Устройство для бесконтактного измерения толщины прозрачной пластины Советский патент 1978 года по МПК G01B11/06 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано, в частности, в датчиках толщины движущейся ленты стекла и других прозрачных материалов в непрерывном производственном процессе.

Известно устройство для бесконтактного измерения толщины прозрачной пластины, содержащее два осветителя со щелевыми диафрагмами и фотоприемник с измерительной схемой 1. Пучок лучей от одного осветителя проходит через прозрачную пластину. Смещение лучей одного осветителя относительно другого является показателем, по которому судят о толщине пластины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для бесконтактного измерения толщины прозрачной пластины, содержащее корпус, осветитель с диафрагмой, установленный в корпусе, зеркало, имеющее отражающую поверхность в форме цилиндра, линзу, фотоприемник, измерительную схему, реверсивный двигатель и самописец 2.

Зеркало, линза и фотоприемник укреплены на поворотном основании, ось вращения которого совпадает с осью цилиндрического зеркала.

Основание кинематически связано с реверсивным двигателем. Осветитель с помощью диафрагмы формирует узкий пучок света, который, проходя иод углом через измеряемую прозрачную пластину, смещается и попадает на цилиндрическое зеркало. Последнее направляет пучок через линзу на сдвоенный фотоприемник, подключенный к входу усилителя. При попадании пучка в центр фотоприемника на двигатель не поступает никакого сигнала. При изменении толщины пластины происходит параллельное перемещение пучка света, падающего на цилиндрическое зеркало. Благодаря цилиндрической форме зеркала изменяется угол падения цучка света и многократно увеличивается смещение отраженного пучка. Смещение цучка света фиксируется фотонриемником, сигнал с которого через усилитель вызывает вращение реверсивного двигателя. При этом перемещаются связанные с двигателем перо самописца и нодвилчпое основание, на котором укреплены цилиндрическое зеркало, линза и фотоприемник. Основание перемещается до тех пор, пока цучок света вновь не попадет в центр фотоприемника. О величине толщины измеряемой пластины судят по положению пера самописца.

Недостатком известных устройств являются погрещцости измерения, возникающие от нестабильности положения осветителя.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния нестабильности положения осветителя.

Для этого предлагаемое устройство снабжено дополнительным фотоприемником, установленным на основании, полупрозрачным зеркалом, расположенным в корпусе под острым углом к оси диафрагмы, а основание закреплено неподвижно относительно корпуса.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, осветитель 2 с диафрагмой 3 и полупрозрачное зеркало 4, закрепленные неподвижно относительно друг друга в корпусе 1, основной 5 и дополнительный 6 фотоприем:ники, закрепленные на неподвижном основании 7, измерительную смеху 8. Полупрозрачное зеркало 4 расположено под острым углом а к оси диафрагмы 3. Угол р между светочувствительными поверхностями основного 5 и дополнительного 6 фотоприемников определяется по формуле

- - 2а. 2

Взаимное положение основного 5 и дополнительного 6 фотоприемников и полупрозрачного зеркала 4 определяется по формуле

,

где а - расстояние между центрами основноного 5 и дополнительного 6 фотоприемников;

Ь - расстояние от полупрозрачного зеркала 4 до дополнительного фотоприемника 6. Основной 5 и дополнительный 6 фотоприемники подключены к измерительной схеме 8.

Устройство работает следующим образом.

Осветитель 2 с помощью диафрагмы 3 формирует узкий пучок света, который с помощью полупрозрачного зеркала 4 раздваивается на два пучка. Один из пучков, проходит под острым углом, через измеряемую прозрачную пластину 9, помещенную между корпусом 1 и фотоприемниками: 5 и. 6, смещается и попадает на основной фотоприемник 5. Второй пучок света проходит через измеряемую прозрачную пластину 9 перпендикулярно к ней, не смещается при прохождении через нее и попадает на дополнительный фотоприемник 6.

При смещении вправо осветителя 2 вместе с диафрагмой 3 и полупрозрачным зеркалом 4 смещаются и оба пучка света относительно центров основного 5 и дополнительного 6 фо5 топриемников. Сигналы от основного 5 и дополнительного 6 фотоприемников изменяются пропорционально. В схеме 8 производится вычитание сигналов от основного 5 и дополнительного 6 фотоприемников. Таким образом,

0 при смещении осветителя 2 вместе с диафрагмой 3 и полупрозрачным зеркалом 4 сигнал на выходе измерительной схемы 8 не изменяется. При изменении толщины измеряемой прозрачной пластины 9 смещается только пучок света, проходящий через измеряемую прозрачную пластину под острым углом. При этом на выходе измерительной схемы 8 будет сигнал, пропорциональный этому смещению, а следовательно, и толщине измеряемой про0 зрачной пластины 9.

Устранение влияния смещения осветителя на точность измерений позволяет использовать устройство в производственных условиях при наличии вибрации.

5 Использование устройства в системе автоматического управления процессом вертикального вытягивания стекла позволяет снизить затраты на стекломассу за счет уменьшения допусков на толщину стекла.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения толщины прозрачной пластины, содержащее

5 корпус, осветитель с диафрагмой, установленный в корпусе, основание, фотоприемник, установленный на основании, и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено

0 дополнительным фотоприемником, установленным на основании, полупрозрачным зеркалом, расположенным в корпусе под острым углом к оси диафрагмы, а основание закреплено неподвижно относительно корпуса.

Источники информации, при«ятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР №252624, кл. G 01В 11/06, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 357464, кл. G 01В 11/06, 1972.

Г