Устройство для контроля качества поверхности и формы проекции изделий Советский патент 1979 года по МПК G01B19/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для использования в системах контроля качества поверхности и формы проекции изделия, например проекции пластин полупроводниковых материалов.

Известно устройство для контроля качества поверхности, основанное на методе сканирования, содержащее сканирующий датчик информации, узлы определения наличия дефектов на поверхности движущегося изделия и соответствующие формирователи сигналов. Это устройство определяет наличие на поверхности изделия дефектов типа царапин, трещин за счет разного оптического отражения падающего пучка света от элементов поверхности с дефектами и без них .

Однако это устройство не рещает задачи контроля формы и геометрических размеров изделия.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля качества поверхности и формы проекции изделий, содержащее сканирующий датчик информации, состоящий из сканирующего микроскопа, разлагающего проекцию изделия на строки, генератора импульсов и формирователей импульсов, соединенный с указанным датчиком счетчик длины строки, счетчик строк с выходным переключателем порога и узел для выработки сигналов о годности и негодности изделия ,2.

Это устройство позволяет контролировать качество поверхности и проекцию изделия, имеющего форму прямоугольника или квадрата. Однако на практике часто встречаются изделия с проекциями, имеющими вид трапеций, прямоугольных и равнобедренных треугольников и т. п., т. е. проекции, у которых длина строки,сканирования монотонно изменяется от строки к строке. Контроль таких проекций изделий при помощи известного устройства невозможен, так как в этом устройстве порог переполнения счетчика длины строки не изменяется от строки к строке, т. е. длина строк одной проекции изделия принята постоянной.

С целью контроля проекции изделия, длина строк разложения которой монотонно изменяется от строки к строке, предлагаемое устройство снабжено блоком изменения уставки счетчика длины строки, выполненным в виде элемента управления и многоразрядного коммутатора на два входных направления, в котором информационные входы одного направления соединены с соответствующими выходами счетчика строк, информационные входы другого направления - с соответствующим входом элемента управления, выходы - с соответствующими входами счетчика длины строки, управляющий вход - с выходом датчика, служащим для подачи сигнала о конпе строки, а счетный вход счетчика строк соедпнеп с выходом переполнения счетчика длины строки. На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит сканирующий датчик 1 информации, разлагающий проекцию изделия на строки, соединенный с ним счетчик 2 длины строки, счетчик 3 строк с выходным переключателем 4 порога, узел 5 для выработки сигналов о годности н негодности изделия, соединенный с датчиком 1 и переключателем 4, блок 6 изменения уставки счетчика 2 длины строки, а также цепи сброса устройства в исходное состояние, содержащие элементы ИЛИ 7 и 8 и элемент 9 задержки и унравляемые сигналом «Сброс, подаваемым на вход элемента ИЛИ 7. Датчик 1 информации содержит построчно сканирующий микроскоп 10 н генератор 11 импульсов, включаемые снгиалом «Пуск, формирователь 12 импульсов, сигнализирующих о конце строки, формирователь 13 информационных импульсов, формирователь 14 имнульсов, фиксирующих коиец сканироваиия, и формирователь 15 импульсов, фиксирующих наличие дефекта. Узел 5 для выработки сигналов о годности и негодности изделия содержит триггер 16 и два элемента И 17 и 18 с выходами «Годен, «Не годен соответственно. Блок 6 выполнен в виде элемента 19 управления и многоразрядного коммутатора 20 на два входных направления. В коммутаторе 20 информационные входы одного направления еоединены с соответствующими выходами счетчика 3 строк и управляются выходом У элемента 19 управочеиия, а информацнониые входы другого направления соединены с выходом X элемента 19 таким образом, чтобы записать в счетчик 2 некоторое постоянное число, например, число 2, где k - целое неотрицательное чнсло; (п -количество двоичных разрядов в счетчике 2). Выходы коммутатора 20 соединены поразрядно с соответствующнми входами счетчика 2 длины строки. Элемент 19 управления выполнен так, что импульс на его выходе X появляется с задержкой относительно импульса на его входе, а импульс на его выходе У ноявляется с задержкой относительно импульса на его выходе X. Управляющий вход блока 6, являющийся входом элемента 19, соединен через элемент ИЛИ 8 с выходом датчика 1, служащим для подачи сигнала о конце строки, счетный вход 21 счетчика 3 строк соедииен с выходом 22 переполнения счетчика 2 длины строки. Устройство работает следующим образом. Внешним сигналом «Сброс устройство устанавливается в исходное состояние. При этом сигнал сброса через элемент ИЛИ 7, элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 8 устанавливает в исходное нулевое состояние счетчик 2 и 3, триггер 16 и, кроме того, через элемент ИЛИ 8 поступает на управляющий вход блока 6 изменения уставки счетчика 2, т. е. на вход элемента 19 управления. Вслед за этим сигналом с выхода X элемента 19 в счетчик занишется число, напрнмер, 2, заданное коммутатором 20. По сигналу с выхода У элемента 19, поступающему с задержкой относительно сигнала на выходе X, запись в счетчик 2 из счетчика 3 через коммутатор 20 ie будет пронзведеиа, так как счетчик 3 находится в исходном нулевом состоянии, в которо.м его выходы блокируют соответствующее входное нанравление коммутатора 20. В исходном состоянии устройства сигналы на его выходах «Годен, «Не годен отсутствуют. Но внегпнему еигналу «Пуск включаются сканирующий микроскоп 10 н генератор 11 импульсов, которые иоступают на синхронизирующие входы формирователей 12-15. Во время сканирования микроскопом 10 одной строки иа выходе формирователя 13 появляются информационные импульсы, каждый из которых соответствует одному элементу разложения в строке. Эти импульсы с выхода формирователя 13 поступают на счетный вход счетчика 2 длины строки, в котором формируется число, равное сумме количества поступивших импульсов и числа, установленного прн помощи блока 6. По окопчании сканирования очередной строки микроскопом 10 последний вырабатывает сигнал о конце строки, который через формирователь 12 и элемент ИЛИ 8 поступает на вход установки нуля счетчика 2 и на вход элемента 19 управления блоком 6. Еели количество импульсов, иоступивших в счетчик 2 за время скаиировання строки, равно заданному числу, ианример в данном случае после сканирования первой строки числу (), то перед появлением сигнала о конце строки на выходе формирователя 12 с выхода 22 счетчика 2 на счетный вход 21 счетчика 3 поступает импульс пееполнения, который увеличивает содержиое счетчика 3 на единицу. Тогда импулье, оответствующий концу строки, сначала чеез формирователь 12 и элемент ИЛИ 8 станавливает в нуль счетчик 2, носле этоо через элемент 19 и коммутатор 20 запиывает в счетчик 2 по сигналу X констану 2, а затем по сигналу У - содержимое четчнка 3, которое после сканирования

Каждой строки должно быть равно количеству сканированных строк.

Таким образом, по окончании сканирования очередной строки в счетчике 2 оказывается записанным в результате действия сигналов с выходов X ti Y элемента 9 число, равное , где С - количество сканированных счрок. Это число онределяет иорог переполнения счетчика 2, иснользусмый при подсчете длины следующей строки и равный (2п-21 -С).

После окончания сканирования очередной строкн микроскоп 10 осуществляет сканирования следующей строки, при подсчете длины которой норог переполнения счетчика 2 увеличивается на единицу нри помощи счетчика 3 и блока 6 описанным выше способом. Это позволяет контролировать проекцию изделий, длина которой монотонно изменяется от строки к строке.

В случае нарушения требуемой геометрии проекции изделия, например, если длииа контролируемой строки меньше зада 1ной, к моменту ноступлепия с выхода формирователя 12 сигнала о конце строки счетчик 2 не переполняется, и вследетвие этого состояние счетчика 3 не изменяется, а в счетчик 2 записывается нредыдущее исходное значение. Поэтому длина следующей строки контролируется по заведомо больщему значению порога переполнения. При этом к моменту окончания сканирования этой строки ечетчик 2 снова не переполняется и содержимое счетчика 3 опять не изменяется. Таким образом, при нарушении требуемой геометрии проекции изделия в счетчике 3 к моменту окончання сканирования всех строк окажется записанным число, которое меньше заданного количества строк разложения проекции изделия. В этом случае с выхода переключателя 4 порога счетчика 3 на соответствующие входы элементов И 17 и 18 узла 5 нодан запирающий потенциал. В результате этого при поступлении на другие входы элементов 17 и 18 импульса, соответствующего окончанию сканирования всех строк, от формирователя 14 на обоих выходах «Годен, Не годен не будет имнульсов.

Если требуемая геометрия проекции изделия не нарушена, то к моменту окончання сканирования всех строк число в счетчике 3 будет равно заданному количеству строк разложения проекции изделия и с выхода переключателя 4 порога счетчнка 3 на соответствующие входы элементов И 17 н 18 узла 5 постунает разрешающий потенциал. В результате этого при поступлении импульса, соответствующего окончанию сканирования всех строк, от формирователя 14 на другие входы элементов 17 и 18 на

одном из выходов «Годен или «Не годен появится нмнульс. При этом, если за время сканирования всех строк на выходе формнровате тя 15 не появилось нн одного импульса, соответствующего поверхностному дефекту изделня, то триггер 16 останется в нулевом состоянин п на выходе «Годен ноявится импульс. Если за время сканирования одиой или нескольких строк мнкроскон

10 обнаруживает один нлн несколько поверхностных дефектов, то формирователь 15 хотя бы один раз установит триггер 16 в единичное состояние, в котором триггер 16 оетается до окончания сканирования всех

строк. В этом случае 1мпульс появится на выходе «Не годен.

Импульс с выхода формирователя 14 поступает также в цепь сброса и через элементы 7, 9 и 8 так же, как сигнал «Сброс,

устаиавливает устройство в исходное состояние.

Формула изо б р е т е н и я

Устройство для коитроля качества поверхности и формы нроекции изделий, содержащее сканирующий датчик информации, разлагающий нроекцию изделия на строки, соединенный с ним счетчик длины строки, счетчик строк с выходным переключателем порога н узел для выработки сигналов о годности н иегодностн изделия, соединенный с датчиком информации и выходным переключателем порога, отличающее е я тем, что, с целью контроля проекции изделий, длина строк разложения которой монотонно нзменяется от строкн к строке, оно снабжено блоком изменения уставки счетчика длины строки, выполненным в виде элемента управления и многоразрядного коммутатора на два входных направления, в котором информационные входы одного направлення еоединены с соответствующими выходами счетчика строк, информационные входы другого нанравления - с соответствующим выходом элемента управления, выходы - с соответствующими входами счетчика длины строки, управляющий вход - с выходом датчика, для подачи сигнала о конце

строки, а счетный вход счетчика строк соединен с выходом перенолнення ечетчнка длины строки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3158748, кл. 250-219, опублик. 1964.

2. Харитонычева С. И., Клюшин Б. А. Оценка структур типовых систем анализа внешнего вида электронных приборов.

«Электронная техника, серия 7, 1973, вын. 3, с. 43-48.

„ Пуск

- iodeti