Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано , в частности, для определения опорной поверхности материалов (отношение площади контакта исследуемого материала с опорной плоскостью к площади всей его поверхности), преимущественно текстильных. Цель изобретения - повышение точности определения . Исходный облучающий световой поток от осветителя через светоделительный узел направляется на светорасщепитель, который исходный световой поток расщепляет на большое количество световых пучков .Последние объективом-трансфокатором , позволяющим менять угол схождения пучков, через прозрачное тело, выполненное в виде пластины , покрытой с обеих сторон просветляющим слоем, направляются на исследуемый материал, нагруженный телом . Световой поток, рассеянный исследуемым материалом, объективомтрансфокатором собирается и направляется в светорасщепитель, выполненный в виде волоконных световодов, торцы которых, обращенные к объективу-трансфокатору , расположены рассредоточенно. Далее световой поток пропускается в светоделительный узел, который направляет его в фотоэлектрический регистратор. Исходньй световой поток светорасщепителем расщепляется на большое количество отдельных световых пучков. Расщепленные пучки объективом-трансфокатором фокусируют в опорную плоскость, контактирующую с исследуемым материалом, при двух значениях телесных углов S и Э схождения . Далее собирают свет рассеянный исследуемым материалом соответственно в те же телесные углы 9, и 9 , измеряют интенсивности I, и Ij собранного света при двух значениях б, и Sj соответственно. Вычисляют опорную поверхность F исследуемого материала по формуле tr fl - 1,9, .причем первый из этих телесных углов а ВТОсхождения выбирают 9, рои и - QI 2ird где FO - опорная по (Л 9 О верхность , I, 1 - интенсивности света, б,, 92 - телесные углы схождения , Л - длина волны светового потока, d, -размер минимального структурного элемента исследуемого материала (например, диаметр ворса или нити ткани), d, - максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала. 2с. п. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»51) С 01 В 11/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а,, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I,Hg

О (21) 3825007/24-28 (22) 10. 12. 84 (46) 15. 04. 86. Бюл. ¹ 14 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса и

Институт физики АН ЛитССР (72) P À.Áàëüêÿâè÷åíå, M.M.Ãóòàóñêàñ, С.К.Балицкас и P.Þ.Крауялис (53) 531.7 15.27(088.8) (56) Кукин Г.Н., Соловьев A.Н. Текстильное материаловедение, ч.III- М-:

Легкая индустрия, 1967, с. 28-29.

Авторское свидетельство СССР № 129381, кл. С 01 В 11/28, 1959. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЛОСКИХ МЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для определения опорной поверхности материалов (отношение площади контакта исследуемого материала с опорной плоскостью к площади всей его поверхности), преимущественно текстильных. Цель изобретения — повышение точности определения. Исходный облучающий световой поток от осветителя через светоделительный узел направляется на светорасщепитель, который исходный световой поток расщепляет на большое количество световых пучков. Последние объективом-трансфокатором,позволяющимменять угол схождения пучков, через прозрачное тело, выполненное в виде пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим слоем, направляются на исследуемый материал, нагруженный телом. Световой поток, рассеянный исследуемым материалом, объективомтрансфокатором собирается и направляется в светорасщепитель, выполненный в виде волоконных световодов, торцы которых, обращенные к объективу-трансфокатору, расположены рассредоточенно. Далее световой поток пропускается в светоделительный узел, который направляет его в фотоэлектрический регистратор. Исходный световой поток светорасщепителем расщепляется на большое количество отдельных световых пучков. Расщепленные пучки объективом-трансфокатором фокусируют в опорную плоскость, контактирующую с исследуемым материалом, при двух значениях телесных углов 9 и 9 схождения. Далее собирают свет, рассеянный исследуемым материалом соответственно в те же телесные углы 9»и 9, измеряют интенсивности I и I собранного света при двух значениях 9, и 9 соответственно. Вычисляют опорную поверхность Р исследуемого материала по формуле причем первый из этих телесных углов схождения выби ают 9,> †„, а вто h

1 2 d< рой — 9 2„, где Рц — опорная по2И2 верхность,,, I - интенсивности света, 9,, 8 g — телесные углы схождения, — длина волны светового ) потока, d» -размер минимального структурного элемента исследуемого материала (например, диаметр ворса или нити ткани), d — максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала.

2с. п. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

245?6

1О

1$

2$

$0

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для определения опорной поверхности материалов (отношение площади контакта исследуемого материала с опорной плоскостью к площади всей его поверхности), преимущественно текстильных.

Цель изобретения — повышение точности определения опорной поверхности плоских мягких материалов.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для определения поверхности плоских мягких материалов; на фиг. 2 — структурная схема светорасщепителя; на фиг. 3 — ход лучей в устройстве при освещении исследуемого материала излучением с большим углом 6, схождения; на фиг. 4 — ход лучей в устройстве при освещении исследуемого материала излучением с меньшим углом схождения.

Устройство для определения опорйой поверхности плоских мягких материалов содержит (фиг. 1) фотоэлектрический регистратор 1, последовательно расположенные осветитель 2, создающий параллельный световой поток преимущественно монохроматического света, которым может служить лазер, светоизлучающий диод с объективом и т.п., светоделительный узел 3, которым может служить призма Глана-Фуко, оптически связывающий фотоэлектрический регистратор 1 с системой 4 формирова- ния светового потока, состоящей из последовательно расположенных светорасщепителя 5 и объектива-трансфокатора 6, и прозрачное тело 7, выполненное в виде стеклянной плоскопараллельной пластины, с обеих сторон покрытой просветляющим слоем, которое расположено над исследуемым материалом 8. Опорной плоскостью 9 служит плоскость тела 7, контактирующая с исследуемым материалом 8. Для того, чтобы тело 7 не влияло на интенсивность света, рассеянного исследуемым материалом 8, его с обеих сторон покрывают просветляющим слоем.

Светорасщепитель 5 (фиг. 2) выполнен в виде отрезка жгута из набора волоконных световодой 1О, помещенных в компаунд 11, например непрозрачную эпоксидную смолу. Торцы волоконных световодов 1О в плоскости среза, направленного к объективу-трансфокатору 6, расположены рассредоточенно. Рассредоточ нность торцов волоконных световодов необходима для создания условий, беспрепятственного прохождения через светорасщепитель

5 в направлении от объектива-трансфокатора 6 к светоделительному узлу 3 лишь световому потоку, четко попадающему в торцы волоконных световодов.

Светоделительный узел 3, светорасщепитель 5, объектив-трансфокатор 6 и тело 7 помещены соосно на оси облучающего светового потока.

Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Исходный облучающий световой поток от осветителя 2 через светоделительный узел 3 направляется на светорасщепитель 5, который расщепляет исходный световой поток на большое количество преимущественно одинаковых световых пучков. Последние объективом-трансфокатором 6, позволяющим менять угол схождения пучков, через прозрачное тело 7, выполненное в виде стеклянной пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим слоем, направляются на исследуемый материал

8, нагруженныи телом 7. Световой поток, рассеянный исследуемым материалом .8, объективом-трансфокатором 6 собирается и направляется в светорасщепитель 5, далее он пропускается в светоделительный узел 3, который направляет его в фотоэлектрический регистратор 1. Исходный световой поток светорасщепителем 5 расщепляется на большое количество отдельных световых пучков 12 и 13, ограничивающие апертуры 14 и 15 (торцы волоконных световодов) которых находятся в одной плоскости 16. Расщепленные пучки объективом-трансфокатором 6 фокусируют в опорную плоскость 9, контактирующую с исследуемым материалом 8.

При фокусировке большим углом схождения, (фиг. 3) яркими пятнами освещаются лишь структурные элементы исследуемого материала 8, находящиеся непосредственно в опорной плоскости 9 или удаленные от нее на расстояние, не превышающее d< ° Световой пучок 12, рассеянный только указанными структурными элементами, достигает объектива-трансфокатора 6 под таким же углом, под каким бып направлен на исследуемый материал 8, и !полностью через апертуру 14 в светорасщепителе

3 1224

5 достигает светоделительного узла 3, которым направляется в фотоэлектрический регистратор 1, фиксирующий интенсивность излучения I4, рассеянного структурными элементами исследу- 5 емого материала 8, находящимися в опорной плоскости. Световой пучек 13, образованный апертурой 15 и рассеянный структурным элементом, находящимся вне перетяжки пучка, достигает 10 объектива-трансфокатора 6 под углом, не совпадающим с углом схождения, что приводит к расплывчатому световому пятну на плоскости 16 светорасщепителя 5 вокруг апертуры 15. Так как в плоскости 16 апертуры пучков (торцы волоконных световодов) расположены рассредоточенно, то через светорасщепитель 5 проходит незначительная доля интенсивности рассеянного свето- щ вого потока по сравнению с интенсивностью, рассеянной элементом исследуемого материала 8, находящимся в опорной плоскости.

При фокусировке меньшим углом схож25 дения (фиг. 4) яркими пятнами освещаются все структурные элементы поверхности исследуемого материала 8 независимо от того, расположены они в опорной плоскости 9 или нет. Рассеян-З0 ные пучки 12 и 13 во всех случаях достигают объектива-трансфокатора 6 под углом, равным углу схождения, и четко попадают в апертуры 14 и 15 на светорасщепитель 5, через который

35 полностью достигают светоделительного узла З,и далее направляются в фотоэлектрический регистратор 1, фиксирующий интенсивность излучения I рассеянного всей поверхностью иссле40 дуемого материала.

Опорная поверхность F вычисляется как отношение рассеянного исследуемым материалом 8 и зафиксированного фотоэлектрическим регистратором i интен- 45 сивностей I и I света при двух значениях угла 9,и 91 схождения с учетом коэффициента поправки К= т.е.

I! в2

F4 =, первый из этих те4 лесных углов схождения, выбирают 50

% Ъ

О,р „„, а второй — 9

2 "йй где Fe — опорная поверхность, I, Т— интенсивности света, 8,,  — телесные углы схождения, h — длина волны све- 55 тового потока, d . — размер минимального структурного элемента материала, например диаметр ворса или нити тка576 4 ни, d< — максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала.

Во избежание ложного сигнала, который мог бы попасть в фотоэлектрический регистратор 1, отразившись от направленной к светоделительному узлу 3 поверхности светорасщепителя

5, в качестве светоделительного узла

3 применяется призма Глана-Фуко, которая поляризует проходящее через нее излучение. Поляризованное излучение, проходя светорасщепитель 5, состоящий из волоконных световодов, полностью деполяризуется и, рассеявшись на исследуемом материале 8 и возвратившись в светоделительный узел 3, направляется в фотоэлектрический регистратор 1. Кроме того, в светоделительном узле 3 поляризованное излучение, отраьнвшись от светорасщепителя 5, остается поляризованным и светоделительный узел 3 не направляет его в фотоэлектрический регистратор 1, а пропускает обратно к осветителю 2, где оно рассеивается.

Формула изобретения

1. Способ определения опорной поверхности плоских мягких материалов, преимущественно текстильных, заключающийся в том, что прижимают исследуемый материал к плоской поверхности, освещают его световым потоком, регистрируют интенсивность света, отраженного от исследуемого материала, и определяют опорную поверхность исследуемого материала, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, освещающий световой поток расщепляют на несколько световых пучков, фокусируют эти пучки в плоскость соприкосновения плоской поверхности с поверхностью исследуемого материала при двух значениях телесных углов 0, и 9 схождения, собирают свет, рассеянный исследуемым материалом соответственно в те же телесные углы 6, и измеряют интенсивности Е и Е собранного света при двух значениях 8, и 04 соответственно, и определяют опорную поверхность F исследуемого о

I,. В материала йо формуле Г

Ег в, первый телесный угол схождения выбирают B,>$ 2 и второй г 2"й

2пй„

122457á где Я вЂ” длина волны светового потока, d — размер минимального структурно1 го элемента материала, например диаметр ворса или нити ткани, d — максимальная высота выступов рельефа исследуемого материала.

2. Устройство для определения опорной поверхности. плоских мягких

Материалов, содержащее последователь- щ но расположенные осветитель, систему формирования светового потока и прозрачное тело, предназначенное для прижатия исследуемого материала фото— л. электрический регистратор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено светоделительным узлом, расположенным между осветителем и системой формирования светового потока и связанным с фотоэлектрическим регистратором, система формирования светового потока выполнена в виде последовательно расположенных светорасщепителя и объектива-трансфокатора, а прозрачное тело выполнено в виде стеклянной пластины, покрытой с обеих сторон просветляющим слоем. !

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что светорасщепитель выполнен в виде волоконных световодов,торцы которых, обращенные к объективу-трансфокатору, расположены рассредоточенно.

1224576

Составитель Л. Лобзова

Редактор А. Огар Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1938/37 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г..ужгород, ул. Проектная, 4