ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК H05G1/00 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля объектов с использованием рентгеновского излучения.

Известное устройство включает в себя лазер с двухсторонним выходом излучения, отражатель, установленный на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков, средство индикации расстояния. Особенностью устройства является наличие двух дополнительных отражателей, установленных симметрично друг другу относительно оси рентгеновского пучка с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения при больших дистанциях и возможность наблюдения светящихся лазерных полосок при наличии экранирующих лазерных пучков несъемных элементов [1].

Недостаток данного изобретения - невозможность наведения лазерного визира непосредственно на область контроля из-за экранирования его луча несъемными элементами конструкций объектов.

Цель изобретения - устранение этого недостатка.

Для этого в лазерный центратор дополнительно введен четвертый отражатель, установленный на оси, проходящей через точку пересечения первого отражателя с осью лазера, перпендикулярного плоскости, образованной осями рентгеновского и лазерного пучков на расстоянии С от этой точки и ориентированной таким образом, чтобы нормаль, проведенная из точки его пересечения с этой осью, располагалась в плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка перпендикулярно плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков, и была наклонена под углом 45° к ней, первый отражатель установлен под углом 45° к оси лазера, а его отражающая поверхность расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось лазера перпендикулярно плоскости, образуемой осями лазерного и рентгеновского пучков, расстояние С от оси лазера до центра четвертого отражателя выбирается с учетом выражения , где D - расстояние до объекта, F - поперечный размер экранирующего элемента конструкции объекта, t - расстояние от него до объекта, между первым и четвертым отражателем на оси, проходящей через центры первого и четвертого отражателей, установлена с возможностью вращения относительно этой оси третья цилиндрическая линза, аналогичная первым двум, и третья шторка.

Изобретение поясняется чертежами - фиг.1, 2, 3 и 4, на которых показана схема устройства (фиг.1), вид поля зрения центратора при наведении на объект (фиг.2, а) и при измерении расстояния до объекта (фиг.2, б, в), а также расположение лазерных плоскостей в пространстве при этих операциях (фиг.3 и 4).

Центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2 с расположенным в нем лазером 3 с двухсторонним выходом излучения, три отражателя - 4, 5 и 6, первый из которых сделан из оргстекла, выполненный полупрозрачным, установлен на пересечении оптической оси лазера 3 с осью рентгеновского пучка 7 (падающий на контролируемый объект 14 с несъемным элементом 15) с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью 8 выхода излучения лазера с осью 7 рентгеновского пучка, второй отражатель 5 установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота первого отражателя, на оптической оси 9 выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя, третий отражатель 6 установлен на оси 8 выхода излучения лазера с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота второго отражателя, при этом отражатель расположен симметрично ко второму отражателю относительно оси рентгеновского пучка на расстоянии А/2 от этой оси, где А - расстояние между осями вращения второго и третьего отражателя, механизм 14 [2] для синхронного вращения в противоположных направлениях отражателей 5 и 6, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта 10 со шкалой 11, закрепленной на корпусе центратора, две шторки 17 и 18 для прерывания лазерных пучков от отражателей 5 и 6, две цилиндрические линзы 12 и 13, установленные на оси лазера соответственно между третьим и первым отражателем (12) и между лазером и вторым отражателем (13), четвертый отражатель 19 установлен на расстоянии С от точки пересечения первого отражателя с осью лазера на оси, проходящей через эту точку перпендикулярно плоскости, образованной лучами лазерного и рентгеновского пучков. При этом отражающая поверхность четвертого отражателя перпендикулярна плоскости, образованной осью рентгеновского пучка и прямой, соединяющей центры первого и четвертого отражателей, и наклонена под углом 45° к этой прямой (фиг.1, вид по стрелке «Q»).

Между первым и четвертым отражателем на прямой, соединяющей их центры, расположена дополнительная цилиндрическая линза 20, аналогичная первым двум линзам и ориентированная так, что формируемый ею плоский расходящийся пучок лучей расположен в плоскости, образуемой осями рентгеновского пучка и прямой, соединяющей центры первого и четвертого отражателей. Этот пучок формирует на поверхности объекта вертикальную линию, перпендикулярную лазерным полоскам, формируемыми вторым и третьим отражателями с помощью первой и второй цилиндрических линз.

Между первым и четвертым отражателем расположена с возможностью ввода-вывода третья шторка для перекрывания лучей, падающих на четвертый отражатель.

Лазерный центратор работает следующим образом.

Сначала производится операция наведения оси рентгеновского пучка на нужную зону объекта 14. Для этого шторка 17 вводится в ход лучей, а шторки 18 и 21 выводятся. Вторая цилиндрическая линза 13 поворачивается на 90° вокруг оси лазера. При этом на объекте возникает изображение двух ортогональных лазерных полосок, центр пересечения которых совпадает с точкой пересечения объекта с осью рентгеновского пучка (фиг.2, а). При этом по соотношению длин вертикальной и горизонтальной полоски можно судить о степени перпендикулярности поверхности объекта оси рентгеновского пучка. Очевидно, что при перпендикулярности поверхности объекта оси рентгеновского пучка эти полоски имеют одинаковую длину.

Существенно, что наблюдение центра перекрестия на объекте возможно даже при наличии элементов конструкции, мешающих прямой видимости поверхности объекта, т.е. экранирующих его от лучей, перпендикулярных к объекту.

Для этого достаточно наблюдать объект под углом зрения, при котором экранирующий элемент уже не мешает процессу визирования объекта. Величина этих углов может быть оценена по соотношениям, приведенным ранее.

После выполнения процедуры ориентации рентгеновского излучателя относительно объекта шторка 17 выводится из хода лучей, а шторка 21 - вводится в него. При этом вторая цилиндрическая линза поворачивается обратно на угол 90° относительно лазера, в результате чего на объекте возникает изображение двух параллельных друг другу лазерных полосок (фиг.2, б).

Затем, вращая винт у механизма измерения дальности, поворачивают синхронно второй и третий отражатели до момента слияния лазерных полосок (фиг.2, в) и снимают по шкале дистанционный отсчет, соответствующий расстоянию от объекта до рентгеновского излучателя (см. также фиг.3 и фиг.4).

После этого производится радиографирование объекта.

Источники информации

1. Патент РФ №2242845 на изобретение «Лазерный центратор для рентгеновского излучателя». 2003 г.

2. Справочник конструктора оптикомеханических приборов / Под ред. В.А.Панова. Л.: Машиностроение. 1980, 742 с.

Использование: для ориентации рентгеновского излучателя по отношению к объекту. Сущность: заключается в том, что в центратор дополнительно введен четвертый отражатель, установленный на оси, проходящей через точку пересечения первого отражателя с осью лазера перпендикулярно плоскости, образованной осями рентгеновского и лазерного пучков на расстоянии С от этой точки и ориентированной таким образом, чтобы нормаль, проведенная из точки его пересечения с этой осью, располагалась в плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка перпендикулярно плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков и наклонена под углом 45° к ней, первый отражатель установлен под углом 45° к оси лазера, а его отражающая поверхность расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось лазера перпендикулярно плоскости, образуемой осями лазерного и рентгеновского пучков, расстояние С от оси лазера до центра четвертого D-F отражателя выбирается с учетом выражения , где D - расстояние до объекта, F - поперечный размер экранирующего элемента конструкции объекта, t - расстояние от него до объекта, между первым и четвертым отражателем на оси, проходящей через центры первого и четвертого отражателей, установлена с возможностью вращения относительно этой оси третья цилиндрическая линза, аналогичная первым двум, и третья шторка. Технический результат: обеспечение возможности наведения лазерного визира непосредственно на область контроля. 4 ил.

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двухсторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, три отражателя, первый из которых установлен на пересечении оптической оси лазера с осью рентгеновского пучка, второй установлен на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее входного окна рентгеновского излучателя с возможностью его 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 лазера поперек каждого его выходного пучка с возможностью вращения вокруг оси лазера, одна из которых расположена между вторым отражателем и вторым торцом лазерного излучателя, при этом фокусное расстояние цилиндрических линз выбирается из соотношения f=h/tgα,
где h - радиус лазерного пучка;
α - угол излучения рентгеновского пучка,
шторку для прерывания лазерного пучка, отражаемого вторым отражателем, первый отражатель выполнен полупрозрачным, третий отражатель, аналогичный второму, расположенный симметрично по отношению к нему относительно оптической оси рентгеновского пучка и установлен вне зоны проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью вращения вокруг оси, параллельно оси вращения второго отражателя синхронно с ним, но в противоположном направлении с помощью механического привода, содержащего винты с левой и правой резьбой, расположенного вне зоны распространения рентгеновского пучка, причем расстояние А между осями вращения второго и третьего отражателя выбирается с учетом соотношения ,
где В<<А - размер экранирующего лазерные пучки несъемного элемента в плоскости перпендикулярной оси рентгеновского пучка,
t>B - расстояние от экранирующего элемента конструкции объекта до объекта;
D - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта,
шторку для прерывания лазерного пучка от третьего отражателя, вторая цилиндрическая линза установлена на оси лазера между третьим и первым отражателями, отличающийся тем, что в центратор дополнительно введен четвертый отражатель, установленный на оси, проходящей через точку пересечения первого отражателя с осью лазера перпендикулярно плоскости, образованной осями рентгеновского и лазерного пучков на расстоянии С от этой точки и ориентированной таким образом, чтобы нормаль, проведенная из точки его пересечения с этой осью, располагалась в плоскости, проходящей через ось рентгеновского пучка перпендикулярно плоскости, образованной осями лазерного и рентгеновского пучков и наклонена под углом 45° к ней, первый отражатель установлен под углом 45° к оси лазера, а его отражающая поверхность расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось лазера перпендикулярно плоскости, образуемой осями лазерного и рентгеновского пучков, расстояние С от оси лазера до центра четвертого отражателя выбирается с учетом выражения ,
где D - расстояние до объекта;
F - поперечный размер экранирующего элемента конструкции объекта;
t - расстояние от него до объекта,
между первым и четвертым отражателем на оси, проходящей через центры первого и четвертого отражателей, установлена с возможностью вращения относительно этой оси третья цилиндрическая линза, аналогичная первым двум, и третья шторка.