Устройство для измерения зазора и толщины объекта Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к фотоэлектрическим устройствам, и может быть использовано для бесконтактного измерения зазора, находящегося в труднодоступных местах объекта, а также для измерения ширины как неподвижных, гак и подвижных объектов, например в прокатном производстве для определения зазора между валками.

Известно фотоэлектрическое устройство для измерения диаметра проволоки, включающее источник Света, конденсор, модулятор световых потоков, выполненный в виде заслонки с электромагнитным вибратором, узел формирования рабочего и опорного световых потоков, выполненный в виде диафрагмы с двумя прямоугольными отверстиями, компенсационное устройство, выполненное в виде микровинта и подвижного элемента, выдвигающегося до тех пор. пока не восстановится первоначальное заданное равенство рабочего и опорного световых потоков, т.е. до установки на нуль, объектив, направляющий световые потоки на матовую пластину и фотоприемник. Отсчет измерений контролируемой величины производится по шкале, связанной с перемещающимся Элементом конденсатора.

Недостатками данного устройства являются инертность связанная с движением подвижного элемента компенсатора до заданного равенства световых потоков, следо- вательно, это устройство нельзя использовать для контроля объектов, размеры которого изменяются быстрей, чем компенсатор успеет сравнять световые потоки Возможность контроля только движущихся объектов, связанная с геометрической неподвижностью в пространстве рабочего светового потока, освещающего одну и ту же часть пространства, т.е. при неподбиж- ном объекте контролирует одну и ту же точку контролируемого объекта Устройство измеряет величину поглощения и неспособно измерять величину диафрагмирования рабочего светового потока, напримрр ще лей и зазоров. Указанные недостатки су кают сортамент измерений контролируемых объектов

Наиболее близким к заявляемо решению по своей технической сущносп являет ся устройство ДДВернера для контроля

Ё

(Л

о VI ел о

диаметра проволоки, включающее источник света, конденсор, фокусирующий на матовом стекле освещенную площадку, объектив, с помощью которого контролируемая нить в увеличенном масштабе проецируется на окно диафрагмы, Перед диафрагмой помещен узел формирующий рабочий и опорный световые потоки, выполненный в виде диска обтюратора с двумя рядами концентрических отверстий, расположенных в шахматном порядке на 0адиусахГсШГпэдаю- щих с положением окон диафрагмы. Кроме того, диск обтюратора выполняет функции модулятора световых потоков, блок обработки электрического сигнала, соединенный своим первым входом с фотоприемником вторым - с ключом и выходом с входом регистрирующего прибора. Диск поочередно открывает то одно, то другое отверстие диафрагмы.

Вследствие этого световой поток модулируется и на фотоприемник попадает поочередно в соответствии с расположением в диске обтюратора рабочий и опорный световые потоки. Серия световых потоков от окна с проекцией нити, т.е. рабочий световой поток меньше, чем от окна свободного от нити, т.е. опорный световой поток, и тем меньше световой поток, чем толще контролируемая нить. В дальнейшем световой поток преобразуется фотоприемником в электрические сигналы, т.е. большему световому потоку будет соответствовать большая амплитуда тока. Путем сравнения амплитуд токов можно судить о среднем диаметре считываемого отрезка нити. Серии электрических сигналов, пройдя через блок обработки электрических сигналов, разделенные на рабочий и опорный электрические сигналы ключом выполненного в виде прерывателя подаются на регистрирующий прибор,

Недостатками данного устройства являются уменьшение размера фоточувствительного участка поверхности фотоприемника, освещаемого рабочим световым потоком. Это вызвано тем. что обтюратор и диафрагма формируют потоки поочередно освещающие два различных участка фоточувствительной поверхности. Один из которых освещается рабочим, а другой опорным световым потоком. Объект измерения контролируется, если размеры его проекции на фоточувствительную поверхность меньше, либо равны размерам фоточувствительной поверхности, В противном случае часть перекрываемого светового потока объектом не будет зарегистрирована фотоприемником. Деление фоточувствительной поверхности фото. приемника на участки сужает сортамент контролируемых объектов в сторону уменьшения размеров, т.к. уменьшается за счет деления размер фоточувствительной поверхности регистрирующий рабочий световой поток.

Еще более сужает сортамент контролируемых объектов необходимость перемещения их, так как источник света освещает

0 одну и ту же часть пространства, т.е. при неподвижном объекта будет освещать, а следовательно контролировать один и тот же участок объекта. Кроме того, конструкция устройства не позволяет осуществлять

5 контроль щелей и зазоров, т.е. осуществлять контроль расстояния между непрозрачными телами. В этом случае происходит перекрывание опорного светового потока непрозрачным объектом.

0 В рассмотренном устройстве невозможно использовать в качестве источника света лазер, обладающий большой интенсивностью и малыми углами расхождения излучения. Эти свойства необходимы источ5 нику для осуществления контроля на больших расстояниях, в труднодоступных местах измерения, при осуществлении контроля при дневном освещении. Причинами невозможности использования лазера в

0 рассматриваемом устройстве является то, что в процессе работы лазер самопроизвольно меняет пространственное распределение интенсивности по сечению пучка. Указанные недостатки позволяют при5 менять известное устройство лишь для узкого сортамента контролируемых объектов.

Целью изобретения является расширение сортамента измеряемых объектов. Указанная цель достигается тем, что ус0 тройство для измерения зазора и толщины объекта, содержащее оптические связанные и установленные последовательно по ходу светового луча модулятор световых потоков узел формирования рабочего и опор5 ного световых потоков и фотоприемник, ключ, регистрирующий прибор и блок обработки сигнала, соединенный первым входом с фотоприемником, вторым - с ключом и выходом - с входом регистрирующего при0 бора отличается тем, что оно снабжено блоком регулирования количества замеряемых точек и расстояний между ними, источник света, модулятор светового потока и ключ, а также фотоприемник и узел формирования

5 рабочего и опорного световых потоков предназначенных для размещения соответственно с двух сторон объекта и расположены в одной плоскости, узел формирования рабочего и опорного световых потоков выполнен в виде двух , расположенных

симметрично относительно оси фотоприемника, установленного по ходу отраженные от зеркал лучей, зеркала соединены с бло: ком регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними и установ- лены с возможностью синхронного противоположного вращения, модулятор световых потоков выполнен в виде установленной с возможностью вращения отражающей плоскости.„

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг.2 - кинематическая схема предлагаемого устройства; на фиг 3 - эпюры напряжения соответственно на выходе фотодиода (а, на ключе (в), на входе регистрирующего прибора (с); на фиг.4 - соотношение размера объекта и размера зеркала узла формирования рабочего и опорного световых потоков в зависимости от расположения объекта; на фиг.5 - соот- ношение угла поворота / зеркала, формирующего рабочий поток в зависимости от расположения фотоприемника; на фиг.б - устройство, выполненное на одной платформе, общий вид

Устройство содержит две ппатформы 1 и 2. установленные в одной плоскости. На платформе 1 установлен источник 3 света, модулятор световых потоков л и ключ 5. На платформе 2 расположены фотоприемник 6 и узел формирования рабочего и опорного световых потоков 7 Причем ось фотоприемника 6 принята за ось устройства для измерения зазора и толщины объекта. Блок 8 обработки сигналов, соединенный своим первым входом с фотоприемником 6, вторым входом с ключом 5 и выходом с регист- рирующим прибором 9, Модулятор световых потоков 4, узел 8 формирования рабочего и опорного световых потоков и фотоприемник 6 установлены последовательно по ходу светового луча от источника 3 света.

Модулятор световых потоков 4 выполнен в виде отражающей плоскости, вращаю- щейся вокруг сгоей оси Узел 7 формирования рабочего и опорного светового потоков выполнен в виде двух вращающихся зеркал 10 и 11 с возможностью синхронного противоположного их вращения, расположенных симметрично относительно оси фотоприемника 6, устанавливаемого по ходу отраженных от зеркал 10,11 лучей Зеркала 10 и 11 соединены с блоком регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними, которое содержит первый двигатель 12, соединенный своим валом 13 с осью модулятора 4 посредством соединительной муфты 14 (фиг 2) При несоответствии скорости вращения первого двигателя

12 требуемой скорости (О модуляторе 4 световых потоков может быть использован понижающий или повышающий редуктор (ке показано). Крепление модулятора 4 на платформе 1 и зеркал 10 и 11 на платформе 2 осуществляется посредством подшипников 15 (фиг.1).

Кроме того, устройство регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними содержит второй двигатель 16 меньшей скоростью вращения по сравнению с первым двигателем 12 и соединены с зеркалами 10 и 11 узла формирования рабочего и опорного световых потоков 7, для обеспечения синхронного поворота зеркал 10 и 11. Синхронность поворота обеспечена двумя шестернями 17 и 18. равного радиуса RI, введенные в зацепление между собой и шестерней 19, насаженной на вал 20 второго двигателя 16. Шестерня 19 имеет радиус R2.

Электрический двигатель 16 подключен к источнику питания через реостат 21. Контролируемый (измеряемый объект) на чертеже (фиг.1) показан под позицией 22. Ключ 5 выполнен в виде двух фотодиодов первого 23 и второго 24, расположенных по оси устройства по разные стороны от модулятора 4 световых потоков. Угол р угол поворота модулятора 4, а угол pt - угол поворота зеркал 10 и 11 за время поворота модулятора 4 на угол р. Под позицией (фиг.2) показана скорость второго двигателя 16. а под позицией ш показана скорость первого двигателя 12 и скорость модулятора 4, под гозицией(,обозначен радиус шестерен 17 и 18 Шестерня 19с радиусом RZ. передающая вращательный момент от вала 20 двигателя 16 к шестерням 18 и 17. Шестерни 18,17,19 и двигатель 16 расположены под платформой 2 (фиг.1), двигатель 12 -- под платформой 1 (фиг.1). последняя также не показана на фиг,2.

Предлагаемое устройство снабжено концевыми микровыключателями 25 и 26, упором 27 и ключевым устройством 28 (фиг.2) Концевые микровыключатели 25 и 26 крепятся с обратной стороны платформы 2. Упор 27 крепится на шестеренке 18 между концевыми выключателями 25 и 26, на одной с ними линии. Выходы концевых выключателей соединены со входом ключевого устройства 28, которое включено в цепь питания электродвигателя 16. Концевые выключатели 25 и 26 и упор 27 предназначены для ограничения углоб поворота уъ зеркал 10 и 11. На фиг.З показаны графики, где по оси ординат отложено напряжение U. а по оси абсцисс - время т. На графике (а)

показана эпюра напряжения на выходе фотоприемника б. Первый пик напряжения соответствует рабочему световому потоку. Второй пик соответствует опорному световому потоку. Третий пик рабочему, четвертый пик опорному световому потоку. На графике (в) эпюры напряжений на ключе 5, разделяющие опорные и рабочие световые потоки. На графике (с) эпюра напряжений на выходе электронного блока 8 (в ходе регистрирующего прибора 9) показаны две точки замеров с шагом d (фиг.1). Под позицией Р (фиг.4) показана длина зеркала 10, формирующий рабочий световой поток, I - длина неподвижного контролируемого объекта 22, m - расстояние от контролируемого объекта 22 до точки пересечения линии проходящей через оси зеркал 10 и 11 узла формирования рабочего и опорного светового потоков 7, f - расстояние от оси модулятора 4 до контролируемого объекта 22.

На фиг.5 показано соотношение угла поворота V зеркала 10, формирующего рабочий поток в зависимости от расположения фотоприемника 6. Сплошными стрелками показан ход луча. Под позицией а показан угол между осью устройства и направлением светового потока Угол у- это угол, под которым освещается фоточувствительная поверхность фотоприемника б к нормали и оси устройства. Угол 1р - это максимальный угол поворота зеркала 10, формирующего рабочий световой поток к линии, проходящей через оси зеркал 10 и 11. Под позицией i показано расстояние от оси модулятора 4 до фотоприемника 6, под g - расстояние от фотоприемника 6 до точки пересечения линии, проходящей через оси зеркал 10 и 11, Ширина каждого зеркала 10, 11 и 4 должна быть больше размера светового пятна, создаваемого источником света 3 и отражаемого от их поверхности, Блок 8 обработки сигналов соединен своим первым входом с фотоприемником 6, вторым входом - с ключом 5, а выходом - с регистрирующим прибором 9.

Блок 8 обработки сигналов содержит усилитель 29, ключевой блок 30, блок 31 преобразования и вычитатель 32, В блоке обработки сигналов 8 вход усилителя 29 является первым входом блока 8 обработки сигналов. Выход усилителя 29 соединен с первым входом ключевого блока 30, второй и третий входы которого соединены соответственно с фотодиодом 23 и фотодиодом 24 ключа 5. Причем второй и третий вход ключевого блока 30, являются вторым входом блока обработки сигналов 8. Выход ключевого блока 30 соединен с входом блока 31 преобразования, который выходом соединен с входом вычитателя 32. Выход последнего является выходом блока 8 обработки сигналов и соединен с входом

регистрирующего (показывающего) прибора 9. Источник 3 света в заявляемом решении может быть выполнен предпочтительно в виде лазера ЛГН-208Б с диаметром пучка излучения 0,4-0,8 мм на расстоянии 40 мм,

0 позволяющий контролировать размеры объекта не превышающие размеры светового пятна облучаемого контролируемый объект 22. Фотоприемником 6 может служит кремневый фотодиод ФД-24К с большой пло5 щадью фоточувствительного слоя 78 мм2. Лазер 3, контролируемый объект 22, фотоприемник 6, зеркала 4 и 10,11, два фотодиода 23 и 24 ключа 5 размещаются в плоскости параллельной платформам 1 и

0 2, Максимальный размер контролируемого объекта 22 определяется для лазера ЛГН-208Б, как

. ,

5 где Y - размер контролируемого объекта 22;

X - расстояние от лазера 3 до объекта 22, проходимое световым потоком (фиг.5). Размеры зеркала 4 модулятора выбира0 ют соизмеримые с размерами светового пятна, необходимого для облучения объекта 22, учитывая угол расхождения источника 3. Размер зеркала 10 формирующий рабочий световой поток определяется из подобия

треугольников фиг.4 и равно р

где i - длина неподвижного контролируемого объекта 22, f - расстояние от оси модулятора 4 до контролируемого объекта 22, m 0 расстояние от контролируемого объекта 22 до точки пересечения линии, проходящей через оси зеркал 10 и 11 узла формирования 7 с осью устройства, р - размер зеркала формирующий рабочий световой поток.

5 Расположение фотоприетиника б определяет величину поворота зеркала 10, формирующего рабочий световой поток и может быть определено (фиг.5) через -расстояние от оси модулятора 4 до фотоприемника 6, g 0 расстояние от фотоприемника б до точки пересечения линии, проходящей через оси зеркал 10 и 11 узла формирования 7 с осью устройства. Зеркало 10 формирующее рабочий световой поток отразит от крайней точ5 ки объекта 22 на фотоприемиик б npt.

у - ее

Ц 1-п- это следует из равенства углов падения и отражения к нормали зеркала 10.

Определим значение а arctg(P/l+g), у arctg(P/g) окончательно для V0 1 /2(arctg(P/l+g)-arctg(P/g), причем . Модулятор 4 световых потоков выполнен в виде зеркала, способного вращаться вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно плоскости 1, проходящей через ось устройства. Узел формирования рабочего и опорного световых потоков 7 выполнен в виде двух зеркал 10 и 11, способных вращаться вокруг своих осей, расположенных симметрично и перпендикулярно плоскости, проходящей через ось устройства. Фотоприемник б выполнен в виде фотодиода типа ФД-24К, расположенного на оси устройства и ориентированного фоточувствительной поверхностью в сторону, противоположно от модулятора светового потока 4.

Ключ 5 выполнен в виде двух фотодиодов 23,24 типа ФД-8Г, расположенных На оси устройства и предназначенных для разделения электрических рабочего и опорного сигналов. Расположение фотодиодов 23 и 24 на оси устройства способствует лучшей работе электронной Схемы, так как величины электрических сигналов в цепи ключа 5 становятся соизмеримы, что не приводит к перекосам в электронной схеме и разделяет период светового модулятора 4 с помощью света от модулятора 4 на два равных полупериода: полупериода для формирования рабочего светового потока и полупериода для формирования опорного светового потока.

Разделение сигналов можно осуществлять и механическим путем, предложенным в прототипе, насадив прерыватель на ось зеркала 4 модулятора световых потоков. Но при работе во время разрыва контакта неизбежно возникает искра, которая создает помехи в блоки 8 обработки сигналов. Кроме того, низкая надежность ввиду скольжения контактов делает использование его нежелательным Устройство регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними выполнено в виде реостата 21, двух двигателей 12 и 16, соединенных соответственно с модулятором световых потоков 4 и с узлом формирования рабочего и опорного светового потоков 7, выполненного в виде вращающихся зеркал 10 и 11. Синхронный двигатель 12 типа СД-54 с большей скоростью вращения соединен своим валом 13с осью модулятора светового потока 4 приводя его во вращение посредством соединительной муфты 14, при несоответствии скорости вращения двигателя 12 требуемой скорости вращения

модулятора 4 световых потоков можно использовать повышающий или понижающий редуктор (не показан) передающий вращение от двигателя 12 оси модулятора 4, т.е

а) - кред о)дВ, где кред - коэффициент передачи редуктора.

Для вращения зеркал 10 и 11 посредством двух одинаковых шестерен 17 и 18 используется реверсивный двигатель 16,

аналогичный двигателю 12 и такого же типа СД-54 синхронный, но с встроенным редуктором, который передает валу 20 меньшую скорость вращения

С0дв 0)1.

Для крепления трех зеркал 4,10 и 11 на платформах 1 и 2 используются подшипники.

Оптическая ось лазера 3, центры фотодиодов 6,23 и 24 и зеркал 10,11 и 4 лежат в

одной плоскости, параллельной плоскости платформ 1,2.

Расположение блока обработки сигналов 8 не имеет принципиального значения и может быть размещен как на платформе, не

мешая работе оптической Схемы, так и отдельным блоком устройства.

Устройство работает следующим образом.

Источник 3 света направлен на вращающееся зеркало светового модулятора 4, меняющего направление светового излучения в пространстве. При определенных углах поворота зеркала модулятора 4 -свет проходит через контролируемый объект 22,

который размещается между модулятором 4 и зеркалом 10. формирующим рабочий световой поток Таким образом, освещается зеркало 10, формирующее рабочий световой поток, которое тоже выполнено с воэможностью вращения и в момент освещения светом расположено под определенным углом $ к линии, проходящей через оси зеркал 10 и 11, В зависимости от положения зеркала 10, фотоприемник 6 освещается не всеми направлениями света, осветившие зеркало 10 формирующее рабочий световой поток, а лишь определенной направленности. Изменяя в процессе вращение зеркала 10 угол fy, происходит каждый раз освещение фотоприемника 6 различными каждый раз строго определенными направлениями света, это следует из законов геометрической оптики и аппаратуры фотоприемника 6. Причем в

процессе вращения каждый раз зеркало 10 отражает на фотоприемник 6 световой поток при угле ч/Л отличное от предыдущего угла $+i на величину 02 иначе 1$ - VVn I у52, где (pi - угол поворота зеркала 10 за

время одного оборота модулятора 4, т.е. (фиг.1).

Оценочное максимальное значение fy р в аналитическом виде записано, исходя из фиг.5. Таким образом, происходит за счет изменения угла поворота зеркала 10 изменение пространственного положения сканирующего светового потока, в данном случае это направление светового потока, которое должно осветить фотоприемник 6. Аналогичным образом происходит формирование опорного светового потока, при освещении зеркалом 4 модулятора зеркала 11 формирующее опорный световой поток, который каждый раз при его освещении выделяет в зависимости от его расположения из всех направлений света, созданным вращающимся зеркалом 4 модулятора, так же определенное направление, описываемое законами геометрической оптики. Причем исходя из симметричного расположения, относительно оси устройства двух зеркал 10 и 11 следует симметричность двух световых потоков - рабочего и опорного, освещаемых фотоприемник 6.

Таким образом, вращающееся зеркало модулятора 4 освещает зеркало 10, формирующее рабочий световой поток и контролируемый объект 22, расположенный перед ним. Зеркало 10 формирующее рабочий световой поток, в зависимости от величины угла $ отражает на фотоприемник 6 излучение определенной направленности, в свою очередь фотоприемник б в зависимости от величины светового потока вырабатывает электрический сигнал, который запоминается блоком 8 обработки сигнала. Далее, вращаясь, модулятор 4 освещает первый фотодиод 23 ключа 5, который переключает электронный блок 8 на прием опорного электрического сигнала. Опорный электрический сигнал возникает в тот момент, когда зеркало модулятора 4 осветит определенный участок зеркала 11, формирующий опорный световой сигнал, зависящий от положения зеркала 11.

Таким образом, получается опорный электрический сигнал, с которым будет сравнен в блоке обработки сигналов с рабочим электрическим сигналом путем деления или вычитания. Результат сравнения в виде электрического сигнала подается на регистрирующий (показывающий) прибор 9. Таким образом, произведен контроль одной точки. Вращаясь, модулятор 4 осветит второй ключевой 24 фотодиод, который преобразует свет источника в электрический сигнал. Этот электрический сигнал приведет блок обработки сигналов 8 в исходное положение и очистит память (фиг.З). Продолжая

вращение, зеркало модулятора 4 вновь осветит зеркало 10, формирующее рабочий световой поток, но за это время зеркала 10 и 11 узла формирования 7 повернутся на

некоторый угол tyi и фотоприемник 6 осветится светом, прошедшим через другой участок контролируемого объекта 22, в соответствии с величиной светового потока которого будет электрический сигнал фотоприемника 6. Этот сигнал запомнится блоком 8 обработки сигналов.

Далее, вращаясь модулятор освещает первый фотодиод 23 ключа 5 и блок 8 обработки сигнала СНОБ ч переключится на прием

опорного электрического сигнала. Зеркало 11, формирующее опорный световой поток, за это время повернется на угол, близкий к углу поворота зеркала 10, причем при освещении зеркала 11 произойдет освещение

фотоприемника 6 от участков зеркала 11, формирующего опорный световой поток, которые симметричны относительно оси устройства, участкам зеркала 10, формирующего рабочий световой поток. Фотоприемник 6 преобразует опорный световой поток в опорный электрический сигнал, с которым в блоке 8 обработки сигнала сравнится с рабочим электрическим сигналом, Результат сравнения в виде электрического

сигнала на выходе блока 8 обработки электронного сигнала подается на регистрирующий прибор 9. Таким образом, произойдет контроль второй точки. После этого модулятор 4 осветит второй ключевой фотодиод 24,

который приведет в готовность к замерам следующей точки и гак далее, пока объект 22 не проконтролируется по всей длине.

Принцип работы устройства регулирования количества замеряемых точек и расстояний между ними основан на обеспечении соответствующего соотношения скоростей вращения модулятора 4 ол и скорости вращения двух синхронно вращающихся зеркал 10 и 11 узла формирования

5 (Oi.

Для получения различных точек объекта, т.е. изменения расположения сканирующего светового потока в пространстве необходим поворот зеркал 10 и 11 узла 7

формирования. Этот угол поворота (pi происходит за время одного оборота зеркала 4

модулятора. Тогда щ К. (рг pi/K.

Устройство регулирования 12,16 и 21 изме- няет величину К. Расстояние между замеряемыми точками d, будет определять скорость W2 и аналитически запишется, как

« Marctg(d/f)-arctg-di01+Это

соотношение получено следующим образом (фиг.4 и 5) из подобия треугольников имеем

ггГ+7 7 причем , тогда5

m

В соотношении V 1/2 arctg(P/l + -t-g)-arctg(P/g) примем .

Решим систему уравнений10

02 1 /2 arctg (p/l + g) - arctg )p/g); m +f T

1/2 arctg $ - - arctg

g

так как g f%

- arctg имеем

fd(m + fX. ( f-q П

из соотношения

1/2 arctg (d/f)- arctg (±%

e |Т tarct9 d/f - (T Hтак как рассматриваем шаг d за один оборот модулятора 4, то

pi 1ж

ад 4л:

arctg (d/f)-arctg (±D)J,

т.е задавая шаг дискредитации d определяем какую скорость (Oi должно иметь зеркало 10, формирующее рабочий световой поток. Число замеряемых точек N для неподвижного контролируемого объекта с длиной I определится как (фиг.1). Из показанных соотношений в зависимости от конкретно решаемой задачи и требований, предъявляемых к объекту выбирают соответствующее значение К.

Изменяя сопротивление реостата 21 путем перемещения ползунка реостата вдоль шкалы отградуированной в расстояниях между замеряемыми точками d, т.е. задавая величину d, мы задаем скорость вращения зеркал узла формирования рабочего и опор- ного световых потоков 10 и 11 GJ&. По указанному соотношению выведенного из геометрических и кинематических, описанных равенств.

Изменяя таким образом сопротивление в электрической цепи реостата 21 можно

0

5

0

5

0

5

0

5

.

5

изменять скорость вращения двигатель 16 и тем самым изменять скорость вращения зеркал (02 - k , где k - Rz/Ri, где R2 - радиус шестеренки 19, насаженной на вал двигателя 16.

Для уменьшения времени на холостое вращение зеркал 10 и 11 узла 7 формирования устанавливаются концевые микровыключатели 25 и 26 ограничивающие угол поворота зеркал 10 и 11 узла 7 формирования, а соответственно и шестеренок 17 и 18 и упора 27, насаженного на шестеренку 18 в пределах угла ( (фиг.2). Концевые микровыключатели при нажатии на них упором 27 срабатывают и в соединенном с ними ключевом блоке 28 происходит изменение полярности питающей двигатель 16. Таким образом происходит возвратно-поступательное движение зеркал 10 и 11 и сканирование световым потоком неподвижного объекта 22.

Сигналы с фотоприемника 6 усиливаются в усилителе 29 (фиг.6) и поступают на ключевой блок 30, который разделяет сигналы от рабочего и опорного световых потоков (фиг.За.в). Для работы ключевого блока 30 используются два ключевых фотодиода 23 и 24. Поток от источника света 3 направляется модулятором 4 на фотодиод 23 в тот момент времени, когда фотоприемник 6 уже был освещен рабочим световым потоком от зеркала 10, а опорным световым потоком от зеркала 11 еще нет. С выхода фотодиода 23 поступает электрический сигнал в ключевой блок 30. Таким образом происходит разделение рабочего от опорного сигнала. Сигналы фотодиода 23 управляют ключевым блоком 30, с одного выхода которого снимают сигналы пропорциональные рабочему световому потоку, а с другого пропорциональные опорному световому потоку. Далее эти с,игналы поступают на блок 31 преобразования импульсных сигналов в постоянные и подаются на два входа вычитателя 32, напряжение на выходе которого пропорционально величине поглощения или диафрагмирования рабочего потока измеряемого контролируемым объектом (фиг.Зс). После осуществления замера одной точки происходит освещение ключевого фотодиода 24, который возвращает блок обработки сигналов в исходное положение.

Предлагаемое устройство обеспечивает преимущества по сравнению с известным, а именно выполнение источника света в виде лазера позволит разносить узлы устройства, что приведет к расширению сортамента контролируемых объектов.

Использование вращающегося зеркала в качестве модулятора световых потоков позволит освещать весь обьект по его длине, что позволит контролировать неподвижные объекты.

Использование узла формирования рабочего и опорного световых потоков, выполненного в виде двух вращающихся зеркал, позволит контролировать объекты диафрагмирующие световой поток, неподвижные.

Использование фотоприемника, расположенного фоточувствительной поверхностью в противоположную сторону от модулятора световых потоков, уменьшит помехи, увеличит чувствительность и точность, что расши- рит сортамент объектов измерения.

Использование устройства для регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними, позволит перестраивать на различный сортамент контро- лируемых объектов, В целом заявляемое решение обеспечивает расширение сортамента объектов измерения по сравнению с прототипом, так как позволяет контролировать объекты на больших расстояниях, в труднодоступных местах, а также объекты различных габаритов как подвижные, так и неподвижные объекты по всей длине, наряду с толщиной объекта заявляемым решением может быть замерен и зазор объекта.

Формула изобретения

Устройство для измерения зазора и толщины объекта, содержащее оптические связанные и установленные последовательно по ходу светового луча модулятор световых потоков, узел формирования рабочего и опорного световых потоков и фотоприемник, ключ, регистрирующий прибор и блок обработки сигнала, соединенный первым входом с фотоприемником, вторым - с ключом и выходом - с входом регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью расширения сортаментов измеряемых объектов, оно снабжено блоком регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними, источник света, модулятор световог потока и ключ, а также, фотоприемник и узел формирования рабочего и опорного каналов предназначены для размещения соответственно с двух сторон объекта и расположены с одной плоскости, узел формирования рабочего и опорного световых потоков выполнен в виде двух зеркал, расположенных симметрично относительно оси фотоприемника, устанавливаемого по ходу отраженных от зеркал лучей, зеркала соединены с блоком регулирования количества замеряемых точек и расстояния между ними и установлены с возможностью синхронного противоположного вращения, модулятор световых потоков выполнен в виде установленной с возможностью вращения отражающей плоскости, рабочая поверхность которой противоположна рабочей поверхности фотоприемника.

Изобретение относится к измерительной технике Целью изобретения является расширение сортаментов измеряемых объектов. Для этого в устройстве используется вся площадь фотоприемника как для рабочего, так и для опорного каналов и осуществляется не перемещение объекта а его сканирование.6 ил

УГ

ФмЈ

Я

Hz

-0

С

ФигЗ

/////x///////y/y//j 10/ . Ј

4/

SACK okpafomxtt (мюль