Устройство для измерения линейных размеров объектов Советский патент 1989 года по МПК G01B11/04 G01B11/08 

Ф1/11

ю

лярной объекту. Устройство характеризуется слабой тависимос 1 ыо скорости сканирования от расстояния до оптической оси и, следо1зательно, мя- лой погрешностью измерений нри d

15 - 20°. При этом по сравнению с прототипом точность измерег1ий по- В1,1шяется до 6 раз, размер измерительной зоны - пример1ю в 10 раз. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля диаметров световодов, проволоки и т.п. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона производимых измерений за счет увеличения измерительной зоны. Узкий пучок коллимированного излучения от источника 1, например лазера 8, через зеркало 9 попадает на зеркало 2, которое вращается на валу двигателя 3 со стабильной скоростью, отражая излучение в сторону объектива 4. Нормаль к поверхности зеркала 2 составляет с оптической осью 00Ъ устройства угол α = 15 - 20°, ось вращения зеркала совпадает с оптической осью 00Ъ устройства. Источник 1 излучения расположен так, что направление ВА распространения пучка излучения составляет с оптической осью 00Ъ устройства угол β = 2α. Измеряемый объект 10 расположен между объективом 4 и конденсатором 5. Траектория пучка излучения в плоскости объекта является эллипсом, эксцентриситет которого зависит от угла наклона α зеркала 2. При пересечении измеряемого объекта 10 поток излучения, падающий на фотоприемник 6, уменьшается, и на его выходе формируется импульс напряжения, длительность которого определяется измерителем 7. Точность измерений зависит от постоянства составляющей скорости сканирования в плоскости, перпендикулярной объекту. Устройство характеризуется слабой зависимостью скорости сканирования от расстояния до оптической оси и, следовательно, малой погрешностью измерений при α = 15 - 20°. При этом по сравнению с прототипом точность измерений повышается до 6 раз, размер измерительной зоны - примерно в 10 раз. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного контроля диаметров световодов, проволоки и т.п

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона произво- дим1,1х измерений за счет увеличения поля зрения.

Fia фиг. 1 изображена принципиаль- ная схема устройства для измерения линейных размеров объектов; на фиг.2- траектория сканирования.

Устройство содержит источник 1 излучения, зеркало 2, установленное с возможностью вращения на валу электродвигателя 3, объектив 4, конденсатор 5, (}ютоприемник 6 и измеритель 7 длительности импульсов. Зеркало 2, объектив 4, конденсор 5 и фо опри- емник 6 расположены на одной оптической оси 00. Зеркало 2 расположено в фокусе А объектива 4, фотоприемник 6 расположен в фокусе конденсора 5, Нормаль к поверхности зеркала 2 сое- тавляет с оптической осью 00 устройства угол о/ 15-20, ось вращения зеркала совпадает с оптической осью 00 устройства. Источник 1 излучения расположен так, что направление ВЛ распространения пучка излучения составляет с оптической осью 00 устройства угол /ъ 2с/. В качестве источника 1 излуче1И1Я желательно использовать лазер 8, оптически связанный с на1спо1П ым зеркалом 9.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый объект 10, например оптический волоконный световод, помеща oт ме5кду объективом 4 и конденсором 5 так, чтоб1 1 измеряем11|й отрезок находился в фокальной плоскости объетива 4 перпендикулярно плоскости симметрии устройства (плоскость симмет

рии устройства о овпадсчет с плоскостыц рисунка). Узкий пучок коллимированно- го излучения от источник 1 направляют через .ало 9 на зеркало 2. 3t:p5

0

5 0 г О

0

5

кало 2 вращается на валу электродвигателя 3 со стабильной скоростью, отражая излучение в сторону объектива 4 Траектория луча в плоскости, перпендикулярной оптической оси 00, является эллипсом. На фиг. 2 показана траектория луча в гшоскости объектива 4. В те моменты времени, когда луч движется между точками К, С и М, происходит сканирование измеряемого объекта. Эксцентрис 1тет эллипса зависит от угла наклона d зеркала 2. При пересечении измеряемого объекта 10 поток излучения, падаю1дий на фоТ ./... емник 6, уменьшается, и на его выходе форгдаруется импульс напряжения, длительность которого определяется изме- р 1телем 7. Результат измерения зависит от составлякхцей скорости сканирования в плоскости, перпендикулярной объекту (и). Поэтому чрезвычайно важно обеспечить постоянство этой скорости.

Зависимости U от смещения луча относительно оптической оси (jx) выводят из геометрических уравнений . движения и в явном виде имеют довольно громоздкий вид. Более наглядный вид имеют зависимости этой скорости от угла поворота зер1кала (t) вокруг оси вращения, причем выбирается (u)t)0, когда луч проходит по оптической оси ОО . Для предлагаемого устройства эта зависимость имеет вид

., , , .. coswt + d

и W Г ---- - -- - - 2 --- ----.

(1 + coscot tg«2c( (1) 4х f sinu)t/(l+cos(Jt-tg 2of) .

Откуда следует, что устройство характеризуется слабой зависимостью скорости сканирования от расстояния до оптической оси и, следовательно, малой погрешностью измерений при углах ii, находящихся в пределах 15-20. При этом по сравнению с прототипом достигаете, повышение точ- Н -)сти измерений до 6 раз, а размер

измерительной зоны увеличивается примерно в 10 раз.

Формула изобретения Устройство для измерения линейных размеров объектов, содержшдее оптически связанные источник коллимиро- ванного излучения, соосно расположенные зеркало, установленное с возможностью вращения, объектив, конденсатор и фотоприемник, и измеритель длительности импульсов, подключенный к выходу фотоприемника, о т

л и ч а ю щ е с с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона производим111х измерений, зеркало установлено так, что его ось вращения совпадает с оптической осью устройства, угол (У между этой осью и нормалью к поверхности зеркала составляет 15-20°, источник излучения расположен так, что угол между направлением распространения пучка излучения и оптической осью устройства равен удвоенному значению угла 0 ,

15