RU2270416C2 - Устройство для контроля внутренних поверхностей тел - Google Patents
Устройство для контроля внутренних поверхностей тел Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270416C2 RU2270416C2 RU2004108227/28A RU2004108227A RU2270416C2 RU 2270416 C2 RU2270416 C2 RU 2270416C2 RU 2004108227/28 A RU2004108227/28 A RU 2004108227/28A RU 2004108227 A RU2004108227 A RU 2004108227A RU 2270416 C2 RU2270416 C2 RU 2270416C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- objective
- fiber
- plane
- output end
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Устройство содержит цилиндрический корпус с последовательно расположенными осветительной системой, состоящей из электрической лампы и тороидальной линзы, системой наблюдения, состоящей из конического зеркала кольцевого обзора, объектива, световода, масштабной сетки и окуляра. Дополнительно введены второй объектив, расположенный перед входным торцом световода и формирующий его изображение в плоскости масштабной сетки, находящейся в фокальной плоскости окуляра, оптическая ось которого совпадает с осью второго объектива, микрообъектив, расположенный на оптической оси, параллельной оси окуляра и второго объектива. Второй объектив и микрообъектив установлены с возможностью взаимного перемещения для последовательной установки на оптическую ось окуляра, микрообъектив фокусируется на выходной торец световода и строит изображение фрагментов светового сечения в плоскости масштабной сетки, второй объектив, масштабная сетка, окуляр и микрообъектив конструктивно объединены в одном блоке, установленном на выходной части световода с возможностью перемещения в двух ортогональных направлениях. Технический результат - повышение чувствительности устройства и точности измерения размеров дефектов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю, а более конкретно к устройствам визуального и измерительного контроля внутренней поверхности сварных труб, корпусов ракет и двигателей, сосудов высокого давления и т.п. объектов.
Известно устройство для контроля внутренней поверхности тел, содержащее цилиндрический корпус и последовательно установленные внутри него вдоль его продольной оси осветительную систему с электрической лампой и тороидальной линзой, систему наблюдения, состоящую из конического зеркала кольцевого обзора, объектива, световода, масштабной сетки и окуляра [1].
Недостатком данного устройства является невозможность наблюдения увеличенных изображений дефектов, что снижает дефектоскопическую чувствительность устройства и точность измерения размеров дефектов.
Действительно, при использовании в устройстве окуляров с большим увеличением одновременно с увеличением размера изображения дефекта происходит идентичное увеличение масштабной сетки и число ее делений, приходящееся на изображение дефекта, остается постоянным, т.к. выходной торец световода и сетка находятся в одной плоскости.
Кроме того, при использовании окуляров повышенного увеличения с фокусным расстоянием, меньшим, чем у использованного в устройстве, поле зрения которого практически равно диаметру световода, изображение кольцевого светового сечения, размер которого также практически равен диаметру торца световода, может оказаться вне пределов поля зрения оптической системы устройства.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.
Для этого в устройство, содержащее цилиндрический корпус с последовательно расположенными вдоль его продольной оси осветительной системой, состоящей из электрической лампы и тороидальной линзы, системой наблюдения, состоящей из конического зеркала кольцевого обзора, объектива, световода, масштабной сетки и окуляра, дополнительно введены второй объектив, расположенный перед выходным торцом световода на оптической оси, проведенной через центр этого торца перпендикулярно к нему и формирующей его изображение в плоскости масштабной сетки, находящейся в фокальной плоскости окуляра, оптическая ось которого совпадает с осью второго объектива, микрообъектив, расположенный на оптической оси, параллельной оси окуляра и второго объектива и удаленной от нее на расстояние A≥1/2(DМ+d), где d и DM - диаметры торца световода и микрообъектива соответственно, при этом второй объектив и микрообъектив установлены с возможностью взаимного перемещения для последовательной установки на оптическую ось окуляра, микрообъектив фокусируется на выходной торец световода и строит увеличенное изображение фрагментов светового сечения в плоскости масштабной сетки, второй объектив, масштабная сетка, окуляр и микрообъектив конструктивно объединены в одном блоке, установленном на выходной части световода с возможностью перемещения в двух ортогональных направлениях относительно его выходного торца в плоскости, совпадающей с плоскостью этого торца, в пределах ±d/2 с помощью сканирующего устройства, установленного на выходной части световода.
Схема устройства показана на фиг.1.
Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором вдоль его продольной оси последовательно установлены электрическая лампа 2, тороидальная линза 3, коническое зеркало кольцевого обзора 4, объектив 5 и регулярный световод 6, двухкоординарное сканирующее устройство 7, второй объектив 8, масштабная сетка 9, окуляр 10 и микрообъектив 11. Второй объектив 8, сетка 9, окуляр 10, микрообъектив 11 и сканирующее устройство 11 конструктивно объединены в едином окулярном блоке, закрепленном на сканере, закрепленном на выходной части световода 6. Микрообъектив 11 расположен на оптической оси, параллельной оси второго объектива 6 к удаленной от нее на расстояние
где DM и d - диаметры выходного торца световода и микрообъектива соответственно, что необходимо для устранения взаимного экранирования микрообъектива и второго объектива.
Микрообъектив 11 и второй объектив 8 установлены с возможностью взаимного перемещения для последовательной установки на оптической оси, проходящей через центры масштабной сетки 9 и окуляра 10 и перпендикулярной выходному торцу световода 6. Механизм перемещения на схеме не показан в силу общеизвестности конструктивного пополнения подобных узлов [2]. Второй объектив 8 проектирует изображение с выходного торца световода в плоскость масштабной сетки 9 с масштабом М1, а микрообъектив проектирует это изображение в плоскость сетки с масштабом М2. Масштабная сетка с ценой деления установлена с возможностью вращения относительно оптической оси окуляра для обеспечения возможности измерения размера дефектов в любом радиальном направлении. С помощью сканирующего устройства 7 окулярный блок 12 перемещается в двух взаимноортогональных направлениях в плоскости, совпадающей с плоскостью выходного торца световода 6. При этом оптическая ось окуляра 10, проходящая через центр масштабной сетки 9 перпендикулярно выходному торцу световода 6, совпадает с оптической осью второго объектива 8 или микрообъектива 10 в зависимости от того, какой из этих оптических блоков используется в данный момент, и последовательно совмещается с различными участками выходного торца световода 6.
Устройство работает следующим образом.
Тороидальная линза 3 формирует на внутренней поверхности объекта изображение точечного тела накала электрической лампы 2 в виде узкого светящегося кольца.
Объектив 5 с помощью конического зеркала кольцевого обзора 4 формирует изображение этого кольца, т.е. световое сечение отображающего профиль объекта в данном сечении, на входном торце световода 6. При этом масштаб этого изображения, определяемый фокусным расстоянием объектива 5 и расстоянием от него до формируемого тороидальной линзой на внутренней поверхности светящегося кольца, выбирается из соотношения М0≤d/D, где d - диаметр входного торца световода, D - диаметр объекта в заданном сечении с тем, чтобы размер светового сечения и диаметр световода были примерно равными для обеспечения масштабной информативности контроля. В результате изображение на выходном торце регулярного световода 6 идентично изображению на его входном торце.
Это изображение вторым объективом 8 или устанавливаемым вместо него микрообъективом 11 проектируется в плоскость масштабной сетки 9 с увеличениями соответственно М1 и М2 и наблюдается в окуляр 10.
Контроль производится в два этапа.
На первом этапе на оптической оси окуляра устанавливается второй объектив 8 и с помощью сканирующего устройства 7 эта оптическая ось совмещается с центром изображения светящегося кольца на выходном торце световода 6 (фиг.2, а). Затем оператор перемещает корпус устройства 1 вдоль продольной оси контролируемого объекта, наблюдая изображение светового сечения. При этом корпус 1 центрируется внутри объекта с помощью стандартной системы прижимных роликов (на схеме не показаны в силу общеизвестности конструкции). При обнаружении на световом сечении локальных изменений, вызванных наличием дефектов типа рисок, раковин, загрязнений и т.п., оператор с помощью сканирующего устройства 7 совмещает центр изображения дефекта с центром поля зрения окуляра (фиг.2, б).
Затем вместо второго объектива 8 на оптической оси окуляра устанавливают микрообъектив 1, наблюдают увеличенное изображение дефекта и производят его измерение в нужном радиальном направлении, вращая сетку 9 (фиг.2, в). На фиг.3, а, б и в представлены изображения поля зрения окуляра для случаев установки фиг.2а, б и в соответственно.
Увеличение второго объектива выбирается равным М1=dc/d с тем, чтобы изображение выходного торца световода полностью вписалось в сетку диаметром dс. Увеличение микрообъектива выбирается из соотношения M2=dc/Hmax, где Hmax - максимальная величина дефекта. Рассмотрим пример практической реализации устройства.
Стандартные масштабные сетки, например, сетка луны измерительной ЛИЗ-10, С0=0,1 имеют диаметр dc=15 мм и цену деления.
Диаметр световода d=10 мм для большинства реальных задач. При этом М1≈1,5Х. Нmax обычно равно 1,0 мм. При этом М2=dc/Hmax≅15Х. Из конструктивных соображений, чтобы не увеличивать габариты окулярного блока, фокусное расстояние объектива 8 выбирают f2≈15-20 мм. Например, при f2=20 мм расстояние L0 от выходного торца световода 6 до масштабной сетки 9 будет равно, согласно известной формуле [2]
L=2f+f(M1+1/M2) или L=f(2+M1+1/M2)≈82 мм.
При этом фокусное расстояние микрообъектива определяется из этой же формулы следующим образом.
Цена деления сетки в пространстве объектов (в плоскости светового сечения) составит соответственно для второго объектива
а для микрообъектива
Для характерного размера объекта D≈1D0 мм
М0=10Х, то С1=0,1·10·0,6≅0,6 мм,
C2=0,1·10·1/15=0,06 мм.
Таким образом, предлагаемая оптическая схема устройства позволяет повысить точность измерения по крайней мере в десять раз.
Понятно, что она может быть увеличена за счет увеличения диаметра масштабной сетки или диаметра световода. Разрешающая способность объектива и микрообъектива может быть и более чем в 10 раз увеличена.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ №1214259.
2. Справочник конструктора оптико-механических приборов, Л., под ред. Кругера, Машиностроение, 680 с, 1989 г.
Claims (1)
- Устройство для контроля поверхности тел, содержащее полый цилиндрический корпус, внутри которого вдоль его продольной оси установлены осветительная система, состоящая из электрической лампы и тороидальной линзы, система наблюдения, состоящая из конического зеркала, кольцевого объектива и световода, отличающееся тем, что перед масштабной сеткой, расположенной перед окуляром в его фокальной плоскости, на оптической оси окуляра, расположенной перпендикулярно выходному торцу световода, между выходным торцом световода и масштабной сеткой дополнительно последовательно вводятся второй объектив или микрообъектив, проектирующий изображение на выходном торце световода в плоскость масштабной сетки с увеличениями соответственно M1=Dc/d и М2=Dс/Нmax, где Dс - диаметр сетки, d - диаметр выходного торца световода, Нmax - максимальная величина дефекта, второй объектив, микрообъектив, масштабная сетка и окуляр конструктивно объединены в едином конструктивном блоке, перемещаемом с помощью сканирующего устройства, установленного на выходной части световода в двух ортогональных направлениях в плоскости, совпадающей с плоскостью выходного торца световода, при этом оптическая ось микрообъектива параллельна оптической оси второго объектива и удалена от нее на расстояние A≥1/2(DМ+d), где DМ - диаметр микрообъектива.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108227/28A RU2270416C2 (ru) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | Устройство для контроля внутренних поверхностей тел |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108227/28A RU2270416C2 (ru) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | Устройство для контроля внутренних поверхностей тел |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004108227A RU2004108227A (ru) | 2005-10-20 |
RU2270416C2 true RU2270416C2 (ru) | 2006-02-20 |
Family
ID=35862333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004108227/28A RU2270416C2 (ru) | 2004-03-23 | 2004-03-23 | Устройство для контроля внутренних поверхностей тел |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2270416C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621492C2 (ru) * | 2011-11-28 | 2017-06-06 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Объектив для эндоскопического устройства, привод для фокусировки и эндоскопическая система |
-
2004
- 2004-03-23 RU RU2004108227/28A patent/RU2270416C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
О.Д.Бычков. Контроль внутренних поверхностей. - М.: Энергия, 1975, с.75-80. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2621492C2 (ru) * | 2011-11-28 | 2017-06-06 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Объектив для эндоскопического устройства, привод для фокусировки и эндоскопическая система |
US9706902B2 (en) | 2011-11-28 | 2017-07-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Objective lens for endoscopic device, actuator for focusing, and endoscopic system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004108227A (ru) | 2005-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6553631B2 (ja) | 光シート顕微鏡検査のための方法および装置 | |
JPH02146514A (ja) | 光学装置 | |
WO2020048148A1 (zh) | 一种基于光谱共焦传感器的表面疵病测量方法 | |
JP2010156558A (ja) | 透過照明装置、検査システム、および透過照明方法 | |
US20130265407A1 (en) | Method and device for determining a critical angle of an excitation light beam | |
RU2270416C2 (ru) | Устройство для контроля внутренних поверхностей тел | |
WO2020218973A1 (en) | Method and system for super resolution imaging | |
US5835265A (en) | Large numerical aperture imaging device | |
US2431666A (en) | Multiple graticule magnifier with transparent reflector | |
Huang et al. | Automatic detection device for defects of optic fiber imaging elements | |
JP3121902U (ja) | 赤外顕微鏡 | |
US9110034B1 (en) | Night vision device test apparatus | |
RU2270993C2 (ru) | Устройство для контроля внутренней поверхности тел | |
RU2293363C2 (ru) | Устройство для контроля внутренних поверхностей тел | |
RU2325051C1 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
Antonatos | Visual inspection | |
RU2413205C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
EP0845112B1 (en) | Reflecting microscope device | |
CN219122497U (zh) | 一种拍摄装置 | |
RU2294552C2 (ru) | Автоколлимационный эндоскоп | |
SU1612214A1 (ru) | Устройство дл определени фокусного рассто ни оптической системы | |
CN219065873U (zh) | 一种拍摄装置 | |
RU1770860C (ru) | Способ контрол чистоты поверхности оптических элементов зрительной трубы | |
SU504081A1 (ru) | Устройство дл автоматического обнаружени дефектов на внутренних поверхност х труб | |
RU2235349C2 (ru) | Автоколлимационный эндоскоп |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060324 |