Устройство для контроля наружного контура волокна в процессе его изготовления Советский патент 1983 года по МПК G01B9/08 

О)

с

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАРУЖНОГО КОНТУРА ВОЛОКНА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси осветитель , систему проецирования с отверстиями для прохождения волокна и анализатор изображения,о тличаю.щееся тем, что, с целью повышения точности контроля непрозрачного волокна в процессе его изготовления и возможности контроля прозрачного волокна, осветитель выполнен в виде последовательно расположенных на оптической оси колли- матора, сменных двух кольцевых диафрагм и двух кольцевых поляризаторов с взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей, поляризации и узлом ввода и вывода поляризаторов из светового пучка коллиматора

м со

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности,для контроля наружного контура волокна в процессе его изготовления.

Известно устройство для контроля наружного контура площади поперечного сечения волокна, содержащее микроскоп с фотонасадкой. В центре линз объектива микроскопа сделаны отверстия, через которые пропускают исследуемое волокно.

Волокно протягивается при помощи направляющих валиков Г13.

Однако для производственных целей необходим оперативны.й количественный контроль поперечного контура. Равномерное всестороннее освещение волокна не позволяет получить контрастное изображение поперечного контура волокна и неприемлемо при контроле прозрачных объектов, так к они имеют низкий контраст в условия .всестороннего освещения.

.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля наружного контура волокна в процессе его изготовления, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси осветитель, систему прецирования с отверстиями для прохож дения волокна и анализатор изображения-. Осветитель выполнен, в виде источника света и объектива Г2.

Указанное устройство позволяет измерить площадь сечения волокна, . .причем с низкой точностью, так как 1используется. световое пятно большой площади в фокусе осветителя, поэтому одновременно контролируется значительный по длине участок волокна. Неравномерность распределения освещенности в пятне при небольших подвижках волокна, флуктации яркости источника света также вносят погрешности в измерение. Контроль прозрачного оптического волокна с помощью такого устройства невозможен , так как свет будет проходить сквозь волокно практически без потерь. Таким образом, известное устройство имеет низкую точность контроля непрозрачного волокна в процессе его изготовления и не обеспечивает контроль прозрачного волокна. Целью изобретения является повышение точности контроля непрозрачного волокна в процессе его изготовления и возможность контроля прозрачного волокна.

Поставленная цель достигается те что в устройстве для контроля наружного контура волокна в процессе его изготовления, содержеицем последовательно расположенные на одной

оптической оси осветитель, систему проецирования с отверстиями для прохождения волокна в анализатор изображения, осветитель выполнен в виде последовательно расположенных на оптической оси коллиматора сменных двух кольцевых диафрагм и двух кольцевых поляризаторов с взаимно перпендикулярными направлениями плоскостей -поляризации и узлом ввода и щывода поляризаторов из светового пучка коллиматора.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для контролянаружного контура волокна в процесс его изготовления; на фиг.2 - поляризатор, у которого направления плоскостей поляризации направлены по радиусу кольцаj на фиг.З - то же, укоторого направления плоскостей поляризации направлены перпендикулярно радиусу кольца.

Устройство для контроля наружног койтура волокна в процессе его изготовления содержит осветитель, включающий последовательно расположенные на одной оптической оси коллиматор 1, сменные кольцевые диафрагмы 2 и 3, кольцевое зеркало 4, сменные кольцевые поляризаторы 5 и 6 , кардиод-кондексор j, а также узел ввода и вывода поляризаторов из светового пучка коллиматора {не показан), систему проецирования, включающую микрообъектив 8 кольцевое зеркало 9, расфокусированную трубу 10 Галилея, анализатор 11 изображения. Коллиматор 1 используется в качестве источника света, дающего параллельный пучок лу.чей на входе осветителя. Сменные кольцевые диафрагмы 2 и 3 предназначены для контроля либо по схеме еветлого поля (диафрагма 2 и ход лучей показан тонкими сплошными линиями), либо для контроля по схеме темного поля (диафрагма 3 и ход лучей показан тонкими, штриховыми линиями). Кольцевое зеркало 4 служит для излома хода лучей и имеет отверстие для прохождения волокна 12. В устройстве может быть использован либо поляризатор 5, либо 6 (фиг.2 и 3). Поляризаторы 5 и 6 установлены на плоском поворотном диске (не показан) , имекяцем возможность вращения вокруг оси 0-0. Диск имеет три отверстия: дли поляризатора 5, для поляризатора 6, для работы без поляризаторов 5 и 6. Стрелками на фиг.2 и 3 показано направление плоскости поляризации в каждом секторе указанных поляризаторов 5 и 6. При использовании поляризатора 5 направление плоскостей поляризации света, падающего на -волокно 12, будет параллельно образующим BOjrioKHa 12, а при использовани поляризатора б - перпендикулярно им Поверхность 13 1 мкрообъектива 8 зачернена. Таким образом, при рабо те по схеме темного поля апертура кардиод-конденсора 7 будет превыша апертуру микрообъектйва 8. Кардиод-конденсор 7 и микро. объектив 8 имеют отверстия для прохождения волокна 12. Так как малому наклону лучей на входе трубы 10 Галилея будет соответствовать большой наклон на выходе трубы, а труба 10 Галилея расфокусирована, то это позволит получить сильно увеличенное изображе. ние наружчого контура волокна 12 на анализаторе 11 изображения. В качестве анализатора 11 изображения может быть использовано устройство, состоящее, например, из . передающей телевизионной трубки и процессора. Устройство работает следующим образом., Подлежащее контролю волокно 12 пропускают через отверстия в кольцевом зеркале 9, микрообъективе 8, кардиод-конденсоре 7, поляризаторе 5 (или б) и зеркале 4. Параллельный пучок света, выходящий из коллиматора 1, падает на сменную кольцевую диафрагму 2 (или затем, отразившись от кольцевого зеркала 4, проходит через поляризатор 5 (или 6) или минует их и фоку сируется на волокне 12 кардиод-конденсором 7. Прошедший или отраженный от контролируемого контура волокна 12 свет собирается микрообъективом 8. Свет пройдет через волокно 12, если оно прозрачно, и отрази-цся от него, если оно не прозрачно. После выхода из микрообъектива 8 свет параллельным пучком падает на кольцевое зер1Кало 9, отража ется от него и, пройдя расфокусированную трубу 10 Галилея, строит уве личелнре изображение контролируемог . контура на анализаторе 11 изображения. . В ка 1естве объекта измерения могут выступать нити, .рллпкна, проволоки, и т.п. Например, волокна для волоконно-оптических линий связи, оптические волокна разнообразного поперечного профиля и, в частности, фоконы, прецизионные проволоки для изготовления часовых.пружин, микрохирургические инструменты. Введение коллиматора позволяет высветить на волокне узкое кольцо в фокальной плоскости системы проецирования, что, в свою очередь, об|еспечивает получение контрастного изображения наружного контура BCMIOKна и контроль прозрачных волокон, а также уменьшить влияния посторонних засветок и дефокусировок. Наличие сменных кольцевых диаф- : рагм в осветителе даст возможность ; наблюдения волокна как в светлом (т.е. апертура полого конуса лучей ; осветителя равна апертуре проекционного микрообъектива), так и в темном (т.е. апертура полого конуса лучей осветителя превышает апертуру проекционного микрообъектива) поле. Кроме того, устройство дополнено. двумя поляризаторами с ВОЗМО);.ИОСТЬЮ введения и выведения каждого из них из пучка лучей осветителя, причем в одном поляризаторе направления плоскостей поляризации перпендикулярны образующим волокна, а в дру- . гом - параллельны им. -С этой целью поляризаторы выполнены либо набор- : ными, либо цель ными, специ альным образом изготовленными. Например, . нарезанные -в виде сегментов из пленочного поляризатора и расположенные по кольцу, причем в одном поляризаторе направления плоскостей поляризации направлены по радиусу кольца, а в другом - перпендикулярны ему в каждом из сегментов. При проведении измерений на предлагаемом устройстве оператор имеет возможность подбирать различные вилы освещения, использовать поляризован-; ный. свет в зависимости-от формл, шероховатости поверхности и прозрач- . ности контролируемого волокна для получения наиболее контрастного изображения контура, чем и обеспечивается высокая точность контроля.