Устройство для бесконтактного измерения диаметров и перемещений изделий Советский патент 1988 года по МПК G01B21/08 

4ib

00

о

ГО

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для бесконтактного измерения диаметров и перемещений прозрачных и

непрозрачных изделий.

I Цель изобретения - расширение функj циональных возможностей устройства путем обеспечения одновременно с измерением диаметра изделия измерения Q

jего перемещения.

I На фиг.1 представлена функциональjная схема устройства; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства при измерении диаметра прозрачных 15 изделий с оптическими неоднородноетяни, непрозрачными участками или вклк1Iчениями на пути движения сканирующе- :го луча,

Устройство содержит оптически свя-20 |занные источник 1 света, выполненный IB виде лазера, блок 2 сканирования и фотоприемник 3, усилитель 4, вход торого подключен к выходу фотоприемни- ка 3, блок 5 преобразования диаметра 25 и координаты изделия в цифровой код, 1состоящий из инвертора 6, вход которо- iro подключен к выходу усилителя 4, D-триггеров 7 и 8,элемента И,9 с тре- ;мя входами, элемента И JO с двумя 30 входами, двух счетчиков JJ и J2, причем счетный Ствход счетчика 11 подключен к выходу элемента И 9, входы которого подключены соответственно к

сигнализирующего об окончании цикла измерения и возможности считывания информации с индикатора J 6 и 17 соответственно координаты X изделия 18 и его диаметра. Входы индикатора 17 подключены соответственно к информационным выходам регистра 14, а входы индикатора 16 - к информационным выходам регистра J9, информационные входы которого подключены соответственно к информационной выходной шине счетчика 1, а синхронизирующий С- вход регистра 19 подключен к прямому выходу D-триггера 8.

Устройство работает следующим образом.

Луч света, формируемый источником 1 света, развертьшается блоком 2 сканирования. Теневое изображение изделия 18 преобразуется фотоприемником 3 в видеосигнал, который усиливается усилителем 4. Сформированный усилителем 4-сигнал имеет вид, показанный на фиг.2а.

Момент времени t, соответствует моменту попадания сканирующего луча в рабочую зону фотоприемника 3, Линия луча между блоком 2 сканирования и фотоприемником 3 в момент времени

1

является

ты X изделия J8, изделия 18 равна

началом отсчета координа- т.е. координата X расстоянию между лучом в момент времени t. и самим из|выходу генератора 13 тактовых импуль-35 18 (фиг.Л). Первый положительсов, прямому выходу D-триггера 7 и ин- инверсному выходу D-триггера 8, Счетный С-вход счетчика 12 подключён к выходу элемента И 10, входы которого подключены соответственно к выходу 40 генератора 13 тактовых импульсов и к прямому выходу D-триггера 3.

ный фронт на выходе усилителя 4 в момент времени t, подается на счетный С-вход D-триггера 7, и логическая 1 на его информационном D-входе запи- сьшается на его прямой выход, с которого она подается на второй вход элемента И 9 и на информационный D-вход D-триггера 8. В начальный момент времени работы устройства на инверсном выходе D-триггера 8 также находится логическая 1, которая подается на третий вход элемента И 9. Такое сочетание логических J на втором и третьем входах логического элемента И 9 позволяет тактовым импульсам с выхода генератора 13 тактовых импульсов проходить через первый вход элемента И 9 на его выход, с которого импульсы попадают на счетный С-вход

R-входы сброса счетчиков 1J и I2 подключены к инверсному выходу Г- триггера 7,счетный С-вход которого соединен с выходом усилителя Дне йходом инвертора 6, выход которого Подключен к счетному С-входу о-триг- Гера 8. Входы R сброса D-триггеров 7 и 8 подключены к Р-выходу переполнения счетчика 12, информационная выходная шина которог9 подключена соответственно к информационным входам

ный фронт на выходе усилителя 4 в момент времени t, подается на счетный С-вход D-триггера 7, и логическая 1 на его информационном D-входе запи- сьшается на его прямой выход, с которого она подается на второй вход элемента И 9 и на информационный D-вход D-триггера 8. В начальный момент времени работы устройства на инверсном выходе D-триггера 8 также находится логическая 1, которая подается на третий вход элемента И 9. Такое сочетание логических J на втором и третьем входах логического элемента И 9 позволяет тактовым импульсам с выхода генератора 13 тактовых импульсов проходить через первый вход элемента И 9 на его выход, с которого импульсы попадают на счетный С-вход

регистра 14, синхронизирующий С-вход счетчика 11, который считывает в теjcoTOporo подключен к выходу усилителя 4, Р-выход переполнения счетчи- ica 12 подключен к выходному проводни- jcy 15 выдачи синхроимпульса (СН),

чение интервала времени Jt, до момента времени t (фиг,26).

В момент времени С /j луч света заходит за изделие, что соответствуе.т

сигнализирующего об окончании цикла измерения и возможности считывания информации с индикатора J 6 и 17 соответственно координаты X изделия 18 и его диаметра. Входы индикатора 17 подключены соответственно к информационным выходам регистра 14, а входы индикатора 16 - к информационным выходам регистра J9, информационные входы которого подключены соответственно к информационной выходной шине счетчика 1, а синхронизирующий С- вход регистра 19 подключен к прямому выходу D-триггера 8.

Устройство работает следующим образом.

Луч света, формируемый источником 1 света, развертьшается блоком 2 сканирования. Теневое изображение изделия 18 преобразуется фотоприемником 3 в видеосигнал, который усиливается усилителем 4. Сформированный усилителем 4-сигнал имеет вид, показанный на фиг.2а.

Момент времени t, соответствует моменту попадания сканирующего луча в рабочую зону фотоприемника 3, Линия луча между блоком 2 сканирования и фотоприемником 3 в момент времени

1

является

ты X изделия J8, изделия 18 равна

началом отсчета координа- т.е. координата X расстоянию между лучом в момент времени t. и самим 18 (фиг.Л). Первый положитель

ный фронт на выходе усилителя 4 в момент времени t, подается на счетный С-вход D-триггера 7, и логическая 1 на его информационном D-входе запи- сьшается на его прямой выход, с которого она подается на второй вход элемента И 9 и на информационный D-вход D-триггера 8. В начальный момент времени работы устройства на инверсном выходе D-триггера 8 также находится логическая 1, которая подается на третий вход элемента И 9. Такое сочетание логических J на втором и третьем входах логического элемента И 9 позволяет тактовым импульсам с выхода генератора 13 тактовых импульсов проходить через первый вход элемента И 9 на его выход, с которого импульсы попадают на счетный С-вход

счетчика 11, который считывает в течение интервала времени Jt, до момента времени t (фиг,26).

В момент времени С /j луч света заходит за изделие, что соответствуе.т

появлению на выходе усилителя 4 отрицательного фронта (спада) импульса, который, проходя через инвертор 6,преобразуется в положительный фронт импульса и подается на счетный С-вход D-триггера 8, на прямом выходе которого записывается логическая 1 с прямого выхода D-триггера 7 и соответственно на инверсном выходе D-триггера 8 записывается логический О, который подается на третий вход элемента И 9 и запрещает прохождение тактовых импульсов на счетный С-вход счетчика 11 через этот элемент,,Одновременно образовавшийся положительный фронт импульса на прямом выходе D-триггера 8 подается на синхронизирующий С-вход регистра 19, на выходы которого записьшается двоичный код- с выходов счетчика 1, который пропорционален временному интервалу t, и соответственно при равномерном движении лазерного луча после блока 2 сканирования этот код пропорционален координате X изделия 18, Логическая 1 на прямом выходе D-триггера 8, возникшая в момент времени t (фиг.2а), подается также на второй вход элемента И 10 и разрешает прохождение через него тактовых импульсов от генератора 13 тактовых импульсов на счетный С-вход счетчика 12, Если изделие 18 содержит оптические неоднородности, непрозрачные включения или участки на пути движения сканирующего луча, то от них на выходе усилителя 4 будут появляться в случайном порядке дополнительные импуль сы на участке графика, соответствую- щем прозрачной части изделий, содержщей эти оптические неоднородности и непрозрачные включения, например, в момент времени t j, tj и t (фиг,2а).

Все импульсы с выхода усилителя 4 подаются также на синхронизирующий С-вход регистра J4, в который производится запись информации с выходов счетчика J2 по каждому положительному фронту импульсов, подаваемых на его счетный С-вход, Последний такой положительный фронт импульса, соответствующий выходу луча лазера из-за изделия 18, поступает на синхронизирующий С-вход регистра 14 в момент

времени tg и записывает в этот ре- гистр двоичный код с выходов счетчика J2, соответствующий временному

0

5

0

0

интервалу соответственно диаметру изделия. Моменты времени t4, t и tg соответствуют выходу луча лазера из-за неоднородностей в изделии.

При переполнении счетчика 12, которое с помощью подбора частоты генератора J3 тактовых импульсов происходит позже момента окончания цикла измерения t (фиг,2г), на его Р-выходе переполнения появляется импульс, который подается на R-входы D-триггеров 7 и 8 и сбрасывает их в исходное положение, а также этот импульс подается на выходной проводник J5 выдачи синхроимпульса, сигнализирующего об окончании цикла измерения и возможности считывания информации с индикатора J6 о координате изделия и с индикатора J7 о диаметре, индицирующих информацию, записанную соответственно на выходах регистров 19 и 14, При возвращении 5 D-триггера 7 в исходное состояние на его инверсном выходе устанавливается логическая J, которая подается на R-входы счетчиков 11 и 12 и сбрае - вает их в исходное cocrdftiftfe.

Координата прозрачных изделий без оптических неоднородностей, непрозрачных включений или непрозрачных участков измеряется также как и для изделий, содержащих оптические неоднородности. При измерении диаметра прозрачных изделий без оптических, неоднородностей непрозрачных участков или включений на выходе усилителя 4 между моментами времени t и ts (фиг,2а) появляется только один импульс, соответствующий участку прохождения луча через объект, однако, как и в предьщущем случае, последний импульс записи подается на д синхронизирующий С-вход регистра 14 в момент времени (фиг,2а), т,е, в момент выхода луча из-за изделия, и соответственно код, записанный в этот момент времени в регистр 14, соответствует диаметру изделия.

Координата непрозрачных изделий измеряется так же, как и у прозрачных изделий.

При измерении диаметра непрозрачного изделия в интервале времени меж0

5

0

5

ду интервалами t и tg (фиг,2а) не возникает ни одного импульса, подаваемого на синхронизирующий С-вход регистра 14, кроме момента времени tg.

соответствующего выходу луча из-за изделия, а двоичный код, записывае;- мый в этот момент времени в ре- . гистр 14, соответствует диаметру изделия.

Использование предложенного устройства позволяет измерять координаты и диаметры оптически непрозрачных изделий; оптически прозрачных: из- делий, не содержащих оптических не- однородностей, непрозрачных включений или непрозрачных участков по ходу движения луча; оптически прозрачных изделий, содержащих оптические неоднородности, непрозрачные включения или непрозрачные участки по ходу движения луча.

Формула изобретения Устройство для бесконтактного измерения диаметров и перемещений изделий, содержащее оптически связанные источник света, блок сканирования и фотоприемник, усилитель, генератор тактовых импульсов, первый и второй регистры, отличающееся тем, что, с цепью расщирения функциональных возможностей путем обеспечения одновременно с измерени- ем диаметра изделия измерения его перемещений, оно снабжено первым и вторым индикатором и блоком преобразования диаметра.и координаты изделия в цифровой код, вьтолиенным в виде по

g

о

0

5

следовательно со единенных. первого. D-триггера, первого элемента И и первого счетчика, последовательно соединенных инвертора, второго D-триггера,второго элемента И и второго счетчика, первый выход паевого D-триггера соединен с D-входом второго D-триггера, первый выход которого соединен с С-входом первого регистра, второй выход первого D-триггера соединен с R-входами первого и второго счетчиков, второй выход второго D-триггера и соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом второго элемента И, R-входы первого и второго D-триггеров соединены с R-выходом второго счетчика, вькод усилителя соединен с С-входом первого D-триггера, входом инвертора и с С-входом второго ре-- гистра, информационные выходы первого счетчика соединены с информационными входами первого регистра, выходы которого соединены с входами первого индикатора, информационные выходы второго счетчика соединены с информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с входами второго индикатора, R-входы первого и второго D-триггеров являются управляющим входом блока преобразователя диаметра и координаты изделия в :цифровой код,

Фаг. 2

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспе- чения одновременно с измерением диаметра изделия измерения его перемещения. С первого выхода блока 5 преобразования диаметра и координаты изделия в цифровой код в момент пересечения луча света передним краем изделия на вход первого регистра 19 поступает код, соответствующий коорди- нате изделия. В этот же момент формируется сигнал, разрещающий начало измерения диаметра изделия, который поступает на С-вход регистра 14. Цифровой код, соответствующий диаметру изделия, поступает с второго выхода блока 5 преобразования диаметра и координаты изделия в цифровой код на вход регистра 14 по сигналу от усилителя .4, поступающему на С-вход регист- ра 14 в момент пересечения луча ев е- та задним краем изделия. 2 ил, (Л