Способ обнаружения дефектов поверхности Советский патент 1986 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к йонтроль- но измерительной технике и может быть использовано для обнаружения механических дефектов на деталях с оптически грубой поверхностью.

Целью изобретения является повышение надежности контроля путем снижения влияния шероховатости поверхности контролируемого изделия на величину сигнала.

На чертеже представлено устройст- .во, реализующее способ.

Устройство включает осветитель 1, задающую диафрагму 2, полупрозрачное

поверхности контролируемой детали. Полученный сигнал подается-на пороговый элемент 10, в котором его амплитуда сравнивается с заранее ус- 5 тановленным уровнем. При наличии на поверхности изделия механического дефекта, некоррелированного с микро- неровностями поверхности, образуемыми в процессе изготовления изделия, О на выходе порогового элемента 10 получают сигнал S (t) и по его наличию судят о годности или негодности контролируемого изделия.

В связи с тем, что по предлагае зеркало 3, объектив 4, фотоприемН 5,15 мому способу компенсируется коррелиподключенный к входу усилителя 6, линию 7 задержки и масштабный преобразователь 8, входы которых соединены с выходом усилителя 6, а выходы - с входами дифференциального усилителя 9 для вычитания сигналов, пороговый элемент 10 и контролируемое изделие 11. I

Способ осуществляется следующим

образом.

Для контролируемых изделий предварительно каким-либо методом, например методом статистических испытаний, определяют корреляционную функцию- коэффициента отражения по координатам исследуемой поверхности.. На по- Ъерхность вращающегося или перемещаемого линейно с постоянной скоростью контролируемого изделия 11 направляют от осветителя сформированным диафрагмой 2 и объективом 4 световой пучек, который,отражаясь от изделия 11, направляется полупрозрачным зеркалом на фотоприемник 5. Сигнал фотоприемника 5 усиливается усилителем 6 до величины X (t) и подается на электрическую линию 7 задержки с временем задержки X и одновременно на масштабный преобразователь 8 с коэффициентом преобразования К, величина которого равна коэффициенту корреляции между случайными величинами коэффициентов отражения в точках поверхности изделия, расстояние между которыми определяется скоростью перемещения (вращения) изделия и временем задержки сигнала Т. Сигналы с линии 7 задержки и преобразователя 8 вычитаются в дифференциальном усилителе 9 и на выходе получают сигнал, в котором полностью скомпенсирована коррелированная часть помехи, определяемая шероховатостью

20

35

40

45

50

55

рованная составляющая шумов, определяемых шероховатостью поверхности изделия, увеличивается величина отношения сигнал-шум и повьшгается надежность, обнаружения дефектов на поверхности изделий.

Пример. Способ реализуют в макете для контроля механических

25 дефектов поверхности, стальных изделий, изготовленных на автоматических роторных линиях вытяжными операциями. Габаритные размеры изделий: диаметр d . 6 .мм, длина - 60 мм, час30 тота обработки поверхности Rcu 0,63 мкм..

Корреляционную функцию коэффициента отражения света по координатам . поверхности контролируемого изделия определяют методом статистических испытаний. Для этого исследуемую случайную функцию коэффициента от- ражения представляют записью множества реализаций коэффициента отражения, полученных в независимьгх опытах при одинаковых условиях. Для эксперимента берут случайную выборку изделий объемом 50 штук..Для каждой реалезации получено 60 значений коэффициента отражения поверхности изделия с шагом 50 мкм. После вычисления нормированных корреляционных моментов коэффициента отражения получают семейство точек, определяющих вид нормированной корреляционной функции коэффициента отражения. Коэффициент корреляции Кр для данных изделий между значениями коэффициента отражения в соседних точках изделия, отстоящих друг от друга на расстоянии ДХ,составляет для данного класса деталей значения, приведенные в таблице.

39568 ,

поверхности контролируемой детали. Полученный сигнал подается-на пороговый элемент 10, в котором его амплитуда сравнивается с заранее ус- 5 тановленным уровнем. При наличии на поверхности изделия механического дефекта, некоррелированного с микро- неровностями поверхности, образуемыми в процессе изготовления изделия, О на выходе порогового элемента 10 получают сигнал S (t) и по его наличию судят о годности или негодности контролируемого изделия.

В связи с тем, что по предлагае

рованная составляющая шумов, определяемых шероховатостью поверхности изделия, увеличивается величина отношения сигнал-шум и повьшгается надежность, обнаружения дефектов на поверхности изделий.

Пример. Способ реализуют в макете для контроля механических

дефектов поверхности, стальных изделий, изготовленных на автоматических роторных линиях вытяжными операциями. Габаритные размеры изделий: диаметр d . 6 .мм, длина - 60 мм, частота обработки поверхности Rcu 0,63 мкм..

Корреляционную функцию коэффициента отражения света по координатам . поверхности контролируемого изделия определяют методом статистических испытаний. Для этого исследуемую случайную функцию коэффициента от- ражения представляют записью множества реализаций коэффициента отражения, полученных в независимьгх опытах при одинаковых условиях. Для эксперимента берут случайную выборку изделий объемом 50 штук..Для каждой реалезации получено 60 значений коэффициента отражения поверхности изделия с шагом 50 мкм. После вычисления нормированных корреляционных моментов коэффициента отражения получают семейство точек, определяющих вид нормированной корреляционной функции коэффициента отражения. Коэффициент корреляции Кр для данных изделий между значениями коэффициента отражения в соседних точках изделия, отстоящих друг от друга на расстоянии ДХ,составляет для данного класса деталей значения, приведенные в таблице.

лх,

MM

О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Контролируемое изделие, помещен- нее на роликовые призмы, приводят во вращение с угловой скоростью w. На поверхности изделия формируют тонкий световой штрих. В устройстве применяют лампу накаливания СЦ-60, объектив ОМ-12.. Ширина щели диафрагмы составляет а 0,03 мм. В качестве масштабного преобразователя исполь- эуют прецизионный потенциометр, позволяющий плавно изменять величину коэффициента преобразования. Выбор величины коэффициента преобразования определяется значением времени задержки электрического сигнала и скоростью вращения изделия. В макете реализована скорость вращения изделия Со .300 об/мин, постоянная времени линии задержки составляет 1 мкс. Коэффициент преобразования масштабного преобразователя для этих значений составляет К 0,54. В предлагаемом способе существенно увеличено отношение, полезного сигнала к шуму, чем повышена надежность обнаружения дефектов типа царапины, трещины, забоины на поверхности контролируемых изделий.

39568

Формула изобретения

Способ обнарз жения дефектов поверхности, заключающийся в том, что направляют на контролируемую поверх5 ность световой пучок, регистрируют отраженный световой поток и по амплитуде электрического сигнала с фотоприемника судят о наличии на поверхности контролируемого изделия механи10 ческих дефектов, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения на- . дежнос ги контроля, перед проведением .указанных операций определяют корреляционную функцию коэффициента от15 ражения по координатам поверхности контролируемых изделий, а при регистрации электрический сигнал фотоприемника задерживают . на время .-. с и параллельно подвергают масштабному

20 преобразованию с коэффициентом преобразования К, равным коэффициенту корреляции между величиной коэффициента отражения на освещенном световым пучком участке изделия, соответ25 ствующем его положению в момент времени (t-t), и величиной коэффициента отражения на участке, соответствующем положению изделия в мЬмент времени t, причем указанные величины.

30 вычисляют из ранее определенной корреляционной функции, затем вычитают из задержанного сигнала масштабно- преобразованный сигнал и по.амплитуде разностного сигнала судят о наличии на поверхности контролируемого

35

изделия механических дефектов.

c(r;{xC г tдf ;

ВНИИПИ Заказ 3388/42

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 77-8

Подписное

Способ обнаружения дефектов поверхности относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для обнаружения механических дефектов на деталях. С целью по- вьшения надежности контроля о наличии дефекта судят по сигналу, полученному при вычитании из сигнала, задержанного на время t, масштабнопре- образованного сигнала, причем коэффициент преобразования определяют из значений корреляционной функции коэф-; фициента отражения по координатам не- следуемой поверхности. 1 ил., 1 табл. о & ел а 00