УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ РАЗВЕРТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к телевизионной микроскопии и может использоваться в криминалистике при проведении трасологических экспертиз стреляных пуль и гильз стрелкового оружия и создания банка данных пулегильзотек.
Известно устройство для получения изображения развертки цилиндрических тел (Свидетельство на полезную модель №18203, опубл. 27.05.2001 г.), содержащее оптическую телевизионную систему с механизмом перемещения параллельно оси цилиндрического объекта, который также снабжен механизмами поворота и перемещения вдоль оптической оси. Механизмы перемещения содержат пары «винт-гайка», преобразующие вращательное движение в поступательное и муфты с эластичными элементами, что обуславливает легкость монтажа устройства, исключает высокие требования к соосности и возникновение люфтов при повороте. Однако достаточно трудоемким является подбор и выравнивание сцепления между элементами муфт с эластичными элементами, а также подбор жесткости последних, чьи физико-химические свойства со временем меняются. В связи с этим наступает скачкообразность поворота и передвижений, и как следствие, потеря точности позиционирования при съеме изображения поверхности объекта.
Этот недостаток проявляется в мозаичности изображения развертки боковой поверхности объекта, сдвигу слоев и т.п., что приводит к потере информативности идентификационных признаков исследуемых баллистических объектов и, соответственно, достоверности выводов криминалистической экспертизы.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели и принятым за прототип является устройство для получения изображений развертки поверхностей, близких к цилиндру или к плоскости (Патент РФ №2212651, опубл. 20.09.2003 г.). Это устройство содержит блоки обработки и управления, связанные со снабженными шаговыми двигателями и средствами передачи усилия механизмами поворота и перемещений объекта и съемочной оптической телевизионной системы, а также системы автофокусировки, снабженной осветителем со щелевой диафрагмой, с помощью которого на поверхность объекта проецируется световой штрих. При нахождении снимаемой части поверхности в плоскости фокусировки этот штрих занимает в поле зрения телевизионной системы постоянное, заранее известное положение. Во время съемки деформированных цилиндрических объектов текущий радиус участка поверхности меняется, и положение светового штриха может быть выше или ниже его положения в плоскости фокусировки. При переходе с одного кадра на другой, когда
текущие радиусы существенно отличаются, возникает ситуация при которой световой штрих оказывается на границе поля зрения телевизионной камеры или вне его. В подобных случаях фокусировка становится затруднительной или вообще невозможной. Это является недостатком прототипа. Кроме того, в прототипе сохраняется недостаток аналога, свойственный использованию муфт с эластичными элементами.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является упрощение сборки устройства и снижение искажений в изображении исследуемых поверхностей.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в увеличении допуска к несоосности элементов, устранении люфтов и расширении пределов возможных деформаций проверяемых объектов.
Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения изображения развертки цилиндрической поверхности, состоящем из блоков обработки и управления, связанных посредством шаговых двигателей с механизмом поворота вокруг оси цилиндрического объекта и механизмами преобразования вращательного движения в поступательное перемещение оптической съемочной телевизионной системы параллельно оси цилиндрического объекта и его перемещение вдоль оптической оси съемочной
системы, содержащими средства передачи усилия механизмов перемещения, выполненных в виде муфт, а также с системой автофокусировки, снабженной вместе с механизмом перемещения объекта осветителем со щелевой диафрагмой, укрепленным на съемочной системе в плоскости ее смещения и создающим в заданном месте поверхности объекта параллельный основанию цилиндра световой штрих, средства передачи усилия механизмов перемещения выполнены в виде шарнирных муфт, причем в механизмах преобразования вращательного движения в поступательные, реализованных парами «винт-гайка», гайкой является ведущий элемент каждой из этих муфт. В систему автофокусировки включен второй осветитель со щелевой диафрагмой, который укреплен в плоскости расположения первого симметрично относительно оптической оси. В шарнирных муфтах внутренние крестовины заменены внешними кольцами, снабженными четырьмя попарно расположенными на пересекающихся под прямым углом в центре шарнира осях втулками. Являющийся гайкой элемент каждой из шарнирных муфт сопряжен с ее ведомым элементом пружиной с функцией возвращения этих элементов в исходное положение. Оси осветителей со щелевыми диафрагмами образуют с осью цилиндрического объекта угол α=25÷28°.
Использование шарнирных муфт (их также называют шарнирами Гука - «Большая Советская Энциклопедия» или
механизмами универсального шарнира - И.И.Артоболевский «Теория механизмов и машин» Гос. Изд. Технико-теоретической литературы, М. 1953 г.) вместо муфт с эластичными элементами в качестве средства передачи усилий в механизмах перемещения с одновременной реализацией пары «винт-гайка» обеспечивает практическое отсутствие люфтов, снижает требования к точности сборки устройства и упрощает ее, а допустимая несоосность может достигать десятых долей миллиметров. В то время как в случае применения муфт с эластичными элементами несоосность не должна превышать сотые доли миллиметра. Одновременное применение двух осветителей со щелевой диафрагмой позволяет расширить диапазон измерения степени возможных сильных деформаций цилиндрической поверхности и исключить риск отказа системы фокусировки.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой представлена блок-схема предлагаемого устройства. Оно состоит из блоков управления 1 и обработки 2, соединенных с тремя шаговыми двигателями 3, 4 и 5. Объект 6 установлен с возможностью поворота вокруг своей оси с помощью двигателя 4 и поступательного перемещения вдоль оптической оси 7 телевизионной съемочной системы 8 в объектодержателе 9, который механически связан с шаговым двигателями 3 через муфту 10. Телевизионная съемочная система 8 также механически связана с шаговым двигателем 5 через муфту 11. Муфты 10 и 11
выполнены в виде шарнирных, которые, в наиболее распространенном случае, представляют собой два вилкообразных звена, способных передавать друг другу вращение посредством крестовины, противоположные концы которой являются перекладинами, соединяющими концы вилок (см. И.И.Артоболевский «Теория механизмов и машин» Гос. Изд. Технико-теоретической литературы, М. 1953 г., стр 426). Однако в предлагаемом устройстве каждая из шарнирных муфт 10 и 11 преобразована (вывернута) заменой внутренней крестовины внешним кольцом с четырьмя втулками, которые попарно расположены на концах двух взаимноперпендикулярных диаметрах кольца.
Ведущие валы шарнирных муфт 10 и 11 жестко закрепленные с валами шаговых двигателей 3 и 5 выполнены с резьбой, которой соответствует резьба в ведущих элементах шарнирных муфт. На съемочной системе 8 в плоскости ее перемещения параллельно оси цилиндрического объекта симметрично относительно оптической оси 7 закреплены осветители 12 со щелевыми диафрагмами, которые могут проецироваться на поверхность объекта в виде светового штриха параллельно основанию цилиндра. Во избежание перекосов при работе механизмов перемещения ведущие и ведомые элементы каждой из шарнирных муфт 10 и 11 для их возвращения в исходные положения сопряжены пружиной.
Устройство работает следующим образом. После установки объекта 6 в объектодержателе 9 системой автофокусировки, состоящей из блока управления 1, шагового двигателя 3, шарнирной муфты 10 и выхода съемочной телевизионной системы 8, соединенного с узлом анализа качества фокусировки блока обработки 2, позиционируется исходное положение объекта 6 с наилучшим его изображением. Позиционирование происходит по световым штрихам на поверхности объекта 6 от осветителей 12. Съемка изображения кольцевого пояса поверхности объекта 6 выполняется в пошаговом режиме с помощью шагового двигателя 4 поворотом объекта 6 и его перемещением вдоль оптической оси 7 в соответствии с результатом функционирования системы автофокусировки с помощью двигателя 3 и шарнирной муфты 10. Для снятия изображения другого кольцевого пояса включается шаговый двигатель 5, и посредством шарнирной муфты 11 происходит смещение съемочной системы 8 параллельно оси объекта 6. Так последовательно, перемещая оптическую ось 7 параллельно оси объекта 6 и «сшивая» изображения кадров, получают изображения развертки ряда кольцевых поясов, соединив которые получают полное изображение объекта 6. При вмятинах и деформациях цилиндрической поверхности объекта 6 фокусировка нарушается, световые штрихи от осветителей смещаются, но благодаря наличию двух осветителей 12 и, как
показали многочисленные опыты, ориентации их осей к оси объекта под углом в пределах 25°÷28° в поле зрения телевизионной камеры всегда находится хотя бы один световой штрих. Снова замыкается цепь обратной связи с блоком обработки 2 и шаговым двигателем 3, происходит перемещение объекта 6 вдоль оптической оси 7, и фокусировка восстанавливается.
Таким образом, благодаря наличию двух световых штрихов от двух осветителей 12 на поверхности объекта 6, становится возможным четкая фокусировка при сильно деформированных участках поверхности. Совмещение же функций расширения диапазона допустимой несоосности и преобразования вращательного движения в поступательное с помощью шарнирных муфт 10 и 11 и применение их ведущих элементов в качестве гайки, при реализации пары «винт-гайка», упрощает устройство, его сборку и работу.