Фотоэлектрическое устройство контроля дефектов поверхности

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Свцналнстнчесння

Рес ублнк

J а (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) ЗаЯвлено 291179 (21) 2845755/18-25 (53) М,. КЛ. °

G 01 H 21/88 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Гесуяарствеииый комитет АЗССР яо ямам изобретеиив я открыта "

Опубликовано 15 0881, Бюллетень Ж 30

Дата опубликования описания 150831 (53) УДК 535- 242 (088 ° 8) (72) Авторьв изобретения о

Ю.И. Голубовский, A.À. Львов и Л.Н. Пивоварова

<- Q344t > $ j(, е;,, .i (1Ф Ч6 Тзг %( .р

7Р ХВ ъж ;"ÿ,":4 . . !

Ф1 4,цр,,;ф,", ™»4 . 1 »- 1

P1) Заявитель

1 (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ

ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к автоматизации контроля дефектов поверхности (царапин, вмятин, следов ржавчины и т.п.) изделий крупносерийного и массового производства.

Известны фотоэлектрические устройства контроля дефектов, принцип работы которых состоит в следующем.

Световой поток от источника света оптической системой направляется на контролируемую поверхность. Эеркальная или рассеянная составляющая светового потока, отраженного от поверхности, другой оптической системой направляется на фотоприемник.

Если размер освещаемой зоны поверхности мал по сравнению со всей контролируемой поверхностью, то тем или иным способом осуществляется развертка поверхности. йри попадании дефекта в освещаемую зону амплитуда сигнала на выходе фотоприемника изменяется, что фиксируется дискриминатором амплитуды, на выходе которого появляется сигнал о наличии брака 11).

Недостаток таких устройств состоит в том, что изменения яркости

1 источника, чувствительности фотоприемника, коэффициента усиления а также различия в коэффициентах отражения поверхности изделиЯ сказываются на точности работы устройства.

Известно также устройство контроля дефектов поверхности.

На контролируемую поверхность иэделия, которое вращается вокруг своей оси, проецируется изображение щели, причем длина щели равна длине цилиндра. Отраженный от поверхности цилиндра световой поток попадает на фотоприемник и создает опорный сигнал. На другую сторону цилиндра проецируется пятно малых размеров, 15 а отраженный поток направляется на второй фотопрнемннк. Фотоприемники включены по дифференциальной схеме (2).

Однако производительность какого

20 устройства низка, так как диаметр светового пятна значительно меньше размеров контролируемой поверхности, и время контроля составляет 50-100 оборотов изделия, что недопустимо

25 прн контроле иэделий массо,о про= нэводства, Увеличение размеров светового пятна, с целью повышения производительности устройства, приводит к ухудшению отношения сигналЗО фон, что затрудняет контроль мелких

855453 дефектов. При контроле дефектов, сигналы которых отличаются от сигнала, создаваемого бездефектной поверхностью иэделия (фона) на 20-50%, включение фотоприемников по дифференциальной схеме еще- больше понижает отношение сигнал-фон из-за невозможности фаэировки сигналов фона, сниМаемых с отдельных приемников.

Наиболее близким к предлагаемому является фотоэлектрическое устройство контроля дефектов, содержащее осветительную оптическую систему, установленные по ходу излучения оптическую систему формирования лучистого потока,фотоприемник с пред|усилителем и двухканальную элект» ронную систему, соединенную с дискриминатором амплитуды и блоком выходных сигналов, один канал которой содержит последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель, блок запоминания, а другой — последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель. Выходы обоих каналов подключены к дифференциальному усилителю, работающему как дискриминатор амплитуды, на выходе которого появляется импульс, когда амплитуда сигнала усилительного канала достигает илн превышает уровень сигнала блока запоминания. В этом устройстве изменение чувствительности фотоприемника, изменение яркости источника света или коэффициента отражения контролируемой поверхности одинаковым образом влияет на оба канала, и не приводит к ухудшению точности и надежности контроля (3).

Недостаток устройства состоит

s том, что уровень сигнала в блоке запоминания непостоянен. во времени.

Сигналы на оба канала подаются непрерывно, в течение всего времени контроля н поэтому уровень сигнала блока запоминания оказывается разным в разные моменты времени. Следовательно, наличие илн отсутствие сигнала на выходе дискриминатора амплитуды зависит от того, в какой момент времени возникает импульс от дефекта, что снижает точность и надежность контроля.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля дефектов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее освети" тельную оптическую систему, установленные по ходу излучения оптическую систему формирования лучистого потока, фотоприемник с предусилитеием и двухканальную электронную систему, соединенную с дискриминатором амплитуды и блоком выходных сигналов, один канал которой содержит последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель, блок запоминания, а другой — последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель, введены ключи н блок задания временных интервалов, соединенный с ключами, один из которых включен последовательно нли параллельно блоку запоминания, 1© а другой - последовательно или параллельно второму входу дискриминато» ра амплитуды.

Предлагаемое устройство может работать с изделиями любой формы. Прн15 водимые ниже пояснения относятся к изделиям, имеющим ось симметрии и контролируемым на роторных или роторно-конвейерных линиях.

На фиг. 1 представлена блок-схе20 ма устройства; на Фиг. 2 - вид сигналов на выходе основных электронных узлов устройства.

Устройство содержит осветительную оптическую систему 1, иэделие 2,поверхность которого контролируется, оптическую систему 3 формирования лучистого потока,фотоприемник с предусилителем 4, усилители 5 и 6 с регулируемым коэффициентом усиления, выпрямители 7 и 8, ключи 9 и 10, блок запоминания 11, дискриминатор

12 амплитуды, блок 13 выходных сигналов, блок 14 задания временных интервалов.

Устройство работает следующим

И образом.

С помощью осветительной оптической системы 1 на поверхности контролируемого изделия 2 создается освещенная зона. Размеры эоны опредеф© ляются размером контролируемого из-. делия и видом дефектов. Изделие перемещается в зоне контроля и одновременно вращается вокруг своей оси симметрии, что позволяет осуществить развертку части нли всей поверхности изделия.

Конструктивно роторная линия может быть выполнена так, что один илн несколько оптических элементов могут синхронно с иэделием перемещаться для того, чтобы создать постоянные условия освещения и приема отраженного потока. В зависимости от вида дефектов зеркальная или рассеянная составляющая отраженного светового потока передается оптической системой 3 на фотоприемник с предусилителем 4. С выхода предуснлнтеля сигнал подается на два канала-измерительный (узлы 6, 8 н 10) и канал р блока запоминания (узлы 5, 7, 9 и 11). На входе каждого канала стоят усилители 5 и 6 с регулируемыми коэффициентами усиления ° После усилителей сигналы детектируются выпрямителямн 7 н 8. Сигнал на блок

855453

11 запоминания посредством ключа 9 ,подается только на фиксированное время, определяемое блоком 14 задания временных интервалов 14. С выхода блока запоминания сигнал подается на один из входов дискриминаторов 12 амплитуды, на второй вход которого поступает сигнал с измерительного канала. Ключ 10, управляемым блоком

14 задания временных интервалов,разрешает прохождение сигнала ко входу дискриминатора только после того как прекратится подача сигнала на блок 11 запоминания., Временные соотношения работы устройства поясняются на фиг. 2.

Вид сигнала на выходе предусилнтеля показан на фиг, 2(a) . Е.юк 14 задания временных интервалов выдает два импульса. Длительность одного иэ них равна требуемому времени запоминания (например одному обороту изделия как показано на фиг. 2 ф

Длительность второго импульса выбирается исходя иэ того времени, которое отводится на контроль (напри" мер, она может быть равна 2 оборотам изделия как показано на Фиг. 2 в).

В предлагаемом варианте устройства элементы блока 14 механически связаны с ротором, и длительности управляющих импульсов определяются скоростью вращения ротора. Таким образом, на один вход дискриминатора

12 амплитуды поступает сигнал от блока 11 запоминания, соответствующий сигналу, накопленному за некоторое время, а на второй — вход - измеряемый сигнал. Дискриминатор выдает импульс в том случае, если сигнал от дефекта равен или превышает по абсолютной величине сигнал блока запоминания (дискриминатор может быть выполнен, например как компаратор) . Если на поверхности изделия имеется дефект, то на выходе дискриминатора амплитуды возникает импульс, который проходит к блоку выходных сигналов, выдающему команды исполнительному механизму. Уровень сигналов можно регулировать в каждом канале изменением коэффициента усиления блоков 5 и 6. В предлагаемом устройстве изменение чувствительности фотоприемника, яркости источымка света и коэффициента отражения контролируемой поверхности практически не влияет на точность и надежность контроля.

В предлагаемом устройстве уровень запоминания все же зависит от ампли" туды и длительности сигнала от дефекта. Однако величину этого непостоянства можно свести к пренебрежимо малой величине (несколько процентов от правильного, неискаженного уровня) следующими мерами. Во-первых, длительность времени запоминания долина быть много больше (например на порядок) длительности сигнала от дефекта. Во-вторых, постоянная времени блока запоминания долина превышать длительность импульса от дефекта, и тогда вклад в уровень запоминания от большого по амплитуде, но короткого по времени импульса становится мал по сравнению с сигналом от остальной части поверхности.

Следует такие отметить, что большие искажения уровня запоминания соответствуют большим сигналам от дефектов, т.е. сигналам,значительно превосходящим уровень запоминания. Эти дефекты будут надежно выделяться даже при несколько изменившемся уров<> не запоминания. Что.же касается малых сигналов от дефектов, которые ненадежно фиксируются известными устройствами и для обнаружения которых и предлагается настоящее устройство, 2О то их вклад в искажение уровня запоминания мал (не превышает 3-5%).

Преимущество устройства по сравнению с известным состоит в том, что за счет постоянного эначения вреЯ мени запоминания, уровень запоминания для данного контролируемого изделия также постоянен, и поэтому воэможнр обнаружить дефекты амплитуды сигнала оТ которых лнаь на 15-20% превышает амплитуду фона от бездефектной поверхности изделия. Надежность и достоверность работы предлагаемого уст,ройства позволяет сократить необхо.димое время контроля.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство контроля дефектов поверхности, содержащее осветительную оптическую систему, установленные по ходу излучения оптическую систему формирования лучистого потока,фотоприемник с предусилителем и двухканальную электронную систему, соединенную с диск4 риминаторои амплитуды и блоком выходных сигналов, один канал которой содержит последовательно соединенные усилитель с регулируеьым коэффициентом передачи, выпрямитель, блок запоминания, а другой — последова-! тельно соединенные усилитель с регулируеьввя коэффициентом передачи, выпрямитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля в устройство введены ключи и блок задания временных интервалов, соединенный с ключами, один из которых включен последовательно или параллельно блоку запоминания, а другой — последоЩ вательно или параллельно второму входу дискриминатора амплитуды. источники информации, принятые во внимание при -экспертизе

1. Патент СМЖ 9 3900265, Я кл. 6 01 И 21/32, опублик ° 1975, 855453 фри. 1

ОЮых, Уупр.2 фи@. 2 о Составитель A. Шуров

Редактор Н. Воловик Техред Л.Пекарь Корректор С. Корниенко

Эаказ 6894/59

Тираж 907 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Авторское свидетельство СССР

9 100065, кл. G 01 В 19/60, 1955.

3. Эаявка ФРГ 9 1777635, кл. С 01 и 21/32, 1976 (про. тотип).