Способ измерения геометрических параметровстеклянных труб или стекловолокна впроцессе вытяжки

 

Союз Советски к

Социапистическик

Респубики (ii)836518 (61 ) Дополни тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено,12. 01. 79 (2I ) 2720045/23-40 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5I)N. Кл.

G 0l В ll/08

Гееударстзеинмй комитет

СССР

Опубликовано 07. 06. 81 бюллетень М 2 1 по делам изобретений и открытий (53) УДК5Э1.7 l5. .27(088.8) Дата опубликования описания 09.06.8l

А. В. Цедик, Ю. Б. Тикунов, В. M. Фи

П. С. Юров, Ю. Г. Аникиев, В. А. Пет ов,,Д ",.Ц» и P. М. Галиулин с (72) Авторы

° изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

IIAPAMETP0B СТЕКЛЯННЫХ ТРУБ

ИЛИ СТЕКЛОВОЛОКНА В ПРОЦЕССЕ ВЫТЯЖКИ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения наружного и внутреннего диаметров труб или волокон из стекла, кварца и прозрачной пластмассы и толщины их стенки (оболочки).

Известен способ измерения геометрических параметров стеклянных труб или стекловолокна в процессе вытяжки jl), заключающийся в том, что плоскость симметрии цилиндрического элемента, проходящую через цилиндрическую образующую, наклоняют к оси измеряемости стекловолокна на угол, не менее и не более 70, а апертурный угол в этой плоскости составляет 10-90

Недостатками этого способа являются зависимость результата измерений от локальных изменений показателя преломления измеряемого изделия, от состояния его наружной и внутренней поверхностей, а также сложность регистрации диаметров, поскольку зависи мость между регистрируемым параметром (шириной интерференционной полосы)и измеряемым геометрическим параметром изделия нелинейна.

Известен способ измерения геометрических параметров стеклянных труб илн стекловолокна (2), заключающийся в том, что между осветителями и измеряемым изделием устанавливают экран так, что он закрывает от осветителей дальнюю по отношению к объективу половину измеряемого изделия.

Недостатком этого способа является то, что при случайных смещениях измеряемого изделия возникают световые помехи в плоскости анапнза, снижакацие точность измерений.

Известен способ измерения геометрических параметров стеклянных труб или стекловолокна в процессе вытяжки P), заключающййся в том, что формируют узкий световой пучок и направ- . ляют его на измеряемое изделие под углом 9= 45-75о к плоскости попереч3 83 ного сечения изделия, в плоскости анализа сканируют световые сигналы, сформированные четырьмя световыми пучками, отраженными от наружной и внутренней поверхностей измеряемого изделия,.и преобразуют их в электрические сигналы, по которым определяют наружный и внутренний диаметры изделия и толщину его стенки (оболочки). При этом узкий пучок лучей формируют параллельным и плоским.

Недостатком этого способа является то, что при смещениях изделия относительно оси падающего на него узкого светового пучка возникают погреш,ности измерения .геометрических параметров изделия в результате проявления его фокусирующих свойств, поскольку измеряемое иэделие представляет собой выпуклое цилиндрическое зеркало.

Целью изобретения является повышение точности измерений геометрических параметров изделий.

Пос,явленная цель достигается тем, что формируют узкий световой пучок и направляют его на измеряемое изделие под углом Ч= 45-75 .к плоскости поперечного сечения изделия, в плоскости анализа сканируют световые сигналы, сформированные четырьмя световыми пучками, отраженными от внешних и внутренних границ измеряемого иэделия, и преобразуют их в электрические сигналы, по которым определяют наружный и внутренний диаметры изделия и толщину его стенки (оболочки). При этом для формирования узкого светового пучка предварительно направляют на измеряемое изделие параллельный плоский световой пучок перпендикулярно к его образующей и ограничивают но апертуре образовавшийся за измеряемым изделием световой пучок до параксиального светового пучка.

6518 4 визны в точке О расположен от объектива 4 на расстоянии f. = R- + f, где

R — радиус сферического отражателя 6, a fz> — фокусное расстояние объекти5 ва 4. Оптическая ось сферического отражателя 6 расположена в плоскости, проходящей через оптическую ось объектива 4 и ось симметрии щелевой диафрагмы 5, параллельную длинной стороне ее щели. При этом оптическая ось сферического отражателя 6 параллельна оптической оси объектива 4 и смещена относительно нее в плоскости расположения этих оптических осей

15 на расстояние h .

Существо способа заключается в следующем.

Перед измерениями устанавливают измеряемое изделие 7 вблизи передней

2о фвкальной плоскости объектива 4 таким бразом, что его образующая становитя перпендикулярной длинной стороне щели 8 в экране 3 и параллельной длинной стороне щели диафрагмы 5. Выбира25 ют величину смещения оптических осей объектива 4 и сферического отражателя 6 -Ь = - 1-, где Ч = 45-75

„2. Ob o задаваемый угол падения узкого светового пучка к плоскости поперечного се30 чения измеряемого изделия. Фотоприемник 1 размещают в плоскости анализа.

Затем от осветителя 2 направляют на измеряемое изделие 7 перпендикулярно к его образу1ощей параллельный све35 товой пучок с диаметром сечения, равным, например, 2-3 внешним диаметрам измеряемого изделия 7 (зависит от диаметра измеряемого иэделия 7 и диапазона его колебаний в процессе вытяжки). Этот световой пучок ограничивают по сечению экраном 3 вдоль образующей измеряемого изделия 7.

Измеряемое изделие 7, действуя как оптический элемент (цилиндрический

На фиг. 1, 2 представлена схема устройства (в двух проекциях), реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит фотоприемник 1 сканирующего типа и последовательно расположенные осветитель 2, экран 3, объектив 4, щелевую диафрагму 5 и сферический отражатель 6. При этом в качестве осветителя 2 использован колпиматор, который расположен соосно с экраном 3, объективом 4 и щелевой диафрагмой 5, установленной в задней фокальной плоскости объектива 4. Сферический отражатель 6 с центром криобъектив), преобразует часть падающего на него параллельного светового пучка в световой пучок с цилиндрическим волновым фронтом 5. Образовавшийся за измеряемым изделием 7 этот световой пучок ограничивают диафрагмой 5 по апертуре до параксиального светового пучка.

С помощью сферического отражателя 6 и объектива 4 направляют сформированный параксиальный световой пучок на измеряемое изделие 7 под углом

М= 45-75о к плоскости поперечного сечения изделия 7.

5 8365

В плоскости анализа сканируют фотоприемником 1 световые сигналы (рефлексы), сформированные четырьмя световымии пучками, отраженными от наружной и внутренней поверхностей измеряемого изделия 7, и преобразуют их в электрические сигналы (последовательность четырех коротких импульсов), по которым определяют наружный и внутренний диаметры измеряемого изделия 7 1р и толщину его стенки. Например, временные интервалы между первым и вторым импульсами, а также между третьим и четвертым импульсами соответст,вуют толщине стенки (оболочки) изме- 1з ряемого изделйя 7, временной интервал между первым и четвертым импульсами соответствует наружному диаметру изделия, временной интервал между вторым и третьим импульсами соответству- щ ет внутреннему диаметру изделия.

В предлагаемом способе узкий (параксиальный) световой пучок при любых смещениях измеряемого иэделия 7 падает.наклонно постоянно к одной и той 2s же образующей, например образующей, наиболее приближенной к объективу 4.

В этом случае исключены фокусирующие свойства измеряемого изделия, а область тени, сформированная измеряемымзО о иэделием 7, как экраном на пути параллельного светового пучка, и вторично направляемая на измеряемое изделие, является наиболее резкой.

Предлагаемый способ реализован в цеховых условиях на машине для вытяжки стеклянных и кварцевых труб при наружном диаметре трубы 1,010,0 мм, толщине стенки трубы 0,22 мм, амплитуде вибраций трубы 2-3 4о внешних диаметра трубы. При этом

l8 6 относительная погрешность измерения не превышала Д = 0,5Х. формула изобретения

Способ измерения геометрических параметров стеклянных труб или стекловолокна в процессе вытяжки, заключающийся в том, что фомируют узкий световой пучок и направляют его на иэмео ряемое изделие под углом ф 45-75 к плоскости поперечного сечения иэделия, в плоскости анализа сканируют световые сигналы, сформированные четырьмя световыми пучками, отраженными от наружной и внутренней поверхностей измеряемого изделия, и преобразуют их в электрические сигналы, по которым определяют наружный и внутренний диаметры изделия и толщину его стенки (оболочки), отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений геометрических параметров, для формирования узкого светового пучка предварительно направляют на измеряемое изделие параллельный плоский световой пучок перпендикулярно к его образующей и ограничивают IIQ апертуре образовавшийся за измеряемым изделием световой пучок до параксиального свето вого пучка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 532000, кл. G 01 В 9/02, 23.11.76.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 511519, кл. 6 01 В 11/08, 15.09.76.

3. Харазов В.Г. Автоматизация высокотемпературных процессов. "Энергия", 1974, с. 85-88. о

8365!8

Составитель А. Харитонов

Редакто Братчикова Техред 3.Фанта Корректор Н. Бабинец

Заказ 3099/33 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж"35, Раушская наб., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4