Устройство для измерения площади плоских фигур

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПЛОСКИХ ФИГУР, содержащее источник излучения со стабилизатором , фотоприемник я блок регистрации , отличающееся тем, что, с целью повышения точн эсти измерений, оно снабжено аналогоцифровым преобразователем, с оединенным с фотоприемнйком, двумя регистрами , реверсивным счетчиком, двумя схемами сравнения, тактовьам генератором , делителем частоты, двумя ключевыми элементами, двумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифрового преобразователя соединены с фЬтоприемни.ком, первый выход - с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, а второй вход с блоком управления, первая схема сравнения, тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно , выход последнего подключен к первым входам ключевых элементов. выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитаящим входс1ми реверсивного счетчика, синхронизиру|ощий вход которого соединен с блоком управления, входы второй схемы сравнения подключены соответственно к первому десятичному счетчику и второму регистру, а выход - к второму десятичному счетчику и первому-входу первого десятичного счетчики, выход второго десятичного счетчика соединен с первым входом второго регистра и блоком регистрации ., выходы блока управления,соединены соответственно с входом тактового генератора, вторым и третьим входами второго регистра, вторыми входами ключевых элементов, входом (Л аналого-цифрового преобразователя и синхронизирующим .входом реверсивного счетчика, второй выход тактового генератора подключен к второму входу первого десятичного счетчика. 2. Устройство по П.1, Ь т л и чающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде квгщратной фотоприёмной плоскости, пяти фотоэлементов , расположенных соответственно W is в углах и центре квадрата, и масштабных резисторов, подключенных паргшлельно фотоэлементам, четыре фотоэлеСП СЛ соединены последовательно, а фотоэлемент, расположенный в центре квадрата, включен встречно четырем фотоэлементам, расположенным в углах квадрата.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН

„„SIJ„„1013755

3C5D G 01 В 11 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flo делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3344809/18-28 (22) 05.10.81 (46) 23.04.83. Бюл.Р15 (72) В.И. Антонюк, Ю.И. Заикин, О.И. новикова и Ф.Э. Хасанов (53) 531.7(088.8)

-(56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 205316, кл. G 01 В 11/28, 1966.

2. Патент ГДР 9 104357, кл. G 01 В 11/28, 1974 (прототип ). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПЛОСКИХ ФИГУР, содержащее источниК излучения со стабилизатором, фотоприемник и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено аналогоцифровым преобразователем, соединенным с фотоприемником, двумя регистрами, реверсивным счетчиком, двумя схемами сравнения, тактовым генератором,делителем частоты, двумя ключевыми элементами, двумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифрового преобразователя соединены с Фотоприемником, первый выход - с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, а второй вход—

:с блоком управления, первая схема сравнения, тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно, выход последнего подключен к первым входам ключевых элементов, выходы которых соединены соответственно с суммирующим н вычитамцим входами реверсивного счетчика, синхроннзирующий вход которого соединен с блоком управления, входы второй схемы сравнения подключены соответственно к первому десятичному счетчику и второму регистру, а выход — к второму десятичному счетчику и первому. входу первого десятич- . ного счетчика, выход второго десятичного счетчика соединен.с первым входом второго регистра и блоком регистрации, выходы блока управления, соединены соответственно с входом тактового генератора, вторым и третьим входами второго регистра, вторыьы Pg входами ключевых элементов, входом аналого-цифрового Преобразователя и синхронизирующим входом реверсивного счетчика, второй выход тактово- С го генератора подключен к второму входу первого десятичного счетчика.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фотоприемник выполнен в виде квадратной фото- (© приемной плоскости, пяти фотоэлементов, расположенных соответственно в углах и центре квадрата, и масштаб- СЮ ных -резисторов, подключенных парал- а 11 лельно Фотоэлементам, четыре фотоэле- мента соединены последовательно, а фотоэлемент, расположенный в центре ф ф квадрата, включен встречно четырем

Фотоэлементам, расположенным в углах квадрата.

1013755

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения площади йлоских непрозрачньцс и прозрачных, но ограниченных непрозрачным фоном, плоских фигур, s частности для измерения площади металлизации печатных плат по фотошаблону.

Известно устройство для измерения площадей непрозрачных плоских тел, содержащее источник света, фотоприемник и регистратор.

Устройство выпЬлнено в виде кассеты, на внутренней поверхности которой расположены с одной стороны фотоприемник, а с другой — плоский электролюминесцентный источник света. Измеряемый объект расположен между фотоприемником и источником света $1J.

Однако описанное устройство не обладает достаточно высокой точнос- тью измерения, так как не компенси-:: руются погрешйости, возникающие, в частности, от изменений параметров источника света и фотоприемника.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения площади плоских фигур, содержащее источник излучения со стабилизатором, фотоприемник и блок регистрации. Фотоприемник выполнен в. виде одного фотоэлемента. При этом оцен, ка измерения и калибровки осуществляется оператором (2 ).

Недостатком устройства является невысокая точность измерений, обусловленная погрешностями оценки результатов оператором.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения площади плоских фигур, содержащее источник излучения со стабилизатором, фотоприемник и блок регистрации, снабжено аналого-цифровым преобразователем, соединенным с фотоприемником, двумя регистрами, реверсивным. счетчиком, двумя схемами сравнения, тактовым генератором, делителем .частоты, двумя ключевыми элементами, вумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифро- вого преобразователя соединены с фотоприемником, первый выход — с информационным входом первого.регистра, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счет.чика, а второй вход - с блоком управления, первая схема сравнения, тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно, выход.последнего подключен к первык входам ключевых элементов, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами ре\ версивного счетчика, синхронизирующий вход которого соединен с блоком управления, входы второй хек сравнения подключены соответственно к первому десятичному счетчику и второму регистру, а выход — к второму десятичному счетчику и первому входу первого десятичного счетчика, выход второго десятичного счетчика соединен с первым входом второго регистра и

10 блоком регистрации, выходы блока упв равления соединены соответственно с входом тактового генератора, вторым и третьим входами второго регистра, вторыми входами ключевых элементов, )5 .входом аналого-цифрового преобразователя и синхронизирующим входом реверсивного счетчика, второй выход тактового генератора подключен к второму входу первого десятичного счетчика.

Кроме того, Фотоприемник выпол» нен в виде квадратной фотоприемной плоскости, пяти фотоэлементов, расположенных соответственно в углах и центре квадрата, масштабных ре5,зисторов, подключенных параллельно фотоэлементам, четыре фотоэлемента соединены последовательно, а фотоэлемент, расположенный в центре квадрата, включен встречно четырем фотоэлементам, расположенньм в углах

З0 квадрата. на чертеже изображена блок-схема устройства для измерения площади.

Устройство содержит фотоприемник

1, выполненный в виде фотоэлементов

2-6, и подключенных параллельно им масштабных резисторов 7-11, аналого-цифровой преобразователь 12, соединенные последовательно первый регистр 13, реверсивный счетчик 14, 40 первая схема 15 сравнения, тактовый генератор 16, делитель 17 частоты, ключевые элементы 18 и 19, соединен- ные последовательно первый десятичный счетчик 20, вторая схема 21 сравнения, 45 второй десятичный счетчик 22 и блок

23 регистрации, второй регистр 24 и блок 25 управления, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а выходы соответ50 ственно с входами регистров 13 и 24, :реверсивного счетчика 14, тактового генератора 16 и аналого-цифрового преобразователя 12.

Устройство работает следующим

5 образом.

Измерение площади объекта произ.водится в три этапа. На первом эта пе производится запись начального фототока, на втором производится калибровка устройства, на третьем

60 измеряется площадь объекта.

Первые два этапа являются подготовительными и проводятся один раз после включения устройства.

Запись начального фототока про»

65 исходит при полном освещении фото1013755 приемной плоскости, состоящей из фотоэлементов 2-6. С блока 25 управления поступает сигнал на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 12, разрешающий измерение начального фототока, йосле измерения которого в аналого-цифровом преобразователе 12 формируется сигнал окон- . чания измерения, который поступает иа вход блока 25 управления. По этому сигналу в блоке 25 управления фор- 10 мируется сигнал "Запись начальных

I условий", который с выхода блока 25 управления поступает на второй (управ ляющий) вход первого регистра 13 и происходит запись в него цифрово- 15

ro значения величины начального .(полного ) фототока. Затем производят .калибровку.

При калибровке в устройство между источником излучения со стабилизатором (не показаны )и фотоприемной плоскостью с фотоэлементами 2-6 по,мещают плоскую фигуру с эталонной .площадью и цифровое значение этой .площади заносят в блок 25 управления. 25

По сигналу с блока 25 управления .происходит измерение фототока нри измерении фигуры с эталонной (калиб. ровочной ) площадью и одновременная запись его цифрового значения с 30

; блока 25 управления во второй регистр

24 по второму входу. После окончания измерения эталонной площади с блока 25 управления поступает импульс записи на синхронизирующий вход ре 35 версивного счетчика 14. По этому сигналу величина начального фототока. переписывается с выхода первого регистра 13 в реверсивный счетчик

14, затем с блока 25 управления íà 40 вторйй (управляющий ). вход тактового генератора 16 .поступает импульс запуска генератора 16. С выхода тактового генератора 16 умпульсы поступают на вход делителя 17 частоты и на первый вход первого десятичного счетчика 20. Делитель 17 частоты меняет масштаб, с его выхода импульсы через ключевой элемент 18 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14. Вычитание проис-. ходит до тех пор, пока число в реверсивном счетчике 14 не станет равным числу на выходе аналого-цифрового преобразователя 12 ° Сравнение этих чисел происходит в первой схеме

15 сравнения. При равенстве этих чисел с выхода схемы 15 сравнения поступает импульс на первый вход тактового генератора 16 и запрещает

его работу. Одновременно с вычита- 60 иием происходит счет в первом десятичном счетчике 20; зафиксированное цифровое значение поступает на первый вход второй схемы 21 сравнения, а на второй ее вход поступает цифровое значение калибровочнои площади с выхода второго регистра 24.

При совпадении чисел в первом десятичном счетчике 20 и втором регистре 24 с выхода второй схемы 21 сравнения поступает сигнал на вход второго десятичного счетчика 22 и на второй (установочный ) вход первого десятичного счетчика 20.

Таким образом, осуществляется операция деления или получения масштабного коэффициента

А — =с, В где A — условное значение разности между начальным фототоком при наличии фигуры калибровочной площади;

В - значение калибровочной площади;

С вЂ” масштабный коэффициейт.

После окончания вычитания в реверсивном счетчике 14, происходит запись величины масштабного коэффициента (формула ) с выхода второго десятичного счетчика 22 во второй регистр

24 по первому входу. Записанная величина масштабного коэффициента сохраняется постоянно во втором регистре 24 до конца измерения площади.

При измерении площади фигуры работа всех функциональных блоков происходит аналогично, как и при . измерении эталонной (калибровочной площади), с той разницей, что фигура с .эталонной площадью заменяется фигурой с измеряемой площадью, величщ а начального фототока не измеряется, а используется ее значение, записанное в первом регистре,13,.масштаб-о ный коэффициент также не вычисляется, а используется во втором регистре

24. С помощью счетчика 20, схемы

21 сравнения, регистра 24, счетчика

22 происходит деление величины разности начального фототока и фототока при наличии фигуры с измеряемой площадью на масштабный коэффициент, в результате чего получается величи- . на измеряемой площади в реальных единицах, которая записывается во втором десятичном счетчике 22 и с него выводится в цифровом виде на блок 23 регистрации.

При измерении площади прозрачных фигур, ограниченных непрозрачным фоном, в первый регистр 13 записывается в качестве начального темновой фототок, а при калибровке и измерении площади при помощи, например, переключателя, расположенного в блоке 25 управления, отключается ключевой элемент 18, и включается ключевой элемент 19, врезуль-. тате чего реверсивный счетчик 14 иэ режима вычитания переводится в режим сложения. В остальном измере1013755

ВНИИПИ Заказ 2999/48 Тираж 600 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.ужгород,ул.Проектная,4 ние площади происходит a» ëîãè÷ío описанному.

Кроме того, . для и- ..; л;жния точности измерения в устройстве применена специальная схема включения Фотоэлементов- образующих фотоприемную плоскость.

Фотоприемная плоскость состоит из пяти фотоэлементов 2-6, причем, для уменьшения погрешности, возникающей эа счет неравномерности светового. 1О потока, четыре Фотоэлемента 1-4 расположены в вершинах квадрата, образующего фотоприемную плоскость, а пятый фотоэлемент 5 расположен в центре фотоприемной плоскости и предназна- 15 чен для коррекции погрешности от расстояния точечного источника света от поверхности фотоприемника 1. Фотоэлементы 1-4 расположенные в вершинах квадрата, соединены последовательно, а пятый Фотоэлемент 5 включен встречно относительно первых четырех фотоэлементов. Параллельно фотоэлементам 2-6 включены масштабные переменные резисторы 7-11. При удалении фотоприемной плоскости от источника излучения на величину ее стороны масштабные коэффициенты включения фотоэлементов примерно равны единице.

Таким образом, устройство обладает более высокой точностью измерения, эа счет автоматизации настройки и калибровки, и измерения, а также за счет применяемого исполнения фотоприемника.

Экономический эффект от внедрения одного устройства 10,7 тыс.руб.