Устройство для измерения размеров изделий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ИЗДEЛШ, содержащее когерентный источник сиета и установленные последовательно по ходу светового луча коллиматор, объективы прямого и обратного Фурье-преобразований с установленным между ними полосовым фильтром пространственных частот , транспарант, расположенный в задней фокальной плоскости объектива обратного Фурье-преобразования, и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности и расширения функциональных возможностей, оно снабжено посг ледовательно соединенными формирователем входных сигналов, входом связанным с фотоприемником, формирователем измерительных интервалов, узлом счетчиков, арифметико-логическим блоком и схемой индикации, и блоком управления, выходы которого подсоединены к управляющим входам формирователя измерительных интервалов , узла счетчиков, арифметико-логического блока и схемы индикации , фазовьм фильтром, расположенным в плоскости полосового фильтра, ось симметрии фазового фильтра перпендикулярна направлению движения контролируемого изделия, толщина фазового фильтра изменяется скачкообразно относительно его оси симметрии на величину ( ) | , где / длина волны источника света, К О, 1,2,..., формирователь измерительных интервалов подключен к выходу фото приемника, а транспарант имеет N (Л пар щелей, расположенных в соответствии с контролируемыми сечениями так, что каждая пара щелей сдвинута относительно контура сечения изделия в направлении его движения на величину ., Дл + PI + Pi + 1, 00 рде р; D; -Б диапазон 1 мс 1- - 1 макс лА«н с;; изменения номинального размера издео лия в л-м сечении, а расстояние между щелями в каждой 90 паре равно В, D-,. , где D- и Di - соответственно измеряемый и номинальный размеры в -м сечении, i 1,2,...,М, при этом1 7/D, 7/... D 1 ком -ном ком

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1185 (51)4 С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3648660/24-28 (22) 30.09.83 (46) 15.10.85. Бюл. К - 38 (72) Е.Н.Богомолов, В.В.Вертопрахов, С.В.Михляев, Л.В.Финогенов и Ю.В.Чугуй (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 627314, кл. С 01 В 11/02, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее когерентный источник света и установленные последовательно по ходу светового луча коллиматор, объективы прямого и обратного Фурье-преобразований с установленным между ними полосовым фильтром пространственных частот, транспарант, расположенный в задней фокальной плоскости объектива обратного Фурье-преобразования, и фотоприемник, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных воэможностей, оно снабжено пос-, ледовательно соединенными формирователем входных сигналов, входом связанным с фотоприемником, формирователем измерительных интервалов, узлом счетчиков, арифметико-логическим блоком и схемой индикации, и блоком управления, выходы которого подсоединены к управляющим входам формирователя измерительных интервалов, узла счетчиков, арифметико-логического блока и схемы индикации, фазовым фильтром, расположенным в плоскости полосового фильтра, ось симметрии фазового фильтра перпендикулярна направлению движения контролируемого изделия, толщина фазового фильтра изменяется скачкообразно относительно его оси симметрии на величину (" " ) h где

2 длина волны источника света, k = О, 1,2,..., формирователь измерительных интервалов подключен к выходу фотоприемника, а транспарант имеет H пар щелей, расположенных в соответствии с контролируемыми сечениями так, что каждая пара щелей сдвинута относительно контура сечения изделия в направлении его движения на величину д;,. = Ь; + Р;+ Р1+ 1, где Р = D .. — 2 — диапазон

i макс мин изменения номинального размера изделия в 1 — м сечении, а расстояние между щелями в каждой паре равно Д, = 3;„+ Р, где D u D . — соответственно ком измеряемый и номинальный размеры

1в i -м сечении, i = 1,2,..., H при этом

D >r 2 >i. D

"Ком Ном 1 Нрм

+P ксм ции.

3 118508

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного контроля движущихся на конвейере изделий одновременно по многим сечениям. 5

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных .возможностей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измере- 1О ния размеров изделий; на фиг. 2 один из вариантов конкретной реали— зации транспаранта для случая контроля трех сечений изделия; на фиг.3 один из вариантов конкретной реали- 15 зации полосового ot и фазового Б фильт— ров пространственных частот; на фиг. 4 — форма сигнала фотоприемника при контроле одного м и трех 5 сечений; на фиг. 5 — диаграммы, пояс- 2р няющие работу формирователя входных сигналов; на фиг. 6 — диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, Устройство состоит из последовательно расположенных на одной опти- 25 ческой оси когерентного источника 1 света, коллиматора 2, объектива 3 прямого Фурье-преобразования, полосового фильтра 4 пространственных частот, фазового фильтра 5, объекти- ЗО ва 6 обратного Фурье-преобразования, транспаранта 7, конденсорной линзы 8, фотоприемника 9, последовательно соединенных формирователя 10 входных сигналов, формирователя 11 измерительных интервалов, узла 12 счетчиков,.арифметико-логического блока t3 и схемы 14 индикации, блока 15 управления, соединенного с формирователем 11 измерительных интервалов, узлом 12 счетчиков, арифметико-логическим блоком 13 и схемой 14 индикаУстройство работает следующим образом. 45

Пучок когерентного источника 1 света расширяется коллиматором 2 и освещает контролируемое изделие, движущееся в передней фокальной плоскости объектива 2. Последний из 50 теневого иэображения формирует в задней фокальной плоскости спектр

Фурье изделия, В этой же плоскости .установлен полосовой фильтр 4 пространственных частот (фиг. Зol) в 55 виде двух щелей, который подавляет низкие пространственные частоты. Непосредственно за фильтром 4 располоо 2 жен фазовый фильтр 5, сдвигающий фазу световой волны на I в одной иэ щелей фильтра 4 относительно другой. В данной реапизации фазовый фильтр 5 может быть выполнен из двух стеклянных пластин с разностью оптических толщин в ()1 где

2%+1

l — длина волны света, а К = 0,1,2, (фиг. 3 б ) .

Отфильтрованное изображение изделия формируется объективом 6 в задней фокальной плоскости, где установлен транспарант 7, представляющий собой набор щелей. Вид транспаранта дпя конкретного случая контроля изделия по трем сечениям представлен на фиг. 2. Каждому сечению соответствует пара щелей: 16 и 17, 18 и 19, 20 и 21. Расстояние между щелями каждой пары определяется соотношением где Р„ „,„, — номинальный размер из— делия в i ì сечении, 1= 1,2,..., й;

М вЂ” число сечений, Р.=D -Э

1 1MaKc мин параметр у тывающий возможный разброс размеров при изготовлении изделия. Каждая пара щелей сдвинута относительно контура изделия 22 по направлению его движения на величину и

=л;+ P + Р;+ 1, причем ь =0

< ком 2 ком )йкам

Такое смещение щелей необходимо для разделения информации от различных сечений изделия. Сдвиг i +1 пары щелей относительно 1-й на величину P; + P, + 1 учитывает предельные изменения размеров в i + 1 и ;-м сечениях изделия.

Световой поток, прошедший транспарант 7, собирается линзой 8 на фотоприемник 9. Сигнал, снимаемый с него, представляет собой последовательность импульсов. Форма сигнала при контроле одного сечения представляет собой последовательность четырех импульсов, первые три из которых являются информативными (фиг. 4a). В случае контроля трех сечений форма сигнала такая, как показано на фиг. 4 5 . Импульсы 23, 26,27 и 32 относятся к первому сечению; 24, 28, 29 и 33 — к второму, 25, 30, 31 и 34 — к третьему. Ин1185080

3 формативными являются первые девять импульсов (23-31).

Рассматригается работа устройства при контроле одного сечения изделия.

Сигнал с фотодиода 9 поступает на формирователь 10 входных сигналов. Далее сигнал в формирователе 10 усиливается двухкаскадным усилителем и через повторитель поступает на схему восстановления постоянной составляющей, осуществляющую привязку сигнала к уровню, близкому к нулевому Затем сигнал через повтори- 15 тель одновременно поступает на инвертирующие входы двух компара.торов (элементы схемы формировате— ля 10 не показаны), а на неинвертирующие входы этих компараторов подаются опорные напряжения, причем верх20 ний порог 0б срабатывания одного компаратора совпадает с нижним порогом U1 срабатывания другого компаратора. Таким образом, компараторами

25 формируются прямоугольные импульсы 35 и 36 (фиг. 5), которые подаются на входы логической схемы И-HE причем выходной сигнал одного компаратора предварительно инвертируется инвертором. С выхода схемы И-НЕ отрицатель30 ные импульсы 37 (фиг. 5) подаются на счетный вход триггера. Его выходной сигнал представляет собой прямоугольные импульсы с длительностью, соответствующей определенному сечению 35 импульсов фотоприемника 9 (фиг. 6 ).

Эти импульсы поступают в формирователь 11 измерительных интервалов на вход его одновибратора (не показан), который вырабатывает узкие положи- 40 тельные импульсы по переднему и заднему фронтам входных импульсов (фиг. 6 Г) . Полученный сигнал поступает на вход восемнадцатиразрядного . сдвигового регистра (не показан). 45

С приходом каждого узкого импульса на выходе регистра происходит последовательный сдвиг логической единицы.

С помощью логических элементов ИЛИ (не показаны) осуществляется выделе-. 5О ние измерительных интервалов (фиг.6 6) в виде положительных импульсов 38-43.

Интервалы 38 и 41 заполняются метками частотой, а интервалы 39 и 40, 42 и 43 — частотой /2 при помощи логических элементов И (не показаны).

Выходные сигналы этих элементов попарно подаются на входы других элементов ИЛИ. Таким образом производится формирование пачек меток 44 и 45, в которых число меток 8< и Ì2 пропорционально временным интервалам между серединами соответствующих входных импульсов (фиг. ба). Эти пачки меток поступают на входы мультиплексора, который коммутирует их на вы-. ход в соответствии с числом контролируемых сечений. Шесть выходов мультиплексора подключены к соответствующим шести счетчикам узла 12, где происходит подсчет числа меток в пачках 44 и 45.

Работа арифметико-логического блока 13 состоит из двух этапов. На первом этапе параллельный код числа меток в пачке 45 К2 из узла 12 счетчиков через мультиплексор кодов блока 13 поступает íà его схему ИЛИ (не показаны) и далее — на узел деления.

На второй вход узла через мультиплексор, регистр и схему. ИЛИ (не показаны) подается в последовательном коде число меток в пачке 44 8g, узел деления осуществляет деление М,/ Hg no сигналу управления из блока 15. Результат деления записывается в регистр блока 13. На втором этапе частное от деления из регистра блока 13 в последовательном коде через схему ИЛИ поступает на второй вход узла деления. На его первый вход поступает параллельный код эталонного размера 333ra, набранный предварительно на переключателе эталонного размера. Результат второго деления записывается в регистр блока 13 и является значением контролируемого размера. Это значение в параллельном коде идет в схему 14 индикации и на узел сравнения блока 13, на второй вход которого поступает информация о предельно допустимых размерах изделия, записанных в постоянном запоминающем узле блока 13. В случае, когда размер изделия выходит за пределы поля допусков, на выходе запоминающего узла формируется сигнал Брак, поступающий в схему индикации на светодиод. Код размера из регистра бло» ка 13 поступает на регистр схемы 14 и далее — на ее дешифратор (не показаны) ° На табло светодиодной матрицы отображается размер изделия в десятичном коде. Поступающие из блока 15 управления импульсы под1185080 г считываются в счетчике схемы 14, сигнал с которого подается на дешифратор и далее — на. светбдиодную матрицу (не показаны), на которой в десятичном коде отображается число проконтролированных изделий. Блок 15 управления координирует работу всего электронного блока. Внешний импульс синхронизации, например, от системы подачи изделия, предшествующий поступлению контролируемого изделия на измерительную позицию, запускает одновибратор блока 15, формирующий управляющие импульсы. Эти импульсы запускают генератор опорной частоты и узел управления делителем (не показаны). Кроме того, эти импульсы поступают в узел 12 счетчиков, подготавливая счетчики к приему информации, а также в схему 14 индикации на ее счетчик. Сигнал опорной частоты с генератора блока 15 подается в узел управления делителем, в делитель (на десять)

10 частоты и в делитель (на два) частоты (не показаны). Выходные сигналы с делителей (с частотой У и f /2 соответственно) поступают в формирователь 11 измерительных интервалов.

15 По сигналу с узла управления делением начинает работу узел деления блока 13.

1185080

1!85080

Фие д

ВНИИПИ Заказ 6347/32 Тираж 650 Подписное

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