RU2417565C1 - Laser centrator for x-ray emitter - Google Patents

Laser centrator for x-ray emitter Download PDF

Info

Publication number
RU2417565C1
RU2417565C1 RU2009147711/07A RU2009147711A RU2417565C1 RU 2417565 C1 RU2417565 C1 RU 2417565C1 RU 2009147711/07 A RU2009147711/07 A RU 2009147711/07A RU 2009147711 A RU2009147711 A RU 2009147711A RU 2417565 C1 RU2417565 C1 RU 2417565C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
axis
distance
ray
ray beam
Prior art date
Application number
RU2009147711/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Яковлевич Маклашевский (RU)
Виктор Яковлевич Маклашевский
Александр Вячеславович Степанов (RU)
Александр Вячеславович Степанов
Людмила Николаевна Муллина (RU)
Людмила Николаевна Муллина
Original Assignee
Виктор Яковлевич Маклашевский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Яковлевич Маклашевский filed Critical Виктор Яковлевич Маклашевский
Priority to RU2009147711/07A priority Critical patent/RU2417565C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2417565C1 publication Critical patent/RU2417565C1/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: here is disclosed laser centrator consisting of centrator with enclosed in it laser. Optical axis of the laser is parallel to lengthwise axis of X-ray emitter. Further, the centrator consists of two deflectors. The first deflector is positioned on crossing point of laser axes and X-ray beam, while the second one is located on laser axis before its emitting end between it and the first deflector at distance H from the centre of the first deflector. This distance H is equal to distance from the centre to focus of an X-ray tube along axis of X-ray beam. A spherical lens is arranged before the emitting end of the laser and the second deflector. It forms a conic laser beam, geometrical parametres of which are identical to parametres of the X-ray beam. Perpendicularity of object surface to axis of X-ray beam is evaluated by degree of ellipticity of a light disk formed with the beam. Optical axis of lens of TV-camera coincides with axis traced from the centre of the second deflector perpendicular to axis of the laser and to a measuring scale for quantitative evaluation of defect dimensions on surface of an object and its perpendicularity to a beam of X-ray radiation. There are additionally introduced a computer and a laser range finder mounted on the case of the centrator beyond a zone of X-ray beam. Optical axis of the range finder is parallel to axis of the X-ray beam, while its digital output is conjugated with an input of the computer. The second deflector has a central orifice D=Dl transmitting the laser beam, where Dl is diametre of this beam. The computer automatically calculates a current value of C - a division value in plane of a scale object - shown on a screen of a display or generated with software, by ratio C=Co/M, where M is general magnification, Co is a division value of the scale of the screen of the display, M=MtxMo, where Mt=B/A is television magnification, A and B are dimensions of raster of a CCD-matrix and display correspondingly, Mo=F/L is optical magnification, where F is focus distance of TV-camera lens, and L is current distance from the object to the centrator.
EFFECT: avoiding both subjectivity in procedure for measuring distance to object and uncertainty of division value of scale on monitor screen depending on distance from object to centrator and corresponding to it value of scale of optical image.
1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено дл контроля материалов и изделий в различных отраслях машиностроения.The invention relates to non-destructive testing using x-ray radiation and can be used to control materials and products in various engineering industries.

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].Known laser centralizer for an x-ray emitter, containing a laser with two-sided output of radiation and two reflectors, the first reflector is installed at the intersection of the optical axes of the laser and x-ray beams, the second is on the optical axis of the exit of laser radiation from its second end, a means of indicating the distance from the x-ray emitter to the object , two cylindrical lenses mounted on the axis of the laser in front of its ends, the first of which can be removed from the laser beam and replaced with a spherical lens that forms a conical light beam that is adequate in structure to the x-ray beam and creates a disk image on the surface of the object, the degree of elliptical distortion of which determines the perpendicularity of the surface of the object to the axis of the x-ray beam with the possibility of quantification using scales on the monitor screen of the television system, which is part of the centralizer [one].

Недостатки данного устройства - субъективность способа измерения расстояния до объекта, а также неопределенность значения цены деления шкалы на экране монитора, величина которой зависит от расстояния от объекта до центратора и соответствующему ему значению масштаба оптического изображения. Кроме того, наличие светоделителя вызывает существенное ослабление информационных потоков оптического излучения.The disadvantages of this device are the subjectivity of the method of measuring the distance to the object, as well as the uncertainty of the value of the scale division on the monitor screen, the value of which depends on the distance from the object to the centralizer and the corresponding value of the optical image scale. In addition, the presence of a beam splitter causes a significant weakening of the information flows of optical radiation.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages.

Для этого в лазерный центратор, содержащий корпус, в котором находятся лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых из оргстекла, установлен на пересечении осей лазера и рентгеновского пучка, а второй установлен на оси лазера между его излучающим торцом и первым отражателем на расстоянии Н от центра первого отражателя, равного расстоянию от этого центра до фокуса рентгеновской трубки по оси рентгеновского пучка, сферическая линза, устанавливаемая на оси лазера на расстоянии от центра второго отражателя на расстоянии, равном фокусному расстоянию сферической линзы, с помощью которой формируется конический лазерный пучок, соосный с рентгеновским пучком, имеющий одинаковый с ним угол расхождения и формирующий на объекте изображение светлого диска, диаметр которого равен диаметру зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, а по степени его эллиптичности судят о перпендикулярности поверхности объекта оси рентгеновского пучка, телекамера, оптическая ось объектива которой совпадает с осью, проведенной из центра второго отражателя перпендикулярно оси лазера и измерительный шкалы для количественной оценки размеров дефектов поверхности объекта и ее перпендикулярности пучку рентгеновского излучения, отличающийся тем, что дополнительно в него введены компьютер и лазерный дальномер, установленный на корпусе центратора вне зоны распространения пучка рентгеновского излучения, причем оптическая ось дальномера параллельна оси рентгеновского пучка, а его цифровой выход сопряжен с входом компьютера, второй отражатель выполнен с центральным отверстием для прохода лазерного пучка, центр этого отверстия совпадает с точкой пересечения фокальной плоскости сферической линзы с осью лазерного пучка, а его диаметр Д=Дл, Дл - диаметр лазерного пучка, компьютер производит автоматическое вычисление текущего значения цены деления шкалы, устанавливаемое на экране дисплея компьютера или формируемой программно по соотношению С=Со/М, где М - масштаб изображения, равный М=Мт×Мо, где Мт=В/А - телевизионное увеличение, А и В - размеры растров ПЗС-матрицы и экрана дисплея соответственно, Мо=F/L - оптическое увеличение, F - фокусное расстояние объектива телекамеры, L - текущее расстояние от объекта до центратора.To do this, in a laser centralizer containing a housing in which the laser is located, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two reflectors, the first of which is made of plexiglass, is installed at the intersection of the laser and x-ray beam axes, and the second is mounted on the laser axis between its emitting the end face and the first reflector at a distance H from the center of the first reflector, equal to the distance from this center to the focus of the x-ray tube along the axis of the x-ray beam, a spherical lens mounted on the laser axis on the distance from the center of the second reflector at a distance equal to the focal length of the spherical lens, with which a conical laser beam is formed, coaxial with the x-ray beam, having the same angle of divergence and forming an image of a bright disk on the object, the diameter of which is equal to the diameter of the object’s area, illuminated by the x-ray radiation, and by the degree of its ellipticity they judge the perpendicularity of the surface of the object to the axis of the x-ray beam, a camera whose optical axis of the lens coincides with the axis conducted from the center of the second reflector perpendicular to the laser axis and a measuring scale for the quantitative assessment of the size of the surface defects of the object and its perpendicularity to the x-ray beam, characterized in that an additional computer and a laser range finder mounted on the centralizer case outside the x-ray beam propagation zone moreover, the optical axis of the rangefinder is parallel to the axis of the x-ray beam, and its digital output is coupled to the input of the computer, the second reflector is made n with a central hole for the passage of the laser beam, the center of this hole coincides with the point of intersection of the focal plane of the spherical lens with the axis of the laser beam, and its diameter D = L, Dl is the diameter of the laser beam, the computer automatically calculates the current value of the scale division value, set to a computer display screen or formed by software according to the ratio C = Co / M, where M is the image scale equal to M = Mt × Mo, where Mt = B / A is the television magnification, A and B are the sizes of the rasters of the CCD matrix and the display screen, respectively venno, Mo = F / L - optical magnification, F - focal distance of the camera lens, L - distance from the current object to the centralizer.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема центратора.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a centralizer.

Лазерный центратор содержит рентгеновский излучатель 1, к которому прикреплен корпус 2, в котором расположены первый отражатель 3 из оргстекла, второй отражатель 4, сферическая линза 5, лазер 6, объектив-трансфокатор 8 со светофильтром 7 телекамеры с ПЗС-матрицей 9, компьютер 10 и лазерный дальномер 11. Светофильтр 7 имеет максимальное пропускание в области длин волн, излучаемых лазером 6, и предназначен для контрастирования изображений лазерных структур на объекте.The laser centralizer contains an X-ray emitter 1, to which a housing 2 is attached, in which the first plexiglass reflector 3, the second reflector 4, the spherical lens 5, the laser 6, the zoom lens 8 with a light filter 7 of a CCD camera 9, a computer 10 and laser rangefinder 11. The filter 7 has a maximum transmission in the wavelength region emitted by the laser 6, and is intended for contrasting images of laser structures on the object.

Центратор работает следующим образом.The centralizer works as follows.

При выведенной из лазерного пучка линзе 5 лазер 6 формирует на объекте 12 яркую точку, которая с помощью средств перемещения центратора совмещается с центром контролируемой зоны. Затем линза 5 вводится в лазерный пучок и на мониторе 13 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. При этом текущая цена деления этих шкал и текущее расстояние от центратора до объектива индицируется на дисплее компьютера. После завершения этих процедур приступают к рентгенографированию объекта контроля.When the lens 5 is removed from the laser beam, the laser 6 forms a bright dot on the object 12, which, using the means of moving the centralizer, is combined with the center of the controlled zone. Then the lens 5 is introduced into the laser beam and on the monitor 13 observe the image of the light disk. If it has ellipticity, it is eliminated by performing linear and angular movements of the centralizer. If necessary, a quantitative assessment of the degree of ellipticity of the disk and / or the size of the surface defects of the object using measuring scales on the monitor screen is performed. At the same time, the current division price of these scales and the current distance from the centralizer to the lens are displayed on the computer display. After completing these procedures, they begin to x-ray the control object.

Приведем некоторые численные оценки расчетов цены деления измерительных шкал по вышеприведенным соотношениям.Here are some numerical estimates of the calculation of the division price of measuring scales according to the above relations.

Как правило, цена деления шкалы на экране дисплея выбирается из эргономических и технологических соображений равной Со=1 мм. Размер растра ПЗС-матриц обычно находится в диапазоне А=5-10 мм, а размер экрана монитора портативных мобильных приборов равен В=150-200 мм. Расстояние от центратора до объекта находится обычно в пределах L=3-5 м.As a rule, the scale division price on the display screen is selected from ergonomic and technological considerations equal to Co = 1 mm. The raster size of the CCD matrices is usually in the range A = 5-10 mm, and the screen size of the monitor of portable mobile devices is B = 150-200 mm. The distance from the centralizer to the object is usually within L = 3-5 m.

Фокусное расстояние объектива телекамер для формирования изображений объектов, находящихся на этих расстояниях, выбирается исходя из требований к углу поля зрения и разрешающей способности телевизионной системы и находится обычно в пределах F=50-100 мм.The focal length of the camera lens for imaging objects at these distances is selected based on the requirements for the field of view angle and resolution of the television system and is usually in the range of F = 50-100 mm.

Для характерных значений этих параметров А=10 мм, В=200 мм, L=5000 мм, F=50 мм будем иметь Мт=20, Мо=0,01, М=0,2 и С=Со/М=1/0,2=5 мм, т.е. 1 мм шкалы на экране соответствует 5 мм в плоскости объекта. Например, если изображение дефекта на экране дисплея занимает 20 мм (и, соответственно, 20 делений шкалы), то его истинный размер в плоскости объекта составит 100 мм для приведенных выше характерных значений параметров телевизионной системы.For the characteristic values of these parameters, A = 10 mm, B = 200 mm, L = 5000 mm, F = 50 mm, we will have Mt = 20, Mo = 0.01, M = 0.2, and C = Co / M = 1 / 0.2 = 5 mm, i.e. 1 mm of the scale on the screen corresponds to 5 mm in the plane of the object. For example, if the image of a defect on the display screen occupies 20 mm (and, accordingly, 20 divisions of the scale), then its true size in the plane of the object will be 100 mm for the above characteristic values of the parameters of the television system.

Следует заметить, что формула для вычисления оптического увеличения носит приближенный характер и справедлива для соотношений фокусного расстояния объектива и расстояний от центратора до объекта, при которых L>30F, что практически всегда имеет место при радиационном контроле крупногабаритных изделий авиационной техники [2].It should be noted that the formula for calculating the optical magnification is approximate and is valid for the ratio of the focal length of the lens and the distance from the centralizer to the object, at which L> 30F, which almost always takes place during radiation monitoring of large-sized products of aircraft [2].

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ 2250575. Лазерный центратор.1. RF patent 2250575. Laser centralizer.

2. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Панов В.А. и др. Л.: Машиностроение, 1980 г., 742 с.2. Reference designer of optical-mechanical devices. Panov V.A. et al. L .: Engineering, 1980, 742 p.

Claims (1)

Лазерный центратор, содержащий корпус, в котором находятся лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, два отражателя, первый из которых из оргстекла установлен на пересечении осей лазера и рентгеновского пучка, а второй установлен на оси лазера между его излучающим торцем и первым отражателем на расстоянии Н от его центра, равного расстоянию от этого центра до фокуса рентгеновской трубки по оси рентгеновского пучка, сферическая линза, устанавливаемая на оси лазера на расстоянии от центра второго отражателя на расстоянии, равному фокусному расстоянию сферической линзы, с помощью которой формируется конический лазерный пучок, соосный с рентгеновским пучком, имеющий одинаковый с ним угол расхождения и формирующий на объекте изображение светлого диска, диаметр которого равен диаметру зоны объекта, просвечиваемой рентгеновским излучением, а по степени его эллиптичности судят о перпендикулярности поверхности объекта оси рентгеновского пучка, телекамера, оптическая ось объектива которой совпадает с осью, проведенной из центра второго отражателя перпендикулярно оси лазера и измерительный шкалы для количественной оценки размеров дефектов поверхности объекта и ее перпендикулярности к пучку рентгеновского излучения, отличающийся тем, что дополнительно в него введены компьютер и лазерный дальномер, установленный на корпусе центратора вне зоны распространения пучка рентгеновского излучения, причем оптическая ось дальномера параллельна оси рентгеновского пучка, а его цифровой выход сопряжен с входом компьютера, второй отражатель выполнен с центральным отверстием для прохода лазерного пучка, центр этого отверстия совпадает с точкой пересечения фокальной плоскости сферической линзы с осью лазерного пучка, а его диаметр Д=Дл, Дл - диаметр лазерного пучка, компьютер производит автоматическое вычисление текущего значения цены деления шкалы, устанавливаемое на экране дисплея компьютера или формируемой программно по соотношению С=Со/М, где М - масштаб изображения, равный М=Мт×Мо, где Мт=В/А - телевизионное увеличение, А и В - размеры растров ПЗС-матрицы и экрана дисплея соответственно, Mo=F/L - оптическое увеличение, F - фокусное расстояние объектива телекамеры, L - текущее расстояние от центратора до объекта. A laser centralizer comprising a housing in which a laser is located, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, two reflectors, the first of which is made of organic glass at the intersection of the laser and x-ray axes, and the second is mounted on the laser axis between its emitting end and the first reflector at a distance H from its center, equal to the distance from this center to the focus of the x-ray tube along the axis of the x-ray beam, a spherical lens mounted on the laser axis at a distance from the center of the second about the reflector at a distance equal to the focal length of the spherical lens with which a conical laser beam is formed, coaxial with the x-ray beam, having the same angle of divergence and forming on the object an image of a light disk, the diameter of which is equal to the diameter of the object’s area, which is exposed to x-ray radiation, and by the degree of its ellipticity they judge the perpendicularity of the surface of the object to the axis of the x-ray beam, a camera whose optical axis of the lens coincides with the axis drawn from the center of the W of a reflector perpendicular to the laser axis and a measuring scale for quantifying the size of defects on the surface of the object and its perpendicularity to the x-ray beam, characterized in that it additionally includes a computer and a laser range finder mounted on the centralizer body outside the x-ray beam propagation zone, the optical axis the range finder is parallel to the axis of the x-ray beam, and its digital output is coupled to the input of the computer, the second reflector is made with a Central hole In order to pass the laser beam, the center of this hole coincides with the point of intersection of the focal plane of the spherical lens with the axis of the laser beam, and its diameter is Д = Д, Дл is the diameter of the laser beam, the computer automatically calculates the current value of the scale division value set on the computer screen or formed programmatically by the ratio C = Co / M, where M is the image scale equal to M = Mt × Mo, where Mt = B / A is the television magnification, A and B are the sizes of the rasters of the CCD matrix and the display screen, respectively, Mo = F / L - Optical elichenie, F - focal distance of the camera lens, L - current distance to the object from the centralizer.
RU2009147711/07A 2009-12-23 2009-12-23 Laser centrator for x-ray emitter RU2417565C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147711/07A RU2417565C1 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Laser centrator for x-ray emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147711/07A RU2417565C1 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Laser centrator for x-ray emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2417565C1 true RU2417565C1 (en) 2011-04-27

Family

ID=44731706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009147711/07A RU2417565C1 (en) 2009-12-23 2009-12-23 Laser centrator for x-ray emitter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2417565C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4655592A (en) Particle detection method and apparatus
CN107561089B (en) Inner hole detection optical system and inner hole detection equipment
CN101551451B (en) Adjustment and installation device for optical antenna of semiconductor laser range instrument
CN106767545A (en) A kind of high accuracy high-space resolution angel measuring instrument and angle measurement method
CN104483297B (en) Visualization calibration laser-Induced Fluorescence Detection equipment
DE102017200691B4 (en) Projection apparatus and method for scanning a solid angle area with a laser beam
RU2417565C1 (en) Laser centrator for x-ray emitter
RU2421948C1 (en) Laser centraliser for x-ray emitter
KR101447857B1 (en) Particle inspectiing apparatus for lens module
RU2421950C1 (en) Laser centraliser for x-ray emitter
JPH06508218A (en) Deflection type optical device with wide measurement range
RU2413396C1 (en) Laser centraliser for x-ray emitter
CN111735613A (en) Optical quality detection system of four-quadrant detector lens
RU2405138C1 (en) X-ray optical endoscope
RU2315444C2 (en) Laser localizer for x-ray emitter
RU2386956C1 (en) Radiooptical endoscope
RU2237983C2 (en) Laser x-radiation localizer
RU2325051C1 (en) Laser centralizer for x-ray emitter
RU2280963C1 (en) Laser localizer for x-ray emitter
RU2204821C1 (en) Laser centralizer of x-ray radiator
RU2315448C1 (en) Laser localizer for x-ray emitter
RU2237984C1 (en) Laser x-radiation localizer
RU2369992C1 (en) Laser positioner for x-ray emitter
JP5090662B2 (en) Spherical inspection method and spherical inspection device
RU2369993C1 (en) Laser positioner for x-ray emitter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121224