Устройство для контроля чистоты поверхности цилиндрических объектов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ЦШШНЦРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее блок перемещений коитролируемого объекта, осветитель и электрически связанные преобразователь , коммутатор и блок обработки электрического сигнала, о тличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, осветитель выполнен в виде плоского кольца, внутренняя поверхность которого является рассеивающей и составляет с его верхней поверхностью угол 1/100, а фотопреобразователь выполнен в виде кольцевого двухстрочного сканистора, на внутренними боковую поверхность которого нанесен заветный светопроницаемый слой, внутренняя боковая поверхность сканистора составляет с его верхней поверхностью угол )7/4tJ/100, оптически связана с рассеивающей поверхностью освежителя и составляет с ней угол / 211/30, при этом сканистор расположен параллельно осветителю в плоскости, составляющей с тфодольной осью «онтролируемого объекта угол oi arccos() где V - скорость перемещения контролируемого объекта, Vjj-скорость коммутации электрического тока со строк сканистора. 2. Устройство по п. 1, отлиW чающееся тем, что кольцевой двухстрочный сканистор выполнен в виде структуры с р-и-р областями, расположенньво в вертикальном направлении , при этом токопроводящие шины расположены на ее нижней поверхности ел и выполнены в внде двух полуколец, а делительная шина - на верхней поверхности структуры в вцде двух электроСП ) дов располшьейных по радиусу паралоо лельно зазору между токопроводящими 4i шинами.

сООЗ сОВетсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК ()9) ())).

4(g() (06 К 9/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н kS TOPCNOMV СВИДИтИЛЬСтВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3556324/24-24 (22) 21.02.83 (46) 15.04.85. Бюп. В 14 (72) K.Ô.Âîðêoâcêàÿ (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (53) 681.327(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 615506, кл. С 06 К 9/00, 1976.

Чернявский К.С.Стереология в металловедении. М., "Металлургия", 1977 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ, содержащее блок перемещений контролируемого объекта, осветитель и электрически связанные преобразователь, коммутатор и блок обработки электрического сигнала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це" лью повышения разрешающей способности устройства, осветитель выполнен в виде плоского кольца, внутренняя поверхность которого является рассеивающей и составляет с его верхней поверхностью угол 3/4+л/100, а фотопреобразователь выполнен в виде кольцевого двухетрочного сканистора, на внутреннюю боковую поверхность которого нанесен защитный светопроницаемый слой, внутренняя боковая поверхность сканистора составляет с его верхней поверхностью угол й/4+я/ 100, оптически связана с рассеивающей поверхностью осветителя и составляет с ней угол lt/2+7/50, при этом сканистор расположен параллельно осветителю в плоскости, составляющей с продольной осью .контролируемого объекта угол d arccos(V„/U„), где V — скорость перемещения контролируемого объекта, U„- скорость ком" мутации электрического тока со строк сканнстора.

2. Устройство по п. 1, о т л и— . ч а ю щ е е с я тем, что кольцевой двухстрочный сканистор выполнен в виде структуры с р-ь- р областями, расположенными s вертикальном направлении, при этом токопроводящие шины расположены на ее нижней поверхности и выполнены в виде двух полуколец, а делительная шина - на верхней поверхности структуры в виде двух электродов, расположенных ио радиусу параллельно зазору между токопроводящнми шинами.

1150634

Изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано для разбраковки и классификации изделий по качеству обработки поверхности. 5

Цель изобретения — повышение разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг, 2 — детализированный фрагмент 10 оптически связанных осветителя, сканистора и анализируемой поверхности.

Устройство содержит кольцевой двухстрочный сканистор 1 со строками 2 и Э. На внутреннюю боковую по- ts верхность сканистора 1 нанесен защитный светопроницаемый слой 4. Анализируемая поверхность контролируемого объекта 5 освещена осветителем 6.

Сканистор 1 электрически связан 2о с коммутатором 7 и блоком 8 обработки электрического сигнала, причем блок 8 соединен с токопроводящнми шинами К„ и К сканисторных строк 2 и

3 соответственно, а коммутатор 7 — 25 с контактами Кз .и К делительной шины. Блок 9 перемещения контролируемого объекта механически связан с цилиндрическим объектом 5. Внутренняя поверхность 10 плоского кольца щб осветителя 6 является рассеивающей, она может быть выполнена из матового стекла и обеспечивает однородную освещенность на поверхности анализируемого объекта в то время, когда источником света выбраны дискретные твердотельные светодиоды 11, размещенные по окружности внутри плоского кольцакорпуса.

Для того, чтобы обеспечить высо- 40 кую разрушающую способность устройства, боковая поверхность сканистора 1, покрытая светопроницаемым слоем 4, должна составлять с его верхней поверхностью угол Т /4, внутренняя рас- 45 сеивающая поверхность 10 осветителя

6 - угол л/4. Причем эти две поверхности между собой должны составлять угол л/2. При соблюдении этих условий угол падения подсвечивающего из- ®О лучения будет равен углу отражения излучения, несущего информацию об анализируемой поверхности, реализуется квазифокусировка беэ использования специальной оптики. Точность установки поверхности достаточна

У/100. Сканистор 1 расположен параллельно осветителю 6 в плоскости, составляющей с продольной осью контролируемого объекта угол о . Величина угла о выбирается иэ следующих соображений. Чтобы обеспечить максимальную скорость контроля поверхности, ее необходимо непрерывно перемещать со скоростью V„ èèìî апертуры фотопреобразователя, роль которой играет внутренняя боковая поверхность сканистора 1. Скорость коммутации сканистора ограничена электрофиэическими параметрами сканистора и не превышает величины V Чтобы обеспечить

1007-ную контролируемость поверхности угол Ы должен удовлетворять соотношению

a(-агссоа (У„ /У„), при этом скорость коммутации направлена в сторону перемещения объекта 5.

Кольцевой двухстрочный сканистор выполнен в виде р-и-р полупроводниковой структуры. Чередование слоев показано на фиг, 1 штриховкой в разрезе сканистора 1. Регистрируемое излучение падает параллельно плоскостям р-и переходов. Использование боковой поверхности сканистора позволяет придать фоторегистратору нужную форму поверхности в трехмерном пространстве, например кольцевую. Все операции совмещения, фотогравировки, металлизации, распайки контактов выполняются на верхней и нижней плоскостях сканистора 1. Боковая поверхность сканистора никак не экранируется от воздействия света, отражаемого контролируемой поверхностью.

Таким образом, разрешающая способность сканистора не меняется по всей окружности кольцевого сканистора.

Устройство работает следующим образом.

В исходный момент времени включается осветитель 6. На торцовую поверхность сканистора 1 через защитный светопроницаемый слой 4 поступает пространственное распределение освещенности участков контролируемой поверхности 5, несущее информацию о наличии дефектов. Пространственное распределение носителей тока, созданных светом, преобразуется во временную последовательность электрических сигналов посредством системы коммутации.

В первый момент времени начинается поступательное движение контролируемого объекта под действием блока

3 115063

9 перемещения. Одновременно под действием коммутирующего напряжения начинается последовательный опрос точка за точкой двух строк сканистора.. 3a время сканирования строки Т опрашивается вся длины полукольца L, при этом V„=L/T и к концу интервала времени Т замыкается кольцо опрашиваемых элементов по первому сечению. При соответствующем 10 выборе угла следующее сечение вплотную примыкает к предыдущему и в следующий интервал времени Т опрашивается второе кольцо элементов. Опрос продолжается за все время поступательного движения объекта цилиндрической формы.

Причиной появления пропусков. контролируемой поверхности, т.е. локаль- щ ного снижения разрушающей способности, может быть "обратный ход" комму4 пилообразного напряжетирующего ния.

Оценим потери информации sa это время.

Опрос одного элемента разрешения сканистора лимитирован величиной

10 :с — временем перезарядки емкости

p- -p перехода. Толщина структуры сканистора иэ соображений механической прочности не может выбираться меньшей 100 мкм. Толщина структуры определяет и разрешение сканистора в направлении электрического сканирования. При длине строки 1 сМ число разрешимых элементов равно 100, а время сканирования полукольца 10 с, При этом "обратный ход" коимутирушщего напряжения может быть уложен в

1/10 элементного времени, т.е. tte будет лимитировать однородность раз» рушающей способности по контролируе" мому полю.

t 150634 !

Составитель А.Морозов

Редактор Ю.Ковач Техред M.Íàäü Корректор М. Самборская

Заказ 2145/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4