Устройство для бесконтактного измерения диаметра вала Советский патент 1990 года по МПК G01B21/10 

Фиг.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений наружных диаметров изделий в машино- 4 строении, в частности в гибких производственных системах.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерег- ний за счет повышения коэффициента оптического увеличения и исключения предварительной настройки при измерении изделий с различными размерами.

Па фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема хода лучей в горизонтальной плоскости.

Устройство содержит последовательг- но установленные источник 1 света,

fi 4 d,. .

10

15

Так как каждому интepвaлyлd Jd соответствует определенная зона 7, 7j, .... 7„, то на поверхности фот опреобразователя образуются полностью засвеченные зо1иы (диаметр вала меньше соответствующих интервалов), полностью затемненные зоны (диаметр вала больше соответствующих интервалов) и зона с частичным затемнением (диаметр вала расположен внутри интервала). Возможен также случай, ког- дд на поверхности фотопреобразователя образуются только засвеченные и затемненные зоны (край теневого изображения совпадает с границей интервала).

Электронным блоком 8 производится опрос дискретных преобразователей

коллимирующий объектив 2, первый объ- Q каждой зоны и формирование результи iо у,.. „„ v.trtnmt.r n гигнАпа. КОТООЫЙ СОСТОИТ ИЗ

ектив-анаморфот 3 с линейным увеличением Ку 1, блок 4 призм, состоящий из склееных боковыми сторонами и имеющих различную длину призм-ромбов А. - 4 ., Устройство также содержит 25 второй объектив-анаморфот 5 с линей- . увеличением К у 1,. фокусирующий о бъектив 6, матричный фотопреобразователь 7, выполненный в виде матричного прибора с зарядовой связью, и JQ последовательно к нему подключенные электронный блок 8, вычислительный блок 9 и индикатор 10.

Устройство работает следующим образом.35

Контролируемый вал 11 (фиг. ) освещается коллимированным пучком света, сформированным источником 1 света и коллимирующим объективом 2. Теневое изображение вала И проецирует- Q ся на блок 4 призм и с помощью призм- ромбов 4 - 4 смещается в сторону плоскости симметрии устройства. В результате образуется прямоугольное поле изображения, однако из-за конеч- j ной ширины призм-ромбов ширина и высота этого изображения получаются не- . .равномерными. Для оптического согласования осуществляется сжатие изображения по ширине с помощью объекти- ва-анаморфота 5. Коэффициент К,, объ- ектива-анаморфота 5 устанавливается с учетом размеров рабочей поверхности фотопреобразователя 7 и высоты изображения на выходе блока 4 призм. Полученное изображение на выходе объектива-анаморфота 5 проецируется на поверхность фотопреобразователя 7 с помощью фокусирующего объектива 6.

рующего сигнала, который состоит из последовательности импульсов от каждого дискрета в зоне и последователь ности зон. В зависимости от требуемо точности число зон может быть Очевидно, что максимальное число зон ограничено максимальным числом рядов дискретов и их разрешакндей способнос тью. Если каждая зона охватывает несколько рядов дискретов, то сигнал снимается только с дискретов, стоящи в среднем ряду..

В результирующем сигнале засвечен ные дискр еты выделяются от затемненн большим уровнем напряжения, т.е. Uc и,.

Для определения диаметра вала сиг нал с выхода блока 8 подается на вычислительный блок 9, в котором произ водится подсчет импульсов затемненны дискретов и умножение их на масштабный коэффициент, т.е.

та

1,.

m

50

I- «Гц 1т

l ria масштабный коэф

макс V

фициент;

суммарное число импульсов;- число импульсов от затемненных дискретов.

Результат вычисления визуализирует на индикаторе 10.

В случае-, если используется боль- 55 10ое число призм-ромбов, а контролируемый участок вала огра 1ичен по дли не , между контролируемым валом 11 и блоком 4 призм устанавливается объек

fi 4 d,. .

5

Так как каждому интepвaлyлd Jd соответствует определенная зона 7, 7j, .... 7„, то на поверхности фот опреобразователя образуются полностью засвеченные зо1иы (диаметр вала меньше соответствующих интервалов), полностью затемненные зоны (диаметр вала больше соответствующих интервалов) и зона с частичным затемнением (диаметр вала расположен внутри интервала). Возможен также случай, ког- дд на поверхности фотопреобразователя образуются только засвеченные и затемненные зоны (край теневого изображения совпадает с границей интервала).

Электронным блоком 8 производится опрос дискретных преобразователей

каждой зоны и формирование результиv.trtnmt.r n гигнАпа. КОТООЫЙ СОСТОИТ ИЗ

рующего сигнала, который состоит из последовательности импульсов от каждого дискрета в зоне и последовательности зон. В зависимости от требуемой точности число зон может быть . Очевидно, что максимальное число зон ограничено максимальным числом рядов дискретов и их разрешакндей способностью. Если каждая зона охватывает несколько рядов дискретов, то сигнал снимается только с дискретов, стоящих в среднем ряду..

В результирующем сигнале засвеченные дискр еты выделяются от затемненны большим уровнем напряжения, т.е. Uc и,.

Для определения диаметра вала сигнал с выхода блока 8 подается на вычислительный блок 9, в котором производится подсчет импульсов затемненных дискретов и умножение их на масштабный коэффициент, т.е.

та

1,.

m

I- «Гц 1т

l ria масштабный коэфмакс V

фициент;

суммарное число импульсов;- число импульсов от затемненных дискретов.

Результат вычисления визуализируется на индикаторе 10.

В случае-, если используется боль- 10ое число призм-ромбов, а контролируемый участок вала огра 1ичен по длине , между контролируемым валом 11 и блоком 4 призм устанавливается объектив-анаморфот 3 (фиг.2). Коэффициент его линейного увеличения определяется как отношение ширины блока 4 призм к длине контролируемого участка вала 11.

Использование предлагаемого устройства позвопяет с высокой точностью и надежностью измерять диаметры валов различ ных размеров без предварительной настройки измерительной системы и создавать на этой базе высокоскоростные измерители для гибких производственных систем.

Формула изобретен и я jr

Устройство для бесконтактного измерения диаметра вала, содержащее последовательно установленные оптичесr

ки сопряженные источник света, кол- лимирующий и фокусирующий объективы и фо 1;опреобразователь электронный и вычислительный блоки и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно: снабжено блоком призм, состоящим из призм-ромбов разной длины, сопряженных боковыми гранями и образующими пирамиду, вертикальная ось которой перпендикулярна оси симметрии устройства и Дересекает ее, и .обьекти- вом-анаморфотом, установленными между коллимирующим и фокусирующими объективами, а фотопреобразователь выполнен матричным и его выход через электронный блок и вычислительный блок подключен к входу индикатора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактных измерений наружных диаметров изделий в машиностроении, в частности в гибких производственных системах. Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений за счет повышения коэффициента оптического увеличения и исключения предварительной настройки при измерении изделий с различными размерами. Контролируемый вал 11 освещается коллимированным пучком от источника света 1. Теневое изображение проецируется на блок 4 призм и с его помощью смещается в сторону плоскости симметрии устройства. Для оптического согласования изображения осуществляется его сжатие по ширине объективом-анаморфотом 5. Изображение на выходе последнего проецируется на поверхность матричного фотопреобразователя 7. По количеству засвеченных и затемненных зон на поверхности матричного преобразователя судят о величине диаметра вала. 2 ил.