Фотоэлектрический способ измерения размеров и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в оптико-механических приборах, в частности в сканирующих системах, для высокоточных измерений, перемещений, а также для считывания текстовой информации Целью изобретения является повышение точности измерений за счет повышения контрастности . Для это го в предлагаемом способе сформированный сканирующий луч после измеряемого объекта десканируют. Устройство , реализующее предлагаемый способ, содержит оптически связанные источник излучения, сканатор, состоящий из вращающегося цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, фотоприемник, привод и блок, обработки информации, устройство снабжено также вторым вращающимся навстречу первому цилиндром с отражающей винтовой поверхностью 7 и оптической блендой 9, установленной перед фотоприемником 10, а оси вращения цилиндров расположены в одной плоскости 2 с.п. ф-лы. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ -(Е СКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) ((() (я)5 (3 01 В 21/02

1(ОВЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796609/28 (22) 11.12.89 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Ереванский политехнический институт им, К.Маркса (72) Г.А.Арутюнян, П.Л.Бабалянц, А.В.Сарагсян и А.С,Сушков (53) 531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1296990. кл. G 02 В 26/10, 1986.

Патент ФРГ№213146, кл G 02 В 27/02, 1978. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в оптико-механических приборах, в частности в сканирующих системах, для высокоточных

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в опти. ко-механических приборах, в частности в сканирующих системах и в приборах и устройствах для высокоточных измерений перемещений или размеров деталей в машиностроении, а также для считывания текстовой информации.

Известно оптико-механическое сканирующее устройство, содержащее оптически связанные источник излучения (коллимированного), винтовой сканатор с внешним винтовым пазом, собирающую линзу, фотоприемник и блок обработки информации.

Способ измерения реализуется следующим образом; из коллимированного луча вырезанием с помощью сканатора формируется измерений, перемещений, а также для считывания текстовой информации. Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет повышения контрастности. Для этого в предлагаемом способе сформированный сканирующий луч после измеряемого обьекта десканируют. Устройство, реализующее предлагаемый способ. содержит оптически связанные источник излучения. сканатор, состоящий из вращающегося цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, фотоприемник, привод и блок. обработки информации, устройство снабжено также вторым вращающимся навстречу первому цилиндром с отражаю-: щей винтовой поверхностью 7 и оптической блендой 9, установленной перед фотоприемником 10. а оси вращения цилиндров расположены в одной плоскости. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. сканирующий луч. направляемый на обьект измерения и далее на собирающую линзу и фотоприемник, и по полученным длительностям сигналов засветки и затемнения определяется измеряемый размер.

Основным недостатком устройства является то, что укаэанным винтовым сканато- . 3: ром формируется луч иэ части коллимированного луча, падающего на сканатор, и следовательно, имеющего значительно меньшую интенсивность. Работа в режиме слабого сигнала требует большего коэффициента усиления, что снижает точность измерений при прочих равных условиях и особенно при наличии побочных эасветок, 1747897

15

45. Р, ."," Ъ .

Ъ

Известно устройство для параллельного смещения светового луча, содержащее источник излучения, вращающийся цилиндр с отражающей винтовой поверхностью, обьект измерения и фотоприемник, предназначенный для чтения текстовой информации. Предлагаемый способ измерения с использованием .указанного устройства соответствует вышеописан но-. му. Однако при этом используется вся интенсивность источника излучения (например, излучения лазера с малым сечением).

Основной недостаток заключается в том. что за счет отличия отражающей винтовой поверхности от плоскости (непрерыв ная винтовая поверхность) сканирующий луч содержит Рассеянные лучи, что приводит к увеличению и размыву его в сечении.

Целью изобретенйя является повышение точности измерений за счет повышения контрастности иэображения обьекта.

Указанная цель по п,1 достигается тем. что сканйрующий луч после измеряемого объекта десканируют..

Указанная цель по п.2 достигается тем, что устройство снабжено вторым сканатором в виде цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, направление которой противоположно направлению первой отражающей поверхности, и оптической блендой; фотоприемник оптически связан с первым сканатором через второй сканатор . и оптическую бленду, а цилиндры сканато ров установлены с возможностью вращения вокруг своих осей, лежащих в одной плоскости, навстречу друг другу.

На чертеже представлен вариант компоновки устройства, реализующий предлагаемый способ измерения. . Фотоэлектрическое устройство содержит оптически связанные источник излуче-. ния 1 (например, лазер) с излучением 2, сканирующий вращающийся цилиндр 3 (первый сканатор) с винтовой отражающей поверхностью 4, (например, с правым направлением подьема винтовой поверхности с углом подьема 45 ), сканирующий луч 5, обьект измерений 6 (например, габаритами, меньшими диапазона измерений). десканирующий вращающийся цилиндр 7 (второй сканатор) с винтовой отражающей поверхностью 8 (например, обратного направления подъема с параметрами. идентичными первому) при этом оси цилиндров 3 и 7 расположены в одной плоскости, неподвижное сквозное отверстие — оптическая бленда 9, на конце которой установлен фотоприемник

10, а 11 — дескэнированный луч, ограженный от винтовой поверхности 8.

Сканэторы 3 и 7 кинематически жестко связаны передачей, (на чертеже не показана), обеспечивающей при передаточном числе, например, равном единице синхронное вращение сканаторов с указанными направлениями(вращаются вокруг своих осей, лежащих в одной плоскости, навстречу друг другу). Отражающие поверхности сканаторов 3 и 7 установлены таким образом, чтобы обеспечивалось десканирование в пределах диапазона измерений. Блок обработки информации (на чертеже не показан) работает также, как в приведенном аналоге.

Предлагаемый способ измерения осуществляется следующим образом.

При вращении сканатора 3 лазерный луч 2, отражаясь последовательно от различных, точек отражающей винтовой поверхности 4, преобразуется в сканирующий 5, перемещающийся параллельно самому себе, При этом сканирующий луч 5 включает как излучение, отраженное от поверхности

4 под углом 45 . назовем его главным пучком, так и излучений, отраженных под углами, отличными от 45 (наэовем рассеянный), что приводит к искажению сечения сканирующего луча 5. зависящего от габаритов излучения 2, от мгновенных радиусов кривизны винтовой поверхности на участке отражения и расстояния между сканаторами 3 и 7. Сканирующий луч 5, пройдя обьект измерения, попадает на отражающую винтовую поверхность 8 десканатора 7 (второго сканатора). Отражаясь от винтовой поверхности 8 десканатора 7, сканирующий луч 5 преобразуется в десканировэнный 11 (неподвижный) и направляется по оси отверстия или оптической бленды 9 на фотоприемник 10, При этом от отражающей поверхности 8 под углом 45 будет отражен только главный пучок. а остальная часть сканирующего луча 5 получит еще большее отклонение от 45 к отражающей поверхности (большее рассеяние).

В момент перехода через обьект измерения 6 сканирующий луч 5 перекроется и нэ фотоприемнике 10 произойдет затемнение, далее после прохождения тела объекта

50 вновь произойдет засветка фотоприемника до прохождения всего диапазона сканирования. Таким образом, по соответствующим моментам засветки и затемнения, приняв в качестве начала отсчета либо первоначаль55 ную засветку, либо установив отдельный узел начала отсчета, можно измерять как смещение края объекта или его оси относительно начала отсчета, так и размер обьекта.

В зависимости от конкретных требований возможна различная взаимная компо1747897

Формула изобретения новка первого и второго сканаторов, в том

1: Фотоэлектрический способ измеречисле и р размещение сканаторов на одной их зе кал. ния размеров. з аключающийся в том, что

Рименением отражающих зеркал

В зможен вариант компонов вки сканаторов формируют и авляо и по ьема 5 щиися па раллельно самому себе, на р инаковыми направлениям д бъект измерения и далее на с оди тей.о на- ют на о ъ го винтовь вых отражающих поверхнос . д ения сканато- фотоприемник,, по длительности тенево слу oc Раще ров нах одятся в одной плоскости, смещение, отличающийсятем, что, с

Предлагаемый фотозлектриче ский спо- цель

10 ю повышения точности измерений пубеспечения контрастности изображесоб для измерения размер ов отличается тем о еспечени, сканирующий луч после измеря яемого с °,ия возможности попа- ния, скан

Р дан

2 У oAc eo изме ения азме ов ик излучения ия от винтовои отражающе Р ий л ч 15 содержащее опт х ности, канатор виде цилинд отсчет еска- излучения. ск н увелич ением углов рассеяния за счет д ей ражающеи в винтовой поверхностью, уста и ме ении участву- новленного с возм я т второй винтовой отражающ можностью вращения, и р, рз р ас ая тем 20 работки информации о т л и ч а ю я и ете певаетнаи- отоп и ееся меньшее р рассеяние, обеспечивая тем ра отк об аже- тем, что, с целью и повышения точности измесамым о большую контрастность изо ражерения за счет ув величения KoHTpBGTHocfM ния объекта. жет быть реа- изображения. оно снабжено втор вто ым сканаПредлагаемый способ может быть реа- изо . вто лизован в устроистве д ой пе едачей 25 товой поверхностью, напра вление которой ч ормации последовате ьнои передаче информ т оки, обес- противополо ленб венных и цифровых знаков с р вом цилиндре, и оптическои укве ающеи более контрас™о Р изоб аже- сти на перво ан с печивающ м, читывая, дой, отоп и ние ий л ч 5 имеет винтовои отр

30 сканатора через отражате гораздо з о большие габариты. приводящие к вого ь в овую к ния засчет поверхность вто силению размывания изобрм усиле

Рассеяния сканирующе у

ro л ча. В реализо- скую ленд, в а ения нам стройстве чтения текстовой инфо — уста г ругу вокруг своих осей, лежар ля, 35 щих в одной плоскости. одну сто рону от плоскости носителя,