Устройство для контроля дефектов

,13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ание и щью выМир, 1972,Ь ностроеП.Заказ 74,ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕметролороля деГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсягии и предназначено для кон фектов деталей. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия контроля деталей в условиях промышленного производства. Работа устройства заключается в освещении поверхности детали, приеме отраженного сигнала, преобразовании в пространственных составляющих, разделении на эталонный и дефектный каналы, формировании в этих каналах яркостных областей, присущих эталону и дефекту, выделении из этих областей точек с максимальной яркостью, детектировании, преобразовании детектированного сигнала в соответствии с нормой дефекта и сравнении сигналов й с выходов каналов, при этом устройстЯ во соДержит блоки, осуществляющие указанные операции. 1 ил.С:136Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля деталей и изделий по внешнему виду.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности контроля.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит контролируемую деталь 1, источник 2 света, формирующую осветительную систему 3,фурье-объектив 4, пространственныйфильтр 5, полупрозрачные зеркала 6и 7, блок 8 регулирования яркости источника света, формирователь 9 эталонной яркостной области, формирователь 10 дефектной яркостной области,диафрагмы 11 и 12 для выделения точек с максимальной яркостью, фотодетекторы 13 и 14, нормирователи 15 и16 и схему 17 сравнения,Деталь 1 фиксируется во времяконтроля в строго определенном месте,где освещается источником 2 света через формирующую осветительную систему 3. Источпиком света является лампа, светодиод или лазер. У этого источника,регулируется яркость за счетизменения напряжения питания или спомощью управляемых нейтральных светофильтров. Формирующая осветительная система 3 предназначена для формирования пучка света, освещающеговсю деталь или выбранную часть ее,и состоит из линз, диафрагм и светофильтровФурье-объектив 4 представляет собой линзу или объектив, расположенный так, чтобы деталь 1 ипространственный фильтр 5 находилисьв его Фокальных плоскостях.Пространственный Фильтр 5 представляет собой диапозитив, имеющийопределенную функцию пропускания (на.пример, при анализе царапин - минимум пропускания в центре и максимумпо краям, а при анализе вмятин и приливов - отверстия в непрозрачнойпластине), и пропускает ту часть отраженного от детали сигнала, котораяне является общей для эталона и деФекта. Фильтр 5 конструируется наоснове анализа параметров эталоннойи дефектной деталей, Полупрозрачноезеркало 6 ответвляет часть прошедшего через Фильтр 5 сигнала в блок 8регулирования яркости, содержащийФотоприемник и электрическую (усилитель) или механическую (двигатель)схему управления яркостью.8741 10 40 45БО 55 15 20 25 30 35 Полупрозрачное зеркало 7 разделяет поток света на два потока и направляет в формирователи эталонной 9 и дефектной 1 О яркостных областей. Эти формирователи представляют собой наборы оптических элементов, собирающих световой поток в соответствующие яркостные области, Например, чтобы сформировать эталонную яркостную область от плоской пластины, достаточно объектива, фокусирующего свет в центр диафрагмы, а чтобы сформировать дефектную область от царапин, надо использовать волоконно-оптический трансформатор, пространственный фильтр с последующей фокусировкой или зеркальную систему, собирающую свет от царапин в определенную точку диафрагмы.Диафрагмы 11 и 12 представляют собой непрозрачные пластины с точечным отверстием и служат для выделения из областей точек с максимальной яркостью. Фотодетекторы 13 и 14 (фотодиоды, фототранзисторы, фотоэлектронные умножители и т.д.) предназначены для преобразования светового по-. тока, прошедшего через диафрагму, в электрический сигнал, который в данном случае пропорционален наиболее информативным частям оптического сигнала от эталонной или дефектной деталей Нормирователи 15 и 16 представляют собой регулируемые усилители, коэффициенты усиления которых устанавливаются в соответствии с нормой дефекта (например, в зависимости от количества царапин). Схема 17 сравнения в простейшем случае представляет собой мостовую схему, в плечи которой включены нормирователи. В этом случае сигнал одной полярности соответствует годной детали, другой - дефектной.Например, при разбраковке дета" лей типа полированной пластины с периодическими канавками дефектами являются царапины на ее поверхности, появившиеся вследствие несовершенства технологии, обрабатывающего инструмента и т.д, Диаграммы пространственных спектров (сечений) эталонной детали, бракованной и их разности вычисляются графически или с помощьюЭВМ. По этой разности изготавливается пространственный фильтр, в котором два отверстия: одно в центре иодно в виде окружности по периферии.1368 Устройство для контроля дефектов,содержащее осветитель, расположенные по ходу излучения оптические системы для формирования падающего и отраженного излучений, полупрозрачное зеркало для формирования эталонного и измерительного каналов с приемниками излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности контроля, устройство дополнительно содержит пространственный фильтр, оптические формирователи эталонных и дефектных яркостных областей, диафрагмы для вьщеления точек с максимальной яркостью, нормирователи и схему сравнения, оптическая система для формирования отраженного излучения выполнена в виде фурье-объектива, пространственный фильтр расположен между фурье- объективами и полупрозрачным зеркалом, оптические формирователи эталонных и дефектных яркостных областей и диафрагмы для выделения точек с максимальной яркостью расположены последовательно по ходу излучения соответственно в эталонном и измерительном каналах между полупрозрачным зеркалом и приемником излучения, при этом выход каждого приемника соединен с входом соответствующего нормирователя, который в свою очередь соединен с одним из входов схемы сравнения. Устройство работает следующим образом.Еслидеталь являвтся эталоном, то оптический сигнал от нее, пройдя через фильтр, на входе формирователей представляет собой пик яркости, который формируется в эталонном канале в более острый, а в дефектном - в острый, но меньший по амплитуде. В 10 эталонном канале этот сигнал проходит через диафрагму 11 с отверстием в центре и после прохождения нормирователя превращается в сигнал амплитудой А. В дефектном канале этот сигнал проходит через диафрагму 12 с отверстием на краю и после прохождения дефектного нормирователя превращается в электрический сигнал амплитодой А . Поскольку на выходе эталон О ного кайала сигнал больше, чем на выходе дефектного, то на выходе схемы сравнения сигнал положительной амплитуды (в данном случае нормирователи имеют одинаковые коэффициенты усиле Б ния).Если установлена деталь с дефектом, то сигнал от нее, пройдя через пространственный фильтр, формирует на входах формирователей распределе- ЗО ние яркости. Пройдя через формирователи и диафрагму 12 с отверстием на краю, после нормирователей этот сигнал превращается в электрический сигнал амплитудой А. В эталонном канале проходит только центральная часть сигнала, и после нормирователя на схему сравнения подается сигнал амплитудой А. На выходе дефектного канала амплитуда получается больше, и 4 О поэтому с выхода схемы сравнения получают отрицательный импульс.Таким образом, по знаку сигнала на выходе схемы сравнения определяется наличие брака, а по соотношению 45 амплитуд - степень дефектности (в данном случае количество царапин).Введение дополнительных блоков и связей в устройство позволяет получить увеличение быстродействия, так как сигнал через оптические и элек" трические цепи проходит менее .чем за 741 4Т мкс, и результат можно получить через 1 мкс, т.е. быстрее, чем от оператора, в 1 О -10 раз (если считать,ьчто оператор выполняет эту операцию за 1-10 с). Это же сочетание блоков и связей позволяет увеличить точность контроля, так как исключает оператора из процесса контроля и позволяет анализировать дефект только по информационной составляющей оптического сигнала, что увеличивает отношение сигнал/помеха в несколько раз, а следовательно,повышает, точность контроля. Формула изобретения1368741 тель Н,СтуковаМ.Дидык Сост Техр Редактор В.Пет орректор М.Демчи/4 Зака Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/ П одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,оектна