с ориентацией вторых площадок на условный центр, который для ближнего визирования располагают симметрично на периферии ближе к сварочному инструменту.

Как - многоэлементные структуры полупроводниковых чувствительных элементов обнаружения и распознавания объектов ИКИ с электронным сканированием перечисленных областей и зон визирования.

Как - комбинация позиционно-чувствительных модулей обнаружения и многоэлементных структур распознавания объектов ИКИ.

Как - совмещение фиксированных по визированию модулей и структур с дополнительным исполнением многоэлементных структур поискового визирования (блок 4 с приводом 13) дефектов в областях ближнего слежения и неразрушающего контроля. В ряде случаев для поискового визирования целесообразна подобная зрительной структура с более частым разложением элементов к кольцевой области, внутри пропускающей ИКИ излучателя 5.

Возможно объединение фильтров 6 и 7 и термодатчика 8 в единую полупроводниковую структуру, что хотя и сложно технологической проработкой на начальном этапе, но имеет преимущества в обеспечении надежности, весе, габаритах, технологичности и в конечном счете снижении цены при серийном изготовлении.

Полупроводниковый излучатель 9 ИКИ электрически соединен с блоком 11 и оптически ориентирован, как показано на фиг.1 на блок 4. Функции излучателя 9 в разное время составляют: начальную и текущую калибровку, тестирование, гетеродинирование, активное визирование направления на объект, обеспечение спектральных оценок и основное - импульсную или непрерывную генерацию ИКИ при сканировании контролируемого объекта.

Датчик температуры среды 10 подключен выходом к операционному блоку 11 и реализуется на базе контактного полупроводникового термоприемника, формирующего абсолютные значения температуры.

Операционный блок 11 представляет собой компьютер с интерфейсными узлами сопряжения на аналоговых входах и выходах. В конкретных специализированных применениях возможна микропроцессорная или аналоговая реализация блока 11. Обеспечиваемые программно и связями с блоком 1, с излучателями 5,9, с фильтрами 6,7, с термодатчиками 8,10, с регистратором 12 функции блока 11 состоят в преобразованиях: исходной настройки с учетом визирования и фокусировки на информативные области и зоны; амплитудного слежения по калибровке чувствительности, по оценке излучательной способности объекта и потерь поглощения пропускающей средой; корреляционно-термограммной оценки твердости; обработки сигналов сварки плавлением; распознавания информативных условно точечных и протяженных объектов по их оценкам F преимущественно на основе далее рассматриваемых базовых моделей.

При формировании оценок обнаружения исходных объектов формирования (точечных, одно-, двух- и трехмерных, сводящихся к двухмерным сечениям, на время преобразования условно статическим к движущимся: различных характеристик площади и геометрии; преимущественно инвариантно к масштабу и положению в поле изображения контрастного позитивного или негативного фона) базовая модель имеет вид При условно статической на время быстродействующей реализации (1) области задания с коэффициентом преобразования K сигналов исходного изображения E(x,y) в сигналы преобразованного изображения И(x,y) с координатами x, y.

Член с коэффициентом а моделирует накопление сигналов, а член с коэффициентом b моделирует размытие сигналов.

Таким образом с учетом коэффициентов a, b, k могут сглаживаться малоразмерные импульсные помехи на исходном E(х,у) во времени t.

Базовая динамическая модель имеет вид: с движущейся областью задания и проекциями векторов скоростей V_x на горизонтальную ось X и V_y на вертикальную ось Y.

Однозначность базовых моделей (1) и (2) определяется начальными условиями И₀ = E(x,у) и граничными условиями Представленные в различных формах уравнения теплопроводности модели (1) и (2) линейны при непрерывной, изотропной области задания, с независимостью физических свойств модельной среды от коэффициентов а и b в границах x₀-x_г, y₀- y₂ кадра изображения. Тем самым они корректны и имеют доказательства существования, единственности, устойчивости решения. Такое решение с высоким быстродействием и несложной программно-технической реализацией может быть получено с помощью интеграла свертки. Т.е. с использованием известных методов и средств оптической и электронной расфокусировки. Возможна также реализация методами цифрового, аналогового, квазианалогового (эквивалентного по результатам) моделирования с помощью конечно-разностной аппроксимации, с использованием фундаментального решения Кельвина и др. Для сложных зашумленных информационных массивов универсальная программная компьютерная или специализированная программная микропроцессорная реализация в блоке 11 базовых моделей (1) или (2) позволяет с повышенной точностью и эффективностью формировать закономерности накопления и размытия накопленных сигналов.

Регистратор 12 электрически подключен к выходу операционного блока 11 и определяется, в частности, средствами компьютерной реализации отображаемых от блока 11 характеристик объекта и сигналов управления. Регистратор 12 призван обеспечить настройку, регулировку, наглядность результатов выполняемых основных функций устройства.

В отдельных случаях конкретных применений устройство 3 может быть существенно упрощено за счет соответствующих конструкций термодатчика 8, блока 4 и привода 13 (вплоть до отсутствия, т.к. электронное сканирование при достаточной эффективности блока 4 и чувствительности датчика 8 имеет преимущества в обеспечении надежности), отсутствия фильтра 6 с перенесением его функций на программную обработку в блок 11.

Реализация базовый преобразований (1) и (2) различными способами также увеличит гибкость обеспечения универсальных возможностей устройства. Так, оптическая расфокусировка может реализоваться блоками 4, 11 посредством привода 13. Однако она связана с введением только Гауссова расфокусирующего преобразования и энергоемкими операциями.

Эквивалентное расфокусировочное преобразование исходного излучения можно получить периодической подачей на условно центральные чувствительные элементы двухплощадочных (многоплощадочных) пироэлектрических элементов термодатчика 8 вспомогательного гетеродинного излучения с излучателя 5.

Оптическая корреляция, использующая расфокусирующие маски в фильтре 6, управляемом блоком 11, может быть более универсальной и быстродействующей, но связана с относительной сложностью изготовления фильтров.

Вместе с тем, в наиболее полных объемах аппаратурно-программное использование блоков 4,11, излучателей 5,9, фильтров 6,7, термодатчиков 8,10, регистратора 12 и привода 13, как для начальных преобразований и базового моделирования, так и для обеспечивающих операционных преобразований существенно увеличит возможности устройства и упростит программную обработку.

Рассмотрим представленные в табл.1 взаимосвязанные виды объектов формообразования (по классам технологий сварки и наплавки с классификацией дефектов) и объекты визирования по пространственным и временным характеристикам.

Для технологической сварки плавлением могут быть выявлены (формой элементов оптико-электронного канала и программно в блоке 11) следующие визируемые области.

1. Нагрев.

1.1 По ходу движения впереди сварочного инструмента по стыковым и околостыковым областям дальнего обнаружения (с повышенной чувствительностью при минимальном количестве термочувствительных элементов датчика 8): зона удаленных краев симметричного или несимметричного (окончание одной из двух свариваемых деталей), открытого или закрытого стыков или прихватки (начало, прохождение, окончание); зона приближения к открытым или закрытому стыкам или к окончанию прихватки; более близкого подхода к открытым или закрытому стыкам или к началу прихватки.

1.2. Ближнего слежения (с достаточными для конкретной технологии чувствительностью и количеством, наибольшим по бокам, элементов датчика 8) впереди по ходу движения относительно стыка, а также относительно зоны плавления (закрытой экраном) с обеих сторон по бокам: зона подхода к окончаниям стыков, к прихватке; боковые зоны обнаружения дефектов несплошности. Визирование этих зон с приоритетом одной из них для конкретного процесса обеспечивает контроль наличия сварки, отклонений от стыка, от угла ведения сварочного инструмента, от номинальной глубины проплавления; обнаружения металлургических дефектов (с возможным включением по пороговому обнаружению дефекта более подробного сканирования датчиком 8 для распознавания формы несплошности) спектрального обнаружения загрязнений и износа неплавящегося электрода.

1.3. Остывающие области шва и околошовных зон отдельным(и) оптико-электронным(и) каналом(ами), с преимущественно центральной симметрией блока 4 излучателя 5, фильтров 6, 7 и термодатчика 8 визируются на: ближнюю зону возможного появления горячих трещин при достаточных чувствительности и количестве элементов датчика 8; дальнюю зону возможного появления холодных трещин при повышенной чувствительности и большом количестве элементов датчика 8.

Для ремонтной сварки плавлением используют термосенсорный поиск динамики визируемой зоны по превышению теплового порога обнаружения дефекта с ориентацией включения ремонтного проплавления и движением по траектории поверхностного или подповерхностного дефекта с соответствующим слежением за отклонением от такой траектории, подобно слежению за отклонением от стыка в технологической сварке.

Для сварки плавлением визируемая на нагрев впереди и с боков по ходу движения область восприятия оптико-электронного канала представляет собой оптику специальной формы или определяется тубусом соответственно, ограничивающим поле зрения. Область контроля дефектов при остывании визируется оптико-электронным каналом для подробного сканирования остывающего металла зоны расплавления и зоны термического влияния позади сварочной горелки по ходу ее движения. Для боковых и остывающих зон может дополнительно выделяться поисковый оптико-электронный канал с приводом 13, ориентируемым на распознаваемый дефект.

Для адаптивной наплавки (с проплавлением металлургических дефектов) могут быть подобно рассмотренным видам сварки плавлением выделены следующие динамические визируемые области поверхностей.

1. Нагрев.

1.1. По ходу движения впереди сварочного инструмента в области дальнего обнаружения с разграничением зон удаленного края и приближения к краю наплавляемой поверхности.

2. Впереди и по бокам от области расплавления с разграничением зон преимущественно контроля края и боковых преимущественного контроля несплошности.

3. Остывание наплавленного слоя и прилегающих областей тепловых следов.

Площадь визирования сварки плавлением, адаптивной наплавки впереди по ходу движения сварочной головки и частично с боков ограничена при динамическом визировании защитным экраном (из цветного метала с возможностью нанесения специального покрытия), отталкивающим брызги расплавленного металла и предохраняющим от перегрева и вредных воздействий оптико-электронный канал устройства. При сварке под флюсом важная функция экрана - защита визируемой зоны от подсыпания флюса.

Статическое визирование в сварке плавлением и наплавке преимущественно орбитальных (неповоротных стыков) проводят, если позволяет технология и есть целесообразность, с двух сторон параллельно стыку (шву, дефекту шва, валику наплавки). Для обнаружения дефектов несплошности чувствительность структурных элементов термодатчика 8 должна быть обратно пропорциональной расстоянию до проплавления перпендикулярно (поперек) условному стыку. А число чувствительных элементов вдоль и поперек условного стыка определяется конкретной технологией сварки. При этом возможно использование распределенного анаморфотного визирования, реализуемого полосовой дугообразного сечения конфигурацией блока 4 и соответственно фильтров 6, 7 и датчика 8 (со слоями чувствительных элементов пироэлектрических линеек или матрицы непрерывно распределенных параллельно условному стыку, с количеством - по требуемой разрешающей способности контроля боковых зон тепловых следов. Альтернативой является использование ограниченного числа отдельных оптико-электронных каналов визирования, аппроксимирующих длину условного стыка. Минимальное число каналов одностороннего визирования 3. Четырехканальное расположение с углами обзора трубы каждым каналом в 60^o (с учетом закона Ламберта для ИКИ) может иметь преимущество в экономичном обеспечении достаточной точности.

Во всех рассмотренных примерах сварки для контроля, прогнозирования, обнаружения и распознавания технологических характеристик и опасных дефектов визирование информативных зон обеспечивают с учетом возможности различного порогового (в ряде случаев дифференциального) превышения при обнаружении и формировании пространственных диагностических характеристик амплитуды, геометрии, вероятности, динамики, положения при распознавании. Кроме того, для рассмотренных задач соответственное точечное или сканирующее визирование остывания обеспечивают для корреляционных оценок термограммы контроля твердости.

При этом площадь визируемой области, расстояние до нее и угол визирования (с учетом закона Ламберта) выбираются из условий достаточной чувствительности и помехозащищенности (в первую очередь от перегрева, брызг расплавленного металла и других вредных для оптоэлектроники термохимических воздействий) по конкретным технологии, динамике движения или временного режима сварочного инструмента. При автоматической регулировке оптико-электронных каналов устройства, имеющей преимущества при поиске дефектов несплошности на протяженных участках контроля, используют фокусирующее обострение И от преобразования (1), чем определяют фокусирующее расстояние до объекта. В этом случае целесообразна и автоматическая поисковая оптическая ориентация на обнаруженный объект по его центру.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

После включения устройства (блок 14) согласно алгоритму A₁ производится ввод (блок 15) исходной информации в блок 11, заключающийся в следующем. Через значения электрических потенциалов U, U_в задают значения потоков исходных вспомогательных _в излучений и эталонные для конкретного вида сварки (полученные ранее экспериментально) характеристики. В память блока 11 вводят входные и эталонные кадры изображений электрических потенциалов тестирования И_т, И_э. Формируют соответствующие параметры, пороговые значения и характеристики, определяющие обобщенные преобразования F_т, F_Р F_Н, интегральных областей визирования различных видов сварки, а также диагностические характеристики визируемых полей параметров этих видов, включающих F_А, F_БА, F_БАП (см. таблицу 2). Их аргументами являются координаты x,у, длина волны и время t. Введенные исходные данные используют на начальном этапе в настройке, обучении и далее в периодической программной самодиагностике и самонастройке.

Настройка устройства 3 (блок 16) по программе блока 11 состоит из следующих операций.

Управляемый блоком 11 излучатель 5 формирует тепловой поток _в, величина которого определяется разностью потенциалов И электрических сигналов температуры среды И_с (формируется в блоке 11 от термодатчика 10) и температуры И исходного ИКИ (фиксируется блоком 11 от термодатчика 8). Изменяющаяся температура среды посредством связей датчика 10 и блока 11, изменений в основном функционировании посредством связей блок 11- излучатель 5 - термодатчик 8 - блок 11, отслеживается разностным сигналом, корректирующим первичное значение И. Таким образом стабилизируется разностный поток теплового излучения с излучателя 5 для настройки и последующих самодиагностики и преобразований. Подобно рассмотренному обеспечивается стабилизация разностного уровня И внешнего теплового потока с излучателя 9 посредством связей датчик 10 - блок 11 и блок 11 - излучатель 9 - датчик 8 - блок 11. В обоих случаях при стабильном формировании излучения формирователей 5 или 9 даже при небольших значениях температурных сигналов И, , но при малом времени t легко получить значительные изменения (И) во времени. Например, изменениям в тысячи градусов в секунду соответствует имитация высокотемпературных тепловых процессов в нормальных и экстремальных условиях формообразования (технологического и зарождений дефектов) в сварке (зона сварки, сварочная ванна, зона термического влияния), в наплавке, в различных металлургических процессах, в шлифовке и т.д.). Достигаются высокие точность, стабильность и большие диапазоны имитации широкого круга различных технологических и технических объектов близко к динамике реального функционирования. Посредством электронного преобразования ИКИ можно не только обеспечить высокую точность настройки и самодиагностики, но даже один оптико-электронный канал многоканального устройства 3 позволяет тарировать остальные каналы. При этом регулируют усиление и выбирают положение рабочей точки в ответ на имитацию стандартных термовоздействий.

Согласно рассмотренному в режиме тестирования (блок 16) на излучатели 5 и 9 подаются соответствующие сигналы И_тв, И_т управления с блока 11. В результате этого физически моделируются возможные реальные ситуации в нормальных и экстремальных условиях и проверяется работа всех оптико-электронных блоков и элементов устройства.

В результате нуль-компенсации тестовые сигналы излучателей 5 или 9, задаваемые блоком 11, исходные сигналы из блока 2 разными путями проходят блок 4, фильтры 6, 7, термодатчик 8 и формируются блоком 11. Задаваемый с блока 11 на излучатель 5 или 9 калибровочный поток _ок практически одновременно с основным потоком преобразуется датчиком 8 и соответственно определяет нуль-компенсационный сигнал И_ок(-_ок), характеризующий уточненный контроль с учетом электрических и оптических помех и погрешностей. Используя априорную информацию для конкретной технологии сварки посредством пространственно-управляемой блоком 11 частоты обтюрации в фильтре 6, исключают искажения входны