Измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна Советский патент 1977 года по МПК G01B11/02 

ность второй призмы образуют с осыс5 отвер стий шестерен угол 45°, а между собой уго 90°. На фиг. 1 изображена измерительная годо ка фотоэлектронного прибора, общий вид на фиг. 2 дан графикуПоясняюший процесс модуляцяи светового потока эталонной и контрол руемой нитями, осуществляемый прибором Измерительная головка (см фиг, 1) содер жит привод 1, который при помощи муфты 2 соединен с блоком- шестерен З, находящихся в зацеплении с шестернями 4, имеющими осевые отверстия и пазы для установки в них призм - ромбов (типа БС - 0°) 5. Источник света 6 расположен на геометрической оси вращения шестерен 4 и укреплен па неподвижном корпусе головки (на чертеже не показан). Конденсор 7 и объектив 8 установлены противоположно перед входным;; ;гверстиями шестерен 4. Две приз гь: ромб 5 укреплены в пазах шестерен 4 так, что первая отражающая грань одной приз.чгы обращена в сторону источника света 6,находится на геометрической оси врашения шестерен 4 и наклон этой грани соетавляет с осью вращения шестерен 4 угол, равный 45° а вторая ее отражающая грань обращена в сторону противоположно расположенной отражающей грани второй призмы. Углы наклонов обеих отражающих поверхностей призм составляют общий угол 90°. Вторая же отражающая грань второй призмы 5 обращена в сторо.ну фотоприемника 9, находится на гeo feтpичecкoй оси вращения щестерен 4 и угол ее наклона составляет с осью вращен:1я шестерен угол 45°. Светочувствительная площадка фотоприемника 9 также находится на геометрической оси вращения щестерен 4, а сам фотоприемник укреплен на неподвижном корпусе головки. Эталонное стекловолокно 10 растянуто в зазоре между двумя щестернями 4 так, что ось симметрии его пересекает геометрическую ось вращения шестерен и образует с осью симметрии измеряемого стекловолокна 1О угол 90 , которое также проходит в зазоре между двумя щестернями 4 и пересекает их геометрическую ось вращения. Работает предлагаемая измерительная головка фотоэлектронного .rj6opa следующим образом. Привод 1, вращающийся с постоянной заданной скоростью, через муфту 2 и блок щестерен 3 приводит в синхронное вращение две шестерни 4, имеющие осевые отверстия и укрепленные в их пазах призмы - ромб 5. Расходящийся световой поток от источника света 6, который находится на геометрической оси вращения щестерен 4, пройдя через собирающую линзу - конденсор 7, преобразуюи.ую расходящийся пучок света в паралдельный ,попадает через осевые отверстия шестерен 4 на отражающую грань первой призмы - ромб 5, которая также находится на геометрической оси вращения шестерен 4, а угол ее наклона образует с осью вращения шестерен угол, равный 45 . Параллельный световой пучок, отразившись от этой отражающей грани, проходит сквозь призму и при помощи второй ее отражающей грани попадает на противоположно расположенную отражающую грань второй призмы. При этом световой пучок пересекается при вращении шестерен 4 поочередно измеряемым и эталонным стекловолокнами, находящимся в зазоре между вращающимися щестернями с призмами. Таким образом, модулированный световой поток, пройдя сквозь вторую приз- Щ, отразившись от ее второй отражающей грани и пройдя сквозь осевые отверстия шестерен 4, собирается линзой-объективом 8 и фокусируется на светочувствительной площадке фотоприемника 9, которая также расположена на геометрической оси вращения щестерен 4. Ввиду того, что источник света 6, конденсор 7, объектив 8 и фотоприемник 9 расположены на одной геометрической оси полых щестерен 4, световой пучок при синхронном вращении призм 5 остается неподвижным относительно светочувствительной площадки фотоприемника 9, В результате синхронного вращения нризм 5 отрезок БС хода лучей описывает цилиндрическую по- верхность, радиус которой равен АВ СД. За один оборот призм 5 световой пучок ВС дважды пересекает жестко закрепленные в корпусе прибора эталонное стекловолокно Ю и дважды - протягиваемое измеряемое волокно 11. Измеряемое стекловолокно 11 и эталонное волокно 10 расположены в двух взаимно перпендикулярных диаметральных секущих плоскостях цилиндрической поверхности, описываемой отрезком ВС. На фиг. 2 дан график, поясняющий процесс модуляции светового потока эталонной и контролируемой нитями, осуществляемый данной конструкцией, где Ф - полный световой поток, падающий на светочувствительную площадку фотоприемника;Д к величина светового потока, перекрываемая контролируемой нитью, когда она находится в зоне светового луча СВ, падающего на ФЗ; АФэ величина светового- потока, перекрываемая эталонной нитью, когда она находится в зоне светового луча СВ, папающего на ФЭ ;

Т - время, за которое ось мотор совершает один оборот;

t - длительность импульса, соответствующая времени, в течение которого контролируемая нить пересекает световой пучок.

В момент, когда какое - нибудь стекловолокно находится в зоне светового луча СВ, световой поток Ф, падающий на фотоприемник, будет ослаблен на величину ДФJ или Д Фэ в зависимости от того, какое из двух волокон пересекается лучом (см.фиг. 2

Для удобства описания процесса модуляции назовем провалы, показанные на фиг. 2, импульсами ослабления светового потока. Длительность импульсов t , или - зависит от скорости вращения призм в размере сечения стекловолокна. Величина импульса, т. е . глубина модуляции светового потока, зависит от размера сечения стекловолокна. При модуляции полного светового потока Ф стекловолокнами, с размером сечения значительно меньшим; чем ширина светочувствительной площадки фотоприемника, изменение размера сечения

стекловолокон мало влияет на длительность

импульсов- и сильно влияет на величину. При модуляции потока Ф стекловолокнами, размер сечения которых равен или больше ширины светочувствительной площадки фотоприемника, величина импульса остается постоянной, а изменяется только его длительность. Следовательно, при измерении размера сечения стекловолокна изменяется площа импульса. В течение периода Т, равного времени одного оборота призм, на электронный усилитель поступают поочередно четыре электрических импульса, два от эталонного

волокна и два от измеряемого стекловолокна. Далее электрические сигналы поступают в электронный блок прибора (на чертеже не показан), выполненный например, по дифференциальной схеме, и на выходе которого получаем электрический сигнал, пропорциональный разности размеров сечения эталонного и измеряемого волокна.

Форм ула изобретения

Измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна, содержащая последовательно расположенные источник света, конденсор, модулирующее устройство, объектив и фотоприемник, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, сокращения габаритных размеров и повыщения точности контроля, модулирующее устройство выполнено в виде двух соосно расположенных и синхронно вращаемых шестерен с осевыми отверстиями и с перпендикулярно расположенными осям этих отверстий пазами, двух призм-ромбов типа БС-0°, установленных одна против другой в пазах щестерен так, что входная отражающая поверхность первой призмы и выходная отражающая поверхность второй призмы образуют с осью отверстий щестерен угол 45°, а между собой угол 90°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки :

1. Зарезанкова Г. X. Фотоэлектронные

приборы автоматического контроля размера проката , Металлургиздат, 1962, 49-64.