Способ измерения размера или положения объекта Советский патент 1984 года по МПК G01B11/02 

2, Способ по п.1,отличающ и и с я тем, что величину смещения каждого дополнительного изображения от предьщущего выбирают из зависимости .4 (nt 2b(S-fL),

где Л - величина смещения дополнительного изображения от предьщущего изображения;110698

номер дополнительного изображения;

ширина метки шкалы в направлении измерения; размер зоны нечувствительности шкалы (расстояние между соседними метками шкалы) ; целое число.

1.. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРА ИЛИ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, заключающийся в том, что создают световое или теневое изображение объекта, анализируют его при помощи дискретной шкалы по числу .или координатам меток этой шкалы, накрытых изображением, и определяют измеряемую величину, о т л и ч.а ю щи йен тем, что, с целью повьш1ения точности измерения и упрощения способа, формируют по меньшей мере два изображения объекта, одно Из которых принимают за основное, а другие - за дополнительные, смещают дополнительное изображение относительно предьщущего на величину, превышающую целевое число делений шкалы, измеряют все изображения и по результатам всех измерений определяют измеряемую величину. (О О со 00 О5

Изобретение относится к измери.тельной технике, и именно к способам автоматического бесконтактного измерения размеров или Положения объектов . Известен способ измерения размера или положения объекта, заключающийся В ToMj что создают световое или тене вое изображение объекта, анализируют его при помощи дискретной шкалы и по числу или координатам меток шкалы накрытых изображением, определяют из меряемую величину 1 . . Точность измерения данньм способо ограничена разрешающей способностью дискретной шкапы. Кроме того, по- скольку анализируемое изображение 1 асполагается на указанной шкале случайным образом, для его обнаружения необходимо чтобы изображение было больше зоны нечувствительности дискретной шкалы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения размера или положеНИИ объекта, заключающийся в том, что создают световое или теневое изо бражение объекта, анализируют его При помощи дискретной шкалы по числу или координатам меток этой шкалы, накрытьпс изображением и определяют измеряемую величину 2. В известном способе дискретную шкалу поворачивают относительно исследуемого изображения на некоторый угол, измеряют его и используют эту величину для вычисления результата. Указанный поворот позволяет умень шить зону нечувствительности дискретной шкалы, однако усложняет способ и вносит дополнительные погрешности, связанные с выполнением дополнительных операций и вычислениями, в которых используют дополнительные приближенные исходные данные. Таким образом, известный способ Имеет низкую точность измерения и является сложным. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения и упрощение способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения размера или положения объекта, заключающемуся в том, что создают световое или теневое изображение объекта, анализируют его при помощи дискретной шкалы по числу или координатам Меток этой шкалы, накрытых изображением, и определяют измеряемую величину, формируют по меньшей мере два изображения объекта, одно из которых принимают за основное, а другие - за дополнительные, смещают дополнительное изображение относительно предыдущего на величину, превьшающую целое число делений шкалы, измеряют все изображения и по результатам всех измерений определяют измеряемую величину. Величину смещения каждого дополнительного изображения от предьщущего выбирают из зависимости Л. (nt 2-)(S+L) где Д - величина смещения дополнительного изображения от препьшущего изображения; i - Номер дополнительного изображения;S - ширина метки шкалы в направлении измерения; L - размер зоны нечувствительности шкалы (расстояние между соседними метками шкалы); п - целое число. На чертеже изображена схема, пояс няющая способ измерения размера или положения объекта. Излучение после взаимодействия с объектом спроектировано в виде, например, светового пятна 1 на дискрет ную шкалу 2. В качестве дискретной шкалы могут быть использованы: матри ца фотоэлементов, линейка ПЗС, сканистр, видикон и т.п. Возможность использования в качес ве дискретной шкалы позиционно-чувст вительных фотоприемников на основе сплошных структур определяется ограниченной их разрешающей способностью непрерывное перемещение светового пя на по такому фотоприемнику вызывает дискретное изменение его выходного сигнала. Таким образом, любой из упомянутых выше фотоприемников можно представить в виде измерительной дискрет ной шкалы. Допустим, что измеряемый параметр объекта определяется положением или размером пятна 1 в направлении Y. Пятно 1 в направлении Y накрыло метки 3 и 4 и частично метку 5 шкалы 2 На шкалу 2 спроектированы также, например, два дополнительных пятна 6 и 7, размеры которых равны размерам пятна 1. Первое дополнительное пятно 6 смешено относительно пятна в направлении Y на величину (n+2v(S+L) и накрыло метки 8 и 9 и частично метку 10. Число п выбирают таким, чтобы пятна 1 и 6 не пере секались, например, . Второе дополнительное пятно 7 смещено относи тельно предьщущего, первого дополни тельного пятна 6 на величину (п+2 (S+L) и накрьто почти полноетью метки 11-13. Сумма величин S и L представляет собой цену деления дискретной шкалы 2. Следовательно, пятно 6 смещен относительно пятна 1 на половину цены деления, и пятно 7 относительно пятна 6 - на четверть цены делен шкалы. Вычисляют значение величины измеряемого размера. Поскольку пятно 1 накрыло две ме ки, его диаметр d (при условии, что метку считают накрытой тогда, когда накрыто 100% ее поверхности) можно определить из следующего двойного неравенства: 4(S+L)(S+L)-L. При этом ошибка измерения равна половине разности меящу наибольшими и наименьшими значениями d: с ±(S+L). Пятно 6 сдвинуто относительно пятна 1 на половину цены деления 2 (S+L). Тем не менее результат измерения пятна 6 не изменится: оно также накрыло только две метки. Очевидно, что размер d не мог быть ни максимальным, ни минимальным, поскольку в обоих случаях произошло бы изменение числа накрытых меток. Следовательно, можно записать следующее двойное неравенство: 4(S+L)-L -24s+L)(S+L)-LJ + +2(S+L) 3,5(S+L),5(S+L)-L. (1) В результате ошибка измерения уменьшилась вдвое: (t2-(S+L). Допустим, что пятно 7 сдвинуто относительно пятна 6 на четверть цены деления и накрыло три метки. Для пятна 7 можно записать следующее двойное неравенство: 5(S+L)(S+L)-L . (2) Пересечение неравенств (1) и (2) дает неравенство 3,5(S+L)(S+L)-L. В результате ошибка измерения оказывается равной cA2 i24S+L). Значение величины измеряемого размера может быть также вычислено при помощи следующего уравнения: ( V HS 4-2L- 1 ). 4S.L) , + 2 где d - искомый результат измерения К - количество дополнительных изображений; т - наименьшее количество меток шкалы, накрытых одним изображением;mj - наибольшее количество меток шкалы, накрытых одним Изобра жением; геометрический рйзмер одной метки шкалы в направлении из мерения; размер зоны нечувствительнос ти шкалы (расстояние между с седними метками шкалы); номер дополнительного изобра жения; А - множество номеров изображени накрывших по т меток, за ис лючениеМ младшего номера; 6 - множество номеров изображени накрывших по т. Меток младшего за включением номера. Для приведенного выше примера получают ,25(S+L)-Li22 (S+L), где 1 2 -i (2+3+2) (S+L)-2L-2 (S+L)J 3,25(S+L)-L. Из рассмотренного примера видно, что наличие Двух дополнительных определенным образом расположенных изображений позволило уменьшить ошибку измерения в четьфе раза. Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерейия и упростить способ. 1ТовьШ1еиие точности измерений обеспечивается за счет того, что измеряют несколько одинаковых изображений, определенным образом расположенных относительно фotoпpиeмникa, сравнивают результаты измерений, которые могут быть Kak одинаковыми, так и неодинаковыми, rto в обоих случаях логическая обработка поЛу11енной инфорйации обеспечивает уменьшение ошибки измерения. Упрощение способа обеспечивается за счет замены ряДа сравнительно сложных операций, вносящих дополнительные ошибки в результат измерения, многократньм повторением оДНой и той же операции и сравнением Полученных результатов.