Устройство для контроля деформации поверхности объекта

 

Использование: измерительная техника, в частности устройство для контроля деформации элементов конструкций когерентно-оптическими методами. Сущность изобретения: при измерении деформаций методом голографической интерферометрии по оптической схеме во встречных пучках крепление кассеты с фотопластинкой на объекте с концентратором напряжений произведено с помощью приспособления, обеспечивающего однозначную фиксацию положения фотопластинки относительно нейтральной оси освещаемой поверхности объекта. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для контроля деформированного состояния элементов конструкций когерентно-оптическими методами.

Известно устройство для контроля деформации поверхности объекта, содержащее последовательно расположенные оптический квантовый генератор, коллиматор, держатель фотопластины в виде промежуточной оптически прозрачной среды и фотопластинку [1] Недостатком этого устройства является невысокая точность контроля деформационных смещений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для контроля деформации поверхности объекта, содержащее оптически связанные оптический квантовый генератор, коллиматор и кассету с фотопластинкой [2] Недостатком данного устройства является невысокая точность голографического контроля деформации.

Цель изобретения повышение точности голографического контроля деформации. Это достигается тем, что устройство для контроля деформации поверхности объекта, содержащее оптически связанные оптический квантовый генератор, коллиматор и кассету с фотопластинкой, согласно изобретению снабжено приспособлением для крепления кассеты к объекту, состоящим из двух закрепляемых на противоположных гранях кассеты прямоугольных призм с впрессованными в них шариками, устанавливаемых в конусообразную выемку и V-образный паз двух опор, запрессованных на верхних гранях выступов П-образного основания, установленных на противоположных малых гранях основания двух винтовых фиксаторов, которые совместно с установленным на нижней части кассеты со стороны эмульсии фотопластинки винтовым фиксатором расположены в вершинах равнобедренного треугольника, образованного прямыми, соединяющими эти фиксаторы, установленных на другой грани основания двух винтовых фиксаторов.

Использование в устройстве приспособления для крепления кассеты с фотопластинкой к объекту обеспечивает однозначную фиксацию положения фотопластинки относительно нейтральной оси освещаемой поверхности объекта посредством трехточечного контакта кассеты с объектом, обеспечиваемого с помощью трех винтовых фиксаторов расположенных в вершинах равнобедренного треугольника, и других винтовых фиксаторов основания со стороны неосвещаемой поверхности объекта, крепление основания не объекте произведено помощью двух установленных на противоположных малых гранях основания винтовых фиксаторов, точки соприкосновения которых с боковыми гранями объекта лежат на нейтральной линии, перпендикулярной направлению действия силы и проходящей через центр концентратора напряжений.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием приспособления, реализующим принципиально отличающийся способ крепления кассеты с фотопластинкой к объекту, что позволяет повысить точность контроля деформации.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема приспособления для крепления кассеты с фотопластинкой к объекту.

Приспособление для крепления кассеты 1 с фотопластинкой 2 к объекту 3 содержит две закрепляемые на кассете 1 прямоугольные призмы 4 и основание 5. В призму частично впрессованы шарики 6, в нижней части кассеты ввернут винтовой фиксатор 7 с шаровым концом. Основание выполнено в виде горизонтально расположенной П-образной планки с двумя ввернутыми в выступы винтовыми фиксаторами 8 с острыми концами и двумя ввернутыми в центральной части планки винтовыми фиксаторами 9 с дисковыми концами, в выступы планки сверху впрессованы две опоры 10, в одной из которых выполнен V-образный паз, в другой конусообразная выемка. Кассета с фотопластинкой установлена на основание шариками в паз и выемку опор планки.

Устройство для контроля деформации поверхности объекта работает следующим образом.

Объект 3 с концентратором напряжений 11 устанавливают вертикально в захваты испытательной машины. Основание 5 к исследуемому объекту 3 закрепляют винтовыми фиксаторами 8 и прижимают фиксаторами 9, чем обеспечивают однозначность положения основания 5 относительно оси, проходящей через винты 8 и центр концентратора напряжений 11. Кассету 1 с фотопластинкой 2 устанавливают на основание 5 шариками 6 призм 4 в паз и выемку опор 10. Фотопластинку 2 устанавливают в кассете 1 эмульсией к освещаемой поверхности объекта 3. С помощью винта 9 обеспечивают параллельность плоскости фотопластинки 2 и исследуемой поверхности объекта 3. Точки соприкосновения винтов 7 и 8 с объектом 3 образуют равнобедренный треугольник с вершиной в точке 7. Это обстоятельство, а также то, что точки упоров призм 4 шариками 6 в паз и выемку опор 10 лежат выше нейтральной линии и кассета 1 с фотопластинкой 2 расположена вертикально, обеспечивает устойчивость крепления кассеты 1 к объекту 3. Коллимированный луч от оптического квантового генератора пропускают через фотопластинку 2 освещают поверхность объекта 3, записывают голограмму поверхности объекта 3 во встречных пучках, нагружают объект 3, вновь записывают голограмму этой поверхности, снимают кассету 1 с основания 5. После обработки фотопластинки 2 восстанавливают двухэкспозиционную интерференционную картину, после количественной расшифровки интерферограмм определяют смещения точек поверхности исследуемого объекта 3, по которым определяют деформации. При использовании метода реального масштаба времени, фотопластинку 2 обрабатывают после первой экспозиции, соответствующей исходному состоянию объекта 3, затем производят прецизионный возврат кассеты 1 с фотопластинкой 2 на место экспонирования, обеспечиваемый трехточечным контактом кассеты 1 с поверхностью объекта 3 посредством винтового фиксатора 7 с шаровым концом и с помощью шариков 6 призм 4 кассеты 1, паза и выемки опор 10 основания 5, нагружают объект 3, наблюдают интерференционные полосы в реальном времени, по которым определяют смещение точек поверхности объекта.

Пример конкретного выполнения приспособления для крепления кассеты с фотопластинкой на объекте. Основание 5 с размерами 130 х 20 х 10 мм изготовили из листовой стали в виде П-образной планки, на концах которой впрессовали две опоры 10 из каленой стали, в одной из которых выполнили V-образный паз, в другой конусообразную выемку. Основание 5 к исследуемому плоскому образцу 3 с размерами 300 х 100 х 3 мм закрепили с помощью двух винтов М4 8 с острыми треугольными призматическими концами таким образом, чтобы линия, соединяющая упоры 8, проходила через центр концентратора напряжений 11. Два винтовых фиксатора 9 с концами в виде круговых дисков диаметров 20 мм прижаты к неосвещаемой поверхности образца 3 и обеспечивают однозначность положения основания 5 относительно плоскости образца 3. На кассете 1 закреплены две прямоугольные призмы 4 с размерами 12 х 10 х 10 мм, в которые частично впрессовали стальные шарики 6 диаметром 5,5 мм. В кассете 1 закрепляется фотопластинка 2. Винт М4 7 с шаровым концом, ввернутый в нижней части кассеты 1, обеспечивает параллельность плоскости фотопластинки 2 и исследуемой поверхности образца 3. Расстояние между плоскостью фотопластинки 2 и поверхностью образца 3 составляет 1 мм.

Формула изобретения

Устройство для контроля деформации поверхности объекта, содержащее оптически связанные оптический квантовый генератор, коллиматор и кассету с фотопластинкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности голографического контроля деформации, оно снабжено приспособлением для крепления кассеты с фотопластинкой к объекту, состоящим из П-образного основания, двух закрепляемых на противоположных гранях кассеты прямоугольных призм с впрессованными в них шариками, устанавливаемых в конусообразную выемку и V-образный паз двух опор, запрессованных на верхних гранях выступов П-образного основания, установленных на противоположных малых гранях основания двух винтовых фиксаторов, которые совместно с установленным на нижней части кассеты со стороны эмульсии фотопластинки третьим винтовым фиксатором расположены в вершинах равнобедренного треугольника, образованного прямыми соединяющими эти фиксаторы и установленных на другой грани основания с другой стороны фотопластинки двух винтовых фиксаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1