Измерительный видеопреобразователь для высокоточного преобразования линейных размеров объекта в электрический сигнал Советский патент 1992 года по МПК G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения поперечных размеров изделий на заданной длине, в частности определения максимального диаметра наконечников оптических соединителей.

Все операции при изготовлении наконечников оптических соединителей выполняют с большой точностью, что существенно удорожает производство изделий. Для повышения качества изготовления оптических соединителей при сборке необходимо своевременно отбраковывать детали, выполненные сверх допустимого размере, например, в любом сечении по всей длине

внешнего диаметра наконечника оптического соединителя.

Сложность проблемы состоит в то, что необходимо измерять диаметр 2500 мкм на длине 6000 мкм с погрешностью 0,5 мкм. При этом необходимо обеспечить не только столь малую погрешность измерения, но и, учитывая масштаб производства, достаточно высокую производительность измерения максимального диаметра на заданной длине.

Известен измерительный видеопреобразователь для высокоточного преобразования линейных размеров объекта в электрический сигнал, содержащий телевизионную камеру и оптический сигнал, содержащий телевизионную камеру и

3

N3 О

00

ю

оптический узел для совмещения краев измеряемого размера 1. Оптический узел выполнен в виде двух оптически прозрачных плоскопараллельных пластин, установленных под углом одна к другой так, что образуют угольник, расположенный вершиной в сторону светового потока, перпендикулярно главной оптической оси видеопреобра- эователя и задаваемому направлению измерения. Пластины установлены с возможностью регулирования угла между ними.

Описанное выше устройство выполнено так, что не обеспечивает возможности определения максимального размера изделия на заданной длине при малых погрешностях, так как не формирует соответствующего профиля светового потока, и, следовательно, контроль осуществляется в одном сечении.

Целью заявляемого решения является повышение точности измерения и определение максимального геометрического размера (диаметра) на заданной длине.

Поставленная цель достигается тем, что в известном измерительном видеопреобразователе для высокоточного преобразования линейных размеров объекта в электрический сигнал по авторскому свидетельству № 1128113, согласно изобретению, он дополнительно снабжен оптическим цилиндрическим элементом, установленным между оптически прозрачными плоскопараллельными пластинами и телевизионной камерой.

Как видно из изложения сущности заяв- ляемого технического решения, оно обладает отличиями от решения-прототипа, и. следовательно, соответствует критерию Новизна.

В данном устройстве новое свойство у операции пространственного преобразования светового потока появляется за счет того, что информацию о геометрическом размере несет световой поток, полученный в результате сжатия изображения в направлении параллельном заданной длине наконечника и увеличения его в направлении перпендикулярном измеряемому размеру, что позволит определить максимальный размер (диаметр) на заданной длине с минимальной погрешностью.

Решение также соответствует критерию Существенные отличия, так как обладает признаками, хотя и известными ранее, но проявляющими в заявляемом решении новые свойства.

На чертеже показано пространственное преобразование светового потока и

функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник излучения 1 и расположенный по ходу излучения

формирователь 2 двух параллельных потоков, V-образную канавку 3, на которой располагают измеряемую деталь 4, соединяемую с приводом (на рисунке не показан) для вращения детали вокруг своей

0 оси. За измеряемой деталью 4 в светонепроницаемом корпусе 5 расположен оптический узел, который может быть выполнен из плоских зеркал и призмы или из, например, двух плоскопараллельных пластин б. 7, ко5 торые между собой соединены шарниром 8. Пластины 6.7 установлены под углом друг к другу с возможностью регулирования угла между ними. Оптический узел дополнительно содержит цилиндрический элемент 9. Ци0 линдрический элемент 9 установлен между плоскопараллельными пластинами 6.7 и телевизионной камерой 10, выход которой соединен с входом блока обработки видеосигнала 11.

5 Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника света 1 поступает на формирователь 2 двух параллельных потоков. Сформированные на заданной

0 длине потоки света, проходя по краям измеряемого объекта 4, попадают на плоскопараллельные пластины 6, 7, на которых эти потоки света дважды преломляются и в результате смещаются к оптической оси Z. Та5 ким образом, определенная средняя часть изображения попадает в зону полного отражения в пластинах и становится исключенной. После плоскопараллельных пластин потоки попадают на оптический цилиндри0 ческий элемент 9, который сжимает световые потоки по длине (по оси X) в 1,5 раза и увеличивает по диаметру (по оси Y) в 100...150 раз. что дает возможность получить изображение, пригодное для приема

5 телевизионной камерой 10. Телевизионная камера 10 преобразует оптическое изображение в электрические сигналы, которые поступают в блок обработки видеосигнала 11. В блоке обработки видеосигнала 11 по вели0 чине временного интервала между электрическими сигналами определяют максимальный диаметр объекта 4 на заданной длине.

Применение предлагаемого устройства

5 позволяет определить наружные диаметры наконечников оптических соединителей с погрешностью 0,5 мкм при диаметре 2,5 мм и длине 6 мм. Время определения величины максимального диаметра составляет 10...12 с. что позволяет использовать устройство

для сплошного контроля при массовом производстве. Применение заявляемых решений позволит уменьшить брак на 30%, что составит 68 тыс. руб. экономии о год (см. заключение).

Формула изобретения Измерительный видеопреобразователь для высокоточного преобразования линейных размеров объекта в электрический сигнал по авт.св. Мг 1128113, отличающий- с я тем, что. с целью повышения точности измерения и определения максимального геометрического размера на заданной длине, он снабжен оптическим цилиндрическим элементом, установленным между оптически прозрачными плоскопараллельными пластинами и телевизионной камерой.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения и определение максимального геометрического размера на заданной длине. Формируют световой поток и делят его на два потока, освещают объект, преобразуют световой поток в пространстве, а перед регистрацией интенсивности излучения сводят края изображения на экране, преобразуют в электрические сигналы и по величине временного интервала между электрическими сигналами определяют измеряемый размер, а перед разделением светового потока на два потока з направлении, параллельном измеряемому размеру, формируют с помощью цилиндрического элемента световой поток вдоль заданной длины контролируемой детали, преобразуют параллельные потоки путем сдвига их в пространстве в направлении оптической оси, после чего оба потока сжимают в направлении, перпендикулярном оси светового потока и измеряемого размера, увеличивают в направлении измеряемого размера и определяют максимальный размер на заданной длине. 1 ил. ъ Ё