Устройство для контроля оптических искажений в прозрачных объектах Советский патент 1985 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в химической и стекольной .промьшшенности, а также в других отраслях (авиа-, судостроении) для контроля оптических искажений в прозрачных материалах и изделиях из них.

Известно устррйство для контроля оптических дефектов деталей из стекла, содержащее последовательно размещенные источник света с ком пактным телом свечения, объектив, диафрагму, контролируемый объект, сферическое зеркало, направляющее световые пучки через исследуемый объект на светоприемник Cl.

Недостатком этого устройства является то, что количественная оценка

«

оптических искажений проводится по цвету зон, появляющемуся на экране светоприемника, что затрудняет использование фотоприемников-для объективной оценки величины искажений. Кроме того, требуется изготовление крупногабаритных точных оптических изделий (сферическое зеркало ) при наблюдении широкоформатных объектов

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля оптических искажений в прозрачных объектах, содержащее осветитель и расположенные по ходу излучения первый щелевой растр со светопоглощающими участками, держатель прозрачного объекта, объектив, второй щелевой растр, расположенный в плоскости изображения-первого щелевого растра и светоприемник 21.

Недостатками известного устройства являются громоздкость и практическая невозможность контроля качества крупногабаритных объектов, поскольку в таком случае необходимо изготавливать крупногабаритные оптические изделия Сконденсор) с размерами, превьпиающими максимальные размеры исследуемых объектов, что сложно и практически неосуществимо.

Цель изобретения - расширение диапазона размеров контролируемых прозрачных объектов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контроля оптических искажений в прозрачном объекте, содержащем осветитель и расположенные по ходу излучения- первый щеле вой растр со светопоглощающими участками, держатель прозрачного

объекта, объектив, второй щелевой растр, расположенный в плоскости изображения первого щелевого растра,, и светоприемник, осветитель расположен по одну сторону с объективом по отношению к первому щелевому растру, который дополнительно содержит диффузно отражающие участки, чередующиеся со светопоглощающими участками, держатель прозрачного объекта расположен между объективом и первым щелевым растром на расстояниях от них, удовлетворяющих соотношению

15. ill 7

Но D

ч

где Н - расстояние от первого щелевого растра до держателя прозрачного объекта; Н - расстояние от держателя

прозрачного объекта до объектива;А - ширина светопоглощающего

участка первого щелевого 5 растра;

2)- диаметр действующего входного

зрачка объектива.

На чертеже приведена схема устройства.

0 На схеме обозначены первый щелевой растр 1, контролируемый прозрачный объект 2, объектив 3, второй щелевой растр 4, светоприемник 5, осветитель 6 и держатель 7 контролируемого объ5

Световые лучи осветителя 6 попадают на первый щелевой растр 1, поглощаются на его светопоглощающих участках и отражаются от диффузно рассеивающих .участков. Излучение первого щелевого растра 1 попадает в расположенный за ним объектив 3, который строит изображение растра 1 на расположенном за объективом 3 втором щелевом растре 4. От каждой светящейся Точки растра 1 в объектив 3 попадают только лучи, излучаемые в пределах конуса, вершина которого расположена в излучающей точке, а основанием является входной зрачок объектива 3 (конус лучей объектива). Световые лучи, идущие от растра 1 через объектив 3 на растр 4, образуют систему лучей объектива 3. Осветитель расположен за растром 1 вне системы световых лучей объектива 3, в результате чего излучение от всех элементов растра 1 беспрепятственно поступает в объектив 3. Второй щелевой растр 4 является негативом изображения первого щелевого растра 1, поэтому изображение поглощающих участков растра 1 совпадает с положением дрозрачных участков растра 4 а световые лучи от диффузно отражаю :Щих участков растра 1 попадают на ;непрозрачные участки растра 4, в результате чего на светоприемнике 5 размещенном за растром 4, отсутству ет световой сигнал. В рабочем режиме контролируемый прозрачный объект 2, установленный в держателе 7, помещают в систему светбвых лучей объектива 3 между растром 1 и объективом 3 на расстоя ниях, удовлетворяющих соотношению /Н 7/ A/D, расстояние до растра 1, Н2 - расстояние до объектива 3; А - щирина светопоглощающего участка растра 1; D - диаметр входного зрачка, и последовательно размещают первый . щелевой растр 1 со светрпоглощающими участками, объектив 3, второй, щелевой растр 4,расположённый в плоскости изображения первого щелевого растра 1 и являницийся его негативом, и светоприемник 5. Осветитель расположен вне системы световых лучей объектива за первым щелевым растром 1, который выполнен с чередующимися светопоглощающнми и диффузно отража щими участками. При этом конусы лучей от двух лю бых наиболее близко расположенных светящихся точек растра 1, прилегающих с разных сторон к светопоглощающему участку растра 1, пересекаются либо раньше прозрачного объекта 2, либо на его поверхности, поскольку для точки пересечения конусов выполняется соотношениеН /Н А/). В результате все точки объек та 2 попадают в какой-либо из конусов лучей объектива 3. Если прозрачный объект имеет опт ческие искажения, направление хода лучей в некоторых конусах изменяет2194ся, в результате чего изображение .некоторых светящихся точек растра 1 смещается от своего первоначального положения, выходит за пределы непрозрачных участков растра 4 и попадает на светоприемник 5 как раз вдоль тех направлений конусов лучей объектива 3, на пути которых расположены участки прозрачного объекта 3 с оптическими искажениями. Величина сигнала служит мерой искажений. Местоположение сигнала указьшает положение участков с оптическими искажениями на объекте 2. Наиболее оптимально положение прозрачного объекта вблизи точки пересечения конусов лучей объектива, поскольку при этом просматриваются и все элементы объекта, и объект может иметь максимальные размеры в пределах системы лучей объектива. Устройство обеспечивает одновременный контроль оптических искажений по всей поверхности контролируемых объектов в 5-10 раз больших, чем в известных устройствах. При прочих равных условиях устройство проще в конструктивном отношении, так как содержит меньшее количество элементов, имеет минимальные размеры и не требует изготовления крупногабаритных оптических элементов. Наиболее крупный элемент устройства первый целевой растр несложно изготовить практически любых необходимых размеров. Устройство может найти применение при проведении промышленных и научно-исследовательских работ при контроле и взаимной юстировке крупногабаритных объектов, в том числе состоящих из-нескольких частей, при контроле объектов в рабочем положении непосредственно на конкретных изделиях, для которых они изготовлены и т.п. Устройство может использоваться практически в произвольных условиях, так как не требует специальных помещений и специальных осветителей и обеспечивает работоспособность вплоть до естественного освещения первого целевого растра рассеянным солнечным светом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ В ПРОЗРАЧНЫХ ОБЪЕКТАХ, содержащее осветитель и расположенные по ходу излучения первый растр со светопоглощающими участками, держатель прозрачного объекта, объектив, второй щелевой растр, расположенный в плоскости изображения первого щелевого растра, светоприемник, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона размеров контролируемых прозрачных объектов, осветитель расположен по одну сторону с объективом по отношению к первому щелевому растру, который дополнительно содержит диффузно отражающие участки, чередующиеся со светопоглощающими участками, держатель прозрачного объекта расположен между объективом и первым щелевьв4 растром на расстояниях от них, удовлетворяющих соотношению ь i ) Н-, где Н-, - расстояние от первого щеле(Л вого растра до держателя прозрачного объекта; н, расстояние от держателя прозрачного объекта до объектива; А ширина светопоглощающего участка первого щелевого о растра; Од - диаметр действующего входного зрачка объектива. О