Устройство для измерения линейных размеров движущихся объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретениея является повышение точности при определении малых линейных размеров объекта. Это достигается за счет введения в устройство контрольного объекта 18, данные о размерах которого записываются в запоминающее устройство 15 с учетом фиксированной постоянной скорости перемещения контрольного объекта. При определении размера измеряемого объекта при скорости его перемещения, отличной от эталонной скорости перемещения объекта, измеряемая величина корректируется на соответствующий коэффициент, поступивший с делителя 16. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технического контроля и в оптических системах.

Известно устройство для измерения линейных размеров объектов [1], в котором с помощью непрерывного лазера осуществляется измерение линейных размеров объекта. В нем лазер устанавливается на платформе, перемещаемой с помощью привода, управляемого блоком управления приводом. Датчик скорости перемещения платформы выдает информацию о скорости перемещения платформы в блок обработки, куда поступают также сигналы с выхода фотоприемника, оптически связанного с облучателем. Блок обработки сигналов фиксирует окончательную информацию о размере объекта после его облучения непрерывным лучом лазера.

Недостаток устройства - необходимость дополнительного освещения объекта и невозможность измерения линейных размеров объекта сложной конфигурации.

Известно устройство для измерения линейных размеров движущихся объектов [2], в котором с помощью непрерывного лазера осуществляется облучение измеряемого объекта. Излучаемая световая энергия проходит через отверстие отражательного зеркала с отверстием и облучатель, установленный на платформе. Отраженная световая энергия также отражается от облучателя и отражательного зеркала с отверстием и попадает на фотоприемник, где преобразуется в электрический сигнал, который поступает в блок обработки сигнала на вход амплитудного селектора. Последний выдает сигнал в момент изменения его амплитуды в анализатор. Если количество изменений амплитуды соответствует конфигурации проверяемого объекта, то анализатор выдает сигнал, длительность которого зависит от размера объекта и от скорости движения платформы. Этот сигнал выдает разрешение на прохождение импульсов, количество которых зависит от размера проверяемого объекта, а частота от скорости движения платформы. Это количество высвечивается в блоке индикации, который сбрасывается с помощью панели сброса.

Недостаток устройства заключается в том, что импульсы выдаются от датчика скорости, представляющего собой громоздкую конструкцию. Кроме того, частота импульсов ограничена техническими возможностями датчика скорости, что не позволяет с достаточной степенью точности измерить малые линейные размеры.

Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение точности при определении малых линейных размеров объекта.

Это достигается введением в блок обработки сигнала дополнительного амплитудного селектора, двух блоков определения длительности сигнала, каждый из которых состоит из тактового генератора, схемы совпадения и счетчика, а также введением одноадресного постоянного запоминающего устройства, делителя, умножителя и контрольного объекта, при этом световая энергия от облучателя отражается от контрольного объекта и поступает обратно к облучателю, а выход фотоприемника через первый вход блока обработки сигнала через дополнительный амплитудный селектор и первый вход первого блока определения длительности сигнала соединен с первым входом схемы совпадения, имеющей второй вход, соединенной с выходом тактового генератора и выход, соединенный с первым входом счетчика, второй вход которого через второй вход первого блока определения длительности сигнала, второй вход блока обработки сигнала соединен с выходом панели сброса, соединенной также через второй вход блока обработки сигнала, через второй вход второго блока определения длительности сигнала с вторым входом счетчика, первый вход которого соединен с выходом схемы совпадения, а имеющей первый вход, соединенный через первый вход второго блока определения длительности сигнала, с выходом анализатора и имеющей второй вход, соединенный с выходом тактового генератора. Выход счетчика через выход второго блока определения длительности сигнала и первый выход блока обработки сигнала соединен с первым входом умножителя, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, а второй вход - с выходом делителя, имеющего первый вход, соединенный с выходом одноадресного постоянного запоминающего устройства, и второй вход, соединенный через второй выход блока обработки сигнала и выход первого блока определения длительности сигнала с выходом счетчика.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Она содержит панель сброса 1, блок 2 обработки сигнала, амплитудный селектор 3, анализатор 4, блок 5 определения длительности сигнала, тактовый генератор 6, схему совпадения 7, счетчик 8, блок 9 индикации, дополнительный амплитудный селектор 10, блок 11 определения длительности сигнала, тактовый генератор 12, схему совпадения 13, счетчик 14, одноадресное постоянное запоминающее устройство 15, делитель 16, умножитель 17, контрольный объект 18, источник 19 излучения, подвижную платформу 20, привод 21, блок 22 управления приводом, облучатель 23, отражательное зеркало 24 с отверстием и фотоприемник 25.

Световая энергия от источника 19 излучения поступает через отражательное зеркало 24 с отверстием к облучателю 23 и, отразившись от контрольного объекта 18, вновь поступает к облучателю 23, имеющему жесткую связь с подвижной платформой 20, жестко связанной с приводом 21, имеющим вход, соединенный с блоком 22 управления приводом.

Далее от облучателя 23 световая энергия вновь поступает к отражательному зеркалу с отверстием и далее-на фотоприемник 25, выход которого соединен через первый вход блока 2 обработки сигнала: через амплитудный селектор 3 - с входом анализатора 4 и через этот же первый вход блока обработки сигнала 2, дополнительный амплитудный селектор 10, первый вход блока 11 определения длительности сигнала - с первым входом схемы совпадения 13, имеющей второй вход, соединенный с выходом тактового генератора 12, и выход, соединенный с первым входом счетчика 14. Второй вход последнего через второй вход блока 11 определения длительности сигнала, второй вход блока 2 обработки сигнала соединен с выходом панели сброса, соединенной также с первым входом блока 9 индикации и через второй вход блока 2, второй вход блока 5 с вторым входом счетчика 8, первый вход которого соединен с выходом схемы совпадения 7, имеющей первый вход, соединенный через первый вход блока определения длительности сигнала с выходом анализатора 4, и второй вход, соединенный с выходом тактового генератора 6.

Выход счетчика 8 через выход блока 5 и первый выход блока 2 соединен с первым входом множителя 16, выход которого соединен с вторым входом блока индикации 9, а второй вход - с выходом делителя 16, имеющим первый вход, соединенный с выходом одноадресного постоянного запоминающего устройства 15, и второй вход, соединенный через второй выход блока обработки сигнала и выход блока 11 с выходом счетчика 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Источник 19 излучения, который может представлять собой гелий-неоновый непрерывный лазерный излучатель, осуществляет излучение световой энергии с узкой диаграммой направленности. Луч от источника излучения проходит внутри отверстия отражательного зеркала 24 с отверстием и попадает на облучатель 23, представляющий собой отражательное зеркало, находящееся на подвижной платформе 20. Платформа движется с помощью привода 21, управляемого блоком 22 управления приводом. В процессе движения лазерный луч сначала облучает контрольный объект 18, а затем измеряемый объект, линейные размеры которого нужно определить.

Таким образом контрольный объект расположен перед измеряемым объектом и имеет заранее известные линейные размеры. Отраженная от объектов световая энергия снова попадает на облучатель 23, отражается о него и далее отражается от отражательного зеркала 24 с отверстием и попадает на чувствительную площадку фотоприемника 25. В фотоприемнике световая энергия преобразуется в электрический сигнал, который поступает в блок 2, на вход амплитудного селектора 3 и дополнительного селектора 10. Поверхность контрольного объекта 18 изготовляется из такого материала, у которого отражательная способность отличается от отражательной способности проверяемого объекта. Дополнительный амплитудный селектор 10 выдает сигнал, амплитуда которого имеет строго определенное значение, характерное для сигнала, образованного в результате отражения световой энергии от контрольного объекта 18. Амплитудный селектор 3 выделяет сигнал, амплитуда которого характерна для сигнала, образованного в результате отражения световой энергии от проверяемого объекта, и выдает импульс в момент изменения амплитуды в анализатор 4. Количество этих импульсов характеризует конфигурацию проверяемого объекта. Анализатор считает это количество изменений амплитуд и выдает сигнал, длительность которого характеризует размер объекта, в блок 5 определения длительности сигнала.

Конструкция амплитудного селектора 3 и анализатора 4 не отличается от конструкции соответствующих узлов прототипа. Длительность сигналов с выходов анализатора 4 и дополнительного амплитудного селектора 10 зависит от скорости движения подвижной платформы 20 и от линейных размеров облучаемых объектов. Сигнал с выхода дополнительного селектора 10 поступает на вход схемы 13 совпадения блока 11, разрешая прохождение через эту схему тактовых импульсов с тактового генератора 12 на вход счетчика 14, который считает количество этих импульсов и выдает их на первый вход делителя 16. На второй вход делителя 16 поступает информация с одноадресного постоянного запоминающего устройства 15, куда она записывается в процессе калибровки, которая осуществляется следующим образом.

После установки контрольного объекта 18 осуществляется контрольное облучение его. При этом скорость движения подвижной платформы 20 принимается за эталонную. После окончания облучения контрольного объекта лазерным лучом с помощью осциллографа определяется информация на счетчике 13 и записывается в постоянное запоминающее устройство 15. Далее с помощью панели сброса 1 устанавливается счетчик 13 в исходное положение. B процессе работы, когда скорость движения подвижной платформы 20 может отличаться от эталонной скорости, на выходе делителя 16 после окончания облучения контрольного объекта будет присутствовать коэффициент, который в случае отличия от эталонной скорости движения подвижной платформы будет больше или меньше единицы.

Значение этого коэффициента умножается в умножителе 17 на код, поступающий со счетчика 8 блока 5. На этот счетчик поступают тактовые импульсы с тактового генератора 6, разрешение на прохождение которых выдается схеме совпадения 7 с анализатора 4. Таким образом, в умножителе 17 осуществляется корректировка информации линейных размеров проверяемого объекта, зависящая от отличия скорости движения подвижной платформы 20 от эталонной. С выхода умножителя 17 информация поступает в блок 9 индикации, где отображается.

Информация, отображенная на блоке индикации 9, считается истинной после окончания облучения проверяемого объекта лазерным лучом. Сброс информации происходит с помощью панели сброса 1, благодаря которой также устанавливаются в исходное состояние счетчики 8 и 14.

Таким образом, благодаря введению дополнительных электронных узлов и контрольного объекта упрощается конструкция устройства и увеличивается точность определения малых линейных размеров.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, состоящее из источника излучения, отражательного зеркала с отверстием, облучателя, подвижной платформы, привода, блока управления приводом, фотоприемника, панели сброса, блока индикации, блока обработки сигнала, состоящего из соединенных последовательно амплитудного селектора и анализатора, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения малых линейных размеров объекта, оно снабжено дополнительным амплитудным селектором и двумя узлами определения длительности сигнала, каждый из которых состоит из тактового генератора, схемы совпадения и счетчика, а также одноадресным постоянным запоминающим устройством, делителем, умножителем и контрольным объектом, первый узел определения длительности сигнала подключен к выходу анализатора блока обработки сигнала, второй узел соединен с выходом дополнительного анализатора, подключенного к входу амплитудного селектора, облучатель установлен между контрольным объектом и зеркалом с отверстиями и оптически связан с ними, выход фотоприемника через вход дополнительного амплитудного селектора, являющегося первым входом блока обработки сигнала, и через первый вход первой схемы совпадения первого узла определения длительности сигнала, второй вход которой соединен с тактовым генератором этой схемы, подключен к первому входу счетчика первой схемы, входы дополнительного амплитудного селектора и амплитудного селектора соединены между собой, выход анализатора соединен с первым входом схемы совпадения второго узла определения длительности сигнала, второй вход которой подключен к тактовому генератору, а выход - к первому входу счетчика второго узла, второй вход счетчика подключен к второму входу счетчика первого узла и является вторым входом блока обработки сигналов, подключенным к панели сброса, связанной с выходом блока индикации, выходы счетчиков первого и второго узлов определения длительности сигнала являются соответственно первым и вторым выходами блока обработки сигнала, подключенными соответственно к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу делителя и второму входу делителя, первый вход которого связан с одноадресным постоянным запоминающим устройством, а выход умножителя подключен к входу блока индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1