Фотоимпульсное устройство для измерения размеров изделий

 

ФОТОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположениями под углом относительно друг друга, фотоприемник и электронный блок обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оптические элементы устайовлены таким образом, что их отражающие поверхности проходят через ось вращения системы. (Л

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З1511 С 01 В ll/02

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йг р„, 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3378283/25-.28 (22) 08.01.82 (46) 30. 12.84. Бюл. Ф 48 (72) А.Г.Молчанов, С.IT. Баландин и В.В.Мьппев (71) Пензенское ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции производственное объединение "Завод и им. Фрунзе и Пензенский политехнический институт (53) 531.715(088.8) (56) 1. Зарезанков Г.Х. Фотоэлектронные приборы автоматического контроля размеров проката. М., Металлургиздат, 1962, с. 56-58.

2. Авторское свидетельство СССР

9 879292, кл. G 01 В ll/02, 1979 (прототип)...SU„„1132149 А (54) (57) ФОТОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположенными под углом относительно друг друга, фотоприемник и электронный блок обработки сигнала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оптические элементы установлены таким образом, что нх отражающие поверхности проходят через ось вращения системы.

1132149

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к автоматизации измерений и контроля линейных размеров, Известно фотоимпульсное устройство для измерения ширины полосы в процессе прокатки, содержащее проекционные объективы, зеркала .изменения направления лучей, блок сканирования изображений границ контура изделия, выполненный в виде вращающегося с постоянной угло- вой скоростью зеркального граненного барабана, два канала фотоэлектрической регистрации, электронный блок и .

Недостатки устройства — невысокая точность измерения вследствие нелинейности .развертки изображения, выполняемой блоком сканирования, и 20 конструктивная сложность — обязательное использование двух каналов фотоэлектрической регистрации, так как изображение левой границы контура контролируемого изделия развертывается только на левом фотоприемнике, а изображение правой границы контура — только на правом фотоприемнике, Наиболее близким к изобретению

30 по технической сущности и достигаемому результату является фотоимпульсное устройство для измерения размеров изделий, содержащее последовательно расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположенными под углом относительно друг друга, фотоприемник,и электрон40 .ный блок обработки сигнала j2) .

В данном устройстве параметры оптической системы, зависящие от требуемых метрологических показателей и конкретной реализации устройства(увеличение, углы установки зеркал и угол между отражающими гранями призмы)выбраны так, что в плоскости изображения получается совмещенное ,изображение в виде одной световой полосы, ограниченной изображениями противоположных границ изделия и иМеющей участок двойной освещенности в центре. Кроме того, в этом устройстве используется лишь один, 55 канал фотоэлектрической регистрации.

Недостаток известного устройства — малая точность измерения вследствие нелинейности развертки изображения, выполняемой блоком сканирования.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем устранения нелинейности развертки изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоимпульснои устройстве для измерения размеров изделий, содержащем последовательно расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, располо" женными под углом относительно друг друга, фотоприемник и электронный блок обработки сигнала, оптичес-кие элементы установлены таким образом, что их отражающие поверхности проходят через ось вращения системы.

Для настройки на заданный размер .блок развертки изображения содержит элементы регулировки взаимного положения зеркал, позволяющие изменить и зафиксировать угол между ними.

На фиг. 1 изображена схема устройства в случае измерения детали типа вал; на фиг. 2 †.получаемая в плоскости фотоприемника световая полоса и эпюры .импульсов, формируемых при развертке изображения объекта на фотоприемнике.

Фотоимпульсное устройство для измерения размеров контролируемого изделия 1 содержит проекционный объектив 2, блок сканирования,.состоящий из плоских зеркал Э и 4, жестко соединенных под углом друг к другу,фотоприемник 5,соединенный с электронным блоком б обработки сигнала. Световая полоса 7 формируется в плоскости светочувствительного слоя фотоприемника.

На фиг. 2 обозначено! 8 — эпюра светового импульса и импульса, фототока(соответственно 11 Е из. ер — измеряемая длительность импульса, изменяющаяся пропорционально изменению контролируемого размера;

1 — длительность импульса, соответствующего зоне двойной освещенности;

T - период развертки; i p — ток срабатывания формирователя импульсов.

Устройство работает .следующим образом.

Контролируемое изделие 1 освещается параллельными пучками света.

3 1132

С помощью объектива 2 и зеркал 3 и

4 в плоскости изображения, где расположен фотоприемник 5, образуется

1 проекционное изображение объекта в виде световой полосы А .В . точки

А,В сопряжены с соответствующими точками а,b объекта) с зоной двойной освещенности в центре. Границы световой полосы соответствуют границам контура детали, поэтому при из- 1О менении размера изделия точки А и

В изменяют свое положение, ширина световой полосы изменяется. При увеличении значения размера 9 4 расстояние между точками А,.В изоб-

/ ражения объекта уменьшается.

При вращении c ïoñòoÿííîé угловой скоростью вокруг оси О зеркал З.и 4, жестко соединенных между собой, происходит развертка световой полосы на фотоприемнике 5, вырабатывающем импульсы фототока, но длительности которых электронный блок 6 обработки сигнала определяет значение контФ ролируемого размера.

Так как линия пересечения отражаю-, щих плоскостей зеркал совпадает с осью вращения, то при развертке изображения все. его точки движутся по дугам окружностей, центры которых совпадают с осью вращения зеркал и радиусами, равными кратчайшему расстоянию от оси вращения до изображения соответствующей точки, угловые

149 4 и линейные скорости движения точек иэображения постоянны, что обеспечивает линейность развертки и про1 порциональную зависимость изменения контролируемого, размера 0 1» и изменения длительности 1, импульса фототока.

Зеркала 3 и 4 устанавливают под таким углом друг к другу, чтобы световые полосы.от каждого зеркала в плоскости фотоприемника частично накладывались друг на друга, образуя небольшой участок с двойной освещенностью (средняя часть с двойной штриховкой на световой полосе 7 фиг. 2), которая необходима для обеспечения неразрывности

i световой полосы А,В, чтоповышает надежность работш устройства, Значение у.:ла между зеркалами зависит от * конкретных условий — от параметров оптической системы и контролируемого изделия. При сканировании участок с двойной освещенностью дает всплеск фототока длительностью . Электронный блок осуществляет измерение длительности импульса на уровне 1, меньшем, чем амплитуда основного импульса

В данном устройстве. обеспечивается линейность развертки, при посто- янной.скорости вращения узла сканирования, что позволяет повысить точность измерений размеров изделий.

1132149

Составитель М.Семчуков

Редактор М.Бандура Техред З.Палий Корректор С.Шекмар

Заказ 9752/34 Тираж 586 Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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