Оптико-механическое сканирующее устройство

 

От ИКр-МБХАНЙЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два оптич С.ки связанных набора св&товодов , объективj оптически :свяьанный с первым набором, дв.а приемника оп- ;: тического излучения-, О т л и ч а ющ е ,е с я тем, что/ с целью обеспе- . чения измерения параметров вибрации крйтролируемогр сйъекта путем сканирова«ия по координатам его неподвижной поверхности,, в него введены источник зондирующего излучения, блок обработки информации, двигатель, -отдельный рветрвод и линза, причем источник зондирующего излучения и первый приемник оптического излучения оптически связаны через линзу с одним конусом Отдельного световода, другой конец которого оптически свя ,зан с одним из входных концов световодов второго набора, при этом-вто . рой набор соединен с двигателем, входные концы световодов первого и второ ю наборов расположены на окружностях , концентричных оси вращения , через один угловой шаг, соотвётствукяцие выходные концы второго набора расположёны на. окружностях, концентричных оси вращения, через два угловых шага, при этом один кз выходных концов.первого набора оптически связан со вторым приемником оптического излучения, а остальные (/ размещены в виде прямоугольной мат .рицы, приемник оптического излучения электвяческй соединен с блоком ; обработки информации,: а блок, обработки информации электрически соедй- g . первым приемником оптического излучен-ия.

СОЕЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) е 3(59 G 02 F 1 29

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3341908/18-25 (2Z) 25, 09. 81 (48) 23.05.83. Бюл . )) 19

, (72) В.И. Быков, В.A. Клочко и В.A. Новиков (53) 535.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 175997 кл. G 02.Ã 1/29, 1965.

2. Патент CtQA 9. 4212516, .кл G 02 В 5/14; опублик..1970. (54).(57) ОПТИКО МЕХАНИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УС1РОЙСГВО,. содержащее два оптически связанных набора световбдов, объектив; оптически.связанный .с первым .набором, два приемника оптического излучения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспе- . чения измерения параметров вибрации контролируемого абъекта путем сканирования по координатам его неподвижной поверхности, в него введены источник зондирующего излучения,. блок обработки информации, двигатель, отдельный световод и линза, причем. источник зондирующего излучения и первый приемник оптического излучения оптически связаны через линзу с одним конусом отдельного световода, другой конец которого оптически связан с одним из входных концов световодов второго набора, при этом второй набор соединен с двигателем, входные концы световодов первого и второго наборов расположены на окружностях, концентричных оси вращения, через один угловой.шаг, соответствующие выходные концы второго набора расположены на окружностях, концентричных осН вращения, через два угловых шага, при этом один из выходных концов первого набора оптически связан со вторым приемником Я оптического излучения, а остальные размещены в виде прямоугольной мат- gP рицы, приемник оптического излуче- ния электрически соединен с блоком С обработки информации, а блок обработки информации электрически соеди- Я нен с первым приемником оптического излучения.

1019388

Изобретение относится к технике оптических устройств для управления направлением световых лучей, а бо-. лее конкретно к оптико-мехайическим устройствам для сканирования световых лучей в пространстве и предназначе- 5 но для измерения бесконтактным методом параметров вибрации плоских поверхностей иэделий и коммутации световодных каналов, Известно оптико-механическое ска. 10 нирующ е устройство, содержащее развертывающий барабан, вращаемый электродвигателем, фотоэлектрический датчик с диафрагмой, где указанный барабан выполнен в виде волоконного трансформатора изображения с цилиндрической поверхностью, на которой ступенчато закреплены концы сэетоводных волокон, другие концы этих волокон закреплены на торце барабана и 20 расположены на окружности, концентричной оси вращения, а вблизи торца ба-„ рабана установлен указанный фотоэлектрический датчик с диафрагмой, центр отверстия которой совпадает с окруж- 25 ностью вращения волокон (1).

Однако это устройство ее обеспечивает измерение параметров вибрации,,кроме того, не осуществляется скани рование изображения контролируемого объекта по двум координатам по причине его фокусиррвки на образукидую цилиндрического барабана и ограничи.вается время активной передачи ин формации по причине угловых поворотов световодов барабана относитеЛь- Ç5 но плоскости сканирующего иэображе«. ния в пределах номинального апертурного угла световода.

Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигае- 40 мому результату является оптикомеханическое сканирующее устройство, содержащее два оптически связанных набора световодов, объектив, оптически связанный с первым набором, 45 два приемника оптического излуче;ния Г2 .

Однако это устройство не обеспечивает измерение параметров вибрации, кроме того, скаиирование изображения этого объекта осуществляется йо одной координате., имеют место дополнительные потери прй передаче световой энергия.мэжду набором све: товодов по причине увеличения расстояния между ними иа толщину эраща- 55 ющегооя диска.: целью изобретения является обеспечение- измерения параметров вибра- ции контролируемого объекта путем . сканирования по координатам его не- 60 подвижной поверхности„ а также уменьшения потерь при.передаче. световой энергии.

Поставленная цель достигается тем, что э оптико-механическое сканирую« g5 щее устройство, содержащее два оптически связанйых набора световодов, объектив, оптически связанный с первым набором, два приемника оптического излучения, введены источник зондирующего излучения, блок обработки информации, двигатель, отдельный световод и линза, причем источник зондирующеro излучения и первый приемник оптического излучения оптически связаны через линзу с одним концом отдельного световода, другой конец которого оптически связан с одним иэ входных концов световодов второго набора, при этом второй на.бор соединен с двигателем, входные концы световодов первого и второго наборов расположены на окружностях, . концентричных оси.вращения через один угловой шаг, соответствующие выходные концы второго набора расположены на окружностях, концентричных оси вращения, через два угловых ага, при этом один из выходных концов первого набора оптически связан со вторьи приемником оптического излучения, а остальные размещены в виде прямоугольной матрицы, приемник оптического излучения электрически соединен с блоком обработки информации, а блок обработки информации электрически соединен с первым приемником оптического излучения.

На фиг. 1 изображена блок-схема оптико-механического сканирующего устройства1 на фиг. 2 - схема размещения входных концов. светоэодов первого набора1 на фиг. 3 - схема размещения выходных концов световодов первого набора; на фиг. 4 - схема размещения входных концов световодов второго.наборау на фиг. 5 — схема размещения верхних концов соответ.ственно первого и второго наборов при четкам числе световодов.

Оптико-механическое сканирующее устройство состоит из первого набора

1 сэетоводов, второго набора 2 светоэодоэ, объектива 3, отдельного светоэода 4, лкнзы 5, двигателя б, второго приемника 7 оптического излучения (фотодетектора), источника 8 оптического излученйя .первого и приемника 9 оптического излучения. Источник 8 оптического излучения и приемник У оптического излучения оптически связаны через линзу 5 с одним конЦом световода 4, а другой конец этох б,световода оптически связан с одни@ кз световодов торца 3 набора 2.

Кабор 2 соединен с двигателем .б. Торец набора 2 оптически связан с тор-. цом 3 набора 1. Торец А набора 1 оптически связан с объективом 3, который оптически связан с диффузионно.-о ражающей поверхностью контролируемого объектива 10.

1019388

Фотодетектор 7 оптически связан с набором 1 световодов 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 и электрически связан с устройством 11 обработки информации.

На торце А набора l (фиг. 3) размещены четыре конца световодов 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 в .виде прямоуголь-. ной матрицы. На торце В,набора 1 (фиг. 2) размещены пять концов световодов 12.1, 12 2, 12 3, 12,4, 12.5 в виде ряда на окружности с равным fO угловым шагом о(,. Другой конец свето.вода 12.5 оптически связан с фотодетектором 7. На торце набора 2(фиг,4) . размещены пять концов световадов . 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 12.10 в ви- f5 де ряда на окружности, концентричной оси вращения, с равным угловым шагоара aL На торце С набора 2 (фиг. 5) размещены пять концов световодов 12.6, )2.7, 12.8, 12.9, 12.10 в виде ряда на окружности, концентричной оси вра- щения, с равным угловым шагом 2о(.по отношению к размещению концов свето-водов .на торце 3 .Конец отдельного световода .4 оптически связан с концом световода торца D набора 2.Конец световода 12.10 на торце С набора 2 оптически связан с концом световода . 12.5 на торце В набера 1.

Количество световодов в наборах

1 и 2 может отличаться от указанного выше, исходя иэ практических потребностей. В случае. четного числа свето. ,водов s наборах размещение концов световодов на торцах наборов 1 и 2 должно выполняться иа двух окруж- . .ностях разного радиуса. На торце С набора 2 (фиг. 6) размещены шесть концов световодов 12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16 в.виде ряда на двух окружностях. Концы све- 40 товодов 12.11, 12.12, 12.13 размещены.иа окружности одного радиуса, а концы световодов 12.14, 1? ° 15, 12 ° 16на окружности меньшего радиуса.

На торце.В набора 1 (фиг. 7) раз- 45 мещены шесть концов,световодов 12.17, l2.18, 12.19, 12.20, 12,21, 12.22 в . виде ряда на двух окружностях с равным угловым шагом.р. Концы световодов 12.17, 12.18, 12.19 размещены на окружности того же радиуса, что и .: аналогичные световоды на-торце С набора 2, концы световодов 12.20, 12.21, 12.22 - на другой окружности того же .радиуса, что .и аналогичные световоды йа торце С набора 2.

Расстояние между торцами В наборов l и 2, торцом 3 набора 2 и концдм световода 4 должно быть минимальным,что обеспечивает передачу светоsoro луча с малщчи потерями световой энергии.Нинимальное расстояние между ..торцами A и В набора 1 и минимальная длина отдельного световода 4 должны - ,быть достаточны для исключения влияния на оптическую юстировку торца A 65 набора 1 и конца световода 4, опти- чески связанного с линзой 5, по при чине вращения набора 2 и двигателя 6 устройство с нечетным или четным числом световодов в наборах 1 и 2 работает аналогичным образом. При нахождении устройства в исходном по- . ложении (фиг. 1) зондирующий луч от источника 8 оптического излучения проходит через линзу 5, световод 4, световод 12.5, 12.10 наборов 1 и 2 и попадает на фотодетектор 7, электрический сигнал с которого поступает на устройство 11 обработки информации и обеспечивает его синхронизацию. При повороте набора 2 двигате« лем 6 на уголо(от исходного положения зондирующий луч проходит черезсветоводы 12.1, 12.6 наборов 1,2 и фокусируется объективом 3 в точку

13 диффузионно-отражающей поверхности контролируемого объектива, вибрирующего в направлении зондирующего луча. Часть отраженного света :содержащая информацию в виде дойплеровской частоты, проходит в обратном направлении по тому же каналу. Линзой 5 осуществляется фокусировка от-, раженного света, выходящего с конца световода 4,на первый приемник 9 оптического излучения,сигнал с которого ! поступает на устройство 11 обрабэтки информации для получения сигнала вибрационной скорости контролируемого объекта, измерения и представления результатов в нужном виде. При -новороте набора 2 на угол 2Ы обесйечи» вается контроль точки 14 повержисЖти объекта через световод 12.2, 12.7 наборов 1 и 2. Нри повороте набора 2О на угол Зс(обеспечизается контроЛЪ точки 15 поверхности объекта,черев .световоды 12.3, 12.8 набо)мдФ 1 и 2.

При повороте набора 2 на угол 4 обеспечивается контроль точки 16 поверхности объекта через световод

l2.4, 12.9 наборов 1 и 2. При повороте набора 2 на угол 5 4 устройство возвращается в исходное положение.

З настоящее время для бесконтактного измерения параметров вибрации широко используется лазерный доппле. ровский виброметр. Этот виброметр обеспечивает необходимые характерис тики и поэтому может быть принят S качестве базового объекта.

Лазерный допплеровский виброметр

55 L Napa П, разработанный датской фирмой DiSA ELEKTROHiK и использованный на предприятии, имеет следующие базовые характеристики измерение вибрации в одной точкеу ручное перемещение зондирующего луча совместно с источником и приемником оптического излучения и только по прямой линии; размещение источника и приемника оптического излучения вблизи вибрирующих объектов, влияю10193В8 щее на воэможность и, точность измерений эа счет высокой чувствительности к смещению оптических элементов.

Предлагаемое изобретение обеспечивает новые функциональные возможности и имеет следующие технические характеристики: автоматическое с раз делением rlo времени измерение вибрации IIJIocRHx поверхностей. во многих точкаху автоматическое сканированйе зондирующего и отраженного луча при неподвижном источнике и приемнике оп

° Г тического излучения1 синхронизация работы устройства обработки информации со сканированием зондирующего луча; размещение источника и приемника оптического излучения вдали от вибрирующих объектов, уменьшающее влияние вибрации на воэможность и точность измерений за счет высокой чувствительности K смещению оптических элементов.

При этом остальные показатели устройства по сравнению с базовым не ухудшились.

1019388

Фаа3

ФиаХ

Составитель Н. Назарова

Редактор С. Патрушева Техред И.ГайДУ Корректор В. Бутяга.

° 5Ь Ф\ Ф 1 е ч

Заказ Зб98/41 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открнтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I Ю

Филиал .ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4