Устройство для дистанционного измерения размеров объекта Советский патент 1984 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для контроля размеров накал ных тел в технологических процесса например поковок в радиально-ковочн машине. Известно устройство для дистанци онного -измерения размеров объекта, содержащее телевизионный датчик и электронный блок OJ Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для дистанционного измер ния размеров объекта, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля - с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика 2j . Недостатком известных устройств является низкая точность измерения. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается те что устройство для дистанционного измерения размеров объекта, содержа щее телевизионный датчик, формирова тель сигнала и импульсньш модулятор электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входо с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля - с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, снабжено системой, расположенной перед объек тквом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси ;объектива датчика, а другая укрепле на на оптической оси объектива дат:чика с возможностью перемещения в ;направлении, перпендикулярном оптической оси. На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема предлагаемого устройства для измерения размеров объекта; на фиг. 2 - ход лучей и изображения на катоде без системы, состоящей из двух оптически сопряженных призм; н фиг, 3 - то же, на фотокатоде при введении зеркальных призм. Устройство содержит телевизонный датчик 1 и электрически связанные с ним и между собой импульсный модулятор 2, видеоконтрольный блок 3, формирователь 4 сигнала, счетчик 5, систему, расположенную перед объективом датчика 1 и состоящей из двух оптически сопряженных призм 6 и 7, одна из которых 6 :укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси объектива датчика, а другая 7 укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения и направлении, перпендикулярном оптической оси. Счетчик 5 соединен счетным входом с выходом формирователя 4 сигнала, вход установки .нуля счетчика 5 соединен с выходом импульсного модулятора 2, а входы видеоконтрольного блока 3, формирователя 4 сигнала и импульсного модулятора 2-е выходом телевизионного датчика 1. Устройство работает следующим образом. На объект 8, например раскаленное тело, у которого требуется измерить вертикальный размер Н (фиг.2), наводится телевизионный датчик 1 так, чтобы изображение объекта 8 на экране видеоконтрольного блока 3 размером h фиг.2 было четким, контрастным и устойчивым. При необходимости используются светофильтры (не показаны). Если электрический луч при развертке по данной строке не попадает на изображение объекта, на выходе формирователя 4 сигнала нет (логический нуль). Если луч попадает на изображение объекта 8, в строке появляется импульсный видеосигнал с большой амплитудой и на выходе формирователя 4 сигнала логическая единица. Таким образом, каждой строке растра телевизионного датчика 1, находящегося на изображении объекта 8, соответствует единичный сигнал на выходе формирователя 4 сигнала, а всем строкам, не попадающим на изображение объекта нулевой сигнал на выходе формирователя 4 сигнала. Счетчик 5 открывается импульсным модулятором 2 и подсчитывает количество импульсов с выхода формирователя 4 сигнаша. в течение одного кадра. Число импульсов Ь, занесенное в счетчик 5 за один кадр, определяет размер Н. 3 . Двоичный код этого числа b появляется на выходе счетчика 5. Измерение размера Н производится в два приема. Сначала при отведенной при ме 7 определяется число Ь, соответ ствующее размеру Н на расстоянии L Затем вводится призма 7 и производ ся измерение размера Н при увеличи шейся оптической длине лучей на /ftL 2 а. При этом изображение на фотокатоде изменяется и принимает размер h, а число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 - Ь. Размер изображения Н определяется формуfm(b-b ) (1) где 2а - увеличение оптической длины лучей, соответству ющее uL; f - фокусное расстояние объе тива j m - число строк развертки, приходящееся на 1 мм изображения h (h ); f,m,a - величины постоянные. Кроме того, величину а можно вы рать из условия и тогда формула (1) для вычисления Н упрощается и принимает вид Н - Ъ-Ь Увеличение оптической длины лучей при введении подвижной призмы происходит за счет того, что лучи от объекта 8 отражаются зеркальной гранью призмы 7 со стороны объекта 8 на зеркальную грань неподвижной призмы 6, находящейся на расстояни от подвижной призмы 7. Отразившись дважды на зеркальных поверхностях неподвижной призмы 6, лучи направ74ляются на отражающую поверхность подвижной призмы 7 со стороны объектива телевизионного датчика 1. Формулу (I) для подсчета Н можно получить из следующих соображений. Из фиг. 2 следует, что изображение h размера Н при расстоянии L, изображение h того же размера Н при расстоянии L + & L и фокусное расстояние f связаны соотношением „ UL h . h .r/v « -Г() В свою очередь подсчитанные счетчиком 5 числа Ь, Ъ связаны с размерами h, h соотношением Ь mh, b mh . (5) Найдя h и h из (5) и подставив их в (4) , а также и L 2а, получаем формулу (1 . Формулы (l) или (З) и используются для подсчета Н. Подсчет может быть легко автоматизирован и результ тат используется в автоматизированной системе управления. Из формулы (1) или (3) вытекает, что измерение размера Н не зависит от расстояния L. Следовательноj измерение размера может быть произведена точно при неизвестном расстоянии L. Размер телевизионного изображения измеряемого размера определяется величиной расстояния телевизионного датчика 1 от объекта 8. Предлагаемое устройство позволяет простыми средствами исключить погрешность, обусловленную изменением расстояния. Кроме того, для дистанционного измерения размеров при помощи устройства расстояние от объектива до объекта не влияет на результат измерения, поэтому изобретение позволяет производить дистанционное измерение размеров с высокой точностю в условиях высокой темперу туры, интенсивного искрения.

AL

Фцг..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено системой, расположенной перед объективом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена, ; неподвижно и смещена относительно ойтической оси объектива датчика, а .другая укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения в направлении, перпенди- § кулярном оптической оси. (Л иг,1

Фии