Измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (611 Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 21.10.75 (21) 2184871/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.03.77. Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 06.06.77 (51) М. Кл.

С 01 В 11/02

Государственный комитет

Сонета а1ииистрав СССР оа делам иаооретений и открытий (53) УДК 531.715.2 (088.8) В. А. Траутман, Q. К. Саттаров и С. С. Сафиулина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЬЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ

РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ СТЕКЛОВОЛОКНА

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к приборам бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна, и может быть применено для измеренич сечений любой формы стержней, нитей и проволоки при автоматическом управлении процессом их изготовления.

Известна измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бес- 1р контактного контроля размера сечения стекловолокна, стержней и проволок, содержащая последовательно расположенные источник света, конденсор, модулируюшее устройство, объектив и фотоприемник (11.

В известной измерительной головке качестве модулируюшего устройства используют либо развертывающий диск, прозрачный вдоль сдвоенной спирали Архимеда (первый вариант устройства), либо полый цилиндр, по 20 образующей которого имеются несколько прорезей (второй вариант устройства) .

Однако известная измерительная головка сложна в изготовлении, особенно сложным является изготовление развертываюшего мо- 25 дулируюшего устройства. Большую трудность вызывает также обеспечение на развертываюшем диске равномерности ширины спирали

Архимеда (в первом варианте устройства) и равномерности ширины прорезей по образуюшей попого цилиндра (во втором варианте устройства), а также равномерности ширины шелевой диафрагмы. Кроме этого, известная измерительная головка имеет большие габаритные размеры, что не допускает их установку на тракте вытяжки стекловолокна, идущего на изготовление световодов.

11елью изобретения является упрошение конструкции, сокращение габаритных размеров и повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительной головке модулируюшее устройство выполнено в виде двух соосно расположенных и синхронно вращаемых шестерен с осевыми отверстиями и с перпендикулярно расположенными осям этих отверстий пазами, двух призм — ромбов типа БС вЂ” Оо, установленных одна против другой в пазах шестерен так, что входная отражаюшая поверхность первой призмы и выходная отражающая поверх551501 ность второй призмы образуют с осыв отверстий шестерен угол 45, а между собой угол

9Ро

На фиг. 1 изображена измерительная головка фотоэлек-..ронного прибора, общий вид; на фиг. 2 дан график,пояснякший процесс модуляции светового потока эталонной и контролируемой нитями, осуществляемый прибором.

Измерительная головка (см фиг. 1) содержит привод 1, которыйприпомошимуфты 2 39 соединен с блоком шестерен 3, находящихся в зацеплении с шестернями 4, имеющими осевые отверстия и лазы для установки в них призм — ромбов (типа БС вЂ” Оо) 5. Источник света 6 расположен на геометричес- )(5 кой оси вращения шестерен 4 и укреплен иа неподвижном корпусе головки (на чертеже не показан). Конденсор 7 и объектив

8 устаиовле ы противоположно перед входиы.и,.:;гверстиями шестерен 4.. Йве приз- 20 ми. — ромб 5 укреплены в пазах шестерен так, что первая отражающая грань одной призмы обращена в сторону источника света 6,находятся на геометрической оси врашения шестерен 4 и наклон этой г„ сос- И тавляеr с осью вращения шестерен 4 угол, равный 45о, а вторая ее отражающая грань обраше.IQ. в сторону противоположно расположенной отражающей грани второй гризмы.

Углы наклонов обеих отражающих поверхнос- 30 тей призм составляют общий угол 90о. Вто рая жа отражающая грань второй призмы 5 обраи;ена в сторону фотоприемника 9, находится на геометрической оси вращения шестерен 4 и угол ее наклона составляет с

85 осью врашен и шестерен угол 45 о

Светочувствительная площадка фотоприемника 9 также находится на геометрической ос и вращения шес терен 4, а с ам фотоприемник укреплен .на .неподвижном корпусе головки. Эталонное стекловолокно 10 растянуто в зазоре между двумя шестернями

4 так, что ось симметрии его пересекает геометрическую ось вращения шестерен и образует с осью симм .трии измеряемого о стекловолокна 10 угол 90, которое также проходит в зазоре между двумя шестернями

4 и пересекает их геометрическую ось вращения.

Гаоотает предлагаемая измерительная

50 головка фотоэлектронного .. ибора следующим образом.

Привод 1, вращающийся с постоянной заданной скоростью, через муфту 2 и блок шестерен 3 приводит в синхронное вращение две шестерни 4, имеющие осевые отверстия и укрепленные в их лазах призмы — ромб 5.

Расходящийся световой поток от источника света 6, который находится на геометрической оси вращения шестерен 4, пройдя через @ собирающую линзу — конденсор 7, преобразующую расходящийся пучок света в параллельный попадает через осевые отверстия шестерен 4 на отражающую грань первой призмы — ромб 5, которая также находится на геометрической оси вращения шестерен

4, а угол ее наклона образует с осью вращения шестерен угол, равный 45 . Параллельный световой пучок, отразившись от этой отражающей грани, проходит сквозь призму и при помощи второй ее отражающей грани попадает на противоположно расположенную отражаюцг;ю грань второй призмы. При этом световой пучок пересекается при вращении шестерен 4 поочередно измеряемым и эталонным стекловолокнами, находящимся в за— зоре между вращающимися шестерчями с призмами, Таким образом, модулированный световой поток, пройдя сквозь вторую призму, отразившись от ее второй отражающей грани и пройдя сквозь осевые отверстия шсс терен 4,собирается линзой-объективом 8 и фокусируется на светочувствительной площадке фотоприемника 9, которая также расположена на геометрической оси вращения шестерен

4. Ввиду того, что источник света 6, конденсор 7, объектив 8 и фотоприемник 9 расположены на одной геометрической оси полых шестерен 4, световой пучок при синхронном вращении призм 5 остается неподвижным относительно светочувствительной площадки фотоприемника 9. В результате синхронного вращения призм 5 отрезок ВС хода лучей описывает цилиндрическую поверхность, радиус которой равен АВ = CQ.

За один оборот призм 5 световой пучок ВС дважды гересекает жестко закрепленные в корпусе прибора. эталонное стекловолокно 10 и дважды — протягиваемое измеряемое волокно 11. Измеряемое стекловолокно 11 и эталонное волокно 10 расположены в двух взаимно перпендикулярных диаметральных секущих плоскостях цилиндрической поверхности, описываемой отрезком ВС.

На фиг. 2 дан график, поясняющий процесс модуляции светового потока эталонной и контролируемой нитями, осуществляемый данной конструкцией, где Ф вЂ” полный световой поток, падающий на светочувствительную площадку фотоприемника;

А ф, — величина светового потока, перекрываемая контролируемой нитью, когда она находится в зоне светового луча СВ, падающего на ФЗ;

А ф — величина светового потока, э перекрываемая эталонной нитью, когда она находится в зоне светового луча СВ, падаю щего на ФЭ;

551501

Т вЂ” время, за которое ось мотора совершает один оборот; — длительность импульса, соответствующая времени, в течение которого контролируемая нить пересекает световой пучок.

В момент, когда какое — нибудь стекловолокно находится в зоне светового луча

СВ, световой поток Ф, падающий на фотоприемник, будет ослаблен на величину лФ 10 к ипи А Фэ в зависимости от того, какое из двух волокон пересекается лучом (см. фиг, 2). йдя удобства описания процесса модуляции назовем провалы, показанные на фиг. 2, импульсами оспабления светового 15 потока. йлительность импульсов f < ипи зависит от скорости вращения призм в размере сечения стекловолокна. Величина импульса, т. е . глубина модуляции светового потока, зависит от размера сечения 20 стекловолокна. При модуляции полного светового потока Ф стекловолокнами, с размером сечения значительно меньшим, чем ширина светочувствительной площадки фотоприемника, изменение размера сечения 25 стекловолокон мало впияет на длительность импульсов и сильно влияет на величину. При модуляции потока Ф стекловолокнами, размер сечения которых равен или больше ширины светочувствительной площадки фото- 30 приемника, величина импульса остается постоянной, а изменяется только его длительность. Следовательно, при измерении размера сечения стекловолокна изменяется площадь импульса. В течение периода Т, равного 05 времени одного оборота призм, на электронный усилитель поступают поочередно четыре электрических импульса, два от эталонного волокна и два от измеряемого стекловолокна.

Йалее электрические сигналы поступают в электронный блок прибора (на чертеже не показан), выполненный например, по дифференциальной схеме, и на выходе которого получаем электрический сигнал, пропорциональный разности размеров сечения эталонного и измеряемого волокна.

Форм ула изобретения

Измерительная головка фотоэлектронного прибора для автоматического бесконтактного контроля размера сечения стекловолокна., содержащая последовательно расположенные источниксвета, конденсор, модулнруюшее устройство, объектив и фотоприемник,отличающаяся тем,что, с целью упрощения конструкции, сокрашения габаритных размеров и повышения точности контроля, модулирующее устройство выполнено в виде двух соосно расположенных и синхронно вращаемых шестерен с осевыми отверстиями и с перпендикулярно расположенными осям этих отверстий пазами, двух призм-ромбов типа БС-Оо, установленных одна против другой в пазах шестерен так, что входная отражающая поверхность первой призмы и выходная отражающая поверхность второй призмы образуют с осью отверстий шестерен угол 45о, а между собой— угол 90о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки:

1. Зарезанкова Г. Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размера проката, "Металлургиздат, 1962, 49-64.

551501 фиг. Z

Составитель Лобзова

Редактор Т, Ша ова Техред Н. А щрейчук Корректор И. Ного

Заказ 112/20 Тираж 882 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам. изобретений и открытий

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

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