Measurements of outer diameter and wall thickness of a quartz tube

Abstract

Для измерения наружного диаметра и толщины стенки кварцевой трубки используется метод просвечивающей лазерной визуализации. Исследована система передачи изображений и принцип измерения системы. На основе геометрической оптики и формулы Френеля выведена теоретическая зависимость угла отклонения проходящего луча, относительной интенсивности и расстояния падающего луча вне центральной оси. Путем численного расчета анализируется результирующее изменение угла отклонения и относительной интенсивности в зависимости от расстояния падающего луча от оси. Основываясь на принципе формирования изображения с помощью ПЗС-матрицы, путем определения калибровочного коэффициента и коэффициента компенсации, выводится формула наружного диаметра и толщины стенки кварцевой трубки. Эксперименты показывают, что метод просвечивающей лазерной визуализации может быть использована для бесконтактного онлайн-измерения наружного диаметра и толщины стенки кварцевых трубок. Точность измерения наружного диаметра выше, чем точность измерения толщины стенки, и соответствует стандартным требованиям. Вся система имеет простую структуру, что дает простоту отладки и высокую стабильность. The method of transmitting images and the measurement principle of the system are studied to measure the outer diameter and wall thickness of a quartz tube using a laser visualization method. The theoretical dependence of the angle of deviation of the passing beam, relative intensity, and distance of the incident beam on the central axis are derived based on geometric optics and the Fresnel formula. The resulting changes in the angle of deviation and relative intensity are analyzed numerically based on the distance of the incident beam from the axis. Using the principle of image formation with a CCD matrix, a formula for the outer diameter and wall thickness of the quartz tube is derived by determining the calibration coefficient and compensation coefficient. Experiments show that the transmission laser imaging method can be used for non-contact online measurement of the outer diameter and wall thickness of quartz tubes. The outer diameter measurement accuracy is higher than the wall thickness measurement accuracy and meets standard requirements. The whole system has a simple structure, which gives easy debugging and high stability.