Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01B11/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для определения опорной поверхности материалов (отношение площади контакта исследуемого материала с опорной плоскостью к площади всей его поверхности), преимущественно текстильных.

Цель изобретения - повышение точности определения опорной поверхности плоских мягких материалов.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для определения поверхности плоских мягких материалов; на фиг. 2 - структурная схема светорас- щепителя; на фиг. 3 - ход лучей в устройстве при освещении исследуемого материала излучением с большим углом 9, схождения; на фиг. 4 - ход лучей в устройстве при освещении исследуемого материала излучением с меньшим углом б схождения.

Устройство для определения опорной поверхности плоских мягких материалов содержит (фиг. 1) фотоэлектрический регистратор 1, последовательно расположенные осветитель 2, создающий параллельный световой поток преимущественно монохроматического света, которым может служить лазер, свето- излучаюш;ий диод с объективом и т.п., свзтоделительный узел 3, которым может служить призма Глана-Фуко, оптически связывающий фотоэлектрический регистратор 1 с системой 4 формирования светового потока, состоящей из последовательно расположенных свето- расщепителя 5 и объектива-трансфокатора 6, и прозрачное тело 7, выполненное в виде стеклянной плоскопараллельной пластины, с обеих сторон покрытой просветляющим слоем, которое расположено над исследуемым материалом 8. Опорной плоскостью 9 служит .плоскость тела 7, контактирующая с исследуемым материалом 8. Для того, чтобы тело 7 не влияло на интенсивность света, рассеянного исследуемьм материалом 8, его с обеих сторон покрывают просветляющим слоем.

Светорасщепитель 5 (фиг. 2) выполнен в виде отрезка жгута из набора волоконных световодой 10, помещенных в компаунд 11, например непрозрачную эпоксидную смолу. Торцы волоконных световодов 10 в плоскости среза, направленного к объективу-трансфокатору 6, расположены рассредоточенно. Рассредоточ«нность торцов волоконных световодов необходима для создания условий .беспрепятственного прохождения через светорасщепитель

5 в направлении от объектива-трансфокатора 6 к светоделительному узлу 3 лишь световому потоку, четко попадающему в торцы волоконных световодов. Светоделительный узел 3, светорасщепитель 5, объектив-трансфокатор 6 и тело 7 помещены соосно на оси облучающего светового потока.

Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов с

помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Исходный облучающий световой поток от осветителя 2 через светоде- , лительный узел 3 направляется на светорасщепитель 5, который расщепляет исходный световой поток на большое количество преимущественно одинаковых световых пучков. Последние объек тивом-трансфокатором 6, позволяюгцим

менять угол схождения пучков, через прозрачное тело 7, выполненное в виде стеклянной пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим споем, направляются на исследуемый материал

8, нагруженный телом 7. Световой поток, рассеянный исследуемым материалом .8, объективом-трансфокатором 6 собирается и направляется в светорасщепитель 5, далее он пропускается в Светоделительный узел 3, который направляет его в фотоэлектрический регистратор 1. Исходный световой поток св торасщепителем 5 расщепляется на большое количество отдельных световых пучков 12 и 13, ограничивающие апертуры 14 и 15 (торцы волоконных световодов) которых находятся в одной плоскости 16. Расщепленные пучки объективом-трансфокатором 6 фокусируют в опорную плоскость 9, контактирующую с исследуемым материалом 8.

При фокусировке большим углом схождения ,(фиг. 3) яркими пятнами освещаются лишь структурные элементы исследуемого материала 8, находящиеся непосредственно в опорной плоскости 9 или удаленные от нее на расстояние, не превышающее d. Световой пучок 12, рассеянный только указанными структурными элементами, достигает

объектива-трансфокатора 6 под таким же углом, под каким бып направлен на исследуемый материал 8, и , полностью через апертуру 14 в светорасщепителе

5 достигает .светоделительного, узла 3 которым направляется в фотоэлектрический регистратор 1, фиксирующий интенсивность излучения 1, рассеянного структурными элементами исследу- емого материала 8, на одящимися в опорной плоскости. Световой пучек 13, образованный апертурой 15 и рассеянный структурным элементом, находящимся вне перетяжки пучка, достигает объектива-трансфокатора 6 под углом, не совпадающим с углом схозкдения, что приводит к расплывчатому световому пятну на плоскости 16 светорасщепите- ля 5 вокруг апертуры 15. Так как в плоскости 16 апертуры пучков (торцы волоконных световодов) расположены рассредоточенно, то через светорас- щепитель 5 проходит незначительная доля интенсивности рассеянного светового потока по сравнению с интенсивностью, рассеянной элементом исследуемого материала 8, находящимся в опорной плоскости.

При фокусировке меньшим углом схож дения (фиг. 4) яркими пятнами освещаются все структурные элементы поверхности исследуемого материала 8 независимо от того, расположены они в опорной плоскости 9 или нет. Рассеянные пучки 12 и 13 во всех случаях достигают объектива-трансфокатора 6 под углом, равным углу схождения, и четко попадают в апертуры 14 и 15 на светорасщепитель 5, через который полностью достигают светоделительно- го узла далее направляются в фотоэлектрический регистратор 1, фиксирующий интенсивность излучения 1, рассеянного всей поверхностью исследуемого материала.

Опорная поверхность Fg вычисляется как отношение рассеянного исследуемым материалом 8 и зафиксированного фотоэлектрическим регистратором 1 интен

сивностей 1 и Ij света при двух значениях угла б,и Q схождения с учетом коэффициента поправки К - , т.е.

I,. 9гFJ , первый из этих телесных схождения .выбирают

а второй

-8,4

2 Sd,

где FJ - опорная поверхность, I,, интенсивности света, б,, в - телесные углы схождения, Л - длина волны све- 55 тового потока, d,.- размер минимального структурного элемента материала, например диаметр ворса или нити тка5 0 5 0 5о

5

0

5

ни, d - максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала.

Во избежание ложного сигнала, который мог бы попасть в фотоэлектрический регистратор 1, отразившись от направленной к светоделительному узлу 3 поверхности светорасщепителя 5, в качестве светоделительного узла 3 применяется призма Глана-Фуко, которая поляризует проходящее через нее излучение. Поляризованное излучение, проходя светорасщепитель 5, состоящий из волоконных световодов, полностью деполяризуется и, рассеявшись на исследуемом материале 8 и возвратившись в светоделительный узел ЗУ направляется в фотоэлектрический регистратор 1. Кроме того, в светоделительном узле 3 поляризованное излучение, отразившись от светорасщепителя 5, остается поляризованным и светоделительный узел 3 не направляет его в фотоэлектрический регистратор 1, а пропускает обратно к осветителю 2, где оно рассеивается.

Формула изобретения

1. Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов, преимущественно текстильных, заключающийся в том, что прижимают иссле- дуемый материал к плоской поверхности, освещают его световым потоком, регистрируют интенсивность света, отраженного от исследуемого ма териа- ла, и определяют опорную поверхность исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, освещающий световой поток расщепляют на несколько световых пучков, фокусируют эти пучки в плоскость соприкосновения плоской поверхности с поверхностью исследуемого материала при .двух значениях телесных углов 0, и 9 схождения, собирают свет, рассеянный исследуемым материалом соответственно в те же телесные углы Q, и 6j ,

измеряют интенсивности I, и

Ij собранного света при двух значениях б| и 6j соответственно, и определяют опорную поверхность Р исследуемого

материала по формуле F

в,

Lj.

первый телесный угол схождения выбирают 9, л1 -- -

Д 2 id

второй - S,iгде Л - длина волны светового потока, d - размер минимального структурного элемента материала, например диаметр ворса или нити ткани, dj - максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала.

2. Устройство для определения опорной поверхности, плоских мягких Материалов, содержащее последовательно расположенные осветитель, систему формирования светового потока и прозрачное тело, предназначенное для прижатия исследуемого материала фотоэлектрический регистратор, отличающееся тем, что, оно снабжено светоделительным узлом, расположенным между осветителем и системой формирования светового потока и связанным с фотоэлектрическим регистратором, система формирования светового потока выполнена в виде последовательно расположенных светорасще- пителя и объектива-трансфокатора, а прозрачное тело выполнено в виде

стеклянной пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим слоем.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что светорасще- питель выполнен в виде волоконных

световодов,торцы которых,обращенные к объективу-трансфокатору, расположены рассредоточенно.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для определения опорной поверхности материалов (отношение площади контакта исследуемого материала с опорной плоскостью к площади всей его поверхности), преимущественно текстильных. Цель изобретения - повышение точности определения. Исходный облучающий световой поток от осветителя через светодели- тельный узел направляется на свето- расщепитель, который исходный световой поток расщепляет на большое количество световых пучков .Последние объективом-трансфокатором, позволяющим менять угол схождения пучков, через прозрачное тело, выполненное в виде пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим слоем, направляются на исследуемый материал, нагруженный телом. Световой поток, рассеянный исследуемым материалом, объективом- трансфокатором собирается и направляется в светорасщепитель, выполненный в виде волоконных световодов, торцы которых, обращенные к объективу-трансфокатору, расположены рассре- доточенно. Далее световой поток пропускается в светоделительный узел, который направляет его в фотоэлектрический регистратор. Исходньй световой поток светорасщепителем расщепляется на большое количество отдельных световых пучков. Расщепленные пучки объективом-трансфокатором фокусируют в опорную плоскость, контактирующую с исследуемым материалом, при двух значениях телесных углов S и Э схождения. Далее собирают свет рассеянный исследуемым материалом соответственно в те же телесные углы 9, и 9 , измеряют интенсивности I, и Ij собранного света при двух значениях б, и Sj соответственно. Вычисляют опорную поверхность F исследуемого материала по формуле tr fl - 1,9, .причем первый из этих телесных углов а ВТОсхождения выбирают 9, рои и - QI 2ird где FO - опорная по(Л 9 О верхность , I, 1 - интенсивности света, б,, 92 - телесные углы схождения, Л - длина волны светового потока, d, -размер минимального структурного элемента исследуемого материала (например, диаметр ворса или нити ткани), d, - максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала. 2с. п. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

фиг. 2

Составитель Л. Лобзова Редактор А. Огар Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1938/37 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4