Устройство для контроля диаметра стекловолокна Советский патент 1984 года по МПК G01B11/10 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для контроля диаметра волокна в процессе его изготовяония. Известно устройство для контроля диаметра суекловолокна по форма дифрак ционной картины,сойержащее последовательно расположенные когерентный исто ник света,объектив с турбусом бесконечность ,диафрагму/объектив,рамку крепления волокна, окунтуривакадую ди афрагму , блок о{}работки ннформации и блок обратной связи, Осу1а1ествЛяю111Ий сле.сение за иаг гненйем диаметра воло Недостатком данного устройства является влияние смешения стекловолокна относительно оптической оси устройства на тачность контроля. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля диаметра стекло волокна, содержащее истгрчвик излучения и контрольный канал, йбразован ный последовательно расположеншлли коллиматором, трансфо вдаторон изображения , фотоприемникой и системой считывания. Трансформатор изображе-г ния создает на фотоприем(шке увеличенное изображение контролируемого объекта. Электрические (Сигналы, характеризукидае размер увеличенного изображения, поступают с Bbiko;6a фотоприемника на систему считьдаания, вычисля1а;;йю размер конт ролируемого объекта {2J .: . Недостатком этого устройства является невозможность получения Высокой точности контроля в промыишенных условиях, когда контролируемое волокно смещается относительно оптической оси устройства на расстояние 10-1(,. где S - точность контроля, так как требуется обеспечить регулярную структуру фотоприемника и возможность считывания электрического сигнала с элементов матрицы, единичная строка которой содержит л 10 элементов. Цель изобретения - повышение точности контроля и устранение влияния .смещения стекловолокна на результат, контроля.,. Поставленная цель достигается .тем, что устройство для контроля диаметра стекловолокна, содержащее источник излучения и контрольный канал, образованный последовательно расположенными коллиматором, трансформатором изображения и фотоприемником, снабжено диафрагмой, установленной между коллиматором и трансфор матором изображения с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси, на величину, равную или превышающую допуск на поперечное смещение стекловолокна в зоне контроля, светоделителем и Фурье-преобразователем, последовательно расположенными между трансформатором изображения и фотоприемником, эталонным каналом, образованным последовательно расположенными на одной оптической оси коллиматором, неподвижной диафрагмой, эталонным волокном, установленным симметрично относительно отверстия диифрагмы, трансформатором изображения, светоделителем , Фурье-преобразователем и фотоприемником, двумя фотоприемниками, каждалй из которых установлен на выходе светового потока излучения из светоделителя в плоскости, перпендикулярной оптической оси канала, анализатором изображения, электрически связанным с этими фотоприемниками, и анализатором спектра, электрически связанным, с анализатором изображения и фотоприемниками каналов. На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля диаметра стекловолокна/ на фиг.2 - пространственное положение диафрагмы контрольного канала, в момент получения мини-. мального разностного сигнала / на фйг.З - то же, в момент.получения максимального разностного сигнала. Устройство содержит источник 1 излучения и контрольный канал 2, образованный последовательно расположенными коллиматором 3, тран сформатором 4 изображения и фОтоприемником 5. Устройство снабжено диафрагмой 6, установленной между коллиматором 3 и трансформатором 4 изображения с возможностью перемещения в плоскости Оптической оси на величину, равную или превышающую допуск на поперечное смещение стэкловолокна 7 в зоне контроля, светоделителем 8 и Фурье-преобразователем 9, последовательно расположенными между трансформатором 4 изображения и фотоприемником 5, эталонным каналом 10, образованным последовательно располо1-ке;:1:ыми на одной оптической оси коллиматором 11, неподвижной диафрагмой 12, эталонным волокном 13, усталовленным симметрично относительно отверстия диафрагмы 12, трансформатором 14 изображения, светоделителем. 15, Фурье-преобразователем 16 и фотоприемником 17, двумя фотоприемниками 18 и 19, каждый из которых установлен на выходе светового потока излучения из светоделителей 8 и 15 в плоскости, перпендикулярной оптической оси канала, анализатором 20 изображения, электрически связанным с фотоприемниками 18 и 19, и ансшизатором 21 спектра, электрически связанным с анализатором 20 изображения и фотоприемниками 5 и 17 каналОв 2 и 10. Устройство работает следующим об разом. Излучение от источника 1 излучения, сформированное коллиматором 3 и 11, освещает эталонное волокно 13 и стекловолокно 7. Эталонное волокно 13 устанавливается перпендику лярно оптической оси эталонного канала 10 симметрично относительно не подвижно расположенной диафрагмы 12 Разностный сигнал от эталонного вол на 13 и диафрагмы 12 преобразуется в трансформаторе 14 изображения и поступает на светоделитель 15, где формируется сигнал для анализатора изображения. Диафрагма 6 перемещается в плоскости, перпендикулярной оптической оси контрольного канала параллельно плоскости расположения входного торца трансформатора 4 изо ражения , в момент, когда стекловолокно 7-находится симметрично относител но боковых сторон диафрагмы 6, разностный сигнал попадает на трансформатор .4 изображения, служащий для преобразования изображения стекловолокна 7, и затем на светоделитель 8, который формирует сигнал для анализатора 20 изобраисения и анализатора 21 спектра. Сигналы, снимаемые с фотоприемников 18 и 19 расположенных в плоскости формирования изображения эталонного волокна 13 и стекловолокна 7, поступают в анализатор 20 изображения. Диаметр стекловолокна 7 определяется в момент получения минимального раз ностНого сигнала в анализаторе 20 изображения. Интенсивность Dg оптического сигнала в плоскости расположения фотоприемника 17 эталонного канала раина 10 .. з,,, , где 6х„ - поперечный размер диафрагмы 12; dg - диаметр эталонного волокна 13; Uq - продольный размер диафра мы 12. Аналогично, интенсивность оптического сигнала в контрольном канале в случае, когда Стекловолокно 7 находится в пределах диафрагмы 6 контрольного канала 2 равна k(XK- 3KUyK ) при стекловолокне.7 вне диафрагмы 6 . ХК УКДри идентичных габаритах диафрагм 6 и12(Е,, е,,е,,Еу,) Разностный сигнал в анализаторе 20 изобр.ажения в первом случае составляи служит для компенсации временного ухода мощности излучения источника 1 излучения. Во втором случае U c 1 i3-«3KU,j однозначно определяется диаметром стекловолокна 7. Минимальный разностный сигнал пропорционален 3, Ец . Кроме того, часть сигнала после све-т тоделителей 8 и 15 поступает на Фурьепреобразователи 9 и 16, осуществляющие оптическое преобразование.сигнала, .и через фотоприемники 5 и 17 в анализатор 21 спектра. В этот момент анализатор 20 изображения формирует сигнал управления, поступающий на анализатор 21 спектра, производящий измерение положения минимумов дифракционной картины, эталонного и контролируемого распределений, по которым определяется диаметр стекловолокна 7. Диаметр стекловолокна 7 определяется в плоскости изображения и спектральной плоскости при симметричном положении стекловолокна 7 в контрольном канале 2 относительно краев.диафрагмы 6. В спектральной плоскости интенсивность сигнала составляет 3,W,(e,-d)i,.(e,-d)i,, Где к пространственная частота, Л - длина волны источника излу. чения.. Диаметр стекловолокна 7 определяется- по положению минимумов высокочастотного заполнения ) в пределах главного лепестка огиоа;ащей распределения. Окончательное значение диаметра стекловолокна 7 .находится как среднее арифметическое результатов измерений в плоскости изображений и в спектральной плоскости. ./ Йаличие в предлагаемом устройстве эталонного и контрольного каналов, с окрнтуривающими диафрагмами, одна из которых является неподвижной, . а другая с возможностью перемещения . в плоскости оптической оси на величину, равную или превьаиающую допуск на поперечное смещение волокна, позволяет при одновременном проведении измерений в плоскости изображения и спектральной плоскости повысить точность контроля до V 1% диаметра волокна cdg , при допустимом смещении стекловолокна -Лв- 10-10 (3в относительно оптической оси контрольного канала. Повышение точности контроля обеспечивается установкой в каждом канале между коллиматором и трансформатором изображения диафрагмы, оконтуривающей изображение стекловолокна,- и осуществля.ется за счет устрайвния неинформативной части оп тического сигнала - участков колликшрованмрго пучка, освёиакяцего водокно. За счет; того, что диафрагма в контрольном канале перемещается, а измерение диги ютра стекловолокна производится а момент получения минимального разностного сигнала в блоке анализатора изображения, смещение волокна ke оказывает существе ного влияния на точность контроля .Дополнительное повышение точности кон роля осуществляется за счет Одновременного измерения дис1метра волок на по его изображению и по Фурьеспектру. Окончательная величина днаметра соответствует среднеарифмети- i ческому значению двух указанных измерений, j Применение микроволноводов в качестве основных функциональных элементов оптического тракта:коллиматоров , трансформаторов изображения, Фурье-преобразователей, позволяет . уменьшить габариты устройства контроля, снизить влияние на его работу внешних дестабилизирующих факторов (фоновых засветок, вибраций), сделать его пригодньм для работы в условиях массового производства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА СТЕКЛОВОЛОКНА, содержащее ИСТОЧНИК иэлучевяя и контрольный канал, рбразоваимый последовательно расположеиныш коллиматором, трансформатором изображения и фотоприемником, Отличающееся тем, что. Сцелью повышения точности контроля и устранения влияния смещения волокна на результат контроля, оно . снабжено диафрагмой, установленной коллиматором и трансформатором, М ff 13 12 П .JLj.j Г изображения с возможностью перемеццения в плоскости оптической оси на величину, равную или превышакщую допуск на поперечное смещение стекловолокна в зоне контроля, светоделителем и Фурье-преобразователем, последовательно расположенными между трансформатором изображения и фотоприемником, эталонным каналом, образованным последовательно расположенными на ОДНОЙ оптической оси коллиматором, неподвижной диафрагмой, эталонным волокном, установленным симметрично относительно отверстия диафраг№J, трансформатором изображения, сьето делителем, Фурье-преобразователем g и фотоприемником, двумя фотоприемни- в ками, каждый из которых установлен ел на выходе светового потока излучения из светоделителей в плоскости, перпес дикулярной оптической оси каналэ,анализатором изображения, электрически связанным с этими фотоприемниками, и анализатором спектра, электрически связанным с анализатором изображения и фотоприемниками каналов. о -ч DO Д с со