Раздел 4. Оптические системы. Приемные устройства. Оптические дефектоскопы

Глава 4.1. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Оптической системой называют совокупность оптических деталей (линз, призм, зеркал и т.п.), предназначенную для определенного формирования пучков световых лу- чей при контроле недоступных (скрытых) поверхностей, мелких деталей и т.д. В качестве примера вышесказанному, рассмотрим следующие оптические системы - зеркала и лу- пы.

Зеркала

Зеркало - гладкая поверхность, предназначенная для отражения. Зеркала класси- фицируются на плоские и сферические, в свою очередь сферические классифицируются на вогнутые и выпуклые. Наиболее известный пример -

плоское зеркало (рис. 4.1).

Принцип хода лучей, отражённых от плоского зеркала прост, если рассматривать классическую, а не квантовую физику. Луч света падает на зеркальную поверхность (рассматриваем полностью непрозрачное зеркало) под углом альфа к нормали (перпендикуляру), проведённой к точке падения луча на зеркало. Угол луча отражённого будет равен тому же значению - альфа. Луч, падающий на зеркало под прямым углом к плоскости зеркала, отразится сам в себя.

На практике при проведении визуального осмотра, зеркало является один из наиболее удобных и простых

способов контроля недоступных (скрытых) поверхностей или поверхностей, наклоненных менее 30° к зрительной оси глаза.

Лупы

Лупа - оптическая система, состоящая из одной или нескольких линз, предназначен- ная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном рас- стоянии (рис.4.2). Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньше её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даст прямое увеличенное и мнимое изображение предмета. Лучи от изображения попадают в глаз под углом, боль- шим, чем лучи от самого предмета. Этим и объясняется увеличивающее действие лупы.

В лупах применяются собирающие линзы. Лупа помещается перед глазом, по возможности ближе к нему, а рассматриваемый предмет - на расстоянии, немного меньше фокусного расстояния лупы.

В практическом использовании лупа применяет- ся для обнаружения мелких дефектов (несплошностей), недоступных для обнаружения невооруженным глазом.

Лупы позволяют обнаруживать трещины различного происхождения, поверхностные

 

коррозионные и эрозионные повреждения, забоины, открытые раковины, язвы, поры, вы- крашивание материала деталей, риски, надиры трущихся поверхностей и другие поверх- ностные дефекты деталей, а также различные дефекты лакокрасочных и гальванических покрытий.

Основными параметрами лупы являются " диаметр лупы " и фокусное расстояние Обычно осмотр деталей проводят с помощью луп с фокусным расстоянием от 125 до 12,5 мм и увеличением, соответственно, от 2 до 20 крат. Из-за существенного снижения поля зрения и глубины резкости при больших увеличениях, для осмотра деталей в цехо-

вых условиях в основном применяют микроскопы с увеличением от 8 до 40 – 50 крат.

Линза (нем. Linse, от лат. lens — чечевица) – это обычно диск из прозрачного одно- родного материала, ограниченный двумя полированными поверхностями — сфериче- скими или плоской и сферической. В настоящее время, всё чаще применяются и т. н.

«асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз чаще всего используются оптические материалы, такие, как стекло, оп- тическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие. Примечание: Линзами на- зывают и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками (для примера: плоские

«линзы», изготовленные из материала с переменным коэффициентом преломления, из- меняющимся в зависимости от расстояния от центра).

В зависимости от форм линзы классифицируются на собирательные (положитель- ные) и рассеивающие (отрицательные) (рис.4.3). Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях) или фокусным расстоянием, а также апертурой.