устройство для определения оптических искажений в изделии из прозрачного материала

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИИ ИЗ ПРОЗРАЧНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее последовательно размещенные источник света, трафарет с изображением тест-объекта в виде двух взаимно перпендикулярных линий, объектив, подставку для изделия и экран с нанесенными на его плоскости двумя взаимно перпендикулярными линиями, при этом объектив и экран установлены с возможностью обеспечения полного наложения на экране его линий и линий, проецируемых с трафарета, отличающееся тем, что на экране нанесен круг с центром в точке взаимно перпендикулярных линий экрана и с радиусом, равным наибольшему заданному линейному смещению луча света на плоскости экрана контролируемым изделием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля оптических неоднородностей в листах и изделиях из прозрачного органического стекла теневым методом, имеет общецелевое назначение и может быть применено в лабораториях и на производстве.

Известно устройство для контроля оптических дефектов изделий из органического стекла [1] содержащее последовательно размещенные светоприемник с экраном, источник света с компактным телом свечения, объектив, диафрагму, контролируемый объект и сферическое зеркало, направляющее световые пучки через исследуемый объект на светоприемник.

Недостатком устройства является то, что количественная оценка оптических искажений проводится по цвету зон, появляющемуся на экране светоприемника, что затрудняет использование фотоприемников для объективной оценки величины искажений. Кроме того, при наблюдении широкоформатных объектов требуется изготовление крупногабаритного точного оптического изделия сферического зеркала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения оптических искажений в изделии из прозрачного материала (органического стекла) [2] содержащее последовательно размещенные источник света, трафарет с изображением тест-объекта в виде двух взаимно перпендикулярных линий, объектив, подставку для изделия и экран с нанесенными на его плоскости двумя взаимно перпендикулярными линиями. Объектив и экран установлены с возможностью обеспечения полного наложения на экране его линий и линий тест-объекта, проецируемых с трафарета. Трафарет с изображением тест-объекта нанесен на объектив.

Недостатком этого устройства является большая трудоемкость определения величины углового смещения контролируемого изделия, так как измерение величины углового смещения производится вручную с помощью, например, масштабной линейки. Затем необходимо результат измерения сравнить с заданной величиной. Кроме того, при работе устройства положение на плоскости экрана той или иной точки, проецируемой с изображения тест-объекта, определяется ее абсциссой и ординатой относительно осей координат с началом в точке пересечения двух взаимно перпендикулярных линий, нанесенных на экране. Измерение координат точки и последующее вычисление требуют дополнительной трудоемкости.

Целью изобретения является снижение трудоемкости определения интервала заданной величины углового смещения изделия из прозрачного материала.

Цель достигается тем, что в устройстве для определения оптических искажений в изделии из прозрачного материала, содержащем последовательно размещенные источник света, трафарет с изображением тест-объекта в виде двух взаимно перпендикулярных линий, объектив, подставку для изделия и экран с нанесенными на его плоскости двумя взаимно перпендикулярными линиями, при этом объектив и экран установлены с возможностью обеспечения полного наложения на экране его линий и линий, проецируемых с трафарета, согласно изобретению на экране нанесен круг с центром в точке пересечения взаимно перпендикулярных линий экрана и с радиусом, равным наибольшему заданному линейному смещению луча света на плоскости экрана контролируемым изделием.

Заявленная совокупность существенных отличий при изучении патентной и технической литературы не обнаружена.

Круг, нанесенный на плоскости экрана, является основанием круглого конуса с вершиной в контролируемой (заданной) точке прозрачного изделия и высотой, равной расстоянию контролируемой (заданной) точки изделия до экрана. При величине углового смещения в контролируемой точке изделия, не превышающей заданную величину, отклоненный изделием луч света находится внутри указанного круглого конуса или скользит по его образующей, перемещение луча по плоскости экрана фиксируется по перемещению проецируемой с трафарета точки пересечения взаимно перпендикулярных линий. Оценка качества контролируемого изделия по показателю углового смещения сводится только к визуальному наблюдению на экране проецируемой с трафарета точки пересечения взаимно перпендикулярных линий. Нахождение этой точки внутри нанесенного на экране круга или на окружности свидетельствует о том, что определяемая величина углового смещения не превышает заданную величину, нахождение этой точки вне нанесенного круга свидетельствует о том, что определяемая величина углового смещения превышает заданную величину. Следовательно, определение величины углового смещения с помощью предлагаемого устройства сводится к визуальному сравнению ее с требуемой величиной, что ведет к снижению трудоемкости определения указанной величины. Кроме того, определение величины углового смещения с помощью предложенного устройства может производиться работниками, не имеющими высокой квалификации, при этом полностью исключается вероятность ошибки при определении величины углового смещения.

На фиг. 1 изображено устройство для определения оптических искажений в изделии из прозрачного материала, вид сбоку; на фиг.2 представлен трафарет с изображением тест-объекта; на фиг. 3 показана центральная часть плоскости экрана после установки изделия на подставку.

Устройство содержит последовательно размещенные источник 1 света, трафарет 2, объектив 3, подставку 4 для изделия и плоский экран 5. На трафарет 2, выполненный из прозрачного материала, нанесено изображение тест-объекта 6 в виде двух взаимно перпендикулярных линий 7 и 8, пересекающихся в точке 9. На плоскости экрана 5 нанесены две взаимно перпендикулярные линии 10 и 11, совпадающие с вертикальной и горизонтальной осями симметрии плоскости экрана 5, и круг 12 с центром в точке 13 пересечения линий 10 и 11 и радиусом R, равным наибольшему заданному линейному смещению луча света на плоскости экрана 5 контролируемым изделием. Экран 5 и объектив 3 установлены с возможностью обеспечения полного наложения на плоскости экрана 5 его линий 10 и 11 и проецируемых с трафарета 2 линий 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

Включают источник 1 света и проецируют изображение тест-объекта 6 на плос- кость экрана 5. Совмещают проецируемые линии 7 и 8 тест-объекта 6 с линиями 10 и 11 на плоскости экрана 5 до их полного наложения путем поворота оптической оси объектива 3 в вертикальном направлении и поступательного перемещения объектива 3 в горизонтальном направлении. Устанавливают на подставку 4 под рабочим углом изделие 14, определяют визуально соответствие или несоответствие углового смещения в точке 15 изделия 14 заданному значению по положению на плоскости экрана 5 проецируемой точки 9 изображения тест-объекта 6. Если проецируемая точка 9 не выходит за пределы круга 12, то величина углового смещения в точке 15 изделия 14 равна или меньше заданной величины. Если проецируемая точка 9 выходит за пределы круга 12, то величина углового смещения в точке 15 изделия 14 превышает заданную величину углового смещения в любой заданной точке изделия 14.

Радиус R круга 12, наносимого на плоскость экрана 5, зависит от расстояния от изделия 14 до экрана 5 и определяемого интервала требуемой величины углового смещения прозрачного изделия 14 и рассчитывается по известным формулам. Так, при расстоянии от изделия 14 до экрана 5, равном 3450 мм, и определяемом интервале заданного углового смещения в 1" наибольшее заданное линейное смещение луча света на плоскости экрана 5 равно 1 мм, следовательно, радиус R нанесенного на экране 5 круга 12 равен 1 мм, при определяемом интервале заданного углового смещения в 2" радиус R круга 12 равен 2 мм и т.д.

Повышение производительности устройства может быть достигнуто путем нанесения на трафарет 2 тест-объекта 5 в виде множества точек, являющихся узлами равномерной прямоугольной сетки, и увеличения соответственно количества наносимых на экран 5 кругов 12.

П р и м е р. Проводили определение углового смещения листов органического стекла марки СО-120 по ГОСТ 10667-90 толщиной 10 мм и с линейными размерами 500 х 500 мм. Для определения оптических искажений в изделии из прозрачного материала использовали в качестве известного устройства установку для определения оптических искажений в листах из органического стекла. Объектив установки проекционный типа ТРИПЛЕТ. Расстояние от объектива до листа оргстекла 2000 мм, расстояние от экрана до листа оргстекла 3450 мм. Изображение тест-объекта в виде двух взаимно перпендикулярных линий наносили на поверхность объектива, при этом линией пересекали главную оптическую ось объектива. Линейные размеры экрана 1000 х 1000 мм. На плоскости экрана наносили две взаимно перпендикулярные линии, совпадающие с вертикальной и горизонтальной осями плоскости экрана. Плоскость экрана устанавливали перпендикулярно к центральному лучу пучка света, исходящего от источника света. Плоскость листа оргстекла располагали перпендикулярно к центральному лучу пучка света, исходящего от источника. Определяли угловое смещение листа оргстекла вдоль его вертикальной и горизонтальной осей симметрии. Для этого с помощью микрометрических винтов объектива фокусировали на экране проецируемое с трафарета изображение тест-объекта и совмещали его с взаимно перпендикулярными линиями, нанесенными на плоскость экрана. Затем на подставку устанавливали лист оргстекла. Лист оргстекла медленно продвигали в вертикальном и горизонтальном направлениях так, чтобы центральный луч расходящегося пучка света перемещался по оси симметрии листа оргстекла. При продвижении листа оргстекла определяли наибольшее значение углового смещения и измеряли его с помощью масштабной линейки по ГОСТ 427-75 как расстояние от точки пересечения двух взаимно перпендикулярных линий, проецируемых с трафарета до каждой из двух взаимно перпендикулярных линий, нанесенных на экране. Результат измерения сравнивали с заданной величиной углового смещения, выраженной в минутах. При расстоянии от листа оргстекла (изделия) до плоскости экрана, равном 3450 мм, одной минуте углового смещения соответствует линейное отклонение указанной точки от взаимно перпендикулярных линий 1 мм. Отмечали также время, израсходованное на определение углового смещения листа оргстекла.

В качестве предложенного устройства использовали ту же установку для определения оптических искажений в листах из органического стекла, проведя для этого необходимую доработку в соответствии с изобретением: на плоскость экрана наносили круг с центром в точке пересечения взаимно перпендикулярных линий экрана и с радиусом R, равным 5 мм (для листа оргстекла толщиной 10 мм и с линейными размерами 500 х 500 мм заданная величина углового смещения не должна превышать 5"). Подготовку установки к работе проводили по описанной методике подготовки к работе известного устройства. Устанавливали лист оргстекла на подставку. Плоскость листа оргстекла располагали перпендикулярно к центральному лучу пучка света, исходящего от источника. Определяли угловое смещение листа оргстекла вдоль его вертикальной и горизонтальной осей симметрии. Для этого лист оргстекла продвигали в вертикальном и горизонтальном направлениях параллельно плоскости экрана. Скорость листа оргстекла не ограничивали. При продвижении листа оргстекла следили за положением на экране точки пересечения взаимно перпендикулярных линий, проецируемых на экран с трафарета. Результаты испытания известного и предложенного устройств приведены в таблице.

Из приведенных в таблице экспериментальных данных следует, что при использовании известного устройства (прототипа) общая продолжительность контроля углового смещения составляет 1,4-1,5 мин на один лист оргстекла, в то время как при использовании предложенного устройства указанная продолжительность контроля составляет 0,12-0,15 мин на один лист оргстекла. Следовательно, при использовании предложенного устройства трудоемкость определения интервала заданной величины углового смещения снижается в 10-11 раз.