SU1242780A1

SU1242780A1 - Устройство дл контрол дефектов поверхностей оптических деталей

Info

Publication number: SU1242780A1
Application number: SU853835129A
Authority: SU
Inventors: Михаил Александрович Великотный; Михаил Иванович Калинин; Галина Константиновна Потапова; Наталья Юрьевна Прохорова
Original assignee: Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1985-01-02
Filing date: 1985-01-02
Publication date: 1986-07-07

Abstract

Устройство дл контрол дефектов поверхностей оптических деталей относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в оптическом приборостроении. С целью повьшени производительности контрол осветительна оптическа система содержит маску, а также модул тор с диском, перфорированньтм ра- диальными участками секторов и одним кругом,.а приемна - диафрагму с отверсти ми , 1 виде радиального участка сектора и круга. 3 ил. с @

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быт использовано в приборостроении дл контрол дефектов типа вьтколок, царапин , точек, остающихс на поверхности оптических деталей после их окончательной- обработки.

Цель изобретени - повышение производительности контрол дефектов поверхностей оптических деталей.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема устройства дл контрол дефектов поверхностей оптических деталей; на фиг. 2 - вид и взаимное расположение маски осветительной оптической системы устройства и дискового модул тораJ на фиг. 3 - схема сканировани контролируемой поверхности .

Устройство содержит осветитель- иую оптическую систему, приемную оптическую систему, блок сканировани и электронньш блок обработки сигналов .

Оптическа осветительна система состоит из установленных последовательно по ходу световр к лучей источника 1 излучени (фиг. 1),конденсора 2, маски 3, вращающегос дискового модул тора 4 и проекционного объектива . 5. Маска 3 представл ет собой непрозрачный диск с отверстием в виде круга и сектора,причем центр круг совпадает с вершиной сектора. Форма отверсти маски напоминает замочную скважину. Непосредственно за маской 3 установлен-модул тор 4, который представл ет собой непрозрачньй вращающийс диск с прозрачными зонами в виде круга и одинаковых радиальных участков секторов, повтор ющими форму и размеры соответствующей части отверсти маски 3, причем вершины секторов и центр круга равномерно расположены по окружности с радиусом равным рассто нию от центра круга отверсти маски 3 до оси вращени модул тора (фиг. 2), Центр круга отверсти маски 3 оптически сопр жен с центром контролируемой поверхности (фиг. 1). Осью оптической осветительной системы вл етс обща ось источника 1 излучени , конденсора 2, маски 3 и проекционного объектива 5.

Приемна оптическа система устройства состоит из установленных на одной оси последовательно по ходу

световых лучей линзы 6, коллективной линз-ы 7, диафрагмы 8, объектива 9 -и фотоприемника 10, Диафрагма 8 представл ет собой непрозрачньй

диск с отверстием, повтор ющим форму отверсти маски 3 осветительной оптической системы. Отверстие диафрагмы 8 оптически сопр жено с чуветви- тельной площадкой фотоприемника 10,

а центр.круга отверсти диафрагмы 8 оптически сопр жен с центром ролируемой поверхности.

Блок сканировани устройства состоит из предметного стола 11 дл установки на нем контролируемой детали и электропривода 12, обеспечивающего вращение предметного стола 11 и дискового моду л тора 4 осветительной системы. При этом ось приемной оптической системы параллельна оси вращени предметного стола 11 и образует острый угол с осью осветительной оп- тической. системы. Оси симметрии отверстий маску 3 осветительной системы

и диафрагмы 8 приемной системы перпендикул рны плоскости, проход щей через оси осветительной и приемной оптически : систем устройства.

Электронный блок 13 .обработки сигналов состоит из усилител 14 сигналов , аналого-цифрового преобразовател 15, ЭВМ 16 и информативно-выходного устройства 17. Выход фотоприемника 10 св зан с входом усилител 14

сигналов, выход усилител 14 сигналов св зан с входом аналого-цифрового преобразовател 15, выхо ц которого соединен с ЭВМ 16, котора св зана с информативно-выходным устройством 17.

Устройстззо работает следующим образом .

С помош;ью источника 1 излучени , установленного в фокусе конденсора 2, освещаетс отверстие ма:ски 3. Часть отверсти маски 3 через соот- ,ветствующую прозрачную зону диска модул тора 4.проецируетс объективом 5 на контролируемую поверхность детали, расположенной на предметном столе 11, в результате чего на поверхности контролируемой оптической детали освещаетс участок в виде части сектора или круга. Диффузна составл юща отрешенного светового потока, рассе нного дефектами на освещенном участке контролируемой поверхности, поступает через приемную оптическую систему на фотоприемник 10, Диафрагма 8 установлена в приемной оптической системе дл того , чтобы исключить возможность попадани на фотоприемник 10 световых 5 лучей, рассе нных дефектами на нижней поверхности и внутри контролируемой оптической детали. Чтобы обеспечить прохождение светового потока в осветительной и приемной оптичес- (о кой системах через центральные зоны оптических элементов, центры кругов отверстий в маске 3 и диафрагме 8 смещены к краю, а оптические оси осветительной и приемной оптических 15 систем проход т через средние точки осей симметрии отверстий (фиг. 2). При этом ось вращени предметного стола 11 смещена относительно плоскости , проход щей через оси освети- 20 тельной и приемной оптических систем устройства (фиг . 1). Фотоприемник 10 преобразует интенсивность диффузной составл ющей светового потока, пропорциональную общей площади дефек- 25 тов на данном освещенном участке контролируемой поверхности, в амплитуду соответствующего импульса.

С помощью электропривода 12 осуществл етс поворот контролируемой зо детали, установленной на предметном столе 11, вокруг ее оптической оси. Одновременно с поворотом контролируемой детали на уголоСд, соответствующий центральному углу освещенного сектора контролируемой поверхности, происходит поворот модул тора 4 на

360 угол 360% +1 « оответствующий углу между ос ми симметрии соседних прозрачных зон модул тора 4. Отверстие маски 3 последовательно перекрываетс каждой прозрачной зоной дискового модул тора 4. Таим образом, осуществл етс поэлеентное сканирование поверхности частком сектора, а ее центральной зоны кругом (фиг. 3). При этом с отоприёмника 10 в электронный блок 13 обработки сигналов поступает сеи сигналов. Число импульсов п 360°/« 3 соответствует числу прорачных зон дискового модул тора.

В усилителе 14 сигналов электроного блока 13 обработки сигналов про-55 сходит усиление сигналов и фильтраи их от шумов. Аналого-цифровой реобразователь 15 ставит в соответ40

45

50

5 (о 15 20 25

о

0

5

ствие амплитуде каждого .импульса сигнал в форме двоичного кода. Преобра- зованный сигнал поступает на ЭВМ 16, где происходит обработка сигналов, в результате KOTopoii определ етс класс частоть контролируемой поверхности.

В качестве параметра дл сортировки поверхностей по классам чистоты выбрана удельна плотность дефектов. Выбор сделан на основе анализа, регламентирующего число и размеры дефектов по классам чистоты поверхностей оптических деталей. Под удельной плотностью дефектов р понимаетс суммарна площадь дефектов, отнесенна к площади контролируемой поверхности

п - ST S 9eip

Рс

пов

- суммарна площадь дефектов контролируемой поверхности} S - площадь контролируемой

поверхности.

Дл каждого класса чистоты поверхности можно рассчитать максимально допустим то удельную плотность дефектов , .

Информативным параметром в предлагаемом устройстве вл етсл амплитуда сигналов фотоприемника 10, пропорциональна , ди)фузной составл ющей отраженного светового потока, рассе нного дефектами, соответству™ ющего участка поверхности, котора пропорциональна площади дефектов на данном участке поверхности, а значит - и удельной плотности дефектов на данном участке, если площадь участков одинакова. Исход из этого можно определить пороговые .значени амплитуд сигналов фотоприемника 10, соответствующие границам классов чистоты поверхностей оптических деталей по

и

пор

.,J SK|7,,,j,

где Ujjp j - пороговое значение амплитуды сигналов фотоприемника , установленное дл j-ro класса ЧИСТОТЫ5

S - интегральна чувствительность фотоприемни- ка

К - коэ(|к зициент пропорциональности , определ емый светотехническими хаМО ICC .

рактериСтиками оптической системы данного устройства , рассеивающими свойствами дефектов и площадью элемента сканировани контролируемой поверхности; J - максимально допустима

удельна плотность де- фактов поверхности j-ro класса чистоты.

Алгоритм обработки поступающих с фотоприемника сигналов на ЭВМ состоит в следующем.

Рассчитываетс среднее знгшение поступающих сигналов, пропорциональное удельной плотности дефектов всей контролируемой поверхности, по фор-

муле

п

ZL и.

W, I

п

где U - амплитуда 1-го импульса.

поступающего с фотоприемник а j

п - число импульсов, поступающих с фотоприемника за врем сканировани всей конт- ролируемой поверхности.

Полученное среднее значение амплитуд поступающих с фотоприемника сигналов сравниваетс с установлен- ными пороговыми значени ми амплитуды сигналов дл каждого класса чистоты полированных поверхностей оптических деталей. Если дл некоторо- ;Го класса чистоты j выполн етс ус- ловие Uno j-1 и,р с и„ j, то делаетс заключение о том, что контролируема поверхность соответствует j-му классу чистоты. Если же это условие не выполн етс ни дл одного класса чистоты, то контролируемую деталь относ т к браку.

Полученна в результате обработки сигналов информаци о принадлеж- нести контролируемой поверхности к определенному классу чистоты выводитс : с помощью информативно-выходного устройства 17 электронного блока 13 обработки сигналов.

g

0

5

0

5

Q

0 5

Claims

Формула изобретени Устройство дл контрол дефектов поверхностей оптических деталей, содержащее осветительную оптическую систем , оптически св занную через контролируемую поверхность с приемной оптической системой, блок сканировани и электронный блок обработки сигналов, отличаю- щ е ее тем, что, с целью повышени производительности контрол , осветительна -система выполнена в виде установленных на одной оси последовательно по ходу световых лучей источника излучени , конденсатора , маски с отверстием, образованным радиальным участком сектора и кругом, центр которого совпадает с вершиной сектора и оптически сопр жен с центром контролируемой поверхности , проекционного объектива, а также установленного непосредственно за маской вращающегос дискового модул тора с прозрачными зонами в виде круга и одинаковых радиальных участков секторов, повтор ющими форму и размеры соответствующей части отверсти маски, причем вершины секторов и центр круга равномерно расположены по окружности с радиусом,-авным рассто нию от центра круга отверсти маски до оси вращени модул тора, приемна система устройства состоит из установленных на одной оси последовательно по ходу световых лучей линзы, коллективной линзы, диафрагмы с отверстием, повтор ющим форму отверсти маски, объектива и фотоприемника, причем центр круга отверсти диафрагмь оптически сопр жен с центром контролируемой поверхности и с чувствительной площадкой фотоприемника, а блок сканировани устройства включает предмет- Hbrft СТОЛ и электропривод вращени предметного стола и модул тора, при этом ось приемной системы параллельна ,оси вращени предметного стола и образует острый угол с осью осветительной системы, а оси симметрии отверстий маски и диафрагмы перпендикул рны плоскости, проход щей через оси осветительной и приемной оптических систем устройства.

Фu.

Фиг. 2

Фиг.З