Устройство для контроля геометрических характеристик объекта Советский патент 1978 года по МПК G01B11/02 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, для контроля геометрических характеристик объекта.

Известно визуальное устройство для контроля геометрических характеристик объекта, основаииое на инерционности человеческого зрения, т. е. способности сетчатки задерживать образы на непродолжительное время, и содержащее источник света, светоделительHvio систему и регистрирующий узел - глаз 1 Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство для контроля геометрических характеристик объекта, содержащее последовательно установленные источник когерентного поляризованного света, обтюратор, светоделительную систему, делящую световой поток на два пучка, на пути одного из которых располагается объект (фото- или рентген снимок объекта), а на пути другого - эталон (эталонный снимок), регистрирующий узел (фотоумножители, видиконы) и компаратор. На пути каладого пучка установлена линза, фокусирующая свет в области пространственного фильтра. На регистрирующий узел поступает свет, прощедщий через всю оптическз ю схему устройства. В компараторе обнаруживаются любые различия в выходных сигналах, наприме})/, с фотоприемников 2.

Недостатком известного устройства является невозможность выделения в оптической форме только разности геометрических характеристик объекта и эталона (т. е. самого дефекта) без выделения остальных геометрических характеристик (контуров, структуры и т. д.). Это вызывает трудности при мащинном описании и выявлении дефектов в автоматизированных системах контроля. Так, например, для выделения дефекта из имеющихся в наличии образов объекта и эталона необходимо составить математические описания геометрических характеристик объекта и эталона и найти их разность. Нричем математическое описание самого дефекта гораздо меньще по объему и занимает меньще времени, чем описание объекта и эталона. Данный недостаток не позволяет зафиксировать, например, с помощью фотоаппаратуры дефект без фиксации геометрии образца и эталона, что производительность контроля дефекта поверхности объекта.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что, с целью повышения производительности контроля дефектов поверхности объекта, оно снабжено поляроидом, расположенным на пути одного из пучков лучей и поворачивающим плоскость поляризации на 90°,

я последовательно установленными оптической системой совмещения световых пучков преобразователем эллиптически поляризованного света в плоско-поляризованный и анализатором поляризованного света.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного плоско-поляризованного света (лазер), светоделительную систему, состоящую из призмы 2 или полупрозрачного зеркала и зеркала 3 и делящую световой поток на два пучка, на пути одного из которых располагается исследуемый объект 4, а на пути другого - эталонный объект 5, поляриод 6, поворачивающий плоскость поляризации на 90°, установленный на пути одного из пучка лучей, оптическую систему совмещения световых пучков, состоящую из призмы 7 (или полупрозрачного зеркала) и зеркала 8, преобразователь 9 эллиптически поляризованного света в плоско-поляризованный (например, компенсатор Солейля), анализатор 10 и регистрирующий узел -экран 11 или фотоаппаратура 12.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 когерентного плоскополяризованного света (лазер) расщепляется на два пучка лучей призмой (или полупрозрачным зеркалом) 2 и зеркалом 3, и одним пучком освещается исследуемый объект 4, а другим - эталонный объект 5. На пути одного из пучков лучей имеется поляроид 6, поворачивающий плоскость поляризации на 90°. Далее свет поступает на оптическую систему совмещения -световых пучков, состоящую также из призмы (или полупрозрачного зеркала) 7 и зеркала 8. Система, состоящая из зеркал 3 и 8 призм 2 и 7 и поляроида 6, составляет двухлучевой интерферометр, в один из лучей которого помещается объект 4, в другой - эталон 5. Интерферированный свет эллиптически поляризован и преобразуется в плоскополяризованный свет посредством преобразователя 9 (например, компенсатора Солейля). Анализ света производится с помощью анализатора 10. Световой образ фиксируется на экране 11 либо с помощью фотоаппаратуры 12.

При полной идентичности геометрических характеристик объекта 4 и эталона 5 свет на выходе интерферометра полностью интерферирует и полностью эллиптически поляризован. Преобразователем 9 свет полностью преобразуется в плоско-поляризованный и при скрещении плоскости поляризации света и оптической оси анализатора 10 экран 11 остается темным.

При малейшем расхождении (дефекте) геометрических характеристик объекта 4 и эталона 5 свет на выходе интерферометра эллиптически поляризован не полностью. В месте

расхождения (дефекте) геометрических характеристик присутствует плоско-поляризованная составляющая света, плоскость поляризации которой, после прохождения преобразователя 9 не совпадает с плоскостью поляризации света в местах идентичности геометрических характеристик. Это расхождение анализируется анализатором 10 и на экране 11 в месте расхождения появляется светлое пятно, полностью соответствующее геометрическому образу дефекта. Это расхождение фиксируется фотоаппаратурой.

Анализироваться может неподвижный объект, однако можно сделать несколько фотоснимков (рентген - и т. п. снимков) какоголибо объекта или нескольких объектов на производственном конвейере, причем эти снимки делаются на движущуюся и последовательно обрабатываемую пленку, которая пропускается через описываемое устройство для анализа.

Выделение разности геометрических характеристик (самого дефекта) в оптической форме позволяет производить математическое

описание дефекта, не выявляя математических описаний объекта и эталона, которые во много раз превосходят по объему математическое описание дефекта. Математическое описание дефекта позволяет с помощью ЭЦВМ опознать его (выявить конкретный дефект). Это способствует повыщению достоверности распознавания дефекта

Формула изобретения

Устройство для контроля геометрических характеристик объекта, содержащее последовательно установленные источник когерентного поляризованного света, светоделительную

систему, делящую световой поток на два пучка, на пути одного из которых располагается объект, а на пути другого - эталон и регистрирующий узел, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности

контроля дефектов поверхности объекта, оно снабжено поляроидом, расположенным на пути одного из пучков лучей и поворачивающим плоскость поляризации на 90°, и последовательно установленными оптической системой

совмещения световых пучков преобразователем эллиптически поляризованного света в плоско-поляризованный и анализатором поляризованного света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 1307371, кл. G 01В 11/00, 1973.

60 2. Патент Великобритании № 1293348, кл. G 01В 15/00, 1972.

X

4i

1

v