Способ определения координат центра яркости дефектов детали и устройство для его реализации

 

1. Способ определения координат центра яркости дефектов детали, включающий освещение детали, диафрагмирование отраженного светового потока , его модуляцию по монотонной зависимости и регистрацию фотоприемниками , формирование фотоэлектрических сигналов по двум координатным каналам и опорного сигнала, пропорционального яркости поля анализа , определение текущих значений координат центра яркости дефектов детали по соотношению фотоэлектричес ких сигналов и опорного сигнала, о т личающийся тем,, что, с целью улучшения точности анализа и сокращение времени анализа, дополнительно измеряют координаты центра диафрагмы, вырабатывают разностный сигнал, пропорциональный разности координат центра диафрагмы и текущего значе)1ия координат центра яркости дефектов детали, перемещают диафрагму по координатным осям до компенсации разностного сигнала и одновременно уменьшают диаметр диафрагмы , .а окончательное значение координат центра яркости дефектов детали определяют после достижения наперед заданного минимального размера диафрагмы. 2. Устройство для определения координат центра яркости дефектов детали, содержащее оптически связанные и последовательно установленные объектив, светоделительный кубик, (Л нейтральную пластинку, первый фотоприемник , а также диафрагму, .установленную в плоскости изображения объектива, оптически связанные со светоделительным кубиком последовательно установленные оптический клин, второй фотоприемник со схемой деления, оптически связанные со светоделительным кубиком последовательно установленные второй оптический клин и третий фотоприемник с второй схемой деления, причем первый фотоприемник связан с первой и второй cxeмa ш деления, отличающееся тем, что с целью улучшения точности анализа и сокращения времени анализа, устройство дополнительно содержит датчики линейных перемещений по осям X и У, датчик №1нимального размера диафрагмы, источник питаНИН,первый, второй и третий вентили, первый и второй аналоговые ключи, первый и второй компараторы , диафрагма снабжена шаговыми двигателями линейного перемеще

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1() (5() 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВ ОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3665857/24-25 (22) 25.11.83 (46) 23. 10.85. Бюл. Ф 39 (72) В.Г. Абакумов, В.К, Базанов, В.В. Колтунов и В.В. Татаринов (71) Киевский ордена Ленина политех— нический институт им. 50 †лет Великой Октябрьской социалистической р ев олюции (53) 535.36 (088.8) (56) Катыс Г.П. Автоматическое сканирование. — М.: Машиностроение, 1969, с. 2 14.

Авторское свидетельство СССР

И - 6П3978, кл. С 06 К 11/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

В 194433, кл. G 06 К 11/00, 1967. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ЦЕНТРА ЯРКОСТИ ДЕФЕКТОВ ДЕТАЛИ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ. (57) 1. Способ определения координат центра яркости дефектов детали, включающий освещение детали, диафрагмирование отраженного светового потока, его модуляцию по монотонной зависимости и регистрацию фотоприемниками, формирование фотоэлектрических сигналов по двум координат— ным каналам и опорного сигнала, пропорционального яркости поля анализа, определение текущих значений координат центра яркости дефектов детали по соотношению фотоэлектрических сигналов и опорного сигнала, о тл и ч а ю шийся тем,. что, с целью улучшения точности анализа и сокращение времени анализа, дополнительно измеряют координаты центра диафрагмы, вырабатывают разностный сигнал, пропорциональный разности координат центра диафрагмы и текущего значения координат центра яркости дефектов детали, перемещают диафрагму по координатным осям до компенсациии разностного сигнала и одновременно уменьшают диаметр диафрагмы, а окончательное значение координат центра яркости дефектов де— тали определяют после достижения наперед заданного минимального размера диафрагмы.

2. Устройство для определения координат центра яркости дефектов детали, содержащее оптически связанные и последовательно установленные объектив, светоделительный кубик, нейтральную пластинку, первый фотоприемник, а также диафрагму, установленную в плоскости иэображения объектива, оптически связанные со светоделительным кубиком последовательно установленные оптический клин, второй фотоприемник со схемой деления, оптически связанные со светоделительным кубиком последовательно установленные второй оптический клин и третий фотоприемник с второй схемой деления, причем первый фотоприемник связан с первой и второй схемами деления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что с целью улучшения точности анализа и сокращения времени анализа, устройство дополнительно содержит датчики линейных перемещений по осям Х и У, датчик минимального размера диафрагмы, источник питания, первый, второй и третий вентили, первый и второй ана— логовые ключи, первый и второй ком— параторы, диафрагма снабжена шаговыми двигателями линейного перемеще1187028 ния по осям Х и У и приводом изменения диаметра диафрагмы, причем диафрагма механически связана с датчиками линейных перемещений по осям

Х и У и датчиком минимального размера диафрагмы, источник питания соединен через первый вентиль с шаговым двигателем линейного перемещения по оси Х, через второй вентиль— с шаговым двигателем линейного перемещения по оси У, через третий вентиль — с приводом изменения диаметИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при автоматизации визуального метода дефектоскопии, в составе люминесцентного, цветного, магнитопорошкового и оптического способов.

Цель изобретения — улучшение точности анализа и сокращение его времени. !!а фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 2 диаграмма последовательности операций определения координат центра яркости наиболее яркого дефекта детали.

Устройство для определения координат центра яркости дефектов детали 1 состоит из оптически связанных объектива 2, диафрагмы 3, светоделительного кубика 4, расположенных на одной оптической оси.

Светоделительный кубик 4 оптически связан с первым 5 и вторым 6 оптическими клиньями с переменной плотностью, за которыми расположены второй 7 и третий 8 фотоприемники, а также через нейтральную пластинку 9 оптически связан с первым фотоприемником 10. Первая 1! и вторая 12

r схемы деления одними входами соединены с выходами фотоприемников 7 и 8 соответственно, а другими входами — с выходом фотоприемника 10.

Элементы 5, 7 и 11 образуют координатный канал по выработке координаты Х, а .элементы 6, 8 и 12 — коорра диафрагмы, первая схема деления через первый компаратор соединена с первым вентилем, вторая схема деления через второй компаратор соединена с вторым вентилем, первый и второй компараторы соединены с датчиками линейного перемещения по осям

Х и У соответственно, а выходы первой ивторой схемделения черезйервый и второй аналоговыйключи соответственно. соединены сдатчиком минимальногоразмера диафрагмыи третимвентилем. динаты Y. Выходы схем 11 и 12 деления соединены с первым 13 и вторым 14 аналоговыми ключами соответственно. Диафрагма 3 механически соединена с шаговыми двигателями ШД Х

15 и ШД У 16, а также с шаговым двигателем 17 изменения диаметра диафрагмы 3. Шаговые двигатели 15 и 16 подключены к первому 18 и второму 19

1О вентилям, а шаговый двигатель 17 к третьему вентилю 20. Выходы схем

11 и 12 деления соединены с входами первого 21 и второго 22 компараторов, выходы которых соединены с со15 ответствующими вентилями 18 и 19, а вторые входы соединены с выходами датчиков 23 по X и 24 по Y линейного перемещения. Диафрагма 3 механически связана также с датчиком 25 ур минимального диаметра диафрагмы 3, выход которого соединен с .третьим вентилем 20 и параллельно с вторыми входами аналоговых ключей 13 и 14. Источник 26 питания соединен

25 с вторыми входами вентилей 18 — 20.

Предлагаемый способ осуществляют при помощи описанного устройства сле. дующим образом.

Световой поток от поля анализа

30 детали 1 проецируют с помощью объектива 2 через диафрагму 3 на cbeIoделительный кубик 4. Разделенный световой поток в двух координатных каналах К и Y модулируют с по-:

35 мощью оптических клиньев 5 и 6, коэффициенты пропускания которых изменяются по монотонным BQ3pac-. тающим или убывающим функциям, а в

187028 координат центра яркости текущего поля анализа и координат центра диафрагмы, получаемых от датчиков

23 и 24 линейных перемещений.

В момент равенства этих сигналов вентили 18 и 19 закрывают подачу. питания на шаговые двигатели 15 и 16, и диафрагму 3 по осям Х и не перемещают. Одновременно с линей10 ным перемещением диафрагмы 3 по осям Х и Y производят диафрагмирование поля анализа детали, при этом часть следов дефектов маскируют и они исчезают, Это приводит к умень15 шению поля анализа детали и к изменению текущих координат центра яркости поля анализа. Эти координаты со схем 11 и .12 деления соответственно координатным осям поступао0 ют в соответствующие компараторы

21 и 22, где производят сравнение с текущими координатами центра диафрагмы 3.

Уменьшение диаметра зрачка диафрагмы 3 производят до тех пор, пока шаговый двигатель 17 подключен через вентиль 20 к источнику 26 питания. С достижением зрачка диафрагмы 3 своего наперед заданного минимального диаметра срабатывает датчик 25, сигнал от которого закрывает вентиль 20 и открывает аналоговые ключи 13 и 14, через которые .выводят текущие значения

35 координат центра яркости дефекта.

Датчик минимального диаметра диаТо= E)

40 ьфх ф

Т х j =ч о ?

В результате интегрирования световых потоков, поступающих на вход фотоприемников 7, 8 и 10, на выходе схем 11 и 12 деления вырабатывают координаты центра яркости всего поля анализа детали. Одновременно с этим производят процесс совмещения центра поля анализа с центром ди афрагмы, осуществляемый шаговыми, двигателями 15 и 16. Для этого источник 26 подключается к шаговым двигателям 15 и 16 через вентили 18 и 19 до тех пор, пока компараторы 21 и 22 не выработают импульсы равенства

55

3 1 опорном канале световой поток модулируют с помощью нейтральной пластинки 9 с постоянным коэффициентом пропускания. С помощью фотоприемников 7 и 8 формируют фотоэлектрические сигналы по координатным каналам.по X u Y соответственно, а с помощью фотоприемника 10 — опорный фотоэлектрический сигнал, По соотношению между сигналами координатных каналов и опорным с помощью схем 11 и 12 деления определяют координаты )(и (центра яркости поля анализа детали (Х„, Y> ), Если модуляция светового потока от дефекта осуществляется оптическими пластинами переменной плотности по известной зависимости, например линейно от координат, т.е.

Е,=E(x)=-х j

Еу= Е(у)Х=У, то ток фотоприемников в координатных каналах по Х и Y можно пред— ставить в виде выражения

Тфх= Е XdS, Sy

I -Е Yap

Sy где E — освещенность дефекта;

S — площадь дефекта.

Ток опорного фотоприемника при этом равен

При делении выражений токов координатных каналов на опорный, осуществляемое схемой деления, получают выражения, пропорциональные координатам фрагмы 25 представляет собой контактную группу и усилитель-формирователь электрического сигнала.

Таким образом, в конце работы устройства диаметр диафрагмы 3 минимален, диафрагма занимает новое положение, центр диафрагмы совпадает с центром яркости поля анализа, который благодаря диафрагмированию также достигает своего минимального размера. В этом положении со схем деления производят съем координат центра яркости дефекта на внешние устройства информации и регистрации.

Рассмотрим предлагаемый способ по диаграмме (фиг. 2) .

В первый момент в поле зрения объектива находится вся поверхность детали, например, с пятью дефектами разной яркости и площади d 1,,d

d), d4, d(. При этом начальные координаты центра диафрагмы равняются (Х,, Y „), а на выходе схем деления

1187028 появлйются сигналы, пропорциональные координатам центра яркости суммы пяти дефектов (Х „) Y9q). Пусть дефект Й является наибольшим по размерам из пяти, тогда в первый момент центр яркости всей детали (как центр тяжести пяти фигур разной массы) лежит в точке, приближенной к наибольшему дефекту, т ° е. к и . С помощью двухкоординатного

Привода диафрагму перемещают в сторону центра яркости с координатами (Х Y ), при этом уменьшают

31 И диаметр зрачка диафрагмы на л г, Перемещения диафрагмы производят от разностного сигнала, пропорционального взаимному положению центра диафрагмы и центра яркости поля ана-! лиза (Х „- Y,). Когда начинают диаФрагмировайие поля анализа и смещение диафрагмы, то наиболее удален.ные от наибольшего дефекты исчезают из поля анализа, чем создают

5 благоприятные условия для быстрой селекции дефектов по габаритам и яркости.

Если центр диафрагмы совпадает

ip с центром поля анализа, то координаты центра яркости дефекта будут (Х, (), а координаты диафрагмы (Х 2- Х, (2= („).

Этот цикл продолжают до тех пор, 1 пока диаметр зрачка диафрагмы не достигнет минимального диаметра диафрагмы. Этот же сигнал подают на аналоговые ключи для выдачи координат центра яркости наибольшего по

2О габаритным и световым параметрам дефекта.

1187028

Фиг.2

Составитель В. Калечиц

Редактор И. Дербак ТехредЛ.Мартяшова

Корректор В. Гирняк

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ.6539/47 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5