Способ бесконтактного измерения толщины объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в легкой промышленности для автоматизации процесса сортировки кож. Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения погрешностей, вызванных неконтролируемым наклоном объекта. На контролируемый объект с двух противоположных сторон направляют по опорному и дополнительному зондирующему пучку излучения. Опорные пучки расположены на одной прямой. Дополнительные пучки расположены на заданных расстояниях от опорных так, что плоскости, образованные парами пучков, лежат по одну сторону контролируемого объекта, ориентированы взаимно перпендикулярно и пересекаются по линии, образованной опорными пучками. Пучки излучения отражаются от контролируемого объекта и образуют световые пятна в плоскостях изображения оптических систем, установленных соответственно с двух противоположных сторон контролируемого объекта. Замеряют координаты образованных световых пятен, по результатам измерений определяют методом триангуляции длины отрезков опорных и дополнительных пучков от проекций на них центров соответствующих оптических систем до контролируемого объекта и вычисляют толщину h контролируемого объекта по формуле где l_o -проекция расстояния между центрами оптических систем на линию опорных пучков; l₁, l₂ - длины отрезков опорных пучков от проекций на них центров соответствующих оптических систем до контролируемого объекта: l₃, l₄ - длина отрезка дополнительного пучка лучей, соответствующего соответственно опорному пучку l₁, l₂ от проекции на него центра соответствующей оптической системы до контролируемого объекта: d_l,3, d_2,4 - расстояние между направлениями опорного и дополнительного пучков соответственно l₁ и l₃, l₂ и l₄ (заранее заданы). Способ обладает расширенными технологическими возможностями и позволяет измерять толщину жестких кож в автоматическом режиме. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в легкой промышленности для автоматизации процесса сортировки кож. Цель изобретения повышение точности измерений путем исключения погрешностей, вызванных неконтролируемым наклоном объекта. На фиг. 1 чертежа приведена схема варианта выполнения устройства, реализующего способ бесконтактного измерения толщины объекта; на фиг. 2 - вывод формульной мульной зависимости для расчета толщины объекта. Измеряемая кожа 1 подается в зону измерения с помощью валков 2. Верхний лазерный источник 3 направляет пучок излучения на полупрозрачное зеркало 4 и параллельное ему, расположенное по ходу луча, зеркало 5 (вместо них можно использовать плоско-параллельную склеенную пластину). Нижний лазерный источник 6 направляет пучок излучения на полупрозрачное зеркало 7 и параллельно ему расположенное по ходу луча зеркало 8. Зеркала 5 и 7 направляют по одной прямой верхний и нижний опорные пучки (по направлениям I₁ и I₂ соответственно). Зеркала 4 и 8 направляют параллельные им дополнительные пучки по направлениям I₃ и I₄ соответственно. Верхний линейный фотоприемник 9 снабжен оптической системой 10, оптичеокая ось которой составляет с опорным пучком угол α. Подобным образом расположен нижний линейный фотоприемник 1 1 с оптической системой 12. Расстояние между опорным пучком от зеркала 5 и дополнительным пучком от зеркала 4 равно d_1,3. Расстояние между опорным пучком от зеркала 7 и дополнительным пучком от зеркала 8 равно d_2,4. Расстояния d_l,3 и d_2,4 обычно одинаковы. Плоскость, в которой лежат направления I₁, I₃ и фотоприемник 9, перпендикулярна плоскости, в которой лежат направления I₂, I₄ и фотоприемник 11. Причем эти плоскости пересекаются по прямой, в которой лежат опорные пучки. Линейные многоэлементные фотоприемники 9, 11 типа фото-ПЭС связаны с вычислительным устройством. Способ бесконтактного измерения толщины объекта реализуется следующим образом. Пучки, направляемые зеркалами, образуют световые пятна на поверхности объекта 1. С помощью оптических систем изображения этих пятен строятся на поверхности линейных позиционно чувствительных фотоприемников 9 и 1 1. По положению этих пятен на поверхности фотоприемника можно рассчитать расстояние от точки проекции центра оптической системы на пучок до поверхности объекта по направлению данного пучка. Расстояние до поверхности объекта по направлению опорного пучка I₁ и расстояние по направлению дополнительного пучка I₃ можно вычислить из известных геометрических соотношений, равно как расстояния I₂ и I₄ определяются по координатам изображения точек на фотоприемниках 9 и 11. На фиг. 2 видно, что определение толщины по опорному пучку как (I₁ I₂) справедливо только для случая, когда поверхность кожи 1 нормальна опорному пучку. В реальности имеется наклон поверхности под углом b к нормали в плоскости верхнего фотоприемника 9 и под углом g к нормали в плоскости нижнего фотоприемника 12. Заметим также, что плоскости углов b и γ взаимно перпендикулярны, тогда справедливо выражение: h=(l_o-l₁-l₂)cosβ-cosγ где I_o проекция расстояния между центрами оптических систем 10 и 12 на линию опорных пучков излучения. Из фиг. 2 следует, что: Таким образом, по данным измерения I1. I2. I3. I4 можно рассчитать толщину h: Таким образом, способ позволяет точно измерять толщину при произвольном положении листового материала (кожи), что расширяет возможности метода и позволяет измерять толщину жестких кож в автоматическом режиме.

Формула изобретения

Способ бесконтактного измерения толщины объекта, заключающийся в том, что направляют на контролируемый объект с двух противоположных сторон лежащие на одной прямой зондирующие опорные пучки излучения, принимают отраженное от объекта излучение при помощи оптических систем, измеряют координаты каждого светового пятна в плоскости изображений соответствующей оптической системы и по результатам измерений вычисляют толщину объекта методом триангуляции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения погрешностей, вызванных неконтролируемым наклоном объекта, направляют на объект два дополнительных зондирующих пучка, ориентированных параллельно опорным пучкам и расположенных на заданных расстояниях от них так, что плоскости, образованные парами пучков, лежащих по одну сторону контролируемого объекта, ориентированы взаимно перпендикулярно и пересекаются по линии, образованной опорными пучками, принимают отраженные контролируемым объектом дополнительные пучки излучения теми же оптическими системами, измеряют координаты образованных дополнительных пучками световых пятен плоскости изображений оптических систем, по результатам измерений определяют методом триангуляции длины отрезков опорных и дополнительных пучков от проекций на них центров соответствующих оптических систем до контролируемого объекта по формуле
где l₀ проекция расстояния между центрами оптических систем на линию опорных пучков;
l₁, l₂ длины отрезков опорных пучков от проекций на них центров соответствующих оптических систем до контролируемого объекта;
l₃, l₄ длина отрезка дополнительного пучка, соответствующего соответственно опорному пучку l₁, l₂ от проекции на него центра соответствующей оптической системы до контролируемого объекта;
d_1,3, d_2,4 расстояния между направлениями опорного и дополнительного пучков соответственно l₁ и l₃, l₂ и l₄ (заранее задана).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2