Фотоэлектрический способ измерения размеров и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01B21/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в оптико-механических приборах, в частности в сканирующих системах и в приборах и устройствах для высокоточных измерений перемещений или размеров деталей в машиностроении, а также для считывания текстовой информации

Известно оптико-механическое сканирующее устройство, содержащее оптически связанные источник излучения (коллимиро- ванного), винтовой сканатор с внешним винтовым пазом, собирающую линзу, фотоприемник и блок обработки информации. Способ измерения реализуется следующим образом: из коллимированного луча вырезанием с помощью сканатора формируется

сканирующий луч. направляемый на обьект измерения и далее на собирающую линзу и фотоприемник, и по полученным длительностям сигналов засветки и затемнения определяется измеряемый размер.

Основным недостатком устройства является то, что указанным винтовым сканато- ром формируется луч из части коллимированного луча, падающего на сканатор, и следовательно, имеющего значительно меньшую интенсивность. Работа в режиме слабого сигнала требует большего коэффициента усиления, что снижает точность измерений при прочих равных условиях и особенно при наличии побочны.х засветок.

2

00

ю

VJ

Известно устройство для параллельного смещения светового луча, содержащее источник излучения, вращающийся цилиндр с отражающей винтовой поверхностью, объект измерения и фотоприемник, предназначенный для чтения текстовой информации, Предлагаемый способ измерения с использованием указанного устройства соответствует вышеописанному. Однако при этом используется вся ин- тенсивность источника излучения (например, излучения лазера с малым сечением).

Основной недостаток заключается в том, что за счет отличия отражающей винто- вой поверхности от плоскости (непрерывная винтовая поверхность) сканирующий луч содержит рассеянные лучи, что приводит к увеличению и размыву его в сечении.

Целью изобретения является повыше- ние точности измерений за счет повышения контрастности изображения обьекта

Указанная цель по п.1 достигается тем. что сканирующий луч после измеряемого объекта десканируют. .

Указанная цель по п.2 достигается тем. что устройство снабжено вторым сканато- ром в виде цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, направление которой противоположно направлению первой от- ражающей поверхности, и оптической блендой, фотоприемник оптически связан с первым сканатором через второй сканатор и оптическую бленду, а цилиндры сканато- ров установлены с возможностью вращения вокруг своих осей, лежащих в одной плоскости, навстречу друг другу.

На чертеже представлен вариант компоновки устройства, реализующий предлагаемый способ измерения.

Фотоэлектрическое устройство содержит оптически связанные источник излучения 1 (например, лазер) с излучением 2, сканирующий вращающийся цилиндр 3 (первый сканатор) с винтовой отражающей поверхностью 4, (например, с правым направлением подьема винтовой поверхности с углом подъема 45°), сканирующий луч 5, объект измерений 6 (например, габаритами, меньшими диапазона измерений), дескани- рующий вращающийся цилиндр 7 (второй сканатор) с винтовой отражающей поверхностью 8 (например, обратного направления подъема с параметрами, идентичными первому) при этом оси цилиндров 3 и 7 рас- положены в одной плоскости, неподвижное сквозное отверстие - оптическая бленда 9, на конце которой установлен фотоприемник 10, а 11 - десканированный луч, отраженный от винтовой поверхности 8.

Сканаторы 3 и 7 кинематически жестко связаны передачей, (на чертеже не показана), обеспечивающей при передаточном числе, например, равном единице синхронное вращение сканаторов с указанными направлениями (вращаются вокруг своих осей, лежащих в одной плоскости, навстречу друг другу). Отражающие поверхности сканаторов 3 и 7 установлены таким образом, чтобы обеспечивалось десканирование в пределах диапазона измерений. Блок обработки информации (на чертеже не показан) работает также, как в приведенном аналоге.

Предлагаемый способ измерения осуществляется следующим образом

При вращении сканатора 3 лазерный луч 2. отражаясь последовательно от различных,точек отражающей винтовой поверхности 4, преобразуется в сканирующий 5, перемещающийся параллельно самому себе. При этом сканирующий луч 5 включает как излучение, отраженное от поверхности 4 под углом 45°. назовем его главным пучком, так и излучений, отраженных под углами, отличными от 45° (назовем рассеянный), что приводит к искажению сечения сканирующего луча 5. зависящего от габаритов излучения 2, от мгновенных радиусов кривизны винтовой поверхности на участке отражения и расстояния между сканатора- ми 3 и 7. Сканирующий луч 5, пройдя объект измерения, попадает на отражающую винтовую поверхность 8 десканатора 7 (второго сканатора). Отражаясь от винтовой поверхности 8 десканатора 7, сканирующий луч 5 преобразуется в десканировэнный 11 (неподвижный) и направляется по оси отверстия или оптической бленды 9 на фотоприемник 10, При этом от отражающей поверхности 8 под углом 45° будет отражен только главный пучок, а остальная часть сканирующего луча 5 получит еще большее отклонение от 45° к отражающей поверхности (большее рассеяние).

В момент перехода через объект измерения 6 сканирующий луч 5 перекроется и на фотоприемнике 10 произойдет затемнение, далее после прохождения тела объекта вновь произойдет засветка фотоприемника до прохождения всего диапазона сканирования. Таким образом, по соответствующим моментам засветки и затемнения, приняв в качестве начала отсчета либо первоначальную засветку, либо установив отдельный узел начала отсчета, можно измерять как смещение края объекта или его оси относительно начала отсчета, так и размер обьекта.

В зависимости от конкретных требований возможна различная взаимная компоновка первого и второго сканагоров, в том числе и размещение сканаторов на одной оси с применением отражающих зеркал Возможен вариант компоновки сканаторов с одинаковыми направлениями подъема винтовых отражающих поверхностей, однако во всех случаях оси вращения сканаторов находятся в одной плоскости,

Предлагаемый фотоэлектрический спо- соб для измерения размеров отличается простотой исключения возможности попадания на фотоприемник рассеянной части излучения от винтовой отражающей поверхности, формирующей сканирующий луч увеличением углов рассеяния за счет деска- нирования от второй винтовой отражающей поверхности, при этом в измерении участвует та часть луча, которая претерпевает наименьшее рассеяние, обеспечивая тем самым большую контрастность изображения объекта.

Предлагаемый способ может быть реализован в устройстве для чтения текстовой информации с последовательной передачей буквенных и цифровых знаков строки, обеспечивающей более контрастное изображение по сравнению с прототипом, учитывая, что в прототипе сканирующий луч 5 имеет гораздо большие габариты, приводящие к усилению размывания изображения за счет рассеяния сканирующего луча. В реализованном устройстве чтения текстовой информации оба сканатора располагаются по одну сторону от плоскости носителя.

Формула изобретения

1.Фотоэлектрический способ измерения размеров, заключающийся в том, что формируют сканирующий луч. перемещающийся параллельно самому себе, направляют на объект измерения и далее на фотоприемник, по длительности теневого сигнала определяют размер объекта, его смещение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем обеспечения контрастности изображения, сканирующий луч после измеряемого объекта десканируют.

2.Устройство для измерения размеров, содержащее оптически связанные источник излучения, скэнатор в виде цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, установленного с возможностью вращения, и фотоприемник, привод вращения и блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения контрастности изображения, оно снабжено вторым скана- тором в виде цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, направление которой противоположно направлению поверхности на первом цилиндре, и оптической блендой, фотоприемник оптически связан с винтовой отражающей поверхностью первого сканатора через отражатель винтовую поверхность второго сканатора и оптическую бленду, а цилиндры сканаторов установлены с возможностью вращения навстречу друг другу вокруг своих осей, лежащих в одной плоскости.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в оптико-механических приборах, в частности в сканирующих системах, для высокоточных измерений, перемещений, а также для считывания текстовой информации Целью изобретения является повышение точности измерений за счет повышения контрастности. Для это го в предлагаемом способе сформированный сканирующий луч после измеряемого объекта десканируют. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит оптически связанные источник излучения, сканатор, состоящий из вращающегося цилиндра с отражающей винтовой поверхностью, фотоприемник, привод и блок, обработки информации, устройство снабжено также вторым вращающимся навстречу первому цилиндром с отражающей винтовой поверхностью 7 и оптической блендой 9, установленной перед фотоприемником 10, а оси вращения цилиндров расположены в одной плоскости 2 с.п. ф-лы. 1 ил. (Л С