Лазерный центратор для рентгеновского излучателя

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля объектов с использованием рентгеновского излучения. Устройство включает в себя лазер с двухсторонним выходом излучения, отражатель, установленный на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков, средство индикации расстояния. Особенностью устройства является наличие двух дополнительных отражателей, установленных симметрично друг другу относительно оси рентгеновского пучка с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения при больших дистанциях и возможность наблюдения светящихся лазерных полосок при наличии экранирующих лазерные пучки несъемных элементов. 2 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.

Известен лазерный центратор для рентгеновского излучения, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двухсторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении оси лазера с осью рентгеновского пучка, а второй установлен на оси лазера вне проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой осью лазера и осью рентгеновского пучка, средство прерывания лазерного пучка от второго отражателя и средство индикации фокусного расстояния в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, центратор снабжен двумя цилиндрическими линзами, установленными на оси лазера с возможностью вращения относительно нее и формирующими на объекте изображения светящиеся полосы, образуя либо перекрестие, используемое для наведения центратора на объект контроля, либо систему двух параллельных полос, расстояние между которыми пропорционально расстоянию до объекта. Отсчет расстояния до объекта производится по индикатору в момент совмещения этих полос за счет поворота второго отражателя [1].

Фокусное расстояние цилиндрических линз выбирается из соотношения f=h/tgα, где h - радиус лазерного пучка, α - угол излучения рентгеновского пучка.

Недостаток данного устройства - недостаточная точность измерения расстояния от рентгеновского излучателя до объекта при больших дистанциях (3-5 м), а также невозможность наблюдения светящихся лазерных полосок на объекте при наличии на нем экранирующих лазерные пучки различных несъемных элементов (стойки, патрубки, антенные элементы и пр.), прозрачных для рентгеновского, но непрозрачных для лазерного излучения, и расположенных на объекте в зоне распространения лазерных пучков, что достаточно часто встречается на практике, особенно при контроле сложных объектов авиационной техники.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.

Для этого в центратор дополнительно введен третий отражатель, аналогичный второму, расположенный симметрично по отношению к нему относительно оптической оси рентгеновского пучка и установленный вне зоны проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси вращения второго отражателя синхронно с ним, но в противоположном направлении с помощью, например, механического привода, содержащего винты с левой и правой резьбой или другого известного устройства аналогичного назначения, расположенного вне зоны распространения рентгеновского пучка, причем расстояние А между осями вращения второго и третьего отражателя выбирается с учетом соотношения

где В<<А - размер экранирующего лазерные пучки несъемного элемента в плоскости, перпендикулярной оси рентгеновского пучка;

t≥B - расстояние от этого элемента до объекта;

D - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта, вторая цилиндрическая линза установлена на оси лазера между третьим и первым отражателями.

Изобретение поясняется чертежом - фиг.1 и 2, на которых показана схема устройства (фиг.1) и кинематическая схема механического варианта средства синхронного вращения второго и третьего отражателей в противоположных направлениях с помощью винтовых пар с левой и правой резьбой, расположенных на одной оси (фиг.2).

Центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому крепится корпус 2 с расположенным в нем лазером 3 с двухсторонним выходом излучения, три отражателя - 4, 5 и 6, первый из которых сделан из оргстекла, выполнен полупрозрачным, установлен на пересечении оптической оси лазера 3 с осью рентгеновского пучка 7 (падающий на контролируемый объект 14 с несъемным элементом 15) с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости, задаваемой оптической осью 8 выхода излучения лазера с осью 7 рентгеновского пучка, второй отражатель 5 установлен с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота первого отражателя на оптической оси 9 выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя, третий отражатель 6 установлен на оси 8 выхода излучения лазера с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси поворота второго отражателя, при этом третий отражатель расположен симметрично ко второму отражателю относительно оси рентгеновского пучка на расстоянии А/2 от этой оси, где А - расстояние между осями вращения второго и третьего отражателя, механизм 14 [2] для синхронного вращения в противоположных направлениях отражателей 5 и 6, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта 10 со шкалой 11, закрепленной на корпусе центратора, две шторки 17 и 18 для прерывания лазерных пучков от отражателей 5 и 6, две цилиндрические линзы 12 и 13, установленные на оси лазера соответственно между третьим и первым отражателем (12) и между лазером и вторым отражателем (13).

Лазерный центратор работает следующим образом.

При введенных в ход лучей шторках 17 и 18 излучения лазера 3 после отражения его пучка от первого отражателя 4 совпадает с осью рентгеновского пучка и направляется на центр у контролируемой зоны объекта 14 за счет перемещения рентгеновского излучателя.

После этого шторки выводятся из хода лучей и наблюдают две параллельные друг другу лазерные полоски, сформулированные цилиндрическими линзами 12, 13 и отражателями 5 и 6 на поверхности объекта 14. С помощью винтового механизма 16 полоски совмещаются друг с другом, и в этот момент по шкале 11 считывают расстояние от рентгеновского излучателя до объекта (Д). При этом 3 за счет симметрии оптической системы, образованной отражателями 5 и 6 и лазерными пучками, распространяющимися по осям 8 и 9 на выходах лазера 3, изменение расстояния между лазерными полосками при дефокусировке вдвое больше соответствующего изменения расстояния между полосками, формируемыми на поверхности объекта оптической системой патента-аналога [1], т.е. достигается удвоенная чувствительность фокусировки.

Как следует из фиг.1, даже при наличии на объекте несъемных деталей, экранирующих ортогональные и его поверхности лазерные пучки, возможно наблюдение на его поверхности формируемых триангуляционной дальномерной системой лазерных полосок, если соблюдается очевидное соотношение

где D - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта;

В<<А - размер экранирующего элемента в плоскости, параллельной плоскости объекта;

t≥В - расстояние от объекта до экранирующего элемента (см. подобные треугольники авс и acd).

Таким образом, предлагаемая оптическая система лазерного центратора обеспечивает вдвое большую по сравнению с аналогом чувствительность фокусировки (сведения) лучей на поверхность объекта и обеспечивает возможность измерения расстояния от объекта до рентгеновского излучения даже при наличии на нем несъемных элементов, экранирующих лазерные лучи, распространяющиеся ортогонально к поверхности объекта контроля.

Литература

1. Патент РФ 2106619 на изобретение “Лазерный центратор для рентгеновского излучателя”, 1998 г.

2. Справочник конструктора оптико-механических приборов /Под ред. В.А.Панова. Л.: Машиностроение, 1980, 742 с.

Формула изобретения

Лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус, расположенный в нем лазер с двухсторонним выходом излучения, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении оптической оси лазера с осью рентгеновского пучка, второй установлен на оптической оси выхода излучения лазера вне проекции на нее выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью его поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости задаваемой оптической осью выхода излучения лазера и осью рентгеновского пучка, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта в виде указателя со шкалой, закрепленной на корпусе центратора, две цилиндрические линзы, установленные на оси лазера поперек каждого его выходного пучка с возможностью вращения вокруг оси лазера, одна из которых расположена между вторым отражателем и вторым торцом лазерного излучателя, при этом фокусное расстояние цилиндрических линз выбирается из соотношения f=h/tgα, где h - радиус лазерного пучка, α - угол излучения рентгеновского пучка, шторку для прерывания лазерного пучка, отражаемого вторым отражателем, отличающийся тем, что первый отражатель выполнен полупрозрачным, а в центратор дополнительно введен третий отражатель аналогичный второму, расположенный симметрично по отношению к нему относительно оптической оси рентгеновского пучка и установленный вне зоны проекции на него выходного окна рентгеновского излучателя с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси вращения второго отражателя синхронно с ним, но в противоположном направлении с помощью, например, механического привода, содержащего винты с левой и правой резьбой, или другого известного устройства аналогичного назначения, расположенного вне зоны распространения рентгеновского пучка, причем расстояние А между осями вращения второго и третьего отражателя выбирается с учетом соотношения

где В<<А - размер экранирующего лазерные пучки несъемного элемента в плоскости, перпендикулярной оси рентгеновского пучка;

t≥B - расстояние от этого элемента до объекта;

D - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта,

а перед третьим отражателем расположена дополнительная шторка, вторая цилиндрическая линза установлена на оси лазера между третьим и первым отражателями.

РИСУНКИ