FI80959C - Foerfarande och anordning foer inspektion av spegelreflexionsytor. - Google Patents

Description

1 80959

MENETELMÄ JA LAITE PEILIHEIJASTAVIEN PINTOJEN TARKASTUSTA VARTEN

Keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen erityisesti jatkuvassa 5 liikkeessä olevien ainakin osittain peiliheijastavien pintojen, kuten metallipintojen automaattista visuaalista tarkastusta varten vastaanotto-laitteen ja kuva-analyysilaitteiston avulla.

US-patentista 4 455 090 tunnetaan laite, joka mittaa materiaalin peitto-10 kykyyn perustuvia pintaominaisuuksia. Laitteessa on optinen projisoin-tisysteemi näytteen valaisemiseksi ja valokenno näytteestä heijastuneen valon mittaamiseksi. Laite on tarkoitetttu erityisesti paperin testaamiseksi ja hiiltä sisältämättömän kopiopaperin yhteydessä laitteella mitataan paperissa olevan vesileiman tiheyttä taustaan nähden. US-patentin 15 4 455 090 mukaisella laitteella testataan siten edullisesti materiaalia, johon suunnattu valo ainakin osittain menee materiaalin läpi.

US-patentissa 3 976 382 on kuvattu laite pinnan geometrian tarkastamiseksi esimerkiksi työkappaleiden käsittelyssä mekaanisessa teollisuu-20 dessa. Laitteessa valolähde lähettää valoa tutkittavan kohteen pintaan. Lisäksi valolähteen ja kohteen väliin on sijoitettu valosuojus, joka rajaa terävän rajapinnan varjostetun ja valaistun pinnan osan välille. Näin valaistua osaa kohteesta tutkitaan esimerkiksi TV-kameran avulla. TV-kameran avulla saatua pinnan geometriatietoa käytetään edelleen hyväk-25 si ohjaamaan pinnan geometrian muuttumisessa käytettyä laitetta, kuten hitsauslaitetta. US-patentin 3 976 382 mukaisesti saadaan varjostetun ja valaistun pinnan ääriviivasta rajapinta, joka kuvaa tarkasteltavan pinnan geometriaa. On selvää ettei tällaista tekniikkaa voi soveltaa sellaisen pinnan tarkastetuun, jossa halutaan tarkastella pinnassa 30 olevia, satunnaisia pintavikoja.

US-patentti 4 547 073 kohdistuu pinnantarkastuslaitteeseen ja -menetelmään, jossa piikiekon ki i I loi tetul le pinnalle johdetaan linssin avulla yhdensuuntaisiksi taitettuja valonsäteitä. Menetelmän mukaisesti piikie— 35 kon pintavirheet aiheuttavat heijastuneissa valonsäteissä yhdensuuntaisuudesta eroavia säteitä, jolloin pintavirheet aiheuttavat tarkastuselimessä varjostusalueita. Tällöin jo piikiekon pinnan epätasaisuudet aihe- 2 80959 uttavat varjostusalueita, ninkä vuoksi menetelmän käyttö piikiekkoa olennaisesti suuremmille pinnoille ei ole käytännöllistä.

GB-patenttihakemuksessa 20 20 415 esitetään pinnantarkastuslaite, jossa 5 liikkuvia nauhoja valaistaan nauhoissa olevien pituussuuntaisten urien tarkastamiseksi. Laitejärjestely on sijoitettu nauhaan nähden siten, että valolähteestä tulevat säteet valaisevat nauhaa oletetun uran molemmilta puolilta. GB-patenttihakemuksen 20 20 415 mukainen laite on siten tarkoitettu ennalta tiedossa olevien pintaepätasaisuuksien tutkimiseen 10 eikä laitteella siten pystytä tunnistamaan ennalta odottamattomia, koko nauhan alueella mahdollisesti olevia pintavirheitä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi peiliheijastavien pintojen 15 visuaalinen tarkastusmenetelmä ja -laite, jossa ainakin yhdestä valolähteestä tulevaa ja tarkastettavasta pinnasta heijastuvaa valoa käytetään valon tunnistuselimen ja saadun kuvan kuvan-analyysilaitteiston avulla tapahtuvaan tarkastukseen. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

20

Keksintöä sovellettaessa ainakin yhden valolähteen sydän kuvataan vastaanottolaitteelle siten, että virheettömältä peili heijasta vai ta pinnalta, kuten metallilevy, valo osuu vastaanottolaitteen tulopupilliin näkyen olennaisen kirkkaana vastaanottolaitteen kuvassa. Virheelliset alueet 25 sen sijaan sirottavat valoa poispäin vastaanottolaitteesta näkyen kuvassa tummina alueina. Keksinnön mukaisesti valolähteen sydämen kuvan pituus pystysuunnassa on suurempi kuin vastaanottolaitteen linssin tulopupillin halkaisija, mikä sallii vastaanottolaitteen katselukulman vaihtelun samalla poistaen pinnan korkeuden ja suunnan vaihteluista 30 aiheutuvan epätasaisen valaistuksen kuvasta.

Keksinnön mukaisesti vastaanottolaitteen katselukulmaa voidaan säätää muuttamalla valolähteen pituutta tai esimerkiksi valolähteen edessä olevaa säädettävää aukkoa. Säädettävään aukkoon tai olennaisesti sen 35 läheisyyteen voidaan myös asettaa varjostin niin, että varjostin peittää edullisesti valolähteen keskiosan. Näin varjostimella estetään suora peiliheijastus vastaanottoleitteelle ja muuttamalla varjostimen leveyttä

II

3 80959 voidaan säätää vastaanottolaitteen katselukulmaa suhteessa tarkastettavalta pinnalta peiliheijastuneeseen valoon. Edelleen käyttämällä varjostinta, joka jakaa valolähteestä tulevan valon kahteen valokeilaan, voidaan kompensoida tarkasteltavan pinnan tasaisuusvaihteluiden vaikutus-5 ta vastaanottolaitteille muodostuvassa kuvassa.

Käytettäessä keksintöä on edullista sijoittaa valolähteen polttoasento olennaisesti vaakasuoraan, koska tällainen polttoasento pidentää valolähteen polttoikää. Tämän vuoksi sijoitetaan säädettävän aukon ja 10 tarkastettavan pinnan väliin peili, jonka avulla olennaisesti vaakasuorassa polttoasennossa olevasta valolähteestä tulevat valonsäteet saadaan suunnattua reiällisen linssin, kuten Fresnel-linssin läpi tarkastettavalle pinnalle ja edelleen heijastumaan vastaanottonitteelle edullisessa katselukulmassa.

15

Keksinnön mukaisessa laitteessa voidaan käyttää edullisesti myös useita valolähteitä ja yhtä monta valolähteen edessä olevaa reiällistä linssiä. Tällöin kutakin valolähdettä on siirretty sivusuunnassa valolähdettä vastaavan linssin optiseen akseliin nähden niin, että kukin linssi kuvaa 20 yhden valolähteistä valaistavan pinnan kautta vastaanottoni tteel le. Valolähteiden välissä voidaan tarvittaessa käyttää varjostimia estämään valolähteestä tulevan valon pääsy viereiselle linsseille. Käyttäen useaa valonlähdettä ja linssiä voidaan tarkasteltavaa kuvausaluetta suurentaa tai käyttää pienempikokoisia linssejä, joiden valmistaminen on yksinker-25 taisempaa ja halvempaa sekä saatavuus parempi kuin isokokoisilla linsseillä. Lisäksi kuvattaessa himmeitä sirottavia pintoja, kuten teräslevyjä, saadaan pinnalle suurempi valaistusvoimakkuus kuin yhdellä valolähteellä ja linssillä. Usean valolähteen ja linssin avulla voidaan edelleen kontrolloida pinnalle tulevan valon suuntaa ja näin parantaa 30 virheiden näkymistä ja valaistuksen tasaisuutta.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaavionai-35 sena sivukuvantona, kuvio 2 esittää erästä toista keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaaviomaisena sivukuvantona.

« 80959 kuvio 3 esittää keksinnön edullista lisäsovellutusmuotoa kaaviomaisesti ylhäältäpäin katsottuna.

Kuvion 1 mukaisesti valolähteestä 1 tulevat valonsäteet suunnataan pei-5 lille 2, joka suuntaa valonsäteet edelleen reiällisen linssin 3 kautta tarkasteltavalle pinnalle 4. Pinnalta 4 heijastuneet valonsäteet muodostavat linssiin 3 valolähteestä 1 muodostaman kuvan, joka vastaanotetaan kameralla 5. Kameralla 5 vastaanotettua kuvaa voidaan edelleen analysoida kuva-analyysilaitteen 6 avulla. Keksinnön mukaisesti kameran 5 katselukulmaa 39 voidaan säätää esimerkiksi muuttamalla valolähteenä 1 toimivan hehkulampun pituutta tai myös valolähteen 1 edessä olevan säädettävän aukon 7 avulla. Kuviossa 1 on lisäksi esitetty kaareva peili 8, joka on sijoitettu valolähteen 1 taakse ja jolla peilillä voidaan edullisesti nostaa TV-kameran 5 linssin tu lopupi 11 i 11 e 41 tulevaa valotehoa.

15

Kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa valolähteen 10 eteen on asetettu varjostin 11, joka jakaa peilille 12 suunnatut valonsäteet kahteen valokeilaan 13 ja 14. Näin syntyneet valokeilat 13 ja 14 suunnataan edelleen reiällisen linssin 15 kautta tarkasteltavalle pinnalle 16. Pinnal-20 ta 16 valokeilat 13 ja 14 heijastuvat kohti kameraa 17 ja kuva-analyysilaitteistoa 18. Kameran 17 katselukulman 40 suuruutta voidaan edullisesti säätää varjostimen 11 leveyttä muuttamalla. Valolähteen 11 valotehon parantamiseksi on valolähteen taakse sijoitettu kaareva peili 19 ja valolähteen eteen rajoittimet 20, jotka edesauttavat varjostimen 11 avul-2^ le syntyvien valokeilojen 13 ja 14 leveyden ja samalla katselukulman 40 säätöä.

Kuviossa 3 esitetään keksinnön mukainen järjestely, jossa valo johdetaan tarkasteltavalle pinnalle useasta valolähteestä. Valolähteiden 21, 30 23, 25, 27 ja 29 eteen on rivimäisesti asetettu vastaavasti reiälliset linssit 22, 24, 26, 28 ja 30. Näiden linssien optiset akselit on kuvattu katkoviivoilla 31 , 32, 33, 34 ja 35. Kuvattavan pinnan sitä osaa, johon valonlähteistä tulevat valonsäteet osuvat ja josta ne heijastuvat, on esitetty katkoviivalla 36. Kuvion 3 mukaisesti valolähteitä 21 , 23, 25, 35 27 ja 29 on siirretty sivusuunnassa valolähdettä vastaavan linssin opti seen akseliin 31 , 32, 33, 34 ja 35 nähden niin, että kukin linssi kuvaa yhden valolähteistä valaistavan pinnan kautta kameralle 37.

Claims (10)

1. Menetelmä erityisesti jatkuvassa liikkeessä olevien ainakin osittain peiliheijastavien pintojen, kuten metallipintojen automaattista visuaalista 5 tarkastusta varten vastaanottolaitteen ja kuva-analyysilaitteiston avulla, tunnettu siitä, että tarkastettavan pinnan (4,16,36) korkeuden ja suunnan vaihteluista aiheutuvan epätasaisen valaistuksen poistamiseksi vastaanottolaitteen (5,17,37) kuvasta säädetään vastaanottolaitteen katselukulmaa (39,40) siten, että valolähteen (1,10) edessä olevan 10 reiällisen linssin (3,15) avulla muodostetun valolähteen kuvan pituus on suurempi kuin vastaanottolaitteen (5,17,37) linssin tulopupillin halkaisija.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että vastaanottolaitteen katselukulmaa (39,40) säädetään valolähteen (1.10) pituutta muuttamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottolaitteen katselukulmaa (39,40) säädetään valolähteen 20 (1,10) edessä olevaa aukkoa (7) muuttamalla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottolaitteen katselukulmaa (39,40) säädetään valolähteen (1.10) edessä olevaa varjostinta (11) käyttäen. 25

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottolaitteen katselukulmaa (39,40) säädetään varjostimen (11) leveyttä muuttamalla.

5 80959

6. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jossa laitteessa on ainakin yksi valolähde sekä elimiä tarkastettavalta pinnalta saadun kuvan käsittelyä varten, tunnettu siitä, että valolähteen (1,10) eteen on sijoitettu reiällinen linssi (3,15), joka aikaansaa valolähteestä (1,10) kuvan, joka tarkastettavan pinnan 35 (4,16,36) avulla saadaan kohdistettua vastaanottolaitteelle (5,17,37). r 80959

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että yhtä valolähdettä (1,10,21 ,23,25,27,29) kohden on yksi reiällinen linssi (3.15.22.24.26.28.30) .

8. Patenttivaatimusten 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että valolähde (1 ,10,21 ,23,25,27,29) on siirretty reiällisen linssin (3.15.22.26.28.30) optiseen akseliin nähden siten, että linssi kuvaa yhden valolähteistä tarkastettavan pinnan kautta vastaanottolaitteelle (5,17.37).

9. Patenttivaatimusten 6, 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että valolähde (1 ,10,21,23,25,27,29) on hehkulamppu.

10. Patenttivaatimusten 6, 7, 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastaanottolaite (5,17,37) on TV-kamera