Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки

Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается оптических средств контроля поверхностей в процессе их обработки. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет использования в качестве информационных параметров интенсивности и степени поляризации отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения в оболочке световода и за счет уменьшения потерь световой энергии при отражении. Лазерное зондирующее излучение вводят в контролируемый световод со стороны необрабатываемого торца. Контроль осуществляется в процессе обработки. Отраженное от поверхности обрабатывающего инструмента излучение распространяется вдоль сердечника световода и частично попадает в направляющую оболочку. Чем чище обработана поверхность торца световода, тем большая часть отраженного излучения распространяется внутри сердечника и тем меньше разрушается поляризация отраженного излучения. Отражение зондирующего излучения от непрозрачной поверхности обрабатывающего инструмента существенно снижает потери световой энергии по сравнению со случаем, когда отражение происходит от обрабатываемого торца световода. 5 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУЬЛИН (51)5 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЗОВРЕтеНИЯМ и отНРЬГилм пРи гкнт сссР (21) 4462673/24-28 (22) 18.07.88 (46) 07.05.90. Бюл. У 17 (72) А.Ю.Добродеев, 10.С.Капранов и В.Г.Таценко (53) 531.7 (088.8) (56) Радиотехника, 1982, т.37, Ф 2, с.89. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТОРЦОВ СВЕТОВОДОВ В ПРОЦЕССЕ

ОБРАБОТКИ (57) Изобретение касается оптических средств контроля поверхностей в процессе их обработки. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет использования в качестве информационных параметров интенсивности и степени поляризации отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженноИзобретение относится к оптическим средствам контроля поверхностей в процессе их обработки и может быть использовано в процессе армирования оптических колебаний кабелей связи, световодов для передачи изображения, а также при обработке деталей, материал которых. прозрачен для зондирующего излучения.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет использования в качестве информационных параметров интенсивности и степени поляризации отраженного от поверхнос-зц ш62пц А1

ro излучения в оболочке световода и за счет уменьшения потерь световой энергии при отражении. Лазерное зондирующее излучение вводят в контролируемый световод со стороны необрабатываемого торца. Контроль осуществляется в процессе обработки. Отраженное от поверхности обрабатывающего инструмента излучение распространяется вдоль сердечника световода и частично попадает в направляющую оболочку.

Чем чище обработана поверхность тор- ца световода, тем большая часть отраженного излучения распространяется внутри сердечника и тем меньше разрушается поляризация отраженного излучения. Отражение зондирующего излучения от непрозрачной поверхности обрабатывающего инструмента существенно снижает потери световой энергии по сравнению со случаем, когда отражение происходит от обрабатываемого торца световода. 5 ил. ти обрабатывающего инструмента излу чения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения в оболочке световода и за счет уменьшения потерь световой энергии нри отражении.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для реализации способа; на фиг.2 — конструкция элементов ввода и вывода контролирующего излучения; на фиг.3-5 — схемы, поясняющие процесс контроля в различных стадиях обработки.

1562703

Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки заключается в том, что вводят через наобрабатываемый торец све5 товода зондирующее излучение, измеряют интенсивность и степень поляризации отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента излучения, вышедшего из сердечника световода, измеряют интенсивность отраженного излучения в оболочке световода и по результатам измерений судят о качест ве поверхности обрабатываемого торца световода. 15

В качестве зондирующего используется лазерное, т.е, поляризованное, излучение. Отраженное излучение пред; ставляет собой суперпозицию излучения, отраженного от поверхности обрабатывающего инструмента, и излучения, отраженного от обрабатываемого торца световода. Однако в процессе обработки по-верхности торца и инструмента прилегают друг к другу все плотнее и в конце концов совпадают до степени, определяемой чистотой обработки, достигаемой с помощью данного инструмента.

Широкое распространение технология 30 армирования световодных колебаний, при которых армируется не весь кабель, а отрезки кабелей длиной 1

10 м, что позволяет упростить и автоматизировать армирования, способствует успешной реализации способа, : так как на таких небольших расстоя. ниях не успевает разрушиться поляризация зондирующего излучения и обеспечивается достаточный для измерения 4 уровень сигнала на выходе оболочки.

Армированный таким образом отрезок сваривают затем с кабелем нужной длины.

Устройство, реализующее способ, 45 содержит (фиг.1) последовательно соединенные задающий генератор 1, модулятор 2 и лазер 3, установленные по ходу его излучения светоделитель 4 и элемент 5 ввода, установленные по ходу отраженного светоделителем 4 излучения поляроид-анализатор 6 и первый фотоприемник 7, первьй измеритель 8 амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого фотоприемни55 ка 7, а второй вход соединен с выходом задающего генератора 1, элемент

9 вывода и последовательно соединен,ные второй фотоприемник 10 и второй измеритель 11 амплитуды, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 1. Элемент 5 ввода выполнен (фиг.2) в виде втулки из непрозрачного материала (например, из мегалла или керамики) с отверстием ступенчатого диаметра. Диаметр широкой части отверстия соответствует диаметру световода, а узкой — диаметру его сердечника, при этом на внутреннюю поверхность, узкой части отверстия напылено светоотражающее покрытие.

Элемент 9 вывода конструктивно выполнен (фиг.2) совместно с вторым фотоприемником 10 и представляет собой разборную цилиндрическую втулку с отверстием вдоль ее оси, диаметр которого равен диаметру световода, имеющую сквозные конические углубления, расположенные ортогонально к внутренней поверхности втулки. Второй фотоприемник 10 состоит из фотодетекторов

12, закрепленных в .вершинах коничес.— ких углублений элемента 9 вывода и сумматора 13, входы которого соединены, соответственно, с выходами фотодетекторов 12, а выход является выходом второго фотоприемника 10.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Световод 14 вставляется необрабатываемым торцом в элемент 5 ввода ,таким образом (фиг.2), чтобы сердеч ник 15 световода 14 вошел в его узкую часть, а сам световод 14 (вместе с оболочкой 16) — в его широкую часть.

Световод 14 помещается также в отI верстие элемента 9 вывода. При этом помещаемая в элемент 9 вывода часть

1 поверхности оболочки 16 предварительно протравливается или подвергается механической обработке с тем, чтобы придать ей яекоторую шероховатость.

Тем самым в этом месте создаются условия для эффективного вывода излучения из оболочки 16.

Обрабатываемый торец световода 14 закрепляется на рабочей. позиции и начинается его обработка инструментом 17.

Излучение лазера 3, промодулированное по интенсивности импульсами задающего генератора 1, пройдя через светоделитель 4, с помощью элемента

5 ввода направляется в сердечник 15 светбвода 14. Напыленное на внутреннюю поверхность узкой части элемента

5 ввода светопоглощающее покрытие

15627 предотвращает попадание в сердечник

15 излучения под углами, близкими . к предельным, Такая конструкция обеспечивает возбуждение в сердечнике 15 световода 14 только мод низких поряд5 ков и предотвращает появление на начальном участке световода мод, вытекающих в оболочку 16. Пройдя элемент

5 ввода, излучение по сердечнику 15 10 распространяется до торца, частично отражается от него, а основная часть падает на поверхность обрабатывающего инструмента 17. В качестве обрабатывающего инструмента может быть использован круг с укрепленными на нем кольцевыми дорожками из различных материалов (алмазная пыль, фетр с нанесенными на него шлифовальными пастами, чистый фетр, кожа и, наконец, зеркальное покрытие). Поскольку в начале обработки торец световода 14 имеет шероховатую поверхность (фиг.3 и 4), излучение из него выходит под различными углами и часть его, отразившись от поверхности инструмента

17, попадает в оболочку 16 световода.

14, а другая (основная) — в сердечник 15. Отраженное излучение, идущее по сердечнику 15, возвращается к элементу 5 ввода и, отразившись от светоделителя 4, через поляроид-анализатор 6 попадает на первый фотоприемник 7. Последовательность электрических импульсов с выхода первого фотоприемника 7 поступает на первый измеритель 8 амплитуды. Поскольку длина обрабатываемого световода 14 невелика, то исходная поляризация излучения на пути до обрабатываемого торца не успевает нарушиться. Однако

-40 поскольку и поверхность торца световода 14, и поверхность инструмента

17 шероховатые, то отраженное излучение становится деполяризованным, 45 и поэтому та часть отраженного излучения, которая содержит компоненту, ортогональную ориентации оси чувствительности поляроида-анализатора 6, будет им задержана.

Отраженное излучение, распространяющееся по оболочке 16, доходит до элемента 9 вывода. Отраженное от торца излучение, вышедшее из оболочки

16, в элементе 9 вывода принимается фотодетекторами 12, с выходов которых электрические сигналы поступают на входы сумматора 13 второго фотоприемника 10. Напряжение (или ток) с

03 б выхода второго фотоприемника 10 анализируется вторым измерителем !1 амплитуды. Чем хуже качество поверхности торца световода 14 тем большая часть отраженного излучения попадает в оболочку 16 и тем больше амплитуда импульсов на входе второго измерителя 11 амплитуды.

По мере обработки торца световода

14 шероховатость его поверхности уменьшается и обрабатывающий инструмент станет прилегать к нему плотнее (фиг.5), при этом уменьшится доля энергии отраженного излучения, попадающего в оболочку 16, уменьшится амплитуда сигнала на входе второго измерителя 11 амглитуды и на завершающем этапе обработки торца уровень сигнала на выходе второго фотоприемника 10 будет равен нулю. С улучшением качества поверхности торца ин— тенсивность отраженного излучения, распространяющегося по сердечнику, будет возрастать и начнет уменьшаться степень его деполяризации. Все это приведет к тому, что амплитуда импульсов на выходе первого фотоприемника

7 станет также увеличиваться и в конце обработки будет максимальной.

Максимальные показания первого измерителя 8 амплитуды при минимальных показаниях второго измерителя 11 амплитуды сигнализирует о необходи— мости прекратить обработку поверхности данным инструментом.

Таким образом, в рассматриваемом способе процедура контроля осуществляется одновременно с процессом обработки и неотделима от него, что позволяет сохранпт1. преимущества рефлектометрического способа, а использование в качестве информационных параметров также-и степени поляризации отраженного излучения на выходе сердечника световода и интенсивности отраженного излучения, распространяющегося в оболочке световода, приводит к повышению точности контроля °

Формула и з о б р е т е н и я

Способ контроля качества поверхности торцов световодов в процессе обработки, заключающийся в том, что через необраба гываемый торец вводят зондирующее и злу ч е 1111е, по измене нпю параме гров ко горево в результате отражения от оГра(а гь1ваемого торца судят о качестве

1562703

17

Составитель О.Смирнов

Техред М. Ходанич Корректор Т.Палий

Редактор С.Пекарь

Подписное

Тираж 483

Заказ 1055

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !01