Фотоэлектрическое измерительное устройство Советский патент 1991 года по МПК G01B21/00 

Фиг.1

Изобретение относится к оптико-электронной измерительной технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям для бесконтактных измерений линейных размеров и перемещений, и может быть использовано в системах автоматизированного контроля.

Цель изобретения - повышение точности измерений линейных размеров и перемещений за счет фиксирования момента наведения на контролируемую деталь по моменту смены полярности сигнала с фотоприемников.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг,2 - форма выходного сигнала преобразователя; на фиг.З - оптический щуп.

Фотоэлектрическое измерительное устройство содержит осветитель 1 и фотопреобразователь 2, жестко закрепленные на траверсе 3 под углом друг к другу. Траверса 3 по направляющим А от привода 5 может перемещаться поступательно вдоль направления, нормального по отношению к поверхности контролируемого объекта б и совпадающего с биссектрисой этбго угла. Осветитель 1 и фотопреобразователь 2 сфокусированы на точку А, лежащую на пересечении их оптических осей. Точка А образует оптический щуп фотоэлектрического измерительного устройства (фиг.З). Объектив 7 осветителя 1 строит изображение излучающей площадки источника света 8 в плоскости, проходящей через точку А, с увеличением 1:1. В качестве источника света 1 можно использовать ИК-излучатели и полупроводниковые лазеры с зоной излучения порядка 5-10 мкм. Устройство содержит также фотопреобразователь 9, призму 10, установленную таким образом, что оптическая ось фотопреобразователя является нормально к поверхности призмы, противолежащей углу 90°, и два фотоприемника 11, включенных по дифференциальной схеме. Фотопреобразователь 2 соединен с входом усилителя 12 фототока, который через компаратор 13 соединен с управляющим входом электронного коммутатора 14. Информационный вход коммутатора 14 соединен с растровым датчиком 15 линейных перемещений, а выход - с цифровым отсчет- ным узлом 16.

Фотоэлектрическое измерительное устройство работает следующим образом.

Механическую часть устройства устанавливают над контролируемым объектом 6 так, чтобы направление перемещения траверсы 3 совпало с нормалью к контролируемой поверхности, а оптический щуп устройства (точка А) находился выше поверхности контролируемого объекта 6. В указанном положении (фиг.З) производится обнуление отс.четного узла 16. Затем с помощью привода 5 траверса 3 совместно с

осветителем 1 и фотопреобразователем 2 перемещается по направляющим 4 в направлении к поверхности объекта 6. В момент совпадения поверхности контролируемого объекта 6 с оптическим щупом (точка В на

0 фиг.З) изображение источника находится в плоскости ребра призмы 10 и делится им поровну (согласованное положение). На дифференциально включенные фотоприемники 11 попадают одинаковые световые по5 токи, амплитуда выходного сигнала фотопреобразователя равна нулю, что соответствует точке Х0 (фиг.2). В положениях Xi и Ха изображение источника 1 смещается относительно ребра призмы 10 и на фото0 приемники 11 попадают разные по величине световые потоки. В этих положениях выходные сигналы не равны нулю и имеют противоположные знаки. Моменты смены полярности усиленного сигнала выделяют5 ся компаратором 13 электронного блока на выходе которого формируется короткий импульс. При поступлении указанного импульса в электронном коммутаторе 14 блокируется прохождение импульсов типа

0 меандр, вырабатываемых фотоэлектрическим растровым датчиком 15 линейных перемещений. Количество прошедших импульсов с начала движения до момента прохождения через согласованное положе5 ние фиксируется отсчзтным узлом 16 и высвечивается на индикационном табло этого устройства.

Формула изобретения Фотоэлектрическое измерительное уст0 ройстзо, содержащее осветитель и фотопре- образовател ь, датчик линейных перемещений и электронный блок, осветитель и фотопреобразователь установлены под углом друг к другу с возмоч ностью пе5 ремещения вдоль биссектрисы этого угла, а фотопреобразователь состоит из фокусирующей оптической системы, фотодатчика и прямой призмы, ребро при прямом угле которой лежит в фокальной плоскости фокуси0 рующей оптической системы и пересекает ее оптическую ось, а фотодатчик выполнен в виде двух одинаковых фотоприемников, оптически связанных с боковыми гранями прямой призмы, отличающееся тем,

5 что, с целью повышения точности измерений, датчик линейных перемещений выполнен в виде растрового датчика линейных перемещений, электронный блок состоит из усилителя, компаратора, коммутатора и цифрового отсчетного узла, фотоприемники

дифференциально подключены к входу усилителя, выход усилителя через компаратор подключен к управляющему входу коммутатора, информационный вход которого под- - ключей к датчику линейных перемещений, а выход - к цифровому отсчетному узлу.

Изобретение относится к оптико-электронной измерительной технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям для бесконтактных измерений линейных размеров и перемещений. изобретения является повышение точности измерений линейных размеров и перемещений за счет фиксирования момента наведения на контролируемую деталь по моменту смены полярности сигнала с фотоприемников. Оптический щуп устройства находится выше контролируемого объекта и перемещается в направлении объекта по направляющим 4. В момент касания щупа контролируемой поверхности происходит смена полярности сигнала с фотоприемников 11, установленных с двух сторон от ребра призмы 10. По времени от начала движения оптического щупа до момента смены полярности сигнала с фотоприемников судят о перемещении объекта.3 ил.

Хо %t

X

(Риг. 2

фиг.З .