Устройство для контроля чистоты поверхности цилиндрических объектов Советский патент 1985 года по МПК G06K9/58 

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано для разбраковки и классификации изделий по качеству обработк поверхности, Цель изобретения - повьппение разрешающей способности устройства. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - детализированный фрагмент оптически связанных осветителя, сканистора и анализируемой поверхности. Устройство содержит кольцевой двухстрочный сканистор 1 со строками 2 и 3. На внутреннюю боковую поверхность сканистора 1 нанесен защит ный светопроницаемый слой 4. Анализи руемая поверхность контролируемого объекта 5 освещена осветителем 6. Сканистор 1 электрически связан с коммутатором 7 и блоком 8 обработки электрического сигнала, причем блок 8 соединен с токопроводящими ши нами К и К сканисторных строк 2 и 3 соответственно, а коммутатор 7 с контактами Kj и К делительной шины. Блок 9 перемещения контролируемого объекта механически связан с цилиндрическим объектом 5. Внутренняя поверхность 10 плоского кольца осветителя 6 является рассеивающей, она может быть выполнена из матового стекла и обеспечивает однородную освещенность на поверхности анализируе мого объекта в то время, когда источ ником света выбраны дискретные твердотельные светодиоды 11, размещенные по окружности внутри плоского кольца Kopiryca. Для того, чтобы обеспечить вые окую разрушающую способность устройст ва, боковая поверхность сканистора покрытая светопроницаемым слоем 4, должна составлять с его верхней поверхностью угол jr/4, внутренняя рассеивающая поверхность 10 осветителя 6 - угол я/4. Причем эти две поверхности мевду собой должны составлять угол Til2. соблюдении этих условий угол падения подсвечивающего излучения будет равен углу отражения излучения, Н1есущего информацию об анализируемой Поверхности, реализует ся квазифокусировка без использования специальной оптики. Точность установки поверхности достаточна J7tOO, Сканистор 1 расположен параллельно осветителю 6 в плоскости, составляющей с продольной, осью контролируемого объекта угол oi. Величина угла f выбирается из следующих соображений. Чтобы обеспечить максимальную скорость контроля поверхности, ее необходимо непрерывно перемещать со скоростью VP мимо апертуры фотопреобразователя, роль которой играет внутренняя боковая поверхность сканистора 1. Скорость коммутации сканистора ограничена электрофизическими параметрами сканистора и не превышает величины Vj. Чтобы обеспечить 100%-ную контролируемость поверхности угол d должен удовлетворять соотношениюoi arccoe(), при этом скорость коммутации направлена в сторону перемещения объекта 5. Кольцевой двухстрочный сканистор выполнен в виде р-п-р полупроводниковой структуры. Чередование слоев показано на фиг. 1 штриховкой в разрезе сканистора 1. Регистрируемое излучение падает параллельно плоскостям р-1 переходов. Использование боковой поверхности сканистора позволяет придать фоторегистратору нужную форму поверхности в трехмерном пространстве, например кольцевую. Все операции совмещения, фотогравировки, металлизации, распайки контактов выполняются на верхней и нижней ллоскостях сканнстора 1. Боковая поверхность сканистора никак не экранируется от воздействия света, отражаемого контролируемой поверхностью. Таким образом, разрешающая способность сканистора не меняется по всей окружности кольцевого сканистора. Устройство работает следующим образом. В исходный момент времени включается осветитель 6. На торцовую поверхность сканистора 1 через защитный светопроницаемый слой 4 поступает пространственное распределение освещенности з астков контролируемой поверхности 5, несущее информацию о наличии дефектов. Пространственное распределение носителей тока, созданных светом, преобразуется во временную последовательность электрических сигналов посредством системы коммутации. В первый момент времени начинается поступательное движение контролируемого объекта под действием блока 9 перемещения. Одновременно под действием коммутирующего напряжения начинается последовательный опрос точка за точкой двух строк сканистора. За время сканирования строки Т опрашивается вся длины полукольца L, при этом и к концу интервала времени Т замыкается кольцо я рашиваемых элементов по пер вому сечению. При соответствующем выборе угда следящее сечение вплотную примыкает к предвдущему и в следующий интервал времени Т опрашивается второе кольцо элементов. Опрос продолжается за все время поступательного движения объекта цилиндрической формы. Причиной появления пропусков, конт ролируемой поверхности, т.е. локальjHoro снижеш1Я разрушающей способности, может быть обратный ход коммупилообразного напряжетирутащегония. Оценим потери информации за это время. Опрос одного элемента разрешения сканистора лимитирован величиной 10;с - временем перезарядки емкости р-п-р перехода. Толщина структуры сканистора из соображений механической прочности не может выбираться меньшей 100 мкм. Толщина структуры определяет и разрешение сканистора в направлении электрического сканирования. При длине строки f см число разрешимых элементов равно 100, а время сканирования полукольца , При этом обратный ход коьв«утирующего напряжения может быть уложен в 1/10 элементного времени, т.е. не будет лимитировать однородность разрушающей способности по контролируемому полю.

//

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ЦШШНЦРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее блок перемещений коитролируемого объекта, осветитель и электрически связанные преобразователь, коммутатор и блок обработки электрического сигнала, о тличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, осветитель выполнен в виде плоского кольца, внутренняя поверхность которого является рассеивающей и составляет с его верхней поверхностью угол 1/100, а фотопреобразователь выполнен в виде кольцевого двухстрочного сканистора, на внутренними боковую поверхность которого нанесен заветный светопроницаемый слой, внутренняя боковая поверхность сканистора составляет с его верхней поверхностью угол )7/4tJ/100, оптически связана с рассеивающей поверхностью освежителя и составляет с ней угол / 211/30, при этом сканистор расположен параллельно осветителю в плоскости, составляющей с тфодольной осью «онтролируемого объекта угол oi arccos() где V - скорость перемещения контролируемого объекта, Vjj-скорость коммутации электрического тока со строк сканистора. 2. Устройство по п. 1, отлиW чающееся тем, что кольцевой двухстрочный сканистор выполнен в виде структуры с р-и-р областями, расположенньво в вертикальном направлении, при этом токопроводящие шины расположены на ее нижней поверхности ел и выполнены в внде двух полуколец, а делительная шина - на верхней поверхности структуры в вцде двух электроСП) дов располшьейных по радиусу паралоо лельно зазору между токопроводящими 4i шинами.