Фотоэлектронное устройство обнаружения дефектов поверхности

Фотоэлектронное устройство обнаружения дефектов поверхности

Реферат

 

ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ, содержащее излучатель, фотоприемник, расположенный в ходе лучей зеркально отраженного светового потока, измерительный усилитель, соединенный входом с выходом фотоприемника, и дополнительный фотоприемник, установленный в ходе лучей диффузно отраженного светового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено дополнительным усилителем и управляемым сопротивлением, включенным в цепь отрицательной обратной связи измерительного усилителя и соединенным управляемым входом с выходом дополнительного усилителя, вход которого соединен с выходом дополнительного фотоприемника.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения механических дефектов на деталях с оптически грубой поверхностью. Известно устройство, содержащее источник света, оптическую систему, направляющую световой поток от источника под некоторым углом к контролируемой поверхности, и два фотоприемника, один из которых воспринимает поток, отраженный поверхностью, а другой от источника света, и электрический индикатор, представляющий собой мостовую схему, в два смежных плеча которой включены фотоприемники. Однако данное устройство, исключая влияние флуктуаций светового потока от лампы, требует ручной подстройки при изменении марки материала, и неработоспособно в случае наличия пятен, местных потемнений и т.п. на поверхности контролируемого объекта. Известно устройство, содержащее источник света, измерительный и эталонный фотоприемники, фокусирующие линзы, усилитель, индикатор нуля, нейтральный светофильтр и систему оптических клиньев, регулирующих величину падающего на контролируемую поверхность светового потока в зависимости от материала детали. Однако это устройство обладает тем недостатком, что, исключая влияние на точность измерения флуктуаций светового потока от источника света, не может учесть колебания коэффициента отражения в пределах одной детали вследствие, например, наличия пятен, местных потемнений и т.п. на поверхности контролируемой детали при динамическом контроле. Система оптических клиньев сложна в изготовлении, и переход от одной марки материала к другой требует ручной настройки прибора. Наиболее близким к данному изобретению является фотоэлектронное устройство обнаружения дефектов поверхности, содержащее источник света, фотоприемник, расположенный в ходе лучей зеркально отраженного светового потока, измерительный усилитель, соединенный входом с выходом фотоприемника, и дополнительный фотоприемник, установленный в ходе лучей диффузно отраженного светового потока. Прибор обеспечивает измерение и регистрацию отношения фотопотоков в цепях фотоприемников, пропорциональных интенсивности отраженного и диффузно рассеянного световых потоков, для чего фотоприемники включены в компенсационную схему. Однако данное устройство имеет малую надежность, большую постоянную времени и непригодно при требовании высокой скорости контроля. Кроме того, это устройство не может быть использовано для контроля изделий с оптически грубой поверхностью. Целью изобретения является повышение надежности контроля путем исключения влияния на достоверность контроля флуктуаций светового потока источника света, посторонних засветок, колебаний коэффициента отражения контролируемой детали. Поставленная цель достигается тем, что фотоэлектронное устройство обнаружения дефектов поверхности, которое состоит из излучателя, оптическая ось которого расположена под углом к нормали поверхности контролируемого объекта, фотоприемника, расположенного в ходе лучей зеркально отраженного светового потока, измерительного усилителя, соединенного входом с выходом фотоприемника, и дополнительного фотоприемника, установленного в ходе диффузно отраженного светового потока, снабжено дополнительным усилителем и управляемым сопротивлением, включенным в цепь отрицательной обратной связи измерительного усилителя и соединенным управляемым входом с выходом дополнительного усилителя, а дополнительный фотоприемник расположен в ходе лучей диффузно отраженного светового потока и включен на вход дополнительного усилителя. На чертеже представлена схема устройства. Фотоэлектронное устройство обнаружения дефектов поверхности содержит излучатель 1, располагаемый оптической осью под углом к нормали поверхности объекта контроля 2, измерительный фотоприемник 3, располагаемый в ходе лучей зеркально отраженного поверхностью объекта светового потока, измерительный усилитель 4, соединенный входом с выходом измерительного фотоприемника 3, дополнительный фотоприемник 5, располагаемый в ходе лучей диффузно отраженного светового потока и соединенный выходом с входом дополнительного усилителя 6, управляемое сопротивление 7, включенное в цепь отрицательной обратной связи измерительного усилителя 4, причем управляемый вход управляемого сопротивления 7 соединен с выходом дополнительного усилителя 6. Устройство работает следующим образом. Луч излучателя 1, отражаясь от бездефектной поверхности 2, падает на фотоприемник 3. Сигнал фотоприемника усиливается измерительным усилителем 4, выходное напряжение которого зависит от величины зеркально отраженного поверхностью объекта 2 светового потока и коэффициента усиления измерительного усилителя 4. Коэффициент усиления измерительного усилителя 4 изменяется в зависимости от изменения величины управляемого сопротивления 7, пропорционального выходному сигналу дополнительного усилителя 6, на вход которого поступает сигнал с дополнительного фотоприемника 5. Сигнал дополнительного фотоприемника 5 пропорционален интенсивности диффузно отраженного от поверхности объекта 2 светового потока. Изменение величины светового потока, диффузно отраженного поверхностью, в результате изменения цветности, коэффициента отражения, нестабильности величины падающего от излучателя 1 светового потока, вызывает соответствующее изменение коэффициента усиления измерительного усилителя 4, которое компенсирует аналогичное изменение зеркально отраженного светового потока, и выходное напряжение усилителя 4 определяется лишь изменением зеркально отраженного светового потока, зависимым от наличия механических дефектов на поверхности объекта 2. При наличии на контролируемой поверхности механических дефектов типа трещин, царапин, забоин и т.п. величина зеркально отраженного светового потока уменьшится, а величина диффузно отраженного потока увеличится, что вызывает уменьшение коэффициента усиления и более значительное падение напряжения на выходе измерительного усилителя 4. В связи с тем, что коэффициент усиления измерительного усилителя 4 является функцией светового потока диффузно отраженного от контролируемой поверхности, величина падения выходного напряжения измерительного усилителя 4 зависит лишь от наличия механических дефектов на поверхности контролируемого объекта 2. За счет этого исключается влияние цветности, колебаний коэффициента отражения, изменения интенсивности светового потока излучателя, степени прозрачности среды и т.д. и тем самым в 5-7 раз повышается надежность контроля.

Формула изобретения

ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ, содержащее излучатель, фотоприемник, расположенный в ходе лучей зеркально отраженного светового потока, измерительный усилитель, соединенный входом с выходом фотоприемника, и дополнительный фотоприемник, установленный в ходе лучей диффузно отраженного светового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено дополнительным усилителем и управляемым сопротивлением, включенным в цепь отрицательной обратной связи измерительного усилителя и соединенным управляемым входом с выходом дополнительного усилителя, вход которого соединен с выходом дополнительного фотоприемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1