Пристрій для безконтактного контролю шорсткості поверхні паперу

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, що пов'язана з оцінкою якості поверхні паперу в процесі його виробництва та може бути використаний на виробництві для вимірювання шорсткості поверхні паперу за умов вібрацій та зміщень поверхні паперу. Відомий пристрій для безконтактного контролю якості обробки поверхні оптичних деталей, що містить джерело світла та гоніометр, який складається з столика та кронштейна з фотоприймачем. Далі по ходу променя розташовані такі елементи: двояко-заломлююча призма, клиновидний дефлектор і дисковий модулятор, другий гоніометр, диски на яких встановлено столики та кронштейни з фотоприймачами обох гоніометрів [1]. Недолік відомого пристрою полягає в тому, що контроль якості може бути здійснений тільки для поверхонь деталей які статично закріплені в пристрої. Відомий пристрій для безконтактного контролю шорсткості поверхні паперу, що містить елементи розташовані по ходу променя: джерело світла, розташоване в фокусі збираючої лінзи, поляризатор, розщеплюючу поляризаційну призму, лінзи, що фокусують випромінювання на фотоприймачах, фотоприймачі, блок обробки сигналів, блок індикації [2]. Недолік відомого пристрою полягає в тому, що шорсткість паперу може бути визначена за його деполяризацією тільки за умови, що папір нерухомий. Це обумовлюється тим, що внаслідок вібрації паперу при русі буде отриманий невірний результат, тому що на величину відношення інтенсивностей P- та S-компонент відбитого від поверхні паперу світла впливатиме не тільки деполяризація світла обумовлена шорсткістю поверхні паперу, а й положення поверхні паперу відносно вимірюючого пристрою. Наслідком цих недоліків є неможливість використання відомого пристрою для вимірювання шорсткості поверхні паперу в процесі виробництва за умов вібрацій та зміщень поверхні паперу. В основу винаходу поставлено задачу створити пристрій для безконтактного вимірювання шорсткості поверхні паперу, в процесі його виробництва, шляхом введення системи двох лінз, що дозволяє підвищити точність вимірювання шорсткості, використовуючи в ролі вторинного джерела світла рівномірно освітлену лінзу. Технічний результат полягає в тому, щоб підвищти точність вимірювання шорсткості поверхні паперу, за умов впливу вібрацій та відхилень поверхні паперу при виробництві. Технічний результат досягається тим, що в пристрій для безконтактного контролю шорсткості, що містить розташовані по ходу променя: джерело світла, лінзу, поляризатор, розщеплюючу поляризуючу призму, фотоприймачі, блок обробки сигналів та реєструючий пристрій, згідно винаходу, що заявляється, додатково введена система двох лінз, розташованих по ходу променя перед розщеплюючою поляризаційною призмою на відстанях L 1 та L2 від фотоприймачів: де L0 - відстань між центром лінзи 5 та спрямовуючими салазками по яких рухається папір, F1, F2 - фокуси лінз 5 та 6 відповідно. Внаслідок введення в пристрій системи двох лінз світло, що падає на поверхню першої лінзи повністю фокусується на поверхні фотоприймачів, при цьому інтенсивність світла, що падає на поверхню фотоприймачів не змінюється при вібрації та зміні положення поверхні паперу. В відомих технічних рішеннях в ролі вторинного джерела світла використовується поверхня паперу, що контролюється, тому при невеликій зміні положення поверхні паперу, різко змінюється інтенсивність та рівномірність освітлення фотоприймачів, що, в свою чергу, вносить похибку в величину вимірюваного відношення інтенсивностей P- та S-компонент світла відбитого від поверхні паперу, що контролюється. Відомі оптичні пристрої для безконтактного вимірювання шорсткості паперу не могли забезпечити достатньої точності вимірювання шорсткості поверхні паперу, що рухається або коливається, тому що при русі та коливаннях паперу змінюється інтенсивність та з'являється нерівномірність пучка світла, що падає на фотоприймачі. На кресленні (фіг.) подано схему пристрою. Пристрій для безконтактного вимірювання шорсткості поверхні паперу складається з таких елементів, розташованих за ходом променя: джерела світла 1, яке розміщене в фокусі лінзи 2, поляризатора 3 розташованого після лінзи 2 та орієнтованого таким чином, що світловий потік, який виходить з нього поляризовано в P-напрямі, спрямовуючих салазок 4 по яким рухається папір, лінз 5 та 6, що створюють оптичну систему, яка сприймає відбите від поверхні паперу світло та проектує його на поверхню фотоприймачів, розщеплюючої поляризуючої призми 7, що розділяє P- та S-компоненти світла відбитого від поверхні паперу, шорсткість якого вимірюється, на два окремих світлових потоки, які спрямовуються кожен на свій фотоприймач, фотоприймачів 8 та 9, блоку обробки сигналів 10 та реєструючого пристрою 11. Пристрій працює таким чином. Світло джерела 1, що розташоване в фокальній площині лінзи 2 перетворюється в лінійно-поляризоване за допомогою поляризаційної призми 3, з орієнтацією, що відповідає P-напряму, далі лінійно-поляризований паралельний пучок світла падає на поверхню паперу, шорсткість якого вимірюється. Під дією збудження поверхневих поляритонів лінійно поляризованим пучком світла виникає S-компонента у відбитому від поверхні паперу світлі. Поляризатор 3 розташовано таким чином, що світловий потік після відбиття від поверхні паперу, що вимірюється, попадає на лінзу 5, яка проектує поверхню паперу в площину лінзи 6, лінза 6, в свою чергу, проектує зображення рівномірно освітленої лінзи 5 на поверхні фотоприймачів 8 та 9, через розщеплюючу поляризуючу призму 7. Таким чином на поверхні фотоприймачів 8 та 9 проектується зображення рівномірно освітленої лінзи 5, освітленість якої практично не змінюється при незначних коливаннях поверхні паперу. Внаслідок шорсткості поверхні паперу відбитий від неї світловий пучок деполяризується і в ньому з'являється S-компонента, величина якої зумовлюється величиною шорсткості поверхні паперу. Ступінь деполяризації визначається відношенням інтенсивностей S-компоненти та P-компоненти відбитого світла і безпосередньо зв'язана з шорсткістю поверхні. Це відношення інтенсивностей визначається за допомогою відношення сигналів, які поступають з фотоприймачів 8 та 9 на блок обробки сигналів 10 та реєструючий пристрій 11. Вимірюючи ступінь деполяризації відбитого від поверхні паперу світла можливо визначити шорсткість поверхні паперу. Проградуювати пристрій можна за допомогою ряду еталонних зразків. Використання запропонованого пристрою забезпечить наступні переваги в порівнянні з прототипом: можливість використання запропонованого пристрою без посередньо на виробництві, в процесі виробництва паперу за умов руху, вібрацій паперу та відхилень поверхні паперу від оптичної осі пристрою. Вище згаданий прототип не давав можливості вимірювати відношення інтенсивностей P- та S-компонент за умов впливу вібрацій, руху паперу та відхилення його поверхні від оптичної осі, так відхилення поверхні паперу від оптичної осі пристрою на 0,1см в той чи інший бік давали різкі зміни вимірюваного відношений інтенсивностей P- та S-компонент, запропонований пристрій дає результат в межах похибки при відхиленні поверхні паперу на 0,5см в той чи інший бік, чого достатньо для використання пристрою в процесі виробництва.