SU1326881A1

SU1326881A1 - Устройство дл контрол шероховатости поверхности

Info

Publication number: SU1326881A1
Application number: SU864036866A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иванович Калинин; Георгий Владимирович Польщиков; Галина Константиновна Потапова
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-07-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного оптического контрол шероховатости поверхности изделий. Целью изобретени вл етс повьшение производительности контрол путем исключени из конструкции подвижных частей. Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 формировани падающего монохроматического излучени , блок 3 приема отраженного излучени и блок 4 обработки сигна8 (Л

Description

лов. Блок 2 формировани подающего монохроматического излучени содержит линейку 5 светодиодоВо подключенную к блоку 1 коммутации, и объектив 6 дл фокусировки падающего излучени . Блок 3 приема отраженного излучени содержит объектив 7 дл фокусировки отраженного излучени , точечную полевую диафрагму 8 и фотоприемник 9. Узел коммутации обеспечивает последовательное включение светодиодов, в результате чего постепенно увеличиваетс угол падени излучени на контролируемую поверх1

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного оптического контрол качества поверхности изделий в различных ; отрасл х промышленности как при отладке техпроцессо так и при экспресс-контроле конечной продукции.

Цель изобретени - повьппение производительности контрол путем исключени из конструкции устройства подвижных частей.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок i коммутации , блок 2 формировани падающего монохроматического излучени , блок 3 приема отраженного излучени и блок 4 обработки сигналов.

Блок 2 формировани падающего монохроматического излучени состоит и линейки 5 светодиодов, входы которой соединены с выходами блока 1 коммутации , и объектива 6 дл фокусировки падающего излучени при этом излучающие площадки светодиодов в линейке 5 светодиодов располагаютс в вынесенной главной плоскости объектива 6 дл фокусировки падающего излучени .

Блок 3 приема отраженного излучени состоит из объектива 7 дл фокусировки отраженного излучени , диафрагмы 8 и фотоприемкика 9, установ- ленного непосредственно за диафрагмой 8. Диафрагма 8 представл ет собо

ность 10, В блоке 4 обработки сигналов регистрируетс определ ющий величину критического угла номер све- тодиода в линейке 5, при включении которого происходит резкий скачок амплитуды сигнала с фотоприемника 9 из-за по влени зеркальной составл ющей в отраженном световом пото ке, По критическому углу, т.е. минимальному углу падени , начина с которого шероховата поверхность отражает свет зеркально, оцениваетс средн квадратична высота шероховатости. I ил.

2

5

0

5

0

5

полевую диафрагму с точечным отверстием в центре.

Блок 2 формировани падающего мо- нохромати хеского излучени и блок 3 приема отраженного излучени расположены таким образом, что оптические оси объектива 6 дл фокусировки падающего излучени и объектива 7 дл фокусировки отраженного излучени пересекаютс в точке О, вл ющейс точкой фокуса объектива 6 дл фокусировки падающего излучени и оптически сопр женной с центром отверсти диафрагмы 8. Точка О в процессе контрол лежит на контролируемой поверхности 10,

Блок 1 коммутации состоит из тактового генератора 11, двоичного счетчика 1-2, вход которого соединен с выходом тактового генератора 11, а выходы - с соответствующими входами развертывающего дешифратора 13, схемы 14 задержки, вход которого подключен к блоку 4 обработки сигналов, а выход - к R-входу двоичного счетчика 12. Выходы развертывающего дешифратора 13 соединены с соответствующими входами линейки 5 светодиодов блока 2 формировани падающего монохроматического излучени .

Блок 4 обработки сигналов состоит из входного усилител 15,- компаратора 16 уро°вн , вход которого соединен с выходом входного усилител 15 а выход - с запоминающим устройством 17 и схемой 14 задержки блока 1 коммутации , индикатора 18, входы которого

fO

подключены к соответствующим выходам запоминающего устройства 17. Соответствующие входы запоминающего устройства 17 соединены с выходами двоичного счетчика 12 блока 1 коммута- ции. При этом количество входов и выходов двоичного счетчика 12, развер- тьшающего дешифратора 13, запоминающего устройства 17 и индикатора 18 определ ютс количеством светодио- дов в линейке 5 светодиодов блока 2 формировани падающего монохроматического излучени .

разом.

Блок 1 коммутации осуществл ет последовательное включение светодиодов в линейке 5 светодиодов блока 2 формировани падающего монохроматического излучени . При последовательном включении светодиодов в линейке 5 светодиодов последовательно увеличиваетс угол падени монохроматичесрассе ннре контролируемой поверхностью 10 только в точке 0. На выходе фотоприемника 9 по вл етс сигнал , пропорциональный по амплитуде величине светового потока, прин того чувствительной площадкой фотоприемника 9. При постепенном увеличении угла падени излучени на контролируемую поверхность 10 в точке О медленно возрастают световой поток, поступающий на чувствительную пло- : щадку фотоприемника 9, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 9. Когда же угол падени достигнет веУстройство работает следующим об- }5 личины критического угла б , т.е. минимального угла падени , начина с которого шероховата поверхность отражает свет зеркально,- резко возрастают световой поток, поступающий на 2Q чувствительную площадку фотоприемника 9, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 9. Скачок амплитуды сигнала регистритуетс блоком 4 обработки сигналов. В блоке 4 обработ- кого излучени в точке О контролируе-25 ки сигналов регистрируетс также номой поверхности 10. Падающее излуче- мер светодиодов, которому соотвётст- ние рассеиваетс шероховатой контролируемой поверхностью 10. Объективом 7 дл фокусировки отраженного излучени блока 3 приема отраженного ЗО высоты шероховатости h определ етс излучени в центре диафрагмы 8 соби- по критическому углу б. из соотно- раетс излучение, отраженное или рас- шени се нное контролируемой поверхностью 10 в точке О телесного угла, определ емой апертурой объектива 7 дл фоку- 5 средн критическа высота сировки отраженного излучени . Излучение , попавшее в отверстие диафрагмы 8, поступает на чувствительную площадку фотоприемника 9. Таким образом , линейка 5 светодиодов использу- 40 етс дл сканировани по направлению . освещени стационарной точки с коррекцией диаграммы излучени светодиодов , поскольку излучение каждого све- тодиода в направлении, параллельном 45 регистраци скачка амплитуды сиг- оптической оси объектива 6 дл фоку- нала на выходе фотоприемника 9 при сировки падающего излучени , собираетс этим объективом в точке заднего фокуса, совмещенном с точкой О контролируемой поверхности 10, котора освещаетс каждым светодиодом под определенным углом к нормали к контролируемой поверхности 10, при в

вуют скачок амплитуды сигнала и критический угол

Величина, средней квадратической

2h cos 0с /)/К,

шероховатости; ®с критический угол; Я - длина волны излучени ; К - коэффициент.

Последовательное включение светодиодов в линейке 5 светодиодов, а следовательно, и последовательное изменение угла падени излучени на контролируемую поверхность 10, а-так50

по влении зеркальной составл ющей в отраженном световом потоке и соответствующего этому скачку амплитуды сигнала номера светодиода в линейке 5 светодиодов обеспечиваютс блоком I коммутации и блоком 4 обработки сигналов, которые работают следующим образом. Тактовый генератор 11

точку о поступает свет, излучаемый

каждым светодиодом в одном и том же 55 вьтрабатывает последовательность им- направлении, т.е. используетс один пульсов, которые подаютс на вход

двоичного счетчика 12. Б двоичном счетчике 12 каждый импульс преобразуи тот же участок индикатрисы излучени светодиодов, а на фотоприемник 9 поступает излучение, отраженное или

етс в соответствующий код, который

fO

личины критического угла б , т.е. минимального угла падени , начина с которого шероховата поверхность отражает свет зеркально,- резко возрастают световой поток, поступающий на чувствительную площадку фотоприемника 9, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 9. Скачок амплитуды сигнала регистритуетс блоком 4 обработки сигналов. В блоке 4 обработ- ки сигналов регистрируетс также номер светодиодов, которому соотвётст- высоты шероховатости h определ етс по критическому углу б. из соотно- шени средн критическа высота регистраци скачка амплитуды сиг- нала на выходе фотоприемника 9 при

Величина, средней квадратической

ины критического ального угла пад орого шероховата ает свет зеркаль т световой поток ствительную площ 9, и амплитуда с оприемника 9. Ск нала регистритуе отки сигналов. В сигналов регистр светодиодов, ко оты шероховатост критическому угл и средн кри регистраци скач а на выходе фото

2h cos 0с /)/К,

Последовательное включение светодиодов в линейке 5 светодиодов, а следовательно, и последовательное изменение угла падени излучени на контролируемую поверхность 10, а-такличины критического угла б , т.е. минимального угла падени , начина с которого шероховата поверхность отражает свет зеркально,- резко возрастают световой поток, поступающий на чувствительную площадку фотоприемника 9, и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 9. Скачок амплитуды сигнала регистритуетс блоком 4 обработки сигналов. В блоке 4 обработ- ки сигналов регистрируетс также номер светодиодов, которому соотвётст- высоты шероховатости h определ етс по критическому углу б. из соотно- шени средн критическа высота регистраци скачка амплитуды сиг- нала на выходе фотоприемника 9 при

етс в соответствующий код, который

подаетс на входы развертывающего дешифратора 13, Развертывающий дешифратор 13 включает тот светодиод в линейке 5 светодиодов блока 2 формировани падающего монохроматического излуг ени , номер которого соответствует коду, поступающему в данный Момент времени в развертывающий дешифратор 13 с выхода двоичного счетчика.12, в результате чего раз вертывающий дешифратор 13 последовательно включает светодиоды в линейке 5 светодиодов, при этом последовательно измен ютс С(увеличиваетс угол падени излучени на контролируемую поверхность 10 в точке О.и амплитуда сигнала на выходе фотоприемника 9, пропорциональна величине светового потока, отраженного контролируемой поверхностью 10 в точке О и поступившего на чувствительную площадку фотоприемника 9. Сигнал с выхода фотоприемника 9 после необходимого усилени во входном усилителе 15, блока 4 обработки сигналов поступает на компаратор 16 уровн , где происходит его сравнение с заранее установленным уровнем. При включении свето- диода, которому соответствует критический угол Sg , происходит резкий скачок амплитуды сигнала на выходе фотоприемника 9 ( за счет по влени зеркальной составл ющей отраженного светового потока). Усиленньй сигнал, поступающий в компаратор 16 уровн из входного усилител 15, превьшгает заранее установленный уровень, в результате чего на выходе компаратора 16 уровн по вл етс единичный уровень. Этот сигнал подаетс через схему 14 задержки на R-вход двоичного счетчика 12, в результате чего, счетчик 12 обнул етс , а счет импульсов от тактового генератора 11 начинаетс сначала. Этот же сигнал пода- етс с выхода компаратора 16 на вход запоминанидего устройства 17, в которое поступают коды с выходов двоичного счетчика 12, при этом в нем запоминаетс соответствующий код, т.е, код, который соответствует номеру того светодиода в линейке 5 светодио

ВНИИПИ Заказ 3269/34 Тираж 676 Подписное

.----«..«..- ------.----- -.------------------ --------------- -- -----------------

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

дов, при включении которого в отраженном контролируемой поверхностью 10 световом потоке по вилась зеркальна составл юща , произошел резкий скачок амплитуды сигнала на выходе фотопрй- емника 9, амплитуда усиленного во входном усилителе 15 сигйала превысиа заранее установленный уровень и на выходе компаратора 16 в результате этого по вилс единичный уровень или логическа единица. Далее этот код с выхода запоминающего устройства 17 подаетс на вход индикатора 18, в котором высвечиваетс , записьгоает- с или другим образом (в зависимости от типа индикатора) фиксируетс либо номер светодиода в линейке 5 светодиодов , соответствующий поступающему на вход индикатора 18 коду, либо непосредственно величина критического угла 0р или величина средней квадратичной высоты шероховатости h.

Claims

Формула изобретени . Устройство дл контрол шероховатости поверхности, содержащее последовательно расположенные блок форми ровани падающего монохроматического излучени , блок приема отраженного излучени и блок обработки сигналов, отличающеес тем, что, с целью повьш1ени производительности контрол , блок формировани падающего монохроматического излучени выполнен в виде объектива дл фокусировки падающего излучени и линейки светодиодов, расположенных в главной плоскости объектива, блок приема отраженного излучени выполнен в виде последовательно установленных объектива дл фокусировки отраженного излучени , диафрагмы и фотоприемника, блок формировани падающего монохроматического излучени и блок приема отраженного излучени установлены так, что оптические оси их объективов пересекаютс в точке, вл ющейс фокусом объектива фокусировки падающего излучени и оптически сопр женной с центром диафрагмы, а устройство снабжено блоком коммутации, под-, ключенным к линейке.