Устройство для контроля поперечного сечения объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистнческнк

Республик

<»i.945649 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 08.12.80 (21) 3213753/25-28 (51)M. Кл.

G 01 В 11/08 с присоединением заявки,%

Рюуларстеенай комитет

СССР с яв далем изобретений и апуцтий (2З)Приоритет

Опубликовано .23.07.82. Бюллетень № 27 (53) Уд К531.715.. 27 (088.8) Дата опубликования описания 23.07.82

B. К. Апександров, В. Н. Ильин и А. Л. „- (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской СС (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно- идиерительной технике, в частности к фо тоэлектрическим устройствам контроля линейных величин, например, для контроля. поперечного сечения объекта. 5

Известно устройство для непрерывного бесконтактного контроля поперечных размеров пряжи, .содержащее осветитель, систему линз, формирующую световой поток осветителя, два зеркала с отверсти щ ями в центре для прохождения пряжи, отражающие поверхности которых .установлены, одно относительно другого под углом, обеспечивающим совпадение направления оси пряжи с геометрической осью светового пучка и прохождение пряжи через место сходимости светового пучка, фотоэлемент с регулирующими приборами и механизм протягивания пряжи. Устройство обеспечивает контроль плошади лойе-20 речного сечения пряжи 1).

Недостатком устройства является низкая точность контроля, которая зависит от непостоянства величины начального

2 светового цотока в месте сходимости лучей, вызванного поперечными вибрациями пряжи в процессе движения, посторонних засветок, а также от времени измерения (интегрирования), причем чем выше скорость движения, тем ниже достоверность контроля, тем больше участок пряжи, на котором происходят усреднение результатов измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройся во для контроля поперечного сечения объ екта например проволоки, содержащее осI ветитель, систему линз, формирующую све< товой поток осветителя, два зеркала с отверстиями в центре для размещения обФ екта, отражающие поверхности которых установлены одно относительно другого под углом, обеспечивающим совпадение оси объекта с геометрической осью све-. тового пучка и прохождение объекта че« рез место сходимости светового пучка, диафрагму, установленную в месте сходимости светового пучка, фотоэлемент с

9-1"-6 !9 регистрируюшим прибором и механизм протягивания, Устройство обеспечивает измерение плошади поперечного сечения объекта и вычисление ее среднего диа метра (2).

Недостатком устройства является невысокая точность контроля вспедствие того, что измеряемые и регистрируемые вепичины есть некоторые средние значения, не опредепяется форма поперечного сечения. Схема включения фотоэлемента прямая, поэтому на точность измерения влияют нестабипьность чувствительности фотоэпемента, вызванная изменением питающего напряжения, старением фотоэпемента, неодинаковостью чувствительности краев и центра светочувствительной поверхности, нестабильностью коэффициента усипения усипитепя, непостоянства величины начального светового потока и т.п. g0

Цель изобретения - повышение точности контропя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено поспедоватепьно расположенными перед фотоэпементом Но д ходу светового пучка сканирующим зер калом, имеющим две оси вращения и ус- ° . тановленным в плоскости изображения объекта, фокусируюшей нинзой и допоянительной диафрагмой.

ЗО

На фиг. 1 приведена принципиапьная схема устройства; на фиг. 2 — механизм привода сканирующего зеркала.

Устройство содержит осветитель 1, систему пинэ 2 и 3, диафрагму 4, зерка-З5 ла 5 и 6 с отверстиями в центре дпя размещения объекта, сканирующее зеркапо

7, фокусирующую линзу 8, дополнитепьную диафрагму 9, фотоэпемент 10, усилитепь 11, вычиспительный блок 12 и 40 регистрирующий прибор 13. На фиг. 2 изображено подвижное зубчатое копесо

14, на оси которого закреппено сканирующее зеркапо 7, водипо 15 зубчатого колеса 14, имеющее ось вращения с, частотой lN от постоянного источника . движения (йе показан), неподвижное зубчатое колесо 16.

Зеркало 5 установлено под углом 45 к начальному световому пучу. Диафраг50 ма 4 помещена в месте сходимости светового пучка, отраженного от зеркапа 5.

Второе зеркапо 6 установпено относитепьно первого зеркала 5 под углом 90 и относитепьно светового пучка, отраженно-, I го от эеркапа 5, под угпом 450. )?апее расположены вторая линза 3 и сканирующее эеркапо 7, которое помещено s фоку се линзы 3, Фокусирующая линза 8 установпена в ходе отраженного от сканируюшего зеркала 7 луча, передний. фокус линзы 8 совпадает с задним фокусом пинзы 3. Щелевая диафрагма 9 полы иэобра- . жения размещена перед фотоэпементом 10.

Выход фотоэлемента 10 связан с входом усилителя 11, а поспедний — с вычислительным блоком 12. Выход вычислительного блока 12 связан с регистрирующим

f прибором 13.

Скани;ующее зеркало 7 имеет две оси вращения и обеспечивает развертку изображения объекта на ппоскости допопнитепьной диафрагмы 9, выполняется с внешним зеркальным покрытием с обеих сторон с толщиной стекла 2-3 мм и крепится на оси зубчатого копеса 14 (фиг.2).

Соотношение зубьев колес 14 и 16 выбирают так, чтобы частота вращения (Ll < ведомой оси была в 5-10 раэ выше, чем частота О. ведущей оси, при этом изображение объекта будет просканировано по 10-20 направпениям, Изменяя соотношение частот z/ц) путем смены колеса 14 можно задавать необходимую дискретностьь сканирования.

Устройство работает следующим обpB$ом.

Уменьшенное изображение освети тепя

1 проектируется на объект с помощью линзы 2 и зеркапа 5 таким образом, что обеспечивается совпадение оси объекта с геометрической осью пучка света и прохождение объекта через место сходимости светового пучка. ранее световой поток падает на зеркапо 6 и фокусируется линзой 3 на сканирующее зеркало 7, имеющее две оси вращения (фиг.2)

У одна из которых совмещена с отражающими плоскостями зеркала 7 и явпяется ведомой, другая проходит через его геомет.рический центр и является ведущей. Первая ось вращается вместе с сканирующим

, зеркапом 7 с частотой Ф4 вокруг второй оси, имеющий. частотуаУ в плоскости, 1 перпендикулярной плоскости чертежа и распопоженной под углом 45 к оптической оси. Тем самым теневое изображение объекта, представляющее собой его сечение, сформированное фокусируюшей линзой 8 в плоскости диафрагмы 9, будет просканировано по нескольким направле ниям. Скорость вращения сканирующего зеркала 7 вокруг ведомой оси задается в несколько раз большей, чем скорость вращения вокруг ведущей оси. Сканирующее изображение считывается диафрагмой

9. Поперечный размер сканирующего изоб15649

5 С) ражения зависит от диаметра объекта, который как бы просматривается с BGELx сторон за один оборот. зеркала 7 вокруг, ведущей оси. Получаемые изменения световых потоков регистрируются фотоэлементом 10> сигнал с которого представляет собой трапецеидальный импульс. Далее фотоимпульсы усиливаются, формируются усилителем 11 и подается на вычислительный блок 12 определяющий плошадь поперечного сечения, минимальный и максимальный диаметр, овальность и .форму поперечного сечения.

Вычислительный блок 12 осуществ ляетт сначала накопление измерительной информации, а затем ее обработку. Накоп.ление информации происходит в течение одного оборота сканирующего зеркала 7 вокруг ведущей оси. Например, если отношение частот Mz/0)4=5, изображение будет просканировано 10. раз через каждые о

36 . Начальная информация представляет ся длительностью импульса, пропорциональной диаметру изображения для того или иного направления сканирования. Максимальное и минимальное значение диаметра для данного сечения находится путем сравнения текущих значений и заданного эталонного значения. Овальность определяется по величинам диаметров в взаимно перпендикулярных направлениях. Плошадь Я сечения определяется выч рлительным блоком 12 по формуле5=- от".где

Ф и 2. углы поворота сканатора, - текущий радиус объекта.

Схема для реализации данной формулы состоит из интегратора и сумматора (не показаны). Пределы интегрирования опре деляются из соотношения частот at) и и2 .

За один оборот зеркала 7 вокруг ведушей оси в сумматоре накапливается напряжение, величина, которого пропорциональна плошади сечения.

Форма поперечного сечения наглядно изображается на ленте самописца в виде

-кривой. Самописец регистрирует все измеренные значения диаметра по всем направлениям.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью контроля плошади сечения и диаметра движущихся объектов за счет дискретного . измерения текущего диаметра по нескольким направлениям.

Значительно уменьшилось влияние не- стабильности чувствительности фотоэлемента, коэффициента усиления усилителя и непостоянство величины начального светового потока за счет того, что фотоэлемент работает в репейном режиме.

Значения диаметром по сечению в интервалах 0-360О за один оборот вокруг

5 осиЮ дают наглядное представление о форме поперечного сечения.

Отбраковка оптических волокон неправильной формы позволит повысить ппот1Î ность и симметричность укладки волокон в жгутах, улучшить передаточные характеристки жгутов, их разрешакяцую способность.

Кроме того, при контроле, например, 15 прозрачных стеклянных трубок можно измерять не только их диаметр и овальность, но и тошцину стенок и разнотолшинность по всему сечению.

Таким образом, предлагаемое устройго ство не только повышает точность контpons поперечного сечения объектов, но и расширяет его функциональные возможности, повышает достоверность контроля, расширяется его область применения.

Формула изобретения е

Устройство для контроля поперечного сечения объекта, например проволоки, содержащее осветитель, систему линз, формирующую световой поток осветитепя, два зеркала с отверстиями в центре дпя размещения объекта, отражающие поверхнос35 TH которых ус 1 а нов ле ы одно относите льно" "" другого под углом, обеспечивающим совпадение оси объекта с геометрической осью светового пучка и прохождение объекта через место сходимости светово40-го пучка, диафрагму, установленную в месте сходимости светового пучка, фотоэлемент с регистрирующим прибором и механизм протягивания, о т и и ч а ю— ш е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно расположенными перед фотоэлементом по ходу светового пучка сканирующим зеркалом, имеющим две оси врашения и установленным в nnocKocTN изоб50 ражения объекта, фокусирующей линзой и дополнительной диафрагмой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 214088, кп. G 01 В 11/04, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

14 247006, кл. & 01 и 31/08, 1969 (прототип).