Лекция 10

5. Приборы оптической дефектоскопии

Визуально-оптические приборы

К приборам этого класса относятся проекторы раз­личного типа, в том числе телевизионные, обычные и стереоскопические микроскопы, эндоскопы.

Телевизионные проекторы широко применяются в дефектоскопии и обладают следующими преимущест­вами: возможностью усиления яркости, контраста изо­бражения, сравнительно малыми световыми нагрузками на объект, равномерным распределением яркости экра­нов ЭЛТ, высоким качеством изображения (в том числе цветного), возможностью его размножения на несколь­ких телевизионных приемниках и наблюдения на боль­шом удалении от объекта, широким спектральным диа­пазоном преобразования светового сигнала, который можно наблюдать в невидимых лучах, благодаря этому резко снижается утомляемость операторов, увеличивает­ся производительность труда.

С помощью телевизионных проекторов можно лег­ко автоматизировать процесс измерений и контроля и выдавать результаты на ЭВМ, а также производить раз­личные преобразования изображения и их количествен­ную обработку (выделение изолиний и т.д.).

Расширению областей применения телевизионных проекторов способствует серийное производство высо­коэффективных передающих трубок и аппаратуры про­мышленного телевидения.

Наиболее распространена схема проектора с пере­дающей телевизионной трубкой. Она включает источник света, объектив, передающую трубку, видеотракт с бло­ками усиления и обработки сигнала и видеоконтрольное устройство. Для управления процессом контроля и запо­минания информации могут быть использованы ЭВМ и видеомагнитофоны.

Чаще всего в ПТУ используют трубки типа видикон и диссектор.

В системах «бегущего луча» в качестве источника света используют специальный проекционный кинескоп с высокой яркостью свечения. Отраженный от объекта сигнал воспринимается фотоумножителем, усиливается и подается на видеоконтрольное устройство. Иногда вместо проекционной трубки применяют лазер, луч ко­торого сканирует объект с помощью оптико­механической или электрооптической развертки.

Система «бегущий луч» по сравнению с обычной телевизионной системой обеспечивает более высокое качество изображения, имеет больший динамический диапазон, быстродействие, высокое пространственное разрешение. Ее недостатки: конструктивная сложность, невозможность контроля больших объектов из-за паде­ния яркости при увеличении масштаба изображения, снижение световой чувствительности из-за отсутствия процесса накопления сигнала. Эти устройства применя­ют в микроскопах для контроля малых объектов.

Микроскопы находят применение при контроле интегральных схем и других прецизионных изделий. Наиболее широко применяют стереомикроскопы, их выпускают в двух модификациях, соответствующих схемам Грену и Аббе.

Схема Грену состоит из двух оптических каналов (угол между оптическими осями которых 12 ... 18°), что облегчает работу по рассматриванию дефектов, так как при этом глаза оператора конвергированы (сведены) под углом, соответствующим рассматриванию объектов, расположенных в непосредственной близости от опера­тора. Таким образом,* условия работы на микроскопе со­ответствуют естественным условиям наблюдения близ­ких объектов.

В схеме Аббе оптические оси окуляров параллель­ны, что приводит к некоторому несоответствию условий работы при контроле близких объектов, так как оптиче­ские оси глаз в естественных условиях параллельны только при наблюдении удаленных объектов. В то же время в схеме Аббе легче реализовать плавное (панкра- тическое) изменение масштаба изображения, что удобно при контроле.

Разработан ряд высокоразрешающих проекционных стереосистем. Выпускается стереопроектор, в котором для сепарации изображений стереопар использован рас­тровый экран на основе линзы Френеля. Прибор предна­значен для контроля в часовой и электронной промыш­ленности. Создан стереопроектор, в котором сепарация стереопар осуществляется с помощью вращающегося растрового экрана.

Для контроля прецизионных изделий типа фото­шаблонов применяют телевизионные (ТВМ) и фотоэлек­трические (ФЭМ) микроскопы, имеющие высокое про­странственное разрешение (до 0,01 мкм при полях зре­ния порядка 0,1 мм). Для измерений средней точности используют измерительные микроскопы различных кон­струкций оптико-механического типа.

В связи с малым полем измерения в ТВМ и ФЭМ объекты больших размеров перемещаются с помощью точных программируемых приводов (обычно в пределах 300 ... 500 мм). При этом абсолютная погрешность пози­ционирования изделия составляет 0,01 ... 0,1 мм. Таким образом, в этих приборах реализуется принцип комбини­рованного сканирования объекта - высокоточного скани­рования в малом поле измерения и менее точного сканиро­вания, но имеющего большие пределы перемещения.

Рис. 20. Схема линзового эндоскопа