ЛАЗЕРНЫЙ ЦЕНТРАТОР ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ
LASER CENTRALISER FOR X-RAY EMITTER

Изобретение относятся к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий в различных отраслях машиностроения.
Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий лазер с двусторонним выходом излучения и два отражателя, первый отражатель установлен на пересечении оптических осей лазерного и рентгеновского пучков, второй - на оптической оси выхода излучения лазера из его второго торца, средство индикации расстояния от рентгеновского излучателя до объекта, две цилиндрические линзы, установленные на оси лазера перед его торцами, первая из которых может выводиться из лазерного пучка и заменяться на сферическую линзу, формирующую конический пучок света, адекватный по структуре пучку рентгеновского излучения и создающий на поверхности объекта изображение диска, по степени эллиптических искажений формы которого судят о перпендикулярности поверхности объекта оси рентгеновского пучка с возможностью ее количественной оценки с помощью шкал на экране монитора телевизионной системы, входящей в состав центратора [1].
Недостатки данного устройства - отсутствие цифрового отсчетного устройства в средстве индикации расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, что приводит к значительной субъективной погрешности дальномерного блока центратора, а также отсутствие средств спектральной селекции изображений лазерных полосок на объекте и общей его подсветки, что крайне важно при рентгенографировании в условиях пониженной освещенности, например, в вечернее время.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.
Для этого в лазерный центратор, содержащий корпус, в котором находятся лазер с двусторонним выходом излучения, два отражателя, первый из которых установлен на пересечении осей лазера и рентгеновского пучка, а второй установлен на оси лазера перед его вторым торцом с возможностью вращения относительно оси, проходящей через его центр перпендикулярно плоскости, образуемой осями лазера и рентгеновского пучка, две цилиндрические линзы, первая из которых расположена на оси лазера между ним и первым отражателем с возможностью ввода-вывода из лазерного пучка, а вторая установлена на оси лазера перед вторым отражателем, сферическая линза, устанавливаемая вместо первой цилиндрической линзы и формирующая конический пучок лазерного излучения, соосный с рентгеновским пучком, имеющий одинаковый с ним угол расхождения и используемый для оценки размера зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, а также перпендикулярности его поверхности оси рентгеновского пучка по степени эллиптичности светлого диска, формируемого этим пучком на объекте, светоделитель, установленный на оси лазера между первым отражателем и первой цилиндрической линзой под углом 45 градусов к этой оси перпендикулярно плоскости, образованной осями лазера и рентгеновского пучка, телекамера, оптическая ось, объектив которой совпадает с осью, проведенной из центра светоделителя перпендикулярно оси лазера и на экране монитора которой могут устанавливаться измерительные шкалы для количественной оценки размеров дефектов поверхности объекта и ее перпендикулярности к пучку рентгеновского излучения, дополнительно введен цифровой преобразователь поворотов второго отражателя в линейные перемещения, выполненный в виде жестко скрепленного со вторым отражателем рычага, перемещения которого регистрируются с помощью цифрового индикатора, измерительный щуп которого контактирует с рычагом в точке, находящейся на расстоянии r от оси его вращения, определяемой из соотношения R=2X/W, где W=1/2 (U1-U2), U1 и U2 - параллактические углы точки пересечения объекта с осью рентгеновского пучка для расстояний S1 и S2 от объекта до рентгеновского излучателя соответственно, U1=arctg (S1/B), U2=arctg (S2/B), B - расстояние от центра первого отражателя до оси вращения второго отражателя, Х - линейное перемещение щупа индикатора, соответствующее повороту рычага на угол W, X=(S1-S2)/к, к=1000 - коэффициент децимальной редукции шкалы индикатора, при котором его показания в миллиметрах численно соответствуют расстояниям от объекта до рентгеновского излучателя в метрах, перед объективом установлен с возможностью ввода-вывода интерференционный светофильтр, полоса пропускания которого совпадает с длиной волны лазера, на корпусе размещены источники света, угол излучения которых равен или превосходит угол поля зрения объектива телекамеры, оптические оси параллельны оси рентгеновского пучка, а мощность и спектр излучения выбираются с учетом специфики применения центратора в конкретных условиях.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлена схема центратора.
Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому прикреплен корпус 2, в котором расположены первый отражатель 3 из оргстекла, светоделитель 4, цилиндрическая 5 и сферическая 11 линзы, лазер 6 с двусторонним выходом излучения, вторая цилиндрическая линза 7, второй отражатель 8, рычаг 9, цифровой индикатор 10, телекамера 12 с монитором 13, интерференционный светофильтр 14, источник 15 подсветки объекта 16.
Фиг.2 поясняет работу цифрового индикатора расстояний от объекта до рентгеновского излучателя.
Как видно из фиг.2, при перемещении объекта от рентгеновского излучателя из минимального до максимального положения (расстояния S1 и S2 соответственно) соответствующие параллактические утлы U1 и U2 изменяются на величину W=U1-U2. При этом, как известно [2], для отклонения луча лазера на этот угол достаточно повернуть второй отражатель на угол W/2. Линейное перемещение луча лазера на поверхности объекта, находящегося на расстоянии S1 от рентгеновского излучателя, при этом может быть оценено приближенным равенством Д=S×W с учетом малости угла (W=3 угл.град, для реальных конструкций центраторов с характерными значениями параметров B=0,3 м, S=4-6 м). Для использования стандартного цифрового индикатора с линейной метрической шкалой, отградуированной в миллиметрах, очевидно, необходимо, чтобы величине Д в метрах соответствовало значение X в мм, численно ему равное. Для этого необходимо, чтобы X=Д/к=Д/1000. Необходимое значение R определяется при этом из выражения R=X/W, как это следует из анализа подобных треугольников АОВ и СОЕ.
Центратор работает следующим образом.
При выведенных из лазерного пучка линз 5 и 11 лазер 5 формирует на объекте 16 яркую точку, которая с помощью средств перемещения центратора совмещается с центром контролируемой зоны. Затем линза 11 вводится в лазерный пучок, и на мониторе наблюдают изображение светлого диска. Если он имеет эллиптичность, ее устраняют, совершая линейные и угловые перемещения центратора. В случае необходимости производят количественную оценку степени эллиптичности диска и/или размеров дефектов поверхности объекта с помощью измерительных шкал на экране монитора. После этого выводят линзу 11 и вводят первую цилиндрическую линзу. Наблюдают на мониторе изображения подвижной и неподвижной лазерных полосок и, вращая второй отражатель с помощью его привода (например, микровинтом, контактирующим с рычагом 9), добиваются совмещения полосок и снимают показания с дисплея цифрового индикатора, равные расстоянию от объекта до рентгеновского излучателя, выраженные в метрах. Затем приступают непосредственно к процедурам радиационного контроля.
Источники информации
1. Патент РФ 2250575. Лазерный центратор.
2. Справочник конструктора оптико-механических приборов, Панов В.А. и др.. Л., Машиностроение, 1980 г., 742 с.