SE448030B - SET AND DEVICE FOR SURFACE DETECTIONS - Google Patents
SET AND DEVICE FOR SURFACE DETECTIONSInfo
- Publication number
- SE448030B SE448030B SE8200712A SE8200712A SE448030B SE 448030 B SE448030 B SE 448030B SE 8200712 A SE8200712 A SE 8200712A SE 8200712 A SE8200712 A SE 8200712A SE 448030 B SE448030 B SE 448030B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- light
- transparent
- mirror
- layer
- spatially modulating
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 21
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 21
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 9
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 101100521334 Mus musculus Prom1 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 230000005697 Pockels effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
15 20 25 448 030 2 -riktning, med åtföljande kontinuerlig variation av fortplant- ningsriktningen för den strålning som reflekteras från den under undersökning varande ytan. För att med de kända metoderna möj- liggöra analys av det diffrakterade ljus som kommer frân ytdefek- ter i mekaniska delar av denna typ är det sålunda nödvändigt att "spåra" den strålning som reflekteras från detaljen i rummet samt att säkerställa kontinuerlig korrekt lägeshållning av analys- anordningen på ett absolut förutbestämt avstånd från den under undersökning varande ytan. 15 20 25 448 030 2-direction, with concomitant continuous variation of the direction of propagation of the radiation reflected from the surface under investigation. Thus, with the known methods enabling analysis of the diffracted light coming from surface defects in mechanical parts of this type, it is necessary to "track" the radiation reflected from the detail in the room and to ensure continuous correct positioning of analysis. the device at an absolutely predetermined distance from the surface under investigation.
Dessa driftskrav kan i praktiken ej uppfyllas utanför labo- ratoriet och är fullständigt otillämpbara vid industriella kvali- tetskontrollprocesser, i synnerhet när denna kontroll måste utföras på alla tillverkade detaljer. _ Härtíll kommer att när de delar som skall inspekteras har en betydande storlek, exempelvis en motorfordonskaross eller delar av en sådan som undergår lackeringsbehandling eller ytskydds- behandling, medför behovet att avsöka kroppens hela yta att det är praktiskt omöjligt att utföra en kvalitetskontroll med en frekvens som harmonierar med industriella produktionstider.These operating requirements can in practice not be met outside the laboratory and are completely unsuitable in industrial quality control processes, especially when this control must be performed on all manufactured parts. This will mean that when the parts to be inspected are of a significant size, such as a motor vehicle body or parts thereof undergoing painting or surface protection treatment, the need to scan the entire surface of the body makes it practically impossible to carry out a quality check with a frequency which harmonizes with industrial production times.
Uppfinningen har till uppgift att åstadkomma en process vilken möjliggör snabb och noggrann kvalitetskontroll av yt- finishen hos mekaniska delar med krökta ytor och/eller med stora dimensioner.The object of the invention is to provide a process which enables rapid and accurate quality control of the surface finish of mechanical parts with curved surfaces and / or with large dimensions.
Ett sätt enligt uppfinningen för detektering av ytdefekter hos mekaniska detaljer, speciellt mekaniska delar med krökta ytor, genom analys av diffrakterat ljus som härrör från dessa ytdefekter är kännetecknat av att det innefattar förfaringsstegen: a) att man med inkohärent ljus belyser ytan av den del som skall undersökas med avseende på förekomst av defekter, b) att man framställer en plan bild av denna yta i ett trans- parent ljuskänsligt medium i vilket den rumsmässiga intensitetsför- delningen av det inkohärenta ljus som reflekteras från ytan alstrar en motsvarande och proportionell rumsfördelning av brytningsindex- -värdena, c) att man belyser det transparenta ljuskänsliga mediet med planpolariserat kohärent ljus genom ram-avsökning i elementaromràden, d) att man under avsökningsoperationen detekterar variationer i åtminstone en av polarisationskomponenterna av det kohärenta ljuset efter det att strålningen har passerat igenom det transparen- ta ljuskänsliga mediet, och 10 15 20 25 30 35 40 448 030 3 e) att man ur dessa variationer härleder information beträf- fande eventuellt förekommande ytdefekter på den under undersökning varande ytan.A method according to the invention for detecting surface defects of mechanical parts, in particular mechanical parts with curved surfaces, by analyzing diffracted light arising from these surface defects is characterized in that it comprises the process steps: a) illuminating the surface of the part with incoherent light shall be examined for the presence of defects, b) that a planar image of this surface is produced in a transparent light-sensitive medium in which the spatial intensity distribution of the incoherent light reflected from the surface produces a corresponding and proportional spatial distribution of refractive index the values, c) illuminating the transparent photosensitive medium with planar polarized coherent light by frame scanning in elementary areas, d) detecting variations in at least one of the polarizing components of the coherent light during the scanning operation after the radiation has passed through the transparent take the photosensitive medium, and 10 15 20 E 30 that from these variations one derives information regarding any surface defects on the surface under investigation.
Vid den ovan beskrivna processen åstadkommes analysen av det från en mekanisk detaljs yta härrörande diffrakterade ljuset genom att man undersöker en plan bild av den yta som skall kontrolleras, varigenom man eliminerar de ovan beskrivna nackdelar som uppstår när den del som skall kontrolleras nar en krökt yta, särskilt när ytan är dubbelkrökt.In the process described above, the analysis of the diffracted light originating from the surface of a mechanical part is accomplished by examining a planar image of the surface to be inspected, thereby eliminating the above-described disadvantages which arise when the portion to be inspected near a curved surface , especially when the surface is double curved.
Uppfinningen hänför sig vidare till en anordning för att genom- föra det ovan beskrivna sättet, vilken anordnings huvudsakliga särdrag ligger däri att den innefattar: a) organ för att med inkohärent ljus belysa ytan av den del vars eventuella ytdefekter skall detekteras, b) en rumsmässigt modulerande ljusmodulator som innefattar åtminstone ett skikt av transparent ljuskänsligt material i vilket en rumsmässig intensitetsfördelning av inkohärent ljus alstrar en motsvarande och proportionell rumsmässig fördelning av brytnings- indexvärdena, . c) ett optiskt system som är insatt mellan ytan av den del som skall undersökas med avseende på defekter och den rumsmässigt modu- lerande ljusmodulatorn, varvid det optiska systemet är anordnat att alstra en plan bild av denna yta på nämnda skikt av transparent ljuskänsligt material, d) en ljuskälla för alstring av planpolariserat kohärent ljus, e) förskjutningsorgan för att förskjuta det kohärenta ljuset i förhållande till den rumsmässigt modulerande ljusmodulatorn så att detta ljus belyser skiktet av transparent ljuskänsligt material med ram-avsökning i elementaromràden, och f) detekteringsorgan som är anordnade att under avsöknings- operationen detektera variationer i åtminstone en av polarisations- komponenterna i det kohärenta ljuset efter det att detta ljus har genomgått skiktet av transparent ljuskänsligt material.The invention further relates to a device for carrying out the method described above, which main features of the device lie in that it comprises: a) means for illuminating with incoherent light the surface of the part whose possible surface defects are to be detected, b) a spatial modulating light modulator comprising at least one layer of transparent photosensitive material in which a spatial intensity distribution of incoherent light produces a corresponding and proportional spatial distribution of the refractive index values,. c) an optical system inserted between the surface of the part to be examined for defects and the spatially modulating light modulator, the optical system being arranged to produce a planar image of this surface on said layer of transparent photosensitive material, d) a light source for generating planar polarized coherent light, e) displacement means for displacing the coherent light relative to the spatially modulating light modulator so that this light illuminates the layer of transparent light-sensitive material with frame scanning in element areas, and f) detection means which are arranged to detect during the scanning operation variations in at least one of the polarization components of the coherent light after this light has passed through the layer of transparent light-sensitive material.
Med fördel innehåller anordningen enligt uppfinningen även ett elektroniskt informationsbehandlíngsorgan som är anslutet till detekteringsorganet och är anordnat att härleda information om eventuellt förefintlig defekt på den under undersökning varande ytan ur nämnda variationer i åtminstone en av polarisationskomponenterna i det kohärenta ljuset.Advantageously, the device according to the invention also comprises an electronic information processing means which is connected to the detection means and is arranged to derive information about any existing defect on the surface under investigation from said variations in at least one of the polarization components in the coherent light.
Den rumsmässigt modulerande modulatorn (rums-ljus-modulatorn, 10 15 20 25 30 35 H0 448 030 Ä ibland även kallad "ljusventil") är en anordning som är av stort intresse vid informationsbehandlande optiska system vilka arbetar i "realtid". Den består allmänt sett av ett plant stöd på vilket är anordnat ett transparent skikt av ett material som kan modifiera sina transmissionsegenskaper för elektromagnetiska vågor, speciellt sitt brytningsindex, beroende på intensiteten av det inkohärenta ljus som infaller mot dess yta.The spatially modulating modulator (the room light modulator, sometimes also called "light valve") is a device of great interest in information processing optical systems which operate in "real time". It generally consists of a flat support on which is arranged a transparent layer of a material which can modify its transmission properties for electromagnetic waves, in particular its refractive index, depending on the intensity of the incoherent light incident on its surface.
Den lokala variationen i värdet på brytningsindex kan bero på yttríngar av olika fysikaliska fenomen. I en första klass av anord- ningar, ibland kallad "PROM-Pockels utläsnings-optikmodulator“, införas ett fotokonduktivt material mellan tvâ plana transparenta elektroder till vilka en polaríseringsspänning tillföres från en yttre generator. Under dessa omständigheter kommer den av det infallande ljusets intensitet beroende konduktivitetsvariationen att inducera en proportionell variation i materialets brytningsindex pá grundval av den effekt som är känd under benämningen den linjära elektrooptiska effekten eller Pockels effekt, vilken kan andra fasegenskaperna och därmed polarisationen för konärent ljus som fortplantas inom materialet.The local variation in the value of the refractive index may be due to manifestations of various physical phenomena. In a first class of devices, sometimes referred to as the "PROM-Pockel readout optics modulator", a photoconductive material is inserted between two planar transparent electrodes to which a polarizing voltage is applied from an external generator, in which case it depends on the intensity of the incident light. the conductivity variation to induce a proportional variation in the refractive index of the material on the basis of the effect known as the linear electro-optical effect or Pockel's effect, which may change the phase properties and thus the polarization of coherent light propagated within the material.
Närmare bestämt, när det ljus som infaller mot anordningen har en olíkformig rumslig intensitetsfördelning, bildar brytningsindex- värdenas motsvarande och proportionella rumsmässiga fördelning en bild, i allmänhet med stor upplösning, av det inkohärenta ljusets källa, vilken även kan utgöras av ett halvreflekterande föremål som belyses med en normal glödlampa eller en ljuskälla av urladdnings- typ. Denna bild kan "läsas" på ett ej förstörande sätt genom att man låter planpolaríserat kohärent ljus infalla mot anordningen och detekterar variationen i polarisationsegenskaperna för detta kohä- renta ljus efter det att det har genomgått skiktet av ljuskänsligt material. Denna "läsning" kan utföras genom ram-avsökning av skik- tet av ljuskänsligt material i elementaromrâden (exempelvis linjer) i enlighet med kriterier som vanligen används i televisionskamera- utrustning. Modulatorn för rumsmässig ljusmodulering är sålunda en omvandlare av optisk-optisk typ, vilken kan omvandla optisk informa- tion av ínkohärent typ till optiska information av kohärent typ.More specifically, when the light incident on the device has a non-uniform spatial intensity distribution, the corresponding and proportional spatial distribution of the refractive index values forms an image, generally with high resolution, of the source of the incoherent light, which may also be a semi-reflective object illuminated. with a normal light bulb or a light source of the discharge type. This image can be "read" in a non-destructive manner by allowing planar polarized coherent light to be incident on the device and detecting the variation in the polarization properties of this coherent light after passing through the layer of photosensitive material. This "reading" can be performed by frame-scanning the layer of photosensitive material in elementary areas (e.g., lines) in accordance with criteria commonly used in television camera equipment. The modulator for spatial light modulation is thus an optical-optical type converter, which can convert incoherent type optical information to coherent type optical information.
Den i anordningen lagrade bilden kan utraderas genom att man inverterar den polariserande spänning som är tillförd till de båda transparenta elektroder mellan vilka det ljuskänsliga skiktet är applicerat. Alternativt kan radering åstadkommas genom att man belyser det ljuskänsliga materialskiktet med nögintensivt, rumsmäs- s.. . 10 15 20 30 35 H0 448 030 ~ _ 5 sigt likformigt inkohärent ljus (strålkastare).The image stored in the device can be erased by inverting the polarizing voltage applied to the two transparent electrodes between which the photosensitive layer is applied. Alternatively, erasure can be accomplished by illuminating the photosensitive material layer with a high intensity, spatial mass. 10 15 20 30 35 H0 448 030 ~ _ 5 sigt uniform incoherent light (headlights).
Vid andra rumsmodulerande ljusmodulatorer, som skiljer sig från ovan beskrivna PROM, uppnås variationen i brytningsindex genom att ' man åstadkommer yttringar av en elektrooptisk effekt i sådana mate- rial som flytande kristaller (SLM), foto-dikroiska och ferroelekt- riska material. Det finns även rumsmodulerande ljusmcdulatorer i vilka bilden lagras i form av deformationer i det ljuskänsliga materialskíktet, så att man får en modifiering av den optiska strål- banans längd och därmed polariseringen för det planpolariserade ljus som används för läsningsoperationen.In other room modulating light modulators, which differ from the PROMs described above, the variation in refractive index is achieved by providing manifestations of an electro-optical effect in materials such as liquid crystals (SLM), photo-dichroic and ferroelectric materials. There are also room-modulating light modulators in which the image is stored in the form of deformations in the light-sensitive material layer, so that a modification of the length of the optical beam path and thus the polarization of the plane-polarized light used for the reading operation is obtained.
Ytterligare information om den\teoretiska grundvalen för och kriterier för användning av rumsmodulerande ljusmodulatorer återfin- nes i artikeln "Spatial Light Modulators" av D. Casasent - Proceed- ings of the IEEE, vol. 65, nr 1, jan. 1977, sid 143 - 157, och även i artikeln "Realtime Spatial Light Modulators“ av B. Schneeberger, F. Laeri, T. Tschudi och F. Mast, Optics Communications, vol. 31, nr 1, oktober 1979, sid. 13 - 15.Further information on the theoretical basis and criteria for the use of room modulating light modulators can be found in the article "Spatial Light Modulators" by D. Casasent - Proceedings of the IEEE, vol. 65, No. 1, Jan. 1977, pp. 143 - 157, and also in the article "Realtime Spatial Light Modulators" by B. Schneeberger, F. Laeri, T. Tschudi and F. Mast, Optics Communications, vol. 31, no. 1, October 1979, p. 13 - 15.
Uppfinningen skall i det följande närmare, men på ett ej be- gränsande sätt, beskrivas i anslutning till på bifogade ritning med fig. 1 och 2 visade utföringsexempel. Fig. 1 visar ett schema över en anordning för att genomföra sättet enligt uppfinningen, och fig. 2 är en schematisk bild av uppbyggnaden av en i anordningen använd rumsmodulerande ljusmodulator.The invention will be described in more detail below, but in a non-limiting manner, in connection with exemplary embodiments shown in the accompanying drawing with Figs. 1 and 2. Fig. 1 shows a diagram of a device for carrying out the method according to the invention, and Fig. 2 is a schematic view of the construction of a room-modulating light modulator used in the device.
I fig. 1 anger S den yta av en detalj som skall kontrolleras, exempelvis en del av ett chassi för ett motorfordon.In Fig. 1, S indicates the surface of a part to be inspected, for example a part of a chassis for a motor vehicle.
En normal ljuskälla 10, exempelvis en volframlampa, är anordnad att med inkohärent ljus belysa ytan S av den detalj som skall kont- rolleras.A normal light source 10, for example a tungsten lamp, is arranged to illuminate the surface S of the detail to be controlled with incoherent light.
Ett optiskt system 12 är anordnat att åstadkomma en bild av provobjektytan S på en rumsmodulerande ljusmodulator 1ü. Med fördel utgöres det optiska systemet 12 av ett objektiv, som kan åstadkomma en förminskad bild av ytan S på den rumsmodulerande ljusmodulatorn 1ü för att göra det möjligt och lätt att kvalitetskontrollera delar med stora dimensioner. Företrädesvis är objektivet av den typ som har stort skärpedjup, d.v.s. ett objektiv med ett litet förhållande mellan fokaldistans och bildformatdiagonal; ett sådant objektiv gör det möjligt att eliminera den inverkan på noggrannheten som beror på variationer i avståndet från anordningen till olika punkter på detaljen eller från olika delar som skall kontrolleras i tur och ordning efter varandra. 10 15 .2D 25 30 35 U0 448 030 -- 6 Den rumsmodulerande ljusmodulatorn 14, som är av en i och för sig känd typ, företrädesvis av den PROM-typ som ovan beskrivits, är utformad med den uppbyggnad som schematiskt visas i fig. 2. Denna rumsmodulerande ljusmodulator 14 innehåller huvudsakligen: a) ett skikt 16 av transparent ljuskänsligt material i vilket en rumsmässig intensitetsfördelning av inkohärent ljus åstadkommer en motsvarande och proportionell rumsfördelning av brytningsindex- värden, b) en första plan elektrod 18, som är transparent för inkohä- rent strålning som reflekteras från ytan S på den detalj som skall kontrolleras, c) en plan dielektrisk halvtransparent spegel 20, inplacerad mellan skíktet av ljuskänsligt material 16 och den första plana elektroden 18, varvid den reflekterande ytan av den dielektriska spegeln är vänd mot skiktet av transparent ljuskänsligt material 16; d) en andra plan transparent elektrod 22 vilken är vänd mot den yta av skiktet av transparent ljuskänsligt material 16 som är motsatt mot den flata dielektriska spegeln 20, och e) en spänningsförsörjningsenhet 23 som är anordnad att till- föra àtminstone två olika spänningsnivåer mellan den första och den andra transparanta elektroden 18 resp. 22.An optical system 12 is arranged to provide an image of the sample object surface S on a room modulating light modulator 1ü. Advantageously, the optical system 12 is constituted by a lens which can provide a reduced image of the surface S of the room modulating light modulator 11u to make it possible and easy to quality control parts with large dimensions. Preferably, the lens is of the type which has a large depth of field, i.e. a lens with a small focal length to image format diagonal ratio; such a lens makes it possible to eliminate the effect on accuracy due to variations in the distance from the device to different points on the part or from different parts to be checked in turn one after the other. The room modulating light modulator 14, which is of a type known per se, preferably of the PROM type described above, is designed with the structure schematically shown in fig. This room modulating light modulator 14 mainly comprises: a) a layer 16 of transparent light-sensitive material in which a spatial intensity distribution of incoherent light provides a corresponding and proportional room distribution of refractive index values, b) a first planar electrode 18, which is transparent to incoherent pure radiation reflected from the surface S of the detail to be checked, c) a planar dielectric semi-transparent mirror 20, placed between the layer of photosensitive material 16 and the first planar electrode 18, the reflecting surface of the dielectric mirror facing the layer of transparent photosensitive material 16; d) a second planar transparent electrode 22 facing the surface of the layer of transparent photosensitive material 16 opposite to the flat dielectric mirror 20, and e) a voltage supply unit 23 arranged to supply at least two different voltage levels between the first and the second transparent electrode 18 resp. 22.
Den första spänningsnivån motsvarar de förhållanden vid vilka enligt den ovan beskrivna metoden de fotokonduktiva egenskaperna utsätts för inverkan genom skíktet av transparent ljuskänsligt material 16 under det att den andra spänningsnivån är den som åstad- kommer utradering av den bild som är lagrad i detta skikt av det transparenta ljuskänsliga materialet 16.The first voltage level corresponds to the conditions under which, according to the method described above, the photoconductive properties are exposed through the layer of transparent photosensitive material 16, while the second voltage level is the one which causes erasure of the image stored in this layer of the transparent photosensitive material 16.
Spänningsförsörjningsenheten 24 styr memorerings- och rade- ringsfunktionerna för den bild som åstadkommas pâ skiktet av ljus- känsligt material 16 och gör det därvid möjligt att i tur och ord- ning undersöka olika rumsliga ljusintensitetfördelningar motsvarande bilder av ytor av mekaniska delar vilka i tur och ordning efter varandra har tagits av objektívet 12.The voltage supply unit 24 controls the memorization and erasure functions of the image produced on the layer of light-sensitive material 16, thereby making it possible to examine in turn different spatial light intensity distributions corresponding to images of surfaces of mechanical parts which in turn successively taken by the lens 12.
En ljuskälla av känd typ vilken avger planpolariserat kohärent ljus (laser) är betecknade med 26. Det av ljuskällan 26 alstrade ljuset är riktat mot den rumsmässigt modulerande ljusmodulatorn 14 medelst ett optískt system som gör det möjligt att förskjuta denna strålning i förhållande till modulatorn 1U. Detta optiska system innefattar: a) en första spegel 28 som är anordnad att avlänka det kohä- f? 10 15 20 25 35 H0 448 030 7 renta ljus som alstras av ljuskällan 26, b) en andra spegel 30 som är anordnad att uppfånga det ljus som avlänkats av den första spegeln 28 och att avlänka det i en riktning väsentligen vinkelrätt mot ytan av det ljuskänsliga skiktet 16 hos den rumsmässigt modulerande ljusmodulatorn 1U, c) en cylindrisk lins 32 som är placerad mellan den första och den andra spegeln 28 resp. 30 och vars fokus F befinner sig i den punkt på den första spegeln 28 mot vilken det av ljuskällan 26 avgivna ljuset infaller, d) en första drivanordníng 33 för att försätta den första spegeln 28 i svängning kring en axel A som är vinkelrät mot den cylindriska linsens 32 axel L och mot riktningen av det ljus som avges av ljuskällan 26 och passerar genom linsens 32 fokus F, X) och e) en andra drivanordning 36 för att försätta den andra spe- geln 30 i svängning kring en axel B vilken skär den cylindriska linsens 32 axel och ligger i ett plan vinkelrätt mot axeln A.A light source of known type which emits plane polarized coherent light (laser) is denoted by 26. The light generated by the light source 26 is directed towards the spatially modulating light modulator 14 by means of an optical system which makes it possible to shift this radiation relative to the modulator 1U. This optical system comprises: a) a first mirror 28 which is arranged to deflect the cowhide? 448 030 7 pure light generated by the light source 26, b) a second mirror 30 arranged to capture the light deflected by the first mirror 28 and to deflect it in a direction substantially perpendicular to the surface of the light source 26; the light-sensitive layer 16 of the spatially modulating light modulator 1U, c) a cylindrical lens 32 which is placed between the first and the second mirror 28 resp. And whose focus F is at the point on the first mirror 28 against which the light emitted by the light source 26 is incident, d) a first drive device 33 for displacing the first mirror 28 about an axis A which is perpendicular to the cylindrical axis L of the lens 32 and towards the direction of the light emitted by the light source 26 and passing through the focus F, X) and e) of the lens 32 a second drive device 36 for displacing the second mirror 30 about an axis B which intersects it axis of the cylindrical lens 32 and lies in a plane perpendicular to the axis A.
X) (Härav framgår att spegelns 28 svängningsaxel i fig. 1 är ínritad på ett felaktigt sätt. projektionen skall axeln A sammanfalla med punkten F, I den visade d.v.s. gå ut ur papperets plan. Den felaktigt in- ritade beteckningen A och dess hänvisningslinje avses avlägsnas).X) (It appears from this that the pivot axis of the mirror 28 in Fig. 1 is drawn in an incorrect manner. The projection axis A must coincide with the point F, In the one shown, ie go out of the plane of the paper. The incorrectly drawn designation A and its reference line are removed).
Det planpolariserade kohärenta ljuset avlänkas av den andra spegeln 30 i riktning mot den rumsmodulerande ljusmodulatorn 1H så att ljuset efter att ha genomgått den andra transparenta elektroden 22 infaller mot skiktet av transparent ljuskänsligt material 16 i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot detta skikts 16 yta.The planar polarized coherent light is deflected by the second mirror 30 toward the room modulating light modulator 1H so that after passing through the second transparent electrode 22, the light is incident on the layer of transparent photosensitive material 16 in a direction substantially perpendicular to the surface of this layer 16.
Efter att ha genomgått skiktet 16 reflekteras det kohärenta ljuset från den halvtransparenta spegeln 20, passerar åter igenom skiktet 16 och gär ut från den rumsmodulerande ljusmodulatorn 1U.After passing through the layer 16, the coherent light from the semi-transparent mirror 20 is reflected, passes through the layer 16 again and exits the room modulating light modulator 1U.
Det kohärenta ljus som går ut från den rumsmodulerande ljusmodula- torn 1H reflekteras av en halvtransparent spegel 38, vilken befinner sig mellan den rumsmodulerande ljusmodulatorn 1U och den andra spegeln 30 och avlänkas i riktning mot en normal optisk analysator 40 som exempelvis utgöres av en polarisator.The coherent light emanating from the room modulating light modulator 1H is reflected by a semi-transparent mirror 38, which is located between the room modulating light modulator 1U and the other mirror 30, and is deflected towards a normal optical analyzer 40 which is, for example, a polarizer.
Med H2 betecknas schematiskt en matris av fotoelektriska om- vandlare vilken är anordnad i serie med analysatorn M0 och är arrangerad att på varje omvandlares utgång alstra en elektrisk signal som är representativ för intensiteten av det ljus som infal- 10 15 20 30 35 40 448 030 _. 8 ler mot omvandlaren 42 ifråga. Mellan den optiska analysatorn 40 och matrisen av fotoelektriska omvandlare 42 är insatt en lins 44 som är anordnad att dirigera det från analysatorn 40 utgående ljuset mot matrisen av fotoelektriska omvandlare 42.H2 schematically denotes a matrix of photoelectric transducers which is arranged in series with the analyzer M0 and is arranged to generate at each output of the transducer an electrical signal representative of the intensity of the light incident on it. _. 8 smiles at the converter 42 in question. Between the optical analyzer 40 and the array of photoelectric transducers 42 is inserted a lens 44 which is arranged to direct the light emanating from the analyzer 40 towards the array of photoelectric transducers 42.
Till en med 46 betecknad elektronisk informationsbebandlings- krets tillföres de signaler som går ut från matrisen med fotoelekt- riska omvandlare 42. Kretsen 46 är anordnad att bilda en uppsätt- ning numeriska värden motsvarande den rumsmässiga intensitetsfördel- ningen för det ljus som infaller mot matrisen av fotoelektriska omvandlare 42.An electronic information processing circuit designated 46 is supplied with the signals emanating from the matrix with photoelectric transducers 42. The circuit 46 is arranged to form a set of numerical values corresponding to the spatial intensity distribution of the light incident on the matrix of photoelectric converters 42.
Den kombination som innefattar den optiska analysatorn 40, matrisen av fotoelektriska omvandlare 42, linsen 44 och den elektro- niska informationsbehandlingskretsen 46 bildar ett system som är anordnat att under avsökning av elementära områden av skiktet av transparent ljuskänsligt material 16 detektera variationer i ljus- intensiteten vilka uppträder längs riktningen för en av polarisa- tionskomponenterna i den kohärenta strålningen efter det att denna har genomgått detta skikt av transparent ljuskänsligt material 16.The combination comprising the optical analyzer 40, the array of photoelectric transducers 42, the lens 44 and the electronic information processing circuit 46 form a system arranged to detect variations in the light intensity during scanning of elementary areas of the layer of transparent photosensitive material 16 which occurs along the direction of one of the polarization components of the coherent radiation after it has undergone this layer of transparent photosensitive material 16.
Enligt en förenklad, på ritningen ej visad utföringsform av anordningen kan matrisen av fotoelektriska omvandlare 42 och den elektroniska informationsbehandlingskretsen 46 utbytas mot en vanlig polerad skärm som är anordnad att möjliggöra observation av den rumsmässiga intensitetsfördelningen av det kohärenta ljus som går ut från den optiska analysatorn 40.According to a simplified embodiment of the device, not shown in the drawing, the matrix of photoelectric transducers 42 and the electronic information processing circuit 46 can be exchanged for a standard polished screen which is arranged to enable observation of the spatial intensity distribution of the coherent light emanating from the optical analyzer 40. .
Enligt den utföringsform som visas i fig. 1 innehåller anord- ningen enligt uppfinningen vidare en logikstyrenhet 48 som är anslu- ten till den elektroniska informationsbehandlingskretsen 46, till drivanordningarna 34 och 36 och till spänningsförsörjningsenheten 24 för den rumsmodulerande ljusmodulatorn 14. Denna logikstyrenhet 48 består med fördel av ett mikroprocessorsystem som kan följa den elektroniska informationsbenandlingskretsens 46 operationer.According to the embodiment shown in Fig. 1, the device according to the invention further comprises a logic control unit 48 which is connected to the electronic information processing circuit 46, to the drive devices 34 and 36 and to the voltage supply unit 24 for the room modulating light modulator 14. This logic control unit 48 consists of advantage of a microprocessor system that can monitor the operations of the electronic information processing circuit 46.
Efter det att den yta S som skall kontrolleras korrekt har inramats och bragts i fokus av objektivet 12, styr logikstyrenheten 48 spänningstillförselenheten 24 till den rumsmodulerande ljusmodu- latorn 14 för att möjliggöra lagring av bilden av den yta S som skall kontrolleras i skiktet av transparent ljuskänsligt material 16. Samtidigt eller efter en förutbestämd tidsperiod aktiverar logikstyrenheten 48 drivorganen 34 och 36 så att dessa försätter den första resp. den andra spegeln 28 resp. 30 i svängning och startar avsökningen i elementaromrádena av skiktet av transparent ljuskäns- 10 15 20 25 30 35 40 448 030 ligt material 16.After the surface S to be properly checked has been framed and brought into focus by the lens 12, the logic controller 48 controls the voltage supply unit 24 to the room modulating light modulator 14 to enable storage of the image of the surface S to be checked in the transparent photosensitive layer. material 16. Simultaneously or after a predetermined period of time, the logic controller 48 activates the drive means 34 and 36 so that they set the first resp. the second mirror 28 resp. 30 in oscillation and starts the scan in the elementary areas of the layer of transparent light-sensitive material 16 40 40 408 030.
När det kohärenta ljuset under avsökningsoperationen passerar igenom elementära områden i skiktet av transparent ljuskänsligt material 16 motsvarande delar av den yta som skall kontrolleras, vilka är felfria (eller, eventuellt, motsvarande ytor på en felfri referensdetalj), har det ljus som faller in mot matrisen av foto- elektriska omvandlare 42 en rumsmässig intensitetsfördelning som tas som referens. När t.ex. ytorna underkastas en lackeringsbehandling (delar av en fordonskaross) är referensfördelningen jämförbar med en lysande fläck i mitten av matrisen H2 av fotoelektriska omvandlare vilken motsvarar origo i det rumsfrekvensplan (Fourier-plan) som representeras av ytan av matrisen av fotoelektriska omvandlaren H2.When the coherent light during the scanning operation passes through elementary areas in the layer of transparent photosensitive material 16 corresponding parts of the surface to be checked, which are defect-free (or, possibly, corresponding surfaces on a defect-free reference detail), it has light which falls towards the matrix of photoelectric transducers 42 a spatial intensity distribution taken as a reference. When e.g. the surfaces are subjected to a painting treatment (parts of a vehicle body), the reference distribution is comparable to a luminous spot in the middle of the matrix H2 of photoelectric transducer which corresponds to the origin in the spatial frequency plane (Fourier plane) represented by the surface of the matrix of photoelectric converter H2.
Närvaron av en defekt pâ den yta S som skall inspekteras medför en variation i den rumsmässiga fördelningen av det ljus som infaller mot matrisen av fotoelektriska omvandlare 32, vilken variation ger denna fördelning en lángsträckt eller oregelbunden geometri eller åtminstone en geometri som skiljer sig från den vilken tagits som referens. Denna variation detekteras av den elektroniska informa- tionsbehandlingskretsen M6 och signaleras till logikstyrenheten H8, vilken är kopplad till avsökningsorganen (speglarna 28, 30 och drivorganen Bß, 36) och identifierar de elementaromrâden av skiktet av ljuskänsligt material 16 och därmed de delar av den under inspek- tion varande ytan S där en defekt har påträffats, varvid en motsva- rande larmsignal avges.The presence of a defect on the surface S to be inspected causes a variation in the spatial distribution of the light incident on the matrix of photoelectric transducers 32, which variation gives this distribution an elongated or irregular geometry or at least one geometry different from the one which taken as a reference. This variation is detected by the electronic information processing circuit M6 and signaled to the logic controller H8, which is connected to the scanning means (mirrors 28, 30 and the driving means Bß, 36) and identifies the elementary areas of the layer of photosensitive material 16 and thus the parts of it under inspection. surface S where a defect has been found, whereby a corresponding alarm signal is emitted.
Den elektroniska informationsbehandlingskretsen H6 kan även på grundval av algoritmer av känd typ identifiera typen av defekt (skära, hål, spricka etc.) som påträffats, detta på grundval av den speciella rumsmässiga intensitetsfördelningen för det ljus som infaller mot matrisen av fotoelektriska omvandlare 42 i närvaro av defekten.The electronic information processing circuit H6 can also, on the basis of algorithms of known type, identify the type of defect (cut, hole, crack, etc.) found, this on the basis of the special spatial intensity distribution of the light incident on the matrix of photoelectric transducers 42 in the presence. of the defect.
Vid slutet av avsökningsoperationen är logikstyrenheten H8 via spänningsförsörjningsenheten ZÄ anordnad att utradera den bild som är lagrad i den rumsmodulerande ljusmodulatorn lä och samtidigt ge signal om att den är tillgänglig för att utföra ytterligare en inspektionscykel.At the end of the scanning operation, the logic control unit H8 is arranged via the voltage supply unit ZÄ to erase the image stored in the room modulating light modulator 1a and at the same time give a signal that it is available to perform another inspection cycle.
Nästa inspektionscykel kan utföras på en annan mekanisk detalj än den som dessförinnan kontrollerats eller på en annan del av den detalj som kontrollerats under den föregående cykeln när, såsom fallet är vid kvalitetskontroll av en under lackering varande for- donskaross, dimensionerna för den del som skall kontrolleras år 10 15 20 25 30 35 Ä0 448 030 10 stora, så att hela delen ej kan bringas inom objektivets 12 bildfält.The next inspection cycle may be carried out on a mechanical part other than that previously inspected or on another part of the part inspected during the previous cycle when, as is the case with a quality inspection of a vehicle body being painted, the dimensions of the part to be checked year 10 15 20 25 30 35 Ä0 448 030 10 large, so that the entire part can not be brought within the lens' 12 field of view.
I detta fall kan provanordningen med fördel anslutas till en automatisk anordning för lägesplaceríng av själva provanordningen i förhållande till provobjektet, varvid genomförandet av kontroll- operationen kan ske fullständigt automatiskt.In this case, the test device can advantageously be connected to an automatic device for positioning the test device itself in relation to the test object, whereby the execution of the control operation can take place completely automatically.
Självfallet kan man inom vida gränser med bibehållande av principerna för uppfinningen variera dess konstruktiva utformning i förhållande till vad som ovan beskrivits utan att uppfinningstanken eller ramen för uppfinningen frångâs. ._ --....,_...... . __. -..__ ._ _. ...f_..-.-r_a=~._.ï._.._ _ t” , . .... 4. . idxšäèh. __: _. ._>:, i.. -_.,_ -<~--...,-;-_-_f;.f..-i.-r_,... ___-a.. _.,.-_-_ : /JOf course, one can, within wide limits while maintaining the principles of the invention, vary its constructive design in relation to what has been described above without departing from the inventive idea or the scope of the invention. ._ --...., _....... __. -..__ ._ _. ... f _..-.- r_a = ~ ._. ï ._.._ _ t ”,. .... 4.. idxšäèh. __: _. ._> :, i .. -_., _ - <~ --..., -; -_-_ f; .f ..- i.-r _, ... ___- a .. _., .-_-_: / J
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT67187/81A IT1143380B (en) | 1981-02-10 | 1981-02-10 | PROCEDURE AND DEVICE FOR THE DETECTION OF SURFACE DEFECTS OF MECHANICAL PARTS, IN PARTICULAR OF PARTS WITH CURVED SURFACE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8200712L SE8200712L (en) | 1982-08-11 |
| SE448030B true SE448030B (en) | 1987-01-12 |
Family
ID=11300313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8200712A SE448030B (en) | 1981-02-10 | 1982-02-08 | SET AND DEVICE FOR SURFACE DETECTIONS |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1179036A (en) |
| DE (2) | DE3204295A1 (en) |
| FR (1) | FR2499718A1 (en) |
| GB (1) | GB2095398B (en) |
| IT (1) | IT1143380B (en) |
| SE (1) | SE448030B (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58219441A (en) * | 1982-06-15 | 1983-12-20 | Hajime Sangyo Kk | Apparatus for detecting defect on surface of convex object |
| GB2133871A (en) * | 1982-12-23 | 1984-08-01 | Austin Rover Group | Apparatus for a method of inspecting automotive components |
| US4920385A (en) * | 1984-02-14 | 1990-04-24 | Diffracto Ltd. | Panel surface flaw inspection |
| US4629319A (en) * | 1984-02-14 | 1986-12-16 | Diffracto Ltd. | Panel surface flaw inspection |
| GB2159271B (en) * | 1984-04-27 | 1988-05-18 | Nissan Motor | Surface flaw detecting method and apparatus |
| US5206700A (en) * | 1985-03-14 | 1993-04-27 | Diffracto, Ltd. | Methods and apparatus for retroreflective surface inspection and distortion measurement |
| JPH0682102B2 (en) * | 1987-02-27 | 1994-10-19 | 三菱電機株式会社 | Pattern defect inspection device and pattern defect inspection method |
| US5168322A (en) * | 1991-08-19 | 1992-12-01 | Diffracto Ltd. | Surface inspection using retro-reflective light field |
| US5225890A (en) * | 1991-10-28 | 1993-07-06 | Gencorp Inc. | Surface inspection apparatus and method |
| DE4219691A1 (en) * | 1992-06-16 | 1993-12-23 | Siemens Ag | Measuring device for determining direction of polarisation planes of linearly polarised light - has stepper motor with hollow axle, drive circuit with motor positioning accuracy correction stage, analyser and electro-optical detector |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2311287A1 (en) * | 1975-05-12 | 1976-12-10 | Bertin & Cie | Wave motion measuring optical instrument - has laser and light transformer to determine energy spectrum by Fourier transform |
-
1981
- 1981-02-10 IT IT67187/81A patent/IT1143380B/en active
-
1982
- 1982-02-08 SE SE8200712A patent/SE448030B/en not_active IP Right Cessation
- 1982-02-08 GB GB8203572A patent/GB2095398B/en not_active Expired
- 1982-02-09 DE DE19823204295 patent/DE3204295A1/en not_active Ceased
- 1982-02-09 FR FR8202093A patent/FR2499718A1/en active Granted
- 1982-02-09 DE DE8203330U patent/DE8203330U1/en not_active Expired
- 1982-02-10 CA CA000395907A patent/CA1179036A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2499718A1 (en) | 1982-08-13 |
| GB2095398B (en) | 1984-08-08 |
| IT8167187A0 (en) | 1981-02-10 |
| DE3204295A1 (en) | 1982-08-19 |
| FR2499718B1 (en) | 1985-04-26 |
| GB2095398A (en) | 1982-09-29 |
| SE8200712L (en) | 1982-08-11 |
| CA1179036A (en) | 1984-12-04 |
| DE8203330U1 (en) | 1985-05-23 |
| IT1143380B (en) | 1986-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2593938B2 (en) | Apparatus for optically inspecting the inner wall of a pipe. | |
| CN110389021B (en) | Lens image generating system, diopter power and thickness determining and defect detecting method | |
| US3614232A (en) | Pattern defect sensing using error free blocking spacial filter | |
| US6052478A (en) | Automated photomask inspection apparatus | |
| US6175645B1 (en) | Optical inspection method and apparatus | |
| US4247203A (en) | Automatic photomask inspection system and apparatus | |
| DE3776205D1 (en) | DEVICE FOR TESTING COMPONENTS AUD TRANSPARENT MATERIAL FOR SURFACE DEFECTS AND INCLUDES. | |
| EP0532927B1 (en) | Automated photomask inspection apparatus | |
| KR20080027721A (en) | Optical anisotropy parameter measurement apparatus | |
| SE448030B (en) | SET AND DEVICE FOR SURFACE DETECTIONS | |
| JPS63210755A (en) | Pattern defect inspecting device | |
| US4448527A (en) | Method and apparatus for detecting surface defects in mechanical workpieces | |
| JPS6352032A (en) | Device for lighting transparent material element in order to test mismatching and occlusion of surface | |
| US4443096A (en) | On machine reticle inspection device | |
| US3307020A (en) | High information density data record and readout device | |
| JPS59155825A (en) | Scanner | |
| JPS57161642A (en) | Inspecting device for defect of surface | |
| RU186041U1 (en) | Automated optoelectronic device for on-line diagnostics and determination of microrelief parameters of protective holograms | |
| US3435212A (en) | Radiometric microscope with means to produce a visual image | |
| KR200291821Y1 (en) | The potable nondestructive and noncontact laser measurement system for simultaneous measurement of the defect and deformation | |
| KR20000053759A (en) | Potable Nondestructive and Noncontact Optical Measurement System | |
| SU1704038A1 (en) | Device for measurement of refractive index gradient | |
| JP2001264266A (en) | Substrate inspecting device | |
| CN1114746A (en) | Intelligent interference cloud testing instrument | |
| SU409118A1 (en) | DEVICE FOR RESEARCH OF TRANSPARENT INHOMOGENEITIES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8200712-1 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8200712-1 Format of ref document f/p: F |