EuroWire July 2015

61 / 80

Техническая статья
59 июль 2015 г.
Энергия, засвечивающаяся на
контрольном устройстве (сенсор) сильно
регулируется качеством поверхности,
шероховатостью, цветом (поглощением),
дефектом, а также местной формой
цилиндра. Затем вращение света вокруг
оси провода приведет к вращению
отсвечивания на поверхности,
принадлежащей закрепленному
устройству контроля.
Так получается изображение
окружности. При вращении провода
возникает полное изображение
поверхности провода. Если конструкция
спроектирована хорошо, любой
небольшой дефект поверхности будет
вызывать местное значительное
уменьшение энергии, отсвечивающей
на сенсор.
На Рис. 1 показаны основные параметры
принципа:
На профиле сечения провода лучи
падающего света почти параллельны.
Перпендикулярно к оси провода каждый
источник луча сфокусирован на узкой
линии.
2*α, выходит из угла раскрытия
оптической системы. Это определяет
размер отпечатка на окружности
провода: r*α.
2*β, выходит из наклонного падения
источника света.
Если “A” является фактором
поверхностного поглощения/
рассеивания провода, световая энергия
“E”, полученная сенсором, равна:
E = A*ie* r*α*cosβ
Следствия данных соотношений
следующие:
• Размер пятен (r*α) пропорционален
диаметру провода, что является
вполне достаточным, и углу
раскрытия оптической системы.
• Энергия, полученная сенсором,
колеблется с наклонным падением
источника света на cosβ. При
использовании трех сенсоров “β”
колеблется между ±60° по каждому
сенсору, изменение амплитуды угла
на 50 процентов. Это компенсируется
фактором коррекции для
отображения плоской амплитудно-
частотной характеристики. С пятью
сенсорами прямое колебание
снижается до 20 процентов.
• Энергия,полученнаясенсором,также
прямо пропорциональна диаметру
провода. Это означает, что не только
источник энергии падающего
света “ei” должен быть изменен
соответствующим образом, но также
должна быть проверена технология
сенсора в зависимости от диапазона.
Самый маленький диаметр, который
можно было проверить, был диаметр
вольфрамовой проволоки (черного
цвета) 10 мкм.
• Фактор А имеет значительное
влияние либо рассеивая энергию
(шероховатость), либо поглощая
солнечные лучи при 850 нм.
Еще одно важное влияние – это
изменение формы вдоль оси провода
(вздутие, сужение, дефекты), которое
преломляет отраженные лучи от угла
раскрытия сенсора.
Устройство
Для вращения источника световой
точки кольцо световых источников было
предусмотрено вокруг оси провода
при только одном непосредственно
включенном источнике света.
Перемещение освещения с одного
источника на другой источник
производит вращение световой
точки вокруг провода. Три сенсора
одновременно проверяют отраженную
на поверхности провода энергию при
120°.
Система источника света
концентрируется на каждом луче
источника в виде узкой линии,
перпендикулярной оси проволоки. Луч
почти параллелен другой проекции.
Толщина линии определяет разрешение
на оси проволоки. Тогда размеры
источников могут быть небольшими, а
оптическая система довольно хорошей
для применения.
На Рисунке 6 изображен размер (белой)
световой линии, перпендикулярной
оси проволоке на снимке, сделанном
ПЗС-матрицей в месте проволоки.
Гауссова форма спектральной линии
плотности энергии на линии света
делает эффективной толщину при
приблизительно 20 мкм. Тогда размер
отпечатка вдоль оси проволоки
(Разрешение линии: РЛ) почти постоянен,
но на окружности (Разрешение
окружности: РО), он колеблется
▲ ▲ Рисунок 1
▲ ▲ Рисунок 2: Освещение
E = A*ie* r*α*cosβ
Радиус 7 r8
▲ ▲ Рисунок 3: Эффект шероховатости
▲ ▲ Рисунок 4: Эффект изменения формы.
Моделирующий снимок
Лучи источника света,
падающая энергия 7 ie 8
▲
▲ Рисунок 5: Вид спереди на систему
▼
▼ Рисунок 6
Расположения источника/фото сенсора
Участок 1/сенсоры A+C
Участок 2/сенсоры B+A
Участок 3/сенсоры C+B
Фото-сенсор А
Кольцо элементарных
источников света
Участок измерения
Фото-сенсор С
Фото-сенсор B
Участок
2
Разрешение
Д
Система оптического
сенсора Шлифованный Рассеивающий
Участок
3
Участок
1