Способ измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2460992:

Чивель Юрий Александрович (BY)

Изобретение относится к области измерительной техники. В изобретении узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагаются в спектральной полосе отражения зеркал гальвосканера по обе стороны полосы лазерного излучения в ее непосредственной близости. Устройство для измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения содержит гальвосканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом. Устройство дополнительно содержит поворотное зеркало с узкой спектральной полосой отражения на длине волны лазера и 100% коэффициентом отражения, оптически связанное с лазером и 2-канальным оптическим пирометром с объективом. Устройство дополнительно содержит поворотное зеркало с центральной эллиптической областью с 100% отражающим покрытием на длине волны лазера, а периферическая область зеркала обладает высоким пропусканием в области спектра вне полосы генерации лазера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры поверхности в области лазерного воздействия.

Известен способ измерения температуры поверхности в области лазерной обработки [1], состоящий в регистрации теплового излучения поверхности в 2-х спектральных интервалах.

Недостатком данного способа является то, что его невозможно применить в системе с гальвосканером с F-teta линзой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является реализованный в устройстве [2] способ измерения температуры поверхности в области лазерной обработки, состоящий в регистрации теплового излучения поверхности в 2-х спектральных интервалах.

Недостатком данного способа является то, что регистрация теплового излучения осуществляется в спектральных интервалах, значительно удаленных от полосы излучения лазера, что приводит при сканировании поверхности к значительному смещению изображения поверхности в свете этих длин волн по отношению в изображению в свете длины волны лазера вследствие аббераций промышленной F-teta линзы гальвосканера и, как следствие, к искажению результатов измерения и необходимости разработки специальной F-teta линзы, что существенно усложняет и удорожает лазерную систему.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения при сканировании поверхности с помощью гальвосканера с серийно выпускаемой F-teta линзой и устройства для его осуществления.

В заявляемом способе узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагают в полосе отражения зеркал гальвосканера по обе стороны полосы лазерного излучения в ее непосредственной близости. Известно устройство [1], содержащее сканер и 2-канальный оптический пирометр с объективом.

Данное устройство не обеспечивает измерение в системе сканирования с F-teta линзой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в [2] устройство, содержащее гальвосканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом.

Недостатком данного устройства является то, что дихроичными поворотными зеркалами возможно выделение области спектра излучения, посылаемого на пирометр, только в области слабого отражения зеркал гальвосканера и удаленной от волны излучения лазера, что приводит к ошибкам измерения вследствие сдвига изображения, формируемого F- teta линзой и объективом пирометра на входной диафрагме пирометра.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения, содержащее гальвосканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом.

С помощью поворотного зеркала с узкой спектральной полосой отражения лазерного излучения либо поворотного зеркала осуществляют ввод лазерного излучения в гальвосканер, а узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагают в полосе пропускания поворотного зеркала по обе стороны полосы отражения поворотного зеркала в ее непосредственной близости.

Устройство дополнительно содержит содержит поворотное зеркало с узкой спектральной полосой отражения на длине волны лазера и 100% коэффициентом отражения, оптически связанное с лазером и 2-канальным оптическим пирометром с объективом, причем пирометр регистрирует тепловое излучение поверхности в 2-х узких спектральных интервалах вблизи спектральной полосы отражения поворотного зеркала, либо поворотное зеркало имеет в центре эллиптическую область с покрытие со 100% отражением на длине волны лазера, а периферическая область зеркала обладает высоким пропусканием в области спектра вне полосы генерации лазера.

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом (фиг.1), где 1 - лазер, 2 - поворотное зеркало, 3 - гальвосканер, объектив, 4 - обрабатываемая поверхность, 5 - F-teta линза, 6 - диафрагма сканера, 7 - эллиптическая отражающая область, 8 - объектив пирометра, 9 - полевая диафрагма пирометра, 10 - световод, 11 - пирометр.

Устройство для измерения яркостной и цветовой температуры поверхности работает следующим образом. Излучение лазера 1 отражается поворотным зеркалом и вводится на зеркала гальвосканера 3 и с помощью F-teta объектива 5 фокусируется на поверхности обработки 4. При вращении зеркал сканера фокус лазера перемещается по поверхности 4. Изображение фокальной области строится на диафрагме пирометра 9 с помощью F-teta линзы и объектива пирометра 8. Пирометр 11 регистрирует тепловое излучение нагретой поверхности в узких спектральных участках вблизи линии излучения лазера. У поворотного зеркала на пропускание работает либо вся поверхность в случае применения так называемого Rugate Notch покрытия всей поверхности зеркала с очень узкой полосой отражения лазерного излучения, либо свободная от покрытия периферия поворотного зеркала, а лазерное излучение отражается центральной эллиптической областью с 100% коэффициентом отражения. Так как измерения проводятся на длинах волн вблизи линии генерации лазера, то хроматические абберации F-teta линзы будут приводить к пренебрежимо малым смещениям изображения на диафрагме пирометра при сканировании поверхности.

Таким образом, заявляемый способ и устройство обеспечивают измерение яркостной и цветовой температуры поверхности в области лазерного воздействия при ее сканировании с помощью гальвосканера с F-teta линзой с минимальной погрешностью при использовании серийной оптики.

Список литературы

1. Патент JP №2007190576 А.

2. Чивель Ю.А., Смуров И., Лаже Б.// Патент RU 2371704, 27.10.2009.

1. Способ измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения при сканировании поверхности с помощью гальвосканера с F-teta линзой, состоящий в регистрации теплового излучения поверхности в двух узких спектральных интервалах, отличающийся тем, что узкие спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности располагаются в спектральной полосе отражения зеркал гальвосканера по обе стороны полосы лазерного излучения в ее непосредственной близости.

2. Устройство для измерения яркостной и цветовой температуры поверхности в области воздействия лазерного излучения, содержащее гальвосканер с F-teta линзой и 2-канальный оптический пирометр с объективом, отличающееся тем, что дополнительно содержит поворотное зеркало с узкой спектральной полосой отражения на длине волны лазера и 100% коэффициентом отражения, оптически связанное с лазером и 2-канальным оптическим пирометром с объективом, причем пирометр регистрирует тепловое излучение поверхности в 2 узких спектральных интервалах вблизи спектральной полосы отражения поворотного зеркала.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что поворотное зеркало имеет в центре эллиптическую область с покрытием со 100% отражением на длине волны лазера, а периферическая область зеркала обладает высоким пропусканием в области спектра вне полосы генерации лазера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для бесконтактного неразрушающего исследования электрофизических характеристик материалов, в частности, к устройствам исследования их люминесцентных свойств.

Изобретение относится к медицине, а именно к спектроскопическому способу определения в реальном времени скорости абляции в сердечной ткани in-vivo. .

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет проводить измерение бриллюэновского сдвига частоты в зависимости от координат по длине волоконно-оптического чувствительного элемента.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к определению микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, к спектрометрии обнаружения паров органических веществ в составе воздуха, а также к области газового анализа для определения микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, к спектрометрии обнаружения паров органических веществ в составе воздуха, а также к области газового анализа для определения микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к определению микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля и управления технологическими процессами с применением лазеров, как-то сварки, селективной наплавки и селективного спекания-плавления, в том числе с использованием гальваносканеров.

Изобретение относится к технологии водообработки и анализу состава природных и сточных вод, конкретно к устройствам, которые можно использовать для контроля содержания растворенных и диспергированных в сточных водах примесей

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники, микро- и наноэлектроники и может быть использовано для определения профиля распределения концентрации носителей заряда в полупроводниковой квантово-размерной структуре

Изобретение относится к измерительному устройству для определения по меньшей мере одного параметра пробы крови, с проточной измерительной ячейкой (1), в которой размещен по меньшей мере один люминесцентно-оптический сенсорный элемент (ST, SO, SG), приводимый в контакт с пробой крови, с по меньшей мере одним источником (4) света для возбуждения люминесцентно-оптического сенсорного элемента и по меньшей мере одним фотодетектором (6) для приема излученного люминесцентно-оптическим сенсорным элементом люминесцентного излучения

Изобретение относится к технологии производства изделий, в которых в той или иной степени используется сшитый полиэтилен, который может быть использован при производстве электрических кабелей, труб для газоводоснабжения и др

Изобретение относится к способу измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали. Способ характеризуется тем, что включает следующие стадии: стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Ba или Sr и не вступают в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия; стадия 2: добавляют два растворимых в воде химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после чего изготавливают эталонный образец пленки покрытия; стадия 3: используют излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для возбуждения двух растворимых в воде химических веществ для получения характеристических спектров двух растворимых в воде химических веществ и, тем самым, определения толщины пленки покрытия эталонного образца; толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки, разницу между фактической толщиной пленки и измеренной толщиной пленки принимают за величину коррекции толщины; многократно проводят операции получения величин коррекции толщины, соответствующие измеренным толщинам пленки, в результате аппроксимации величин коррекции толщины и измеренной толщины пленки получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки и величиной коррекции толщины; стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения вещества и для получения, таким образом, измеренной толщины пленки, после чего используют выражение корреляционной функции для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия. В результате определения в режиме реального времени изобретение способно обеспечивать эффективное отслеживание толщины пленки и непрерывную оптимизацию процесса нанесения покрытия; с высокой точностью и без какого-либо неблагоприятного воздействия на адгезионные свойства, коррозионную стойкость и экологические характеристики пленки покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу люминесцентного определения тербия. Способ включает перевод тербия в люминесцирующее соединение с органическим реагентом. В качестве реагента используют 1,2-диоксибензол-3,5-дисульфокислоту (ДБСК) и в раствор люминесцирующего комплексного соединения тербия с ДБСК добавляют этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) в соотношении Тb:ДБСК:ЭДТА=1:1:1 при рН=12,0-13,0. Изобретение позволяет повысить чувствительность, селективность и точность анализа. 1 пр.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к люминесцентному способу определения самария. Способ включает перевод его в люминесцирующее соединение с органическим реагентом. В качестве органического реагента используют дифениловый эфир сульфосалициловой кислоты и приливают катионное поверхностно-активное вещество цетилпиридиний бромистый при следующем соотношении компонентов: Sm:ДЭСК:ПАВ=1:2:14 при рН=6,4. Изобретение позволяет повысить точность, чувствительность и селективность анализа. 1 пр.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении температуры поверхности в области лазерного воздействия. Спектральные линии регистрации теплового излучения поверхности пирометром и спектральные полосы регистрации теплового излучения поверхности видеокамерой и спектральные линии излучения источников подсветки располагаются в спектральной полосе пропускания гальвосканера по обе стороны спектральной линии лазерного излучения в ее непосредственной близости. Устройство содержит гальвосканер с линзой, оптический пирометр и видеокамеру с объективом, а также поворотное зеркало с эллиптической областью в центре с покрытием, имеющим 100% отражение на длине волны лазера, или эллиптическое отверстие, а периферическая область зеркала обладает или высоким пропусканием в области спектра вне полосы излучения лазера или широкополосным отражающим покрытием. Изобретение обеспечивает полный мониторинг поверхности в области лазерного воздействия с минимальной погрешностью при использовании серийной оптики. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к лазерному газовому анализу и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения концентрации молекулярного кислорода в воздушной атмосфере или произвольной смеси газов. Способ измерения концентрации кислорода в газовых смесях включает оптическое возбуждение молекул красителя по схеме записи динамических голографических решеток, тушение кислородом триплетных состояний этих молекул и измерение концентрации кислорода, причем измерение концентрации кислорода проводится по регистрации интенсивности и спектра излучения, генерируемого лазером с распределенной обратной связью, накачка которого осуществляется через записанную голографическую решетку. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности измерения концентрации кислорода в газовых смесях, а также дистанционности измерения концентрации молекулярного кислорода. 2 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии порошковых материалов, в частности к способам определения массовой доли кислорода в порошках металлов методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Способ заключается в подготовке пробы, получении атомно-эмиссионных спектров, идентификации кислорода по спектральной эмиссионной линии с длиной волны 777,19 нм. В качестве источника возбуждения атомно-эмиссионного спектра используют частотный двухимпульсный лазер на основе алюмоиттриевого граната, активированного неодимом, с длиной волны 1064 нм, с задержкой между импульсами, равной 5-10 мкс. Подготовку пробы осуществляют прессованием исследуемого материала с последующей обработкой поверхности образца лазером. При использовании изобретения суммарная относительная погрешность определения массовой доли кислорода в порошках металлов не превышает 15 масс.%; диапазон определения массовой доли кислорода в порошках металлов составляет от 0,1 до 10 масс.%. 3 пр., 1 табл.
Наверх