Устройство для контроля дефектов плоских поверхностей Советский патент 1989 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при неразрушающем бесконтактном контроле дефектов поверхности прецизионных деталей приборов.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет уменьшения влияния пространственного расположения микронеровностей и фоновых помех на показания приемников излучения.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство содержит источник 1 светового излучения, по ходу излучения которого установлены коллиматор 2, цилиндрические линзы 3 и 4, составная четырехгранная пирамида, состоящая из пирамиды 5 и усеченной пирамиды 6. Боковые поверхности пирамиды 5 выполнены светопоглощающими с параболическим профилем в сечении и на них нанесены частотно-селективные слои 7, причем все они имеют разные диапазоны длин волн пропускания, например, на одну боковую поверхность нанесен слой, отражаю щи и излучение с длиной волны J.,, а излучение с другими длинами волны (3Z,A$ ,Лч ) поглощается светопоглощающим покрытием основной пирамиды, на другую боковую поверхность нанесен частотно-селективный слой, отражающий излучение с длиной волны Яг, на третью - с А3, на четвертую - с Ац. Боковые поверхности усеченной пирамиды 6 выполнены отражающими, с профилем в сечении в виде параболы, фокусное рас стояние которой оптически согласовано с входными торцами световодов 8, выполненных в виде прямоугольных секций. Дополнительная пирамида 6 установлена так, что каждая ее боковая грань размещена напротив одного из входных торцов световодов 8, которые выполнены в виде оптических разделительных фильтров 9, согласованных по диапазонам длин волн пропускания с частотно-селективными слоями 7, расположенными на противолежащих боковых поверхностях пирамиды 5. Выходные торцы световодов 8 оптически связаны с приемниками 10 излучения, которые электрически соединены с блоком обработки фотоэлектрической информации (не показан). Устройство размещено в контролируемой детали 11.

Устройство работает следующим образом.

Луч от источника 1 излучения расширяется коллиматором 2, фокусируется в полосу цилиндрической линзой 3, формируется цилиндрической линзой 4 в световое пятно прямоугольного сечения, которое направляется и фокусируется по периметру контролируемого прямоугольного отверстия детали 11 с помощью четырехгранной пирамиды 5, причем каждая боковая поверхность пирамиды 5 отражает на соответствующую грань контролируемого отверстия излучение с длиной волны, зависящей от характеристики частотно-селективного слоя, нанесенного на нее. Так, на одну грань контролируемого отверстия направляется излучение с длиной волны ./Ц, на другую - с-Ла, и т.д. Рассеянный на дефектах световой поток частично воспринимается соответствующими секциями блока

световодов 8, частично отражается в направлении других граней контролируемого отверстия, создавая фоновый световой поток, и частично собирается на отражающих боковых поверхностях дополнительной пираг миды 6, которыми направляется в соответствующие световоды 8. Вследствие того, что входные торцы световодов 8 выполнены в виде оптических разделительных фильтров 9, т.е. пропускают в световод излучение только с определенной длиной волны, то в каждый

0 из световодов проходит излучение, отраженное только от одной грани контролируемого отверстия. Например, в световод, размещенный напротив боковой поверхности пирамиды 5 с частотно-селективным слоем 7, отра5 жающим излучение с длиной волны Л, проходит излучение только с такой же длиной волны, а с длинами волн Я., А$, -ч отражается. Это дает возможность исключить попадание в данный световод светового излучения, отраженного от других граней конт0 ролируемого отверстия, т.е. фоновой засветки, которая снижается чувствительность и точность устройства. Наличие дополнительной пирамиды 6, боковые поверхности которой собирают часть светового рассеянного излучения и направляют его в световоды 8,

5 дает возможность уменьшить влияние на точность измерений профиля микронеровностей, т.е. снизить вероятность ошибки при преимущественном направлении отражающих поверхностей микронеровностей.

0

Поступающее по световодам 8 световое излучение преобразуется в фототок приемниками 10 излучения и обрабатывается в бло ке обработки информации.

Работоспособность устройства проверялась на макетном образце с двумя частотно- селективными слоями, нанесенными на противоположные поверхности пирамиды, которые были выполнены в виде зеркал с волно5о вой селекцией из-за напыленного металли- .ческого слоя. Одно из них отражало свет с длиной волны 800 нм, другое - 880 нм. В качестве разделительных фильтров перед входными торцами световодов были установлены светофильтры, пропускающие со55 ответственно 800 и 880 нм. Можно выполнить разделительные фильтры и в виде комбинации диэлектрических пленок, наклеенных на входные торцы световодов.

1476358

34

Формула изобретенияние которой оптически согласовано с вход- Устройство для контроля дефектов плос-ным торцом соответствующего световода, на ких поверхностей по авт. св. № 1180764,боковые поверхности верхней части пира- отличающееся тем, что, с целью повыше-миды нанесены частотно-селективные слои с ния точности контроля, четырехгранная пи-5 различными диапазонами длин волн пропус- рамида выполнена составной, причем боко-кания, а входные торцы световодов выполне- вые поверхности усеченной части пирами-ны в виде оптических разделительных фильт- ды, расположенные напротив входных тор-ров, согласованных по диапазонам длин волн цов световодов, выполнены с профилем в се-пропускания с соответствующими частотно- чении в виде параболы, фокусное расстоя- селективными слоями.

Изобретение может найти применение при неразрушающем бесконтактном контроле дефектов поверхности прецезионных деталей приборов. Цель изобретения - повышение точности измерений. Луч от источника излучения 1 расширяется коллиматором 2, фокусируется линзами 3 и 4 в световое пятно прямоугольного сечения, которое четырехгранной пирамидой 5 направляется и фокусируется по периметру прямоугольного отверстия детали 11, причем каждая боковая сторона пирамиды 5 отражает на соответствующую грань контролируемого отверстия излучение с длиной волны, отличающейся от других. Это достигается с помощью частотно-селективных слоев 7, нанесенных на боковые поверхности пирамиды 5. Рассеянное на дефектах световое излучение воспринимается соответствующими секциями блока световодов 8, причем часть излучения в световоды попадает после отражения от боковых поверхностей дополнительной пирамиды 7. Так как входные торцы световодов 8 выполнены в виде оптических разделительных фильтров 9, то в каждый световод проходит излучение только одной длины волны. Приемники излучения преобразуют излучение в фототок, который поступает в блок обработки информации. 1 ил.