Фотоэлектрическое устройство для измерения профиля и толщины изделий сложной формы

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и упрощение конструкции за счет совмещения каналов управления и обработки сигналов. Устройство состоит из фотоприемников 5 и 6, блока 7 разверток и блока формирования выходного кода, выполненного в виде узла 9 разделения каналов и двух узлов 10 и 11 выделения кода. По сигналам с блока 7 осуществляется последовательное сканирование фотоприемников 5 и 6. 2 з.п.ф-лы, 3 ил;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фь.

К3 ф

О фиа! (21) 4449543/28 (22) 25.05.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) У фимс кий авиац ион н ы и институт им. С.Орджоникидзе (72) РМ,Галиулин, Р.М.Галиулин, С,M,Êîïüев и H.È.Êoxàíþê (53) 531.7(088.8) (56) Вальнов В.M. Контроль в Г АП.— Л,; Машиностроение, 1986, с. 102-103. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ И ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

„„ Ц „„1647249 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, Цель изобретения — повышение точности и упрощение конструкции за счет совмещения каналов управления и обработки сигналов. Устройство состоит из фотоприемников 5 и 6, блока 7 разверток и блока формирования выходного кода, выполненного в виде узла

9 разделения каналов и двух узлов 10 и 11 выделения кода. По сигналам с блока 7 осуществляется последовательное сканирование фотоприемников 5 и 6. 2 з.п.ф-лы, 3 ил, 1647249 выходу..блока 7, а четвертые входы к первому управляющему выходу фотоприемника 5. 45

Фотоприемники 5 и 6 выполнены в виде

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля формы изделий сложной формы

Цель изобретения — повышение точности и упрощение конструкции эа счет сонмещения каналов управления и обработки сигналов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — блок-схема электронной части устройства; на фиг.3 — временные диаграммы напряжений на выходах блоков устройства, Устройство состоит из источников 1 и 2 излучения, объективов 3 и 4, предназначенных для оптической связи с источниками 1 и 2 через измеряемые участки поверхности контролируемого изделия, фотоприемников

5 и 6 с сканируемым растром, оптически связанных с объективами 3 и 4 соответственно, блока 7 разверток, первый выход блока 7 подключен к первому и второму тактовым входам фотоприемников 5 и 6, второй выход блока 7 — к третьему и четвертому тактовым входам фотоприемников 5 и

6, третий и четвертый выходы блока 7 — к пятому и шестому входам (входам запуска) фотоприемника 5, блока 8 обработки выходных сигналов, вход которого подключен к информационным выходам фотоприемников 5 и 6, пятый и шестой входы (входы запуска) фотоприемника 6 — к управляющим выходам фотоприемника 5 и блока формирования выходного кода, выполненного в виде узла 9 разделения каналов, четыре входа которого подключены к четвертому выходу блока 7, выходу блока 8, первому управляющему выходу фотоприемника 5 и пятому выходу блока 7, и узлов 10 и 11 выделения кода, первые входы которых подключены к первому и второму выходам узла

9 соответственно, вторые входы — к третьему выходу узла 9, третьи входы — к пятому фотодиодной линейки 12 и регистраторов

13 и 14 сдвига, выход линейки 12 и информационные выходы регистров 13 и 14 являются информационным, первым и вторым управляющим выходами фотоприемников 5 и 6, выходы разрядов регистра 13 подключены к входам стирания линейки 12, выходы разрядов регистра 14 — к входам записи линейки 12, первые входы регистров 13 и 14 являются первым и вторым входами фотоприемников 5 и 6 соответственно, вторые входы регистров 13 и 14 — третьим и четвертым входами фотоприемников 5 и 6 соответственно, третьи входы регистров 13 и 14—

40 пятым и шестым входами фотоприемников

5 и 6 соответственно, Блок 7 выполнен в виде последовательно соединенных генератора 15 тактовых импульсов, второй выход которого является пятым выходом блока 7, триггера 16, первый и второй выходы которого являются первым и вторым выходами блока 7 соответственно, счетчика 17, выход которого является третьим выходом блока 7, одновибратора 18 и триггера 19, второй вход которого подключен к первому выходу триггера 16, а выход является четвертым выходом блока 7.

Блок 8 выполнен в виде последовательно соединенных усилителя 20, вход которого является входом блока 8, фильтра 21 нижних частот, амплитудного детектора 22 и компаратора 23, второй вход которого подключен к выходу фильтра 21, а выход является выходом блока 8.

Узел 9 выполнен в виде последовательно соединенных триггера 24, входы которого являются первым и четвертым входами узла 9 соответственно, и элемента И 25, второй вход которого является вторым входом узла 9, а выход — первым выходом узла

9, триггера 26, первый вход которого является четвертым входом узла 9, выход— третьим выходом узла 9, второй вход триггера 26 объединен с его выходом и элемента

И 27 первый вход которого подключен к выходу триггера 24, второй вход объединен с вторым входом элемента И 25, а выход является вторым выходом узла 9.

Узлы 10 и 11 выполнены в виде последовательно соединенных триггера 28, первый и второй входы которого являются первым и четвертым входами узла 10 и 11 соответственно, элемента И 29, второй вход которого является третьим входом узла 10 или 11, элемента ИЛИ 30 и счетчика 31, второй вход которого объединен с четвертым входом узла 10 или 11, элемента И 32, первый вход которого объединен с первым входом узла

10 или 11, второй вход является вторым входом узла 10 или 11, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ 30, выход счетчика 31 является выходом узла 10 или

11.

Устройство работает следующим образом.

Принцип измерения основан на методе оптической триангуляции. Световые пучки источников 1 и 2 направляются соответственно на две точки поверхности объекта 32.

Рассеянное излучение с поверхностей объекта 32 фокусируют объективами 3 и 4 на поверхностях фотоприемников 5 и 6 в виде световых марок. Изменения координат световых марок на фотоприемниках 5 v 6 (Х1 и

1647249

Х2, фиг.За) пропорциональны изменения профилей объекта 32.

Оптико-электронное преобразование изображений световых марок осуществляется следующим образом.

Блок 7 разверток формирует следующие сигналы, которые обеспечивают операции преобразования; тактовые импульсы, сдвинутые друг относительно друга на половину периода (фиг.Зб, в), которые подаются по шинам на первые и вторые входы регистров 13 и 14; импульсы запуска регистров 13 и 14, задержанные друг относительно друга на интервал времени Т накопления фотодиодной линейки 12 (фиг,Зг, д), которые подаются на третьи входы регистров 13 и 14; импульсы высокой частоты (фиг.Зи), которые подаются по шине на четвертый вход узла 9, Кроме того, регистры 13 и 14 фотоприемника 5 формируют импульсы запуска регистров 13 и 14 фотоприемника 6 (фиг.Зг, д).

В соответствии с перечисленными управляющими сигналами выполняются следующие операции: изображения световых марок вызывают изменения уровней напряжений в отдельных ячейках дискретных фотодиодных линеек 12, вследствие чего распределение выходных сигналов фотодиодных ячеек во времени при считывании пропорционально соответствует пространственному распределению интенсивности света по сечениям световых марок на фотоприемниках

5 и 6. Регистры считывания со сдвигом во времени на интервал Т обеспечивают последовательное подключение каждой ячейки линеек 12 к входу блока 8, Токовые сигналы поступают с выходов фотоприемников 5 и 6 на вход усилителя 20, где они преобразуются в напряжение (фиг. 3e). Сигнал с выхода усилителя поступает на вход фильтра 21 нижних частот, с выхода которого снимается электрический эквивалент световой марки фотоприемника 5 или 6 (фиг, Зж). На выходе компаратора 23 формируется прямоугольный импульс (фиг. Зз), равный по ширине видеоимпульсу на выходе фильтра 21 при амплитуде 0,5 от максимальной амплитуды видеосигнала, что достигается установкой коэффициента передачи амплитудного детектора 22 равным 0,5.

Сигнал с выхода блока 8 обработки поступает на вторые входы элементов И 25 и

27, на первые входы которых поступают сигналы с выходов триггера 24.

Узлы 10 и 11 выделения кода обеспечивают измерения времени от начала опроса фотодиодных линеек 12 до середины виде5

55 оимпульсов (фиг, Зж), что эквивалентно расстояниям от начала фотоприемников 5 и 6 до энергетических центров световых марок (фиг. За), т.е. координатам Х1 и Х2.

Узел 11 работает следующим образом.

В счетчик 31 через элемент ИЛИ 30 сначала подается высокая частота с выхода элемента И 29 (фиг. Зм), а затем в течение времени поступления видеосигнала с выхода блока 8 через схему ИЛИ 30 поступает высокая частота, поделенная на две с выхода элемента И 29 (фиг. Зн).

В результате этого в момент окончания опроса линейки фотоприемника в счетчике

31 формируется цифровой эквивалент измеряемой величины Х1. Аналогичная операция производится в узле 11 для определения величины Х2.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрическое устройство для измерения профиля и толщины изделий сложной формы, содержащее два источника излучения, два объектива, предназначенных для оптической связи с соответствующими источниками через различные участки поверхности контролируемого иэделия, два фотоприемника со сканируемым растром, блок разверток, первый выход которого подключен к первому входу первого фотоприемника, и последовательно соединенные блок обработки выходных сигналов, вход которого подключен к выходу первого фотоприемника, и блок формирования выходного кода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, блок разверток выполнен пятивыходовым, фотоприемники выполнены.с четырьмя тактовыми входами и двумя входами запуска, первый и второй тактовые входы фотоприемников объединены и подключены к первому выходу блока разверток, второй и третий тактовые входы фотоприемников обьединены и подключены к второму выходу блока разверток, первый вход запуска первого фотоприемника подключен к третьему выходу блока разверток, второй вход запуска первого фотоприемника подключен к четвертому выходу блока разверток, первый фотоприемник выполнен с двумя управляющими выходами, подключенными к первому и второму входам запуска второго фотоприемника соответственно, выход второго фотоприемника подключен к входу блока обработки выходных сигналов, блок формирования выходного кода выполнен в виде узла разделения каналов, входы которого подключены к четвертому выходу блока разверток, выходу блока обработки выходных сигналов, первому управляющему выходу первого фотоприемни1647249 ка и пятому выходу блока раэверток, и двух узлов выделения кода; первые входы которых подключены к первому и второму выходам узла разделения каналов, вторые входы обьединены и подключены к третьему выходу узла.разделения каналов, третьи входы обьединены с четвертым входом узла разделения каналов, а четвертые входы обьедины с третьим входом узла разделения каналов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок разверток выполнен в виде последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, второй выход которого является пятым выходом блока раэверток, первого триггера, первый и второй выходы которого являются первым и вторым выходами блока раэверток, счетчика, выход коР торого является третьим выходом блока раэверток, одновибратора и второго триггера, второй вход которого подключен к первому выходу первого триггера, а выход

5 является четвертым выходом блока разверток;

3. Устройство по п,1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что блок обработки выходных сигна10 лов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, вход которого является входом блока обработки выходных сигналов, фильтра нижних частот, амплитудного детектора и компаратора, второй

15 вход которого подключен к выходу фильтра, а выход является выходом блока обработки выходных сигналов, 1647249 р

Редактор В, Данко

Заказ 1388 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 o 25 ип

К

Лg ди

H

ЬО

Ью

Составитель М. Кузнецов

Техред М.Моргентал Корректор M. Шароши