Фотоэлектрическое устройство для измерения диаметров изделий Советский патент 1992 года по МПК G01B21/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диаметров изделий а процессе их производства.

Известно устройство для измерения диаметра изделий, содержащее оптически связанные источник света, коллимирующий объектив, фокусирующий объектив, дискретный фотоприемник, состоящий из двух симметрично расположенных частей, индикатор. Каждая часть фотоприемника содержит по п единичных фотоприемников, причем внешние из них являются старшими. Кроме того, устройство содержит две группы двухвходовых элементов И, прямые входы I элементов И первой и второй частей первой группы двухвходовых элементов И связаны с выходами i дискретов первой и второй частей дискретного фотоприемника соответственно, выход с элемента И второй группы двухвходовых элементов И связан с входом индикатора.

Недостатком такого устройства является необходимость обязательного центрирования контролируемого изделия относительно фотоприемного устройства. Кроме того, разрешающая способность устройства в целом определяется дискретностью одного элемента фотоприемника.

Известно также фотоэлектрическое устройство для измерения диаметров изделий, содержащее оптически связанные источник света, коллимирующий объектив, фокусирующий объектив, круговую диафрагму, дискретную линейку фотоприемников, состоящую из N фотоприемников, блок управления, сдвиговый регистр, состоящий из N разрядов, вход каждого из которых связан с выходом соответствующего фотоприемника из дискретной линейки фотоприемникоз, управляющий вход сдвигового регистра связан с первым выходом блока управления, и индикатор с N информационными входами, каждый из которых связан с выходом соответствующего разряда сдвигового регистра.

(Л

С

vj

о ю

ю

управляющий вход индикатора связан со вторым выходом блока управления.

Недостатком этого устройства является низкая разрешающая способность, определяемая элементом дискретного фотоприемника.

Цель изобретения - повышение точности измерения диаметро изделий за счет применения схемы аналоговой обработки видеосигнала, обеспечивающей увеличение разрешающей способности дискретной линейки фотоприемников.

Указанная цель достигается тем, что фотоэлектрическое устройство для измерения диаметров изделий, содержащее оптически связанные источник света, оптическую систему, предназначенную для переноса изображения в плоскость анализа, дискретную линейку фотоприемников, генератор импульсов, схему И, индикатор, снабжено N-разрядной схемой выборки и хранения, N-рэзрядным аналоговым коммутатором, схемой преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, количество элементов схемы выборки и хранения равно количеству фотоприемников в дискретной линейке, генератор импульсов выполнен синхронизирующим с четырьмя выходами, вход каждого элемента схемы выборки и хранения соединен с соответствующим фотоприемником дискретной линейки, управляющие входы схемы выборки и хранения соединены с первым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выходы схемы выборки и хранения соединены с соответствующими входами аналогового коммутатора, управляющий вход которого соединен со вторым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход аналогового коммутатора связан с входом схемы преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, вход синхронизации которой связан с третьим выходом генератора синхронизирующих импульсов, вход порогового элемента соединен с выходом схемы преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, выход порогового элемента связан с первым входом схемы И, второй вход схемы И соединен с четвертым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход схемы И соединен с информационным счетчиком импульсов, выходы последнего соединены с индикатором.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения диаметров изделий содержит оптически связанные источник света 1, коллимирующий объектив 2,

фокусирующий объектив 3, круговую диафрагму 4 для фильтрации спектра изображения и формирования четких границ изображения контролируемого изделия, дискретную линейку 5 фотоприемников, состоящую из N фотоприемников, схему выборки и хранения б, состоящую из N элементов, вход каждого элемента связан с выходом соответствующего фотоприемника дискрет0 ной линейки 5 фотоприемников, аналоговый коммутатор 7 с N информационными входами, каждый из которых соединен с соответствующим выходом схемы выборки и хранения 6. Схему преобразования 8 диск5 ретного видеосигнала в непрерывный, выход которой связан с первым входом порогового элемента 9, выход последнего связан с первым входом схемы И 10, ее второй вход соединен с третьим выходом

0 генератора синхронизации 11, первый выход которого связан с входом синхронизации схемы выборки и хранения б, информационный счетчик импульсов 12 и связанный с ним индикатор 13.

5 Пороговый элемент 9, схема И 10, генератор синхронизации 11 и информационный счетчик импульсов 12 образуют в устройстве схему управления.

RI. R2, Ra, R4, RS - сопротивления, Ci И

0 0,2 - конденсаторы схемы преобразования 8 дискретного видеосигнала в непрерывный,

Устройство работает следующим образом.

5Коллимированный световой поток,

сформированный источником света 1 и коллимирующим объективом 2, освещает контролируемое изделие 14, теневое изображение которого с помощью фокусирую0 щего объектива 3 и круговой диафрагмы 4 строится на дискретной линейке 5 фотоприемников. Аналоговые видеосигналы с выходов дискретной линейки 5 фотоприемников, соответствующие распределению интен5 сивности светового потока от изделия 14, по сигналу генератора синхронизации 11 запоминаются в схеме выборки и хранения 6. Выходы схемы выборки и хранения 6 соединены с соответствующими входами аналого0 вого коммутатора 7, преобразующего параллельную аналоговую информацию з последовательную (фиг.2, Ui), которая поступает на вход схемы преобразования 8 дискретного видеосигнала в непрерывный.

5 8 схеме преобразования 8, состоящей из суммарно-разностного усилителя D}-Ri...R4, динамического запоминающего устройства Da-Ci, интегратора D3-R&-C2. В момент прихода импульса синхронизации (фиг.2, Ui) на управляющий вход динамического

запоминающего устройства Da-Ci на конденсаторе Ci устанавливается напряжение, равное входному напряжению с выхода аналогового коммутатора 71-ячейки, так как коэффициент передачи суммарно-разност- ного усилителя Di-Ri...R4 равен единице. За период времени между импульсами синхронизации интегратор Ds-Rs-Ca интегрирует входное напряжение с конденсатора Ci, при этом постоянная времени интегрирова- ния Т (фиг.2, Ite) равна периоду считывания видеосигнала с 1-ячейки. В результате этого на выходе интегратора Da-Rs-Cs, к концу интегрирования, устанавливается напряжение, амплитуда которого равна амплитуде с i-ячейки дискретной линейки 5 фотоприемников. С выхода интегратора Ds-Rs-Ca напряжение видеосигнала с 1-ячейки поступает на неинвертируемый вход суммарно- разностного усилителя Di-Ri..., при этом на его инвертирующий вход подается напряжение с (1+1)-ячейки, на выходе суммарно-разностного усилителя Di-Ri...R4 формируется разностное напряжение Ui+1 - Ui, которое за время действия импульса синхронизации на вход С динамического запоминающего устройства Dz-Ci устанавливается на конденсаторе Ci. Интегратор Da-Rs-Ca интегрирует разностное напряжение, и к концу периода считывания 0+1}- ячейки на выходе интегратора Da-Rs-Ca формируется напряжение, равное амплитуде ячейки (1+1). Так происходит со всеми N-ячейками дискретной линейки 5 фотоприемников (фиг.2, Оз). С выхода схемы преоб- разования 8 видеосигнал поступает на вход порогового элемента 9 (фиг.2, Us), на его выходе формируется видеоимпульс (фиг.2, U4), длительность которого пропорциональна диаметру изделия 14. Выход по- рогового элемента 9 соединен с одним из входов схемы И 10, на второй вход которой поступают счетные импульсы (фиг.2, Us) с генератора синхронизации 11, частота которых в К раз выше частоты коммутации ана- логового коммутатора 7. На выходе схемы И 10 формируется пачка счетных импульсов (фиг.2, Ue), поступающих на вход информационного счетчика импульсов 12, на

котором по окончании действия информационного видеоимпульса формируется код числа, индицируемый индикатором 13 и равный диаметру контролируемого изделия.

Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для измерения диаметров изделий, содержащее оптически связанные источник света, оптическую систему, предназначенную для переноса изображения в плоскость анализа, дискретную линейку фотоприемников, генератор импульсов, схему И, индикатор, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено N- разрядной схемой выборки и хранения, N-разрядным аналоговым коммутатором, схемой преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, количество элементов схемы выборки и хранения равно количеству фотоприемников в дискретной линейке, генератор импульсов выполнен синхронизирующим с четырьмя выходами, вход каждого элемента схемы выборки и хранения соединен с соответствующим фотоприемником дискретной линейки, управляющие входы схемы выборки и хранения соединены с первым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выходы схемы выборки и хранения соединены с соответствующими входами аналогового коммутатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход аналогового коммутатора связан с входом схемы преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, вход синхронизации которой связан с третьим выходом генератора синхронизирующих импульсов, вход порогового элемента соединен с выходом схемы преобразования дискретного видеосигнала в непрерывный, выход порогового элемента связан с первым входом схемы И, второй вход схемы И соединен с четвертым выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход схемы И соединен с информационным счетчиком импульсов, выходы последнего соединены с индикатором.

нн

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения погрешностей от потери, информации и дискретизации сигнала. Поставленная цель достигается тем. что устройство снабжено N-разрядной схемой выборки и хранения. N-разрчдным аналоговым коммутатором, схемой преобразования дискретного сигнала в непрерывный, что позволяет получить непрерывную информационную характеристику. 2 ил.

о