Устройство для контроля диаметра протяженных объектов

 

изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является,снижение погрешности измерений и расширение области применения . Излучение источника 1 фокусируется линзой 3 и, пройдя через светоделительный элемент , вращаемый двигателем 5 а затем через диафрагму 6, сканирует зону расположения измеряемого объекта 7 и, далее пройдя линзы 9 и 11 и диафрагмы 8 и 10, попадают строго в одно и то же место чувствительной площадки фотоприемника 12. Изменение тока с фотоприемника 12 и значение опорного напряжения корректирующего фотоприемника 1 является информативными сигналами , по которым путем их обработки определяется диаметр объекта 7. Положительный эффект обеспечивается за счет ограничения помех, возникающих при переотражении излучения от оптических деталей и связанных с неравномерностью чувствительности фотоприемника , а также за счет обработки информативных сигналов, позволяющей определять положение объекта как в продольном, так и в поперечном .направлениях . 5 ил. г to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И МЛЮ

PECflVSЛИН ц С 01 В 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASDPCCOOhrã СЗИДВТЮЬСтВу

ФаВ

Ъю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ЮВ

ПРИ ГННТ СССР. (21) 4689672/2о (22) l 2. 05.89 (46) 07.05.92. Бюл. И 17 (71) Иосковский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) С.А.Зенчева, А.В.Карпунькин, А.H.Ëîùèëîâ, И.Н.иазалов, А.П.Пичугин и С.В.попов (53) 537.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и . 1216641, кл. 0 01 В 11/ОЯ, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. КОНТРОЛЯ ДИАИЕТРА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

:(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является.,снижение погрешности измерений и расширение области применения. Излучение источника 1 фокусируется линзой 3 и, пройдя через светоделительный элемент 4, вращаемый двигателем 5, а затем через диафраг..SU.„1732147 А 1

2 му 6, сканирует зону расположения измеряемого объекта 7 и, далее пройдя линзы 9 и ll и диафрагмы 8 и 10, попадают строго в одно и то же место чувствительной площэдки Фотоприемника 12. Изменение тока с фотоприемника 12 и значение опорного напряжения корректирующего фотоприемника

14 является информативными сигналами, по которым путем их обработки определяется диаметр объекта 7. Положительный эффект обеспечивается эа счет ограничения помех, возникаю" щих при переотражении излучения от оптических деталей и связанных с не" равномерностью чувствительности фо" Я топриемника, а также за счет обработки информативных сигналов, позволяющей определять положение объекта как в продольном, так и в поперечном .направлениях. 5 ил.

Ю В

3 173

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптиЪ ческим методам неконтактных измерений, и может найти широкое применение в кабельной промышленности, в частности при производстве волоконнооптических линий связи.

Известно устройство для измерения диаметра протяженных объектов посредством регистрации дифракционных картин, содержащее источник когерентного излучения и расположенные. последовательно по ходу луча Формирователь пучка, Фурье-преобразующий объектив, оптический Фильтр, анализатор пространственно-частотного спектра, включающий дисковый модулятор, маску, приемник излучения и электронный блок обработки информации.

Основные недостатки дифракционных измерителей диаметра состоят в том, что реализуемый с их помощью метод измерения критичен к наклону объек- . та и предъявляет жесткие требования к оптической системе. При размерах диаметра 200 мкм и выше значительно затрудняется распознавание максимумов дифракционной картины, что существенно повышает погрешность измерений и снижает возможности использования указанных устройств при .измерении иэделий с больщим диаметром.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения диаметра объектов методом сканирования лазерного луча, содержащее оптически связанные источник света, рассеивающую линзу, собирающую линзу, вращающееся зеркало, Фотоприемник, блок измерения длительности импульсов, блок управления, коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, выход коммутатора соединен. с входом блока измерения длительноСти импульсов, фото" приемник выполнен двухплощадочным, выходы Фотоприемника соединены с информационными входами коммутатора и входами блока управления.

Однако устройство не обеспечивает достаточно низкой погрешности измерений, так как оптическая схема устройства не содержит диафрагмы, препятствующей попаданию в рабочую зону излучения, переотраженного поверхностями оптических деталей, и диафрагмы, 2147

5 го

Ф5

4С 4

5(55 ограничивающей время пребывания пучка на измеряемом объекте, а также не содержит диафрагмы, ограничивающей количество света, попадающего на фотоприемник после рассеивания на объекте, кроме того, в оптической схеме не содержится элементов, устраняющий влияние на погрешность измерения изменений чувствительности фотоприемника по светочувствительной площадке, а блок обработки сигнала, поступающего с фотоприемника, не содержит схем для определения положения объекта . Устройство не содержит элементов, устраняющих влияние пульсаций излучения лазера на погрешность измерения.

Известное устройство обладает ограниченной областью применения, так как, во-первых, оно не может быть использовано для непрерывного контроля диаметра объекта в том случае, когда объект перемещается (например, контроль волокна в процессе вытяжки), вследствие того, что погрешность измерений зависит от наклона объекта и изменяется при изменении его координат в продольном и поперечном направлениях, во-вторых, с помощью данного устройства может быть измерен диаметр только таких объектов, которые имеют отражающую поверхность.

Целью изобретения является снижение погрешности измерений и расширение области применения.

Цель достигается тем, что по ходу луча между собирающей линзой и фотоприемником расположены первый светоделительный элемент с синхронным двигателем, первая и вторая диафрагмы, между которыми устанавливается объект измерения, вторая собирающая линза, третья диафрагма, расположенная в задней Фокальной плоскости второй собирающей линзы, третья собирающая линза, а также оптически связанные второй светоделительный элемент и корректирующий Фотоприемник, расположенные между рассеивающей и пер" вой собирающей линзами, а блок обработки информации содержит компаратор, узел выделения диаметра, узел синхронизации, измеритель временных интервалов, первый и второй узлы индикации, узел выделения координа-. ты Х и узел выделения координаты У, Предлагаемое устройство дает возможность понизить погрешность изме5 1 7321 рений диаметра объекта, так как в оптической схеме предусмотрено ограничение помех, возникающих вследст вие. попадания в рабочую зону излучения

5 переотраженного поверхностями оптических деталей, посредством использования диафрагмы.

В оптическую схему введены элементы, устраняющие влияние на погрешность измерений чувствительности фотоприемника по светочувствительной площадке: диафрагма, ограничивающая время пребывания пучка на Фотоприемнике, собирающая линза, установленная

/ таким образом, что ее передний Фокус находится в рабочей зоне, диафрагма, установленная в задней фокальной плоскости этой линзы, ограничивающая поле зрения с целью уменьшения ко- 20 личества света, падающего .на Фотоприемник после рассеяния на объекте, собирающая линза, установленная перед фотоприемником таким образом, что она дает изображение диафрагмы, огра- 2 ничивающей поле зрения, на поверхности фотоприемника, что обеспечивает при любом расположении лазерного пучка попадание света на одно и то же место чувствительной площадки фотоприемника, Кроме того, снижение погрешности измерений обеспечивается эа счет включения в блок обработки сигнала, поступающего с фотоприемника, схем для определения положения объекта в продольном и поперечном направлениях.

Предлагаемое устройство имеет более широкую область применения чем известное, так как оно может быть использовано для непрерывного конт" роля диаметра в случае нестатичности объекта, вследствие того, что при обработке сигнала, поступающего с фотоприемника, учитываются данные о положении объекта в продольном и поперечном направлениях. С помощью предлагаемого устройства может быть измерен диаметр прозрачных объектов, например волоконных световодов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на Фиг.2-4графики зависимости, на фиг.5 - электронный блок обработки информации.

Устройство для контроля диаметра протяженных объектов, содержащее оптически связанные источник света, рассеивающую линзу, собирающую линзу, за которой устанавливается измеряемый объект, фотоприемник и электронный блок обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешности измерений и расширения области применения, оно снабжено последовательно расположенными по ходу луча между собира40 ющей линзой и фотоприемником первым светоделительным элементом с синхронным двигателем, первой и второй диафрагмами, между которыми устанавливается измеряемый объект, второй собирающей линзой, третьей диафрагмой, расположенной в задней фокальной плоскости второй собирающей линзы, третьей собирающей линзой, а также оптически связанными вторым светоделительным элементом и корректирующим фотоприемником, расположенными между рассеивающей и первой собирающей

Устройство содержит источник

1 света, рассеивающую линзу 2-, пер-, вую собирающую линзу 3, первый све4 7 тоделительный элемент 4, синхронный двигатель 5, первую диафрагму 6, измеряемый объект 7, вторую диафрагму 8, вторую собирающую линзу 9, третью диафрагму 10, третью собираю щую линзу 11, фотоприемник 12, второй светоделительный элемент 13, корректирующий фотоприемник 14, электронный блок 15 обработки информации, В устройстве для контроля диаметра протяженных объектов в качестве источника излучения может использоватъся лазер типа ЛГ 52, в качестве приемников излучения могут использоваться фотоприемники ФД24К и ФД265.

Для изготовления электронного блока обработки информации могут использоваться микросхемы серий К155, К140, К554, транзисторы КТ814-819, КТ315, КТ209, конденсаторы К50-6, К53-17, резисторы МЛ5-0125, трансформаторы

ТМ13 и ТАН28.

Формула и э о б р е т е н и я линзами, а блок обработки информации содержит компапатор, узел выделения диаметра, узел синхронизации, измеритель временных интервалов, первый и второй узлы индикации, узел выделения координаты Х и узел выделения координаты У, первый вход компара1732147 тора связан с выходом фотоприемника, деления координаты X соответственно, второй вход компаратора - с выходом выход узла выделения диаметра связан корректирующего фотоприемника и с входом измерителя временных интервходом узла выделения координаты У, валов, выход которого связан с входом в ход компаратора связан с входами первого узла индикации, а выходы узлы

5 узла выделения диаметра, узла синхро- выделения координаты Х и узла выделенизации, узла выделения координаты Х, ния координаты У связаны с первым и первый и второй выходы узла синхро- вторым входами вт р вторым входами второго узла индиканизации связаны с вторыми входами 1п ции соответст н ции соответственно. узла выделения диаметра и узла вы3

З wax

Фиг. 3

1132147

Составитель С.Зенчева

Техред И,дцдьщ

Редактор М.Янкович Корректор .Шекмар

Заказ 1574 Тираж . . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101