專利名稱：一種非球面光彈性條紋倍增裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種條紋倍増裝置，具體涉及ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，屬于光學(xué)無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景 目前，光彈條紋分析法是唯一能獲得模型內(nèi)部應(yīng)カ的試驗方法而得到廣泛應(yīng)用。但是，在條紋級數(shù)低或條紋梯度低的區(qū)域，通常采用分析光彈等差線條紋來獲得精確計算應(yīng)カ條件不夠充分。為了體現(xiàn)光彈性全場測量的特點，首先提出兩種改善等差線條紋的全場分析方式一種是條紋細化法，可將原本寬而散的等差線轉(zhuǎn)化成細而窄的黒白條帶 ’另ー種稱為條紋倍増法，不需要額外載荷即可增加每一點的條紋級數(shù)，以產(chǎn)生數(shù)倍于原圖的等色線圖。這兩種方法的基本原理都是利用光線多次穿過模型所產(chǎn)生的效應(yīng)。在通常的透射式平面光彈儀的基礎(chǔ)上，在模型的前后各安放ー塊部分透射部分反射的平面鏡，使透射過模型的光線在此兩塊部分透射部分反射平面鏡之間多重反射和透射。早期的倍增器受材料、技術(shù)的限制，由于光路調(diào)節(jié)復(fù)雜、占用空間大，且光能損失巨大(倍増后的條紋只有原始條紋光強度的I%)，還有復(fù)雜的后期處理過程等缺點而難以得到推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，能夠提高條紋的倍増效果。ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，該倍增裝置包括試驗平臺、激光器、擴束鏡、第一偏振片、第一 1/4波片、第一非球面準(zhǔn)直鏡、倍増器、光彈模型切片、第二非球面準(zhǔn)直鏡、第二 1/4波片、第二偏振片、成像鏡、光欄和數(shù)碼相機；倍増器安裝在試驗平臺的中部，第一偏振片、第一 1/4波片和第一非球面準(zhǔn)直鏡與第二非球面準(zhǔn)直鏡、第二 1/4波片和第二偏振片從左到右依次水平對稱安裝在倍増器的左側(cè)和右側(cè)，激光器和擴束鏡依次水平安裝在第一偏振片的左側(cè)且擴束鏡位于第一非球面準(zhǔn)直鏡的焦點，成像鏡、光欄和數(shù)碼相機依次水平安裝在第二偏振片的右側(cè)且光欄位于第ニ非球面準(zhǔn)直鏡與成像鏡組合后的焦點，所有部件的軸線均在同一水平線上。所述的倍増器包括光彈模型切片和兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，機械調(diào)節(jié)機構(gòu)包括部分反射部分透射平面鏡、支點鋼珠、L形固定板、可調(diào)節(jié)板、拉簧、步進微動馬達a和b，其中可調(diào)節(jié)板與L形固定板的長和寬一致，可調(diào)節(jié)板上開有安裝通孔；L形固定板和可調(diào)節(jié)板平行布置，步進微動馬達a和b分別通過螺旋絲桿安裝在L形固定板的兩端，螺旋絲桿穿過L形固定板并抵住可調(diào)節(jié)板的側(cè)面，L形固定板的兩端還通過拉簧和可調(diào)節(jié)板連接，支點鋼珠穿過L形固定板的直角端并抵住可調(diào)節(jié)板的側(cè)面，平面鏡安裝在可調(diào)節(jié)板的安裝通孔內(nèi)且L形固定板不會對平面鏡產(chǎn)生干渉，光彈模型切片位于兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)之間，倍増器的L形固定板垂直安裝在試驗臺上。[0009]所述的平面鏡在內(nèi)外表面分別鍍增透和反射膜。有益效果(I)本實用新型采用微型馬達帶動精密絲桿驅(qū)動調(diào)節(jié)條紋倍増器反射透射鏡面，在條紋倍增情況下，兩塊部分反射部分透射鏡相互傾斜成一微小角度，實際大約為1/200弧度，相比早期的手動調(diào)節(jié)，可以保證調(diào)節(jié)角度的精確性，并脫離人工調(diào)節(jié)帶來的不便和誤差；(2)本實用新型采用小巧的固體激光或高能LED光源取代了原來的汞燈或鈉燈光源，具有體積小、功耗小及噪音小功率大的優(yōu)點；(3)本實用新型采用非球面鏡取代了一般成像鏡，不但有效消除像差，提高成像精度，縮短焦距，而且可將成像鏡厚度大為減少，以減輕重量，從而使結(jié)構(gòu)更加輕巧緊湊；(4)本實用新型采用數(shù)碼相機作為記錄元件，取代早期需要暗房、顯定影等繁瑣的膠片感光記錄方式，可將采集到的圖片直接傳輸入電腦，不但實時顯示，而且實現(xiàn)了數(shù)字化結(jié)果輸出，便于操作者分析；(5)本實用新型倍増器中的兩塊部分反射部分透射鏡根據(jù)光源波長對內(nèi)外表面分別鍍增透和反射膜，以減少損耗，提高光能利用率。


圖I為本實用新型非球面光彈性條紋倍增裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實用新型倍増器結(jié)構(gòu)的主視圖。圖3為本實用新型倍增器結(jié)構(gòu)的左視圖。其中，I-激光器、2-擴束鏡、3-第一偏振片、4-第一 1/4波片、5-第一非球面準(zhǔn)直鏡、6-倍増器、7-光彈模型切片、8-第二非球面準(zhǔn)直鏡、9-第二 1/4波片、10-第二偏振片、11-成像鏡、12-光欄、13-數(shù)碼相機、14-平面鏡、15-支點鋼珠、16-L形固定板、17-可調(diào)節(jié)板
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。如附圖I所示，本實用新型提供了ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，該倍增裝置包括試驗平臺、激光器I、擴束鏡2、第一偏振片3、第一 1/4波片4、第一非球面準(zhǔn)直鏡5、倍增器6、光彈模型切片7、第二非球面準(zhǔn)直鏡8、第二 1/4波片9、第二偏振片10、成像鏡11、光欄12、數(shù)碼相機13 ；安裝關(guān)系倍増器6安裝在試驗平臺的中部，第一偏振片3、第一 1/4波片4和第一非球面準(zhǔn)直鏡5與第二非球面準(zhǔn)直鏡8、第二 1/4波片9和第二偏振片10從左到右依次水平對稱安裝在倍増器6的左側(cè)和右側(cè)，激光器I和擴束鏡2依次水平安裝在第一偏振片3的左側(cè)且擴束鏡2位于第一非球面準(zhǔn)直鏡5的焦點，成像鏡11、光欄12和數(shù)碼相機13依次水平安裝在第二偏振片10的右側(cè)且光欄12位于第二非球面準(zhǔn)直鏡8與成像鏡11組合后的焦點，所有部件的軸線均在同一水平線上。如附圖2及附圖3所示，倍増器6包括光彈模型切片7和兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，機械調(diào)節(jié)機構(gòu)包括部分反射部分透射平面鏡14、支點鋼珠15、L形固定板16、可調(diào)節(jié)板17、拉簧、步進微動馬達a和b，其中可調(diào)節(jié)板17與L形固定板16的長和寬一致，可調(diào)節(jié)板17上與開有安裝通孔；平面鏡14在內(nèi)外表面分別鍍增透和反射膜；L形固定板16和可調(diào)節(jié)板17平行布置，步進微動馬達a和b分別通過螺旋絲桿安裝在L形固定板16的兩端，螺旋絲桿穿過L形固定板16并抵住可調(diào)節(jié)板17的側(cè)面，L形固定板16的兩端還通過拉簧和可調(diào)節(jié)板17連接，支點鋼珠15穿過L形固定板16的直角端并抵住可調(diào)節(jié)板17的側(cè)面，平面鏡14安裝在可調(diào)節(jié)板17的安裝通孔內(nèi)且L形固定板16不會對平面鏡14產(chǎn)生干渉，光彈模型切片7位于兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)之間，倍増器6的L形固定板16垂直安裝在試驗臺上。工作原理根據(jù)光彈模型切片7的厚度調(diào)節(jié)兩平面鏡14的角度后開始試驗，即步進微動馬達a或b工作吋，步進微動馬達a或b通過螺旋絲桿使可調(diào)節(jié)板17產(chǎn)生繞支點鋼珠15和馬達b之間的軸線或支點鋼珠15和馬達a之間的軸線偏轉(zhuǎn)，由于拉簧和支點鋼珠15的限位作用，可調(diào)節(jié)板17不會產(chǎn)生脫離同時使兩個平面鏡14調(diào)整至最佳入射角，這時打開激光器I，激光器I發(fā)出的光束通過擴束鏡2,形成發(fā)散光,經(jīng)過偏振片3和四分之一波片4成為圓偏振光，經(jīng)第一非球面準(zhǔn)直鏡5形成準(zhǔn)直光，當(dāng)這ー準(zhǔn)直光通過光彈性條紋倍増器6
多次反射，也就是在部分反射部分透射平面鏡14的作用下多次通過倍增器中的模型薄片，從而使光弾性等差線條紋倍増；再經(jīng)過第二非球面準(zhǔn)直鏡8，使準(zhǔn)直光收斂，加上成像鏡11的聚焦，可提高成像質(zhì)量并顯著縮短成像距離，從而使系統(tǒng)更加緊湊，由于各種不同倍增條紋的光分別聚焦在許多點上，經(jīng)過小孔，并對著小孔12用數(shù)碼相機13拍攝到倍増后的光彈性條紋。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，其特征在干，該倍增裝置包括試驗平臺、激光器(I)、擴束鏡(2)、第一偏振片(3)、第一 1/4波片(4)、第一非球面準(zhǔn)直鏡(5)、倍增器(6)、光彈模型切片(7 )、第二非球面準(zhǔn)直鏡(8 )、第二 1/4波片(9 )、第ニ偏振片(10 )、成像鏡(11)、光欄(12)和數(shù)碼相機(13)； 倍増器(6)安裝在試驗平臺的中部，第一偏振片(3)、第一 1/4波片(4)和第一非球面準(zhǔn)直鏡(5 )與第二非球面準(zhǔn)直鏡(8 )、第二 1/4波片(9 )和第二偏振片(10 )從左到右依次水平對稱安裝在倍増器(6 )的左側(cè)和右側(cè)，激光器(I)和擴束鏡(2 )依次水平安裝在第一偏振片(3)的左側(cè)且擴束鏡(2)位于第一非球面準(zhǔn)直鏡(5)的焦點，成像鏡(11)、光欄(12)和數(shù)碼相機(13 )依次水平安裝在第ニ偏振片(10 )的右側(cè)且光欄(12 )位于第二非球面準(zhǔn)直鏡(8 )與成像鏡(11)組合后的焦點，所有部件的軸線均在同一水平線上。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，其特征在于，所述的倍増器(6)包括光彈模型切片(7)和兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)，機械調(diào)節(jié)機構(gòu)包括平面鏡(14)、支點鋼珠(15)、L形固定板(16)、可調(diào)節(jié)板(17)、拉簧、步進微動馬達a和b，其中可調(diào)節(jié)板(17)與L形固定板(16)的長和寬一致，可調(diào)節(jié)板(17)上開有安裝通孔； L形固定板(16)和可調(diào)節(jié)板(17)平行布置，步進微動馬達a和b分別通過螺旋絲桿安裝在L形固定板(16)的兩端，螺旋絲桿穿過L形固定板(16)并抵住可調(diào)節(jié)板(17)的側(cè)面，L形固定板(16)的兩端還通過拉簧和可調(diào)節(jié)板(17)連接，支點鋼珠(15)穿過L形固定板(16)的直角端并抵住可調(diào)節(jié)板(17)的側(cè)面，平面鏡(14)安裝在可調(diào)節(jié)板(17)的安裝通孔內(nèi)且L形固定板(16)不會對平面鏡(14)產(chǎn)生干渉，光彈模型切片(7)位于兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)之間，倍增器(6)的L形固定板(16)垂直安裝在試驗臺上。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種非球面光彈性條紋倍增裝置，其特征在于，所述的平面鏡(14)在內(nèi)外表面分別鍍增透和反射膜。
專利摘要本實用新型提供一種非球面光彈性條紋倍增裝置，屬于光學(xué)無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。該倍增裝置包括試驗平臺、激光器、擴束鏡、第一偏振片、第一1/4波片、第一非球面準(zhǔn)直鏡、倍增器、光彈模型切片、第二非球面準(zhǔn)直鏡、第二1/4波片、第二偏振片、成像鏡、光欄、數(shù)碼相機；倍增器安裝在試驗平臺的中部，激光器、擴束鏡、第一偏振片、第一1/4波片和第一非球面準(zhǔn)直鏡水平依次安裝在倍增器的左側(cè)，第二非球面準(zhǔn)直鏡、第二1/4波片、第二偏振片、成像鏡、光欄和數(shù)碼相機水平依次安裝在倍增器的右側(cè)，其軸線均在同一水平線上；所述的倍增器包括光彈模型切片和兩套機械調(diào)節(jié)機構(gòu)。本實用新型提高了條紋的倍增效果，也實現(xiàn)條紋采集、處理等數(shù)字化，且光能利用率大幅提高。
文檔編號G02B7/02GK202649099SQ20122026047
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者陸鵬, 張熹, 吳君毅, 張慶, 劉張超, 陳原偉, 陳鋒, 龔禮東 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所