Процессор неразрушающего контроля Советский патент 1988 года по МПК G01B21/00 

контроля качества и надежности элементов электронной аппаратуры и может быть использовано для неразрушающего контроля качества микросхем или модульных электронных схем, а также для исследования и визуализации тепловых полей.

15, а второй выход 22 генератора 20 развертки соединен также с входом второго порогового элемента 18, при этом угол разворота каналов оптического переходника 9 2х 4(45 -9), где 9 - угол наклона гипотенузной грани призм относительно основания

Изобретение относится к средствам контроля качества и надежности элементов электронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение .томности за счет реализации алгоритма оптимальной обработки по критерию максимального правдоподобия. На телевизионную камеру 10 приходит эталонная волна, несущая информацию о структуре теплового поля эталонного образца, записанную на голограмме 6, и волна, несущая информацию о структуре теплового поля испытьгоае- мого образца 36. Эти волны интерферируют и дальнейгаая их обработка происходит согласно оптимальному алгоритму. Одновременно те же волны ин терферируют на экране 13, где возникает интерферограмма, позволяющая визуально оценить картину отклонений структуры теплового поля испытываемого образца от структуры теплового поля эталонного образца. 2 ил. JO со 13 ел о а 4

Выходы одновибраторов/ 17 и 19 являются выходами процессора.

В основу построения процессора положен критерий максимального правЦель изобретения - повьшение точ- Q параллелепипеда в оптическом блоке 3. ности за счет реализации алгоритма оптимальной обработки по критерию максимального правоподобия.

На фиг.1 представлена функциональ- .ная схема процессора; на фиг.2 - эпю-is доподобия, позволяющий синтезировать ры, поясняющие работу процессора. оптимальный измеритель по входному

Процессор содержит фиг.1) источ- сигналу (а,х,у), где х и у - коорди- ник 1 когере нтного излучения, установ- наты плоскости обработки сигнала. ленные по ходу излучения формирова- При этом оценка, получаемая на вь«о20 Дб процессора, определяется соотношением

YCAJ

и А

тель 2 и оптический блок 3, включающий прямоугольный параллелепипед, состоящий из двух призм треугольного сечения, соединенных по гипотенузной грани, частично отражающей покрытие 4, нанесенное на гипотенуз ную грань, 25 где i - управляемое зеркало 5, расположенное на боковой грани параллелепипеда, голограмму 6, расположенную на боковой грани параллелепипеда напротив управляемого зеркала 5, частично 30 пропускающей отражатель 7, расположенный на верхнем основании параллелепипеда, блок 8 ввода информации СБЕЙ), механически связанный с управляемым зеркалом 5, двухканальный ,, оптический переходник 9 с поглощающими стенками, расположенный за голограммой 6, фотоприемник, состоящий из двух телевизионных камер 10 и 11, установленных соответственно на одном д из выходов оптического переходника 9 и за отражателем 7, амплитудный транспарант 12j установленный между отражателем,7 и телевизионной

камерой 11, экран 13, установленный д- быть записана в виде на другом выходе оптического переходника 9, последовательно соединенные перемножитель 14, интегратор 15, первый пороговый элемент 16, и первый одновибратор 17, второй пороговый элемент 18, второй одновибратор 19, , входом соединенный с выходом второго порогового элемента 18, а выходом - с вторым входом интегратора 15, генератор 20 развертки, первым и вторым выходами 21 и 22 соединенньй с то соответствующими входами телевизионных камер 10 и 11, выходы которых соединены соответственно с первым и

эт;

(1)

величина отличия информативного параметра сигнала на входе схемы оптимальной обработки от эталонного значения параметра 5 .

А j a(x,y)S(x,y,)dx dy, (2)

где S(x ,У ,о) - эталонный сигнал, с которым сравнивается входной сигнал а(х,у); постоянные коэффициенты;

Z - поверхность усреднения .

Поскольку в данном случае сигнал обработки, формируемый на входе голограммы, представляет собой интерференционную картину, которая может записана в виде

а(х,у) B.COS (х,у,7|)+ БО;

(3)

50 где В - амплитуда переменной составляющей;

. Вд - постоянная составляющая; Ф(х,у, Ю-; пространственное распределение фазы.

55

S(x,y, ) В-со8 Ф (x,y,)+BO,

(4)

Выходы одновибраторов/ 17 и 19 являются выходами процессора.

В основу построения процессора положен критерий максимального правпараллелепипеда в оптическом блоке 3.

доподобия, позволяющий синтезировать оптимальный измеритель по входному

эт;

(1)

YCAJ

и А

5 где i - 0 , д

- быть записана в виде то

величина отличия информативного параметра сигнала на входе схемы оптимальной обработки от эталонного значения параметра 5 .

А j a(x,y)S(x,y,)dx dy, (2)

где S(x ,У ,о) - эталонный сигнал, с которым сравнивается входной сигнал а(х,у); постоянные коэффициенты;

Z - поверхность усреднения .

Поскольку в данном случае сигнал обработки, формируемый на входе голограммы, представляет собой интерференционную картину, которая может записана в виде

а(х,у) B.COS (х,у,7|)+ БО;

(3)

0 где В - амплитуда переменной составляющей;

. Вд - постоянная составляющая; Ф(х,у, Ю-; пространственное распределение фазы.

записана в виде

S(x,y, ) В-со8 Ф (x,y,)+BO,

(4)

3141

Подставляя (2) с учетом (4) в (I) и выполняя операцию дифференцирования, получают оптимальньй алгоритм для оценки в виде

. й-А С а(х,у)- В (x,y,7ij

() d xdy о АО

(5)

Согласно оптимальному алгоритму (5) для получения оценки по критерию максимального правдоподобия входной сигнал а(х,у) необходимо умножить на опорный сигнал 8 8 sin (х,у, Дд) и пространственный коэффициент

о

t(x,y) -ду- (х,у, Tig), затем выполнить оп ерацию усреднения и учесть постоянные коэффициенты.

Если осуществить преобразование пространственных функций во временные сигналы, по аналогии с (5)

та

(Т) . (t) ----(|)(t)cl

(6

где ui - коэффициент пропорциональности.

Алгоритм (б) реализуется процессором, приведенным на фиг.1.

Оптический блок 3 явЛ яется монолитным голографическим интерферометром, в котором излучение источника 1 разделяется частично-отражающим покрытием А, нанесенным на общую грань на две водны: опорную 25 и информативную 26. Для получения в интерферометре разноса пространственных частот интерферирующих волн в оптическом блоке 3 общая грань наклонена относительно входной грани на угол 9 45. Это приводит к тому, что информативная волна 26, которая формируется после двухкратного отражения: сначала от общей грани, а затем от левой грани, распространяется под углом 2(45 -0 ) относительно перпендикуляра к левой грани. Опорная волна 25 после двухкратного отражения: сначала от верхней грани параллелепипеда оптического блока 3, а затем от общей разделительной грани призм, распространяется под углом минус относительно перпендикуляра к левой грани. Сле4

довательно, конструкция разделительного параллелепипеда формирует две волны, которые относительно перпендикуляра, восстановленного из левой грани параллелепипеда, имеют равные по величине и противоположные по знаку углы. При этом величина угла между волнами опорной 25 и информативной 26 равна 2 4(45°-6) и полностью определяется углом наклона разделительной грани отноЬительно основания параллелепипеда в оптическом блоке 3.

Равенство углов прихода, волн 25 и 26 опорной на правую плоскость разделительного параллелепипеда оптического блока 3 приводит к тому, что минус первый дифракционный порядок

волны 25 (26) совпа,цает по пространственной частоте с нулевым порядком дифракции волны 26(25), которые образуются за голограммой 6. Если плечи переходника 9 относительно перпендикуляра к левой грани разнести на угол 2 у 4(45 -б), в верхнем

плече переходника выделяются волны, имеющие угол плюс , а в нижнем, имеющие угол минус . Это приводит

к тому, что на телевизионную камеру 10 выделяются только две волны: нуле вой порядок дифракции информативной волны 26 и минус первый порядок дифракции волны 25, который представляет

копию эталонной волны, записанной на голограмме. Аналогично на экране 13 придет нулевой порядок дифракции волны 25 опорной и первый порядок дифракции волны 26 информативной.

Благодаря полному равенству углов прихода опорной и информативной волн на телевизионной камере 10 и экране 13 возникает фазоразностная интерфе- рограмма, в которой и закодирована

информация о контролируемом объекте .

На голограмму 6 записана интерференция опорной и информативной волн для случая, когда на входе БВИ

,8 установлен эталонный образец.

БВИ 8 может быть выполнен, например, из матрицы точечных приемников инфракрасного излучения, что позволяет преобразовать пространственное распределение теплового поля испытываемого образца.

Пропускание по поверхности амплитудного транспаранта 12 пропорцио5

нально производной по информативно- му параметру от фазового распределе- ния интерферограммы на входе голограммы 6 для случая, когда на входе БВИ 8 установлен эталонный образец. Амплитудный транспарант 12 может быт ;смоделирован на макете, либо синте- 1зирован на ЭВМ с выводом на фотопленку.

I Генератор 20 развертки формирует Иа выходе 21 сигналы строчной раз- рертки, а на выходе 22 - сигналы кадровой развертки, которые подаются на соответствующие входы телевизионных |самер 10 и 11, которые выполнены античными и включают, например, ходкой объектив и передающую телевизионную трубку типа видикон. I Процессор работает следующим образом (фиг. 1) .

I Тепловое поле испытываемого образ ijia поступает на вход БВИ 8, где, преобразуясь в сигнал управления, .реформирует управляемое зеркало 5. { злучение когерентного источника 1 (||Ормируется формирователем 2 в вол- ЙУ с плоским фазовым фронтом, которая разделяется в оптическом блоке 3 Ца волны опорную 25 и информативную 6. Волна 25 приходит на голограмму б , сохраняя плоский фазовый фронт, а волна 26 модулируется по простран- С|Твенной фазе управляемым зеркалом 5 И также направляется на голограмму И. Волны 25 и 26 дифрагируют на- го- j orpaMMe 6, образуя шесть порядков, дифракции из которых в оптическом переходнике выделяют две пары волн 27 и 28, которые направляются на вход телевизионной камеры 10, где образуют интерференционную картину. В свою очередь, волны 29 и 20 направляются на экран, где также интерфери рируют.

Пары волн 27 и 28, 29 и 30 имеют одинаковые пространственные частоты так как углы прихода волн 25 и 26

на голограмму 6 равны по величине и

, противоположны по знаку (симметрич-;

ная фракция). Волна 27 представляет собой первый порядок дифракции опорной волны 25, поэтому она является точной копией информативной волны контрольного образца, в то время как волна 28 является прошедшей составляющей (нулевым порядком дифракции) информативной волны 26. Прост ранственное распределение интеНсив46

ности на телевизионной камере 10 является фазоразностной интерференцией информативных волн контрольного и испытываемого образцов. Если фазы этих волн идентичны полная идентичность фазовых фронтов волн 27 и 28 означает полную идентичность тепловых полей испытьгоаемого и контрольного образцов), сигнал с выхода 22 кадровой развертки поступает на вход порогового элемента 18. Последний формирует импульсы 31 в моменты времени превьпиения напряжения кадра над пороговым уровнем U. Импульс укорачивается одновибратором 19 и с его выхода поступает на сброс интегратора 15 и первый выход процессора. Сигнал 32 определяет конец процесса

усреднения.Сигнал 33 с выхода интегратора 15 также поступает на вход порогового элемента 16. Если сигнал на выходе интегратора 15 превысит пороговое значение (т.е. отклонение

параметров контролируемого образца от эталона выше нормы), на выходе порогового элемента 16 появляется сигнал 34, который укорачивается одновибратором 17 и также поступает

на выход процессора. Таким образом, процессор.формирует два выходных сигнала: сигнал 35, который вырабатывается в случае, если параметры контролируемого образца 36 отклоняются от параметров эталона на недопустимую большую величину, и сигнал 32, который сигнализирует об окончании цикла контроля и разрешает заменить контролируемый образец.-Появление

сигнала 35 на выходе процессора является командой Брак,а его отсутствие сигнализирует о исправ- ности контролируемого образца.

На фиг.2 приведены эпюры, поясняющие работу электронной части процессора. Символами и обозначены напряжения в точках п, показанных на фиг..

Если контролируемый образец исправен, на экране 13 возникает равномерное распределение интенсивности интерферирующих волн. При возникновении в контрольном образце локального дефекта на экране 13 в месте, однозначно связанном с. областью возник- ( новения дефекта, возникает изменение интенсивности свечения экрана, что может быть опред-елено визуально.

qxn.t