Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб Советский патент 1986 года по МПК G01B21/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения внешнего и внутреннего диаметров прозрачных труб в процессе их изго- товления.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности от нестабильности движения ослабителя светового пучка.

На фиг.1 изображена схема устройства для осуществления способа, на фиг.2 - схема, поясняющая способi на фиг.З - график зависимости интенсивности коллимированного светового пучка от положения ослабления во времени и временные диаграммы сигналов, формируемых устройством; на фиг.4 - схема формирования пульсаций освещенности совмещенных мультиплициро- ванных световых лучей.

Устройство содержит лазер 1, систему зеркал 2-А, зеркало 3 в которой выполнено полупрозрачным, светодели- тельньй кубик 5, призму 6, коллима- тор 7, в световой лучок которого помещается контролируемая труба 8, фотоприемник 9, усилитель-формирователь 10, соединенньй с ним, подвижный ослабитель 11, линзу 12, в фокал ной плоскости которой установлена дифракционная решетка 13, жестко связанная с ослабителем 11, соединенные последовательно фотоприемник 14, усилитель 15 и электронный блок 16 обработки выходных сигналов.

Способ осуществляют следующим образом.

Световой луч от лазера 1 зеркалом 2 направляют на полупрозрачное зеркало 3, которым делят световой луч на две части, образуя два оптических канала измерения, один из которых (основной) предназначен для формирования интервалов времени, про порциональнь1х значениям внешнего и внутреннего диаметров контролируемой трубы 8, другой (дополнительный) - для формирования импульсов заполнения с периодом следования, пропорциональным скорости смещения ослабителя светового пучка.

Одну из частей светового луча от зеркала 3 устройством 7 коллимируют до поперечного сечения, большего по значению внешнего диаметра трубы 8, геометрическая ось которой перпендикулярна направлению распространения света. При освещении трубы 8 колли

,

о

jj 20

5 д

5

(О

5

0

5

мированным световым пучком на вход фотоприемника 9 попадает рассеянное излучение. Рассеяние света происходит в точках А, В, С и D поверхности трубы 8 (фиг.2).

С целью определения расстояний между точками А и D, В и С, соответствующих внешнему и внутреннему диаметрам трубы 8, в коллимированный пучок вводят ослабитель 11, предварительно жестко связанный с дифракционной решеткой 13. При движении ослабителя в моменты времени t, t, t, t происходит измерение интенсивности попадающего на вход фотоприемника 9 рассеянного излучения (фиг.З), Значения t , t, t и t, соответствуют четырем положениям ослабителя 11, при которых перекрываются части I, II, III и IV светового пучка (фиг.2).

Изменение интенсивности 3 при указанных положениях ослабителя 11 регистрируют фотоприемником 9, а блоком 10 формируют четьфе импульса 17-20 (фиг.З), последовательно поступающие в злектроНньй блок 16, где измеряются заполняемые импульсами 21 интервалы 22 и 23 времени.

Другую часть светового луча от зеркала 3 зеркалом 4 направляют на систему из светоделительного кубика 5 и подвижной призмы 6, формирующую из луча 24 два параллельных луча 25 и 26 (фиг.1 и 4). Лучи 25 и 26 фокусируют линзой -12 и мультиплихщ- руют установленной в фокальной плоскости линзы дифракционной решеткой 13 (сечение 27 на фиг.4). Изменяя расстояние между лучами 25 и 26 смещением 6, добиваются совмещения изображений +1 и -1 порядка, сформированных решеткой 13 соответственно от луча 25 и луча 26 (сечение 28). Совмещенные лучи при этом распространяются в направлении, совпадающем с главной оптической осью линзы 12.

При смещении решетки 13, жестко связанной с ослабителем 11, разность фаз совмещенных лз чей периодически изменяется от О до и ановь достигает О, При этом освещенность результирующего изображения в плоскости фотоприемника 14 соответственно либо возрастает, либо достигает минимума (сечения 28-30).

Из пульсаций освещенности совмещенных изображений, регистрируемых

фотоприемником 14, усилителем 15 формируют импульсы 21 заполнения (фиг.З), поступающие в.блок 16. В электронном блоке 16 импульсами 21 заполняют интервалы 22 и 23 времени и по их числу определяют значения внутреннего.и внешнего диаметров контролируемой трубы 8.

Частота следования импульсов 21 заполнения определяется скоростью смещения ослабителя 11 и периодом дифракционной решетки 13 (величиной постоянной). Количество же импульсов 21 при измерении интервалов 22 и 23 времени зависит от пути, пройденного ослабителем 11, и не зависит от закона изменения скорости смещения ослабителя, т.е. не зависит от того, смещался ли ослабитель равномерно, с ускорением или с длительными остановками, что и позволяет по сравнению с известным устройством повысить точность измерения.

Формула изобретения

Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб, заключающийся в том, что на контролируемую трубу в плоскости, перпендикулярной ее геометрической оси, направляют световой луч, коллимированньй до по

223038

перечного сечения, большего внешнего диаметра трубы, вводят в световой пучок ослабитель, регистрируют его положения, соответствующие изменениям интенсивности рассеянного на поверхности трубы светового пучка в точках, лежащих на линии пересечения трубы с плоскостью падения колли- мированного светового пучка, регистIQ рируют интервалы времени между первым и четвертым, вторым и третьим изменениями интенсивности рассеянного света, соответствующими границам внешнего и внутреннего диаметров

15 контролируемой трубы, о т л и ч а -

20

25

30

ю щ И и С я тем, что, с целью повышения точности измерения, с ослабителем жестко связывают дифракционную решетку, фокусируют на нее два параллельных световых луча, изменением расстояния между которыми добиваются совмещения близлежащих изображений мультиплицированных дифракционной решеткой соответственно от первого и второго луча, и при смещении ослабителя регистрируют освещенность совмещенных изображений, пульсации которой регистрируют и используют в качестве импульсов заполнения зарегистрированных интервалов времени, по числу импульсов определяют внешний и внутренний диаметры контролируемой трубы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внешнего и внутреннего диаметров прозрачных труб в процессе их изготовления. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешности от нестабильности движения ослабителя. В устройстве, реали- зукнцем способ, имеются два оптических канала, один из которых предназначен для формирования интервалов времени, пропорциональных значениям внутреннего и внешнего диаметров труб, другой - для формирования импульсов заполнения с периодом следования, пропорциональным скорости смещения ослабителя светового луча. Изменение периода следования импульсов заполнения регистрируется с помощью дифракционной решетки, установленной в другом оптическом канале и связанной с ослабителем. При этом два луча направляют на решетку, получают совмещения изображений, мультиплицированных решеткой, и регистрируют пульсации освещенности при смещении изображений за счет движения ослабителя. 4 ил. (Л § кэ N5 СО О со 00

12 . /J,

Фиг. 1

Фт.г

I

t n n n

I I tl

1MiHinitimniiimiHnnii

miniiiiii

Z2

pn. f 4 -I t |H{IHIIIIII|j|lllllltil .

фиг 3

Составитель Е.Глазкова Редактор А.Ворович Техред о.Сопко Корректор В.Бутяга

Заказ 17С)0/42 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного кo штeтa СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

,

ФиъЛ