Устройство для измерения линейных размеров прозрачных и полупрозрачных тел Советский патент 1985 года по МПК G01B21/02 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения ширины плоских прозрачных или полупрозрачных тел, например пластин слюды в слюдоперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображено устройство со схемой обработки сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы напряже НИИ.

Устройство содержит источник 1 направленного излучения (лазер), узел 2 развертки, цилиндрическую линзу 3, оптический фазоинвертор 4, состоящий из полупрозрачного зеркала 5, зеркала 6 и двух цилиндрических линз 7, две фокусирующие линзы 8 и 9, два фотоприемника 10 и 11, два усилителя 12 и 13, одновибратор 14, трехвходовую схему 15 совпадений, два Tpifrrepa 16 и 17, генератор 18, схему 19 удвоения частоты, двухвходовую схему 20 совпадений, три логические схемы И 21-23 и логическую схему ИЛИ 24, составляющие логический блок 25 коммутации импульсов заполнения, счетчик 26. Измеряемый объект 27 помещается между оптическим фазоинвертором 4 и фокусирующими линзами 8 и 9.

Источник 1 излучения, узел 2 развертки, цилиндрическая линза 3, оптический фазоинвертор 4 и фотоприемники 10 и 11 оптически связаны между собой. Выходы первого и второго фотоприемников 10 и 11 соединены соответственно с входами первого и второго усилителей 12 и 13, выходы первого и второго усилителей 12 и 13 соединены соответственно с входами установки нуля первого и второго триггеров 16 и 17, а также первым и вторым входами трехвходовой схемы 15 совпадений, инверсный выход которой соединен через одновибратор 14 с ее третьим входом, входами установки единицы триггеров 16 и 1.7 и установочным входом счетчика 26 импульсов, выходы первого и второго триггеров 16 и 17 соединены соответственно с первыми и вторыми входами логического блока 25 и двухвходовой схемы 20 совпа дений, инверсный выход которой сое5382

динен с третьим входом логического блока 23, выход генератора 18 импульсов соединен с четвертым входом и через схему 19 удвоения частоты с пятым входом логического блока 25, выход которого соединен со счетным входом счетчика 26, выход счетчика является выходом устройства, причем входы логической схемы ИЛИ 24 соединены с выходами логических схем И 21-23, первый вход логической схемы И 21 соединен с первым входом логической схемы И 22 и является первым входом логического блока 25,

первый вход логической схемы И 23 соединен с вторым входом логической схемы И 22 и является вторым входом логического блока 25, второй и третий входы логической схемы И 21 соединены соответственно с вторым и третьим входами логической схемы И 23 и являются третьим и четвертым входами логического блока 25, третий вход логической схемы И 22

является пятым входом логического блока 25, и его выходом служит выход логической схемы ИЛИ 24.

Устройство работает следующим

образом.

Луч источника 1 направленного излучения поступает на одно из зеркал узла 2 разверткиJ которое при вращении разворачивает луч в плоскости. Проходя через линзу 3, луч преобразуется в световую полосу с параллельным ходом лучей. Далее, проходя через измеряемый объект 27 и линзу 9, все лучи сходятся в фокусе линзы 9, где расположен зрачок фотоприемника 11. Часть светового потока после цилиндрической линзы 3 ответвляется через оптический фазоинвертор 4, где луч, дважды отражаясь от полупрозрачного зеркала 5 и зеркала 6, проходит через две цилиндрические линзы 7, которые инвертируют его фазу сканирования. Далее этот луч пересекает плоскость

хода основного луча по линии сканирования им измеряемого объекта 27 и фокусируется линзой 8 на фотоприемник 10. В результате такой конструкции образуются два луча,

которые синхронно двигаются навстречу друг другу (встречное сканирование) и прощупывают противоположные края измеряемого объекта 27. FIpH разворачннании двух оптических лучей в зоне сканирования они засвечивают фотоприемники Ю и 1 1. Си налы с фотоприемников усиливаются уси телями 12 и 13, на выходе которых появ ляются уровни напряжения в виде лог ческих единиц (диаграммы 1 и 2 на фиг. 2). На входах трехвходовой схе мы 15 совпадений появляются три 1 - две с усилителей 12 и 13 и с одновибратора. Схема 15 совпадений срабатывает (диаграмма 3) и производит следующие действия: ставит Т1зиггер 16 и 17 в 1, стирает предыдущую информацию в счетчике 26, записывает в нем определениое число, пропорциональное ширине сканирования, и запускает одновибратор 14, который тут же возвращает схему 15 в исходное состояние . В момент, когда какой-либо фотоприемник затеняется краем измеряемо го объекта 27, на выходе одного из усилителей происходит спад уровня напряжения, которым опрокинется в О соответствующий триггер 16 и 17 (диаграммы 5 и 6). Вторым краем измеряемого объекта 27 затеняетс второй фотоприемник, соответственно опрокидывается второй триггер. Сигнал помехи от любого внутреннего дефекта не изменяет дальнейщего состояния триггеров. В первьШ момент, когда тригГеры 16 и 17 стоят в 1, схема 20 совпадений блокирует схемы И 21 и 23. В результате импульсы стабильной частоты с генератора через схему 19 удвоения частоты и логические схемы 22 и 24 проходят на вход вычитающего счетчика 26 (диаграмма 7) . Во второй момент, когда один из триггеров 16 и 17 опрокидывается в О, схемы 20 и 22 блокируются, и импульсы напрямую с генератора 18 либо через схему 21, либо 23, снова поступают на вход счетчика 26. В третий момент, когда второй триггер опрокинется в О, схемы 20-23 блокируются, поступление импульсов в счетчик прекращается. Таким образом, при сканировании до первого края измеряемого объекта импульсы на вход вычитающего счетчика с записанным в нем ранее числом проходят с частотой, вдвое большей частоты генератора, а с момента фиксирования первого края одним лучом до фиксирования края измеряемого объекта вторым лучом импульсы поступают с частотой генератора. В результате вычитания в счетчике остается число, пропорциональное ширине измеряемого объекта в каждой строке сканирования.

11

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЖНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПРОЗРАЧНЫХ ИЛИ ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ ТЕЛ, включающее оптически связанные источник направленного излучения, узел развертки, цилиндрическую линзу, фокусирующую линзу и фотоприемник, а также усилитель, соединенный с ним генератор импульсов заполнения и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьвнения точности измерений, оно снабжено оптическим фазоинвертором, установленным после цилиндрической линзы, второй фокусирующей линзой и вторым фотоприемником, оптически связанными с источником направленного излучения, вторым усилителем, первым и вторым триггерами, схемой удвоения частоты, трехвходовой схемой совпадений, одновибратором, двухвходовой схемой совпадений и логическим блоком коммутации импульсов заполнения, причем выход второго фотоприемника соединен с входом второго усилителя, выходы первого и второго усилителей соединены соответственно с входами установки нуля первого и второго триггеров и первым и вторым входами трехвходовой схемы совпадений, инверсный выход которой соединен через одновибратор с ее третьим входом, входами установки единицы триггеров и установочным входом счет(Л чика импульсов, выхода первого и второго триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока и двухвходовой схемы совпадений, инверсный выход которой соединен с третьим входом логического блока, выход генератора 00 импульсов заполнения соединен с 00 четвертым входом и через схему сд удвоения частоты с пятым входом логического блока, выход которого со 00 соединен со счетным входом счетчика, выход счетчика является выходом устройства.