Пристрій для контролю форми виробу

1 Пристрій для контролю форми виробу, що містить екран, засіб для освітлення виробу і екрану таким чином, щоб на них утворилися принаймні по одній СВІТЛОВІЙ смузі, знімальну камеру для отримання зображень світлових смуг і процесор для порівняння форми зображення смуги на контрольованому виробі з формою зображення смуги на еталонному виробі, який відрізняється тим, що засіб для освітлення виробу і екрану містить окремий канал для освітлення виробу і окремий канал для освітлення екрану, а процесор містить засіб для порівняння форми зображення світлової смуги на виробі і світлової смуги на екрані 2 Пристрій для контролю форми виробу за п 1, який відрізняється тим, що канал для освітлення виробу містить сканер 3 Пристрій для контролю форми виробу за п 1 , який відрізняється тим, що канал для освітлення екрану містить засіб для відхилення світлового пучка в двох взаємно перпендикулярних площинах 4 Пристрій для контролю форми виробу за п З, який відрізняється тим, що засіб для відхилення світлового пучка в двох взаємно перпендикулярних площинах містить сканер і дефлектор Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для поточного виробничого контролю геометричної форми різних видів виробів Зокрема, він придатний для контролю форми виробів великих розмірів, як-от пресованих плит, штамповок, екструдованої полімерної ПЛІВКИ, ТОЩО Контроль форми виробу є одним з найпоширеніших засобів підтримання якості виробництва На СЬОГОДНІШНІЙ день розроблено багато пристроїв для автоматичного контролю форми різних видів виробів В широкому класі виробів з поверхнею, що дифузно розсіює світло і має характерний розмір близько одного метра і більше, велике розповсюдження здобули оптичні пристрої [1 - 7], які містять засіб для утворення на поверхні виробу принаймні однієї світлової смуги, фото- або телекамеру і процесор Камера формує оптичне зображення смуги на виробі Процесор перетворює оптичне зображення в цифрові дані, розраховує поточний профіль виробу в його перерізі площиною, що визначається напрямком розповсюдження світлового випромінювання і нормаллю до поверхні виробу, порівнює розрахований профіль з еталонним профілем і, якщо відхилення поточного профілю від еталонного перевищує певну величину, виробляє сигнал наявності дефекту Головна проблема, яка вирішується при створенні пристроїв даного типу, - це додержання задовільного співвідношення між точністю, надійністю і продуктивністю контролю, її вирішення істотно пов'язане з характеристиками об'єктів контролю (розмірами, кривизною поверхні, швидкістю руху на виробничій лінії та ш), і на СЬОГОДНІШНІЙ день є чимало виробів, які не можуть ефективно контролюватися існуючими пристроями Зокрема, це - вироби, ідо мають великі розміри і високу швидкість руху Прикладом такого виробу є полімерна плівка, що виготовляється методом екструзії з наступним розтягуванням В процесі виготовлення на ній можуть виникати локальні геометричні дефекти у вигляді ділянок, де плівка має помітну зморшкуватість і провисання Своєчасне виявлення цих дефектів має велике значення для підвищення якості і зменшення виробничих затрат Однак, внаслідок високої швидкості руху плівки (кілька метрів на секунду) і великої ширини (кілька метрів) існуючі пристрої не здатні забезпечити необхідну повноту контролю форми Найбільш близьким за технічною суттю до CO Ю Ю 55793 винаходу є пристрій [5], розроблений для автоматичного контролю форми кромок виробів із значною кривизною (насамперед, автомобільних вікон) В цьому пристрої засіб для утворення світлових смуг складається з лазера і оптичної системи, яка формує пучок світлового випромінювання, що розходиться в вертикальній площині Суттєвим елементом пристрою є опора, на якій розміщується виріб Опора має плоску поверхню, яка слугує екраном, і оснащена виступами, що підтримують виріб на деякій відстані від поверхні Також, вона має позначки, які являють собою малі ділянки, де відбиття світла помітно відрізняється від решти поверхні Пучок світлового випромінювання освітлює кромки виробу і опори таким чином, що на них утворюються СВІТЛОВІ смуги, причому смуга на опорі є прямою Камера формує зображення, що містить обидві смуги і позначку Процесор використовує зображення позначки і прямої смуги на опорі, як репер при визначенні системи координат В цій системі координат процесор розраховує форму смуги на виробі, що відтворює форму профілю виробу в його перерізі площиною, в якій розходиться пучок світлового випромінювання Далі процесор порівнює розраховану поточну форму профілю з еталонною і, якщо відхилення поточної форми від еталонної перевищує задану величину, виробляє сигнал наявності дефекту Запровадження екрану дає можливість точно визначати систему координат при розрахунку форми профілю виробу, що підвищує якість контролю Однак, чисельний розрахунок форми потребує багато часу, що обмежує продуктивність контролю Внаслідок цього прототип є неефективним в застосуваннях, коли контрольований виріб має великі розміри, або коли контроль форми потрібно здійснювати з великою просторовою роздільною здатністю В основу винаходу поставлено задачу підвищення продуктивності контролю форми виробів Щоб вирішити цю задачу, до складу пристрою вводиться екран, як окремий конструктивний елемент, а засіб для утворення світлових смуг робиться двоканальним Перший канал призначений для утворення інформативної світлової смуги виключно на виробі, а другий - для утворення реперної світлової смуги виключно на екрані Перший канал містить джерело світлового випромінювання (наприклад, лазер) і засіб для відхилення пучка світлового випромінювання в заданій площині (наприклад, сканер) Другий канал включає оптичну систему для відхилення пучка світлового випромінювання в двох взаємно перпендикулярних площинах Наприклад, така система може складатися із сканера, що відхиляє пучок в горизонтальній площині, і дефлектора, що відхиляє пучок в вертикальній площині Ця система керується процесором і відхиляє пучок світлового випромінювання таким чином, щоб на екрані утворювалась реперна світлова смуга заданої форми Зокрема, форма смуги може відтворювати в потрібному масштабі форму еталонного профілю Екран розміщується таким чином, щоб сформоване камерою зображення реперної світлової смуги було зсунуте по відношенню до зображення інформативної світлової смуги Якщо форма зображення реперної світлової смуги співпадає з формою зображення світлової смуги на еталонному виробі, процесор має можливість оцінювати поточну форму інформативної смуги, не вдаючись до и розрахунку Завдяки цьому скорочується час обчислень і підвищується продуктивність контролю Суть винаходу пояснюється кресленнями, де показані - на фіг 1 - схема пристрою для контролю форми виробу, - на фіг 2 - зображення інформативної і реперної смуг для фрагмента полімерної плівки шириною 800мм, Заявлений пристрій (фиг 1) містить екран 1, двоканальний засіб для утворення світлових смуг на виробі 2 і екрані 1, а також цифрову камеру 3 і процесор 4 Канал 5, в якому утворюється інформативна світлова смуга 6 на виробі 2, включає джерело випромінювання 7 і сканер 8 Канал 9, в якому утворюється реперна світлова смуга 10 на екрані 1, включає джерело випромінювання 11, дефлектор 12 і сканер 13 Дефлектор 12 і сканер 13 відхиляють пучок світлового випромінювання у взаємно перпендикулярних площинах Камера З, екран 1 і компоненти засобу для світлових смуга, встановлюються таким чином, щоб зображення реперної світлової смуги 10' (фіг 2) було зсунуте по відношенню до зображення інформативної світлової смуги 6' вздовж напрямку чергування строк в матриці світлочутливих елементів камери З Пристрій працює таким чином Світлове випромінювання 14 (фиг 1), що випромінюється джерелом 7 і відхиляється сканером 8, утворює на поверхні виробу 2 інформативну світлову смугу 6 Форма інформативної світлової смуги 6 відповідає формі профілю виробу 2 в його перерізі площиною, в якій відхиляється пучок світлового випромінювання 14 Світлове випромінювання 15 (фіг 1), що випромінюється джерелом 11 і відхиляється спочатку дефлектором 12 в вертикальній площині, а потім сканером 13 в горизонтальній площині, утворює на екрані 1 реперну світлову смугу 10 Відхилення світлового випромінювання 15 дефлектором 12 і сканером 13 керується процесором 4 Форма реперної світлової смуги 10 задається таким чином, щоб форма и оптичного зображення 10' (фіг 2), сформованого цифровою камерою 3, співпадала з формою зображення світлової смуги, яку утворює світлове випромінювання 14 каналу 5 на виробі з еталонною формою Цифрова камера 3 формує кадр, що містить оптичні зображення світлових смуг 6' і 10' (фіг 2) Процесор 4 перетворює кадр в цифрові дані у вигляді, наприклад, файла баз даних, де кожному пікселю в матриці світлочутливих елементів відповідає запис із структурою номер стовпчика номер строки інтенсивність зображення Використовуючи ці дані, процесор 4 для кожного стовпчика пікселів з номером і розраховує різницю D(l)=j2-J1, де ji і j2 - номера строк пікселів, в яких знахо 55793 spection Патент США №4629319, МКП4 G01N 21/88 2 G H Hatje Method and system for optically testing sawn timber for faults Патент США №4827142, МКП4 C01N 21/88 3 Р I Douglas Method for comparison of surfaces Патент США №4847510, МКП4 C01N 21/86 4 D L Burk Slab surface contour monitor Патент США №5083867, МКП5 G01B 11/24, G01N 21/86 5 G Bertrand, G Imbert, G Narduzzo Process for determining and monitoring the shape of the edges of a curved object and apparatus therefor Патент США №5085516, МКП G01В 011/00 6 С -С Lee, J F Roach Surface inspection apparatus and method Патент США №5225890, МКП G01В 011/30, C01N 021/00 7 Р Gauthier Apparatus and method for detecting surface defects Патент США №6122065, МКП С01В 011/00 дяться фрагменти зображень світлових смуг 6' і 10' (фіг 2) Для отриманого масиву чисел D(i) процесор 4 розраховує середнє значення і максимальне відхилення від середнього значення Якщо максимальне відхилення перевищує певну величину, яка визначається для кожного виробу окремо, процесор 4 виробляє сигнал наявності дефекту Описаний пристрій, на відміну від прототипу і аналогів, порівнює форму профілю з еталонною, не вдаючись до визначення системи координат і розрахунків в цій системі поточної форми профілю виробу Завдяки цьому час, потрібний для оцінки форми профілю виробу скорочується Величина скорочення залежить від конфігурації пристрою, яка визначається типом процесора, камери, сканерів, дефлектора і джерел випромінювання Джерела інформації 1 DA Clarke, L Rodger Panel surface flaw in ФІГ.1 / 1 14 M •« "•fc • I T1 s\ t — " 12 Фіг.2 55793 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24