Устройство для контроля дефектов

 

Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля дефектов 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, вьщелении из этих областей точек с максимальной яркостью, детектировании, преобразовании детектированного сигнала в соответствии с нормой дефекта и сравнении сигналов с выходов каналов, при этом устройство содержит блоки, осуществляющие указанные операции. 1 ил. с (Л с:

C0lO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 01 N 21/88

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3979144/24-25 (22) 19. 10.85 (46) 23.01. 88. Бюл. 11 3 (72) M.À.Áëèíîâ, Ю.Г.Горохов и В.А.Смирнов (53) 535.242(088.8) (56) Розенфельд А. Распознавание и отработка изображений с помощью вычислительных машин. — М.: Мир, 1972, с. 66-77.

Оптические приборы в машиностроении: Справочник./Под ред. H.Ï.Çàêâçнова; M. Машиностроение, 19?4, с. 110-112. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ (57) Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля де„„SU„„1 68741 А 1 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, разде.лении 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 с выходов каналов, при этом устройстЯ во соДержит блоки, осуществляющие указанные операции. 1 ил.

136

Изобретение 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, пространственный фильтр 5, полупрозрачные зеркала 6 и 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 и

16 и схему !7 сравнения.

Деталь 1 фиксируется во время контроля 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 счет изменения напряжения питания или с помощью управляемых нейтральных светофильтров. Формирующая осветительная система 3 предназначена для формирования пучка света, освещающего всю деталь или выбранную часть ее, и состоит из линз, диафрагм и светофильтров. Фурье-объектив 4 представляет собой линзу или объектив, расположенный так, чтобы деталь 1 и пространственный фильтр 5 находились в его фокальных плоскостях.

Пространственный фильтр 5 представляет собой диапозитив, имеющий определенную функцию пропускания (например, при анализе царапин — минимум пропускания в центре и максимум по краям, а при анализе вмятин и приливов — отверстия в непрозрачной пластине), и пропускает ту часть отраженного от детали сигнала, которая не является общей для эталона и дефекта. Фильтр 5 конструируется на основе анализа параметров эталонной и дефектной деталей. Полупрозрачное зеркало 6 ответвляет часть прошедшего через фильтр 5 сигнала в блок 8 регулирования яркости, содержащий фотоприемник и электрическую (усилитель) или механическую (двигатель) схему управления яркостью.

8741

40

55

2О

Полупрозрачное зеркало 7 разделяет поток света на два потока и направляет в формирователи эталонной 9 и дефектной 10 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 деталей типа полированной пластины с периодическими канавками дефектами являются царапины на ее поверхности, появившиеся вследствие HecoBepmeHCTва технологии, обрабатывающего инструмента и т.д. Диаграммы пространственных спектров (сечений) эталонной детали, бракованной и их разности вычисляются графически или с помощью

ЭВМ. По этой разности изготавливается пространственный фильтр, в котором два отверстия: одно в центре и одно в виде окружности по периферии..3

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 фурьеобъективами 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.

Если деталь 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 1р 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- 2р ного кайала сигнал больше, чем на выходе дефектного, то на выходе схемы сравнения сигнал положительной амплитуды (в данном случае нормирователи имеют одинаковые коэффициенты усиле- 25 ния).

Если установлена деталь с дефектом, то сигнал от нее, пройдя через пространственный фильтр, формирует на входах формирователей распределение 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 4О 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 4

1 мкс, и результат можно получить через 1 мкс, т. е. быстрее, чем от оператора, в 10 -10 раз (если считать, е что оператор выполняет эту операцию за 1-10 c). 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 контроФ ля.

Формула изобретения

1368741

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В.Петраш

Заказ 283/44

Составитель Н.Стукова

Техред М.Дидык Корректор М.Демчик