Бесконтактный измеритель толщины листового стекла



Бесконтактный измеритель толщины листового стекла
Бесконтактный измеритель толщины листового стекла

 


Владельцы патента RU 2429447:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины листового стекла. Бесконтактный измеритель толщины листового стекла содержит задающий генератор, подающий импульсы на вход коммутатора, от которого разделенные импульсы подаются на лазерные диоды. Сигнал от трех приемников оптического излучения поступает в блок обработки фотоэлектрического сигнала, а затем - в усилитель. Из усилителя сигнал, пропорциональный величине толщины, подается на измерительный прибор. Излучение от первого лазерного диода падает под малым углом на верхнюю поверхность листового стекла, преломляется и попадает на второй приемник оптического излучения. Одновременно под таким же углом излучение от первого лазерного диода попадает на первый приемник оптического излучения, установленный перед листовым стеклом. Излучение от второго лазерного диода падает перпендикулярно к поверхности листового стекла и попадает на третий приемник оптического излучения, установленный после листового стекла. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности. 2 ил.

 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины листового стекла.

Известен бесконтактный измеритель толщины листового стекла, содержащий оптическую систему, состоящую из: источника света, многогранного вращающегося зеркала, направляющего поток света через фокусирующую линзу на контролируемое стекло, двух фотоэлектрических преобразователей, установленных в потоке света, прошедшего через стекло, и электронного регистратора сигналов, подключенного входами к фотоэлектрическим преобразователям и выполненного в виде регистратора интервала времени между сигналами фотоэлектрических преобразователей [1].

Однако данное устройство обладает низкой точностью измерения толщины листового стекла из-за имеющихся поверхностных или внутренних дефектов стекла, рассеивающих свет; возникают погрешности измерения, связанные с «размытостью» светового потока и его модуляцией по интенсивности в зависимости от характера дефекта. А также устройство имеет сложную конструкцию.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является бесконтактный измеритель толщины листового стекла, состоящий из:

источника света, блока сканирования светового луча, выполненного в виде зеркального барабана, закрепленного на валу электродвигателя; оптической системы непрозрачного фильтра с окнами; фотоэлектрических преобразователей и оптико-электронного блока, выполненного в виде линзы, в фокусе которой расположен третий фотоэлектрический преобразователь [2].

Недостатком известного измерителя толщины листового стекла является низкая точность: из-за непрозрачного фильтра и сканера луч света преломляется неточно. Он также имеет сложную конструкцию.

Задачей настоящего изобретения является создание оптоэлектронного бесконтактного измерителя толщины стекла, т.е. упрощение конструкции устройства и повышение точности.

Бесконтактный измеритель толщины листового стекла содержит задающий генератор, подающий импульсы на вход коммутатора, от которого разделенные импульсы подаются на лазерные диоды, три приемника оптического излучения, сигнал с которых поступает в блок обработки фотоэлектрического сигнала, а затем - в усилитель, из которого сигнал, пропорциональный величине толщины, подается на измерительный прибор, согласно изобретению в нем лазерные диоды и три приемника оптического излучения установлены таким образом, что излучение от первого лазерного диода, падающее под малым углом на верхнюю поверхность листового стекла, преломляется и попадает на второй приемник оптического излучения, одновременно под таким же углом излучение от первого лазерного диода попадает на первый приемник оптического излучения, установленный перед листовым стеклом, а излучение от второго лазерного диода падает перпендикулярно к поверхности листового стекла и попадает на третий приемник оптического излучения, установленный после листового стекла.

На фиг.1 представлена принципиальная схема оптоэлектронного бесконтактного измерителя толщины листового стекла.

Измеритель содержит задающий генератор (источник импульсного питания) 1, коммутаторы (триггеры) 2, лазерные диоды ЛД1 (3) и ЛД2 (4), светоделительную призму 5, измеряемое листовое стекло 6, приемники оптического излучения 7, 8 и 9, блока обработки фотоэлектрического сигнала 10, усилитель 11 и измерительный прибор 12.

Измеритель работает следующим образом:

Импульсы генератора 1 с частотой 8-10 кГц подаются на вход коммутатора 2. Разделенные импульсы подаются на лазерные диоды ЛД1 (3) (измерительный) и ЛД2 (4) (компенсационный). Поток излучения измерительного лазерного диода ЛД1 подается на фотодиод ПОИ1 (7) и через измеряемое листовое стекло 6 подается на идентичный фотодиод ПОИ2 (8). Излучение компенсационного лазерного диода ЛД2, проходя через измеряемое листовое стекло, тоже попадает на идентичный фотодиод ПОИ3 (9).

Далее эти сигналы поступают в блок обработки фотоэлектрического сигнала БОФС 10, где реализуется отношение сигналов ПОИ1 и ПОИ2 и сравнение сигналов ПОИ3, а затем подается в усилитель 11. Сигнал, пропорциональный величине толщины, подается на измерительный прибор ИП 12.

Сущность метода заключается в следующем (Фиг.2).

Принципиальная электрическая схема Фиг.2 состоит из: К - коммутатор; R1 - переменное сопротивление для регулировки тока ЛД1; R2 - переменное сопротивление для регулировки тока ЛД2; R3 - шунтирующая нагрузка на ПОИ1; R4 - шунтирующая нагрузка на ПОИ2; R5 - шунтирующая нагрузка на ПОИ3; БОФС - блок обработки фотоэлектрического сигнала.

Пусть из ЛД1 идет изучение, например, под углом α (α≈35°) (одновременно под таким же углом попадает на ПОИ1), пройдя расстояние AD и преломляясь, попадает на ПОИ2. AD - расстояние прохождения потока излучения, падающего на верхнюю поверхность измеряемого листового стекла под малым углом α (α=i); поток излучения из ЛД2 падает перпендикулярно к поверхности листового стекла и попадает на ПОИ3. EF - расстояние прохождения потока излучения, падающего перпендикулярно на верхнюю поверхность листового стекла. Для нахождения толщины Н листового стекла рассмотрим

ΔACD:|AC|=|CD|/tgi, или |AC|=Н и |CD|=d

Из ΔBCD можно определить d:|СD|·tgr, или, учитывая, что |CD|=d и |СВ|=h, d=h·tgr. Тогда Н=h·tgr/tgi.

Поскольку углы r и i малы, отношение тангенсов этих углов можно заменить отношением их синусов, т.е.

tgr/tgi≈sinr/sini

Следовательно,

H=hsinr/sini

Отсюда видно, что толщина Н прямо пропорциональна h·sinr, т.е. угол r изменяется в зависимости от толщины листового стекла. Регистрируя ПОИ2 на сколько меняется угол r, определим Н.

А для регистрации дефектов, загрязнений, цвета и т.д. использован оптрон ЛД2 ПОИ3 как опорный. В качестве ПОИ можно использовать фотодиод ФД-24К.

Предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию устройства за счет исключения блока сканирования светового луча, выполненного в виде зеркального барабана, закрепленного на валу электродвигателя, функцию которого попеременно выполняют задающий генератор, лазерные диоды, фотодиоды и резисторы.

Данный прибор необходим для бесконтактного измерения толщины листового стекла в ходе технологического процесса отливки стекла в лист (прокатка в лист).

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №376656 кл. G01В 1938, 1971 г. - аналог.

2. Авторское свидетельство СССР №920369 кл. G01В 11 06, 1982 г. - прототип.

Бесконтактный измеритель толщины листового стекла, содержащий задающий генератор, подающий импульсы на вход коммутатора, от которого разделенные импульсы подаются на лазерные диоды, три приемника оптического излучения, сигнал с которых поступает в блок обработки фотоэлектрического сигнала, а затем - в усилитель, из которого сигнал, пропорциональный величине толщины, подается на измерительный прибор, отличающийся тем, что лазерные диоды и три приемника оптического излучения установлены таким образом, что излучение от первого лазерного диода, падающее под малым углом на верхнюю поверхность листового стекла, преломляется и попадает на второй приемник оптического излучения, одновременно под таким же углом излучение от первого лазерного диода попадает на первый приемник оптического излучения, установленный перед листовым стеклом, а излучение от второго лазерного диода падает перпендикулярно к поверхности листового стекла и попадает на третий приемник оптического излучения, установленный после листового стекла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения по методу оптической триангуляции геометрических размеров, в частности толщины стенки труб в трубосварочном производстве.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, во встраиваемой технологической аппаратуре для оперативного контроля оптических параметров пленок в процессе их нанесения.

Изобретение относится к бесконтактным оптическим методам измерения физических параметров прозрачных объектов, в том числе различных видов стеклотары, листового стекла и прозрачных пленок.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для быстрого измерения толщины твердых и жидких диэлектрических и полупроводниковых пленок и покрытий в диапазоне 10 мкм - 1 мм.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля толщины тонких пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативного контроля толщины пленок нефтепродуктов в очистных сооружениях, на внутренних водоемах, акваториях портов и т.п.

Изобретение относится к оптическому зонду и к устройству, содержащему множество таких оптических зондов, предназначенному для измерения толщины нароста инея на аэродинамической поверхности летательного аппарата.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к оптоэлектронным измерительным системам. .

Изобретение относится к области электролитно-плазменной обработки, и, в частности, к плазменно-электролитическому оксидированию поверхностей и может быть использовано для определения толщины покрытия в процессе плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов, например алюминия, титана, магния, циркония, и сплавов на их основе

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а более конкретно к средствам для бесконтактного контроля листовых изделий, и может быть использовано в черной и цветной металлургии для измерения (контроля) геометрических параметров горячего листового проката в условиях производства без остановки технологического процесса

Изобретение относится к области оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения толщины тонких прозрачных пленок

Изобретение относится к оптическим методам контроля слоев наноразмерной толщины в инфракрасном (ИК) излучении и может быть использовано как в физико-химических исследованиях динамики роста переходного слоя на проводящей поверхности, так и в технологических процессах для контроля толщины и однородности тонкослойных покрытий металлизированных изделий и полупроводниковых подложек

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами

Изобретение относится к диагностике состояния контактной сети

Изобретение относится к способу отслеживания и возможного регулирования добавления одной или более поверхностных добавок в бумагоделательный процесс

Способ может быть использован для бесконтактных, непрерывных измерений толщин прозрачной пленки. Способ включает направленное воздействие лучей света на пленку, их полное внутреннее отражение на границе раздела сред и последующую обработку отраженного света. Источник света помещают над пленкой или под пленкой, от которого образуются лучи света, направленные под углами - меньшими предельного угла отражения на границе пленка - воздух и большими предельного угла отражения на границе пленка - воздух. Фиксируют изображение искаженного светового пятна, образованного на твердой поверхности под пленкой в результате полного внутреннего отражения света на границе раздела пленка - воздух, на видеокамеру в течение всего времени измерения, обрабатывают на компьютере, измеряют геометрические размеры светового пятна и определяют толщину пленки по формуле: h=(D-d)/[4tg arcsin (n2/n1)], где h - толщина пленки, D - длина главной диагонали эллипса, аппроксимирующего область светового кольца, d - размер источника света на поверхности, n2 - коэффициент преломления воздуха, n1 - коэффициент преломления материала пленки. Технический результат - создание простого способа, обладающего несложной калибровкой и обеспечивающего возможность прямых непрерывных измерений меняющегося во времени поля толщин прозрачной пленки с малой погрешностью измерения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области бесконтактного измерения плотности пористого материала с использованием измерения коэффициента преломления материала посредством оптической когерентной томографии. При помощи метода оптической когерентной томографии определяют оптический путь, соответствующий прохождению через объект, выполненный из пористого материала и который является сферическим и полым, светового луча, используемого для осуществления указанного метода, определяют толщину объекта, определяют коэффициент преломления пористого материала на основании оптического пути и толщины и определяют плотность пористого материала на основании определенного коэффициента преломления. Изобретение обеспечивает повышение точности вычисления плотности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Наверх