Способ обнаружения дефектов поверхности Советский патент 1988 года по МПК G01B21/30 

Г

00

00 00

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Цель изобретения - повьшение надежности контроля дефектов путем уменьшения влияния шероховатости контролируемой поверхности.

На фиг,1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - нормированная корреляционная функция коэффициента отражения.

Устройство, реализующее способ, содержит излучатель 1, формирующую , двухщелевую диафрагму 2, первый, фотоприемник 3, расположенный в ходе зеркально отраженного от контролируемой детали 4 луча светового потока, сформированного первой по ходу движения детали 4 щелью формирующей диафрагмы 2, второй фотоприемник 5, расположенный в ходе зеркально отраженного от детали 4 луча светового потока, сформированного второй по ходу движения детали 4 щелью диафрагмы 2, первый усилитель 6, соединенный с выходом фотоприемника 3,второй усилитель 7, соединенный с выходом фотоприемника 5, дифференциальный усилитель 8, входы котор ого соединены с выходами первого 6 и второго 7 усилителей, и пороговый элемент 9, вход которого связан с выходом дифференциального усилителя 8.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность контролируемой детали 4 направляют световой луч от излучателя 1, расщепленный формирующей диафрагмой 2. Зеркально отраженные лучи светового потока регистрируют и преобразуют в электрические сигналы фотоприемниками 3 и 5. Электрические сигналы с фотоприемников 3 и 5 усиливают усилителями 6 и 7 в К и Kj раз соответственно, причем

V

-- Кп, где Ко - коэффициент кор- I

реляции между значениями коэффициента отражения в точках поверхности де 1тали, расположенных на расстоянии, равном расстоянию между лучами на поверхности детали. Сигналы x(t) и y(t) соответственно с выходов усилителей 6 и 7 вычитаются один из другого в дифференциальном усилителе 8 В разностном сигнапе y(t)-x(t) пол0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ностью скомпенсирована коррелированная часть помехи, определяемая шероховатостью поверхности контролируемой детали. Полученный сигнал поступает на пороговый элемент 9, в котором его амплитуда сравнивается с заранее установленным уровнем. При наличии на поверхности детали механического дефекта, некоррелированного с микронеровностями поверхности, образуемыми в процессе изготовления детали, на выходе порогового элемента 9 получают сигнал и по его наличию судят о годности или негодности контролируемой детали.

Способ предназначен для обнаружения механических дефектов типа трещин, царапин, складок, плен, характеристические размеры которых сопоставимы с микронеровностями поверхности. Частота обработки поверхности изделий составляет Кд 0,63 мкм, минимальные характеристические размеры определяемых дефектов составляют:

раскрытие г 0,02 мм;

глубина 5 0,005 мм.

Нормированную корреляционную функцию коэффициента отражения определяют для группы бездефектных однотипных изделий методом статистических испытаний. Для этого исследуемую случайную функцию коэффициента отражения представляют записью множества реализаций коэффициента отражения, полученных предварительно в независимых опытах при одинаковых условиях.

После вычисления нормированных корреляционных моментов коэффициента отражения получают семейство точек, определяющих вид нормированной корреляционной функции коэффициента отражения (кривая I на фиг.2), где приведены и сглаженная по методу наименьших квадратов корреляционная функция (кривая II на фиг.2) и схема проведения эксперимента.

Коэффициент Кр корреляции определяют из корреляционной функции коэффициента отражения света по координатам поверхности контролируемого изделия. Дпя исследуемого класса деталей значения коэффициента Кр корреляции между значениями коэффициента отражения в соседних точках поверхности, отстоящих друг от друга на расстоянии х, составляют:

Для компенсации коррелированной , составляющей шума, определяемой шероховатостью поверхности, необходимо из величины шума в момент времени t вычесть величину шума в момент времени (t - i) с учетом коэффициента КрСТ) корреляции между ними

E(t,ty x(t)- Kx(t -г) , (1)

(t) и(1-) t К 20

i5

де (t, r) - погрешность (величина шума) на выходе дифференциального усилителя;

сигналы шума, определяемые шероховатостью поверхности в точках падения на нее светового луча;

временной сдвиг, определяемый расстоянием между световыми штрихами;

коэффициент преобразо- вания, равный К.,( - коэффициенту корреляции коэффициента отражения.

Учет коэффициента корреляции осуществляется усилением сигналов с выходов фотоприемников 3 и 5 с различ-. ными коэффициентами усиления. Электрические сигналы фотоприемников усиливаются соответственно в Kt и К

К,

раз, атак как их отношение --. равно

KI

коэффициенту Кр корреля1Хии, то таким образом учитывается стохастическая связь между уровнем шумов в различ0

5

0

5

5

0

5

ных точках поверхности контролируемой детали и полностью компенсируется коррелируемая составляющая шумов, определяемых шероховатостью поверхности изделия, увеличивается величина отношения сигнал/шум и повьшается надежность обнаружения дефектов на поверхности детали.

Формула изобретения

Способ обнаружения дефектов поверхности, заключающийся в том, что формируют световой поток, разделяют его на первый и второй световые пучки, каждый из которых направляют на контролируемую поверхность, регистрируют зеркально отраженные контролируемой поверхностью световые потоки, соответствующие первому и второму световым пучкам, преобразуют их в первый и второй электрические сигналы, усиливают их, формируют электрический сигнал, равный разности полученных первого и второго электрических сигналов, по амплитуде которого судят о наличии механических дефектов на контролируемой поверхности,, ;отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, первый электрический сигнал усиливают в К раз, второй электрический сигнал усиливают в Kj раз, коэффициенты К, и Kj усиления выбирают так, что их отношение равно К-, где Кл - коэффициент корреляции между значениями коэффициента,отражения в точках падения на контролируемую поверхность первого и второго световых пучков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения механических дефектов на деталях с оптически грубой поверхностью. Цепью изобретения является повьппение надежности контроля путем снижения влияния шероховатости поверхности контролируемого изделия. Для этого световой поток расщепляют на два луча и направляют на поверхность контролируемой детали. Зеркально отраженные от детали световые потоки регистрируют и преобразуют в электрические сигналы, которые усиливают соответственно в К, и Kj раз, а Kf/K Кр, где Кр - коэффициент корреляции между значениями коэффициента отражения света в точках поверхности детали, расположенных на расстоянии, равном расстоянию между лучами на поверхности детали. 2 нл. i (Л

фup.i

о.г Д4 Oft О.В 1.0 1,г

Фиг.1

Ifr 1.5 f,e 2.0 г.2 Х,пп