Способ контроля коэффициента зеркального отражения локализированных участков поверхности крупногабаритных отражателей

 

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОЭФФИ ЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРМ(ЕНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ, вклю чающий направление светового пучка излучения на контролируемую поверх ность отражателя, сканирование этим пучком его поверхности, скани рование приемником излучения отраженного от отражателя поля излучения , сравнение отраженного и падающего световых пучков по пространственным , энергетическим и спектральным характеристикам, по результатам которого контролируют коэффициент зеркального отражения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля , сканирование поверхности контролируемого отражателя осуществляют путем наклона падающего пучка относительно светового центра отражателя, а сканирование отраженного поля излучения производят по ;Перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПжЛИН

А (l 9) (11) ;(5()+ G 01 N 21 5 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, .,; к:,АВТОРСНОМу сВЙДЕТейьСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 3614956/24-25 (22) 12.05.83 (46) 15.07.85. Бюл. и 26 (72) М.А. Дубиновский (53) 535.242(088.8) (56) Патент США В 3336833, кл. G 01 N 21/55, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 699404, кл. G 01 N 21/55, 1978 (прототип), (54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОЭФфИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ

КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ, включающий направление светового пучка излучения на контролируемую поверхность отражателя, сканирование этим пучком его поверхности, скани" рование приемником излучения отраженного от отражателя поля излучения, сравнение отраженного и падающего световых пучков по пространственным, энергетическим и спектральным характеристикам, по результатам которого контролируют коэффициент зеркального отражения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, сканирование поверхности контролируемого отражателя осуществляют путем наклона падающего пучка относительно светового центра отражателя, а сканирование отраженного поля излучения производят по

-перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

116748

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обес" печения непрерывного контроля поверхности отражателя, сканирование световым пучком и приемником излучения осуществляют таким образом, что мгновенное поле зрения перемещается синфазно . с перемещением следа отраженного пучка на перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения заданного шага контроля по поверхности отражателя, сканирование световым пучком и приемником излучения осуществляют таким образом, что мгновенное поле зрения перемещается асинхронно с перемещением следа отраженного пучка на перпендикулярной отраженному пучку поверхности, при этом скорость перемещения мгновенного поля зрения Чдн находится в пределах

1 ск отрд"/<иокЧп Ч т, Ч к пolp фн orp Ч

rlol A гдеЧ вЂ” линейная скорость перемещеотр ния следа отраженного пучка на поверхности анализа

V — линейная скорость движения пер следа падающего пучка по поверхности отражателя;

ыс„ - угловая скорость перемещения падающего пучка;

P — - фокусное расстояние отражателя;

d" допустимая величина шага контроля;

1„ — удаление плоскости анализа от отражателя.

Изобретение относится к прикладной оптике и предназначено для эксплу. атационного контроля коэффициента зеркального отражения (K30) отражательных светоперераспределительных устройств световых приборов, преимущественно крупногабаритных, например, формирующих оптических- устройств имитаторов солнечного излучения. 10

Цель изобретения — повышение производительности способа контроля.

11а фиг. 1 изображена схема применительно к световым приборам прожекторного типа; на фиг. 2 — схема l5 к световым приборам проекторного типа;

Пусть в световом центре (фокусе) 1 отражателя 2 с оптической осью Э, помещен излучатель 4, даю- 20 щий пучок 5 света с определе, заранее известными светотехническими параметрами. Указанный пучок света 5 направлен на рабочую поверхность отражателя 2. Расходимость па- 25 дающего пучка 5 света — угол 8 выбирают таким, чтобы световое пятно 6,- образованное им на поверхности отражателя, имело размер d меньший, чем заданный шаг контроля ", 30

Световой пучок излучателя наклоняют относительно светового центра отражателя и таким образом сканируют им по всей поверхности отражателя.

Практически это может быть реализовано, например, за счет наклонов самого излучателя, либо с помощью поворотных зеркал или призм, введенных в ход лучей, а также и другими известными способами. Траектория развертки может быть различной: строчной, спиральной и т.д. Решение поясняется на примере строчной развертки (фиг. 1),и показана только одна вертикальная строка и соответствующий ей плоский угол качания падающего пучка й.

При отражении падающего пучка

5 света от рабочей поверхности отражателя 2 в пространстве создается отраженный пучок 7, который синхронно со сканирующим движением падающего пучка поступательно перемещается в пространстве параллельно оси 3 отражателя.

Па фиг. 1 это перемещение происходит в плоскости чертежа. Скорость перемещения отраженного пучка определяется скоростью сканирования па1167481 дающего пучка по поверхности отражателя, а также геометрией отражателя.

Таким образом, в пространстве образуется нестационарное световое поле 8, имеющее пульсирующий характер. Каждый иэ совокупности световых пучков, образующих укаэанное световое поле, получен за счет отражения от определенного участка поверхносности отражателя. Например, отра- 10 женный пучок 7 получен при отражении от светового пятна 6 отражателя 2. Будучи прлученный путем отражения отраженный пучок 7 несет инфор-.,-.. мацию о качестве светового пятна 6, поэтому его светотехнические параметры: интенсивность, расходимость

1»р,р, спектральный состав, сопоставленные с известными заранее аналогичными параметрами падающего пучка, позволяет рассчитать коэффициент отражения;

Для получения искомой информации о всей поверхности отражателя необходимо произвести измерение параметров всей совокупности отраженных пучков. Выполнение этого условия производится следующим образом. Берется сечение светового поля 8 экватриальной плоскостью 9 анализа, перпендикулярной оси 3 отражателя.

В этой плоскости перемещающийся отраженный световой пучок будет давать. подвижной световой след, например, отраженный пучок 7 даст след, мгно35 венное положение которого обозначено позицией 10.

В плоскости 9 анализа располагают анализатор, мгновенное положение которого определяют через положение точки 11 анализа, а ось 12 анализа направлена параллельно оси отражателя.

Относительное движение точки ана-» лиза и следа отраженного пучка на поверхности анализа возможно в двух режимах: синфазный режим ., = „, « .„ЬМ„,Юл„„Я=. „,(), либо асинхронный режим мь отр

Ч 7 Ч где Ч вЂ” линейная скорость перемеич щения точки анализа;

V — линейная скорость перемещения следа отраженного пучка;

Xотр И» (<» — текущие координаты следа от» отраженного пучка в плоскости анализа;

Х (1)(„(Ц- текущие координаты точки анализа.

В синфазном режиме необходимо обеспечить синфазность текущих положений следа отраженного пучка в плоскости анализа и точки анализа.

В том режиме выдается информация о КЗО по всей поверхности отраже.шя без пропусков.

В асинхронном режиме информация выдается дискретно, только при каждом очередном совпадении точки анализа и следа отраженного пучка. В этом режиме имеют место пропуски " непроверенные участки поверхности отражателя шаг контроля определяется тем смещением падающего пучка по поверхности отражателя, которое происходит между очередными совпадениями следа отраженного пучка и точки анализа.

Если задаться допустимой величиной шага контроля d, то для режима Ч „ ((Ч можно установить следующие ограничения, накладываемые на соотношения скоростей:

Поскольку световое поле 8 является нестационарным, то точка 11 анализа должна перемещаться в плоскости 9 анализа, при этом, помимо текущих значений параметров отраженного пучка, должны измеряться текущие пространственные координаты точки анализа, чем обеспечивается позиционирование получаемой информации, т.е. ее привязка к определенным участкам поверхности отражателя. Таким обра.— . зом, производят сканирование отраженного поля излучения по перпендикулярной отраженному пучку поверхности.

«н ск ото (ок по

rpeV„„ — линейная скорость движения следа падающего пучка по поверхности отражения; ск — частота сканирования;

ыо — угловая скорость переменная падающего пучка.

Сходные условия можно составить для случая Ч„„)7 Ч от где т. - фокусное расстояние отраI жателя;

5 11674

L — удаление плоскости анализа от отражателя.

В асинхронном режиме вследствие взаимного перемещения мгновенного поля зрения (точки анализа) и следа отраженного. пучка выходной сигнал светоприемного устройства, помещенного в точку анализа, имеет импульсную форму, амплитуда импульса несет информацию об энергетических параметрах отраженного пучка, временные параметры импульса (его огибающая) о пространственной характеристике отраженного пучка (расходимости) .

Особенность асинхронного режима состоит в том, что нет надобности обеспечения синфазного положения точки анализа и следа отраженного пучка, что существенно упрощает реализацию способа. 20

Очевидно (фиг. 1), что при отклонении вектора светового поля от расчетного положения, параллельного оси отражателя, из-за погрешности формы данного участва отражателя имеет место погрешность измерения

КЗО, так как будет измеряться не максимальная интенсивность вектора светового поля, а его косинусоидальная составляющая. Особенно это яв30 ление характерно для крупногабаритных фасетных отражателей, в которых неизбежны деформации конструкции, приводящие к угловым отклонениям отдельных фасет. 35

Другой причиной появления погрешности является неточное угловое базирование точки анализа, при котором возможно угловое отклонение линии анализа от оси отражателя.

Во избежание появления двух названных видов погрешности предлагается ввести высокочастотное угловое сканирование оси анализа относительно ее начального положения. Амплиту- 45 да углового сканирования должна превышать возможные угловые погрешности базирования оси анализа и возможные угловые отклонения вектора светового . поля относительно расчетного положения. При угловом сканировании оси анализа в пределах некоторого угла обязательно имеет место момент, когда ось анализа совпадает с направлением вектора. Отсчет, снимаемый с выхода анализатора, в этот момент максимальный. Именно этот отсчет должен быть принят во внимание при дальней81 6 шем определении 1(ЗО данного участка отр ажа т ел я»

Второй тип световых приборов, к которым применим предлагаемый способ, — приборы проекторного типа. Использование способа к этим приборам дано на фиг. 2. В световом центре (фокусе) 13 отражателя 2 (как правило, эллипсоидной формы) установлен излучатель 4, пучок которого сканирует по рабочей поверхности отражателя 2. После отражения световые лучи проходят через второй фокус 14 отражателя, при этом угол, под которым они приходят в фокус, зависит от участка поверхности, от которого они отразились. Возможно расположить точку анализа непосредственно в фокусе 14, можно в пределах поверхности сферы радиусом г, В первом случае анализ производится в плоскости 15, проходящей через фокус 14 и поворачивающейся относительно фокуса соответственно прокачке отраженного пучка.

Во втором случае точка анализа обкатывается по поверхности сферы 16

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ для приборов проекторного типа, в остальном аналогична работе приборов прожекторного типа.

Способ обеспечивает высокую производительность.

Полагая, что размеры отражателя составляют 100 м и допустимый шаг измерения равен с =О, 1,то общее число локализованных участков, в которых необходимо произвести измере- ния, равно !0000. Поскольку для обеспечения достоверности на каждом участке необходимо сделать по крайней мере 5 наблюдений, и каждое наблюдение требует времени 5 с, общее время контроля отражателя 70 ч (не считая времени на обработку информации) . По условиям эксплуатации подобных отражателей необходимо производить их контроль не менее 5 раз в год, так что годовые затраты составляют 350 ч, При использовании предлагаемого способа время затраты определятся возможной скоростью перемещения анализатора, располагающегося в точке анализа (применяем асинхронный режим с соотношением Y, (c V p.

Положим, что скорость Ч„„ = 2 м/мин, 11674 ци р 50 отражателя, так Обеспечивается исключение погрешроятность повреж- ности контроля. К30, которая имеет т надобности в место при отклонении формы отража сь процесс изме- теля от расчетной, а также вследй обработки авто- 1 ствие.неточного базирования анализатора.

Составитель С.Голубев

Редактор Е.Копча Техред Л.Иартяшова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4426/4!

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тогда длительность хода по строке (длина строки 8 м) 4 мин, количество, строк при высоте отражателя 12 м

12 м: 0,1 м =120. Время, потребное для контроля, составляет 480 мин

5 или 8 ч, а за год — 40 ч.

Всего экономия времени затрат за год составляет примерно 310 ч.

Предлагаемый способ обеспечивает бесконтактный дистан енный конт оль качества покрытия что отсутствует ве дения покрытия. Не ручном труде, и ве рения и последующе матизирован.

81 8

Контроль рабочей поверхности отражателя производится в условиях, полностью соответствующих эксплуатационным, а именно: КЗО измеряется при тех же углах падения света, что и при эксплуатации. В то же время известные способы обеспечивают проверку всех участков отражателя только под одним и тем же углом.