Устройство для контроля дефектов Советский патент 1988 года по МПК G01N21/88 

00

13

Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля деталей и изделий по внешнему виду.

Цель изобретения - повышение быст- родействия и точности контроля.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит контролируемую деталь 1, источник 2 света, фор- мирующую осветительную систему 3, Фурье-объектив 4, пространственный фильтр 5, полупрозрачные зеркала 6 и 7, блок 8 регулирования яркости источника света, формирователь 9 эта- лонной яркостной области, формирователь 10 дефектной яркостной области, диафрагмы 11 и 12 для выделения точек с максимальной яркостью, фотоде- текторы 13 и 14, нормирователи 15 и 16 и схему 17 сравнения.

Деталь 1 фиксируется во время контроля в строго определенном месте где освещается источником 2 света через формирующую осветительную систе- му 3. Источником света является лампа, светодиод или лазер. У этого источника .регулируется яркость за счет изменения напряжения питания или с помощью управляемых нейтральных све- тофильтров. Формирующая осветительная система 3 предназначена для фор- нярования пучка света, освещающего всю деталь или выбранную часть ее, и состоит из линз, диафрагм и свето- фильтров. Фурье-объектив 4 представляет собой линзу .или объектив, расположенный так, чтобы деталь 1 и пространственный фильтр 5 находились в его фокальных плоскостях.

Пространственный фильтр 5 представляет собой диапозитив, имеющий определенную функцию пропускания (например, -при анализе царапин - минимум пропускания в центре и максимум по краям, а при анализе вмятин и приливов - отверстия в непрозрачной пластине), и пропускает ту часть от- ра кенного от детали сигнала, которая не является общей для эталона и де- фекта. Фильтр 5 конструируется на основе анализа параметров эталонной и дефектной деталей. Полупрозрачное зеркало 6 ответвляет часть прошедшего через фильтр 5 сигнала в блок 8 регулирования яркости, содержащий фотоприёмник и электрическую (усилитель) или механическую (двигатель) схему управления яркостью.

1

Полупрозрачное зеркало 7 разделяет поток света на два потока и направляет в формирователи эталонной 9 и дефектной 10 яркостных областей. Эти формирователи представляют собой наборы оптических элем ентов, собирающих световой поток в соответствующие яркостные области. Например, чтобы сформировать эталонную яркостную область от плоской пластины, достаточно объектива, фокусирующего свет в центр диафрагмы, а чтобы сформировать дефектную область от царапин, надо использовать волоконио-оптичес- кий трансформатор, пространственный фильтр с последуЕощей фокусировкой или зеркальную систему, собирающую свет от царапин в определенную точку диафрагмы.

Диафрагмы -11 и 12 представляют собой непрозрачные пластины с точечным отверстием и служат для выделения из областей точек с максимальной яркостью. Фотодетекторы 13 и 14 (фотодиоды, фототранзисторы, фотоэлектронные умножители и т.д.) предназначены для преобразования светового по тока, прошедшего через диафрагму, в электрический сигнал, который в данном случае пропорционален наиболее информативным частям оптического сигнала от эталонной или дефектной деталей. . Нормирователи 15 и 16 представляют собой регулируемые усилители, коэффициенты усиления которых устанавливаются в соответствии с нормой дефекта (например, в зависимости от количества царапин). Схема 17 .сравнения в простейшем случае представляет собой мостовую схему, в плечи которой включены нормирователи. В этом случае сигнал одной полярности соответствует годной детали, другой - дефектной.

Например, при разбраковке деталей типа полированной пластины с периодическими канавками дефектами являются царапины на ее поверхности, появившиеся вследствие несовершенства технологии, обрабатывающего инструмента и т.д. Диаграммы пространст- венных спектров (сечений) эталонной детали, бракованной и их разности вычисляются графически или с помощью ЭВМ. По этой разности изготавливается пространственный фильтр, в котором два отверстия: одно в центре и одно в виде окружности по периферии.

.3

Устройство работает следующим образом.

Если деталь является эталоном, то оптический сигнал от нее, пройдя через фильтр, на входе формирователей представляет собой пик яркости, который формируется в эталонном канале в более острый, а в дефектном - в острый, но меньший по амплитуде. В эталонном канале этот сигнал проходит через диафрагму 11 с отверстием в центре и после прохождения норми- рователя превращается в сигнал амплитудой А. В дефектном канале этот Сигнал проходит через диафрагму 12 с отверстием на краю и после прохождения дефектного нормирователя превращается в электрический сигнал ампли- тодой Аj. Поскольку на выходе эталонного канала сигнал больше, чем на выходе дефектного, то на выходе схемы сравнения сигнал положительной амплитуды (в данном случае нормирователи имеют одинаковые коэффициенты усиления) ,

Если установлена деталь с дефектом, то сигнал хэт нее, пройдя через пространственный фильтр, формирует на входах формирователей распределение яркости. Пройдя через формирователи и диафрагму- 12 с отверстием на краю, после нормирователей этот сигнал превращается в электрический сигнал амплитудой А. В эталонном канале проходит только центральная часть сигнала, и после нормирователя на схему сравнения подается сигнал литудой А.ч. На выходе Дефектного канала амплитуда получается больше, и поэтому с выхода схемы сравнения получают отрицательный импульс.

Таким образом, по знаку сигнала на выходе схемы сравнения определяется наличие брака, а по соотношению амплитуд - степень дефектности (в данном случае количество царапин).

Введение дополнительных блоков и связей в устройство позволяет получить увеличение быстродействия, так как сигнал через оптические и электрические цепи проходит менее .чем за

68741

Т МКС, и результат можно получить через 1 МКС, т.е. быстрее, чем от оператора, в 10 -10 раз (если считать, g что оператор выполняет эту операцию за 1-10 с). Это же сочетание блоков и связей позволяет увеличить точность контроля, так как исключает оператора из процесса контроля и позволяет

10 анализировать дефект только по информационной составляющей оптического сигнала, что увеличивает отношение сигнал/помеха в несколько раз, а следовательно, повьш1ает, точность контро15 ля.

Ф о рмула изобретения

Устройство для контроля дефектов, 20 содержащее осветитель, расположенные по ходу излзгчения оптические системы для формирования падающего и отраженного излучений, полупрозрачное зеркало для формирования эталонного и из25 мерительного каналов с приемниками излучения,отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия и точности контроля, устройство дополнительно содержит прост30 ранственный фильтр, оптические формирователи эталонных и дефектных яр- костных областей, диафрагмы для вьще- ления точек с максимальной яркостью, нормирователи и схему сравнения, оп-с тическая система для формирования отраженного излучения вьшолнена в виде Фурье-объектива, пространственный фильтр расположен между фурье- объективаьда и полупрозрачным зерка0 лом, оптические формирователи эталонных и дефектных яркостных областей и диафрагмы для вьщеления точек с максимальной яркостью расположены последовательно по ходу излучения

5 соответственно в эталонном и измерительном каналах между полупрозрачным зеркалом и приемником излучения, при этом выход каждого приемника соединен с входом соответствующего норми- 0 рователя, который в свою очередь . соединен с одним из входов схемы ,- сравнения.

Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля дефектов деталей. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия контроля деталей в условиях промышленного производства. Работа устройства заключается в освещении поверхности детали, приеме отраженного сигнала, преобразовании в пространственных составляющих, разделении на эталонный и дефектный каналы, формировании в этих каналах яр- костных областей, присущих эталону и дефекту, вьщелении из этих областей точек с максимальной яркостью, детектировании, преобразовании детектированного сигнала в соответствии с нормой дефекта и сравнении сигналов с выходов каналов, при этом устройство содержит блоки, осуществляющие указанные операции. 1 ил. с (Л с: