Способ бесконтактного контроля толщины пленочных покрытий изделий и устройство для его осуществления

 

Изорретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах нвразрушающего контроля толщины пленочных покрытий в радиотехнической, машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения. Цель достигается в способе тем, что при сканировании поверхности изделия измерительной головкой включающей точечный источник Изоб етения относятся к измерительной технике и могут быть применены в системах автоматического неразрушающего контроля толщины пленочных покрытий изделий , используемых в машиностроительной , авиационной, радиотехнической, строительной и других отраслях промышленности .. Цель изобретений - повышение точности контроля и расширение области применения . энергии и термоприемник, изменяют скорость сканирования и при каждом значении скорости меняют расстояние между источником энергии и термоприемником до тех пор, пока температура поверхности в точке контроля доститет максимального значения , измеряют это расстояние, а толщину изделия определяют с учетом измеренных значений температуры, расстояния между источником энергии и термоприемником и скорости сканирования. Устройство содержит измерительную головку с точечным источником энергии и термоприемником реверсивные двигатели блок вычитания, в него дополнительно входят пять ключевых элементов, микропроцессор, блоки памяти, коммутатор, механизм перемещения термоприемника относительно источника,тахогенератор,датчик положения термоприемника, двигатель постоянного тока. Устройство позволяет осуществлять поиск такого расстояния между термоприемником и источником энергии, при котором измеряется температура поверхности имеет максимальное значение и является информативным параметром. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. На фиг.1 показана зависимость температуры поверхности от расстояния между токоприемником и источником энергии измерительной головки при различных скоростях ее движения; на фиг.2 - блок-схема устройства для измерения толщины пленочного покрытия. Сущность способа заключается в следующем . Измерительной головкой, включающей точечный источник энергии и термоприемVI ю со ю о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (51)ю G 01 В 7/06

ГОСУ А

ВЕДО С (ГОСП Т

PCTBEHHOE ПАТЕНТНОЕ

ТВО СССР

ЕНТ СССР) К А Т (21) 47 9 (22) 14 07 (46) 07 02 (71) Та шинос р (72) B. Н

Т.И.Че н (56) Ав о

М 1733

Ав йг 1420

Изоб ной техн темах ав контроля делий, ис ной, ави строитель ленности

Цель сти контр н ения.

ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

557/28 .89 .93, Бюл. М 5 бовский институт химического маоения .Чернышов, А.П,Пудовкин и

ышова рское свидетельство СССР

17, кл. G 01 В 7/06, 19Ö8. рское свидетельство СССР

51, кл. G 01 В 7/06, 1988. (54) СП

ЛЯ ТО Щ

ИЗДЕЛ

ЩЕСТВ (57) Из ной тех темах н пленочн машино гих отр

6ретен расшире стигаетс нии пов головкой

СОБ БЕСКОНТАКТНОГО К0НТР0ИНЫ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Й И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЕНИЯ ретение относится к измерительике и может использоваться в сисразрушающего контроля толщины

ix покрытий в радиотехнической, троительной, авиационной и друлях промышлейности. Цель иэоя — повышение точности и ие области применения. Цель дов способе тем, что при сканировархности изделия измерительной включающей точечный источник етения относятся к измерительке и могут быть применены в сисоматического неразрушающего олщины пленочных покрытий изользуемых в машиностроительцион ной, радиотехнической, ой и других отраслях промышзобретений — повышение точноя и расширение области примеэнергии и термоприемник, изменяют скорость сканирования и при каждом значении скорости меняют расстояние между источником энергии и термоприемником до тех пор, пока температура поверхности в точке контроля достигнет максимального значения, измеряют это расстояние, а толщин; изделия определяют с учетом измеренных значений температуры, расстояния между источником энергии и термоприемником и скорости сканирования. Устройство содержит измерительную головку с точечным источником энергии и термоприемником реверсивные двигаели блок вычитания, в него дополнительно входят пять кл юче вых: элементов, микропроцессор, блоки памяти, коммутатор. механизм перемещения термоприемника относительно источника, тахогенератор, датчик положения термоприемника, двигатель постоянного тока. Устройство позволяет осуществлять поиск такого расстояния между термоприемником и источником энергии, при котором измеряется температура поверхности имеет максимальное значение и является информативным параметром. 2 с,п.ф-лы, 2 ил.

На фиг.1 показана зависимость температуры поверхности от расстояния между токоприемником и источником энергии измерительной головки при различных скоростях ее движения; на фиг.2 — блок-схема устройства для измерения толщины пленочного покрытия.

Сущность способа заключается в следующем.

Измерительной головкой. включающей точечный источник энергии и тер оприем1793196

4 ник, сканируют поверхность контролируемого изделия с начальной скоростью VH, величина которой берется такой, чтобы при выбранной мощности источника температура нагрева иэделия была небольшой.

Термоприемник, движущийся при этом по линии, параллельной линии перемещения источника энергии, с отставанием от него, будет регистрировать температуру нагреваемой поверхности, соответствующую установившемуся квазистационарному режиму нагрева.

Затем изменяют расстояние между термоп риемником и источником энергии до тех пор, пока. контролируемая температура в точке ее регйстрации не достигнет максимального значения Тмакс(Вопт1) (см.фиг.1).

Поиск экстремального значения Тмак 1 осуществляется следующим образом. В соответствии с зависимостью hRi - KA Ti(R) 20 перемещают термоприемник относительно источника энергии до тех пор, пока разность

ATi(R)= T(Ri)- Y(Ri-i) станет равной нулю, Это будет соответствовать экстремуму функции

T(R), т.е. точке Тмакс1(Вопт.1)(см. фиг.1), Затем постепенно уменьшают скорость движения измерительной головки в соответствии с зависимостью V - Ч, - ЬV, где Чп — начальная скорость движения источника и термоприемника b,V = KPaagi - .30

T(V)) - K hT(V);

Таад1 — наперед заданное значение температуры, величина которой задается, как правило, в диапазоне 50-707; от температу- ры термодеструкции исследуемого покры- 35 тия;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, величина которого задается в диапазоне от

0,1 до 3.

В соответствии с вышеописанным алго- 40 ритмом поиска экстремального значения термограммы нагрева находят расстояние

Rom,2 между источйиком и термоприемни- ком, которое соответствует максимуму. из. бЫтОЧНОй тЕМПЕРатУРЫ Т а с.2(Rom.2), 45

Информация о скоростях движения измерительной головки VX2 и %а, расстоянии между термоприемником и источником энергии йопт.1. Вопт2, МаКСИМаЛЬНОй тЕМПЕРатУРЕ

Тмакс1(йопт 1) Тмакс2(опт2) ИСПОЛЬЗуЕтСя дЛя - 0 определения толщины покрытия микропроцессором.

Устройство, реализующее способ, содержит измерительную головку 1, включающую точечный источник 2 энергии и термоприемник 3, ключевые элементы 4 — 8, микропроцессор 9, блоки 10 и 11 памяти, блок 12 вычитания, усилитель 13, коммутатор 14, реверсивные двигателя 15 и 16, привод 17 перемещения измерительной головки, потенциометр 18, блок 19 питания, двигатель 20 постоянного тока, механизм 21 перемещения термоприемника относительно источника энергии, тахогенератор 22, датчик 23 положения термоприемника 3.

Управляющие входы целевых элементов 4-8 соединены с выходами микропроцессора, ийформационные входы ключевых элементов 4-6 соединены с первым выходом термоприемника 3, выходы первых двух ключевых элементов 4 и 5 — с входами блоков 10 и 11 памяти которые через ключевые элементы 7 и 8 соединены с входом блока 12 вычитания, выход которого соединен с пер- . вым входом коммутатора 14, второй вход которого соединен с выходом микропроцессора 9. Механизм 17 перемещения измерительной головки 1 связан с двигателем 20 постоянного тока, имеющим кинематическую связь с тахогенератором 22.

Устройство работает следующим образом.

Включают источник 2 энергии и начинают перемещение измерительной головки 1 над исследуемым изделием с некоторой постоянной скоростью VH, По команде микропроцессора 9 открывается ключ 5, и информация о температуре T(RH) с термоприемника 3 заносится в блок 11 памяти.

Затем по сигналу с микропроцессора механизм перемещений термоприемника изменяет расстояние между источником 2 энергии и термоприемником 3 на расстояние ЛR1, равное 0,5-.1 мм. Далее по команде с микропроцессора открывается ключ 4, и информация о температуре T(R<+ AR<) с термоприемника 3 заносится в блок 10 памяти. По сигналу микропроцессора 9 открываются ключи 7 и 8, и на блок 12 вычитания подаются сигналы с блоков 10 и 11. Разностный сигнал ЬTl(R) = T(RH) — T(RH + AR>) усиливается усилителем 13 и через коммутатор 14 подается на реверсивный двигатель

16, который через блок 21 в соответствии с зависимостью АР = К hTi(R) переместит термоприемник 3 относительно источника 2 энергии.

Затем информацию Т(В2) с датчика 3 через открытый ключевой элемент 5 заносится в блок 11 памяти, при этом предыдущая информация T(R<) в этом блоке стирается.

По команде с микропроцессора 9 открываются ключи 7 и 8, и с блока 12 вычитания разность ЬТ2(В) = T(R„+ A R<) - Т(йн2) через усилитель 13 и коммутатор 14 поступает на реверсивный двигатель 16, который в зависимости от знака величины разности ЛТ2(В) 1793196 пер ре св лят

T(R соо т.е, 5

30 местит термоприемник в точку R>. Пеещение термоприемника в сооветствии шеописанным циклом будет осуществся до тех пор; пока разность hTt(R)- Т(йь1) станет равной нулю. Это будет ветствовать экстремуму функции T(R), точке Tvsxc.1(йодт. 3).

Затем на первый вход блока 12 вычитас микропроцессора 9 подается сигнал, чина которого пропорциональна значеТзад, а на второй вход через открытый ч б подается сигнал с датчика 3. Разноый сигнал T(V) с выхода блока 12 через литель 13 мощности и коммутатор 14 поает на реверсивный двигатель 15, кото-. в зависимости от величины согласования перемещает реохорд поциометра 18, что приводит к уменьшенапряжения питания двигателя 20 тоянного тока, который за сче уменьшечисла оборотов через механизм (редук) 17 уменьшает скорость движения очника 2 энергии и термоприемника 3 до пор, пока контролируемая температура танет равной заданному значенйю Т,д. ем по команде с микропроцессора в.соетствии с ранее описанным алгоритмом ска экстремального значения термомм нагрева находят расстояние R»+,z, ни ве и ни кл ст ус с и р и ра те нию по ни то ис те

Т.

3 т о ь и и г а

Формула изобретения

1. Способ бесконтактного контроля толны пленочных покрытий изделий, заключ ющийся в том, что поверхность изделия с анируют измерительной головкой, включ ющей точечный источник энергии и термоприемник, изменяют скорость с анирования и измеряют температуру наг ева поверхности изделия при различных с оростях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, при каждом значении с орости сканирования изменяют расстояие между точечным источником энергии и рмоприемником до тех пор. пока температ1ура поверхности в точке контроля не достигнет максимального значения, измеряют

1то значение и соответствующее ему расстояние, а толщину покрытия определяют с учетом скорости сканирования, максимальной

«емпературы поверхности в точке контроля и измеренного расстояния между источни. ком энергии и термоприемником.

2. Устройство для бесконтактного контоля толщины пленочных покрытий издеий, содержащее измерительную головку, ключающую точечнь и источник энергии и которое соответствует максимуму температуры Тмзкс.

По команде оператора информация о скоростях движения измерительной головки Vxi и Vxz с тахогенератора 22 заносится в оперативную память микропроцессора 9, а с датчика 23 заносится информация о расСТОЯНИИ Rom 1, Ron .2 МЕЖДУ тЕРМОПРИЕМНИком и источником энергии. На основе полученной измерительной информации а микропроцессоре осуществляется расчет толщины пленочного покрытия исследуемого изделия.

Способ позволяет адаптивно осуществлять поиск оптимального в метрологическом отношении по критерию точности расстояния от источника энергии до точки контроля температуры, что обусловливает максималь: ..ую точность и полную гарантию

20 сохранения целостности любых исследуемых покрытий. Последнее обстоятельство значительно расширяет диапазон и классы исследуемых покрытий.

Устройство обладает повышенной точностью измерения, т.к, в нем отсутствует эталонный образец, который вносит дополнительную погрешность в результат измерения з счет разности температур между изделием и эталонным образцом. термоприемник, привод перемещения измерительной головки, блок питания, усилитель, блок вычитания и реверсивный двигатели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, оно снабжено пятью ключевыми элементами, двумя блоками памяти, датчиком положения термоприемника, микропроцессором, коммутатором, механизмом перемещения термоприемьика относительно точечного источника нергии, двигателем постоянного тока, потенциометром и тахогенератором, управляющие входы ключевых элементоз соединены с соответствующими выходами микропроцессора, информационные входы первых трех ключевых элементов — с термоприемником, выходы первого и второго ключевых элементов соединены с входами блоков памяти, выходы которых соединены с информационными входами четвертого и пятого ключевых элементов соответственно, выходы третьего и пятого ключевых элементов объединены и . соединены с вторым входом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом четвертого ключевого элемента и четвертым выходом микропроцессора, вы1793 t 96

T. K Жалу)

400 ход блока вычитания через усилитель соединен с информационным входом коммутатора, управляющий вход которого соединен с шестым выходом микропроцессора, первый и второй выходы коммутатора соединены с входами реверсивных двигателей, вал первого иэ которых связан с механизмом перемещения термоприемника относительно точечного источника энергии, а второго — с реохордом потенциометра, блок питания соединен с потенциометром и цепью питания двигателя постоянного тока, вал которого кинематически связан с тахогенератором и приводом перемещения измерительной головки относительно изделия, выход тахогенератора соединен с первым информационным входом микропроцессора, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом термоприемника, третий информационный вход — с выходом датчика положения, вход — с выходом датчика положения, вход которого кинематически связан с третьим выходом датчика положения.

1793196

Составитель И. Юрьева

Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко

Ре актор Б.Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

За аз 493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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