ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК G01N23/00 H05G1/02 

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, центратор снабжен двумя цилиндрическими линзами, установленными на оси лазера с возможностью вращения относительно нее и формирующими на объекте изображения светящихся полос, образующих либо перекрестие, используемое для наведения центратора на объект контроля, либо систему двух параллельных полос, расстояние между которыми пропорционально расстоянию до объекта. Отсчет расстояния до объекта производится по индикатору в момент совмещения этих полос за счет поворота второго отражателя [1].

Недостаток данного устройства - использование дефицитного и сложного в эксплуатации газового лазера с двухсторонним выходом излучения, а также способ реализации триангуляционного метода измерения расстояния до объекта основан на регистрации момента наложения формируемых цилиндрическими линзами параллельных полос друг на друга при повороте второго отражателя, так как при этом точность совмещения существенно меньше, чем при номинальном способе регистрации совпадения изображений полос [2]. Кроме того, длина полос, формируемых на объекте одиночными цилиндрическими линзами, меняется при изменении фокусного расстояния, что также приводит к снижению точности измерений.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.

Для этого в центраторе вместо газового лазера с двухсторонним выходом излучения применен стандартный полупроводниковый лазер, перед лазером на его оптической оси установлена анаморфотная телескопическая линза, состоящая из цилиндрической линзы и объектива, формирующих плоский коллимированный лазерный пучок, плоскость распространения которого параллельна вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя, и перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка, второй отражатель установлен на выходе анаморфотной телескопической системы таким образом, что он отражает на объект только нижнюю половину формируемой этой системой плоскости пучка, на оси лазера между первым и вторым отражателями установлен светоделитель, перед которым на оси, перпендикулярной оси лазера и проходящей через точку ее пересечения со светоделителем, установлен дополнительно лазер, излучение которого с помощью светоделителя и первого отражателя направляется на объект и формирует на нем изображение яркой точки, расположение которой совпадает с точкой пересечения объекта с осью рентгеновского пучка, при этом лазеры включаются последовательно и за счет этого на объекте формируются изображения либо яркой точки, используемой для наведения рентгеновского излучателя на нужную зону объекта контроля, либо изображения двух расположенных друг над другом полос, одна из которых, создаваемая на объекте первым отражателем при проектировании на него верхней половины коллимированного лазерного пучка, неподвижна, а вторая образована при проекции на объект вторым отражателем нижней части коллимированного пучка, подвижна и перемещается при повороте второго отражателя параллельно верхней неподвижной полоске до момента их номинального совмещения, при котором производится отсчет фокусного расстояния по шкале средства его индикации.

Изобретение поясняется чертежом (чертеж а-г), на котором представлены схема устройства и вид поля зрения центратора при наведении его на объект (чертеж 1-б), в процессе совмещения параллельных полос триангуляционного дальномера при измерении расстояния до объекта (чертеж в) и в момент отсчета расстояния до объекта при номинальном совмещении этих полос (чертеж г).

Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2 с расположенными в нем лазерами 10 и 13, от которых соответственно параллельны и перпендикулярны продольной оси рентгеновского излучателя установленные на оси лазера цилиндрическая линза 8 и объектив 7, образующие анаморфотную телескопическую систему, на выходе которой формируется плоский лазерный параллельный пучок, плоскость которого параллельна вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя и перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка.

Второй отражатель 4 установлен на оси лазера с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной плоскости, образованной осями лазера и рентгеновского пучка, и связан со средством индикации фокусного расстояния 11, состоящим из указателя 5 и шкалы 6, закрепленной на корпусе центратора.

Светоделитель 12 установлен на оси лазера под углом 45° к ней. Отражатель 3 выполнен из оргстекла и установлен на оси лазера в точке ее пересечения с осью рентгеновского пучка, причем плоскости первого отражателя и светоделителя образуют прямой двугранный угол. Перед светоделителем на оси, проходящей через точку его пересечения с осью лазера и перпендикулярной к ней, установлен второй полупроводниковый лазер 13, формирующий на объекте с помощью светоделителя и первого отражателя яркую точку, совпадающую с точкой пересечения его осью рентгеновского пучка.

Второй отражатель 4 установлен под осью лазера таким образом, что он отражает на объект 1 только нижнюю половину плоского пучка, формируемого анаморфотной телескопической системой (чертеж, а, вид по А) и имеющего высоту d.

Лазерный центратор работает следующим образом.

На первом этапе его работы он выполняет функцию целеуказателя и используется для точного наведения оси рентгеновского пучка на формирующую зону объекта. При этом первый лазер 10 включается, а лазер 13 включен и с помощью светоделителя 12 и первого отражателя 3 формирует на объекте 11 яркую точку, положение которой совпадает с точкой пересечения ее осью рентгеновского пучка (чертеж б).

На втором этапе работы центратор используется в качестве триангуляционного дальномера. При этом лазер 13 выключается, а лазер 10 включен и с помощью анаморфотной телескопической системы формирует плоский параллельный пучок лазерного излучения.

При этом на объекте формируются изображения расположенных друг над другом светлых полос, имеющих высоту d/2, где d - высота плоского пучка, выходящего из коллиматора (чертеж в). При повороте второго отражателя 4 нижняя полоса перемещается относительно верхней неподвижной полосы. В момент их мониального совмещения (чертеж г), когда они представляют собой единую полоску, по шкале 6 с помощью указателя 5 производится отсчет фокусного расстояния, связанного с углом поворота первого светоделителя 4 соотношением D=B/tgα, где В - база дальномера, т.е. расстояние между центрами первого отражателя 3 и второго отражателя 4, α - угол между осью рентгеновского пучка и направлением на центр первого светоделителя в момент совмещения подвижной и неподвижной полос.

Принцип мониального совмещения позволяет в 3-5 раз повысить точность совмещения полос, и, соответственно, точность измерения фокусного расстояния.

Литература

1. Патент РФ №2106619. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя.

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

Использование: для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения. Сущность: центратор содержит корпус, расположенный в нем лазер, первый отражатель, установленный на оси лазера перед выходным окном рентгеновского излучателя в точке его пересечения с осью рентгеновского пучка, второй отражатель, установленный на оси лазера вне проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, средства индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, причем перед лазером установлена система, формирующая плоский коллимированный лазерный пучок, распространяющийся в плоскости, которая параллельна вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя, и перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка, второй отражатель установлен на выходе системы, на оси лазера, между первым и вторым отражателем установлен светоделитель, перед которым на оси, перпендикулярной оси лазера и проходящей через точку ее пересечения со светоделителем, установлен второй полупроводниковый лазер. Технический результат - повышение точности измерений и упрощение применения и эксплуатации лазерного центратора. 1 ил.

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, первый отражатель из оргстекла, установленный на оси лазера перед выходным окном рентгеновского излучателя в точке ее пересечения с осью рентгеновского пучка, второй отражатель, установленный на оси лазера вне проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, средства индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, отличающийся тем, что в центраторе использован стандартный полупроводниковый лазер, перед лазером на его оптической оси установлена анаморфотная телескопическая система, состоящая из цилиндрической линзы и объектива и формирующая плоский коллимированный лазерный пучок, распространяющийся в плоскости, которая параллельна вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя, и перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка, второй отражатель имеет вертикальный размер, равный половине высоты плоского лазерного пучка, установлен на выходе анаморфотной телескопической системы таким образом, что он отражает на объект только нижнюю половину плоского лазерного пучка и формирует на объекте изображение подвижной полосы, перемещаемой при вращении второго отражателя параллельно относительно расположенного над ней изображения неподвижной полосы, формируемой при проектировании на объект первым отражателем верхней половины плоского лазерного пучка до момента их мониального совмещения, при котором производится отсчет фокусного расстояния, на оси лазера, между первым и вторым отражателем установлен светоделитель, перед которым на оси, перпендикулярной оси лазера и проходящей через точку ее пересечения со светоделителем, установлен второй полупроводниковый лазер, формирующий на объекте с помощью светоделителя и первого отражателя изображение яркой точки, положение которой на объекте совпадает с точкой его пересечения с осью рентгеновского пучка, при этом включение первого и второго лазеров производится раздельно.