Устройство для обнаружения дефектов поверхностей Советский патент 1993 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к контрольно- сортировочной технике и может быть использовано для автоматической отбраковки массовых изделий с такими поверхностными дефектами, которые нарушают поворотную симметрию рельефа или рисунка, в том числе с дефектами гладкой поверхности.

Цель изобретения - повышение производительности контроля поверхностей.

На чертеже представлена схема устройства для обнаружения дефектов поверхностей.

На транспортере 1 (например роторного типа) равномерно размещены базирующие приспособления 2 для установки контролируемых изделий 3. Направление транспортирования -, перпендикулярно

плоскости чертежа. Над базирующими приспособлениями 2 соосно с ними в одной плоскости жестко закреплены (также на транспортере 1) коллимирующие линзы 4, причем высота их закрепления выбирается таким образом, чтобы проверяемая поверхность находилась в фокальной плоскости линз 4. Диаметр 4 соизмерим с размерами проверяемой поверхности. Остальные составные части устройства размещаются на неподвижном основании (станине). Над транспортером 1 установлен источник 5 света, например, лампа накаливания вытянутой формы, ориентированный вдоль линии транспортирования изделий 3 и имеющий длину не менее длины интервала между центрами коллимирующих линз .4. Высота

СО

о о

со со к

закрепления источника 5 света выбирается таким образом, чтобы обеспечивалось равномерное освещение проверяемой поверхности расфокусированным пучком света. Коллимиру- ющие линзы 4 здесь одновременно служат конденсорами. Между линзами 4 и источником 5 света наклонно закреплен светодели- тельный элемент 6 (например, полупрозрачное зеркало). Сбоку от светоделительного элемента 6 с возможностью вращения (привод и опоры не показаны) закреплена призма 7 Дове, а за ней - объектив 8. Оптическая ось объектива 8 совпадает с осью вращения призмы 7 и параллельна отраженным продолжениям оптических осей коллимирующих линз 4 (а в отдельных положениях транспортера 1 и совпадает с ними). Поперечные размеры призмы 7 Дове и объектива 8 также дрлжны превышать длину интервала между центрами линз 4, а ширина элемента 6 вдоль касательной к линии транспортирования, проведенной в середине зоны контроля, должна быть равна этой длине. В фокальной плоскости объектива 8 размещается многоэлементный фотоприемник 9, конфигурация которого зависит от рельефа конкретных контролируемых изделий 3. Например, в случае контроля звездообразного рельефа возможные дефекты типа отсутствия или повреждения отдельных лучей могут быть выявлены относительно простым фотоприемником из 3...5 фотоэлементов, размещенных в линию от центра изображения.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемые изделия 3 устанавливаются в базирующие приспособления 2 транспортера 1 вне зоны контроля. Транспортер 1 непрерывно перемещает их через зону контроля в зону сортировки. Источник 5 света с помощью линз 4 через светодели- тельный элемент 6 освещает зону контроля, причем освещенные поля двигаются вместе с движением линз 4, Вытянутая форма источника 5 света и, следовательно, освещенных полей обеспечивает их взаимное наложение и непрерывность и равномерность освещения зоны контроля.

По мере прохождения изделий через зону контроля пучки отраженного от них света, сформированные линзами 4, перемещаются по нижней стороне светоделительного элемента 6. При этом за счет равенства межцентрового расстояния линз 4 ширине элемента 6 от последнего может отражаться полностью лишь один из этих пучков, а в момент смены изделий 3 в зоне контроля - частично пучок от входящего изделия 3 и частично пучок от выходящего. Отраженный от элемента 6 пучок света (или

фрагменты сменяющихся пучков) проходит через призму 7 Дове на объектив 8. Предотвращение виньетирования этого расходящегося (объект - неточечный) и одновременно

перемещающегося пучка обеспечивается за счет достаточно больших поперечных размеров призмы 7 и объектива 8. Призма 7 Дове приводится во вращение от отдельного привода. Прошедший через нее пучок света так0 же приобретает вращение с частотой, вдвое большей частоты вращения призмы 7. Вызываемое транспортным движением перемещение входящего в призму 7 пучка света преобразуется ею в круговое движение выхо5 дящего пучка вокруг неподвижной оси. При этом радиус данного кругового движения изменяется от максимума (момент входа изделия 3 в зону контроля) до нуля (середина зоны контроля) и снова до максимума (выход из

0 зоны). Объектив 8 восстанавливает из колли- мированного пучка света вращающееся изо- бражение изделия 3, центр вращения которого не зависит от положения транспортера 1. В момент смены изделий 3 в зоне

5 контроля их вращающиеся изображения плавно заменяются одно другим, не сдвигаясь с места. Фотоприемник 9 и соответствующая электронная схема (не показана) анализируют изображение изделия 3 по за0 данному алгоритму. Например, для контроля звездообразного рельефа должен быть предусмотрен счетчик емкостью, равной числу лучей звезды. Контроль осуществляется за один оборот изображения или полобо5 рота призмы 7 Дове. Должен также формироваться импульс, запирающий схемы на время смены изделий на позиции контроля.

За счет размещения коллимирующих

0 линз 4 до светоделительного элемента 6 (по ходу отраженных лучей) устраняется дрожание изображения из-за вибраций транспортера 1.

За счет размещения линз 4 на транспор5 тере 1 и их небольших (по сравнению с размерами призмы 7 и объектива 8) размеров исключается влияние положения отраженного пучка света на положение центра изображения изделия 3, т.е. обеспечивается

0 неподвижность центра изображения на достаточное для контроля поверхности время. Формула изобретения Устройство для обнаружения дефектов поверхностей с поворотно симметричным

5 рельефом или рисунком, содержащее транспортер для проверяемых изделий, источник света, размещенный над ним, и расположенные по ходу пучка света светоделитель- ный элемент, коллимирующую линзу, призму Дове, закрепленную с возможностью вращения, объектив, оптическая ось которого совпадает с осью вращения призмы, и многоэлементный фотоприемник, о т- личающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, в устройство введены дополнительные кол- лимирующие линзы, при этом общее количество линз равно количеству базирующих приспособлений для установки проверяемых изделий, линзы закреплены в одной плоскости на транспортере соосно с базиру7

0

ющими приспособлениями, а источник света выполнен вытянутым вдоль линии транспортирования, причем продольный размер источника света и поперечные размеры призмы Дове и объектива превышают длину интервала между центрами коллимирующих линз, а ширина светоделительного элемента вдоль касательной к линии транспортирования, проведенной в середине зоны контроля, равна длине указанного интервала.

Использование: для автоматической отбраковки массовых изделий, имеющих нарушения поворотно-симметричного рельефа или рисунка. Сущность изобретения: устройство содержит источник света, размещенный над транспортером для проверяемых изделий, светоделительный элемент, коллимиру- ющие линзы, призму Дове, закрепленную с возможностью вращения, объектив, оптическая ось которого совпадает с осью вращения призмы, многоэлементный фотоприемник. Для повышения производительности контроля в устройстве коллимирующие линзы закреплены на транспортере над базирующими приспособлениями для установки контролируемых изделий, источник света выполнен вытянутым вдоль линии транспортирования, причем продольный размер источника света и поперечные размеры призмы Довей объектива превышают длину интервала между центрами коллимирующих линз, а ширина (вдоль линии транспортирования) светоделительного элемента равна этой длине. Такое выполнение устройства обеспечивает получение и анализ изображений проверяемых поверхностей, вращающихся вокруг неподвижного центра и периодически сменяющихся, во время непрерывного движения транспортера. 1 ил. со С