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(shí)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(wú)損檢測(cè)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(yàn)方法而得到廣泛應(yīng)用。但是，在條紋級(jí)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(lái)獲得精確計(jì)算應(yīng)カ條件不夠充分。為了體現(xiàn)光彈性全場(chǎng)測(cè)量的特點(diǎn)，首先提出兩種改善等差線條紋的全場(chǎng)分析方式一種是條紋細(xì)化法，可將原本寬而散的等差線轉(zhuǎn)化成細(xì)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(diǎn)的條紋級(jí)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(guò)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(guò)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(qiáng)度的I%)，還有復(fù)雜的后期處理過(guò)程等缺點(diǎn)而難以得到推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)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(yàn)平臺(tái)、激光器、擴(kuò)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(jī)；倍増器安裝在試驗(yàn)平臺(tái)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(duì)稱安裝在倍増器的左側(cè)和右側(cè)，激光器和擴(kuò)束鏡依次水平安裝在第一偏振片的左側(cè)且擴(kuò)束鏡位于第一非球面準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)，成像鏡、光欄和數(shù)碼相機(jī)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(diǎn)，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(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括部分反射部分透射平面鏡、支點(diǎn)鋼珠、L形固定板、可調(diào)節(jié)板、拉簧、步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b，其中可調(diào)節(jié)板與L形固定板的長(zhǎng)和寬一致，可調(diào)節(jié)板上開(kāi)有安裝通孔；L形固定板和可調(diào)節(jié)板平行布置，步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b分別通過(guò)螺旋絲桿安裝在L形固定板的兩端，螺旋絲桿穿過(guò)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(guò)拉簧和可調(diào)節(jié)板連接，支點(diǎn)鋼珠穿過(guò)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(huì)對(duì)平面鏡產(chǎn)生干渉，光彈模型切片位于兩套機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間，倍増器的L形固定板垂直安裝在試驗(yàn)臺(tái)上。[0009]所述的平面鏡在內(nèi)外表面分別鍍?cè)鐾负头瓷淠ぁＳ幸嫘Ч?I)本實(shí)用新型采用微型馬達(dá)帶動(dòng)精密絲桿驅(qū)動(dòng)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(shí)際大約為1/200弧度，相比早期的手動(dòng)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(lái)的不便和誤差；(2)本實(shí)用新型采用小巧的固體激光或高能LED光源取代了原來(lái)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(diǎn)；(3)本實(shí)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(shí)用新型采用數(shù)碼相機(jī)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(shí)時(shí)顯示，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化結(jié)果輸出，便于操作者分析；(5)本實(shí)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(zhǎng)對(duì)內(nèi)外表面分別鍍?cè)鐾负头瓷淠?，以減少損耗，提高光能利用率。


圖I為本實(shí)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(shí)用新型倍増器結(jié)構(gòu)的主視圖。圖3為本實(shí)用新型倍增器結(jié)構(gòu)的左視圖。其中，I-激光器、2-擴(kuò)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(jī)、14-平面鏡、15-支點(diǎn)鋼珠、16-L形固定板、17-可調(diào)節(jié)板
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。如附圖I所示，本實(shí)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(yàn)平臺(tái)、激光器I、擴(kuò)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(jī)13 ；安裝關(guān)系倍増器6安裝在試驗(yàn)平臺(tái)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(duì)稱安裝在倍増器6的左側(cè)和右側(cè)，激光器I和擴(kuò)束鏡2依次水平安裝在第一偏振片3的左側(cè)且擴(kuò)束鏡2位于第一非球面準(zhǔn)直鏡5的焦點(diǎn)，成像鏡11、光欄12和數(shù)碼相機(jī)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(diǎn)，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(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括部分反射部分透射平面鏡14、支點(diǎn)鋼珠15、L形固定板16、可調(diào)節(jié)板17、拉簧、步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b，其中可調(diào)節(jié)板17與L形固定板16的長(zhǎng)和寬一致，可調(diào)節(jié)板17上與開(kāi)有安裝通孔；平面鏡14在內(nèi)外表面分別鍍?cè)鐾负头瓷淠?；L形固定板16和可調(diào)節(jié)板17平行布置，步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b分別通過(guò)螺旋絲桿安裝在L形固定板16的兩端，螺旋絲桿穿過(guò)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(guò)拉簧和可調(diào)節(jié)板17連接，支點(diǎn)鋼珠15穿過(guò)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(huì)對(duì)平面鏡14產(chǎn)生干渉，光彈模型切片7位于兩套機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間，倍増器6的L形固定板16垂直安裝在試驗(yàn)臺(tái)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(kāi)始試驗(yàn)，即步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a或b工作吋，步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a或b通過(guò)螺旋絲桿使可調(diào)節(jié)板17產(chǎn)生繞支點(diǎn)鋼珠15和馬達(dá)b之間的軸線或支點(diǎn)鋼珠15和馬達(dá)a之間的軸線偏轉(zhuǎn)，由于拉簧和支點(diǎn)鋼珠15的限位作用，可調(diào)節(jié)板17不會(huì)產(chǎn)生脫離同時(shí)使兩個(gè)平面鏡14調(diào)整至最佳入射角，這時(shí)打開(kāi)激光器I，激光器I發(fā)出的光束通過(guò)擴(kuò)束鏡2,形成發(fā)散光,經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(diǎn)上，經(jīng)過(guò)小孔，并對(duì)著小孔12用數(shù)碼相機(jī)13拍攝到倍増后的光彈性條紋。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)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(yàn)平臺(tái)、激光器(I)、擴(kuò)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(jī)(13)； 倍増器(6)安裝在試驗(yàn)平臺(tái)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(duì)稱安裝在倍増器(6 )的左側(cè)和右側(cè)，激光器(I)和擴(kuò)束鏡(2 )依次水平安裝在第一偏振片(3)的左側(cè)且擴(kuò)束鏡(2)位于第一非球面準(zhǔn)直鏡(5)的焦點(diǎn)，成像鏡(11)、光欄(12)和數(shù)碼相機(jī)(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(diǎn)，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(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括平面鏡(14)、支點(diǎn)鋼珠(15)、L形固定板(16)、可調(diào)節(jié)板(17)、拉簧、步進(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b，其中可調(diào)節(jié)板(17)與L形固定板(16)的長(zhǎng)和寬一致，可調(diào)節(jié)板(17)上開(kāi)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(jìn)微動(dòng)馬達(dá)a和b分別通過(guò)螺旋絲桿安裝在L形固定板(16)的兩端，螺旋絲桿穿過(guò)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(guò)拉簧和可調(diào)節(jié)板(17)連接，支點(diǎn)鋼珠(15)穿過(guò)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(huì)對(duì)平面鏡(14)產(chǎn)生干渉，光彈模型切片(7)位于兩套機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間，倍增器(6)的L形固定板(16)垂直安裝在試驗(yàn)臺(tái)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?cè)鐾负头瓷淠ぁ?br> 專利摘要本實(shí)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該倍增裝置包括試驗(yàn)平臺(tái)、激光器、擴(kuò)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(jī)；倍增器安裝在試驗(yàn)平臺(tái)的中部，激光器、擴(kuò)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(jī)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(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型提高了條紋的倍增效果，也實(shí)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(hào)G02B7/02GK202649099SQ20122026047
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所