способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями
Классы МПК: | G01N21/89 в движущемся материале, например бумаге, текстильных изделиях |
Автор(ы): | Астафьев Олег Владимирович, Калинушкин Виктор Петрович |
Патентообладатель(и): | Астафьев Олег Владимирович, Калинушкин Виктор Петрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-02-19 публикация патента:
10.11.1997 |
Использование: изобретение относится к дефектоскопическим методам контроля пластин, в частности к способам для обнаружения пузырьковых дефектов в пластинах со шлифованными поверхностями, например, сапфировых часовых стеклах. Сущность изобретения: в способе контроля пластин на наличие дефектов, включающем сканирование пластины пучком просвечивающего лазерного излучения со стороны шероховатой поверхности и регистрацию рассеянного излучения, прошедшего через торпевую поверхность пластины, сканирование проводят излучением с длиной волны
> 4a(n - 1) , где а - характерный размер неровности (шероховатости) поверхности, определяемый качеством обработки пластин; n - показатель преломления пластины, и диаметром пучка
, где
- длина волны просвечивающего излучения; h - толщина пластин. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794t.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
Формула изобретения
Способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями на наличие дефектов, включающий сканирование пластины пучком просвечивающего излучения со стороны фронтальной поверхности и регистрацию рассеянного излучения, прошедшего через торцевую поверхность пластины, отличающийся тем, что сканирование проводят лазерным излучением с длиной волны![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
где a размер шероховатости;
n показатель преломления,
и диаметром пучка
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-14t.gif)
где
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
h толщина пластин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к дефектоскопическим методам контроля пластин, в частности к способам обнаружения пузырьковых дефектов в пластинах со шлифованными поверхностями, например сапфировых часовых стеклах. Известен способ для контроля стеклянных изделий [1] Способ включает просвечивание изделия световым завесом и регистрацию рассеянного излучения, по которому определяют наличие дефектов. Однако в случае сильно рассеивающей поверхности, например шлифованной, возникает высокий уровень фона, который не позволяет распознавать слабые дефекты в объеме образца, а слой, находящийся непосредственно вблизи поверхности, вообще не может быть проконтролирован, что делает невозможным регистрацию объемных дефектов в относительно тонких пластинах. Способ предполагает использование матрицы фотоприемников в качестве регистрирующего элемента, в среднем же и дальнем инфракрасном диапазоне они дороги и обладают низкой чувствительностью. Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому способ для контроля пластин на наличие дефектов [2] Способ заключается в поперечном сканировании движущейся пластины стекла от светового источника, отражении луча от находящегося внутри дефекта и регистрации вышедшего из торца пластины излучения. Однако указанный способ также не обеспечивает обнаружение дефектов под шероховатыми (шлифованными) поверхностями, поскольку фон излучения, рассеянного от дефектов поверхности, будет значительно превышать полезный сигнал от дефекта, находящегося в объеме пластины. Задачей изобретения является повышение эффективности и качества контроля пластин с шероховатыми поверхностями. Эта задача решается за счет того, что в способе контроля пластин на наличие дефектов, включающем сканирование пластины параллельным пучком просвечивающего излучения со стороны фронтальной поверхности и регистрацию рассеянного излучения, прошедшего через торцевую поверхность пластины, сканирование проводят лазерным излучением с длиной волны![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
где а характерный размер неровности (шероховатости) поверхности, определяемый качеством обработки пластин;
n показатель преломления пластины, сканирование пластины осуществляют пучком с диаметром
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-3t.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-4t.gif)
между волной, прошедшей через неоднородность и непрошедшей через нее на дефекте поверхности, размера a не превысил p/2, т.е. должно быть выполнено условие
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
Под размером шероховатости поверхности понимается характерный размер неровности поверхности по трем измерениям. Размер шероховатости определяется качеством обработки поверхности. Для механически обработанной поверхности дефекты поверхности шероховатости располагаются почти вплотную друг к другу, а интенсивность рассеяния от поверхности в плоскости, перпендикулярной поверхности
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-5t.gif)
где
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095029/948.gif)
i(
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095029/948.gif)
N количество частиц (шероховатостей), освещаемых зондирующим излучением. Кроме того, поскольку на поверхности для веществ с n>1,25
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-6t.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095029/948.gif)
Для
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095029/948.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095396/8810.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-7t.gif)
другими словами, при малых углах по отношению к плоскости поверхностей образца контраст интенсивности рассеяния объемных дефектов на фоне поверхностных расчет обратно пропорционально с уменьшением угла наблюдения. Для объемных дефектов, состоящих, например, из скоплений мелких включений (пузырей) с размерами меньше длины волны соотношение (3) можно переписать в виде
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-8t.gif)
Для регистрации дефекта необходимо, чтобы интенсивность рассеяния от объемных дефектов превысила интенсивность рассеяния от поверхности, т.е. должно быть выполнено условие K > 1, из этого следует, что в общем случае
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-9t.gif)
Это означает, что регистрацию объемных дефектов надо осуществлять под углами, ограниченными соотношением (4) по отношению к плоскости пластины. Для выбора оптимального значения оценим минимальный диаметр луча, который определяет наилучшее разрешение. Дифракционное расхождение на глубине пластины не должно превышать диаметр входящего пучка. Для длины волны
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095034/955.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-10t.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-11t.gif)
Излучение, рассеянное под углами полного внутреннего отражения, распространяется в ней как в световоде к краям (см. фиг.1). Угол
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095029/948.gif)
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-12t.gif)
таким образом мы можем использовать CO-лазер с длиной волны излучения 5-6мкм. При выборе диаметра
![способ контроля пластин с шероховатыми поверхностями, патент № 2095794](/images/patents/377/2095794/2095794-13t.gif)
Класс G01N21/89 в движущемся материале, например бумаге, текстильных изделиях