Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки Советский патент 1990 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к оптическим средствам контроля поверхностей в процессе их обработки и может быть использовано в процессе армирования оптических колебаний кабелей связи, световодов для передачи изображения, а также при обработке деталей, материал которых прозрачен для зондирующего излучения.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет использования в качестве информационных параметров интенсивности и степени поляризации отраженного от поверхносю |

ти обрабатывающего инструмента излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения в оболочке световода и за счет уменьшения потерь световой энергии при отражении.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для реализации способа; на фиг.2 - конструкция элементов ввода и вывода контролирующего излучения,- на фиг.3-5 - схемы, поясняющие процесс контроля в различных стадиях обработки.

Од

Спосоо контроля качегтва поверхности горцов световодов в процессе обработки заключается в том, что вводят через необрабатываемый торец световода зондирующее излучение, измеряют интенсивность и степень поляризации отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента излучения, вышедшего из сердечника световода, .измеряют интенсивность отраженного излучения в оболочке световода и по результатам измерений судят о качестве поверхности обрабатываемого торца световода.

В качестве зондирующего используется лазерное, т.е. поляризованное, излучение. Отраженное излучение пред- ,ставляет собой суперпозицию излучения, отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента, и излучения, отраженного от обрабатываемого торца световода. Однако в процессе обработки по- верхности торца и инструмента прилегают друг к другу все плотнее и в конце концов совпадают до степени, определяемой чистотой обработки, достигаемой с помощью данного инструмента.

Широкое распространение технологи армирования световодных колебаний, при которых, армируется не весь кабель, а отрезки кабелей длиной 1 - 10м, что позволяет упростить и автоматизировать армирования, способствует успешной реализации способа, так как на таких небольших расстояниях не успевает разрушиться поляризация зондирующего излучения и обеспечивается достаточный для измерения уровень сигнала на выходе оболочки. Армированный таким образом отрезок сваривают затем с кабелем нужной длины.

Устройство, реализующее способ, содержит (фиг.1) последовательно соединенные задающий генератор 1, модулятор 2 и лазер 3, установленные по ходу его излучения светоделитель 4 и элемент 5 ввода, установленные по хо- ду отраженного светоделителем 4 излучения поляроид-анализатор 6 и первый фотоприемник 7, первый измеритель 8 амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприемника 7, а второй вход соединен с выходом задающего генератора 1, элемент 9 вывода и последовательно соединен- ,ные второй фотоприемник 10 и второй

5

0

5

0

5

0

5

измеритель 11 амплитуды, второй пхол которого соединен с выходом задающе о генератора 1. Элемент 5 ввода выполнен (фиг.2) в виде втулки из непрозрачного материала (например, из металла или керамики) с отверстием ступенчатого диаметра. Диаметр широкой части отверстия соответствует диаметру световода, а узкой - диаметру его сердечника, при этом на внутреннюю поверхность узкой части отверстия напылено светоотражающее покрытие. Элемент 9 вывода конструктивно выполнен (фиг.2) совместно с вторым фотоприемником 10 и представляет собой разборную цилиндрическую втулку с отверстием вдоль ее оси, диаметр которого равен диаметру световода, имеющую сквозные конические углубления, расположенные ортогонально к внутренней поверхности втулки. Второй фотоприемник 10 состоит из фотодетекторов 12, закрепленных в .вершинах конических углублений элемента 9 вывода и сумматора 13, входы которого соединены, соответственно, с выходами фото- детекторов 12, а выход является выходом второго фотоприемника 10.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Световод 14 вставляется необрабатываемым торцом в элемент 5 ввода .таким образом (фиг.2), чтобы сердечник 15 световода 14 вошел в его узкую часть, а сам световод 14 (вместе с оболочкой 16) - в его широкую часть.

Световод 14 помещается также в от- верстие элемента 9 вывода. При этом помещаемая в элемент 9 вывода часть поверхности оболочки 16 предварительно протравливается или подвергается механической обработке с тем, чтобы придать ей некоторую шероховатость. Тем самым в этом месте создаются условия для эффективного вывода излучения из оболочки 16.

Обрабатываемый торец световода 14 закрепляется на рабочей позиции и начинается его обработка инструментом 17.

Излучение лазера 3, промодулиро- ванное по интенсивности импульсами задающего генератора 1, пройдя через светоделитель 4, с помощью элемента 5 ввода направляется в сердечник 15 световода 14. Напыленное на внутреннюю поверхность узкой части элемента 5 ввода светопоглощающее покрытие

предотвращает попадание в сердечник 15 излучения под углами, близкими к предельным. Такая консгрукиия обеспечивает возбуждение в сердечнике 15 световода 14 только мод низких порядков и предотвращает появление на начальном участке световода мод, вытекающих в оболочку 16. Пройдя элемент

.5 ввода, излучение по сердечнику 15 распространяется до торца, частично

отражается от него, а основная часть падает на поверхность обрабатывающего инструмента 17. В качестве обрабатывающего инструмента может быть использован круг с укрепленными на нем кольцевыми дорожками из различных материалов (алмазная пыль, фетр с нанесенными на него шлифовальными пастами, чистый фетр, кожа и, наконец, зеркальное покрытие). Поскольку в начале обработки торец световода 14 имеет шероховатую поверхность (фиг.З и 4), излучение из него выходит под различными углами и часть его, отразившись от поверхности инструмента 17, попадает в оболочку 16 световода 14, а другая (основная) - в сердечник 15. Отраженное излучение, идущее по сердечнику 15, возвращается к элементу 5 ввода и, отразившись от светоделителя 4, через поляроид-анализатор 6 попадает на первый фотоприемник 7. Последовательность электрических импульсов с выхода первого фотоприемника 7 поступает на первый измеритель 8 амплитуды. Поскольку длина обрабатываемого световода 14 невелика, то исходная поляризация излучения на пути до обрабатываемого торца не успевает нарушиться. Однако поскольку и поверхность торца световода 14, и поверхность инструмента 17 шероховатые, то отраженное излучение становится деполяризованным, и поэтому та часть отраженного излучения, которая содержит компоненту, ортогональную ориентации оси чувствительности поляроида-анализатора 6, будет им задержана.

Отраженное излучение, распространяющееся по оболочке 16, доходит до элемента 9 вывода.Отраженное от торца излучение, вышедшее из оболочки 16, в элементе 9 вывода принимается фотодетекторами 12, с выходов которых электрические сигналы поступают на входы сумматора 13 второго фотоприемника 10. Напряжение (или ток) с

10

5

20

выхода второго фотоприемника 10 анализируется вторым измерителем 11 амплитуды. Чем хуже качество поверхности торца световода 14, тем большая часть отраженного излучения попадает в оболочку 16 и тем больше амплитуда импульсов на входе второго измерителя 11 амплитуды.

По мере обработки торца световода 14 шероховатость его поверхности уменьшается и обрабатывающий инструмент станет прилегать к нему плотнее (фиг.5), при этом уменьшится доля энергии отраженного излучения, попадающего в оболочку 16, уменьшится амплитуда сигнала на входе второго измерителя 11 амплитуды и на завершающем этапе обработки торца уровень сигнала на выходе второго фотоприемника 10 будет равен нулю. С улучшением качества поверхности торца интенсивность отраженного излучения, распространяющегося по сердечнику, 5 будет возрастать и начнет уменьшаться степень его деполяризации. Все это приведет к тому, что амплитуда импульсов на выходе первого фотопрнемника 7 станет также увеличиваться и в конце обработки будет максимальной.

Максимальные показания первого измерителя 8 амплитуды при минимальных показаниях второго измерителя 11 амплитуды сигнализирует о необходимости прекратить обработку поверхности данным инструментом.

Таким образом, в рассматриваемом способе процедура контроля осуществляется одновременно с процессом обработки и неотделима от него, что позволяет сохранить преимущества рефлек- тометрического способа, а использование в качестве информационных параметров также-и степени поляризации отра- женного излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения, распространяющегося в оболочке световода, приводит к повышению точности контроля.

0

Формула изобретения

Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки, заключающийся в том, что через необрабатываемый горец вводят зондирующее изучение, по изменению параметров которого в результате отражения от оОрзОаiынаемого торца судят о качесгяе его поверхности, о т0

5

0

5

л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве параметров зондирующего излучения используют интенсивность и степень поляризации излучения, отра1562703 ,8

женного от поверхности обрабатывающего инструмента и вышедшего из сердечника световода, и интенсивность отраженного излучения в оболочке световода.

Изобретение касается оптических средств контроля поверхностей в процессе их обработки. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет использования в качестве информационных параметров интенсивности и степени поляризации отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения в оболочке световода и за счет уменьшения потерь световой энергии при отражении. Лазерное зондирующее излучение вводят в контролируемый световод со стороны необрабатываемого торца. Контроль осуществляется в процессе обработки. Отраженное от поверхности обрабатывающего инструмента излучение распространяется вдоль сердечника световода и частично попадает в направляющую оболочку. Чем чище обработана поверхность торца световода, тем большая часть отраженного излучения распространяется внутри сердечника и тем меньше разрушается поляризация отраженного излучения. Отражение зондирующего излучения от непрозрачной поверхности обрабатывающего инструмента существенно снижает потери световой энергии по сравнению со случаем, когда отражение происходит от обрабатываемого торца световода. 5 ил.

Фиг.1

/

WT/ZS/ gz

V

Г гг.. / ,-.- / У

V/////fA r7 j . t

/././/.////S.sS/s/F/A

/

75

/

16

1Ь

12 Фиг. 2

15

16

К

/

/

/

/

х ч ч. .

V .

, ч чч-

//, , /Ј

15 / /

/ /& /

Фиг. 4

Редактор С.Пекарь

Составитель О.Смирнов Техред М. Хода ним

Заказ 1055

Тираж 483

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

f/ ff / / X х X

Ч

VfiV - MI H H

/5 х х х х у х х & Л

Фиг. 5

Корректор т.Палий

Подписное