Способ контроля коэффициента зеркального отражения локализированных участков поверхности крупногабаритных отражателей Советский патент 1985 года по МПК G01N21/55 

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывного контроля поверхности отражателя, сканирование световым пучком и приемником излучения осущест зляют таким образом, что мгновенное поле зрения перемещается синфазно;. с перемещением следа отраженного пучка на перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения заданного шага контроля по поверхности отражателя, сканирование световым пучком и приемником излучения осуществляют таким образом, что мгновенное поле зрения перемещается асинхронно с перемещением следа отраженного пучка на перпендикулярной отраженному пучку поверхности, при этом скорость перемещения мгновенного поля зрения находится в пределах

г,К.п.,-.,

гдеУ - линейная скорость перемещения следа отраженного пучк на поверхности анализа - линейная скорость движения

П«А следа падающего пучка по поверхности отражателя; ск угловая скорость перемещения падающего пучка R - фокусное расстояние отражателя; допустимая величина шага

контроля-,

L, - удаление плоскости анализа от отражателя.

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОЭФФИ ЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРМ(ЕНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ, вклю чающий направление светового пучка излучения на контролируемую поверх ность отражателя, сканирование этим пучком его поверхности, скани рование приемником излучения отраженного от отражателя поля излучения, сравнение отраженного и падающего световых пучков по пространственным, энергетическим и спектральным характеристикам, по результатам которого контролируют коэффициент зеркального отражения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, сканирование поверхности контролируемого отражателя осуществляют путем наклона падающего пучка относительно светового центра отражателя, а сканирование отраженного поля излучения производят по ;Перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

1

Изобретение относится к прикладной оптике и предназначено для эксплатационного контроля коэффициента зеркального отражения (КЗО) отражательных светоперераспределительных устройств световьк приборов, преимущественно крупногабаритных, например, формирующих оптических-устройств имитаторов солнечного излучения.... ;

Цель изобретения - повьш ение производительности способа контроля

На фиг. 1 изображена схема применительно к световым приборам прожекторного типа-, на фиг. 2 - схема к световым приборам проекторного типа.

Пусть в световом центре (фокусе) отражателя 2 с оптической осью 3, помещен излучатель 4, дающий пучок 5 света с определенными, заранее известными светотехническими параметрами. Указанный пучок света 5 направлен на рабочую поверхность отражателя 2. Расходимость падающего пучка 5 света - угол p.выбирают таким, чтобы световое пятно 6,- образованное им на поверхности отражателя, имело размер d меньишй чем заданный шаг контроля с.

Световой пучок излучателя наклоняют относительно светового центра отражателя и таким образом сканируют им по всей поверхности отражателя. Практически это может быть реализовано, например, за счет наклонов самого излучателя,, либо с помощью поворотных зеркал или Призм, введенных в ход лучей, а также и другими известными способами. Траектория развертки может быть различной: строчной, спиральной и т.д. Решение поясняется на примере строчной развертки (фиг. 1) и показана только одна вертикальная строка и соответствующий ей плоский угол качания падающего пучка -О..

При отражении падающего пучка 5 света от рабочей поверхности отражатели 2 в пространстве создается отраженный пучок 7, которьй синхронно со сканирующим движением падающего пучка поступательно перемещает,ся в пространстве параллельно оси 3 отражателя.

На фиг. 1 это перемещение происходит в плоскости чертежа. Скорость перемещения отра;кенного пучка определяется скоростью сканирования падающего пучка по поверхности отражателя, а также геометрией отражате Таким образом, в пространстве образуется нестационарное световое поле 8, имеющее пульсирующий характер. Каждый из совокупности световы пучков, образующих указанное световое поле, получен за счет отражения от определенного участка поверхносности отражателя. Например, отраженный пучок 7 получен при отражении от светового пятна 6 отражателя 2. Будучи прлученный путем отраж ния отраженный пучок 7 несет информадию о качествесветового пятна 6, поэтому его светотехнические параметры: интенсивность, расходимость 0 , спектральный состав, сопостав ленные с известными заранее аналогичными параметрами падающего пучка позволяет рассчитать коэффициент отражения; Для получения информации о всей поверхности отражателя необходимо произвести измерение парамет ров всей совокупности отраженных пучков. Выполнение этого условия производится следующим образом. Берется сечение светового поля 8 экватриальной плоскостью 9 анализа, пер пендикулярной оси 3 отражателя. В этой плоскости перемещающийся отраженный световой пучок будет дават подвижной световой след, например, отраженный пучок 7 даст след, мгновенное положение которого обозначено позицией 10. В плоскости 9 анализа располагают анализатор, мгновенное положение которого определяют через положение точки 11 анализа, а ось 12 анализа направлена параллельно оси отражателя. Поскольку световое поле 8 являет ся нестационарным, то точка 11 анализа должна перемещаться в плоскости 9 анализа, при этом, помимо текупщ значений параметров отраженного пучка, должны измеряться текущие пространственные координаты точки анализа, чем обеспечивается позицио нирование получаемой информации, т. её привязка к определенным участкам поверхности отражателя. Таким образом, производят сканирование отраженного поля излучения по перпендикулярной отраженному пучку поверхности. Относительное движение точки ана-т лиза и следа отраженного пучка на поверхности анализа возможно в двух режимах: синфазный режим - Xc4HCt)--X,pU)-,), либо асинхронный режим : г где линейная скорость перемещения точки анализа; линейная скорость перемещения следа отраженного пучка; Y (t) - текущие координаты следа отраженного пучка в плоскости анализа; X U)|Yu(lh текущие координаты точки анализа. В синфазном режиме необходимо обеспечить синфазность текущих положений следа отраженного пучка в плоскости анализа и точки анализа. В том режиме выдается инфорнация о КЗО по всей по зерхности отражения без пропусков. В асинхронном режиме информация выдается дискретно, только при каждом очередном совпадении точки анализа и следа отраженного пучка. В этом режиме имеют место пропуски непроверенные участки поверхности отражателя , шаг контроля определяется тем смещением падающего пучка по поверхности отражателя, которое происходит между очередными совпадениями следа отраженного пучка и точки анализа. Если задаться допустимой величиной шага контроля с, то для режима можно установить следующрш ограничения, накладываемые на соотношения скоростей: линейная скорость движения следа падающего пучка по поверхности отражения , FCK - частота сканирования; Wc угловая скорость переменная падающего пучка. Сходные условия можно составить для случая H fLu cK oTp/ nc.A , : где - фокусное расстояние отражателя;L - удаление плоскости анализа от отражателя.. В асинхронном режиме вследствие взаимного перемещения мгновенного по ля зрения (точки анализа) и следа отраженного, пучка выходной сигнал светоприемного устройства, помещенного в точку анализа, имеет импульсную форму, амплитуда импульса несет информацию об энергетических парамет pax отраженного пучка, временные параметры импульса (его огибающая) о пространственной характеристике отраженного пучка (расходимости). Особенность асинхронного режима .состоит в том, что нет надобности обеспечения синфазного положения точки анализа и следа отраженного пучка, что существенно упрощает реализацию способа. Очевидно (фиг. 1), что при отклонении вектора светового поля от расчетного положения, параллельного оси отражателя, из-за погрешности формы данного участва отражателя имеет место погрешность измерения КЗО, так как будет измеряться не максимальная интенсивность вектора светового поля, а его косинусоидальная составляющая. Особенно это явление характерно для крупногабаритных фасетных отражателей, в которых неизбежны деформации конструкции, приводящие к угловьм отклонениям от дельных фасет. Другой причиной появления погреш ности является неточное угловое базирование точки анализа, при кото ром возможно угловое отклонение линии анализа от оси отражателя. Во избежание появления двух назв ных видов погрешности предлагается ввести высокочастотное угловое сканирование оси анализа относитель но ее начального положения. Амплиту да углового сканирования должна пре вышать возможные угловые погрешност базирования оси анализа и возможные угловые отклонения вектора световог поля относительно расчетного положения. При угловом сканировании оси анализа в пределах некоторого угла обязательно имеет место момент, когд ось анализа совпадает с направлением вектора. Отсчет, снимаемый с выхода анализатора, в этот момент мак симальньш. Именно этот отсчет долже быть принят во внимание при дальней шем определении КЗО данного участка отражателя--. Второй тип световых приборов, к которым применим предлагаемый способ - приборы проекторного типа. Использование способа к этим приборам дано на фиг. 2. В световом центре (фокусе) 13 отражателя 2 (как правило, эллипсоидной формы) установлен излучатель 4, пучок которого сканирует по рабочей поверхности отражателя 2. После отражения световые лучи проходят через второй фокус 14 отражателя, при этом угол, под которым они приходят в фокус, зависит от участка поверхности, от которого они отразились. Возможно расположить точку анализа непосредственно в фокусе 14, можно в пределах поверхности сферы радиусом г. В первом случае анализ производится в плоскости 15, проходящей через фокус 14 и поворачивающейся относительно фокуса соответственно прокачке отраженного пучка. Во втором случае точка анализа обкатывается по поверхности сферы 16 Работа устройства, реализующего предлагаемый способ для приборов проекторного типа, в остальном аналогична работе приборов прожекторного типа. Способ обеспечивает высокую производительность. Полагая, что размеры отражателя составляют 100 м и допустимый шаг измерения равен , I то общее число локализованных участков, в которых необходимо произвести измерения, равно 10000. Поскольку для обеспечения достоверности на каждом участке необходимо сделать по крайней мере 5 наблюдений, и каждое наблюдение требует времени 5 с, общее время контроля отражателя 70 ч (не считая времени на обработку информации) . По условиям эксплуатации подобных отражателей необходимо производить их контроль не менее 5 раз в год, так что годовые затраты составляют 350 ч,, При использовании предлагаемого способа время затраты определятся возможной скоростью перемещения анализатора, располагающегося в точке анализа (применяем асинхронньш режим с соотношением VO,,,«VC,TPПоложим, что скорость м/мин,

тогда длительность хода по строке (длина строки 8 м) А мин, количеств строк при высоте отражателя 12 м 12 м: 0,1 м 120. Время, потребное для контроля, составляет 480 мин или 8ч, а за год - 40 ч.

Всего экономия времени затрат за год составляет примерно 310 ч. „

Предлагаемый способ обеспечивает бесконтактный дистанционный контрол качества покрытия отражателя, так что отсутствует вероятность повреждения покрытия. Нет надобности в ручном труде, и весь процесс измерения и последующей обработки автоматизирован.

Контроль рабочей поверхности отражателя производится в условиях, полностью соответствующих эксплуатационным, а именно: КЗО измеряется при тех же углах падения света, что и при эксплуатации. В то же время известные способы обеспечивают проверку всех участков отражателя только под одним же углом.

Обеспечивается исключение погрешности контроля.КЗО, которая имеет место при отклонении формы отража теля от расчетной, а также вследствие .неточного базирования анализатора .

16

Фи.г.1