МАГНИТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2001 года по МПК G01N27/84 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материала магнитными средствами и может быть использовано в дефектоскопах и устройствах контроля изделий, в которых информация записана с помощью покрытий, содержащих частицы магнитного материала, а также при выявлении дефектов в изделиях из магнитных и немагнитных токопроводящих материалов.

Известно магнитооптическое устройство контроля изделия, содержащее оптически связанные и последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, коллиматор, поляризатор, светоделитель, линзу, магнитооптическую пленку, анализатор и блок регистрации, выбранное нами в качестве прототипа (патент RU N 2047170, М. кл. G 01 N 27/84, 27.10.95, БИ N 30) [1].

Используемая в известном устройстве линза позволяет варьировать размер светового пятна на кристалле магнитооптической пленки, однако приводит к уменьшению использования рабочей апертуры последней. Поэтому для получения полного изображения необходимо увеличивать размер коллиматора и используемой линзы, что приводит к необходимости увеличения всего устройства.

Задачей изобретения является усовершенствование магнитооптического устройства контроля изделия, в котором путем предложенного совмещения линзы и магнитооптической пленки, а также согласования оптической системы устройства без использования коллиматора повышается использование рабочей апертуры магнитооптической пленки. Согласованная оптическая система приводит к уменьшению габаритов устройства, что особенно актуально при контроле изделий в труднодоступных местах.

Поставленная задача решается предложенным магнитооптическим устройством контроля изделия, содержащим оптически связанные и последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, поляризатор, светоделитель, первую линзу, магнитооптическую пленку, анализатор, вторую линзу и блок регистрации, включающий фотоприемник с зарядовой связью, в котором магнитооптическая пленка установлена на первой линзе.

Магнитооптическое устройство может дополнительно содержать светофильтр, оптически связанный с фотоприемником с зарядовой связью.

Нами установлено, что при совмещении первой линзы и магнитооптической пленки, а также когда первая линза отображает источник света в плоскость второй линзы, а вторая линза отображает магнитооптическую пленку на светочувствительную площадку фотоприемника с зарядовой связью, обеспечивается согласование оптической системы устройства, что создает возможность использовать магнитооптическую пленку нужных размеров при уменьшении размеров других элементов устройства и уменьшить габариты всего устройства. Последнее особенно важно при использовании магнитооптического устройства для контроля изделия в труднодоступных местах.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Магнитооптическое устройство контроля содержит источник света 1, который может быть монохроматическим или широкополосным, поляризатор 2, светоделитель 3, первую линзу 4, выполненную плосковыпуклой, на которой приклеена или плотно прижата подложка 5 с магнитооптической пленкой 6, имеющей зеркально-защитное покрытие 7, объект 8, в качестве которого может быть непосредственно исследуемое изделие или магнитная пленка с магнитной копией изображения исследуемого изделия, анализатор 9, вторую линзу 10, блок регистрации 11, включающий фотоприемник с зарядовой связью 12. При использовании монохроматического источника света светофильтр 13 может отсутствовать в устройстве. При использовании широкополосного источника света светофильтр 13 необходим, так как повышает качество изображения за счет устранения зависимости вращения плоскости поляризации в магнитооптической пленке от длины волны света.

Устройство работает следующим образом. Объект 8 плотно прижимают к зеркально-защитному покрытию 7 магнитооптической пленки 6. Свет от источника 1 проходит через поляризатор 2, отражается от светоделителя 3, проходит первую линзу 4, подложку 5 и пленку 6. Отразившись от зеркально-защитного покрытия 7, свет второй раз проходит пленку 6, подложку 5, линзу 4 и светоделитель 3 и через анализатор 9, светофильтр 13 и вторую линзу 10 попадает на фотоприемник с зарядовой связью 12.

Оптическая схема составлена таким образом, что источник света 1 с помощью первой линзы 4 отображается в плоскость второй линзы 10 и вторая линза 10 отображает плоскость магнитооптической пленки 6 в плоскость фотоприемника с зарядовой связью 12, входящего в блок регистрации 11.

Доменная структура в магнитооптической пленке 6 визуализируется с помощью эффекта Фарадея. При отсутствии внешних магнитных полей в датчике обычно присутствует лабиринтная равновесная доменная структура. При воздействии на пленку магнитных полей рассеяния либо непосредственно от дефектов исследуемого изделия, либо от магнитной картины изделия, перекопированной на промежуточный магнитный носитель (например, на гибкую магнитную ленту) лабиринтная структура перестраивается и определенным образом копирует пространственное распределение исследуемого магнитного поля рассеяния. Визуально это распределение наблюдается в блоке регистрации 11.

С помощью предложенного устройства контролировали подлинность заводских номеров на агрегатах автомобиля.

Сначала на магнитную пленку, которая используется для аудио- и видеозаписи, копировали магнитную картину поверхности металла в зоне номерной площадки агрегата автомобиля, находящегося под краской. Затем топографировали поверхность этой пленки магнитооптическим устройством контроля качества изделия, выполненным в виде отдельного блока. Источником света 1 служила миниатюрная галогенная лампочка. Поляризатором 2 и анализатором 9 служили пленочные поляроиды. В качестве магнитооптической пленки 6 использовали выращенную на подложке 5 из гадолиний-галиевого граната Bi-содержащую феррит гранатовую пленку с периодом доменной структуры 16 мм, с нанесенным на нее зеркально-защитным покрытием 7 из нитрита титана. Магнитооптическая пленка 6 размером 16х12 мм (размер пленки определялся размерами цифр, из которых набивался номер агрегата автомобиля) оптическим клеем со стороны подложки 5 была наклеена на плоскую поверхность плосковыпуклой линзы 4, обрезанной по форме магнитооптической пленки, с фокусным расстоянием 25 мм. В качестве светоделителя 3 использовалась стеклянная пластинка толщиной 1,5 мм, с одной стороны которой было нанесено отражающее широкополосное покрытие с коэффициентом отражения 50%, а с другой стороны - широкополосное просветляющее покрытие. Плоскость магнитооптической пленки 6 отображалась в плоскость фотоприемника с зарядовой связью 12 блока регистрации 11, в качестве которого использовалась 1/3 дюймовая телекамера, с помощью линзы 10, в качестве которой использовался миниатюрный объектив с линейной световой апертурой 6 мм. Размеры телекамеры с ввинченным в нее объективом были следующими: длина 35 мм и диаметр 19 мм. Для того, чтобы расходящиеся световые лучи источника света, отраженные от зеркальной поверхности 7 магнитооптической пленки 6, попали в апертуру второй линзы 10, первая линза 4 отображала источник света 1 в плоскость второй линзы 10. В противном случае, если использовать разнесенные в пространстве первую линзу и магнитооптическую пленку, в апертуру второй линзы 10 попадут лучи только от очень маленькой (менее 1 мм в диаметре) зоны магнитооптической пленки 6. Если использовать коллиматор, как в прототипе, то резко возрастут габариты как осветительной системы (световой диаметр коллиматора должен быть не менее 20 мм при освещении магнитооптической пленки указанных размеров), так и объектива (его световой диаметр тоже должен быть не менее 20 мм и при этом фокусное расстояние будет значительно больше, чем у объектива, который используется в устройстве). Габариты использовавшегося устройства 24х36х100 мм. Расчетные габариты устройства по прототипу при размере магнитооптической пленки 16х12 мм не менее 60х120х220 мм.

Для получения контрастной картины на видеокамере перед ней устанавливался сине-зеленый светофильтр 13 СЗС-24, который позволил использовать широкополосный источник света, каким является миниатюрная галогеновая лампочка. Для топографирования объект 8, в качестве которого использовалась магнитная лента с копией магнитной картины поверхности металла, плотно прижимали к магнитооптической пленке 6 устройства. Оказалось, что на некоторых цифрах номера наблюдались следы механической обработки и, кроме того, визуализировалась часть старого номера агрегата автомобиля.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля материала магнитными средствами и может быть использовано в дефектоскопах и устройствах контроля изделий. Магнитооптическое устройство содержит оптически связанные и последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, поляризатор, вторую линзу и блок регистрации. Причем блок регистрации включает фотоприемник с зарядовой связью. Магнитооптическое устройство может дополнительно содержать светофильтр, оптически связанный с фотоприемником с зарядовой связью. Задачей изобретения является согласование оптической системы устройства, которое приводит к уменьшению габаритов устройства. 1 з.п. ф-лы,1 ил.

1. Магнитооптическое устройство контроля изделия, содержащее оптические связанные и последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, поляризатор, светоделитель, первую линзу, магнитооптическую пленку, анализатор, вторую линзу и блок регистрации, включающий фотоприемник с зарядовой связью, отличающееся тем, что магнитооптическая пленка установлена на первой линзе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит светофильтр, оптически связанный с фотоприемником с зарядовой связью.