
Изобретение относится к неразрушающему контролю с помощью рентгеновского излучения и может быть использовано для контроля материалов и изделий в машиностроении, авиакосмической и оборонной технике, например сотовых панелей и т.п. объектов.The invention relates to non-destructive testing using x-ray radiation and can be used to control materials and products in mechanical engineering, aerospace and defense technology, for example, honeycomb panels, etc. objects.
Известен лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус рентгеновского излучателя, в котором размещен лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, зеркало из оргстекла, установленное на пересечении осей рентгеновского и лазерного пучков перпендикулярно образованной ими плоскости и направляющее на объект лазерный луч, совпадающий с осью симметрии рентгеновского пучка, формирующий на объекте изображение яркой точки, определяющей центр зоны просвечивания объекта рентгеновским излучением, ультразвуковой дальномер, ось пучка излучения которого параллельна оси рентгеновского пучка, а базовая плоскость его корпуса, от которой ведется отсчет расстояния до объекта, совмещена с плоскостью, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя перпендикулярно плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, цифровую камеру, оптическая ось которой параллельна оси рентгеновского пучка и расположена на расстоянии Δ от нее, угол поля зрения фотокамеры определяется соотношениемA known laser centralizer for an X-ray emitter, comprising a housing of an X-ray emitter, in which a laser is placed, the optical axis of which is parallel to the longitudinal axis of the X-ray emitter, a Plexiglas mirror mounted at the intersection of the axes of the X-ray and laser beams perpendicular to the plane formed by them and directing the laser beam matching the object with the axis of symmetry of the x-ray beam, forming an image of a bright dot on the object that defines the center of the x-ray zone of the x-ray object radiation, an ultrasonic range finder, the axis of the radiation beam of which is parallel to the axis of the x-ray beam, and the base plane of its body, from which the distance to the object is counted, is aligned with the plane passing through the longitudinal axis of the x-ray emitter perpendicular to the plane formed by this axis and the axis of the x-ray beam, a digital camera whose optical axis is parallel to the axis of the x-ray beam and located at a distance Δ from it, the angle of the camera’s field of view is determined by the ratio
где F - расстояние от рентгеновского излучателя до объекта, а - угол излучения рентгеновского пучка, объектив с диаметром D и с фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью центрального лазера, при этом передний фокус его находится на расстоянии от точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, равном расстоянию А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка до точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу полупроводниковых микролазеров с диаметром d, установленную перед объективом со стороны его заднего фокуса, ось симметрии матрицы совпадает с осью центрального лазера, оси полупроводниковых микролазеров параллельны этой оси и друг другу, диаметр матрицы d выбирается из условия d≤D, а фокусное расстояние объектива f отвечает соотношению f=a/2·tga, что обеспечивает формирование на объекте кольцевой структуры лазерных точек, диаметр которой соответствует размеру просвечиваемой рентгеновским излучением зоны объекта [1].where F is the distance from the x-ray emitter to the object, and is the angle of the x-ray beam, a lens with a diameter D and focal length f, the optical axis of which coincides with the optical axis of the central laser, while its front focus is at a distance from the intersection point of the laser axes and X-ray beams equal to the distance A from the focus of the X-ray emitter along the axis of the X-ray beam to the point of intersection of the axes of the laser and X-ray beams, an annular matrix of semiconductor microlasers with a diameter m d installed in front of the lens from the back focus side, the axis of symmetry of the matrix coincides with the axis of the central laser, the axes of the semiconductor microlasers are parallel to this axis and to each other, the diameter of the matrix d is selected from the condition d≤D, and the focal length of the lens f corresponds to the relation f = a / 2 · tga, which ensures the formation of an annular structure of laser dots on the object, the diameter of which corresponds to the size of the area of the object transmitted by x-ray radiation [1].
Недостатком центратора - невозможность оценки соотношения размеров зоны, просвечиваемой рентгеновским пучком, и кассеты с рентгеновской пленкой, накладываемой на объект, что приводит к необходимости пробных снимков, а следовательно, потере дорогостоящей серебросодержащей пленки и снижению производительности радиографического контроля.The drawback of the centralizer is the impossibility of assessing the ratio of the size of the zone illuminated by the x-ray beam and the cassette with the x-ray film superimposed on the object, which leads to the need for test shots, and consequently, the loss of expensive silver-containing film and a decrease in the performance of radiographic control.
Цель изобретения - устранение этого недостатка.The purpose of the invention is the elimination of this disadvantage.
Для этого в лазерный центратор для рентгеновского излучателя, содержащий корпус рентгеновского излучателя, лазер, оптическая ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, зеркало из оргстекла, установленное на пересечении осей рентгеновского и лазерного пучков перпендикулярно образованной ими плоскости и направляющее на объект лазерный луч, совпадающий с осью симметрии рентгеновского пучка, формирующий на объекте изображение яркой точки, определяющей центр зоны просвечивания объекта рентгеновским излучением, ультразвуковой дальномер, ось пучка излучения которого параллельна оси рентгеновского пучка, а базовая плоскость его корпуса, от которой ведется отсчет расстояния до объекта, совмещена с плоскостью, проходящей через продольную ось рентгеновского излучателя перпендикулярно плоскости, образованной этой осью и осью рентгеновского пучка, цифровую камеру, оптическая ось которой параллельна оси рентгеновского пучка и расположена на расстоянии Δ от нее, угол поля зрения фотокамеры определяется соотношениемTo do this, into a laser centralizer for an x-ray emitter, comprising an x-ray emitter body, a laser whose optical axis is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, a plexiglass mirror mounted at the intersection of the axes of the x-ray and laser beams perpendicular to the plane formed by them and directing the laser beam coinciding with the object the axis of symmetry of the x-ray beam, forming on the object an image of a bright dot that defines the center of the zone of transmission of the object by x-ray radiation, an ultrasonic range finder, the axis of the radiation beam of which is parallel to the axis of the x-ray beam, and the base plane of its body, from which the distance to the object is counted, is aligned with the plane passing through the longitudinal axis of the x-ray emitter perpendicular to the plane formed by this axis and the axis of the x-ray beam, digital camera, whose optical axis is parallel to the axis of the x-ray beam and is located at a distance Δ from it, the angle of the camera’s field of view is determined by the ratio
где F расстояние от рентгеновского излучателя до объекта, a - угол излучения рентгеновского пучка, объектив с диаметром D и с фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью лазера, при этом передний фокус его находится на расстоянии от точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, равном расстоянию А от фокуса рентгеновского излучателя по оси рентгеновского пучка до точки пересечения осей лазерного и рентгеновского пучков, кольцевую матрицу полупроводниковых микролазеров с диаметром d, установленную перед объективом со стороны его заднего фокуса, ось симметрии матрицы совпадает с осью центрального лазера, оси полупроводниковых микролазеров параллельны этой оси и друг другу, диаметр матрицы d выбирается из условия d≤D, а фокусное расстояние объектива f отвечает соотношению f=d/2tga, что обеспечивает формирование на объекте кольцевой структуры лазерных точек, диаметр которой соответствует размеру просвечиваемой рентгеновским излучением зоны объекта, дополнительно введены два микролазера, оптические оси которых расположены в плоскости, образованной осями рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, оси дополнительных микролазеров параллельны друг другу и оси рентгеновского пучка, расположены симметрично относительно этой оси и находятся на расстоянии друг от друга, где H и P - размеры рентгеновской пленки в кассете, дополнительные микролазеры формируют на поверхности объекта два лазерных пятна, расстояние между которыми на объекте не зависит от расстояния от объекта до рентгеновского излучателя и с которыми в процессе контроля совмещается изображение кольцевой структуры микролазеров за счет изменения расстояния от объекта до рентгеновского излучателя, что обеспечивает полное использование поверхности пленки при регистрации радиографической информации об объекте.where F is the distance from the x-ray emitter to the object, a is the angle of the x-ray beam, a lens with a diameter D and focal length f, the optical axis of which coincides with the optical axis of the laser, while its front focus is at a distance from the intersection point of the laser and x-ray axes beams equal to the distance A from the focus of the x-ray emitter along the axis of the x-ray beam to the point of intersection of the axes of the laser and x-ray beams, an annular matrix of semiconductor microlasers with a diameter of d, is installed in front of the lens from the side of its back focus, the axis of symmetry of the matrix coincides with the axis of the central laser, the axes of the semiconductor microlasers are parallel to this axis and to each other, the diameter of the matrix d is chosen from the condition d≤D, and the focal length of the lens f corresponds to the ratio f = d / 2tga which ensures the formation of an annular structure of laser dots on the object, the diameter of which corresponds to the size of the object’s area illuminated by x-ray radiation, two microlasers are introduced, the optical axes of which are located in plane the tee formed by the axes of the x-ray beam and the longitudinal axis of the x-ray emitter, the axes of the additional microlasers are parallel to each other and the axis of the x-ray beam, are located symmetrically relative to this axis and are at a distance from each other, where H and P are the dimensions of the X-ray film in the cartridge, additional microlasers form two laser spots on the surface of the object, the distance between which on the object does not depend on the distance from the object to the X-ray emitter and with which the image of the ring structure of microlasers is combined with during the control by changing the distance from the object to the x-ray emitter, which ensures full use of the film surface when registering radiographic information about the object.
Для лучшего зрительного восприятия лазерных пятен на объекте от дополнительных микролазеров их излучение модулируется с частотой f=1-10 Гц, при которой мелькание лазерных пятен наиболее заметно, а цвет излучения дополнительных микролазеров выбирается отличным от цвета излучения микролазеров кольцевой матрицы лазеров.For better visual perception of laser spots on the object from additional microlasers, their radiation is modulated with a frequency f = 1-10 Hz, at which the flickering of laser spots is most noticeable, and the color of the radiation of the additional microlasers is chosen different from the color of the microlasers of the laser ring matrix.
Изобретение поясняется чертежами (фиг.1 и 2), на которых представлена общая схема устройства (фиг.1) и оптическая схема, поясняющая расчетные соотношения, используемые при выводе формулы для определения угла поля зрения цифровой фотокамеры.The invention is illustrated by drawings (figures 1 and 2), which shows a general diagram of the device (figure 1) and an optical diagram explaining the design relationships used in deriving the formula for determining the angle of field of view of a digital camera.
Центратор содержит корпус рентгеновского излучателя 1, на котором закреплены ультразвуковой дальномер 2, лазер 9, ось которого параллельна продольной оси рентгеновского излучателя, цифровая фотокамера 3, зеркало 4 из оргстекла, установленное в точке пересечения осей рентгеновского излучателя и лазера, объектив 5 с диаметром D и фокусным расстоянием f, оптическая ось которого совпадает с оптической осью лазера 9 и осью симметрии кольцевой матрицы 6 полупроводниковых микролазеров, причем передний фокус этого объектива находится от точки пересечения осей рентгеновского и лазерного пучков на расстоянии А, равном расстоянию от фокуса рентгеновского излучателя до этой точки по оси рентгеновского пучка, перед дополнительным объективом на его оптической оси со стороны заднего фокуса расположена кольцевая матрица 6 полупроводниковых микролазеров диаметром d. Оптические оси микролазеров параллельны друг другу к оптической оси объектива, поэтому после объектива они фокусируются в переднем фокусе дополнительного объектива и затем распространяются после отражения от зеркала 4 в виде веера лучей, расположенных на поверхности конуса с углом при вершине d, равным углу излучения рентгеновского пучка. Поэтому на поверхности объекта 7 формируется кольцевое структурное смещение точек, диаметр которых равен диаметру зоны, просвечиваемой рентгеновским пучком, а центр зоны подсвечивается лазером 9.The centralizer comprises an x-ray emitter body 1, on which an ultrasonic range finder 2 is mounted, a laser 9, whose axis is parallel to the longitudinal axis of the x-ray emitter, digital camera 3, plexiglass mirror 4 mounted at the intersection point of the x-ray emitter and laser axes, lens 5 with a diameter of D and focal length f, the optical axis of which coincides with the optical axis of the laser 9 and the axis of symmetry of the ring matrix 6 of semiconductor microlasers, and the front focus of this lens is located from the point of cross sections of the axes of the X-ray and laser beams at a distance A equal to the distance from the focus of the X-ray emitter to this point along the axis of the X-ray beam, in front of the additional lens on its optical axis, from the back focus side, there is an annular matrix 6 of semiconductor microlasers with a diameter of d. The optical axes of the microlasers are parallel to each other to the optical axis of the lens, therefore, after the lens they are focused in the front focus of the additional lens and then propagate after reflection from mirror 4 in the form of a fan of rays located on the surface of the cone with an angle at apex d equal to the radiation angle of the x-ray beam. Therefore, an annular structural displacement of points is formed on the surface of object 7, the diameter of which is equal to the diameter of the zone illuminated by the X-ray beam, and the center of the zone is highlighted by laser 9.
Дополнительные микролазеры 10 и 11, оси которых параллельны к оси рентгеновского пучка, расположены в плоскости, образованной осью рентгеновского пучка и продольной осью рентгеновского излучателя, расположены симметрично относительно оси рентгеновского пучка и находятся друг от друга на расстоянии, равном диагонали пленки, размещаемой в стандартной прямоугольной кассете. Эти лазеры 10 и 11 формируют на объекте два лазерных пятна, расстояние между которыми не изменяется при изменении расстояния между объектом и рентгеновским излучателем. Для лучшей заметности этих пятен их излучение может быть модулировано от источника питания (не показан) с частотой f=1-10 Гц.Additional microlasers 10 and 11, the axes of which are parallel to the axis of the x-ray beam, are located in the plane formed by the x-ray axis and the longitudinal axis of the x-ray emitter, are located symmetrically with respect to the x-ray axis and are located at a distance equal to the diagonal of the film placed in a standard rectangular cassette. These lasers 10 and 11 form two laser spots on the object, the distance between which does not change when the distance between the object and the x-ray emitter changes. For better visibility of these spots, their radiation can be modulated from a power source (not shown) with a frequency f = 1-10 Hz.
Кроме того, дополнительные микролазеры 10 и 11 могут иметь цвет излучения, отличный от цвета микролазеров кольцевой матрицы 6.In addition, additional microlasers 10 and 11 may have a radiation color different from the color of the microlasers of the ring matrix 6.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перемещая рентгеновский излучатель относительно объекта, ориентируют его таким образом, чтобы просрочиваемая лазерами зона объекта совпала с предназначенным для радиационного контроля участком изделия. Анализируя форму кольцевой структуры, контролируют перпендикулярность плоскости объекта оси рентгеновского пучка (в этом случае структура имеет форму круга в отличие от эллиптической формы, наблюдаемой при неперпендикулярности объекта оси пучка).Moving the x-ray emitter relative to the object, orient it in such a way that the zone of the object expired by lasers coincides with the area of the product intended for radiation control. By analyzing the shape of the ring structure, the perpendicularity of the plane of the object to the x-ray axis axis is controlled (in this case, the structure has the shape of a circle in contrast to the elliptical shape observed when the object is not perpendicular to the axis of the beam).
Затем производится измерение расстояния от рентгеновского излучателя до объекта с помощью ультразвукового дальномера и фотографирование контролируемого участка объекта цифровой фотокамерой.Then, the distance from the X-ray emitter to the object is measured using an ultrasonic range finder and a digital camera photographs the controlled area of the object.
Конический пучок рентгеновского излучения пронизывает объект в зоне, диаметр которой зависит от расстояния до него от рентгеновского излучателя и равен T=2·F·tg(a/2), где a - угол излучения рентгеновского излучателя. Для полного использования рентгеновской пленки, размещаемой обычно в прямоугольной кассете размерами H×P, очевидно, необходимо, чтобы диаметр сечения пучка рентгеновского излучения на объекте, расположенном на расстоянии F от излучателя, был равен или более диагонали пленкиA conical x-ray beam penetrates an object in a zone whose diameter depends on the distance to it from the x-ray emitter and is equal to T = 2 · F · tg (a / 2), where a is the angle of radiation of the x-ray emitter. For the full use of the X-ray film, usually placed in a rectangular cassette with dimensions of H × P, it is obviously necessary that the diameter of the cross section of the x-ray beam at an object located at a distance F from the emitter be equal to or more than the diagonal of the film
Этого можно достичь, перемещая рентгеновский излучатель относительно объекта по оси рентгеновского пучка. Т.к. расстояние между пятнами от дополнительных микролазеров принято равным диагонали пленки, а кольцевая структура микролазеров полностью повторяет геометрию пучка рентгеновского излучения, то в момент, когда диаметр этой структуры на объекте совпадает по размеру с изображениями пятен от дополнительных микролазеров, обеспечивается полное использование площади рентгеновской пленки, т.е. необходимое и достаточное условие ее рационального экспонирования.This can be achieved by moving the x-ray emitter relative to the object along the axis of the x-ray beam. Because the distance between the spots from the additional microlasers is taken equal to the diagonal of the film, and the ring structure of the microlasers completely repeats the geometry of the x-ray beam, then at the moment when the diameter of this structure on the object coincides in size with the images of spots from the additional microlasers, the full use of the area of the x-ray film is ensured, t .e. necessary and sufficient condition for its rational exposure.
На фиг.2 показана картина распределения лазерных пятен на объекте в момент совпадения диаметра сечения рентгеновского пучка на объекте с диагональю пленки.Figure 2 shows the distribution pattern of laser spots on the object at the moment of coincidence of the cross-sectional diameter of the x-ray beam on the object with the diagonal of the film.
После этого включается рентгеновский излучатель и производится экспонирование рентгеновской пленки 8, размещенной на противоположной от излучателе поверхности объекта 7, в зоне его просвечивания рентгеновским излучением.After that, the x-ray emitter is turned on and the x-ray film 8 is placed on the surface of the object 7 opposite from the emitter in the area of its x-ray transmission.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент РФ №2263421. Лазерный центратор для рентгеновского излучателя.1. Patent of the Russian Federation No. 2263421. Laser centralizer for x-ray emitter.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title | 
|---|---|---|---|
| RU2006131473/28ARU2325050C1 (en) | 2006-09-04 | 2006-09-04 | Laser centraliser for x-ray emitter | 
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title | 
|---|---|---|---|
| RU2006131473/28ARU2325050C1 (en) | 2006-09-04 | 2006-09-04 | Laser centraliser for x-ray emitter | 
| Publication Number | Publication Date | 
|---|---|
| RU2325050C1true RU2325050C1 (en) | 2008-05-20 | 
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date | 
|---|---|---|---|
| RU2006131473/28ARU2325050C1 (en) | 2006-09-04 | 2006-09-04 | Laser centraliser for x-ray emitter | 
| Country | Link | 
|---|---|
| RU (1) | RU2325050C1 (en) | 
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title | 
|---|---|---|---|---|
| US4521905A (en)* | 1982-02-02 | 1985-06-04 | Horiba, Ltd. | Monitor of an X-ray radiation range | 
| GB2175778A (en)* | 1985-05-18 | 1986-12-03 | British Aerospace | Radiographic apparatus | 
| US5661775A (en)* | 1992-07-01 | 1997-08-26 | Oec, Inc. | X-ray device having a co-axial laser aiming system in an opposed configuration | 
| US6227704B1 (en)* | 1999-09-30 | 2001-05-08 | Siemens Corporate Research, Inc. | Laser-based method for aligning apparatus for superimposing X-ray and video images | 
| RU2242846C1 (en)* | 2003-06-03 | 2004-12-20 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray radiation | 
| RU2242847C2 (en)* | 2002-10-01 | 2004-12-20 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray radiator | 
| RU2263421C1 (en)* | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray emitter | 
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title | 
|---|---|---|---|---|
| US4521905A (en)* | 1982-02-02 | 1985-06-04 | Horiba, Ltd. | Monitor of an X-ray radiation range | 
| GB2175778A (en)* | 1985-05-18 | 1986-12-03 | British Aerospace | Radiographic apparatus | 
| US5661775A (en)* | 1992-07-01 | 1997-08-26 | Oec, Inc. | X-ray device having a co-axial laser aiming system in an opposed configuration | 
| US6227704B1 (en)* | 1999-09-30 | 2001-05-08 | Siemens Corporate Research, Inc. | Laser-based method for aligning apparatus for superimposing X-ray and video images | 
| RU2242847C2 (en)* | 2002-10-01 | 2004-12-20 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray radiator | 
| RU2242846C1 (en)* | 2003-06-03 | 2004-12-20 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray radiation | 
| RU2263421C1 (en)* | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Войсковая часть 75360 | Laser localizer for x-ray emitter | 
| Publication | Publication Date | Title | 
|---|---|---|
| JP6553631B2 (en) | Method and apparatus for light sheet microscopy | |
| CN101435700B (en) | Method and device for testing infrared laser lighting source diverging angle | |
| CN104537656A (en) | Detection method for decentered Gaussian beams emitted by fiber beam expanding collimating lens barrel | |
| RU2237984C1 (en) | Laser x-radiation localizer | |
| RU2263421C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
| RU2370000C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| RU2325050C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
| RU2369992C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| RU2325049C1 (en) | Laser centralizer for x-ray emitter | |
| CN105765438A (en) | Optical arrangement for imaging a sample | |
| RU2204820C1 (en) | Laser centralizer of x-ray radiator | |
| RU2235447C1 (en) | Laser localizer for x-ray generator | |
| RU2293453C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
| RU2280964C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
| RU2289223C1 (en) | Scanning laser positioner for x-radiation | |
| RU2413396C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
| RU2369999C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| JP2005531037A (en) | Laser beam automatic centering apparatus and method of manufacturing the apparatus | |
| RU2421949C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | |
| Choi et al. | Development of an omnidirectional optical system based photoacoustic instrumentation | |
| RU2224243C1 (en) | Laser autocollimation centering mount for x-ray radiator | |
| RU2237983C2 (en) | Laser x-radiation localizer | |
| RU2369993C1 (en) | Laser positioner for x-ray emitter | |
| KR101698910B1 (en) | Detection probe and probe-type detection apparatus | |
| RU2421948C1 (en) | Laser centraliser for x-ray emitter | 
| Date | Code | Title | Description | 
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | Effective date:20080905 |