SU1522029A1 - Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes - Google Patents
Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes Download PDFInfo
- Publication number
- SU1522029A1 SU1522029A1 SU884384469A SU4384469A SU1522029A1 SU 1522029 A1 SU1522029 A1 SU 1522029A1 SU 884384469 A SU884384469 A SU 884384469A SU 4384469 A SU4384469 A SU 4384469A SU 1522029 A1 SU1522029 A1 SU 1522029A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- plane
- axis
- pipe
- image transfer
- optical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени толщины стенки труб. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет устранени вли ни смещени трубы относительно оптической системы. Дл этого от источника 1 трубы направл ют на поверхность 6 пучок излучени в виде узкой полосы. Оптической системой 2 стро т в плоскости фотоприемника 5 изображени световых пучков, отраженных от наружной и внутренней поверхностей трубы 6. Посредством коллиматора и пространственного фильтра 4 отраженные пучки ограничивают до параксиальных. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the wall thickness of pipes. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the effect of pipe displacement relative to the optical system. For this purpose, a beam of radiation is directed to the surface 6 in the form of a narrow strip from the source 1 of the pipe. The optical system 2 builds in the plane of the photodetector 5 images of light beams reflected from the outer and inner surfaces of the tube 6. By means of a collimator and spatial filter 4, the reflected beams are limited to paraxial ones. 2 sec. f-ly, 1 zp f-ly, 3 ill.
Description
СП К9 ЮSP K9 Yu
ОABOUT
соwith
//
ffff
Изобретение относитс к контроль- но Измерительнрй технике, а именно к оптико-электронным измерительньв : приборам, и может быть использовано дл измерени толщины стенки труб из стекла, кварца или прозрачной пластмассы .The invention relates to a control measuring technique, namely, an optoelectronic measuring device, and can be used to measure the wall thickness of glass, quartz, or transparent plastic pipes.
Цель изобретени - повышение точности измерений за счет, устранени вли ни смещени контролируемой трубы и ее переноса относительно оптической системы.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the effect of displacement of the test tube and its transfer relative to the optical system.
На фиг. 1 показано устройство, обпщй вид; на фиг. 2 - разрез А-А на |иг. 1 j на фиг. 3 -«разрез Б-Б на фиг. 1.FIG. 1 shows the device, overall view; in fig. 2 - section A-A on | u. 1 j in FIG. 3 - “section BB in FIG. one.
Устройство содержит источник .1 направленного пучка излучени , оптическую систему 2 переноса изображе- ни (цилиндрическую линзу), цилиндрический объектив 3, пространственны фильтр (щелевую диафрагму) 4 и сканирующий фотоприемник 5 (линейку фотодиодов , в которой совмещены функции узла сканировани и фотоприемника). Оптические оси источника 1 излучени и оптической системы 2 расположены в плоскости XOY, образованной осью трубы и осью освещающего пучка под .углом 2о/ друг к другу. Между источником 1 излучени и оптической сие-. темой 2 переноса изображени в точке пересечени их оптических осей щена стенка контролируемой трубы 6.The device contains a source .1 of a directional radiation beam, an image transfer optical system 2 (a cylindrical lens), a cylindrical lens 3, a spatial filter (slit diaphragm) 4 and a scanning photodetector 5 (a line of photodiodes in which the functions of the scanning unit and the photodetector are combined). The optical axes of the radiation source 1 and the optical system 2 are located in the XOY plane formed by the axis of the tube and the axis of the illuminating beam under the angle 2o / to each other. Between the radiation source 1 and the optical signal. Subject 2 of the image transfer at the point of intersection of their optical axes of the wall of the test tube 6.
Способ осуществл етс ; следующим образом.The method is carried out; in the following way.
Контролируемую трубу ;6 устанавливают между источником 1 излучени и оптической системой 2 переноса изоб- ражени . От источника 1 излучени на поверхность трубы 6 направл ют пучок излучени в виде узко и светово полосы, перпендикул рной к плоскости XOY, Большую ось сечени освещающе- го пучка, располо юнную перпендикул рно оси трубы, выбирают равной, например , диаметру трубы (зависит от диапазона колебаний трубы при измерении ) . Оптическа система 2 строит в плоскости 5)отоприемника 5 изображение двух световых пучков, отраженных от наружной и внутренней поверхностей стенки трубы. Цилиндрическа оптическа система 2 расположена так, что радиусы кривизны ее преломл ющих поверхностей лежат в плоскости XOY, а сама она работает как система переноса изображени . Отраженные от стенA controllable tube; 6 is installed between the radiation source 1 and the image transfer optical system 2. From the radiation source 1, a beam of radiation in the form of a narrow and light stripe perpendicular to the XOY plane is directed to the surface of the pipe 6. oscillation range of the tube during measurement). The optical system 2 builds in the plane 5) of the receiver 5 an image of two light beams reflected from the outer and inner surfaces of the pipe wall. The cylindrical optical system 2 is positioned so that the radii of curvature of its refracting surfaces lie in the XOY plane, and it itself works as an image transfer system. Reflected from the walls
o o
s s
0 5 о 0 5 o
Q п Q p
5five
ки трубы пучки излт чени ограничивают по апертуре при помощи коллиматора , состо щего из объектива 3 и пространственного фильтра 4. В плоскости изображени сканируют фотоприемником 5 изображени отраженных пучков и преобразуют их в электрические сигналы (последовательность двух коротких импульсов), по которым определ ют толщину стенки трубы. Временной интервал между импульсами пропорционален толщине стенки трубы.Beam tubes are limited by aperture using a collimator consisting of lens 3 and spatial filter 4. In the image plane, the photoreceiver 5 scans the images of reflected beams and transforms them into electrical signals (a sequence of two short pulses), which determine the wall thickness pipes. The time interval between pulses is proportional to the wall thickness of the pipe.
Цилиндрический объектив 3 расположен таким образом, что его оптическа ось совпадает с осью оптической системы 2, а радиусы кривизны преломл ющих поверхностей лежат в плоскости , перпендикул рной к плоскости XOY. При этом в плоскости XOY объектив 3 работает как плоскопараллельна пластина, котора практически не измен ет параметры системы переноса изображени и величину эквивалентного фокусного рассто ни оптической системы. В задней фокальной плоскости объектива 3 расположен пространственный фильтр 4, имеющий форму щелевой диафрагмы, длинна сторона которой параллельна плоскости XOY, В плоскости, перпендикул рной к плоскости XOY, объектив 3 совместно с диафрагмой 4 работает как коллиматор, а оптическа система. 2 - как плоско- параллельна пластинка, котора практически не измен ет эквивалентное фокусное рассто ние коллиматора. При этом объектив 3 собирает на щели пространственного фильтра 4 только световые лучи, отраженные от определенных участков трубы, в данном случае - от ее вершины (точка В), которые распростран ютс параллельно оптической оси объектива. Лучи, отраженные от соседних участков трубы под другими углами к оптической оси (ц| 0), экранируютс пространственным фильтром 4 и не достигают фотоприемника 5. Благодар такой схеме при смещени х трубы относительно оптической .системы на величину Л на фотоприемник всегда попадают лучи, отраженные от одних и тех же участков трубы, в данном случае от ее вершины (точка В). При этом рассто ние между изображени ми световых лучей, отраженных от наружной и внутренней поверхностей стенки трубы, остаетс неизменным, а значит не измен етс The cylindrical lens 3 is positioned in such a way that its optical axis coincides with the axis of the optical system 2, and the radii of curvature of the refractive surfaces lie in a plane perpendicular to the XOY plane. In the XOY plane, the lens 3 operates as a plane-parallel plate, which practically does not change the parameters of the image transfer system and the magnitude of the equivalent focal length of the optical system. A spatial filter 4 is located in the rear focal plane of the lens 3, which has the shape of a slit diaphragm, the long side of which is parallel to the XOY plane. 2 - as a plane-parallel plate, which practically does not change the equivalent focal length of the collimator. In this case, the lens 3 collects on the slits of the spatial filter 4 only the light rays reflected from certain sections of the tube, in this case from its top (point B), which propagate parallel to the optical axis of the lens. Rays reflected from adjacent pipe sections at different angles to the optical axis (q | 0) are shielded by spatial filter 4 and do not reach the photodetector 5. Due to this scheme, when the pipe is displaced relative to the optical system by an amount L, from the same sections of the pipe, in this case from its top (point B). In this case, the distance between the images of the light rays reflected from the outer and inner surfaces of the pipe wall remains unchanged, and therefore does not change.
и результат измерени толщины стенки трубы.and the result of measuring the wall thickness of the pipe.
Рассто ние t между ос ми световых пучков в плоскости фотоприемника 5 св зано с толщиной стенки трубы и углом падени освещающего зависимостью: The distance t between the axes of the light beams in the plane of the photodetector 5 is related to the thickness of the pipe wall and the angle of incidence illuminating the dependence:
t 2.S-V -coso tg/3,t 2.S-V -coso tg / 3,
где S толщина стенки трубы}where S pipe wall thickness}
V - коэффициент увеличени оптической системы;V is the magnification factor of the optical system;
, /sini v р, - arcs in С) - угол между, / sini v p, - arcs in C) - the angle between
направлением распространени переломленного луча и плоскостью поперечного сечени трубы the direction of propagation of the fractured beam and the plane of the cross section of the pipe
п - показатель преломлени материала трубы.n is the refractive index of the pipe material.
Величина t достигает максимального значени при угле падени с о „т Вблизи этого угла рассто ние t между ос ми регистрируемых световых пучков достигает максимального значени , а его частна производна равна нулюThe value of t reaches the maximum value at the angle of incidence with a0. Near this angle, the distance t between the axes of the recorded light beams reaches the maximum value, and its partial derivative is zero.
jt Qdjt Qd
0.0
Следовательно, вблизи угла о/опт достигаетс максимальна чувствительность устройства к изменению толщины стенки и минимальна чувствительность к наклону трубы относительно оптической схемы. Оптимальный угол падени вл етс корнем этого уравнени , которое после дифференцировани и тождественных преобразований принимает вид:Consequently, near the angle o / opt the maximum sensitivity of the device to changes in wall thickness is achieved and the sensitivity to the inclination of the tube relative to the optical circuit is minimal. The optimal angle of incidence is the root of this equation, which after differentiation and identical transformations takes the form:
1one
Vni - - sinV) ОVni - - sinV) O
Согласно предлагаемому способу величина угла t/ выбрана равной корню уравнени (1). Благодар этому устройство имеет минимально возможную чувствительность к наклону трубы относительно оптической схемы, что повышает точность измерени толщины стенки трубы при колебани х и наклонах трубы.According to the proposed method, the angle t / is chosen equal to the root of equation (1). Due to this, the device has the lowest possible sensitivity to the inclination of the tube relative to the optical circuit, which improves the accuracy of measuring the wall thickness of the tube during oscillations and inclinations of the tube.
В устройстве система переноса изображени может быть выполнена изIn the device, the image transfer system can be made of
двух сферических линз. Цилиндрический объектив 3, расположенный между этими линзами, работает в плоскости XOY как плоскопараллельна пластинкаj котора не измен ет эквивалентного фокусного рассто ни системы переноса изображени . Роль коллиматора в плоскости , перпендикул рной к плоскости XOY, выполн ют сферические и цилиндрические линзы и пространственный .фильтр 4, расположенный в их эквивалентной фокальной плоскости F .two spherical lenses. A cylindrical lens 3 located between these lenses operates in the XOY plane as a plane-parallel plate that does not change the equivalent focal length of the image transfer system. The role of the collimator in the plane perpendicular to the XOY plane is performed by spherical and cylindrical lenses and a spatial filter 4 located in their equivalent focal plane F.
Аберрационный расчет оптической схемы -.устройства показал, что система переноса изображени обладает наименьшими полевыми аберращ1. ми, а значит и более высокой точностью передачи изображени в том случае, если она выполнена с однократным увеличением по симметричной схеме с телецентрическим ходом лучей. В такай схеме полевые аберрации первой с.фери- ческой линзы кокшенсируютс равными по величине и обратными по знаку аберраци- ми второй линзы,что обеспечивает при смещени х стенки трубы относительно оп- тичееКой схемы неизменное рассто ниеThe aberration calculation of the optical circuit of the device showed that the image transfer system has the smallest field aberration 1. MI, and therefore a higher accuracy of image transmission in the event that it is made with a single increase in a symmetric scheme with telecentric ray path. In such a scheme, the field aberrations of the first spherical lens are co-sensitized by the equal and reverse aberrations of the second lens, which ensures a constant distance of the tube with respect to the optical circuit
между изображени м отраженных лучей .between the images of the reflected rays.
ь s
3535
4040
4545
5050
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884384469A SU1522029A1 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884384469A SU1522029A1 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1522029A1 true SU1522029A1 (en) | 1989-11-15 |
Family
ID=21358075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884384469A SU1522029A1 (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1522029A1 (en) |
-
1988
- 1988-02-25 SU SU884384469A patent/SU1522029A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент DE 3503086, кл. G 01 В 11/06. 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100660952B1 (en) | Laser scanner measuring system | |
US4660980A (en) | Apparatus for measuring thickness of object transparent to light utilizing interferometric method | |
CN113015882A (en) | Measuring head for determining the position of at least one object | |
US5636027A (en) | Apparatus for making contactless measurements of the thickness of an object made of transparent material | |
CN110836642A (en) | Color triangular displacement sensor based on triangulation method and measuring method thereof | |
EP0110937A1 (en) | Apparatus for measuring the dimensions of cylindrical objects by means of a scanning laser beam. | |
US4341473A (en) | Measuring head in or for a densitometer | |
JPH0345322B2 (en) | ||
SU1522029A1 (en) | Method and apparatus for measuring thickness of walls olf trasparentt tubes | |
US20080130014A1 (en) | Displacement Measurement Sensor Using the Confocal Principle with an Optical Fiber | |
US5355209A (en) | Device for measuring the diameter of an object that is largely cylindrical, for example an optical fiber, without contact | |
US3832063A (en) | Lens axis detection using an interferometer | |
JPS63173940A (en) | Optical type defect detector | |
SU836518A1 (en) | Method of measuring geometrical parameters of glass pipes or fiber glass during drawing | |
JPS6247509A (en) | Optical system for range finding | |
SU1516795A1 (en) | Apparatus for measuring displacement of object | |
SU1268950A1 (en) | Level indicator | |
SU1379610A1 (en) | Spherometer | |
JPH01304339A (en) | Refraction angle measuring device | |
SU1430742A1 (en) | Optronic device for measuring angle of twist of object | |
SU937982A2 (en) | Measuring module head | |
SU1620832A1 (en) | Optical device for measuring roughness of surface | |
SU1597532A1 (en) | Device for checking diameter of translucent fibers | |
SU754203A1 (en) | Photoelectric device for measuring angular turns | |
RU2006792C1 (en) | Device for measurement of radius of curvature of surface of part |