Устройство для измерения размеров Советский патент 1986 года по МПК G01B21/02 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован при бесконтактных измерениях размеров, в частности, в системах технического зрения. Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей. На фиг,1 представлена блок-схема устройства для измерения размеров; на фиг.2 - блок-схема программного контроллера; на фиг.З - схема блока управления. Устройство для измерения размеров содержит генератор 1 импульсов, матрицу 2 фотоэлементов, блок 3 ступенчатого изменения напряжения, компараторы A-1...4-N, число которых равно числу столбцов матрицы 2, элементы И 5-1...5-N, счетчик 6 выбора строки матрицы 2 фотоэлементов, датчик 7 стартовых импульсов, элемент И-НЕ 8, двоичные счетчики 9-1,..9-N, программный контроллер 10, триггер 11, магистральный мультиплексор 12, магистраль 13 данных программного контроллера 10 соединена с первым входом-выходом устройства, адресная магистраль 1 программного контрол- лера 10 соединена с вторым входомвыходом устройства, третий вход прог раммного контроллера 10 соединен с входом 15 устройства, первый выход прогргшмного контроллера 10 соединен с выходом 16 устройства. Программный контроллер 10 содержит запоминающий узел (ЗУ) 17 микро программ, универсальный микропроцессор 18, инкрементный микропроцессор 19, элемент И-ИЛИ-НЕ 20, оперативный запоминающий узел 21, универсальный магистральный коммутатор 22, блок 23 управления, блок 24 синхрониза1Ц1и,, вторые входы элемента И-ИЛИ НЕ 20 соединены с первым 25 и вторым 26 входами программного контроллера 10 первый выход 27 блока 23 управления является вторым выходом программного контроллера 10, второй выход 28 блок 23 управления является третьим выходе программного контроллера 10. Блок 23 управления содержит первы 29 и второй 30 элементы НЕ, первый 3 второй 32, третий 33 элементы И-НЕ, триггер 34, первый 35, второй 36 элементы И, выход триггера 34 нен с третьим выходом 37 блока 23 управления, выходы первого 35 и второго 36 элементов И соединены соответственно с первым 27 и вторым 28 выходами блока 23 управления, вход первого элемента НЕ 29 является вторым входом блока 23 управления и выходом 16 устройства, вторые входы первого 35 и второго 36 элементов И соединены соответственно с третьим 38 и четвертым 39 входами блока 23 управления, вторые входы второго 32 и третьего 33 элементов И--НЕ соединены соответственно с шестым 40 и пятым 41 входами блока 23 управления, вход второго элемента НЕ 30 соединен с первым входом 42 блока 23 управления; второй вход первого элемента И-НЕ 31 соединен с седьмым входом 43 блока 23 управлейия,,ВЫХОД третьего элемента И-НЕ 33 соединен с четвертым выходом 44 блока 23 управления. Устройство для измерения размеров работает следующим образом. В исходном состоянии на втором выходе триггера 11 уровень логического О, элемент И-НЕ 8 заблокирован, программный контроллер 10 находится в режиме ож щания сигнала (вход 25) с датчика 7 стартовых импульсов. При поступлении сигнала (вход 25) с датчика 7 стартовых ш- пульсов счетчик 6 выбора строки устанавливается в нулевое состояние, при котором его выход подключается к первой строке матрицы 2 фотоэлементов. При этом на вторых входах компараторов 4-1...4-N устанавливаются сигналы, пропорциональные площади затемнения соответствующих фотоэлементов первой строки матрицы 2.. По сигналу (вход 25) датчика стартовых импульсов программный контроллер 10 вырабатывае г импульс на выходе 27, по которому двоичные счетчики 9-1.. .9-N устанавливаются в О., затем программный контроллер 10 вьфабатывает импульс на выходе блока 23, по которому перебрасывается триггер 11, после чего сигналы с генератора 1 импульсов через элемент И-НЕ 8 поступают на вторые входы элементов /И 5-1... 5-N и вход блока 3 ступенчатого изменения напряжения, который вырабатывает опорные напряжения, поступающие на вторые входы компараторов 4-t...4-N таким образом, чтобы при полном освещении фотоэлементов матрицы 2 на вдаоде компараторов 4-1 0..4-N в исходном состойнии был уровень логического О, а на выходах 31 компараторов 4-1,.,4-N соответствущих частично или полностью затемненных фотоэлементов матрицы 2 - уровен логической 1, Переключение последних компараторов 4-1,,.4-N произойдет, когда опорное напряжение с выхода блока 3 ступенчатого изменения превысит или сравняется с напряжением с соответствующих фотоэлементов матрищ 1 2. Таким образом, на выходы счетчика 9-1,,,9-N через элементы И 5-1..,5-N поступает число импульсов, соответствующее степени затемнения соответствующих фото.элементов выбранной строки матрицы 2, При исчерпании ступеней напряжени блока 3 сигналом с его выхода перебрасывается триггер 11, сигнал с выхода которого поступает на вход 26 программного контроллера 10, Програм мный контроллер 10 производит считывание содержимого счетчика 6 выбора строки и двоичных счетчиков 9-1,,, 9-N путем изменения кода на адресной магистрали 14, подаваемого на адресный вход магистрального мультиплексо ра 12, при этом содержимое соответствующего счетчика 6, 9-1.,.9-N поступает по магистрали 13 данных на вход программного контроллера 10, По окончании считьшания программный контроллер 10 последовательно вырабатьшает импульсы на первом 27, втором 28 выходах, которые, в свою очередь, сбрасьюают в О счетчики 9-1.,,9-N, и перебрасьшает триггер 11 соответственно. Сигналом с второ. го выхода триггера 11 счетчик 6 выбора устанавливается в состояние, соответствующее подключению второй строки матрицы 2 фотоэлементов. Дал цикл повторяется. В процессе накопления информации в счетчиках 9-1,., 9-N программньм контроллер 10 произ водит обработку принятой информации После считывания информации с послед ней строки матрицы 2 фотоэлементов программный контроллер 10 вычисляет требуемые размеры, Вычисление производится в четыре этапа: определение параметров функций, которые описьшают проекции контура измеряемого объекта в прямоугольной системе координат, в соответствии с площадями затемнения фотоэлементов матрицы 2| вычисление координат то04чек центра проекции, углов и т.п,; вычисление размеров проекции; вычисление размеров с учетом масштабньж коэффициентов. По окончании вычислений программный контроллер 10 передает информацию во внешние устройства, например в схему контрольного автомата или на индикацию. При этом информа1р1я на адресной магистрали 14, являющейся вторым входом-выходом устройства, определяет приемник информации, а информация на магистрали 13 данных, являющейся первым входом-выходом Зстройства, характеризует количественное (например, размер) или качественное (например, годная, брак) содержание информации. Передача информации стробируется сигналом на выходе 16 устройства. Сигнализация о приеме внешним устройством информации осуществляется подачей сигнала логическая 1 на вход 15 устройства для измерения размеров. По адресной магистрали и магистрали данных устройство для измерения размеров может принимать информацию с внешних устройств (например, информация о поле допуска,типе детали и т.п,). Программный контроллер 10 (фиг.2) работает следующим образом. Инкрементный микропроцессор 19 вьфабатывает последовательность адресов на адресной магистрали в соответствии с кодом микрокоманды, поступающим с ЗУ микропрограмм. Возможны три режима работы инкрементного микропроцессора 19: режим последовательного изменения адресов, осуществление безусловных переходов в соответствии с адресом, поступающим по магистрали данных, осуществление условных переходов в зависимости от уровня сигнала на входе управления, которое определяется состоянием злемента И-ИЛИ-НЕ 20. Запоминающий узел 17 микропрограмм вырабатывает последовательность управляюц их сигналов в соответствии с состоянием адресной шины инкрементного микропроцессора 19, Универсальный микропроцессор 18 производит операции с данными, поступающими по первой и второй двунаправленным магистралям данных в соответствии с кодом на входе микрокоманды. Результаты вычислений вьщаются на магистрали данных. 51 В соответствии с результатом вырабатываются сигналы на первом и втором выходах универсального микропроцессора 18, поступающие на вторые входы элемента И-ИЛИ-НЕ 20. Универсальный магистральный коммутатор 22 ос тцествдяет коммутацию данных, поступающих , по первой, второй, третьей и четвертой магистралям, в .соответствии с кодом на управляющей магистрали, со единенной с шестым выходом запоминающего узла 17 микропрограмм, сигнал с восьмого выхода которого осуществляет выборку оперативного запоминающего узла 21, При этом.может осуществляться считывание информации,а также запись при наличии сигнала логического О на выходе 44 блока 23 управления е соответствии с состоянием на адресной магистрали. , Сигнал логического О с выхода 37 блока 23 управления переводит универсальный магистральный коммутатор 22 в режим хранения результата, при этом состояние на шинах данных универсального магистрального коммутатора сохраняется независимо от состояния магистрали управления. Блок 24 синхронизации вьфабатывает серии син хроимпульсов. Универсальный микропро цессор t8 синхронизируется двумя син хроимпульсами с первого и второго выходов блока 24 синхронизации, инкрементный микропроцессор 19 синхрони зируется синхроимпульсами с третьего и четвертого выходов блока 24 синх, ронияации. Блок 23 управления (фиг.З) работа ет следующим образом. При поступлени сигнала логической 1 с тришщцатого выхода ЗУ 17 микропрограмм на пятый вход 41 блока 23 управления и сигнала логического О с четвертого выхода блока 24 синхронизации на второй вход блока 23 управления, являющийся также выходом 16 устройства который инвертируется элементом НЕ 29, сигналом с выхода второго элемента И-НЕ 32 перебрасьюается тригге 34 и на выходе 37 блока 23 управлени появляется сигнал логического О, который поступает на вход хранения результата универсального магистраль ного коммутатора 22, Возврат триггера 34 в исходное состояние осуществляется поступлением сигнала логического О с входа на элемент Н 30 и сигнала логической 1 с входа 43 на 106 первый элемент И-НЕ 31. Сигналы логической | на первом 27 и втором 28 выходах блока 23 управления вырабатываются при поступлении сигналов логической 1 на вторые входы первого 35 и второго 36 элементов И соответственно и логического О с входа, являющегося выходом 16 устройства, на первый элемент НЕ 29. При поступлении сигнала логической 1 с входа 40 на третий элемент И-НЕ 33 и сигнала логического О с входа, являющегося также выходом 16 устройства, на первый элемент 29 НЕ . вырабатывается сигнал Запись на четвертом.выходе 44 блока 23 управления, поступающий на вход Запись узла 21 . Формула изобретения 1. Устройство для измерения размеров, содержащее генератор импуль сов, матрицу фотоэлементов, элементы И и компараторы, число которых равно числу столбцов матрицы фотоэлементов, блок ступенчатого изменения напряжения, выход которого соединен с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к столбцам матрицы фотоэлементов, а выходы соединены с первыми входами элементов И, счетчик выбора строки матрицы фотоэлементов, датчик стартовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено элементом И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом блока ступенчатого изменения напряжения и вторыми входами элементов И, двоичными счетчиками, счетные входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И, программным контроллером, триггером и магистральным мультиплексором, входные магистрали которого соединены с выходами счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и двоичных счетчиков, а выходная магистраль и магистраль управления соединены соответственно с магистралью данных и адресной магистралью программного контроллера, которые явдяйтся первым и вторым входами-выходами устройства, выход датчика стартовых импульсов соединен с входом установки в О счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и первым входом программного контроллера, второй вхо которого соединен с первым выходом триггера, а третий вход является вхо дом устройства, первый выход програм ного контроллера является выходом устройства, а второй н третий выходы соединены соответственно с входами установки в О двоичных счетчиков и первым входом триггера, вторые вход и выход которого соединены с выходом блока ступенчатого изменения напряжения и входом счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов соответ ственно. 2 Устройство по П.1, отличающееся тем, что программны контроллер выполнен в виде запоминаю щего узла микропрограьм, универсального микропроцессора, блока управления, блока синхронизации, инкрементного микропроцессора, магистраль адресов которого соединена с адресным входом запоминающего узла микропрограмм первыйи второй выходы которого со единены с входами микрокоманды универсального микропроцессора и инкрементного микропроцессора соответственно, элемента И-ШЖ-НЕ, первые входы кото рого соединены с третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами запоминающего узла микропрограмм, а вторые входы являются соответственнно первым, вторым, третьим входами програм много контроллера, первым и вторым выходами универсального микропроцессора, выход элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с входом управления инкрементног микпроцессора, оперативного запоминающего узла, универсального магистрального коммутатора, магистраль управления и первая магистраль данны которого соединены с восьмым и девятым выходами запоминающего узла микропрограмм соответственно, вторая магистраль данных - с магистралью данных инкрементного микропроцессора третья магистраль данных - с первой магистралью данных универсального микропроцессора, а четвертая магистраль данных - с адресной магистралью программного контроллера и адресным входом оперативного запоминающего узла, информационный вход-выход кото рого соединен с второй магистралью данных универсального микропроцессор 1108 и является магистралью данных программного контроллера, вход выборки оперативного запоминающего узла соединен с десятым выходом запоминающего узла микропрограмм, первый выход блока синхронизации соединен с первым синхровходом универсального микропроцессора и первым входом блока управления, второй выход - с вторым Синхровходом универсального микропроцессора, третий и четвертый выходы с первым и вторым синхровходами инкремен.тного микропроцессора соответственно, пятый выход - с вторым входом бЯока управления и является первым выходом программного контроллера, с третьего по седьмой входы блока управления соединены соответственно с одиннадцатого по пятнадцатый выходами запоминающего узла микропрограмм, а с первого по четвертый выходы блока управления являются соответственно вторым и третьим выходами программного контроллера,входом хранения результата универсального магистрального коммутатора и входом Запись оперативного запоминающего узла. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде первого и второго элементов НЕ, первого,второго и третьего элементов И-НЕ, триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И-НЕ, а выход является третьим выходом блока управления, первого и второго элементов И, выходы которых являются первым и вторым выходами блока управления соответственно, вход первого злемента НЕ является вторым входом блоKa управления, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы элементов И, второго и третьего элементов И-НЕ являются соответственно третьим, четвертым, шестым и пятым входами блока управления, вход второго элемента НЕ является nepBbiM входом блока управления, а выход соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй ход которого является седьмым входом лока управления, а выход третьего лемента И-НЕ является четвертым выодом блока управления.

Фи&.З

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при бесконтактных измерениях размеров, в частности, в системах технического зрения. Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения в устройство для измерения размеров с матрицей фотоэлементов, связанной с блоком ступенчатого изменения напряжения, элемента И-НЕ, первый выход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом блока ступенчатого изменения напряжения и вторыми входами.логических элеметов И, двоичных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами элементов И, программного контроллера, триггера и магистрального мультиплексора, входные магистрали которого соединены с выходами счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и двоичных счетчиков, а выходная магистраль и магистраль управления соединены соответственно с магистралью данных и адресной магистралью программного контроллера, которые являются первым и вторьа-1 входами-выходами устройства. Выход датчика стартовых импульсов соединен с входом установки в О счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и первым входом программного контроллера, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, третий вход и первый выход являются соответственно входом и выходом устс S ройства; второй и третий выходы соединены соответственно с входами установки в О двоичных счетчиков и первым входом триггера, вторые вход и выход которого соединены с выходом блока ступенчатого изменения напряжения и входом счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов соответстГС венно. В дополнительных пунктах мулы изобретения дана структура прог1чЭ раммного контроллера и его блока управления. Таким образом, за счет наличия в устройстве программного контроллера и мультиплексора с блоками их обеспечения возможно преобразование оптической информации, получаемой с матрицы фотоэлементов, в электрическую с одновременной обработкой преобразованной ранее информации при измерении одновременно нескольких размеров на одной позиции, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.