RU19322U1 - Волоконно-оптический преобразователь - Google Patents

Abstract

Волоконно-оптический преобразователь, содержащий источник излучения, фотоприемник, подводящий световод, выполненный в виде единичного волокна, входной торец которого оптически сопряжен с источником излучения, собирающий световод, выполненный из отдельных волокон, расположенных так, что их входные торцы размещены в плоскости выходного торца подводящего световода с образованием общего торца, а выходные торцы сопряжены с фотоприемником, отличающийся тем, что волоконно-оптический преобразователь дополнительно снабжен фотоприемниками, количество которых соответствует числу волокон в собирающем световоде, причем входные торцы волокон собирающего световода размещены взаимно перпендикулярными рядами и выходные торцы каждого волокна сопряжены с отдельным фотоприемником.

Description

Волоконно-оптический преобразователь

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для послеоперационного оптического контроля деталей с прерывистой поверхностью после обработки на шлифовальных станках. Контролируемыми деталями могут быть изделия с малой протяженностью выступов: шлицевые валы, шестерни и режущий инструмент - развертки, сверла и т.д.

В настояш;ее время для оптического измерения размерных параметров деталей может быть использована измерительная головка с продольной фокусировкой /1, стр. 109-110/ (аналог 1), которая состоит из лазера, коллиматора, полупрозрачного зеркала, линзы, колеблюш;ейся точечной диафрагмы, камертонного генератора, фотоприемника, синхронного детектора и вольтметра. Погрешность измереьшя такой измерительной головки составляет 2 мкм, при диапазоне - 1 мм, а частота колебаний диафрагмы 525 Гц.

Недостатками такого устройства при контроле размерных параметров деталей с прерывистой поверхностью являются невысокая точность измерений и большие габариты. В данном устройстве ограничены функциональные возможности т.к. сложно выделять параметры отраженного оптического потока, связанные с угловыми наклонами кромки выступа (ах, tty).

Более совершенной является оптическая измерительная головка с поперечной фокусировкой /1, стр. 109-110/ (аналог 2), состоящая из следуюпщх элементов: источника света, фокусирующих линз, координатночувствительного фотоприемника и имеющая диапазон 130 мкм, а погрешность измерения 1,5 MICM.

МГОСО01В11/02

Это устройство позволяет измерять наклоны (ах, ау), аксиальные смещения поверхности А1 детали, однако, недостатками этого устройства являются также невысокая точность измерений и большие габариты устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является волоконно-оптический преобразователь 121 (прототип), который содержит источник излучения, фотоприемник, подводящий световод, собирающий световод.

Однако, недостатком этого устройства является ограничение функциональных возможностей, заключающееся в том, что оно определяет только аксиальные коллинеарные с направлением распространения излучения перемещения контролируемого объекта, но не позволяет определять наклоны (в разных плоскостях) и определять ортогоналыпле смещения выступов деталей, например у режущего инструмента.

Задачей изобретения является расппфение функциональных возможностей преобразователя.

Согласно изобретению это достигается тем, что волоконно-оптический преобразователь, содержащий источник излучения, фотоприемник, подводящий световод, выполненный в виде единичного волокна входной торец которого оптически сопряжен с источником излучения, собирающий световод, выполненный из отдельных волокон, расположенных так, что их входные торцы размещены в плоскости выходного торца подводящего световода с образованием общего торца, дополнительно снабжен фотоприемниками по числу волокон в собирающем световоде, причем входные торцы волокон собирающего световода размещены взаимно перпендикулярными рядами и выходные торцы каждого волокна сопряжены с отдельным фотоприемником.

-на фиг.1 представлена схема волоконно-оптического преобразователя,

-на фиг. 2 - расположение торцов волокон собирающего световода.

Предлагаемый волоконно-оптический преобразователь содержит следующие элементы: источник излучения 1, подводящий световод 2, волокна собирающего световода 3-10, которых размещены взаимно перпендикулярными рядами вокруг подводящего, измерительные тракты 11, 12, состояпще соответственно из фотоприемников 13-16.

Устройство работает следующим образом.

Оптическое изл)ение от источника 1 вводится в единичное волокно подводящего световода 2. Оптическое излучение на выходе подводящего световода 2 освещает контролируемую деталь 17 и, отражаясь от нее, возвращается обратно. Отраженное от контролируемой детали 17 излучение освещает торцы групп волокон 3-6 и 7-10 собирающего световода. При этом торец каждого из групп волокон 3-6 и 7-10 освещается соответствующей пространственной частью отраженного оптического потока (в зависимости от пространственного расположения торцов групп волокон 36 и 7-10).

Так как торцы групп волокон 3-6 и 7-10 собирающего световода расположены взаимно перпендикулярно и образуют пространственные оси X и Y, то оптический сигнал на их выходе и соответственно электрические сигналы на выходе измерительных трактов 11 и 12 отражают пространственное распределение всего отраженного от контролируемой детали оптического потока.

При определении пространственного положения отражающей поверхности контролируемой детали 17 с помощью приемных торцов групп волокон 3-6 и 7-10 фактически анализируется положение отраженного оптического потока по осям X и Y.

Собирающие световоды выполняют роль кординатночувствительного датчика, регистрирующего пространствеиное распределение отраженного от поверхности детали оптического потока. При этом их взаимно перпендикулярное расположение позволяет определять интенсивность отраженного излучения по двум осям X и Y.

При использовании предлагаемого устройства на круглошлифовальных станках и в послеоперационных средствах измерения для тел вращения дополнительно возможен одновременный контроль следующих параметров детали: 1) угловые наклоны ах, ау вокруг осей X и Y; 2) положение и аксиальное смещение. При этом измерения производятся с высокой точностью, кроме того расппфение функциональных возможностей волоконно-оптического преобразователя не сопровождается увеличением его габаритов.

Источники информации, используемые при составлении описания:

1.Координатные измерительные машины и их применение. А.А.Гапшис, А.Ю.Каспарайтис, М.Б. Модестов и др. - М.: Машиностроение, 1988.(аналоги)

2.Gook R. L, Нашш С. W. Fiber optic lever displacement transducer. Applied Optics, 1979, v.lS, No.l9.pp.3230-3241. (прототип)

Claims (1)

1. Волоконно-оптический преобразователь, содержащий источник излучения, фотоприемник, подводящий световод, выполненный в виде единичного волокна, входной торец которого оптически сопряжен с источником излучения, собирающий световод, выполненный из отдельных волокон, расположенных так, что их входные торцы размещены в плоскости выходного торца подводящего световода с образованием общего торца, а выходные торцы сопряжены с фотоприемником, отличающийся тем, что волоконно-оптический преобразователь дополнительно снабжен фотоприемниками, количество которых соответствует числу волокон в собирающем световоде, причем входные торцы волокон собирающего световода размещены взаимно перпендикулярными рядами и выходные торцы каждого волокна сопряжены с отдельным фотоприемником.