Устройство для дистанционного измерения размеров объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено системой, расположенной перед объективом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена, ; неподвижно и смещена относительно ойтической оси объектива датчика, а .другая укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения в направлении, перпенди- § кулярном оптической оси. (Л иг,1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зсЮ G 01 В ll 02

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г Ф1) ps-(2)) 3456763/25-28 (22) 24.06.82 (46) 23.12.84. Бюл. 11 47 (72) И.И.Бобров и Н.M.лицын

,(7 1) Пермский политехнический инсти тут (53) 531.715.27 (088.8)

j(56) l. Авторское свидетельство СССР У 729438, кл. G 01 В 19/37, 1975.

2. Патент США У 3.218.389, .кл. 178-6, 1965 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля— с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено системой, расположенной перед объективом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена неподвижно и смещена относительно олтической оси объектива датчика, а другая укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения в направлении, перпенди- Я кулярном оптической оси.

ll3О737

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля размеров накаленных тел в технологических процессах, например поковок в радиально-ковочной машине.

Известно устройство для дистанционного измерения размеров объекта, содержащее телевизионный датчик и электронный блок jl)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для дистанционного измерения размеров объекта, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля — с выходом 20 импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соеди— нен с выходом датчика (2)

Недостатком известных устройств является низкая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дистанционного

30 измерения размеров объекта, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля — с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, снабжено системой, расположенной перед объективом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси объектива датчика, а другая укрепле- 45 на на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения размеров объекта; на фиг. 2 — ход лучей и изображения на катоде без системы, состоящей из 55 двух оптически сопряженных призм; на фиг. 3 — то же, на фотокатоде при введении зеркальных призм.

Устройство содержит телевизонный датчик 1 и электрически связанные с ним и между собой импульсный модулятор 2, видеоконтрольный блок

3, формирователь 4 сигнала, счетчик

5, систему, расположенную перед объективом датчика l и состоящей из двух оптически сопряженных призм

6 и 7, одна из которых 6;укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси объектива датчика, а

Ъ другая 7 укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения направлении, перпен— дикулярном оптической оси.

Счетчик 5 соединен счетным входом с выходом формирователя 4 сигнала, вход установки .нуля счетчика

5 соединен с выходом импульсного модулятора 2, а входы видеоконтрольного блока 3, формирователя 4 сигнала и импульсного модулятора 2 — с выходом телевизионного датчика l.

Устройство работает следующим образом.

На объект 8, например раскаленное тело, у которого требуется измерить вертикальный размер Н (фиг.2), наводится телевизионный датчик 1 так, чтобы изображение объекта 8 на экране видеоконтрольного блока 3 размером h (фиг.2) было четким, контрастным и устойчивым . При необходимости используются светофильтры (не показаны). Если электрический луч при развертке по данной строке не попадает на изображение объекта, на выходе формирователя 4 сигнала нет (логический нуль), Если луч попадает на изображение объекта 8, в строке появляется импульсный видеосигнал с большой амплитудой и на выходе формирователя 4 сигнала— логическая единица. Таким образом, каждой строке растра телевизионного датчика 1, находящегося на изображении объекта 8, соответствует единичный сигнал на выходе формирователя 4 сигнала, а всем строкам, не попадающим на изображение объекта нулевой сигнал на выходе формирователя 4 сигнала. Счетчик 5 открывается импульсным модулятором 2 и подсчитывает количество импульсов с выхода формирователя 4 сигнала. в течение одного кадра. Число импульсов Ь, занесенное в счетчик 5 эа один кадр, определяет размер Н.

2аЬЬ

fm(b-bl ) (1) увеличение оптиче "кой длины лучей, соответствующее ?.;

Н = где 2а

f — фокусное расстояние объектива ш — число строк развертки, приходящееся на 1 мм изображения Ь (Ь );

f,m,а — величины постоянные.

Кроме того, величину а можно выбрать из условия

2а (2)

fm и тогда формула (1) для вычисления

Н упрощается и принимает вид

Увеличение оптической длины лучей при введении подвижной призмы 7 происходит эа счет того, что лучи от объекта 8 отражаются зеркальной гранью призмы 7 со стороны объекта

8 на зеркальную грань неподвижной призмы 6, находящейся на расстоянии от подвижной призмы 7. Отразившись дважды на зеркальных поверхностях неподвижной призмы 6, лучи направ3 Il

Двоичный код этого числа Ь появляется на выходе счетчика 5. Измерение размера Н производится в два приема. Сначала при отведенной призме 7 определяется число Ь, соответствующее размеру Н на расстоянии L, Затем вводится призма 7 и производится измерение размера Н при увеличившейся оптической длине лучей на

g,L = 2 а. При этом изображение на фотокатоде изменяется и принимает размер h, а число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 — Ь. Размер

I изображения Н определяется формулой

ЗО7З7 4 ляются на отражающую поверхность подвижной призмы 7 со стороны объектива телевизионного датчика 1.

Формулу (I) для подсчета Н можно получить из следующих соображений.

Из фиг. 2 следует, что изображение

h размера Н при расстоянии L, изоб1 ражение h того же размера Н при расстоянии L + dL и фокусное расстояние f связаны соотношением

6Lh. h

Н = (4) (h -h )

В свою очередь подсчитанные счетчиком 5 числа Ъ, Ь связаны с разl мерами h, h соотношением

Ъ = mh, Ъ = mh, (5)

Найдя h u h из (5) и подставив их в (4), а также д Ь = 2а, получаем формулу (11

Формулы (1) или (3) и используются для подсчета Н. Подсчет может быть легко автоматизирован и резульч тат используется в автоматизированной системе управления.

Из формулы (1) или (3) вытекает, что измерение размера Н не зависит от расстояния L. Следовательно, изма рение размера может быть произведено точно при неизвестном расстоянии L.

Размер телевизионного изображения измеряемого размера определяется величиной расстояния телевизионного датчика 1 от объекта 8.

Предлагаемое устройство позволяеч

35 простыми средствами исключить ,погрешность, обусловленную изменением расстояния. Кроме того, для дистанционного измерения размеров при помощи устройства расстояние от

40 объектива до объекта ие влияет на результат измерения, поэтому изобретение позволяет производить дистанционное измерение размеров с высоко точностю в условиях высокой темпера туры, интенсивного искрения. I130737

Фиг.2

Фиг3

Составитель Л.Лобэова

Редактор С.Саенко Техред А.Вабинец Корректор M.Ìàêñèìêïèíåö

Закаэ 9598/29 Тирам 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Узтород, ул. Проектная, 4