Фотоимпульсное устройство для измерения размеров изделий Советский патент 1984 года по МПК G01B11/02 

со ю Изобретение относится к измерительной технике, в частности к авто матизации измерений и контроля линейных размеров. Известно фотоимпульсное устрюйст во для измерения ширины полосы в процессе прокатки, содержащее проекционные объективы, зеркала изменения направления лучей, блок сканирования изображений границ контура изделия, выполненный в виде вращакндегося с постоянной угло во скоростью зеркального граненного барабана, два канала фотоэлектрической регистрации, электронньй блок Щ . Недостатки устройства - невысока точность измерения вследствие нелинейности развертки изображения выполняемой блоком сканирования, и конструктивная сложность - обязательное использование двух каналов фотоэлектрической регистрации, так как изображение левой границы контура контролируемого изделия развертывается только на левом фотоприемнике, а изображение правой границы контура - только на правом фотоприёмнике. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является фотоимпул ное устройство для измерения разме ров изделий, содержащее последовательно расположенные объектив, блок сканирования,вьтолненныйв вид установленной с возможностью враще ния системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностя расположенными под углом относител друг друга, фотоприемник.и злектро ный блок обработки сигнала З . В данном устройстве параметры оптической системы, зависящие от требуемых метрологических показате лей и конкретной реализации устрой в.а (уведачение, углы установки зерк и угол между отражающими гранями призмы)выбраны так, что в плоскост изображения получается совмещенное ;изображение в виде одной световой :полосы, ограниченной изображениями противоположных границ изделия и участок двойной освещеннос в центре. Кроме того, в этом устройстве используется лищь один канал фотоэлектрической регистраци Недостаток известного устройства - малая точность измерения 92 вследствие нелинейности развертки изображения, выполняемой блоком сканирования. Цель изобретения - повьппение точности измерения путем устранения нелинейности развертки изображения. Поставленная цель достигается тем, что в фотоимпульсном устройстве для измерения размеров изделий, содержащем последовательно расположенные объектив , блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположенными под углом относительно друг друга, фотоприемник И электронный блок обработки сигнала, оптичёские элементы установлены таким образом, что их отражающие поверхности проходят через ось вращения системы. Для настройки на заданный размер .блок развертки изображения содержит элементы регулировки взаимного положения зеркал, позволяющие изменить : и зафикс,ирЪвать угол между ними. На фиг. 1 изображена схема устройства в случае измерения детали типа вал; на фиг. 2 -.получаемая в плоскости фотоприемника световая полоса и эпюры .импульсов, формируемых при развертке изображения объекта на фотоприемнике. Фотоимпульсное устройство для измерения размеров контролируемого изделия 1 содержит проекционный объектив 2, блок сканировани.й,. состоящий из плоских зеркал 3 и 4, жестко соединенных под углом друг к другу,фотоприемник 5,соединенный с электронным блоком 6 обработки сигнала. Световая поло.са 7 формируется в плоскости светочувствительного слоя фотоприемника. На фиг. 2 обозначено: 8 - эпюра светового импульса и импульса, фототока (соответстненно Д Е иЬ,- ; tj - измеряемая длительность импульса, изменяющаяся пропорционально изменению контролируемого размера; То- длительность импульса, соответствующего зоне двойной освещенности; Т - период развертки; ток срабатывания формирователя импульсов. Устройство работает следующим образом. Контролируемое изделие освещается параллельными пучками света.

3I

с помощь объектива -2 и зеркал 3 и 4 в плоскости изображения, где расположен фотоприемник 5, образуется проекционное изображение объекта в виде световой полосы А.В ггочки А,всопряжены с соответствующими точками а,b объекта)с зоной двойной освещенности в центре. Границы световой полосы соответствуют границам контура детали, поэтому при из,менении размера изделия точки А и В изменяют свое положение., ширина световой полосы изменяется. При увеличении значения размера 01Ь расстояние между .точками А, В изображения объекта уменьшается.

.При вращении спостоянной угловой скоростью вокруг оси О зеркал 3 и 4, жестко соединенных между собой, происходит развертка световой полосы на фотоприемнике 5, вырабатывающем импульсы фототока, по длительности которых электронньй блок 6 обработки сигнала определяет значение контролируемого размера.

Так как линия пересечения отражающих плоскостей зеркал совпадает с осью вращения, то при развертке изображени я все его точки движутся по дугам окружностей, центры которых совпадают с осью вращения зеркал и радиусами, равными кратчайшему расстоянию от оси вращения до изображения соответствующей точки, угловые

32149 4 и линейные скорости движения точек изображения постоянны, что обеспечивает линейность разйертки и пропорциональную зависимость изменения 5 контролируемого .размера аЬ и изменения длительности t, импульса фототока.

.Зеркала 3 и 4 устанавливают под таким углом друг к другу, чтобы JО световые полосы от каждого зеркала в плоскости фотрприемншса частично .накладывались друг на друга, образуя небольшой участок с двойной освещенностью Усредняя часть с двойной штриховкой на световой

15 полосе 7 фиг. 2/, которая необходима для обеспечения неразрывности световой полосы А.-В, чтоповышает надежность работы устройства. Значекие ут ла между зеркалами зависит от конкретных условий - от параметров оптической системы и контролируемого изделия. При сканировании участок с двойной освещенностью дает всплес фототока длительностью i Электронный блок осуществляет измерение длительности на уровне f р меньшем, чем амплитуда основного импульса i; .

В даннЬм устройстве.обеспечивается линейность развертки, при постоянной, скорости вращения узла сканирования, что позволяет повысить точность измерений размеров изделий.

ФОТОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно расположенные объектив, блок сканирования, выполненный в виде установленной с возможностью вращения системы оптических элементов с плоскими отражающими поверхностями, расположениями под углом относительно друг друга, фотоприемник и электронный блок обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оптические элементы устайовлены таким образом, что их отражающие поверхности проходят через ось вращения системы. (Л