Устройство для бесконтактного измерения диаметра изделий Советский патент 1984 года по МПК G01B11/08 

111163

Изобретение относится к измериельной технике и может быть испольовано для бесконтактного измерения иаметра прозрачных и непрозрачных зделий, например стекловолокна, про- 5 олоки.

Известно устройство для, бесконактного измерения диаметра изделий, одержащее оптически связанные исочник света, блок сканирования, фо- О оприемник и блок вычислений ГЛ .

Недостатком данного устройства вляется невозможность измерения диаметра оптически прозрачных изделий, типа стекловолокна..15

Наиболее близким к изобретению ; по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения диаметра изделий, содержащее оптически связанные источник света, блок 20 сканирования, фотоприемник, генератор и индикатор 2 ,

Недостатком известного устройства является ограниченньй диапазон измерения диаметра оптически прозрач- 25 ных изделий. Устройство также не позволяет измерять смещение изделий.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений и расширение функциональных возможностей за счет из- 30 мерения смещения изделий.

I-

Указанная цель достигается тем,

что устройство для бесконтактного измерения диаметра изделий, содержащее оптически связанные источник 35 света, блок сканирования, фотоприемник, генератор и индикатор, снабжено блоком анализа фронтов импульсов, счетчиком, двумя формирователями, элементом ИЛИ, четырьмя регист- 40 рами, блоком вычислений, счетный и установочный входы счетчика подключены соответственно к генератору и первому выходу блока анализа фронтов импульсов, вход которого связан 5

с фотоприемником, выходы счетчика соединены с установочным входом блока анализа фронтов импульсов, синхронизирующим входом блока вычислений и информационными входами 50 регистров, синхроинизующие входы которых подключены соответственно к второму, третьему, пятому выходам блока анализа фронтов импульсов и выходу элемента ИЛИ, входы которого 55 подключены к выходам формирователей, входы которых подключены к четвертому и шестому выходам блока анализа

10 .2

фронтов импульсов, индикатор подключен к выходу блока вычислений, информационные входы которого подключены к выходам четырех регистров.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства при измерении прозрачных и непрозрачных изделий.

Устройство содевжит оптически связанные источник 1 света, выполненный в виде лазера блок 2 сканирования, фотоприемник 3, усилитель 4, вход которого подключен к фотоприемнику 3, блок 5 анализа фронтов импульсов, состоящий из инвертора 6 вход которого подключен к выходу усилителя 4,D -триггера 7, тактовый вход которого подключен к выходу усилителя ,D -триггера 8, информационный и тактовый входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 7 и. выходу инвертора 6, D -триггер 9, информационный и тактовый входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 8 и выходу усилителя 4,0 -триггер 10, информационный и тактовый входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 9 и выходу инвертора 6, D -триггер 11, информационный и тактовый входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 10 и выходу усилителя 4, D -триггер 12, информационньй и тактовый входы которого подключены соответственно к прямому выходу триггера 11 и выходу инверттора 6, формирователи 13 и ТА, входы которых подключены к прямым выходам триггеров 10 и 12, элемент 15 ИЛИ, вькоды которого подключены к . выходам формирователей 13 и 14, генератор 16, счетчик (7, счетный и установочный входы которого подключены соответственно к генератору 16 и инверсному вькоду триггера 7, регистры 18-21, информационные и тактовые входы которых подключены соответственно к выходам счетчика 17, прямым выходам триггеров 8,9 и 11 и элемента 15 ИЛИ, блок 22 вычисления, выполненный в ввдё микропроцессора, информационные входы которого подключены к выходам регистров 18-21, выход переполнения счетчика 17 соединен с установочными входами триггеров 7-12 и синхронизирующи входом блока 22 вычислений, тактовы вход которого подключен к генератор 16, индикатор 23, вход которого под ключен к выходу блока 22 вычислений Измеряется диаметр и смещение изделия 24. Устройство при измерении оптически прозрачных изделий работает сле дующим образом. Луч света, формируемый источником 1 света, развертывается блокЪм 2 сканирования. Теневое изображение изделия 24 преобразуется фотоприемником 3 в видеосигнал, который усиливается усилителем 4. Сформированный усилителем 4 сигнал поступает на вход блока 5 анали за фронтов импуйьсов, в котором он поступает на тактовые входы триггеров 7,9 и 11, а через инвертор 6 на тактовые входы триггеров 8, 10 и 12. Триггеры 7,9 и 11 формируют на прямых выходах 1 при поступлении на-тактовые входы первого, второго третьего положительных фронтов видеосигналов, снимаемого с усилителя 4. Триггеры 8,10 и 12 формируют на прямых выходах t при поступ лении на тактовые входы первого, вт рого и третьего положительных фронтов сигнала, снимаемого с инвертора 6, т.е. на прямых выходах триггеров 7-12 формируется t при формировании с первого по шестой фронтов видеосигнала, снимаемого с усилителя 4. При формировании первого фронта видеосигнала, соответствующего по7 паданию пучков лучей с блока 2 сканирования на фотоприемник 3, перебрасывается триггер 7 (фиг. 2 и 1), выходной сигнал с которого сбрасывает счетчик 17, на счетный вход которого поступают импульсы с генератора 16. При формировании второго фронта ввдеосигнала, соответствующего перв теневой границе изделия 24, перебра сьгаается триггер 8, формируется так товый импульс, поступающий на регис 18, в котором записывается число П| накопившееся в счетчике 17, пропорциональное временному интервалу ui, При формировании второго фронта ввдеосигнала, соответствующего перврй теневой границе пучков лучей,. проходящих через прозрачное изделие 24, перебрасывается триггер 9, формирующий тактовый импульс, поступающий на регистр 19, в котором записывается число Пэ накопившееся в счетчике 17, пропорциональное временному интервалу utn. При формировании третьего фронта видеосигнала, соответствующего второй теневой границе пучков лучей, проходящих через прозрачное изделие 24, перебрасывается триггер 10, формирукнций тактовый импульс, поступающий на регистр 21 через формирователь 13 и элемент 15 ИЛИ. В регистре 21 записывается число т , накопившееся в счетчике 17, пропорциональное временному интервалу ut При формировании четвертого фронта видеосигнала, соответствующего второй теневой границе изделия 24, перебрасывается триггер 11, формирующий тактовый импульс, поступающий на регистр 20, в котором записывается число Пд , накопившееся в счетчике 17, пропорциональное временном интервалу Л14- При формировании пятого фронта видеосигнала, соответствующего уходу пучков лучей из поля зрения фотоприемника 4, перебрасывается триггер 12, формирующий тактовьй импульс, поступающий на регистр 21, в котором записывается число п , накопив-шееся в счетчике 17, пропорциональное временному интервалу Д . После переполнения счетчика 17 на его выходе формируется импульс, сбрасывающий триггеры 7-12 в исходное нулевое состояние. Импульс сброса также поступает на синхронизирующий . вход блока 22 вычислений. При измерении оптически непрозрачных изделий (фиг. 3) в регистре 18 накапливается результат, пропорциональный , в регистре 19 пропорциональный в регистре 21- пропорциональный ut . Содержимое регистра 20 остается равным нул$, так как в видеосигнале, снимаемом с фотоприемника 4, отсутствует пятый фронт. При поступлении импульса сброса со счетчика 14 на синхронизирующий вход блока 22 вычислений он анализирует число, записанное в регистре 20.

Если число, записанное в регистр 20 равно нулю, т.е. измеряемое изделие 24 непрозрачно, то вычисление диаметра d и смещение X из изделия 24 относительно центра фотоприемника 4 производится согласно выражениям

d « п - п, ;

2 1

где п«, п., п - числа, записанные в регистры 21, 19 в регистры 21 19 и 18.

Если число, записанное в регистр 20, не равно нулю, т.е. измеряемое изделие 24 оптически прозрачно, то вычисления производятся согласно вьфажения|4.

d п - ft X « nj - п - п,

где Пу,Пц,п - числа, записанные в регистры 21, 20 и 18.

Результаты вычисления индицируются индикатором 23.

Использование предложенного устройства позволяет измерять оптически прозрачные и непрозрачные изделия в широком диапазоне изменения диаметра, а также йсуществлять измерение смещения изделий, что дает возможность расширить функциональные возможности устройства и использовать его не только в системах контроля, но и в системах автоматичского регулирования различных техпроцессов.

(риг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ИЗДЕЛИЙ, содержащее оптически связанные источник света, блок сканирования, фотоприемник, генератор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и расширения функциональных возможностей за счет измерения смещения изделий, оно снабжено блоком анализа, фронтов импульсов, счетчиком, двумя формирователями, элементом ИЛИ, четырьмя регистрами, блоком вычислений, счетный и установочный входы счетчика подключены соответственно к генератору и первому выходу блока анализа фронтов импульсов, вход которого связан с фотоприемником, выходы счетчика соединены с установочным входом блока анализа фронтов импульсов, синхронизируюи им входом блока вычислений и информационными входами регистров, синхронизирующие входы которых подключены соответственно к второму, третьему, пятому выходам блока анализа фронтов импульсов и выходу элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам сл формирователей, входы которых подключены к четвертому и шестому выходам блока анализа фронтов импульсов, индикатор подключен к вЫходу блока вьмислений, информационные входы которого подключены к выходам четырех регистров. 9 :о