Оптоэлектронное устройство для измерения линейных размеров

 

Оп ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЮЛЬСТВУ

Союз Соаетсник

Сецналнстнчеенни

Реевубанн (i938019 (6l ) Дополнительное K авт. свил-ву(22) Заявлено 29.12.80 (2l ) 3226926/18-28 (5l) NL. Кл . с присоединением заявкн № . (23) Приоритет

G 01 В 21/00

В61даретиеивй кОмитет

ВВЭР

N NUIT} иеейрвтеиий в етирмтий

Опубликовано 23.06,82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 23.06.82 (53) УДК 531.71 (088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Миронченко (71) Заявитель (54) ОПТИКОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к бесконтактным оптикоэпектронным устройствам для измерения линейных размеров объектов, в частности линейных размеров выпуклых

5 движущихся деталей.

Известно устройство дпя измерения тошвины, содержащее осветитель, цинейKv фотоприемников н схему обработки информационного сигнала, содержащую блоки сканирования и сравнения (1).

Недостатком устройства является то. что с его помощью нельзя измерять детали круглой формы, т.е. нельзя различить, изменился ли размер или угол наклона поверхности в зоне измерения, тем самым понижается точность измерений и функциональные возможности..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре-щ зупьтату является оптикоэпектронное устройство для измерения линейных размеров, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные между собой, блок уцравнения, усилитель и блок формирования информационного сигнала. Устройство также содержит систему перемещения осветителя и фотоприемника (2).

Недостатком устройства является наличие погрешности, вызванной погрешностью установки измеряемого объекта кругпой дюомы таким образом, чтобы его центр лежал на биссектрисе yrna, вдоль. сторон которого передвигаются осветитель и фотоприемник, а также погрешностью траектории их движения. Устройспо не позволяет точно измерить размер движушегося объекта кругной и циннндрической формы.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что оптикоэлектронное устройство дня измерения линейных размеров, содержащее осветитель и фотопрнемник, соединенные. между собой, блок управнения, усилитель и блок формирования информационного сигнала, снабжено прозрачной пластиной, 3 .. 93801 жестко закрепленной параппепьно ппоскости фотоприемника и частично перекрывшошей ее, двумя измеритепьными кана лами, один иэ которых состоит из соединенных поспедоватепьно первого бпока за- 5 циси резупьтата предыдущего измерения, первого эпектронного ключа, первого бло-, ка памяти и схемы сравнения, другой измерительный канал состоит иэ соединен-.

I ных последовательно второго бпока зепи- 10 си результата предыдущего измерения второго электронного ключа, второго бло, ка памяти и индикатора, а фотоприемник выполнен в виде прибора с зарядовой связью и соединен соответственно с.вхо- l5 дом усилителя и выходом блока управле- ния, выходы последних соединены с бпоком формирования информационного сигнапа, выходы которого подкпючены к входам измеритепьных канапов, второй выход пер 2э вого блока записи резупьтата предыдуще- го измерения соединен с схемой сравнения, выход которой подкпючен к энектрон- ным кпючам иэмеритепьных канапов.

На фиг. 1 представпена бпок-схема у5 устройства;на фиг. 2 — схема получения световых зондов с помощью прозрачной ппастины на поверхности Фотоприемника.

Устройство состоит из осветитепя 1, щепевой диафрагмы 2, объектива 3, прозрачной пластины 4, фотоприемниика 5, блока 6 управления, усипитепя 7, вход фотоприемника 5 связан с выходом блоки .6 управления, а выход - с входом усипи теля 7 блока 8 формирования информаци

35 онного сигнала и двух измеритепьных канапов, один из которых состоит из соеди- . ненных последовательно блоке 9 записи результата предыдущего измерения, эпек- тронного ключа 10, бпока 11 памяти и схемы 12 сравнения. Другой измерительный канап состоит из соединенных поспе-, довательно бнока 13 записи результата предыдущего измерения, электронного ключа 14, блока 15 памяти и индикатора 16, Блок 8 формирования информациФ5 онного сигнала состоит из трех счетчиков 17-19, по входам соединенных между собой, сумматора 20, соединенного с счетчиками 17 и 18, и двух эпементов

И 21 и 22. Эпемент И 21 связан с сум50 матором 20 и счетчиком 19, а элемент, И 22 соединен с счетчиками 18 и 19.

Выходы эпементов И 21 и 22 и счетчика

19 являются выходами блока 8 форми рования информационного сигнапа, подкпю55, ченными соответственно к двум измеритепьным канапам и индикатору 16 одного из иэмеритепьных каналов.

9 4

Устройство работает спедующим образом.

Фотоприемник 5 (матрица на приборе с зарядовой связью) непрерывно сканируется, блокам 6 управления и сигнал с фотоприемника 5, усиленный усипитепем 7, поступает на первый вход блока 8 формирования информационного сигнана.

В исходном состоянии счетчики 17-19 и бпоки 9, 11-13 и 15 обнупены, эпектронные кпючи 10 и 14 открыты, эпементы И 21 и 22.заперты.

Пока на фотоприемнике 5 нет светового пятна, полученного при отражении светового пучка от поверхности детали, сигнал с него не поступает.

При движении выпуклой детали по опорной поверхности в плоскости оптического хода пучей пучок света от осветителя 1, отраженный от поверхности детали, попадает при некотором ее поножении на прозрачную пластину 4 (толщиной d

t соизмеримой с размером измеряемого объекта, .иэ вещества с показателем преломления и 7 1). При наличии угла eL между осью падающего на прозрачную пластину 4 пучка и нормалью к ее поверхности часть пучка, прошедшая через прозрачную пластину 4, смешается на величину (f и, соответственно, смещается световое пятно на поверхности фотоприемника 5 по сравнению с пятном от части пучка непосредственно падающего на фотоприемник 5. При каждом единичном сканировании всего фотоприемника 5 (т.е.

s каждом кадре) опредепяется наличие и положение световых пятен по информа ционным ячейкам фотоприемника 5.

Счетчик 17 .опредепяет попожение центра одного светового пятна (например, соответствующего части пучка, прошедшей через прозрачную ппастину 4) спедуюшим образом.

При сканировании информационной строки с фотоприемника 5 с блока 6 управпения поступают импупьсы, соответствующие копичеству Ц незасвеченных ячеек от начала данной строки, При появлении с фотоприемника 5 сигнала, соответствующего наличию светового пятна на строке, количество импупьсов р соответствующих засвеченным ячейкам, 41 депится на два, и поЛожение центра све тового пятна определяется суммированием целой части (щ„ /я.)с 9 после чего счет прекращается и в, счетчике 17 записывается число : ф, + уй„ ф).Счетчик

19 опредепяет количество пятен в кадре.

Если в кадре имеется топько одно свето

5 9380

soe пятно, то эпемен1ча И 21 и 22 заперты.

При появлении второго светового пят на на другой информационной строке счет- . чик 19 разрешает работу счетчика 18 и количество импульсов m< соответствующих засвеченным ячейкам, депенное на два (целая часть м /1-) ), суммируется с количеством импульсов 9g поступаюших от блока 6 управпения и соответст- Io вуюших копичеству незасвеченных ячеек до конца строки, после чего счет в данном кадре прекращается.

В счетчике 18 записывается чиспо

IAOCNa.le) Копичество ячеек )А в каждой >5 строке и их размер известен. Тогда расстояние между центрами световых пятен равно tA>(+5>q/2l)-(М - и Д23)ячеек, что определяется сумматором 20.

При первом появлении двух световых пятен на фотоцриемнике 5 счетчик 19 в конце, кадра выдает команду на эпементы

И 21 и 22 и информация о расстоянии меЖду центрами световых пятен ноступает в бпок 9 записи и через открытый электронный кпюч 10 - в бпок 11 памяти.

Одновременно информация о попоженин центра одного из световых. пятен (например, соответствующей части пучка, непо- З0 средственно падающей на фотоприемник 5) поступает в бпок 13 записи и через от крытый электронный кшоч 14 - бпок 15 памяти, после чего кпючи 10 и 14 закрываются. По окончании кадра счетчики

17-19 сбрасываются в исходное состояние. Эпементы И 21 и 22 запираются.

В .следующем кадре при наличии двух световых пятен информация о расстоянии между. центрами световых. пятен и ПОПО 40 женин центра одного из них поступает соответственно в блоки 9 и 13 записи.

В схеме 12 сравнения поступившая информация о расстоянии между центрами световых пятен s последнем измерительном кадре сравнивается с той, что хранится в блоке 11 памяти. Если расстояние между центрами световых пятен в последнем измерите пьном кадре меньше, чем записанное в бпоке 11 памяти, 50 схема 12 сравнения выдает команду на ключи 10 и 14, которые открываются и. в блоки 11-15 памяти заносится поспедняя информация о расстоянии между центрами световых пятен и попожении центра одного из них. После чего ключи 10 и

14 опять закрываются. Еспи же расстояние между центрами световых пятен в последнем иэмеритепьном кадре бопьше, 19 6 чем записано в бпоке 11 памяти, то схе-, ма 12 сравнения оставляет ключи 10 и

14 закрытыми, и в блоках 9 и 13 записи остается прежняя информация.

При выходе одной иэ частей пучка эа границу фотоприемника 5 счетчик 19 выдает команду на индикатор 16 и информация о положении центра выбранной . части светового пучка, соответствующая совпадению центров обоих световых пятен цилиндрируется, после чего схема при коцит в исходное состояние цо поступления B зону измерения спедующей детали.

Таким образом, при движении выпукпой детапи по опорной поверхности на фотоприемнике 5 происходит изменение попожения световых пятен, соответствующих световым потокам, непосредственно падающему на .фотоприемник и прошеашем через прозрачную ппастину.

Размер детапи опрецепяется по координате точки совпадения центров обоих световых пятен на фотоприемник 5, что достигается при нормальном падении отраженного от поверхности детапи светового пучка на поверхность фотоприемника .

5, при этом касатепьная ппоскость к поверхности детали в зоне измерения параппельна опорной поверхности.

Предлагаемое устройство повышает точность измерения; так как исключает ошибку, связанную с наличием перемещения: осветитепя и фотоприемника, а также ошибку, обусповпенную установкой каждой круглой детали в зоне измерения так, чтобы ее центр находился на линии перемещения. осветите пя и фотоприемника, и измерение нроиэводится при движении детаии без фиксапии ее в зоне измерения.

Формупа изобретения

Оптикоэлектронное устройство для измерения линейных размеров, содержащее осветитепь и фотоприемник, соединенные между собой, бпок управпения, усилитель и блок формирования информационного снгнапа, о тли чающее ся тем, что, с цепью повышения точности измерений, оно снабжено прозрачной пластиной, жестко эакреппенной параплепьно IIJlocKoc ти фотоприемника и частично перекрывающей ее, двумя измерительными канапа ми, один иэ которых состоит иэ соединенных поспедоватепьно первого блока записи результата предыдущего иэмере7 938019 8 ния, первого электронного ключа, перво- чены к входам измерительных каналов, го блока памяти и схемы сравнения,дру- второй выход первого блока записи регой измерительный канал состоит из сое- зультата предыдущего измерения соедидиненных последевательно второго бло- нен с схемой сравнекы, выход которой ка записи результата предыдушего изме- % подключен к электронным ключам измерения, второго электронного ключа, вто- рительных каналов. рого блока памяти и индикатора, а фо- Источники информации, топриемник выполнен в виде прибора с за- принятые во внимание при экспертизе рядовой связью и соединен соответст- 1, Патент США % 4053234, венно с входом усилителя и выходом бло->О кл. (-01 В 11/00, 1977. ка управления, выходы последних соеди- 2. Авторское свилетельство СССР иены с блоком формирования информаци-. M 428200, кл. G 01 В 11/02, 1975 онного сигнала, выходы которого подклю- (прототип).

938019

Фиа8

Составитель Е, Глазкова

Редактор А, Шишкина Техред М.Тенер Корректор Г. Огар.

Заказ 4441/60 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного коъттета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипнап ППП Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная, 4