ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 2004 года по МПК H05G1/02 

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучателя и может быть использовано для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.

Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двусторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении оптической оси лазера с осью рентгеновского пучка, второй установлен на оптической оси выхода излучателя лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью его поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью выхода излучения лазера с осью рентгеновского пучка, и средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора.

Он снабжен двумя цилиндрическими линзами, установленными на оси излучения лазера поперек каждого его выходного пучка с возможностью вращения вокруг оси лазерного пучка, первая - между одним из торцов лазерного излучателя и первым отражателем, вторая - между вторым торцом лазерного излучателя и вторым отражателем, а их фокус выбирается из соотношения:

f=h/tgα,

где h - радиус лазерного пучка;

α - угол излучения рентгеновского пучка [1].

На объекте формируются изображения двух светящихся параллельных друг другу полос, одно из которых неподвижно, а второе перемещается по объекту до совпадения с изображением неподвижной полосы, и в этот момент со шкалы считывается расстояние до объекта. При повороте одной из цилиндрических линз на 90° изображения полос на объекте становятся ортогональными, а точка их пересечения на объекте совпадает с осью рентгеновского пучка.

Недостаток устройства - разделение во времени операции наведения оси рентгеновского пучка на зону контроля и измерение расстояния до объекта, а также усложнение конструкции устройства за счет применения механизмов поворота цилиндрических линз. Кроме того, при изменении расстояния до объекта перекрестие, образованное пересечением ортогональных полос, становится асимметричным, что дополнительно ухудшает эксплуатационные параметры устройства.

Для устранения этих недостатков предлагается ввести в оптическую схему центратора дополнительно два светоделителя, один из которых установлен на оптической оси лазера между лазером и первой цилиндрической линзой, второй - на оси лазера между первым отражателем и первой цилиндрической линзой, прямоугольную призму полного внутреннего отражения, установленную вне оси лазерного пучка и оптически сопрягающую лазерные пучки, проходящие через первый и второй светоделители, и третью цилиндрическую линзу между вторым идентичную первым двум линзам центратора светоделителем и призмой и установленную в положение, при котором плоскость формируемого ею плоского расходящегося пучка ортогональна первой цилиндрической линзе и образует при пересечении с ним на поверхности объекта светящееся перекрестие, центр которого совпадает с точкой пересечения объекта и оси рентгеновского пучка.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана общая схема устройства и вид поля зрения при измерении расстояния до объекта.

Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2 с расположенным в нем лазером 3 с двусторонним выходом излучения, оптическая ось выхода излучения которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя 4 и 5, первый (4) из которых, выполненный из оргстекла, установлен на пересечении оптической оси лазера 8 с осью рентгеновского пучка 7 излучателя (падающего на контролируемую поверхность (6) с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью 8 выхода излучения лазера с осью 7 рентгеновского пучка, в диапазоне углов 25-65°, а второй (5) установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота первого отражателя на оптической оси 9 выхода излучения вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя, средство индикации фокусного расстояния в виде указателя 10 со шкалой 11, закрепленной на корпусе 2 центратора, связанного с вторым отражателем 5, и средство прерывания пучка от второго отражателя 5, выполненное в виде откидной шторки, установленной до или после второго отражателя.

В центраторе имеются две цилиндрические линзы 12 и 13, которые установлены на оптической оси лазерного пучка, первая (12) установлена между торцом лазера и отражателем 4 таким образом, что на объекте 6 образуется вертикальная светящаяся полоса, перпендикулярная плоскости, образуемой пересечением оптической оси 7 рентгеновского излучателя с осью 8 лазера, а вторая (13) установлена между другим торцом лазера и отражателем 5 таким образом, что на объекте 6 контроля образуется вторая светящаяся полоса.

Линзы 12 и 13 конструктивно выполнены с возможностью вращения таким образом, что на объекте обеспечивается их параллельность.

Фокус цилиндрических линз выбирается таким образом, чтобы угловой размер светящихся полос определял площадь облучения объекта 6 рентгеновским излучением.

Фокус следует рассчитывать по формуле f=h/tgα где f - фокус цилиндрической линзы; h - радиус лазерного пучка; α - угол излучения рентгеновского пучка.

Между лазером 3 и первой цилиндрической линзой 12 на оси лазера установлен первый светоделитель 15, отражающий часть излучения на прямоугольную призму полного внутреннего отражения 17, установленную вне оси лазера в положении, при котором ее гипотетивная грань параллельна оптической оси лазера. Между первым отражателем 4 и первой цилиндрической линзой 12 на оси лазера установлен второй светоделитель 14, а между ним и призмой 17 располагается третья цилиндрическая линза 16 с оптическими свойствами, идентичными первой и второй линзам 12 и 13. Линза 16 установлена таким образом, что плоскость формируемого пучка ортогональна плоскости аналогичного пучка, формируемого линзой 12, а оптическая ось определяется пересечением этих пучков, коаксиально поверхности оси рентгеновского пучка объекта 6 наблюдаются неподвижное перекрестие, образованное пересечением пучков, формируемых линзами 12 и 16, центр которого совпадает с точкой пересечения объекта осью рентгеновского пучка, а также подвижное изображение вертикальной полоски, формируемой линзой 13 и отражателем 5 и параллельной вертикальному штриху неподвижного перекрестия (рис. 1,б). При вращении отражателя 5 в момент совмещения подвижного и неподвижного штрихов со шкалы 11 считывается значение расстояния до объекта 6.

Устройство работает следующим образом. Оператор наводит центр перекрестия лазерного излучателя на центр зоны контроля, затем совмещает подвижные и неподвижные штрихи вращением отражателя 5 и в момент их совпадения считывает значение расстояние до объекта.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть использовано для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения. Центратор содержит корпус, расположенный в нем лазер с двусторонним выходом излучения, два отражателя, средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, две цилиндрические линзы, установленные на оси излучения лазера поперек каждого его выходного пучка, первая - между одним из торцов лазерного излучателя и первым отражателем, вторая - между вторым торцом лазерного излучателя и вторым отражателем, два светоделителя, установленные на оптической оси лазера, первый из которых расположен между лазером и первой цилиндрической линзой, а второй - между первым отражателем и первой цилиндрической линзой, прямоугольную призму полного внутреннего отражения, располагаемую вне оптической оси лазера в положении, при котором ее гипотенузная грань параллельна этой оси, и оптически сопрягающую первый и второй светоделители, и третью цилиндрическую линзу с оптическими характеристиками, идентичными первой и второй цилиндрическим линзам и установленную между вторым светоделителем и призмой в положении, при котором плоскость формируемого ею плоского расходящегося пучка света ортогональна плоскости пучка, формируемого первой цилиндрической линзой, а оптическая ось, образуемая пересечением этих плоских пучков, коаксиальна оси рентгеновского пучка. Обеспечено повышение эксплуатационных параметров устройства. 1 ил.

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двусторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении оси лазера с осью рентгеновского пучка, а второй связан с корпусом и установлен на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью его поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью выхода излучения лазера с осью рентгеновского пучка, и средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, снабжен двумя цилиндрическими линзами, установленными на оси излучения лазера поперек каждого его выходного пучка, первая - между одним из торцов лазерного излучателя и первым отражателем, вторая - между вторым торцом лазерного излучателя и вторым отражателем, а их фокус выбирается из соотношения

f=h/tgα,

где h - радиус лазерного пучка;

α - угол излучения рентгеновского пучка,

цилиндрические линзы установлены с возможностью вращения вокруг оси лазерного пучка, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя светоделителями, установленными на оптической оси лазера, первый из которых расположен между лазером и первой цилиндрической линзой, а второй - между первым отражателем и первой цилиндрической линзой, прямоугольной призмой полного внутреннего отражения, располагаемой вне оптической оси лазера в положении, при котором ее гипотенузная грань параллельна этой оси, и оптически сопрягающей первый и второй светоделители, и третьей цилиндрической линзой с оптическими характеристиками, идентичными первой и второй цилиндрическим линзам, установленной между вторым светоделителем и призмой в положении, при котором плоскость формируемого ею плоского расходящегося пучка света ортогональна плоскости пучка, формируемого первой цилиндрической линзой, а оптическая ось, образуемая пересечением этих плоских пучков, коаксиальна оси рентгеновского пучка.