Устройство для измерения размеров движущихся объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ , сопержашее волоконно-оптический преобразователь, включающий световоды, входные торцы,Которых образуют изме рительную сетку, и кольцевой развертыва ющий блок, образованный выходными тор цами световодов, расположенными по периметру неподвижной шайбы, считывающий узел, состоящий из двигателя и установ ленного на его валу диска со считывато щим элементов, включающим один свето вод, фотоэлемент, расположенный перед выходом считьшающего элемента, и блок обработки сигнала, соединенный с выхо. дом фотоэлемента, отличающеес я тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено дополнительными световодами, расположенными в считывающем элементе, число светово дов волоконномэптического преобразовав теля выбрано не меньшим числа световодов считывающего элемента, выходные торцы световодов считьтающего элемонта объединены в пучок, а входные торс S цы расположены по периметру диска таким образом, что угол, образованный рааи усами, соединяющими два соседнго торца световодов,равен 1п-1), где m число световодов считьшающего элемента п число световодов волоконнаоптического преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„1ОЗО646

С 01 В 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ7 НИЯ

H ABTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСВ 7ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (2 1 ) 341 6 106/2 5-28 (22) 31.03.82 (46) 23.07.83. Бюл. № 27 (72) Н. Т. Сулейманов, Н. И. Сайгин, И, Ю. Юсупов и М. А, Фарахутцинова (71) Отцел физики и математики Башкирского филиала АН СССР (53) 531.715.27 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 34 353, кл. С 01 В 11/04, 27.07.72, 2. Авторское свицетельство СССР № 323649, кл. С, 01 В 11/04, 09.11.72 (прототип). (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДВИЖУШИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее волоконно-оптический преобразователь, включающий световоды, вхоцные торцы которых образуют измерительную сетку, и кольцевой развертыва.ющий блок, образованный выходными торцаыи световодов, расположенными по периметру неподвижной шайбы, считывающий узел, состоящий из двигателя и установленного на его валу циска со считывающим элементов, включающим оцин световод, фотоэлемент, расположенный перец выхоцом считывающего элемента, и блок обработки сигнала, соециненный c atmoцом фотоэлемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точ-. ности измерения, оно снабжено дополнительными световоцами, расположенными в считывающем элементе, число светова-. цов волоконно=оптического преобразователя выбрано не меньшим числа световоцов считывающего элемента, выходные торцы световоцов считывающего элемента обьецинены в пучок, а входные торцы расположены по периметру циска таким образом, что угол, образованный ради-. усами, соединяющими цва соседних торца световодов, бравен где rn — число световоцов счить ваюшего эле мента „ г = число световоцов волоконнооптического преобразователя, 1030646

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, цля измерения размеров цвижушихся объектов.

Известно устройство цля измерения ра1з-5 меров цвижушихся объектов, содержащее волоконно-оптический преобразователь, выполненный из световоцов, фотоэлектрический преобразователь, осуществляющий преобразование полученной световой ин= формации в электрические импульсы, и блок обработки сигналов, получаемых с фотоэлектрического преобразователя, Количество электрических импульсов, сни— маемых с фотоэлектрического преобразо- 35 вателя, опрецеляет размер объекта t 1 ), .Однако устройство обладает нецостаточно высокой точностью измерения размеров движущихся объектов из-за большого времени считывания информации, 20 обусловленного конструкцией считывающего узла. Большое время считывания привоцит к тому, что объект успевает переместиться на некоторое расстояние и возникает ошибка измерения. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство цля измерения размеров цви>кущихся объектов, содержащее волоконно-оптичесКий преобразователь, включающий световоды, вхоцные торцы которых образуют измерительную сетку, и кольцевой развертывающий блок, образованный выходными торцами световодов, расположен. 1ными по периметру неподвижной шайбы, считывающий узел, состоящий из цвига-, теля и установленного на его Валу диска со считывающим элементом, включаю= шим один световоц, фотоэлемент, pac:ïî ложенный перец выхоцом считывающего элемента, и блок обработки сигнала, соединенный с выхоцом фотоэлемента (2 j, Однако точность измерения размеров цвижушихся объектов недостаточно вь1сокая за счет большого времени считывания световой информации, так как оцно му считывающему световоцу приходится просматривать поцряц все световоды измерительной сетки, а измеряемый объект успевает переместиться за это время на неко- о торое расстояние, что обуславливает появление ошибки измерения.

Белью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения времени считывания световой инфо рмаци и.

Поставленная цель цостигается тем, что устройство цля измерения размеров цвижушихся ОбъектОВ, соне.1>>1 amee Воло коннооптический преебрвзова тель Вклю чающий световоцы, вхоцные торцы которых образуют измерительную сетку, и кольцевой развертывающий блок, образованный выхоцными торцами световоцов, расположенными по периметру непоцви>кной шайбы, считывающий узел, сос тОящий из цВигателя и устан Овленн о го на его Валу писка со считывающим элементом, Включающим оцин световоц, фотоэлемент, располо>кенный перец Выхс цом считывающего элемента, и блок обработки сигналов, соединенный с выходом фотоэлемента, снабжено дополнительными световоцами, расположенными в считывающем элементе, число световоцов волоконно-оптического преобразовате.ля выбрано не меньшим числа светово=. дов считывающего элемента, выхоцные торцы световоцов считывающего элемента объецинены в пучок, а вхоцные торцы расположены по периметру писка таким образом, что угол, образованный рьциу= сами, соединяющими цва сосецних торпа световоцов, равен

a(=. (n т, гце 1-О - число световоцов считывающего элемента;

>1 .=- число световоцов волоконно=

Оптического преобразователя.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства цля измерения размеров цвижу цихся объектов.

Устройство соцержит волоконно=опти-. ческий преобразователь 1, включающий световоцы 2, измерительную сетку 3„ образованную Вхоцными торцами светсВОцОВ .- .,,и кольцеВОй разВертыВаюший блок 4, образованный выхоцными торцами световоцов 2, расположенными по периметру непоцвижной шайбы 5, .считывающий узел 6, состоящий из цвигателя 7, циска 8 и счить1вающего элемента 9, фотоэлемент 10 и блок 11 Обработки сигнала.

Блок 11 обработки сигнала содержит пороговый элемент 12, счетчик 13, формирователь 14 синхронизируюших им пульсов, элемент 15 задержки, схему 16 совпадения, преобразователь 17, блок коммутации (не показан). На валу цвигателя 7 укреплен циск 8 со считъ>вающим элементом 9, содержащим световоцы 18, Выхоцные торцы которых объецинены в пучок. Входные торцы световоцов 18 расположены по периметру циска 8 таким образом, что угол. а Ч, Образованный

1030646 радиусами, соепиняюшими цва соседних торца световоцов равен р 2т((п-1) аЧ= где m - число све поводов считывающего элемента; 5

n - число световоцов волоконнооптического преобразователя.

Перец выходными торцами световодов 18; расположен фотоэлемент 10, выхоп которого поцключен к входу порогового эле- 1О мента 12. Выхоц порогового элемента 12 соецинен со счетным вхоцом счетчика 13, вхоц установки нуля которого соепинен с выхоцом элемента 15 зацержки.

Выход формирователя 14 синхронизи- 15 руюших импульсов соединен с входом элемента 15 зацержки и оцним из вхоцов схемы 16 совпадения, другой вхоп которой попключен к выхоцу счетчика 13.

Выход схемы 16 совпацения соецинен с вхоцом преобразователя 17, Световопы 2 предназначены цля передачи световой информации от измерительной сетки 3 к кольцевому развертывающему блоку 4. Световоцы 18 предназначены цля восприятия световых импульсов с выхоцных торцов световодов 2 и передачи их к вхоцу фотоэлемента 10.

Фотоэлемент 10 предназначен пля преобразования световых импульсов в 30 электрические, Пороговый элемент 12 служит пля формирования счетного импульса и выполнен на типовых триггерах Шмидта в интегральном исполнении. 35

Счетчик 13 предназначен для счета электрических импульсов и выполнен в виде суммирующего счетчика на логических элементах, Преобразователь 17 служит для за- 4р поминания выходного сигнала счетчика 13 и преобразования его в размер.

Устройство работает следующим образом.

При наличии всего измеряемого объекта (не показан) в поле зрения волоконнооптического преобразователя 1 блоком коммутации (не показан) запускают дви гатель 7, включают формирователь 14 и

50 пороговый элемент 12. На измерительную сетку 3 попацает световой поток от измеряемого объекта, образуя на ней его изображение.

Световая энергия воспринимается входными торцами световоцов 2 и пере цается к выхоцным торцам световодов 2, укрепленных на непоцвижной шайбе кольцевого развертывающего блока 4.

При повороте диска 8 на угол

7-

rnn происходит совпацение одного иэ выходных торцов световодов 2 с одним из входных торцов световодов 18.

При дальнейшем повороте писка 8 происходит совпадение одного из следующих выхопных торцов световодов 2 с одним из оставшихся входных торцов световоцов 1 8 и т.д.

Считывание полной световой информации, с всех выходных торцов световоцов 2 происходит при повороте циска S на угол д Р = (n- 1).

2Л (П ГЪ

Световая энергия с засвеченных выходных торцов световоцов 2 через совпадающие с ними торцы световопов 18 передается в вице световых импульсов на фотоэлемент 10.

Электрические импульсы с выхоца фотоэлемента 10 поступают на вхоц порогового элемента 12.

Пороговый элемент 12 формирует импульсы, поступающие на счетный вход суммируюшего счетчика 13, который считает электрические импульсы, соответствующие световым импульсам, поступающим с измерительной сетки 3.

После поворота диска 8 на угол (n-1) формирователь 14 выраNn батывает синхронизируюший импульс, ко торый поступает на вхоц схемы 16 совпадения, обеспечивая прохожцение выходно1о сигнала счетчика 13 на вхоц преобразователя 17 и на элемент 15 зацержки, После задержки синхронизирующего им-" пульса на вреМя, достаточное для прохожцения выходного сигнала счетчика 13 на преобразователь 17 с учетом цлительности этого импульса и длительности синхрониэируюшего импульса, он поступает на вход установки "0 " счетчика 13, сбрасывая его в нулевое положение. Блок коммутации отключает двигатель 7, формирователь 14 и пороговый элемент 12, При появлении нового измеряемого объекта полностью в поле зрения волоконнооптического преобразователя 1 блок коммутации запускает пвигатель 7, включа ет формирователь 14, пороговый элемент 12, и процесс измерения размеров движущихся тел происходит аналогичным образом, Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения размеров за счет уменьшения ошибки измерения, возникающей при большом времени считывания информации.

Совпацение входного торца оцного иэ световоцов считывающего элемента с

1030646 выходным торцом одного из световодов волоконно-оптического преобразователя происходит при повороте диска на угол

2Л

ran

Тогда считывание световой информа ции с всех выходных торцов световодов волоконнооптического преобразователя пооисходит при повороте диска на yron (n-1), причем число световодов

Л

>т tl волоконнооптического преобразователя tl не меньше числа световодов считывающего элементаМ, что исключает появление погрешности в измерении, обусловленной по вторным считыванием инфо имании с вы IS ходных торцов световодов волоконн<ьоп тического йреобразователя.

Таким образом, введение дополнительных световодов в счизъ вающий элемент при условии, что число световодов волоконно-оптического и реоб раз ова теля не меньше общего числа световодов считывающего элемента, и предлагаемое расположение входных торцов световодов считывающего элемента позволяет уменьшить угол поворота диска для считывании. световой информапии с всех выходных торцов световодов волоконно-оптического преобразователя, а следовательно, сокра тить время считывания световой инфор= маци и.

За меньшее время считывания объект не успевает значительно изменить свое местоположение, т.е. ошибка измерения уменьшается и, следовательно, точность измерения повышается.

1030646

Составитель Л. Лобзова

Редактор О, Юрковецкая Техред Ж.Кастелевич Корректор A

Заказ 5190/41 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4