Устройство для автоматического контроля оптически отражающих поверхностей Советский патент 1983 года по МПК G01B21/00 

динен с органом управления механизма для перемещения поверхности изде лия. 5. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что зависящий от напряжения формирователь импульсов состоит из порогового выключателя, находящегося у выхода каждого , фотоэлектронного преобразователя, и из датчика импульсов в каждой выходной линии порогового выключателя. бе Устройство по п. 5, отли чающееся тем, что датчик импульсов состоит из электронного выключателя и датчика тактовых импульсов. Q 7. Устройство по пп, 3 и 6, отличающееся тем, что, датчик импульсов состоит из преобразователя напряжения в частоту. 8.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве счетчиков применены обратные предварительно установленные счетчики. 9.Устройство по п. 8, о т л ичающееся тем, что у входов возврата предварительно установленных счетчиков расположена установочная схема, вход которой соединен со всеми выходами зависящих от напряжения формирователей импульсов.

1

Изобретение относится к устройствам для бесконтактного автоматического контроля оптически отражающих поверхностей любых испытуемых изделий, в частности для определения плоскостных погрешностей поверхностей с различными оптическими своствами, и может применяться для автматического аналитического контроля плоских и изогнутых частей поверхностей, отклоняющихся от нормы, а также во многих областях техники, особенно для прЪизводства больших серий нормированных деталей и для контроля качества.

Известно множество технических решений для оценки оптических погрешностей поверхности.

Известен контрольный прибор для ощупывания металлических поверхностей (промышленный образец DE-GM 37392). В зависимости от вида обработки электрических сигналов этот прибор только испытывает проверяемую заготовку на состояние ее, т.е. он проверяет отклонение от стандартных значений или нахождение заготовки в пределах требуемых технических значений.

В заявке DE-OS 1925751 указывается, кроме того, на величину стандартизированных значений. Это необходимо, так как погрешности, находящиеся в пределах определенной величины, для специальных проблем измерения не представляют интереса. Форма выходных измерительных сигналов, их подача и обработка(выложенная заявка DE-OS 2252860 ) реализуются следующим образом.

Проверяемое изделие освещается стабилизированным источником света с линейным фокусом . Для этого используется цилиндрическая- линза в качестве конденсора. Определение измеряемой величины осуществляется строчнообразно расположенным светопроводным кабелем, концы которого, связаны дискретными фотоэлектронными преобразователями. Электрическое напряжение от N освещенных фотоэлектрических преобразователей связывается логической суммирующей схемой, и выдается Н - кратная величина напряжения на выходе измерительного устройства. Таким образом, измеряемая величина идентична кратному суммарному напряжению на выходе.

Известно измерение погрешностей поверхности (выложенная заявка DE-OS 2718086) размерность которых ала по отношению к размерности, расположенной перпендикулярно к ней Поверхность освещается точкообразно и прием отраженных измерительных сигналов осуществляется посредством фотоэлектронных преобразователей. расположенных за щелевой диафрагмой. Недостаток этой методики измерения заключается в том, что она не в состоянии проверять погрешности, распространяющиеся по поверхности любых проверяемых изделий с оптически отражающимися свойствами. Цель изобретения - создание устройства для автоматического выявления плоскостных погрешностей на све тоот-ражающих поверхностях изделий. Задача изобретения - создание новой форк обработки сигналов фо оэлектронных преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического контроля оптически отража ющих поверхностей, содержащем присп собление для строчнообразного освещения поверхности изделия, механизм для перемещения поверхности изделия вдоль строчнообразного освещения, несколько построчно расположенных светопроводящих волокон для приема отраженного с поверхности света, несколько автономных фотоэлектронных преобразователей у выхо да светопроводящих волокон, причем каждое из относящихся к определенному отрезку строки светопроводящее волокно прилегает к одному из фотоэлектронных преобразователей, и эле тронный блок для обработки выходных сигналов фотоэлектронных преобразователей, по пути сигнала между фо тоэлектронными преобразователями и электронным блоком для обработки сигналов расположен зависящий от на пряжения формирователь импульсов, каждый выход которого подключен к одному из фотоэлектронных преобразователей, и электронный блок для обработки сигналов снабжен логической схемой образования электрической связи, расположенной между выходами зависящего от напряжения фор мирователя импульсов, которые соеди нены с любым количеством светопроводящих волокон, размещенных над ря дом расположенными отрезками строки и общей линией сигнализации, блок для обработки сигналов, кроме того содержит электронные счетчики, каждый из которых соединен с.соответствующим выходом зависящего от напряжения формирователя импульсов и соответствующей линией сигнализации В качестве выходного элемента блока для обработки сигналов служит логит ческая схема ИЛИ, выход которой является выходом блока для обработки сигналов.. , Кроме того, зависящий от напряжения формирователь импульсов в каждой выходной линии фотоэлектронного преобразователя состоит из тактового и порогового выключателей, причем тактовый выключатель имеет функцию выключателя и включен вместе с источником напряжения в общую часть всех автономных электрических цепей, каждая из которых состоит из сопротивления и соответствующего фотоэлектронного преобразователя. Тактовый выключатель состоит из электронного выключателя и датчика тактовых импульсов. При этом датчик тактовых импульсов содержит механический привод и механически соединен с органом управления механизма для перемещения поверхности изделия. Кроме того, зависящий от напряжения формирователь импульсов состоит из порогового выключателя, находящегося у выхода каждого фотоэлектронного преобразователя, и из датчика импульсов в каждой выходной линии порогового выключателя. Датчик импульсов состоит из электронного выключателя и датчика тактовых импульсов. Целесообразно выполнять датчик тактовых импульсов из преобразователя напряжения в частоту, В качестве счетчиков можно применять обратные предварительно уста Новленные счетчики. У входов возврата предварительно установленных счетчиков расположена установочная схема, вход которои соединен со всеми выходами .зависящих от напряжения формирователей импульсов. Основным преимуществом изобретения является возможность автоматического контроля погрешностей по всей поверхности относительно простыми средствами. При этом погрешности должны каким-нибудь образом оптически отличаться от окружающего материала поверхности, например степенью отражения, цветом или частотной характеристикой. Таким образом, можно определить различия

в химическом составе или по шероховатости. Световая энергия отраженных сигналов имеет второстепенное значение, так как могут быть применены элементы преобразователя с большой чувствительностью. Кроме ого, предлагаемое устройство характеризуется надежностью в работе, экономным применением оптических и электронных средств. Обеспечивается быстрый и точный контроль поверхности. .

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство е соответствующим электронным блоком ля обработки сигналов.

В оптической части контрольного устройства для освещения плоского

изделия 1 предусмотрен источник 2 света, в ходе лучей которого распоожена цилиндрическая линза 3, в связи с чем поверхность изделия 1 освещается строчнообразно через узкую щель . Отраженный свет воспринимается строчнообразно установленными светопроводящими волокнами Л и передается к автономным фотоэлектрическим преобразователям 5-9. При этом каждый фотоэлектрический преобразователь оптически связан с определенным отрезком строки. Последовательность расположения преобразователей соответствует последовательности расположения светопроводящих волокон над отрезками строки.

Электронная часть контрольного устройства состоит из зависящего напряжения формирователя 10 импульсов и электронного блока 11 для обработки сигналов. Зависящий от напряжения формирователь 10 импульсов

содержит по одному пороговому выключателю 12-16 в каждой выходной линии фотоэлектронных преобразователей SS и замкнутую электрическую цепь для каждого фотоэлектронного преобразователя 5-9. Для каждого преобразователя 5- электрическая

цепь образуется из сопротивления 17 21 в каждой, отдельной электрической цепи, из электронного выключателя 22 с датчиком 23 тактовых импульсов и источником 2k напряжения, Электронный выключатель 22 с датчиком 23 тактовых импульсов и источник. 2 напряжения находятся в общей части всех отдельных электрических цепей. Электронный выключатель 22,

замыкаясь от каждого тактового импульса, кратковременно соединяет источник 24 напряжения с каждой из отдельных электрических цепей. Одна из этих электрических цепей состоит из фотоэлектронного преобразователя 5, сопротивления 17, выключателя 22 и источника 2k напряжения. Световым потоком, протекающим через светопроводящие волокна k, освобождаются свободные электроны от сеточг ного -соединения в преобразователе 5. Преобразователь 5 возбуждается, причем возбуждение зависит от величины светового потока. Если выключатель 22 замыкается, поступает ток от источника 24 напряжения. При разомкнутом выключателе часть израсходованного заряда выравнивается в зависимости от падения света. Когда сила света большая, заряд быстрее исчезаети при следующем цикле замыкания должен течь больший ток чтобы восстанавливать недостающее количество заряДа, и пороговый выключатель 12 срабатывает при большем падении напряжения. При погрешности на поверхности изделия 1 отражение света отличается от нормированной величины, и падение света на фотоэлектронный пре.образователь 5 изменяется таким образом, что пороговый выключатель 12 срабатывает. На выходе появляется цифровой си1- нал, который периодически повторяется с тактовой частотой датчика 23 тактовых импульсов до тех пор, пока погрешность поверхности изделия не охватывается сканирующим лучом.

При непрерывном перемещении изделия 1 количество импульсов дефекта

.. .

соответствует длине дефекта на поверности изделия 1. Чтобы датчик 23 тактовых импульсов и механизм перемещения изделия 1 работали синхронно, предусмотрен датчик 25 скорости, котрый механически соединен с механизмо перемещения изделия и который посылает сигналы скорости, управляющие частотой датчика 23 тактовых импульсов. Имеется возможность применения датчика тактовых импульсов с механическим приводом и соединения механической части с механизмом перемещения изделия. Формирователь 10 импульсов может выполняться таким образом, что в каждой выходной линии последовательно за пороговым выключателем 12-16 находится отдельный датчик импульсов, который состоит из электронного выключателя и датч ка тактовых импульсрв и перекрывает выходной сигнал пороговых выклю чателей 12-16 тактовой частотой. Электронный блок 11 для обработ ки сигналов состоит из. логической схемы 26 для образования электрической связи, электронных счетчиг ков 27, логической связи ИЛИ 2.8 и установочной схемы 29, Логическая схема 26 для образования электрической связи должна связывать соот ветствующие выходные линии формирователя 10 импульсов, которые соответствуют светопроводящим волокнам k, размещенным над расположенными отрезками строки. На чертеже последовательность отрезков строки соответствует расположению выходных линий. Чтобы связать две сосед ние линим, в логической схеме 26 предусмотрены элементы И 30-33. Выходной сигнал появляется на выхо одного из -элементов И 30-33- в том случае, когда одновременно поступает сигнал погрешности по двум со седним линиям. Выходы элементов И 30-33 связаны между собой и соединены с входом электронного счетчика З. Логическая связь трех рядом расположенных выходных линий формирователя 10 импульсов осуи(ествляется элементами И , выходы которых подведены к электронному счетчику Четыре рядом расположенные линии связаны элементами И 39 и 0, и дл логической связи И всех пяти выход ных линий предусмотрен элемент И К элементам И 39 и 0 последовател но включен общий электронный счетчик 2, и выход элемента И 1 соединен с электронным счетчиком 43. Все выходные линии формирователя 1 импульсов соединены через элемент ИЛИ i с электронным счетчиком 5. Это позволяет осуществить обработку данных каждого отдельного отрезка строки светопроводящих волокон k. Каждый из электронных счетчиков 3, 38,2, k, 5 является обратным счетчиком, который предварительно установлен на разли ное значение. Эти установленные зн чения представляют собой заданное 08 количество импульсов, которЫе следует достигать во время счета, чтобы вызывать реакцию. За счет синхронизации со скоростью последовательности тактовых импульсов имеется связь между количеством импульсов дефекта и длиной дефекта. Ширина дефекта определяется по количеству рядом расположенных занятых дефектом отрезков строк. Логическая схема подает различное количество рядом расположенных отрезков строки к разным электронным счетчикам З, 38, 2, , . Чтобы определить предел для допускаемой площади погрешности, нужно лишь (предварительно) установить счетчики З, 38, 42, 3, 5 с различными значениями соответственно упорядоченному- количеству рядом расположенных отрезков строки, К каждой ширине погрешности можно также определить любую заданную длину погрешности. Выходы электронных счетчиков 3, 38, 2, , +5 соединены с логической св-язью ИЛИ 28. Как только один из счетчиков З, 38, 42, 43, 5 считывается до нуля, на выходе логической связи ИЛИ появляется контрольный си|- нал, который вызывает отбор забракованного изделия. Установочная схема 29 использует выходной сигнал элемента ИЛИ для определения наличия сигналов погрешности на выходе формирователя 10 импульсов. Если на выходе его не имеются сигналы погрешности, образуется импульс возврата, который поступает ко всем электронным счетчикам 3, 38, 42, 43, 5 и вызывает установку на предварительно установленное значение, Светопроводящие волокна. 4 могут быть выполнены таким образом что они приспосабливаются к внешней форме данного изделия. Кроме того, эти волокна могут выполняться полукруглыми или кольцеобразными для проверки выпуклых или трубчатых изделий. Процесс перемещения изделий готовится так, чтобы строкой или кольцом охватывалась вся поверхность. Следовательно, изделия могут двигаться вниз и вверх или винтообразно. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики