УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2006 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам для люминесцентного анализа, и может быть использовано для оперативного контроля уровня загрязненности крупногабаритных металлических поверхностей люминесцирующими жировыми загрязнениями (остатками масел, смазок, смазочно-охлаждающих жидкостей), в том числе в полевых условиях, а также при контроле промышленной чистоты изделий машиностроения в механических, сборочных цехах, на складах.

Известен портативный люминесцентный анализатор, содержащий оптическую систему для возбуждения люминесценции, источник света, высокочастотный генератор, оптическую систему для регистрации люминесценции, фотоэлектронный умножитель, умножитель напряжения питания, блок цифровой индикации, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, источник питания. Для удобства эксплуатации все элементы и блоки анализатора размещены в корпусе.

Для работы анализатора осуществляют возбуждение люминесценции, которое производят ультрафиолетовым излучением высокочастотного разряда паров ртути, возникающим в источнике света. Высокочастотный разряд создается высокочастотным генератором. Ультрафиолетовое излучение через оптическую систему, состоящую из светофильтров, фокусируется на образец.

Люминесцентное излучение от образца (изделия) проходит через оптическую систему для регистрации люминесценции и попадает на фотоэлектронный умножитель тока, откуда электрические сигналы поступают на усилитель, далее на аналого-цифровой преобразователь, откуда информация о состоянии поверхности образца (изделия) передается на запоминающее устройство и блок цифровой индикации. Известный люминесцентный анализатор осуществляет измерение интенсивности люминесценции и ее спектральный состав.

См. Патент РФ №2085911, кл. G 01 N 21/64, 1997 г. - наиболее близкий аналог.

В результате анализа конструкции известного люминесцентного анализатора необходимо отметить, что она весьма габаритна (размеры корпуса 690×370×240 мм) и обладает значительной массой, кроме того, использование в известном анализаторе ртутных ламп в режиме постоянного их горения вызывает озонирование воздуха, что недопустимо в ряде производств на промышленных предприятиях.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для люминесцентного контроля, обладающего незначительными габаритами и массой, позволяющего использовать его для работы в затесненных местах, с ограниченным доступом в зону работы, а также работающего в импульсном режиме и без использования ртутных ламп, что увеличивает область применения устройства.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве для люминесцентного контроля загрязнений поверхности изделий, содержащем полый корпус, источник излучения, приемник отраженного от поверхности изделия излучения, выход которого соединен с запоминающим блоком, световые фильтры и пульт управления, новым является то, что устройство снабжено переходным кольцом и вторым источником излучения, корпус выполнен в виде стакана с коническим пояском на наружной поверхности, на котором диаметрально противоположно выполнены два окна для фильтров, один из торцов корпуса имеет возможность контакта с контролируемой поверхностью изделия, а на другом установлено переходное кольцо с окном для светофильтра, на переходном кольце смонтирован приемник излучения, а источники излучения установлены на конической поверхности диаметрально противоположно и под углом друг к другу, каждый напротив окна, синхронизированы друг с другом, причем приемник излучения соединен с монитором, а запоминающий блок через блок считывания информации соединен с модулем обработки и выдачи данных измерения поверхности изделия.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное решение является новым.

Считаем, что сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных технических решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 - функциональная схема устройства;

на фиг.2 - общий вид устройства;

на фиг.3 - корпус.

Устройство для люминесцентного контроля загрязнений поверхностей изделий состоит из полого светозащитного корпуса 1, выполненного в виде стакана, на котором закреплено переходное кольцо 2. Нижний срез стакана, предназначенный в процессе функционирования устройства для контакта с поверхностью изделия, обрамлен полиуретаном.

На корпусе 1 имеется коническая поверхность (поясок) «А», на которой выполнены диаметрально противоположно друг другу боковые окна 3.

На переходном кольце 2 имеется окно 4. Окна 3 предназначены для пропускания возбуждающего ультрафиолетового потока, а окно 4 - для пропускания люминесценции жировых загрязнений поверхности изделия. Окна 3 и 4 закрыты оптическими фильтрами (не показаны).

Устройство содержит как минимум два источника излучения 5, установленных на корпусе 1 диаметрально противоположно друг другу таким образом, что их источники света располагаются напротив окон 3. Для обеспечения одновременного включения (выключения) источников 5 их работа синхронизирована, для чего источники 5 соединены друг с другом кабелем синхронизации (позицией не обозначен).

На верхнем срезе корпуса 1 на переходном кольце 2 установлен приемник 6 люминесцентного излучения, излучаемого контролируемой поверхностью изделия, приемное окно которого расположено напротив окна 4 корпуса 1.

Источники излучения 5 снабжены источниками питания 7, а приемник люминесцентного излучения - источником питания 8.

Управление работой устройства осуществляется от пульта 9 дистанционного управления.

Приемник 6 люминесцентного излучения имеет два выхода, один из которых имеет возможность соединения с монитором 10, а другой - с накопителем данных 11.

Накопитель данных 11 через блок 12 считывания информации может быть подсоединен к модулю обработки и выдачи данных, который может быть выполнен в виде компьютера 13 и принтера 14.

Необходимо отметить, что выполнение всех элементов и блоков устройства является известным, оно не составляет предмета патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрыто.

Так, в качестве источников питания 7 и 8 могут быть использованы алкалиновые батареи стандарта АА или аккумуляторы NR-H3.

В качестве светофильтров выбираются светофильтры для пропускания ультрафиолетового потока длиной волны 300-400 нм (установлены в окнах 3) и для пропускания люминесцентного отражения от поверхности изделия длиной волны 400-700 нм (установлен в окне 4).

В качестве источников 5 излучения могут быть использованы промышленно выпускаемые импульсные фотовспышки, а в качестве приемника 6 люминесценции, монитора 10, накопителя данных 11 - стандартная цифровая камера (например, типа Nikon Coolpix 4500, Nikon 995), имеющая яркий жидкокристаллический монитор TFT (HAST), оптическое и цифровое увеличение, поворотный объектив, позволяющий производить съемку под разными углами, не меняя положения камеры. Данные камеры также имеют возможность сохранения снимков на карте памяти Compact Flash, формат цифровой печати в файл (DPOF), обеспечивающий распечатку изображения в нужной последовательности, минуя компьютер, на принтере, совместимом с DPOF, видеовыход, позволяющий выводить отснятый материал на монитор.

Устройство для люминесцентного контроля загрязнений поверхностей изделий работает следующим образом.

Для обеспечения работы устройства в окна 3 устанавливают необходимые оптические фильтры и монтируют источники излучения. Источники 5 излучения монтируют на конической поверхности «А» корпуса 1 таким образом, чтобы в процессе работы устройства они освещали всю контролируемую поверхность изделия, ограниченную светозащитным корпусом 1, а отраженный поток излучения был бы направлен в окно 4. Сам процесс настройки положения источников 5 излучения известен для специалистов и раскрывать его подробно нет необходимости.

В окно 4 переходного кольца 2 устанавливают фильтр для пропускания люминесценции жировых загрязнений поверхности изделия. Далее переходное кольцо 2 крепят известным образом на верхнем срезе (торце) корпуса 1, а на поверхность кольца монтируют приемник 6 люминесцентного излучения, излучаемого контролируемой поверхностью изделия. Проверяют состояние источников питания 7 и 8. Соединяют приемник 6 излучения с монитором 10 и накопителем данных 11. В случае необходимости накопитель 11 соединяют с блоком 12 считывания информации, а блок 12 - с компьютером 13.

Для определения состояния поверхности изделия корпус 1 с закрепленными на нем источниками 5 излучения, переходным кольцом 2, приемником 6 люминесценции устанавливают на поверхности изделия нижним торцом, обрамленным полиуретаном. С пульта 9 дистанционного управления инициируют работу источников 5 излучения, импульсная лампа каждого из которых одновременно производит световую вспышку энергией в несколько ДЖ, длительностью несколько миллисекунд, мощностью в несколько кВт. Световой поток от каждого источника проходит через фильтры, установленные в боковых окнах 3, которые пропускают только ультрафиолетовую часть излучаемого спектра потока света и облучают исследуемую поверхность, закрытую корпусом 1 от внешних источников света. При наличии на исследуемой точке поверхности изделия загрязнений возникает явление люминесценции. Люминесцирующий световой поток, проходя через окно 4 и установленный в нем фильтр, который пропускает только заданный участок спектра, попадает в приемник 6 излучения, где этот сигнал регистрируется.

Фотографическое изображение люминесцирующего участка выдается на монитор 10 и в накопитель данных 11.

С накопителя 11 информация о состоянии исследуемой поверхности изделия через блок 12 считывания информации поступает на компьютер 13, где осуществляется количественное определение уровня загрязнения.

Далее корпус 1 переносят для контроля следующего участка (точки) исследуемой поверхности изделия. По множеству проведенных измерений на контрольных точках исследуемой поверхности судят об уровне ее загрязнения.

Использование данного устройства позволяет осуществлять контроль наличия жировых загрязнений на исследуемой поверхности изделия (качественный контроль) и определять степень загрязненности поверхности изделия (количественный контроль). Использование вместо ртутного источника освещения как минимум двух синхронизированных безртутных импульсных источников делает устройство безопасным в работе и повышает точность работы, так как расположение источников обеспечивает равномерное облучение исследуемой поверхности. Наличие накопителя данных и небольшая масса корпуса позволяет за короткое время проводить большое количество измерений, осуществлять их автоматическую обработку на компьютере с выдачей результатов измерения оператору.

Устройство для люминесцентного контроля загрязнений поверхностей изделий содержит полый корпус, источник излучения, приемник отраженного от поверхности изделия излучения, выход которого соединен с запоминающим блоком, световые фильтры и пульт управления. Также устройство снабжено переходным кольцом и как минимум одним дополнительным источником излучения. Корпус выполнен в виде стакана с коническим пояском на наружной поверхности, на котором диаметрально противоположно выполнены окна для фильтров. Один из торцов корпуса имеет возможность контакта с контролируемой поверхностью изделия, а на другом установлено переходное кольцо с окном для светофильтра. На переходном кольце смонтирован приемник излучения, а источники излучения установлены на конической поверхности корпуса под углом друг к другу, каждый напротив окна, синхронизированы друг с другом. Кроме того, приемник излучения соединен с монитором, а запоминающий блок через блок считывания информации соединен с модулем обработки и выдачи данных измерения загрязнения поверхности изделия. Технический результат - уменьшение габаритов и массы, позволяющее использовать его для работы в затесненных местах, с ограниченным доступом в зону работы, а также расширение области применения за счет работы в импульсном режиме и без использования ртутных ламп. 3 ил.

Устройство для люминесцентного контроля загрязнений поверхностей изделий, содержащее полый корпус, источник излучения, приемник отраженного от поверхности изделия излучения, выход которого соединен с запоминающим блоком, световые фильтры и пульт управления, отличающееся тем, что устройство снабжено переходным кольцом и как минимум одним дополнительным источником излучения, корпус выполнен в виде стакана с коническим пояском на наружной поверхности, на котором диаметрально противоположно выполнены окна для фильтров, один из торцов корпуса имеет возможность контакта с контролируемой поверхностью изделия, а на другом установлено переходное кольцо с окном для светофильтра, на переходном кольце смонтирован приемник излучения, а источники излучения установлены на конической поверхности корпуса под углом друг к другу, каждый напротив окна, синхронизированы друг с другом, причем приемник излучения соединен с монитором, а запоминающий блок через блок считывания информации соединен с модулем обработки и выдачи данных измерения загрязнения поверхности изделия.