Сканирующий оптический дефектоскоп для контроля поверхности проката

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик (n) 741117 (6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.01.78 (21) 2567629/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень Ко 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53)М. Кл.

G.01 N 21/32

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 535,242 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. С,Денищик (71) Заявитель (54 ) СКАНИРУЮЩИЯ ОПТИЧЕСКИЙ ДЕФЕКТОСКОП

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ ПРОКАТА

Изобретение относиФся к контролю качества, преимущественно плоских поверхностей.и может быть использовано . в прокатном производстве, а также в текстильной и бумажной проьншленностиР

Известен автоматический сканирующий лазерный дефектоскоп конструкции Сира (Великобритания) для контроля поверхности проката шириной до 550 мм, содержащий источник света - лазер, вра- 0 щающееся зеркало, фотоумножитель и цилиндрическую линзу tl).

Недостаток данного дефектоскопамалая длина линии сканирования., а значит и малая ширина проката, кОнт» 15 роль поверхности которого невозможен, что объясняется высокой стоимостью и трудностью изготовления цилиндрической линзы больших размеров.

Наиболее близким по технической 20 сущности к данному изобретению является сканирующий оптический дефектоскоп конструкции Сира для контроля поверхности проката шириной до 1500 мм содержащий источник света (лазер), вращающееся зеркало, оптическу систему из двух зеркал, фотопрнем ник и регистратор (2), Недостатками этого дефектоскопа являются неравномерность его чувствя-30 тельности вдоль линии сканирования, в связи с тем, что .угол падения луча света лазера на поверхность контро- лируемого проката и длина луча света от источника до контролируемой поверхности изменяется в процессе сканирования, а также изменение чувстви-тельности дефектоскопа с изменением толщины проката, поверхность которого контролируется,.так как свет, отраженный от поверхности при контроле проката различной толщины, попадает на разные участки поверхности фотокатода фотоумножителя, имекщие неодинаковую чувствительность. Кроме того, неравномерность чувствительности дефектоскопа вдоль линии сканирования, вызываемая изменением в широких пределах угла падения отраженного от контролируемой поверхности света на.поверхность фотокатода фотоумножителя. Определение коорди- . нат дефектов вдоль линии сканирования при автоматической записи, например с помощью ЭВИ и дисплея, является сложным процессом, так как луч света перемещается по поверхности проката с изменяющейся скоростью, что характерно для развертывающих устройств с вращающимся зеркалом.

741117

При ширине щелей, расположенных над контролируемой поверхностью большей, чем диаметр пучка света в плоскости рабочей поверхности плоского зеркала, нЕсколько рядом расположен45 ных дефектов могут фиксироваться с одинаковыми координатами, а если ширина щелей будет меньше диаметра пучка света источника в плоскости рабочей поверхнбсти плоского зеркала, 5Q свет, отраженный от двух и более промежутков между щелями, будет одновременно попадать в фотоприемник третьего зеркала, что уменьшит точность определения координат дефектов.

55 Крайние щели служат для выделения, сигналов начала и конца развертки, или начала развертки прн различных направлениях вращения вращающегося зеркала. Ширина промежутков между щелями для получения высокой точнос60 ти определения координат дефектов должна быть минимально возможной, Дифференцирующая цепь и диод, подключенные к фотоприемнику третьего . зеркала, позволяют выделить сигнал м 65 с начала контроля в пределах каждой

Ири использовании дефектоскопа для контроля поверхности горячего проката (200... ЭОООC) источник света, вращающееся зеркало и фотоумножитель, т.е. наиболее чувствительные к воздействию тепла устройства, находятся в зоне высокой температуры, что снижает надежность дефектоскопа.

Кроме того, перечисленные устройства трудно закрепить над контролируемой пбверхностью проката так, чтобы избежать влияния вибрации, что тоже отрицательно сказывается на надежности.

Цель изобретения — повышение стабильной чувствительности дефектоскопа вдоль линии сканирования и повышения его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что рабочие поверхности зеркал оптической системы имеют параболическую форму, нри этом. вращающееся зеркало размещено в фокусе рабочей поверхности первого зеркала оптической системы, а в фокусе рабочей поверхности вторбго зеркала помещен фотоприемник причем зеркала оптической системы расположены таким образом, что рабочие поверхности первого и второго зеркала обращены друг к другу и к контролируемой поверхности, а плоскости, проведенные через фокусы их рабочих поверхностей перпендикулярно к линии сканирования, не пересекают контролируемую поверхность.

С целью обеспечения возможности контроля проката разной толщины с одинаковой чувствительностью, рабочая поверхность первого зеркала имеет форму параболического цилиндра, а рабочая поверхность второго зеркаita в виде параболоида вращения.

Для упрощения процесса определения координат дефектов вдоль линии сканирования в оптическую систему дефвктоскопа введено третье зеркало, рабочая поверхность которого имеет форму параболического цилиндра, с фотоприемником, размещенным в фокусе этой поверхности, и плоское зеркало со щелями, расположенные таким образом, что рабочая поверхность плоского зеркала обращена к рабочим поверхностям первого и третьего зеркала.

В .оптической системе дефектоскопа используются свойства параболического ц итиндра и параболоида вращения, позвеляющие получить постоянный по всей длине линии сканирования угол падения сканирующего луча на контролируемую поверхность, а также осуществить регистрацию отраженного от контролируемой поверхности света под тем же, постоянным для всей линии сканирования углом, углом отражения, Причем независимо от толщины проката отраженный от контролируемой поверхности свет отражается вторым зеркало в одну точку — фокус рабочей поверхности этого зеркала. Длина луча света от источника до контролируемой поверхности не изменяется в процессе сканирования, что улучшает фокусиро5 ванне луча на контролируемую поверхность °

Для повышения надежности дефектоескопа зеркала оптической системы, кроме плоского, расположены таким ð образом, что плоскости, проведенные через фокусы их рабочих поверхностей перпендикулярно к линии сканирования, не пересекают контролируемую поверхность. В этом случае фотоприемник, источник света и вращаю15 щееся зеркало расположены эа пределами проката на малой высоте, где тепловое воздействие незначительно, а виброустойчивость этих устройств обеспечить легче.

Для получения высокой точности при определении координат дефектов вдоль линии сканирования ширина в направлении линии сканирования всех щелей плоского зеркала, кроме крайних

25 одинакова и равна диаметру пучка света источника в плоскости рабочей поверхности этого зеркала. Ширина двух крайних щелей, расположенных за пределами контролируемой поверх,Зо ности, отличается от ширины щелей, расположенных между ними, а ширина промежутков между всеми щелями одинакова и равна минимально воэмоя(ной величине, регистрируемой фотоприемЗ5 ником, размещенным в фокусе рабочей поверхности третьего зеркала. К этому фотоприемнику подключена дифференцирующая цепь с диодом, соединенным с этой цепью катодом.

741117

Формула изобретения

1. Сканирующий оптический дефектоскоп для контроля поверхности проката,, содержащий источник света, вращающееся зеркало, оптическую систему из двух зеркал, фотоприемник и индикатор, отличающийся,тем, что, с целью повыпения стабильностИ чувствительности дефектоскопа вдоль линии сканирования и повышения его надежности, рабочие поверхности зеркал оптической системы имеют параболическую форму, при этом вращающееся зеркало размещено в фокусе рабочей поверхности первого зеркала опти55 ческой системы, а в.фокусе рабочей поверхности второго зеркала помещен фотоприемник, причем зеркала оптичес кой системы расположены таким образом, что рабочие поверхности первого

6О и второго зеркала обращены друг к

65 щели, используемой для записи координат дефектов.

Для повышения стабильности чувствительности дефектоскопа и обеспечения высокой точности определения коор динат дефектов вдоль линии c êàíèðoвания фотоприемники, размещенные в фокусах рабочих поверхностей первого и третьего зеркала, снабжены конденсаторами. Конденсаторы позволяют уменьшить предельные углы падения света на фотокатоды фотоэлектрических преобразователей.

На фиг.1 и фиг.2 представлен оптический дефектоскоп для контроля поверхности проката в двух проекциях, на фиг.2, вид спереди (источник света, вращающееся зеркало и фотоприемники с конденсорами не показаны) .

Дефектоскоп содержит оптическую систему, состоящую из первого зеркала 1, второго зеркала 2, третьего зеркала 3 и плоского зеркала 4, а также источник света 5, вращающееся зеркало 6, фотоприемники 7 и 8 с конденсорами 9 и 10.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Луч света от источника 5 разворачивается вращаницимся зеркалом 6 в плоскости ХОУ рабочей поверхности первого зеркала 1, затем отражается от него в направлении контролируемой поверхности 11 и плоского зеркала

4. При прохождении через щели плоского зеркала 4 свет, отраженный от контролируемой поверхности 11, падает на рабочую поверхность второго зеркала 2 и, отразившись от нее, проходит через конденсор 9 к фотоприемнику 7. При этом регистрируются дефекты, лежащие на линии 12 сканирования, При попадании света на промежутки между щелями плоского зеркала 4 происходит его регистрация фотоприемником 8, при этом свет, отраженный от этих промежутков, падает на рабочую поверхность третьего зеркала 3 и, отразившись от нее, проходит через конденсор 10 к фотоприемнику 8. Сигнал о координатах какого-либо дефекта снимают в момент прохождения лучом света начала щели, сквозь которую этот дефект освещается, в виде отрицательного импульса, полученного с помощью дифференцирующей цепи и диода, соединенного с этой цепью катодом. Этот импульс получают из прямоугольного импульса положительной полярности, появляющегося на выходе фотоэлектрического преобразователя

8 в процессе развертки. Передний фронт этого прямоугольного импульса совпадает с концом предыдущей щели, а задний — с началом последую|цей, т.е. с началом той щели, сквозь которую освещается дефект. Координаты

25 дефектов определяются путем подсчета числа импульсов, снимаемых с выхода фотоприемника 8, начиная с момента поступления импульса начала развертки до момента прихода импульса or начала щели, сквозь которую освещается дефект, фиксируемой фотоприемником 7. Импульс начала (а если нужно, и конца) развертки выделяют ис= пользуя разницу в ширине крайних щелей и тех, что расположены между ними .

Для защиты оптической системы от пыли и повышения ее термостойкости плоское зеркало можно поместить, например, в замкнутый объем, находящийся под избыточным относительно окружающей среды давлением, и образованный остальньваи зеркалами и дополнительными поверхностями со щелями для прохождения света.

Точность определения координат дефектов вдоль линии сканирования дефектоскопа не зависит от стабильности скорости вращения вращающегося зеркала, поэтому в качестве привода этого зеркала можно использовать турбину, что позволит увеличить скорость развертки, а значит и скорость контроля проката.

Использование данного изобретения позволит повысить качество контроля поверхности проката и надежность дефектоскопа, обеспечит получение достоверных результатов контроля независимо от толщины проката, а также значительно упростит процесс записи дефектов с помощью устройств отображения информации. другу и к контролируемой поверхности, а плоскости, проведенные через фокусы их рабочих поверхностей перпендикулярно к линии сканирования, не пересекают контролируемую поверхность.

741117 б, 1.

ЦНИИПИ 3 ак аз 3 3 2 2/4

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

2. Дефектоскоп по п.l, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью обеспечения возможности контроля проката разной толщины с одинаковой чувствительностью, рабочая поверхность первого зеркала выполнена в виде параболического цилиндра, а рабочая поверхность второго зеркала в виде параболоида вращения.

3. Дефектоскоп по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью .упрощения процесса определения координат дефектов вдоль линии сканирования в оптическую систему дефектоскопа введено третье зеркало, рабочая поверхность которого имеет форму пара- болического цилиндра, с фотоприемником, размещенным в фокусе этой поверхности,, и плоское зеркало со целями расположенные таким образом, что ра бочая поверхность плоского зеркала обращена к рабочим поверхностям первого и третьего зеркала, а плоскость, проведенная через фокус рабочей поверхности третьего зеркала перпендикулярно к линии сканиРования, также пересекает контролируемую поверхность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бюллетень научно-технической информацйи Черная металлургия

Центрального научно-исследовательского институ:а информации и техникокономических исслсдований черной металлургии, 1977, В ll, с.18,рис.7.

2. там же, P. 11, рис . 8 (прототип) .