УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Устройство для контроля светопрозрачных материалов
Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля как поверхностных слоев светопрозрачных листовых материалов, так и внутренних неоднородностей. При производстве листовых светопрозрачных материалов (стекло, оргстекло, пластмассы ) в процессе изготовления необходимо контролировать качество поверхностных и внутренних слоев материала.
Известно техническое решение по патенту РФ N2014586 от 10.12.90 М. кл. G 01 N 21/21 для определения распределения плотности вещества, являющееся наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемой полезной модели. В этом устройстве используются два пучка поляризованного электромагнитного излучения (зондирующий и возбуждающий) с пространственным перекрытием этих пучков под постоянным углом между ними. Информация о плотности материала получается на выходе анализатора поляризованного излучения. Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как позволяет контролировать только структуру внутренних, слоев материала и не позволяет контролировать структуру поверхностных слоев. Задачей полезной модели является расширение функциональных
возможностей за счет осуществления контроля не только внутренних слоев исследуемого материала, но и структуры поверхности при одновременном упрощении устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство, содержащее источник поляризованного излучения, исследуемый материал и приемник-анализатор, дополнительно содержит п-1 источников поляризованного излучения и 2п-1 приемников-анализаторов, а исследуемый материал выполнен в виде светопрозрачной плоскопараплельной пластины, причем, источники поляризованного излучения установлены с шагом Н, равным диаметру пятна, образованного источником поляризованного излучения на поверхности пластины, вдоль верхней линии контроля , перпендикулярной направлению перемещения исследуемой пластины, с другой стороны верхней линии контроля симметрично каждому из п источников поляризованного излучения в плоскости падения зондирующего излучения размещены по два из 2п приемников-анализаторов, причем первый из них оптически связан с отраженным от верхней поверхности пластины лучом, а второй- с лучом, отраженным от нижней поверхности, при этом расстояние S между парой приемникованализаторов связано с толщиной пластины d, величиной угла падения
2
a и показателем преломления материала пластины «. следующей
зависимостью 5 «fsm2a
уИт
при этом каждый из приемников-анализаторов содержит поляризационный фильтр, оптически связанный с фотоприемником, выход которого соединен с последовательно соединенными селективным усилителем, детектором, аналого-цифровым преобразователем, двухпозиционным коммутатором, блоком оперативной памяти, блоком вычитания, второй вход которого соединен со вторым выходом двухпозиционного коммутатора, блоком сравнения, вюрой вход которого подключен к выходу блока установки уровр1я качества поверхности, и индикатором, а также содержит блок синхронизации , выход которого подключен ко входам синхронизации аналого-цифрового преобразователя, двухпозиционного коммутатора и блока оперативной памяти.
Кроме того, поставленная задача решается тем, что источник поляризованного излучения выполнен в виде последовательно соединенных источника электромагнитного излучения, модулятора интенсивности, поляризационного модулятора, причем, второй вход модулятора интенсивности подсоединен к выходу генератора переменного напряжения с частотой Q, а также тем, что источник электромагнитного излучения выполнен в виде лазера.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема контроля листовых светопрозрачных материалов, на фиг.2 показан разрез по А-А фиг.1 , на фиг.З приведена структурная схема приемника-анализатора, на фиг.4 пример реализации источника поляризованного излучения.
В соответствии с фиг.1 устройство содержит п источников поляризованного излучения 1,.--1„ исследуемый материал, выполненный в виде светопрозрачной плоскопараллельной пластины 2 и 2п приемников-анализаторов 3, ...3„ и 4i...4. Источники поляризованного излучения 1,...1„установлены вдоль верхней линии контроля 5, перпендикулярной направлению возможного перемещения пластины 2 с шагом Н , равным диамегру пятна, которое может быть создано источником излучения на поверхности пластины 2, причем, оптические оси источников li-.-l размещены в плоскостях
перпендикулярных поверхностям пластины 2 и верхней и нижней линиям контроля 5 и 6 и составляют с нормалями к поверхностям пластины 2 угол а, с другой стороны верхней линии контроля 5 симметрично каждому из п источников излучения 1,...1„ в тех же плоскостях размещаются по два из 2п приемников-анализаторов 3,, , 4„, причем, их оптические оси составляют углы а с нормалями к поверхности штоскопараллельной пластины 2 , при этом расстояние 5 между парой приемников-анализаторов связано с
толщиной пластины d , величиной угла падения а и показателем преломления материала пластины , следующей зависимостью
„ d&m2a
I . . -,
«2 S Of
В соответствии с фиг.З каждый приемник-анализатор 3,, 4,... 3„, 4„ содержит поляризационный фильтр 7, оптически связанный с фотоприемником 8, выход которого соединен с последовательно включенными селективным усилителем 9, детектором 10, аналогоцифровым преобразователем 11, двухпозиционным коммутатором 12, блоком оперативной памяти 13, блоком вычитания 14, второй вход которого соединен со вторым выходом двухпозиционного коммутатора 12, блоком сравнения 15, второй вход которого подключен к выходу блока установки уровня качества поверхности 17, блок синхронизации 18 , выход которого подключен ко входам синхронизации аналогоцифрового преобразователя И, двухпозиционного коммутатора 12 и блока оперативной памяти 13.
В соответствии с фиг.4 блоки 1,... 1„ - источники поляризованного излучения содержат последовательно соединенные источник электромагнитного излучения 19, модулятор интенсивности 20, поляризационный модулятор 21, причем, второй вход модулятора
5
интенсивности 20 подсоединен к выходу генератора переменного напряжения с частотой Q 22.
Устройство работает следующим образом. Устройство содержит п идентичных каналов, поэтому опишем работу одного канала. Поляризованное излучение источника 1, направляют под углом а к нормали поверхности пластины 2. В результате взаимодействия с пластиной 2 это излучение расщепляется на два луча А и В, первый из которых А отражается от верхней плоскости пластины 2 под углом а к нормали поверхности пластины N и поступает на вход первого приемника-анализатора 3, .Второй луч В проходит внутрь пластины 2 под углом J и отражается от нижней поверхности пластины 2 на нижней линии контроля пластины 6 под углом Y к нормали поверхности пластины F и после преломления на верхней поверхности пластины выходит под углом а к нормали поверхности пластины М и поступает на вход второго приемника-анализатора 4,. Излучение первого луча А поступает на вход поляризационного фильтра 7, согласованного с пространственной ориентацией плоскости поляризации отраженного от верхней поверхности пластины излучения., и после анализа это излучение поступает на вход фотоприемника 8, который преобразовывает световой сигнал в электрический. Электрический сигнал усиливается селективным усилителем 9 с максимальным коэффициентом усиления на частоте Q и детектируется детектором 10. Постоянное напряжение, полученное на выходе
детектора 10 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 11, на выходе которого получается цифровой код. При подаче синхронизирующего импульса с выхода блока синхронизации 18 этот код переносится в двухпозиционный коммутатор 12, с первого выхода которого он поступает в блок оперативной памяти 13 и хранится в виде опорного кода до прихода следующего синхронизирующего импульса. Когда зондирующее излучение попадает на участок верхней или нижней поверхности пластины 2 с дефектом ( изменение величины шероховатостей поверхностей или неоднородности материала внутри пластины), излучение деполяризуется и на выходе поляризационного фильтра 7 первого или второго приемника-анализатора 3, или 4, соответственно интенсивность выходного излуения уменьшается, что приводит к уменьшению величины напряжения на выходе детектора 10 и изменению цифрового кода на выходе аналого-цифрового преобразователя И. Этот код через второй выход двухпозиционного коммутатора 12 поступает на второй вход блока вычитания 14 и полученный код разности поступает на первый вход блока сравнения 15, в котором он сравнивается с кодом поступающим с выхода блока установки уровня качества поверхности 17. В случае, когда этот код отличается от кода, соответствующего установленному уровню качества поверхности , блок сравнения 15 вырабатывает сигнал.
7 который включает индикатор дефекта 16. Второй приемник-анализатор
работает аналогично вышеописанному.
Техническое преимуществозаявляемой полезной модели
заключается в том, что один источник поляризованного излучения осуществляет контроль верхней и нижней поверхностей пластины, а также и внутренних слоев, что существенно расщиряет функциональные возможности этого устройства и упрощает схему реализации устройства.
8