ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК H05G1/00 

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

Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двухсторонним 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 установлен на оси лазера вне проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой осью лазера и осью рентгеновского пучка, средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора [1].

Недостаток данного устройства - невозможность точного наведения оси рентгеновского пучка на нужную зону объекта из-за отсутствия средства его точечной подсветки лазерным лучом, совпадающим с направлением оси рентгеновского пучка, а также сложность контроля (оценки) перпендикулярности к поверхности объекта оси рентгеновского лучка, что необходимо, в частности, при радиационном контроле сотовых панелей и подобных изделий, состоящих из большого числа расположенных параллельно друг другу ячеек, ориентированных ортогонально внешней поверхности панели. Неперпендикулярность поверхности сотовой панели к оси рентгеновского пучка приводит к возникновению артефактов на изображениях отдельных ячеек из-за эффекта их взаимного экранирования.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.

Для этого в центратор дополнительно введены светоделитель, расположенный на оси лазера между первым отражателем и первой цилиндрической линзой, телекамера, оптическая ось объектива которой совпадает с осью, перпендикулярной оси лазера и проходящей через точку пересечения светоделителя с осью лазера, и которая с помощью светоделителя первого отражателя совмещается с осью рентгеновского пучка, обеспечивая безпараллаксное наблюдение зоны объекта [2], облучаемой рентгеновским объектом, видеомонитор и сферическая линза, располагаемая на оси лазера вместо первой цилиндрической линзы, обе линзы установлены о возможностью ввода-вывода из пучка лазерного излучения, и фокусное расстояние сферической линзы численно равно фокусному расстоянию цилиндрической линзы и определяется из соотношения f=h/tgα, где h - радиус лазерного пучка, α - угол излучения рентгеновского пучка. Сферическая линза при ее введении в пучок лазера вместо первой цилиндрической линзы формирует расходящийся конический световой пучок, который при пересечении с поверхностью объекта формирует на нем изображение в виде круглого диска или эллипса в зависимости от того, перпендикулярна она оси рентгеновского пучка или нет.

При этом площади, освещаемые на объекте лазером и просвечиваемые рентгеновским пучком, будут равны.

На экране монитора могут быть установлены различные сетки для количественной оценки степени эллиптичности и/или адекватной ей неперпендикулярности объекта к оси рентгеновского пучка, связанные очевидным соотношением β=arccos(D'/D), где D' и D - малая и большая оси эллиптического сечения конического пучка объектом контроля, нормаль к плоскости которого отклоняется от оси рентгеновского пучка на угол β.

Для автоматизации процесса контроля и коррекции неперпендикулярности оси рентгеновского пучка к плоскости объекта могут использоваться стандартные ПЭВМ и устройства для дистанционного управления взаимной угловой ориентации объекта и рентгеновского аппарата.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства (а) и вид изображений на экране видеомонитора сечение светового конического пучка при перпендикулярном (б) и наклонном (в) положении поверхности объекта относительно осей конических рентгеновского и светового пучков.

Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому прикреплен корпус 2, в котором расположены отражатель 3 из оргстекла, светоделитель 4, цилиндрическая 5 и сферическая 11 линзы, лазер с двухсторонним выходом излучения 6, вторая цилиндрическая линза 7, идентичная линза 5, второй отражатель 8, установленные с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной оси лазера и расположенной в плоскости, проходящей через ось и перпендикулярной плоскости чертежа, скрепленный с отражателем 8, указатель 9 и установленная на корпусе 2 шкала 10 для отсчета расстояния от рентгеновского излучателя до объекта контроля 14 и за которым располагают кассету с рентгеновской пленкой 15, телекамера 12. Видеомонитор 13 установлен вне корпуса.

Центратор работает следующим образом.

При выведенных из лазерного пучка линзах 5 и 11 лазер формирует на объекте 14 яркую точку, которая используется в качестве целеуказателя для точного наведения рентгеновского излучателя на центр зоны контроля.

Затем в пучок лазера вводится сферическая линза 11.

При этом на экране видеомонитора 13 наблюдают изображение сечения конического светового пучка поверхностью объекта.

Если оно имеет форму эллипса, производят взаимные линейные и угловые пересечения объекта и рентгеновского излучателя, добиваясь, чтобы сечение приняло вид круглого диска, что соответствует перпендикулярности объекта оси рентгеновского пучка.

После завершения операции ориентирования объекта 14 относительно рентгеновского излучателя сферическую линзу выводят из лазерного пучка, на ее место устанавливают цилиндрическую линзу 5, вращают отражатель 8 и до момента совпадения неподвижной вертикальной полоски, формируемой первым отражателем 3 и первой цилиндрической полоски, формируемой на объекте второй цилиндрической линзой 7 и отражателем 8, считывают по шкале 10 расстояние от рентгеновского излучателя до объекта контроля 14.

Для повышения точности угловой ориентации объекта и объективизации этого процесса на экране видеомонитора могут устанавливаться различные измерительные шкалы. Возможно также использование ПЭВМ для формирования соответствующих шкал на экране дисплея и автоматизации процесса ориентации и контроля.

Соотношение между отношением D и D' осей эллипса, см. чертеж (в), и углом β отношения оси рентгеновского пучка от нормали N к поверхности объекта в точке ее пересечения с этой осью имеет вид: cosβ=D'/D.

Литература

1. Патент РФ №2106619 от 10.03.1998 г. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя.

2. Луизов А.В. Эргономика зрительной деятельности человека. - Л.: Машиностроение, 1985, 126 с.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля объектов с использованием рентгеновского излучения. Устройство включает в себя лазер, два отражателя, первый отражатель установлен на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков, второй - на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта, две цилиндрические линзы, установленные на оси излучения лазера поперек каждого его выходного пучка. Особенностью устройства является возможность ввода/вывода первой цилиндрической линзы из лазерного пучка, дополнительно устройство содержит светоделитель на оси лазерного пучка, посредством которого создают изображение в телекамере, сферическую линзу, устанавливаемую вместо первой цилиндрической линзы. Техническим результатом изобретения является возможность точного наведения оси рентгеновского пучка на зону объекта в результате точечной подсветки лазерным лучом и возможность контроля перпендикулярности к поверхности объекта оси рентгеновского пучка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенные в ней лазер с двухсторонним 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, а второй установлен на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью выхода излучения лазера и осью рентгеновского пучка, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта 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 лазера и первым отражателем, вторая - между вторым торцом лазера и вторым отражателем, отличающийся тем, что первая цилиндрическая линза установлена с возможностью ввода-вывода из пучка лазерного излучения и дополнительно он снабжен светоделителем, расположенным на оси лазера между первым отражателем и первой цилиндрической линзой, телекамерой, оптическая ось объектива которой совпадает с осью, перпендикулярной оси лазера и проходящей через точку пересечения светоделителя с осью лазера и которая с помощью светоделителя и первого отражателя совмещается с осью рентгеновского пучка, сферической линзой, устанавливаемой на оси лазера вместо первой цилиндрической линзы, причем фокусное расстояние линзы определяется соотношением t=h/tgα, где h - радиус лазерного пучка, α - угол излучения рентгеновского пучка, для формирования конического светового пучка, идентичного по геометрическим параметрам пучку рентгеновского излучения, и видеомонитором, на котором наблюдаются изображения сечения конического светового пучка поверхностью объекта, по отклонениям формы которого от окружности можно судить об угловой ориентации объекта относительно оси рентгеновского пучка.2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что на экране видеомонитора установлены измерительные шкалы для количественной оценки угла отклонения нормали к поверхности объекта относительно оси рентгеновского пучка в точке ее пересечения с осью рентгеновского пучка по соотношению β=arccos(D'/D), где D и D' - размеры полуосей эллиптических сечений поверхностью объекта конического светового пучка, формируемого сферической линзой.