Способ бесконтактного измерения толщины

 

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 контролируемый объект с двух противоположных сторон направляют расположенные на одной прямой опорные зондирующие пучки излучения и дополнительный зондирующий пучок, ориентированный параллельно опорным пучкам и расположенный от них на заданном расстоянии. 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 оптических систем до контролируемого объекта и вычисляют толщину h контролируемого объекта по формуле h=(l1-l2-l3)cos(arctgα) 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 - длина отрезка дополнительного пучка от проекции на него центра соответствующей оптической системы до контролируемого объекта: d - расстояние между направлениями дополнительного l₃ и соответствующего опорного l₁ пучков (заранее задано). При контроле подвижных рулонных и листовых материалов располагают дополнительный пучок так, что проходящая через него и опорные пучки плоскость ориентирована параллельно направлению перемещения материала. Способ обладает расширенными технологическими возможностями и позволяет измерять толщину жестких кож в автоматическом режиме. 1 з.п.ф-лы. 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 приведена схема устройства, реализующего способ бесконтактного измерения толщины объекта, вариант; на фиг. 2 вывод формульной зависимости для расчета толщины объекта. Измеряемый материал (кожа) 1 подается в зону измерения с помощью валков 2. Верхний лазерный источник 3 направляет пучок излучения на полупрозрачное зеркало 4 и параллельно ему расположенное по ходу луча зеркало 5 к (вместо них можно использовать плоско-параллельную склеенную пластину). Нижний лазерный источник 6 направляет пучок излучения на зеркало 7. Зеркала 5 и 7 направляют по одной прямой верхний и нижний опорные зондирующие пучки (по направлениям I₁ и I₂ соответственно). Зеркало 4 направляет дополнительный зондирующий пучок по направлению I₃ параллельно опорным пучкам. Верхний линейный фотоприемник 9 снабжен оптической системой 10, оптическая ось которой составляет с опорным лучом угол α. Подобным образом расположен нижний линейный фотоприемник 11 с оптической системой 12. Расстояние между опорным пучком от зеркала 5 и дополнительным пучком от зеркала 4 равно d. Плоскость, в которой лежат направления I₁, I₃ и фотоприемник 9, ориентирована параллельно направлению смещения материала 1 валками 2. Способ бесконтактного измерения толщины объектов реализуется следующим образом. Зондирующие пучки, направляемые зеркалами 5, 7, образуют световые пятна на поверхности объекта 1. С помощью оптических систем 10, 12 изображения этих пятен строятся на поверхностях линейных позиционно-чувствительных фотоприемников 9 и 11. По положению этих пятен на поверхности фотоприемника рассчитывают расстояние от точки проекции центра оптической системы на пучок до поверхности объекта по направлению данного пучка. Опорный пучок от зеркала 5 создает изображение пятна на фотоприемнике 9, расположенное на расстоянии п₁ от оптической оси. Соответственно дополнительный пучок от зеркала 4 создает изображение с координатой п_з. Расстояние до поверхности объекта по направлению опорного пучка I₁ и расстояние по направлению дополнительного пучка I₃ по координатам изображения точек на фотоприемнике 11, по формулам: где D расстояние от оптического центра системы 10 до опорного пучка. f расстояние от оптического центра системы 10 до фотоприемника 9, α- угол наклона оптической оси к направлению пучков, n расстояние изображения светового пятна от оптической оси. Аналогично определяются расстояния I₂. Из фиг.2 видно, что определение толщины по опорному пучку. В реальности имеется наклон поверхности под углом β к нормали в плоскости верхнего фотоприемника 9. Тогда справедливо выражение: h=(l_o-l₁-l₂)cosβ Из фиг. 2 следует также, что: Таким образом, по данным измерения I₁, I₂, I₃, рассчитывают толщину h:
Перекрытие полей зрения фотоприемников 9, 11 позволяет обеспечить геометрические условия фиг. 2 при произвольном смещении объекта в направлении пучков. Таким образом, способ позволяет точно измерять толщину при произвольном положении листового материала (кожа), что расширяет возможности метода и позволяет измерять толщину жестких кож в автоматическом режиме.

Формула изобретения

1. 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 с одной из сторон на объект дополнительный зондирующий пучок, ориентированный параллельно опорным пучкам и расположенный от них на заданном расстоянии, принимают отраженный контролируемым объектом дополнительный пучок излучения при помощи оптической системы, принимающей соответствующий опорный пучок, измеряют координаты образованного дополнительным пучком светового пятна в плоскости изображений оптической системы, по результатам измерений определяют методом триангуляции длины отрезков опорных и дополнительного пучков от проекций на них центров соответствующих оптических систем до контролируемого объекта и вычисляют толщину h 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 длина отрезка дополнительного пучка от проекции на него центра соответствующей оптической системы до контролируемого объекта;
d расстояние между направляющими дополнительного l₃ и соответствующего опорного l₁ пучков (заранее задано). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при контроле подвижных рулонных, листовых материалов, располагают дополнительный пучок так, что проходящая через него и опорные пучки плоскость ориентирована параллельно направлению перемещения материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2