Устройство для измерения площади плоских фигур Советский патент 1983 года по МПК G01B11/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для измерения площади плос к их непроз рачньис и прозрачных, но ограниченных непрозрачным фоном, плоских фигугр, в частности для измерения площади металлизации печат ных плат по фотошаблону. Известно устройство для измерения плсяцадей непрозрачных плоских тел, содержащее источник света, фотоприемник и регистратор. Устройство выпЬлнено в виде кассеты, на внутренней поверхности которой расположены с одной стороны фотоприемник, а с другой - плос кий электролюминесцентный источник света. Измеряемый объект расположен между фотоприемником и источни света Однако описанно.е устройство не обладает достаточно высокой точнос тью измерения, так как не компенси руются погрешности, возникающие. в частности, от изменений параметр источника света и фотоприемника. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения площади плоских фигур, содержащее источник излучения со стабилизатором, фотоприемник и блок регистрации. Фотоприемник выполнен в виде одного фотоэлемента. При этом оцен ка измерения и калибровки осуществляет.ся оператором 12 Недостатком устройства является невысокая точность измерений, обус ловленная погрешностями оценки результатов оператором. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения плсядади плоских фигур, содержащее источник излучения со стабилизаторо фотоприемник и блок регистрации, снабжено аналого-цифровьм преобра ователем, соединенным с фотоприем ком, двумя регистрами, реверсивным счетчиком, двумя схемами сравнения тактовым генератором, делителем час тоты, двумя ключевыми элементами, двумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифро вого преобразователя соединены с фотоприемником, первый выход - с информационным входом первого.регистра, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного сче чика, а второй вход - с блоком управления, первая схема сравнения, тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно, выход последнего подключен к первым входам ключевых элементов, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами ре версивного счетчика, синхронизирующий вход которого соединен с блоком управления, входы второй схемы сравнения подключены соответственно к первому десятичному счетчику и второму регистру, а выход - к второму десятичному счетчику и первому входу первого десятичного счетчика, выход второго десятичного счетчика соединен с первым входом второго регистра и блоком регистрации, выходы блока упч ра&ления соединены соответственно с входом тактового генератора, вторым и третьим входами второго регистра, вторыми входами к,пючевых элементов, входом аналого-цифрового преобразователя и синхронизирующим входом реверсивного счетчика, второй выход тактового генератора подключен к второму входу первого десятичного счетчика. Кроме того, фотоприемник выполнен в виде квадратной фотоприемной плоскости, пяти фотоэлементов, расположённых соответственно в углах и центре квадрата, масштабных резисторов г подключенных параллельно фотоэлементам, четыре фотоэлемента соединены последовательно, а фотоэлемент, расположенный в центре квадрата, включен встречно четьфем фотоэлементам, расположенньал в углах квадрата. на чертеже изображена блок-схема устройства для измерения площади. Устройство содержит фотоприемник 1, выполненный в виде фотоэлементов 2-6, и подключенных параллельно им масштабных резисторов 7-11, аналого-цифровой преобразователь 12, соединенные последовательно первый регистр 13, реверсивный счетчик 14, первая схема 15 сравнения, тактовый генератор 16, делитель 1 частоты, ключевые элементы 18 и 19, соединенные последовательно первый десятичный счетчик 20, вторая схема 21 сравнения, второй десятичный счетчик 22 и блок 23 регистрации, второй регистр 24 и блок 25 управления, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 12, а выходы соответcTBeHHo с входами регистров 13 и 24, реверсивного счетчика 14, тактового генератора 16 и аналого-цифрового преобразователя 12. Устройство работает следующим образом. Измерение площади объекта производится в три дтапа. На первом этапе производится запись начального фототока/ на втором производится калибровка устройства, на третьем измеряется площсщь объекта. Первые два этапа являются подготовительными и проводятся един раз после включения устройства. Запись начального фототора происходит при полном освещении фотоприемной плоскости, состоящей из фотоэлементов 2-6, С блока 25 управления поступает сигнал на управляющи вход аналого-цифрового преобразователя 12, разрешающий измерение начёшьного фототока. После измерения которого в аналого-цифровом преобразователе 12 формируется сигнал окончания измерения, который поступает на вход блока 25 управления. По этому сигналу в блоке 25 управления фор мируется сигнал Запись начальных условий, который с выхода блока 25 управления поступает на второй ( упра лякхций) вход первого регистра 13 и происходит запись в него цифрово. го значения величины начального ..полного) фототока. Затем производя калибровку. При калибровке в устройство между источником излучения со стабилизатором не показаны )и фотоприемной плоскостью с фотоэлементами 2-6 по.мещают плоскую фигуру с эталонной гплощадью и цифровое значе.ние этой площади заносят в блок 25 управлени По сигналу с блока 25 управления происходит измерение фототока при измерении фигуры с эталонной (калиб ; ровочной ) площадью и одновременная запись его цифрового значения с I блока 25 управления во второй регис 24 по второму входу. После окончания измерения эталонной площади с блока 25 5шравления поступает импуль записи на синхронизирующий вход ре версивного счетчика 14. По этому сигналу величина начального фототока переписывается с выхода первого регистра 13 в реверсивный счетчик 14, затем с блока 25 управления на вторбй (управлякадий ) вход тактового генератора 1ь .поступает импульс запуска генератора 1Ь. С выхода такто вого генератора 16 р1 1пульсы поступают на вход делителя 17 частоты и на первый вход первого десятичного счетчика 20. Делитель 17 частоты меняет масштаб, с его выхода импуль сы через ключевой элемент 18 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14. Вычитание происходит до тех пор, пока число в реверсивном счетчике 14 не станет рав ным числу на выходе аналого-цифрово го преобразователя 12. Сравнение этих чисел происходит в первой схем 15 сравнения. При равенстве этих чисел с выхода схемы 15 сравнения поступает импульс на первый вход тактового генератора 16 и запрещает его работу. Одновременно с вычитанием происходит счет в первом десятичном счетчике 20, зафиксированное цифровое значение поступает на первый вход второй схемы 21 сравнения, а на второй ее вход поступает цифровое значение калибровочной плсадади с выхода второго регистра 24. При совпадении чисел в первом десятичном счетчике 20 и втором регистре 24 с выхода второй схемы 21 сравнения поступает сигнал на вход второго десятичного счетчика 22 и на второй { установочный ) вход первого десятичного счетчика 20. Таким образом, осуществляется операция деления или получения масштабного коэффициента где А - условное значение разности между начальным фототоком при наличии фигуры калибровочной площади; Б - значение калибровочной площади; . С - масштабный коэффициент. После окончания вычитания в ревер-. сивном счетчике 14, происходит запись величины масштабного коэффициента (формула) с выхода второго десятичного счетчика 22 во второй регистр 24 по первому входу. Записанная величина масштабного коэффициента сохраняется постоянно во втором регистре 24 до конца измерения площади. При измерении площади работа всех функциональных блоков происходит аналогично, как и при измерении эталонной (калибровочной площади с той разницей, что фигура С .эталонной площадью заменяется фигурой с измеряемой площадью, величина начального фототока не измеряется, а используется ее значение, записанное в первом регистре, 13,. масштаб- ный коэффициент также не вычисляется, а используется во втором регистре 24. С помощью счетчика 20, схемы 21сравнения, регистра 24, счетчика 22происходит деление величины разности начального фототока и фототока при наличии фигуры с измеряемой пло щадью на масштабный коэффициент, в результате чего получается велич на измеряемой площади в реальных единицах, которая записывается во втором десятичном счетчике 22 и с него выводится в цифровом виде на блок 23 . реги страции. При измерении площади прозрачных фигур, ограниченных непрозрачным фоном, в первый регистр 13 записывается в качестве начального темно- вой фототок, а при калибровке и измерении площади при помощи, например, переключателя, расположенного в блоке 25 управления, отключается ключевой элемент 18, и включается ключевой элемент 19, врезуль тате чего реверсивный счетчик 14 из режима-вычитания переводится в режим сложения. В остальном измереиие площади происходит аналогично описанному. Кроме того, для iiuBioujenHH точности измерения в устройстве примене на специальная схема включения фотоэлементов - образующих фотоприемную плоскость. Фотоприемная плоскость состоит из пяти фотоэлементов 2-6, причем, для уменьшения погрешности, воз никаюадей за счет неравномерности световогопотока, четыре фотоэлемента 1-4 расположены в вершинах квадрата, образу щего фотоприемную плоскость, а пятый фотоэлемент 5 расположен в центре фотоприемной плоскости и предназначен для коррекции погрешности от рас стояния точечного источника света от поверхности фотоприемника 1. Фотоэлементы 1-4,расположенные в вершинах квадрата, соединены последовательно, а пятый фотоэлемент 5 включен встречно относительно первых .четырех фотоэлементов. Параллельно фотоэлементам 2-6 включены масштабные переменные резисторы 7-11. При удалении фотоприемной плоскости от источника излучения на величину ее стороны масштабные коэффициенты включения фотоэлементов примерно равны единице. Таким образом, устройство обладает более высокой точностью измерения, эа счет автс атизации настройки и калибровки, и измерения, а также за счет применяемого исполнения фотоприемника. Экономический эффект от внедрения одного устройства 10,7 тыс.руб.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПЛОСКИХ ФИГУР, содержащее источник излучения со стабилизатором, фотоприемник я блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точн эсти измерений, оно снабжено аналогоцифровым преобразователем, с оединенным с фотоприемнйком, двумя регистрами, реверсивным счетчиком, двумя схемами сравнения, тактовьам генератором, делителем частоты, двумя ключевыми элементами, двумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифрового преобразователя соединены с фЬтоприемни.ком, первый выход - с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, а второй вход с блоком управления, первая схема сравнения, тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно, выход последнего подключен к первым входам ключевых элементов. выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитаящим входс1ми реверсивного счетчика, синхронизиру|ощий вход которого соединен с блоком управления, входы второй схемы сравнения подключены соответственно к первому десятичному счетчику и второму регистру, а выход - к второму десятичному счетчику и первому-входу первого десятичного счетчики, выход второго десятичного счетчика соединен с первым входом второго регистра и блоком регистрации., выходы блока управления,соединены соответственно с входом тактового генератора, вторым и третьим входами второго регистра, вторыми входами ключевых элементов, входом (Л аналого-цифрового преобразователя и синхронизирующим .входом реверсивного счетчика, второй выход тактового генератора подключен к второму входу первого десятичного счетчика. 2. Устройство по П.1, Ь т л и чающееся тем, что фотоприемник выполнен в виде квгщратной фотоприёмной плоскости, пяти фотоэлементов, расположенных соответственно W is в углах и центре квадрата, и масштабных резисторов, подключенных паргшлельно фотоэлементам, четыре фотоэлеСП СЛ соединены последовательно, а фотоэлемент, расположенный в центре квадрата, включен встречно четырем фотоэлементам, расположенным в углах квадрата.