Фотоэлектрическое устройство для измерения геометрических размеров объектов

 

я те+ t )тЪ »,- в1 в . н6))йбтЕ)(" Щ В; Д

О П

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)185644

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено "-60 U8 (21)2648190/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.1280. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 07.1280 (51) М. Кл.з

G 01 В 11/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК531.715 27 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.М.Жилкин, P.Ê.Còåïà»ßí, B.A.Илюхин, В.И.Крюков и А.А.Арефьев

Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (54) ФОТОЭУЖКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано,в частности, в фотоэлектрических устройствах бесконтактного измерения геометрических размеров 5 объектов (диаметров, взаимного положения проволок, нитей, волокон, линейных размеров деталей при различной обработке и т.д.).

Наиболее близким по технической 10 сущности к изобретению является фотоэлектрическое устройство для измерения геометрических размеров объектов, содержащее последовательно установленные источник света, светоделитель, делящий световой луч на два пучка, сканатор, выполненный в виде вращающейся четырехгранной призмы, два фотОприемника и электронный блок обработки сигналов с них. В одном из 2О световых пучков эа призмой установлена решетка, фокусирующая линза, эа которой расположен один иэ фотоприемников. В другом световом пучке перед фотоприемником располагают из- 25 меряемый объект (1)..

Недостатком этого устройства является зависимость погрешности измерений от нестабильности распределения энергии в сечении светового пучка, точности изготовления сканирующей приз) ы и степени идентичности параметров двух фотоприемников, что не дает воэможности получить высокую точность измерений. Кроме того, конструкция устройства сложна.

Целью изобретения является повь)шение точности измерений и упрощение конструкции- устройства.

Поставленная цель достигается тем, что сканатор выполнен в виде зеркала, закрепленного на вибраторе, а устройство снабжено расположенной между сканатором и фотоприемником в плоскости, перпендикулярной осям сканирования световых пучков, щелевой диафрагмой в виде подвижных в этой плоскости шторок, приводами и преобразователями смещений; соединенными со шторками и со сканатором, и регистратором, соединенным с преобразователями смещений.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема фотоэлектрического устрой" ства для измерения геометрических размеров объектов; на фиг. 2 — расположение объекта относительно щелевой диафрагмы устройство содержит последовательно расположенные источник 1 света, 785644 светоделитель 2, делящий световой луч на два пучка, сканатор в виде зеркала 3, закрепленного на вйбраторе 4, например, электромеханическом, щелевую диафрагму в виде подвижных в плоскости, перпендикулярной осям

5 сканирования световых пучков,шторбк 5 и б,два фотоприемника 7 и B,ýëåêòðoíный блок обработки сигналов, включающий узкополосные усилители 9 и 10,приводы 11 и 12 и преобразователи 13 и 14 р смещений, соединенные со шторками 5 и 6 и со сканатором, регистратор 15, соединенный с преобразователями: 13 и

14 смещений.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 1 света разделяется снетоделителем 2 на два параллельных пучка, которые направ-. ляются на колеблющееся зеркало 3, закрепленное на нибраторе 4, осущест- 20 нляющем пространственное сканирование обоих пучков относительна нелевой диафрагмы с некоторой частотой

Причем расстояние между осями сканирования пучков равно некоторой фиксированной величине A (фиг. 2). В плоскость диафрагмы, перпендикулярную осям сканирования световых пучков, произвольно помещают измеряемый объект б, например, имеющий круглое сечение, диаметр которого Р необходимо измерить. При этом совокупность щеленой диафрагмы и измеряемого объекта 16 необходимо рассматривать как дне щели, образованные саотнетстненно подвижными шторками 5 или б щелевай диафрагмы и образующими боковой поверхности измеряемого объекта 16.

Промодулиронанные таким образом световые пучки преобразуются на фотоприемниках 7 и 8 в электрические сигна- 40 лы, поступающие соответственно.в узкополосные усилители 9 и 10, настроенные на частоту сканирования (у . Сигналы с частотой сканиронания (p поО ступают с выходов усилителей на выходы приводов 11 и 12, одновременно подключенных к электрическому выходу сканатора. Приводы 11 и 12 осуществляют необходимое перемещение шторок 5 и б щелевой диафрагмы, при этом о с преобразователей 13 и 14 смещений, механически связанных со шторками 5 и 6, снимаются электрические сигналы, поступающие в регистратор 15, выполненный, например, в виде сумматора.

В основе измерений лежит принцип совмещения осей сканирования свето-. вых пучков с центрами укаэанных выме щелей. При совмещении оси сканирования с центрами щелей световой поток модулируется с удвоенной частотой, ф) о

При несовпадении в сигнале не выходе одного из фотоприемников 7 или

8 будет присутствовать гармоническая составляющая с частотой, равной частоте сканирования 1, которая будет вы0 целена в узкополосном усилителе 9 или 10, причем ее амплитуда пропорциональна неличине смещения, а фаза направлению смещения.

В примере, как показано на фиг.2, положение осей сканирования относительно шторок 5 и б диафрагмы известно и определяется величинами Х и У, а положение измеряемого объекта — величинами а и в, которые определяются в процессе измерения.В общем случае Х в и Уфа, поэтому с выходов узкополосных усилителей 9 и 10 соответственно на приводы 11 и 12 поступят сигналы, пропорциональные величинам (Х-н) и (У-а) . В результате отработки имеющегося рассогласования между центрами щелей и осями сканирования пучков приводы 11 и 12 перемещают шторки 5 и б диафрагмы да момента, когда Х=н и У=а, т.е. до момента совпадения осей сканирования пучков с центрами щелей. При этом с выходов фотоприемников снимаются сигналы с удвоенной частотой 2 0, поэтому на выходах узкополосных усилителей 9 и

10 сигнал будет отсутствовать. 3 процессе отработки с преобразователей 13 и 14 смещения снима>тся сигналы, пропорциональные величине перемещения шторок 5 и 6, которые поступают в регистратор 15, где осуществляется их обработка. При этом измеряемый параметр Р определяют как

Э=А(а+Ъ)

Л вЂ” расстояние между осями сканирования световых пучков; а и в — расстояние от осей ска- нирования пучков до образующих поверхностей измеряемого объекта 16.

Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения стабильности положения сканнрования и частоты колебаний зеркала 3, закрепленного на вибраторе 4, и высокой чувствительностью процесса совмещения оси сканирования с центрами щелей, лежащего в основе измерений.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для измерения геометрических размеров объектов, содержащее последовательно установленные источник света, светоделитель, делящий световой луч на два пучка, сканатор, два фотоприемника и электронный блок обработки сигналов с них, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции устройства, сканатор выполнен в виде зеркала, закрепленного на нибраторе, а устройство снабжено расположенной между сканатором и фото785644

Составитель Лобэова

Техред С.Мигунова Корректор М.Демчик

Редактор Ж. Рожкова

Заказ 8824/41 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 приемником в плоскости, перпендикулярной осям сканирования световых пучков, щелевой диафрагмой в виде подвижных в этой плоскости шторок, приводами и преобразователями смещений, соединенными cQ шторками и со сканатором, и регистратором, соединенным с преобразователями смещений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CUIA 8 3829220, кл. G 01 В 11/04, 1974 (прототип).