SU1218292A1 - Device for measuring coat thickness - Google Patents
Device for measuring coat thickness Download PDFInfo
- Publication number
- SU1218292A1 SU1218292A1 SU843813053A SU3813053A SU1218292A1 SU 1218292 A1 SU1218292 A1 SU 1218292A1 SU 843813053 A SU843813053 A SU 843813053A SU 3813053 A SU3813053 A SU 3813053A SU 1218292 A1 SU1218292 A1 SU 1218292A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- mirror
- optical
- hole
- radiation
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и предназначено дл измерени толщины наружных полимерных покрытий на трубах в технологическом потоке. Цель изобретени - повышение точности измерени . Один пучок света после светоделител через зеркало и модул тор, дел щий поток на два, каждьм из которых направл етс на соответствующее зеркало, поступает на одну из оптических систем, выполненную в виде корпуса с отверстием в боковой стенке и в торцовой, в котором размещены последовательно одно за другим вдоль оптической оси системы зеркало, расположенное под углом к оптической оси отражающим покрытием к отверстию в боковой стенке корпуса , экран, диффузный отражатель, сферическое зеркало с отверстием в его центре, конический световод, установленный торцом с большим диаметром в сторону сферического зеркала , приемник излучени и линза, установленна в отверстие в торцовой стенке корпуса и оптически св занна с .диффузным отражателем. Второй пучок направл етс на второй модул тор, дел щий пучок на два пучка поступающих через зеркало во вторую оптическую систему, выполненную аналогично первой. Обе оптические системы устанавливаютс над объектом одна до, а друга после участка объекта, на который наноситс покрытие, что позвол ет учесть оптические характеристики участков трубы, попавших в, поле визировани обеих систем. В блоке обработки сигналов производитс обработка информации от обеих оптических систем и сведени о толщине покрыти вьшод тс в цифровом виде на дисплей. 2 ил. 1 toThe invention relates to a measuring technique and is intended to measure the thickness of external polymer coatings on pipes in a process stream. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. One beam of light after the beam splitter through the mirror and the modulator, which divides the stream into two, each of which is directed to the corresponding mirror, goes to one of the optical systems, made in the form of a housing with a hole in the side wall and end face, in which are placed sequentially one after another along the optical axis of the system a mirror located at an angle to the optical axis with a reflective coating to the hole in the side wall of the housing, screen, diffuse reflector, spherical mirror with a hole in its center, conical light a gadfly mounted with a large diameter end in the direction of a spherical mirror, a radiation receiver and a lens installed in a hole in the end wall of the housing and optically coupled to a diffuse reflector. The second beam is directed to the second modulator, dividing the beam into two beams coming through the mirror into the second optical system, similar to the first one. Both optical systems are installed above the object one before, and the other after the area of the object to be coated, which allows to take into account the optical characteristics of the pipe sections caught in the field of sight of both systems. The signal processing unit processes information from both optical systems and reports the thickness of the coating in digital form on the display. 2 Il. 1 to
Description
1one
Изобретение относитс к контроль- но-измерительной технике и предназначено дл измерени толщины наружных полимерных покрытий на трубах в технологическом потоке.The invention relates to a measurement and control technique and is intended to measure the thickness of external polymer coatings on pipes in a process stream.
Цель изобретени - повышение точности измерени покрыти .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the coating.
На фиг. 1 приведена блок-схема усройства; на фиг. 2 - конструкци оптической системы.FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 - optical system design.
Устройство дл измерени толщины покрыти содержит монохроматический источник 1 излучени , две оптические системы 2 и 3, установленные соответственно до и после участка нанесени покрыти 4 на трубу 5, светоделитель 6, модул торы 7 и 8 набор зеркал 9-13, служащих дл ввода излучени в оптические- системы 2 и 3 и блок 14 обработки сигналов.The device for measuring the coating thickness contains a monochromatic radiation source 1, two optical systems 2 and 3 installed respectively before and after the coating area 4 on the pipe 5, the beam splitter 6, the modulators 7 and 8, a set of mirrors 9-13 that serve to input the radiation into optical systems 2 and 3 and block 14 of signal processing.
В свою очередь кажда из систем 2 и 3 содержит цилиндрический: корпус 15 (фиг. 2) с установленными внутри него вдоль оптической оси зеркалом 16, экраном .17, диффузным отражателем 18, сферическим зеркалом 19 с отверстием в его центре, коническим световодом 20 и приемнико - -21 излучени . Дл ввода излучени корпус 15 имеет отверсти 22 и 23. :In turn, each of systems 2 and 3 contains a cylindrical body 15 (Fig. 2) with a mirror 16 installed inside it along the optical axis, a screen .17, a diffuse reflector 18, a spherical mirror 19 with a hole in its center, a conical light guide 20 and receiver - -21 radiation. To enter the radiation, the housing 15 has openings 22 and 23.:
В качестве источника 1 служит ИК-лазер, излучение которого частично пропускаетс материалом покры- ;: ти 4. The source 1 is an IR laser, the radiation of which is partially transmitted by the material of the coating;
Модул торы 7 и 8 представл ют собой вращающиес диски с чередующимис отверсти ми и отражательными поверхност ми в виде секторов (не пока , -заны) и служат дл получени двух пуков импульсного излучени .The modulators 7 and 8 are rotating disks with alternating apertures and reflective surfaces in the form of sectors (not yet, channels) and serve to receive two bunches of pulsed radiation.
Экран 17 в оптической системе служит дл подавлени излучени , зеркално отраженного поверхностью покрыти 4, благодар чему на приемник 21 попадает только свет, несупщй информацию о толщине покрыти .Экран 17 имеет форму круга диаметром, который рассчитьшаетс из геометрии оптичес- -кой схемы.The screen 17 in the optical system serves to suppress the radiation mirrored by the surface of the coating 4, whereby only light is received by the receiver 21, which does not contain information about the thickness of the coating. The screen 17 has the shape of a circle with a diameter that is calculated from the geometry of the optical scheme.
Поверхности экрана 17 зачернены дл устранени многократных отражений света..The surfaces of screen 17 are blackened to eliminate multiple reflections of light ..
Сферическое зеркало 10, диффузньй отражатель 18 и конический световод 20 образуют собирающую систему, котора мало чувствительна к изменению параметров входного пучка света (рассе нного поверхностью трубы 5 и поThe spherical mirror 10, the diffuse reflector 18 and the conical light guide 20 form a collecting system that is little sensitive to changes in the parameters of the input light beam (scattered by the surface of the tube 5 and
павшего в поле визировани системы), вызванного изменением положение трубы 5 относительно системы.fallen in the field of system sighting), caused by changing the position of the pipe 5 relative to the system.
Диффузный отражатель 18 представ5 л ет собой шероховатую металлическую пластину. Высота h выступов (шероховатостей ) определена из известного критери Реле дл получени диффузного отражени со сферической индикат10 риссой рассе ни .Diffuse reflector 18 is a roughened metal plate. The height h of the protrusions (roughness) is determined from the well-known Relay criteria for obtaining diffuse reflection with a spherical scattering indication.
Конический световод 20 служит дл сбора и передачи света с большой площади отверсти в сферическом зеркале 19 на приемник 21 с малой площадьюA conical light guide 20 serves to collect and transmit light from a large area of a hole in a spherical mirror 19 to a receiver 21 with a small area.
15 фоточувствительного элемента. Макси- мальньй Диаметр отверсти сферического зеркала 19 и соответственно вход-,, ного торца световода 20 ограничены пределами телесного угла, образуемо20 го экраном 17. Наиболее оптимален выбор диаметра входного (большего) торца близким к максимальному. В этом случае на приемник 21 попадает больший световой поток.15 photosensitive element. The maximum diameter of the aperture of the spherical mirror 19 and, respectively, of the entrance-end of the light guide 20 are limited to the limits of the solid angle formed by the screen 17. The choice of the diameter of the input (larger) end is closest to the maximum. In this case, a greater luminous flux enters the receiver 21.
Геометрические параметры световода 20 выбраны также из услови обеспечени полного внутреннего отражени .The geometrical parameters of the light guide 20 are also selected from the condition of providing full internal reflection.
Световод 20 изготовлен из материала , прозрачного в области длин волн излучени источника 1.The light guide 20 is made of a material that is transparent in the wavelength region of the radiation source 1.
В отверстие 22 помещена линза 24, котора служит дл направлени пучка света на диффузный отражатель 18. Отверстие 23 и нижн часть корпуса . 15 закрыты стеклами или пластинами (не показаны), прозрачными дл данной длины волны излучени . Отверсти 22 и 23 и нижн часть корпуса 15 обдуваютс потоком воздуха или азота при работе датчика непосредственно в камере нанесени покрытий.A lens 24 is placed in an opening 22, which serves to direct a beam of light onto a diffuse reflector 18. Hole 23 and the lower part of the housing. 15 are covered with glasses or plates (not shown) that are transparent for a given radiation wavelength. The holes 22 and 23 and the lower part of the housing 15 are blown with a stream of air or nitrogen when the sensor is operated directly in the coating chamber.
Зеркало 13, направл ющее часть излучени непосредственно на диффузный отражатель 18, служит дл учета колебаний мощности источника 1 и чувствительности приемника 21.The mirror 13, which directs the radiation part directly to the diffuse reflector 18, serves to take into account the fluctuations of the power of the source 1 and the sensitivity of the receiver 21.
В данном устройстве реализуетс амплитудньм метод измерени , основанный на зависимости интенсивности света , прошедшего через слой покрыти 4, от толщины покрыти .This device implements an amplitude measurement method based on the dependence of the intensity of light transmitted through the coating layer 4 on the coating thickness.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Свет от источника 1 раздел етс светоделителем 6 на два пучка, один из которых зеркалом 9 направл етс The light from source 1 is divided by beam splitter 6 into two beams, one of which is directed by mirror 9
33
на модул тор 7 оптической системы 2, другой - на модул тор 8 системь 3.on the modulator 7 of the optical system 2, the other on the modulator 8 system 3.
Модул тор 8 также создает два ,пучка излучени , промодулированных в противофазе относительного друг друга. Первьй пучок с помощью зеркал 12 и 16 через отверстие 23 направл етс на трубу 5 с покрытием 4.The modulator 8 also creates two, radiation beams modulated in antiphase relative to each other. The first beam with the help of mirrors 12 and 16 through the opening 23 is directed to the pipe 5 with the coating 4.
Часть света зеркально отражаетс от внешней поверхности покрыти 4, друга проходит его, отражаетс с рассе нием шероховатой поверхностью трубы 5, а затем вновь проходит слой покрыти и выходит наружу.A part of the light is mirrored from the outer surface of the coating 4, another passes through it, is reflected with the scattering of the rough surface of the pipe 5, and then the coating layer again passes and comes out.
Световой пучок, отраженный покрытием 4, перекрываетс экраном 17. Рассе нньй свет минует экран 17 и попадает на сферическое зеркало 19, которое направл ет его на диффузный отражатель 18. От отражател 18 свет попадает в конический световод 20 иThe light beam reflected by the coating 4 overlaps with the screen 17. Scattered light passes the screen 17 and hits a spherical mirror 19, which directs it to the diffuse reflector 18. From the reflector 18, the light enters the conical light guide 20 and
на приемник 21. Ito receiver 21. I
При возможном смещении трубы 5 (например из-за волнистости ее поверхности ) по оси X относительно нейтрального положени распределение интенсивности света, падающего от зеркала 19 на поверхность отражател 18, мен етс : световое кольцо на поверхности отражател расшир етс , не мен своего положени . При смещении трубы 5 по оси Ч и при провороте ее на угол происходит также и перераспределение интенсивности внутри светового кольца: кольцо становитс несимметричным по интенсивности. Но благодар тому, что отражатель 18 вл етс диффузным со сферической индикатрисой рассе ни , то в плоскости большего торца световода 20 распределение интенсивности дополнительно рассе нного излучени не изменит- с . Соответственно этому не изменитс и интенсивность света, падающего на приемник 21. Таким образом, дл заданной погрешности измерени толщины покрыти 4 производитс отстройка от вли ни различных смещений трубы 5, .ее криволинейности и волнистости в определенных пределах.With a possible displacement of the pipe 5 (for example, due to the waviness of its surface) along the X axis relative to the neutral position, the distribution of the intensity of light falling from the mirror 19 onto the surface of the reflector 18 changes: the light ring on the surface of the reflector expands, not changing its position. When the tube 5 is displaced along the axis H and when it is turned through an angle, the intensity inside the light ring also redistributes: the ring becomes asymmetric in intensity. But due to the fact that the reflector 18 is diffuse with a spherical scattering indicatrix, the intensity distribution of the additional scattered radiation does not change in the plane of the larger end of the light guide 20. Accordingly, the intensity of the light falling on the receiver 21 does not change. Thus, for a given measurement error of the thickness of the coating 4, the effect of different displacements of the pipe 5, its curvilinearity and waviness within certain limits is offset.
Во второй пучок от модул тора 8 направл етс на зеркало 13, а-с помощью его через отверстие 22 с линзой 24 - непосредственно на отражатель 18, который рассеивает излуче- .ние, часть которого, попавша в све18292The second beam from the modulator 8 is directed to the mirror 13, and by using it through an opening 22 with a lens 24, directly to the reflector 18, which scatters the radiation, part of which enters the superconductor
товод 20, регистрируетс приемни- ком 21.Product 20 is registered by receiver 21.
Электрические сигналы с приемника 21 поступают в блок 14 электронной об5 работки, который производит нормировку сигналов от первого (измерительного ) импульсного пучка излучени по отношению к сигналам от второго (опорного ) пучка. В результате этого ис10 ключаетс вли ние нестабильности мощности источника 1 и чувствительности приемника 21.The electrical signals from the receiver 21 enter the electronic processing unit 14, which normalizes the signals from the first (measuring) pulsed radiation beam with respect to the signals from the second (reference) beam. As a result of this, the influence of the instability of the power of the source 1 and the sensitivity of the receiver 21 is eliminated.
Оптическа система 2, установленна до участка нанесени покрыти -4,The optical system 2 is mounted to the coating site -4,
15 работает подобным образом с той лишь разницей, что пучок света от зеркала 16.падает сразу же на шероховатую поверхность трубы 5. Свет, рассе нный поверхностью трубы 4, регистри20 руетс приемником 21 датчика 2, ко- торьй также подключен к блоку 14.15 works in a similar way with the only difference that the light beam from the mirror 16. immediately falls on the rough surface of the pipe 5. The light scattered by the surface of the pipe 4 is detected by the receiver 21 of the sensor 2, which is also connected to block 14.
При этом оптическа система 3 визирует тот же участок трубы 5, ко- торьм ранее был в поле системы 2, т.е.In this case, the optical system 3 endorses the same section of pipe 5, which was previously in the field of system 2, i.e.
25 система 2 вл етс эталонной по отношению к системе 3. Наличие двух оптических систем 2 и 3 позвол ет учесть оптические характеристики участков трубы 5, попавших в поле визирова25, system 2 is a reference with respect to system 3. The presence of two optical systems 2 and 3 makes it possible to take into account the optical characteristics of the sections of pipe 5 trapped in the field of view
ни обеих систем 2 и 3.neither of systems 2 and 3.
Блок 14 производит полную обработку сигналов, приход щих с приемников 21 двух датчиков. Он сохран ет в своей.пам ти значение пронормированного сигнала J., с приемника системы 2 все то врем , которое необходимо .дл перемещени участка трубы от системы 2 к системе 3.Unit 14 performs the full processing of signals coming from the receivers 21 of the two sensors. It stores in its memory the value of the normalized signal J. from the receiver of system 2 all the time it takes to move the pipe section from system 2 to system 3.
После поступлени соответствующего сигнала с системы 3 и после его нормировки блок 14 производ т логарифмирование отношени нормиро- ванньк сигналов и по градуи- ровочным графикам определ ют толщину покрыти .After the arrival of the corresponding signal from system 3 and after its normalization, block 14 logorizes the ratio of the normalized signals and from the calibration graphs determine the thickness of the coating.
Предварительна градуировка устройства осуществл етс по образцам с эталонными толщинами покрытий и включает в себ определение степени вли ни на величину сигнала приемника 21 различных смещений трубы 5.Pre-calibration of the device is carried out on samples with reference coating thicknesses and includes determining the degree of influence on the signal value of the receiver 21 of different displacements of the pipe 5.
Информаци о толщине покрыти выводитс в цифровом виде на дисплей блока 14 и в аналоговом виде - на самописец.The information about the thickness of the coating is displayed in digital form on the display of unit 14 and in analog form on the recorder.
Устройство дл измерени толщины покрыти позвол ет ПРОВОДИТЬ бесконThe device for measuring the thickness of the coating allows to spend an unlimited
тактный контроль толщины покрыти непосредственно после его нанесени , т.е. еще наход щегос в расплавленном состо нии с точностью, соответствующей требовани м контрол покрытий на трубах в технологическом потоке . tact control of the coating thickness immediately after its application, i.e. still in the molten state with an accuracy consistent with the requirements of the control coatings on the pipes in the process stream.
Повышение точности измерени достигаетс за счет повышени соотношени сигнал/шум, устранени вли ни изменени положени трубы относительно оптических систем и учета оптических характеристик поверхности трубы, нестабильности мощности источника излучени и чувствительности приемника .An increase in measurement accuracy is achieved by increasing the signal-to-noise ratio, eliminating the effect of changing the position of the tube relative to optical systems, and taking into account the optical characteristics of the tube surface, the instability of the power of the radiation source and the sensitivity of the receiver.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843813053A SU1218292A1 (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Device for measuring coat thickness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843813053A SU1218292A1 (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Device for measuring coat thickness |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1218292A1 true SU1218292A1 (en) | 1986-03-15 |
Family
ID=21146967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843813053A SU1218292A1 (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Device for measuring coat thickness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1218292A1 (en) |
-
1984
- 1984-11-20 SU SU843813053A patent/SU1218292A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Жуков А.Г. и др. Тепловизионные приборы и их применение. М.: Радио и св зь, 1983, с. 45-46. Патент GB № 154946, кл. G 1 A,(G 01 В 15/02) 1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0279347B1 (en) | Optical axis displacement sensor | |
EP0242725B1 (en) | Remote reading spectrophotometer | |
KR830001843B1 (en) | Electro-optic centerline measuring device | |
CA2034162A1 (en) | Method and apparatus for measuring the thickness of a coating | |
JPH09288007A (en) | Spectral colorimeter | |
US4711578A (en) | Optical displacement sensors | |
US4346994A (en) | Secondary alignment target for an electro-optical alignment measuring system | |
US4627722A (en) | Method and apparatus for optically measuring three-dimensional coordinates | |
US4707132A (en) | Process for sensing defects on a smooth cylindrical interior surface in tubing | |
SU1218292A1 (en) | Device for measuring coat thickness | |
US6549291B1 (en) | Process for continuous determination of the optical layer thickness of coatings | |
GB2043389A (en) | Photoelectrical measuring method and apparatus | |
US4732486A (en) | Contact-free optical linear measurement device | |
JPH05500853A (en) | Method and apparatus for determining glass tube wall thickness | |
US4884888A (en) | Method and device for contactless optical measurement of distance changes | |
JPS57199909A (en) | Distance measuring device | |
RU1789851C (en) | Device for checking whickness of flat objects | |
SU1716360A1 (en) | Device for measuring spectral transmittance of objective | |
SU1219917A1 (en) | Method of inspecting shape of concave optical surfaces | |
JPS61223604A (en) | Gap measuring instrument | |
RU1768967C (en) | Surface roughness tester | |
JP3230977B2 (en) | Object positioning device for light wave interference device | |
SU1589059A1 (en) | Apparatus for adjusting the axis of radiator of optical unit relative to surfaces of the base | |
SU1272107A1 (en) | Object angular displacement optical sensor | |
SU1298529A1 (en) | Variable-sensitivity interferometer for monitoring deviation of a surface from planarity |