Устройство контроля профиля поверхности

(50 4 6 21 00 зИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.Целью изобретения является повышениедостоверности .результатов контроляза счет исключения ошибочного срабатывания устройства в результате неопределенности информации о профиледефекта поверхности в случае выходаотраженного луча из поля зрения .устройства или двойного отражения луча. Отраженный от поверхности объекта 18 луч 19 падает на поверхность мозаичного экрана 5, образованного входными торцами пакета 4 световодов. Сигнал на выходе блока 3 фото- приема пропорционален первой производной профиля поверхности объекта 18В случае выхода отраженного луча 19 из поля зрения устройства или двойного (или более) отражения луча 19 узел 11 коррекции отключает сигнал с блока 3 фотоприема и выдает вместо него сигнал, соответствующий нейтральному характеру профиля поверхности. Кроме того, выполнение мозаичного экрана 5 в виде сферы уменьшает вероятность выхода отраженного луча 19 из поля зрения устройства. 1 э.п.ф-лы, 2 ил.1-Ь.Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного контроля профиля поверхности изделий,Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля за счет исключения ошибочного срабатывания устройства в результате неопределенности информации о профиле дефекта поверхности в случае выхода отраженного луча из поля зрения устройства или двойного отражения луча.На фиг.1 представлена блок-схема устройства контроля профиля поверхности; на фиг.2 - график, иллюстрирующий процесс формирования отраженного от поверхности дефекта луча.Устройство содержит источник 1 излучения, линзу 2, установленную по ходу излучения, блок 3 фотоприема (ФП), сбстоящий из пакета 4 световодов, входными торцами образующих мозаичный экран 5, фотоприемников 625 каждый из которых установлен на выходном торце соответствующего свето- вода пакета 4, усилителей 7, каждый из которых подключен к выходу соответствующего фотоприемника 6, компа рат)оров 8, каждый из которых первым входом подключен к соответствующему усилителю 7, преобразователя 9, каждый из входов которого соединен с выходом соответствующего компаратора 8, 35 и детектора 10 максимального сигнала (МС), каждый из,входов, которого сое-; динен с выходом соответствующего усилителя 7, а выход соединен с вторыми входами всех компараторов 8, узел 1 40 коррекции, входом подключенный к выходу детектора 10 МС, коммутатор 12, один из входом которого соединен с выходом преобразователя 9, а другойс выходом узла 11 коррекции, узел.13 компенсации, состоящий из первого интегратора 14, входом подключенного к выходу коммутатора 12, и элемента 15 вычитания, первый и второй входы ко-торого соединены соответственно с входом и выходом первого, интегратора 14, и второй интегратор. 6, входом соединенный с вйходом элемента 5 вычитания.1Устройство работает следующим образом.На поверхность контролируемого объекта 18 (фиг.2) падает дуч 17 та 820ким образом,.чтобы диаметр светового пятна был соизмерим с наименьшей элементарной площадкой, заданной для контроля, а от поверхности дефекта под углом о 6/2 к нормали поверхности дефекта отражается луч 19. Если обозначить координату х как направление перемещения объекта, а у как изменение глубины дефекта, то угол наклона5 элементарного участка поверхности дефекта в данной точке можно выразить 4 ерез угол М отражения следующим образом:г 9: = г 9 ф 2 =Переходя к бесконечно малым величи 6 чнам, получаем г 9 Ы /2 = 1-у (х).Следовательно, изменение тангенса угла отражения пропорционально вели". чине первой производной рельефа поверхности.Учитывая, что скорость перемещения поверхностн постоянна и перемещение пропорционально времени г, можно пе)рейти от переменной х к переменнойг 9 -2-.=у (г)Проинтегрировав это выражение,получаем величину, пропорциональнуюпрофилю поверхности контролируемогоизделияу(г) =г 9сг.2В производственных условиях невозможно точно отъюстировать луч нормально к поверхности изделия, т.е.появляется постоянная ошибка и) (г),которая может менять свое значениеот строки к строке или от оборота кобороту, характеризующая неперпендикулярность падающего луча 17, а следовательноу(с) =ся в " дс + Ь(с),0где К - постоянный коэффициент.Устройство работает следующим образом,На фиг.1 представлен случай, когда объект 1 8 вращается вокруг своейоси с постоянной скоростью.Игольчатый луч 17, сформированныйисточником 1 излучения (например,лазерам) и линзой 2, падает на поверхность.объекта 18 и, отразившисьот неровностей его поверхности, по1. Устройство контроля профиля поверхности, содержащее источник излучения, линзу, установленную по ходу излучения, блок фотоприема и узел компенсации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, она снабжено узлом коррекции и коммутатбром, а блок фотоприема выполнен в виде пакета из Й световодов, входными торцами объединеннЫх в мозаичный экран, М цепочек, каждая из которых содержит фотоприемник, установленный на выходном торце соответствующего световода, и последовательно соедифненные с фотоприемником усилитель и компаратор, преобразователя, к каждому из Й входов которого подключен соответствующий компаратор, и детектора максимального сигнала, соответствующими входами подключенного к вьг ходам усилителей, а выходом соединенного с вторыми входами компараторов, при этом узел коррекции входом сое.динен с выходом детектора максималь" .ного сигнала, а выходы узла коррекции и преобразователя соединены через коммутатор с входом узла компенсации. 314048падает на мозаичный экран 5, засветив торец одного из световодов 4,при этом световой поток передаетсяэтим световодом на соответствующийфотоприемник 6, на выходе которогопоявляется сигнал, который, пройдячерез усилитель 7, подается на одиниз входов компаратора 8. Сигналы отвсех усилителей 7 подаются также на 10соответствующие входы детектора10 МС, производящего вьщеление максимального сигнала, который поступаетна свободные входы всех компараторов8 устройства, при этом срабатывает 15тот из них, на который поступаетнаибольший сигнал, Номер сработавшего компаратора 8 показывает координаты светового пятна на мозаичном экране 5 и независимо от отражающей способности поверхности объекта 18,т,е. величины светового потока отраженного луча 17,характеризует величину угла отклонения с 6. В зависимостиот номера сработавшего компаратора 8 25преобразователь 9 формирует сигнал,опропорциональный С 9 ", т.е. первойпроизводной профиля контролируемойповерхности. Далее сигнал через коммутатор 12 поступает в первый интегратор 14 и элемент 15 вычитания,где производится вьщеление и компенсация постоянной составляющей сигнала,накопленной за один оборот изделия.,щи один проход при линейном сканировании, т,е. компенсируется неточность юстировки падающего луча 17 кповерхности объекта 18, Компенсирован"ный таким образом сигнал поступает 40во второй интегратор 16, на выходекоторого получается сигнал, пропорциональный профилю поверхностиобъекта 18, Следует при этом заметить, что так как первый интегратор 4514 используется для накопления ошибок эа период наблюдения, он имеетбольшую постоянную интегрирования ипрактически нечувствителен к измене-.ниям, вызванным сигналами о дефектахповерхности, т.е. он совместно сэлементом 15 вычитания устраняет постоянный наклон, вызванный неточностью юстировки.При наличии на поверхности объекта 18 дефектов с крутизной профиляболее 45 отраженный луч 19 может выйти иэ поля зрения устройства или,при двойном отражении луча, может 204произойти ошибочная регистрация сигнала, при этом создается неопределенность в отсчете угласто, Для коррекции этой неопределенности сигнал с выхода детектора 10 МС подается на вход узла 11 коррекции, в котором происходит сравнение значения максимального сигнала с некоторым, наперед заданным, пороговым значением, при этом, если максимальный сигнал ниже порогоч вого, что соответствует выходу луча 19 из поля зрения или уменьшению светового потока (двойное отражение), узел 11 коррекции через коммутатор 12 отапочает сигнал с преобразователя 9 и выдает сигнал, пропорциональный значению нейтрального угла об, наприомер 0Предлагаемое устройство позволяет при контроле поверхности объекта получать достоверную информацию о характере профиля дефектов, исключая при этом ошибку в работе узла компенсации и неопределенность информации о профиле дефекта в случае выхода отраженного луча из поля зрения устройства или двойного отражения. Формула изобретения-" ИЮЗ иг. Составитель О.Смирнедактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Коррект ро 2 Тираж 680 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д.