Способ изготовления волоконно-оптического датчика для контроля геометрических параметров объектов,имеющих плоскую или криволинейную поверхность с прямолинейной образующей Советский патент 1987 года по МПК G02B6/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано нри изготовлении бесконтактных и. многоконтактных волоконно-оптических датчиков для контроля геометрических параметров объектов.

Цель изобретения - повышение стабильности параметров датчика.

На фиг. 1 представлена схема обеспечения взаимоположения световодов в пакете; на фиг. 2 - схема определения энергетического оптимума пакета световодов, на фиг. 3 - типичfO

рана. Вследствие технолог ических погрешностей формообразующей обра- 1ботки световодов оптичейкие оси све товодов могут не пересекаться и освещенные зоны 6 и 7 на экране имеют различную площадь и расположение. Перемещая осветительный световод 1 в направлении, перпендикулярном к поверхности экрана 3, добиваются равенства площадей освещенных зон 6 и 7. Перемещая осветительный световод 1 относительно приемного 2, добиваются совмещения освещенньтх зо 6 и 7 в одну зону смешанного (напри

ная статическая характеристика паке- f5 мер, фиолетового) цвета 8. Призната; на фиг. 4 - схема обеспечения взаимоположения пакетов в корпусе датчика.

Способ осуществляют следующим образом.

После изготовления заготовок волоконных световодов производится их раздельная формообразующая обработка, которая заключается в шлифовке и полировке каждого торца световода, в придании физической оси световода формы, необходимой для обеспечения требуемого пространственного положения оптической оси входа (выхода) .световода, с контролем светопропус- кания и других оптических параметров каждого световода.

Затем осветительный 1 и приемный 2 световоды устанавливаются перед светорассеивающим экраном 3 на определенном расстоянии С, которое является заданным конструктивным парамером датчика (см. фиг. 1). Расстояние С измеряется между входным торцом приемного световода и поверхностью экрана. На входной торец осветительного световода 1 направляют коллимированный световой поток 4, а на выходной торец приемного - коллимированный световой поток 5, причем направляемые потоки имеют разный цвет, например красный,.излучаемый гелий - неоновым лазером, и синий, .излучаемый-аргоновым лазером. Излучение, направляемое световодом, на его выходе, вследствие эффекта симметризации, равномерно распределяется внутри апертурного конуса выхода световода. Таким образом, на поверхности экрана образуются освег- щен ные разноцветные зоны 6 и 7, являющиеся геометрическим местом точек пересечения апертурных конусов вькода световодов с поверхности эк

рана. Вследствие технолог ических погрешностей формообразующей обра- 1ботки световодов оптичейкие оси световодов могут не пересекаться и освещенные зоны 6 и 7 на экране имеют различную площадь и расположение. Перемещая осветительный световод 1 в направлении, перпендикулярном к поверхности экрана 3, добиваются равенства площадей освещенных зон 6 и 7. Перемещая осветительный световод 1 относительно приемного 2, добиваются совмещения освещенньтх зон 6 и 7 в одну зону смешанного (например, фиолетового) цвета 8. Призна0

0

5

0

ком окончания операции совмещения является исчезновение участков 6 и 7, окрашенных в несмешанные цвета. После этого осветительный световод 1 фиксируют относительно приемного 2, например, с помощью компаунда, образуя пакет световодов. В силу принципа обратимости хода оптических лучей геометрической оптики, апертур- 5 ный конус и ось выхода световода

при изменении ходу лучей на противоположное совпадают с апертурным конусов входа и ось.ю входа того же торца. Поэтому совмещение зон 6 и 7 позволяет достичь пересечения оптической оси выхода осветительного световода с оптической осью входа приемного, что служит необходимым условием обеспечения наиболее эффективной передачи энергии между осветительным и приемным световодами в пакет е,являклцимися единичным каналом датчика. Описанная процедура вьтол- няется с каждой парой осветительных и приемных световодов.

.Затем пакет устанавливают перед экраном 3, на входной торец осветительного световода 1 направляют кол- лимированное излучение 4 и перемещают пакет относительно экрана в направлении, перпендикулярном к поверхности экрана 3 (фиг. 2).При этом регистрируют интенсивность отраженного от поверхности экрана 3 излучения, воспринимаемого приемным световодом 2, например, с помощью фотоприемника 9, установленного у выходного торца приемного световода.

Типичная статическая характеристика пакета, графически отобража;ющая зависимость интенсивности V отраженного от поверхности излучения, воспринимаемого приемным световодом от расстояния ь. между торцом приемного

5

0

5

световода и поверхностью экрана, представлена на фиг. 3. Статическая характеристика имеет- участок монотонного возрастания, максимум и участок монотонного убывания. Переметая па- кет относительно экрана, определяют расстояние d , которое соответствует

мaкcимaльнoмv значению V. интенсив- макс

нести отраженного сигнала, воспринимаемого приемным световодом.

Значение д приблизительно равно значению С и уточняется с помощью последней операции. Поэтому перемещение пакета относительно экрана достаточно ограничить интервалом.значений

I С.д.| С,

где & - расстояние между входным торцом приемного световода пакета и поверхностью экрана. Указанная процедура производятся для каждого пакета, после чего пакеты устанавливают в корпусе датчика один относительно другого на расстояНИИ вдоль направления, совпадающего с нормалью к поверхности экрана, определяемом по формуле

s,, . .

где В - расстояние между входными т,м

торцами приемных световодов

тп-го и п-го пакетов в направлении, перпендикулярном к поверхности экрана; Дд U - полученные значения рассто- ° яния между входным торцом приемного световода и поверхностью экрана, соответствующие максимуму ин- тенсивности отраженного излучения для m-ro и п-го пакетов соответственно. Последняя операция юстировки обеспечивает энергетический оптимум каж- дого канала в отдельности при совместной работе в составе датчика.

Формула изобретения

1. Способ изготовления волоконно- оптического датчика для контроля геометрических параметров объектов, име аш;их плоскую или криволинейную поверхность с прямолинейной образующей, заключающийся в формообразующей обработке осветительных и приемных световодов,, укладке и фиксации их в корпусе датчика, о т л и

JO

(5

2025

30

35

д 5

0

5

чающийся тем, что, с целью повышения стабильности параметров датчика, после формообразующей обра ботки световодов устанавливают попарно осветительные и приемные световоды, на входной торец осветительного и на выходной торец приемного световодов направляют коллимирован- ные световые потоки разного цвета, перед входным торцом приемного световода размещают экран перпендикулярно к оси световода, перемещают осветительный световод относительно экрана и приемного световода, добиваясь совмещения на экране освещенных разноцветных зон, и фиксируют осветительный световод относительно приемного в пакет, .повторно направляют коллимированный световой поток на входной торец осветительного световода и, перемещая пакет в направлении, перпендикулярном к поверхности экрана, регистрируют интенсивность излучения, отраженного от поверхности экрана в- приемном световоде, определяют расстояние между входным торцом приемного световода и экраном, соответствующее макснму- му интенсивности отраженного излучения, фиксацию пакетов осзт1ествля- ют в- одной плоскости, перпендикулярной экрану, причем расстояние между входными торцами приемных световодов вдоль, их оси определяют по формуле

п,.п Ь гдеВ. - расстояние между входными

m-h

то1)цами приемных световодов т-го и п-го пакетов вдоль их оси перпендикуляр- . но к поверхности экрана; ; л,,До|, - расстояния между входным

торцом приемного световода и поверхностью экрана, со- : ответствующие максимуму интенсивности отраженного излучения для т-го и п-го пакетов соответственно, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение казадого пакета производят в пределах интервала Л, определяемого неравенством

0,5Ci4il,5C

где С - расстояние между входным

торцом приемного световода и поверхностью экрана,

i/маяе

Q л SfsC

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить стабильность параметров датчика. После раздельной формообразующей обработки на входной торец осветительного 1 и выходной торец приемного 2 световодов, размещенных перед светорассеивающим экраном 3, направляют коллимированные световые потоки 4 и 5 разного цвета, образующие на нем зоны 6 и 7. Перемещением световода 1 перпендикулярно поверхности экрана 3 добиваются равенства площадей этих зон, а относительно световода 2 - совмещения зон 6 и 7 в одну зону смешанного цвета. Фиксацией световода I относительно световода 2 образуют пакет световодов. При перемещении пакета йа входной торец световода I, в котором направлено коллимированное излучение перпендикулярно поверхности экрана 3 регистрируют интенсивность отраженного излучения, воспринимаемого световодом 2, и расстояние от торца пакета до экрана, соответствующее максимальной интенсивности. Пакеты размещают в корпусе датчика на определенном расстоянии друг от друга вдоль направления, совпадающего с нормалью к поверхности экрана. I з.п. ф-лы, 5 ил. W СХ) 00 а СХ) О)

Составитель П.Оввян Редактор М.Бандура Техред Б.Кадар

Заказ 7435/44. Тираж 522Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор,; С.Шекмар