Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра


 


Владельцы патента RU 2530444:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров протяженных объектов, в частности композитной арматуры, а также кабельной продукции, проволоки и других в процессе производства. Внеосевое параболо-цилиндрическое зеркало, расположенное соосно зеркалу и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, масштабирует изображение объекта и проецирует его на линейку фотоприемников, позволяя производить измерение объекта, диаметр которого превышает по размерам длину многоэлементного фотоприемника. При этом габариты устройства в поперечном направлении не увеличиваются, что позволяет расположить устройство на технологической линии. Технический результат - расширение диапазона измерения геометрических размеров объектов. 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров протяженных объектов, в частности композитной арматуры, а также кабельной продукции, проволоки и других в процессе производства.

Известен способ контроля диаметров детали [АС РФ 2301968 от 27.06.2007], включающий вращение детали, сканирование ее в поперечной плоскости пучком излучения лазерного источника, фиксацию по границам теневого участка точек касания пучком излучения поверхности детали и определение диаметра по расстоянию между этими точками касания. Недостатком данного способа является невозможность измерения объектов, диаметр которых больше линейных размеров чувствительного элемента.

Известно устройство для измерения диаметров изделий [АС РФ 2042110 от 27.08.2000, БИ №24]. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, что затрудняет установку измерителя на производственную линию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оптико-электронный преобразователь для бесконтактного измерения линейного перемещения и (или) диаметра [АС РФ 2156434 от 10.01.2003, БИ №1/2003].

Преобразователь содержит источник излучения, фокусирующий клин, механически связанные в единый блок-осветитель, зеркало с внеосевой параболоцилиндрической отражающей поверхностью и фотоприемник с линейкой фоточувствительных элементов.

Оптико-электронный преобразователь работает следующим образом. Зеркало формирует параллельный пучок излучения. Измеряемый объект проецирует тень на линейку фотоприемников, по величине и (или) перемещению которой определяют диаметр и (или) положение объекта. Это достигается путем использования в ОЭП оптически связанных многоэлементного линейного фотоприемника, простого коллиматора в виде тонкого зеркала с внеосевой параболоцилиндрической отражающей поверхностью и блока осветителя, состоящего из источника излучения и механически связанного с ним сужающегося фокусирующего клина (фоклина), установленного так, что ось выходной щели фоклина совпадает с фокальной линией зеркала. Узкая выходная щель фоклина в этом случае играет роль тонкого линейного источника излучения (световой линии) и обеспечивает формирование коллиматором параллельного пучка лучей.

Недостатки устройства прототипа: невозможность измерения объектов, диаметр которых больше линейных размеров линейки фотоприемников.

Предлагаемым оптико-электронным измерителем решается задача создания простого, компактного устройства с широким диапазоном измерения.

Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра, содержащий оптически связанные источник излучения с фокусирующим клином, коллиматор, масштабирующее внеосевое параболоцилиндрическое зеркало и многоэлементный линейный фотоприемник. Осуществление изобретения:

Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра, содержит оптически связанные: источник излучения с фокусирующим клином, два внеосевых параболоцилиндрических зеркала, установленных соосно и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, и многоэлементный линейный фотоприемник.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где 1 - щелевой источник излучения, 2 - внеосевое параболоцилиндрическое зеркало (коллиматор), 3 - объект измерения, 4 - масштабирующее внеосевое параболоцилиндрическое зеркало, 5 - линейка фотоприемников.

Оптико-электронный измеритель работает следующим образом. Щелевой источник излучения 1, расположенный в фокусе параболоцилиндрического зеркала 2, направляет расходящийся пучок света на зеркало 2, которое формирует параллельный световой пучок и, в свою очередь, направляет его на объект измерения 3. Изображение объекта 3 проецируется на параболоцилиндрическое зеркало 4, расположенное соосно зеркалу 2 и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, которое масштабирует изображение и проецирует его на линейку фотоприемников 5. Сигнал с многоэлементного фотоприемника 5 поступает на блок обработки сигнала. Измерение диаметра объекта производится по размеру тени, отбрасываемой объектом на линейку фотоприемников с учетом масштаба оптической системы.

В качестве источника излучения используется светодиод. В качестве многоэлементного фотоприемника применяется линейка ПЗС (прибор с зарядовой связью).

Предложенная схема обеспечивает достижение поставленной цели - расширения диапазона измерения геометрических размеров объектов за счет введения нового элемента - второго параболоцилиндрического зеркала и его определенного расположения. Внеосевое параболоцилиндрическое зеркало 4, расположенное соосно зеркалу 2 и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, масштабирует изображение объекта и проецирует его на линейку фотоприемников, позволяя производить измерение объекта, диаметр которого превышает по размерам длину многоэлементного фотоприемника. При этом габариты устройства в поперечном направлении не увеличиваются, что позволяет расположить устройство на технологической линии.

Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра, содержащий оптически связанные источник излучения с фокусирующим клином, коллиматор и многоэлементный линейный фотоприемник, отличающийся тем, что оптико-электронный измеритель снабжен дополнительно масштабирующим внеосевым параболоцилиндрическим зеркалом, установленным соосно коллиматору и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся дистанционными оптическими средствами измерений, и может быть использовано при решении задач, требующих одновременного определения двух линейных и двух угловых координат объекта при постоянной дистанции до объекта. Предложено одноканальное двухкоординатное устройство измерения угловых и линейных координат объекта, работающее в большом диапазоне дистанций с высокой точностью и изменяемым диапазоном измерений. Такой технический результат достигнут нами, когда в устройстве измерения линейных и угловых координат объекта, содержащем осветитель, объектив с матричным фотоприемником, связанным с устройством обработки информации и установленным в плоскости, сопряженной с объектом, и измерительную марку, установленную на объекте, новым является то, что измерительная марка снабжена осветителем, включающим расположенные по ходу луча источник света, конденсор и рассеиватель, и двумя визирными элементами, образующими кольцевую и точечную структуры и разнесенными по оптической оси, за второй структурой по ходу луча установлен компенсатор оптического хода, при этом объектив выполнен с переменным фокусным расстоянием. 5 ил. .

Способ заключается в формировании подаваемого на поверхность исследуемого объекта потока светового излучения, регистрации в фиксированной точке отраженного света и преобразовании его в электрический сигнал, величину которого используют для определения расстояния от поверхности исследуемого объекта по формуле: Δ x = x 0 − x 0 2 U 0 U , где х0 - начальное расстояние от светоотражающей поверхности исследуемого объекта до фотоприемника; U0 - амплитуда выходного сигнала с фотоприемника, соответствующая х0; U - амплитуда выходного сигнала с фотоприемника, соответствующая Δх.

Устройство содержит закрепленное на основании (1) устройство (2) для регулировки и фиксации его положения относительно поверхности (12) объекта (13), соединенный с ним цилиндрический корпус (4), во внутренней полости (5) которого установлены источник (6) когерентного оптического излучения и фокусирующая излучение (31) на поверхность (12) объекта (13) оптическая система (8) с устройствами для регулировки и фиксации их положения (7) и (9), опорную балку (14), выполненную составной из однотипных цилиндрических элементов (28), светонепроницаемый защитный корпус (19) с окном (20), установленный с возможностью перемещения вдоль опорной балки (14), во внутренней полости (21) которого установлены светоделитель (22) и отражатель (23), жестко скрепленные между собой, и экран с устройствами для регулировки и фиксации их положения (24) и (26).

Способ заключается в том, что изображение объекта фокусируют объективом в плоскости приемника, сканируют его возвратно-поступательно вдоль линейки элементов приемника, предварительно определяют номер N облучаемого элемента приемника, выключают выходы остальных элементов, осуществляют периодическое равномерное возвратно-поступательное сканирование изображения объекта облучаемым элементом с амплитудой, равной ширине элемента b, формируют опорные импульсы в середине каждого полупериода сканирования, измеряют временные интервалы Δt1 и Δt2 между фронтами сигналов и опорными импульсами в каждом полупериоде сканирования и измеряют их разность Δt=Δt2-Δt1.

Устройство содержит неподвижную часть, подвижную часть с установленным на ней объектом, источник монохроматического излучения, одномодовый световод, формирующий точечный источник, совмещенный с передним фокусом оптической системы, две параллельные прозрачные пластины, установленные перпендикулярно оптической оси.

Устройство содержит источник монохроматического излучения, выход которого совмещен с входом одномодового световода, формирующего на выходе точечный источник монохроматического излучения, совмещенный с передним фокусом оптической системы, формирующей параллельный пучок света.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения пространственного положения объекта посредством дистанционного измерения координат контрольных меток, закрепленных на нем.

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов. .

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического контроля линейных перемещений различных механизмов и узлов (контроль за перемещением по линейным осям станков с ЧПУ, контроль перемещения узлов роботов и манипуляторов, контроль перемещения измерительных наконечников в приборах активного контроля).

Изобретение относится к определению расположения материальных объектов в пространстве с помощью оптического измерительного оборудования и, более конкретно, к оптической системе для измерения геометрических параметров, характеризующих взаимное расположение элементов оборудования в пространстве, соответствующему способу определения взаимного расположения элементов в пространстве с помощью упомянутой системы и устройству регистрации оптического излучения для использования в упомянутой системе.

Изобретение относится к прецизионной измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях: метрологии, приборостроении, в отсчетных системах измерительных приборов, координатно-измерительных машин и прецизионных станков, аэрокосмической промышленности, при обработке материалов, автоматизации, в робототехнике, в оптико-механической промышленности, а также во всех высокотехнологичных отраслях техники, науки и т.д. Датчик линейных перемещений - это устройство, содержащее две дифракционные решетки, из которых одна измерительная, жестко связанная с направляющей, а другая - индикаторная, каретку с источником излучения и матрицу фотоприемников для считывания информации при перемещении одной из решеток по направляющим. Отклонение от линейности поверхности направляющей вносит погрешность в величину перемещения, поэтому направляющая должна быть такой точности обработки, которая соизмерима с точностью датчика линейных перемещений. Технический результат изобретения - повышение точности датчика линейных перемещений на всем протяжении измерения линейного размера объекта независимо от качества направляющих. 2 ил.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и сортировки листового проката и других подобных изделий. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения толщины листового изделия. В способе триангуляционного измерения толщины листовых изделий осуществляют подачу листового изделия в зону измерений, на изделие с двух противоположных сторон с помощью источников излучения оптических систем направляют зондирующие пучки излучения, как минимум три с каждой стороны изделия. Источники излучения оптических систем ориентированы таким образом, что зондирующие пучки на противоположных сторонах листового изделия образуют вершины пересекающихся выпуклых многоугольников. Толщину листового изделия вычисляют как расстояние между многоугольниками на противоположных сторонах листового изделия в области их пересечения. Способ триангуляционного измерения толщины листовых изделий позволяет измерять толщину листового изделия при его произвольной ориентации в измерительном объеме. 2 ил.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов. Полученные данные передают в компьютер с программным обеспечением. После обработки данные заносят в карточку вместе с видеоинформацией об измеряемом объекте и по мобильной телефонной связи передают на центральную базу учета данных. Измерения объема пучка лесоматериалов могут производиться в любую погоду и в любое время суток. Технический результат - упрощение измерения объема пучка лесоматериалов вне зависимости от их вида, в том числе за счет измерения суммарной площади торцов с помощью сканера. 1 ил.

Изобретение относится к способу определения положения детали в процессе сборки. Деталь 1 захватывают с помощью зажимного патрона 2 в положении захвата, которое зарегистрировано как положение А начала отсчета при измерении. Блокируют лучи 3 и 4 света лазерного или оптического датчика в направлении, пересекающем деталь, в положении блокировки. Посредством измерительного блока измеряют позиционное отклонение детали в положении блокировки в наклонном направлении относительно зажимного патрона. Получают величину Н отклонения путем сравнения измеренного значения с зарегистрированным положением А начала отсчета при измерении. Получают значение h поправки измерения для положения С ведущего конца детали на основании соотношения подобия между виртуальным треугольником, полученным путем задания величины отклонения в качестве одной стороны и положения А начала отсчета в качестве одной точки, и виртуальным треугольником, проходящим через положения В и В' блокировки и ведущий конец детали. Получают величину Δz позиционного отклонения ведущего конца детали путем сложения величины Н отклонения и значения h поправки измерения. Изобретение позволяет точно распознавать положение ведущего конца детали, даже когда зажимной патрон захватывает деталь с наклоном. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Заявленное изобретение относится к устройству и способу изготовления аккумуляторной батареи, а именно к устройству, укладывающему электроды стопкой, и способу укладывания электродов стопкой. Предложенное устройство (110) поочередно укладывает стопкой пакетный положительный электрод (20) и отрицательный электрод (30), чтобы сформировать вырабатывающий энергию элемент. Устройство снабжено детектором (200) для обнаружения положения положительного электрода (24) в качестве первого электрода относительно пакетного электрода, который имеет разделитель (40)в форме оболочки, в которой предоставлен положительный электрод, и укладывающий стопкой узел (112), и (122) для укладывания стопкой положительного электрода (24) в качестве первого электрода на отрицательный электрод (30) в качестве второго электрода. Подающий положительный электрод стол (120) выполнен с возможностью корректировки положения электрода (20) на плоскости. Повышение точности расположения отрицательного и положительного электрода относительно разделителя (40) является техническим результатом изобретения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к оптическим датчикам, предназначенным для измерения линейных перемещений объекта наблюдения. Датчик линейных перемещений содержит источник света и подложку. На последней размещены две прямолинейные шкалы в виде первого и второго рядов полосок, разделенных общей проводящий шиной. Полоски выполнены из материала с гистерезисной зависимостью сопротивления от температуры. Ряды полосок смещены относительно друг друга на одну полоску. Каждая из последних имеет сигнальный вывод. На другой стороне подложки расположены пленочные нагреватель и термопара. Термочувствительные полоски подключены к аналоговому коммутатору, входящему в интерфейс измерительной системы. Световая полоса излучения по высоте равна вертикальному размеру двойной шкалы из термочувствительных полосок. При этом подложка установлена в герметичной камере с прозрачной боковой стенкой, на верхней и нижней гранях которой выполнены выступы с продольными пазами. Источник излучения установлен на подвижной каретке, закрепленной с возможностью перемещения по пазам выступов с помощью расположенных в этих пазах шариков, закрепленных на верхней и нижней гранях каретки. Технический результат - повышение точности измерения за счет механической связи датчика с объектом наблюдения, получение компактной конструкции, которая может использоваться автономно в полевых условиях. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к распиловке круглого леса. Продольно-распиловочный станок для распиловки бревен содержит пильный инструмент с механизмом его перемещения и устройство отображения на экране монитора торца бревна и предполагаемой карты распила, выполненное в виде устройства дополненной реальности. Устройство дополненной реальности содержит компьютер с монитором, видеокамеру и специальное программное средство. Видеокамера соединена с компьютером и установлена с возможностью обзора торца бревна. Программное средство установлено на компьютер и содержит модуль преобразования расчетной карты распила в ее виртуальное изображение на плоскости торца бревна и модуль совмещения на мониторе указанного виртуального изображения карты распила с изображением торца бревна. Повышается точность пиления. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости. По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм. В случае, если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 3 мм. В случае если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi,Yi,Zi, i=1,n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты. При построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 5 мм. В случае если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.
Наверх