Устройство контроля профиля поверхности

Устройство контроля профиля поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, Целью изобретения является повьшение достоверности результатов контроля за счет исключения ошибочного срабатьгоания устройства в результате неопределенности информации о профиле дефекта поверхности в случае .выхода отраженного луча из поля зрения .устройства или двойного отражения луча. Отраженньш от поверхности объекта 18 луч 19 падает на поверхность мозаичного экрана 5, образованного входными торцами пакета 4 световодов . Сигнал на выходе блока 3 фотоприема пропорционален первой производной профиля поверхности объекта 18. В 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 5 в виде сферы уменьшает вероятность выхода отраженного луча 19 из поля зрения устройства . 1 з.Поф-лы, 2 ил. о (Л с

СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D4 G 01 В 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф р»- ». -., »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4103705/24-28 (22) 07.08.86 (46) 23 ° 06.88. Бюл. ¹ 23 (72) В.А.Денисов и М.П.Цапенко (53) 531.7 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 2533906, кл. G 01 В 11/30, 1985, (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

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.

Отраженный от поверхности объекта

18 луч 19 падает на поверхность мозаичного экрана 5, образованного входными торцами пакета 4 световодов. Сигнал на выходе блока 3 фотоприема пропорционален первой производной профиля поверхности объекта 18 ° В случае выхода отраженного луча 19 из поля зрения устройства или двойного (или более) отражения луча 19 узел ll 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 . l 404

-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.l 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 cseToBOдов, входными торцами образующих мозаичный экран 5, фотоприемников 6,,25 каждый из которых установлен на выходном торце соответствующего световода пакета 4, усилителей 7, каждый из которых подключен к выходу соответствующего фотоприемника 6, компа- 30 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 (MC), каждый из,входов, которого сое-; динен с выходом соответствующего усилителя 7, а выход соединен с вторыми входами всех компараторов 8, узел 11 40 коррекции, входом подключенный к выходу детектора 10 NC коммутатор 12, один из входом которого соединен с выходом преобразователя 9, а другойс выходом узла 11 коррекции, узел.13 45 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 !

4, и второй интегратор. !6, входом соединенный с вйходом элемента !5 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность контролируемого объекта 18 (фиг.2) падает дуч 17 та820 ким образом, чтобы диаметр светового пятна был соизмерим с наименьшей элементарной площадкой, заданной для контроля, а от поверхности дефекта под углом о /2 к нормали поверхности дефекта отражается луч 19. Если обозначить координату х как направление перемещения объекта, а у как изменение глубины дефекта, то угол наклона

f3 элементарного участка поверхности дефекта в данной точке можно выразить

4ерез угол М отражения следующим образом:

tgP= tg 2 =,"„.

Переходя к бесконечно малым величию

6ч нам, получаем й9ю(,/2 = - - у (х).

Следовательно, изменение тангенса угла отражения пропорционально вели". чине первой производной рельефа поверхности.

Учитывая, что скорость перемещения поверхностн постоянна и перемещение пропорционально времени t, можно пе) рейти от переменной х к переменной / (tg 2 =У

Проинтегрировав .это выражение, получаем величину, пропорциональную профилю поверхности контролируемого изделия (*

y(t) = J tg --- dt.

В производственных условиях невозможно точно отъюстировать луч нормально к поверхности изделия, т.е. появляется постоянная ошибка m (t), которая может менять свое значение от строки к строке или от оборота к обороту, характеризующая неперпендикулярность падающего луча 17, а следовательно

y(t) = J tg †- дс + en(r), о где К - постоянный коэффициент.

Устройство работает следующим образом, На фиг.1 представлен случай, когда объект 1 8 вращается вокруг своей оси с постоянной скоростью.

Игольчатый луч !7, сформированный источником 1 излучения (например, лазерам) и линзой 2, падает на по-. верхность.объекта 18 и, отразившись от 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, N цепочек, каждая из которых содержит фотоприемник, установленный на выходном торце соответствующего световода, и последовательно соединенные с фотоприемником усилитель и компаратор, преобразователя, к каж дому из Й входов которого подключен соответствующий компаратор, и детектора максимального сигнала, соответствующими входами подключенного к выходам 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.

14048 падает на мозаичный экран 5, засветив торец одного из световодов 4, при этом световой поток передается этим световодом на соответствующий фотоприемник 6, на выходе которого появляется сигнал, который, пройдя через усилитель 7, подается на один из входов компаратора 8. Сигналы от всех усилителей 7 подаются также на 10 соответствующие входы детектора

10 NC, производящего вьщеление максимального сигнала, который поступает на свободные входы всех компараторов

8 устройства, при этом срабатывает 15 тот из них, на который поступает наибольший сигнал. Номер сработавшего компаратора 8 показывает координаты светового пятна на мозаичном экране 5 и независимо от отражающей спо- 2р собности поверхности объекта 18, т.е. величины светового потока отраженного луча 17,характеризует величину угла отклонения с4. В зависимости от номера сработавшего компаратора 8 25 преобразователь 9 формирует сигнал, М пропорциональный tg -2-, т.е. первой производной профиля контролируемой поверхности. Далее сигнал через ком- 30 мутатор 12 поступает в первый интегратор 14 и элемент 15 вычитания, где производится вьщеление и компенсация постоянной составляющей сигнала, накопленной за один оборот изделия

:, ши один проход при линейном сканировании, т.е. компенсируется неточность юстировки падающего луча 17 к поверхности объекта 18. Компенсированный таким образом сигнал поступает 4О во второй интегратор 16, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный профилю поверхности объекта 18. Следует при этом заметить, что так как первый интегратор 4>

-14 используется для накопления ошибок эа период наблюдения, он имеет большую постоянную интегрирования и практически нечувствителен к измене-. ниям, вызванным сигналами о дефектах поверхности, т.е. он совместно с элементом 15 вычитания устраняет постоянный наклон, вызванный неточностью юстировки.

При наличии на поверхности объекта 18 дефектов с крутизной профиля более 45 отраженный луч 19 может выйти иэ поля зрения устройства или, при двойном отражении луча, может

4 произойти 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 порого вого, что соответствует выходу луча

19 из поля зрения или уменьшению светового потока (двойное отражение), узел 11 коррекции через коммутатор

12 от1слючает сигнал с преобразователя

9 и выдает сигнал, пропорциональный значению нейтрального угла об, наприо мер 0

Предлагаемое 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

1404820 экран выполнен в виде сферической поверхности.

2. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что мозаичный

-" ИЮЗ

Составитель О. Смирнов

Техред Л.Сердюкова

Редактор Г.Волкова

Корректор М.Р!дрони

Заказ 3089/42 Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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