Устройство для измерения размера объектов Советский патент 1981 года по МПК G01B21/14 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к уст1ройства,м для измеревия ipasMepoB объектов, и .может быть использовано в машиностроении.

Известно устройство для измерения размера о.бъекта, содержащее телев;нз иоп1ный датчик, направленный на измеряемый объект, селектор видеосигнала, блок управления, генератор имлульсов, каскад совпадения и счетчик импульсов. Селектор видеосигна 1а и блок у1пра1влен:ия .соединены с телевизионным датчиком. Управляющие входы каскада совладения связаны с выходами селектора видеоимпульсов « блока управления. Выход генератора импульсов соединен с информационным входом каскада совпадения, выход которого со единен со счетным входом счетчика. Линия измеряемого размера должна быть либо параллельна, лИбо перпендикулярна линии строчной развертки. Если линия измеряемого размера параллельна линии строчной развертки, то при сканировании изображения отверстия телевизионным датчиком на выходе селектора формируется видеосигнал, длительность которого определяет изме|ряемый размер, соответствующий определенной строке развертки. Этот видеосигнал отК|рывает каскад совпадения, через который импульсы от гееератора поступают в счетчик. Число в счетчике, соответствующее определенной строке развертки, определяет измеряемый размер. Если линия измеряемого диаметра перпендикулярна линии строчной развертки, то счетчик подсчиты(Зает число строк развертки, приходящееся на измеряемый размер 1.

Недостаток этюго устройства заключается в зн ..14 и те ль ной погрещности измерения, которая обусловлена нелинейностями и нестабильностью на.пряжений развертки телевизионного датчика.

Наиболее близким к описываемому изобретению по его технической сущности является устройство для из.ме(рения размера объектов, содержащее телевизионный датчик, мерную шкалу, размещенную в его поле зрения и оптически перекрываемую измеряемым отверстием, формирователь управляющих им.пульсов и коммутатор видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчиком, вычислительный блок, связанный с формирователем управляющих импульсов, два соединенных с этим формирователем идентичных узла обработки видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки соответственно, каждый из которых содержит селекто.р видеоимпульсов, соединенный с ним блок сравнения количества видеоимпульсов в соседних толуст.роках, селектор .импульсов полустрок « соединенный с ,н;и,м счетчяк, в каждом узле обработки управляю. входы селектора импульсов полустрок и селектора видеоимпульсов соединены с формирователем управляющих импульсов. Кроме того, изв-естное устройство соде,ржят связаиный с телевизиоиным датчиком селектор первой выделенной строки и соединенный с аим счетчик целых единиц измерения. Счетчики, входящие в состав узла обработки, служат для подсчета долей единиц измерения. Выходы счетч1ИКа целых единиц измерения и выходы счетчиков, служащих для подсчета долей единиц изМврения, соединены со (входами вычислительного блока. В известном устройстве мерная шкала выполнена в виде двух, разделенных определенным промежутком, встречных шкал поперечного масщта-ба со щтрнхами, расположенными наклонно к направлению оканироваиия.

При скаиироваиии изображения измеряемого отверстия телевизионным датчиком при селектора выделенной строки формируются импульсы, которые подсчитываются счетчиком целых единиц измерения, а при помощи двух встречных щкал но-перечного масштаба коммутатора и узлов обработки формируются импульсы, которые подсчитываются счетчиками долей единиц измерения. Числа, накопленные в указанных трех счетчиках, поступают в вычислительный блок:, вычисляющий значение величины поперечного размера объекта как сум.му выбраяно-ло базового расстояния между установленными встречными шкалами поперечного :масштаба, числа делых едиииц измерения, равного количеству видеоимпульсов от штрихов указанных щкал а первой выделенной строке, и двух чисел долей единиц (Измерения, причем каждая доля единицы измерения вычисляется как частное от деления расстояния между соседним:и щтрихами шкалы на число выделенных равноотстоящих строк. Это устройство позволяет измерять ноперечный размер объекта между его параллельными сторонами 2.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно позволяет измерять поперечный размер объекта, имеющеrio круглую, овальную или близкую к ним форму, и, IB частности, не позволяет измерять диам:етр отверстия, имеющего «руглую, овальную или близкую к ним форму поперечного сечения, и вьшолнепного в теле из непрозрачного материала.

Цель изобретения - изме,рение диаметра круглых или овальных отверстий в нецрозрачных телах.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено формирователем импульсов начала и конца левой полустроки развертки, формирователем импульсов начала и

конца правой полустроки развертки, соединенными с формирователем управляющих импульсов, каждый узел обработки снабжен детекторам «больше, детектором «меньше и блоком запоминания максимального кол1ичест1ва видеоимпульсов в полуст1роке, мерная щкала выполнена в виде двух ра.зделениых определенным промежутком решеток с равноотстоящими контрастными штрихами, перпендикулярными строкам развертки. В каждом узле обработки инфор.мациоиные входы обоих детекторов и блока запоминания соединены с выходол блока сравнения, выход блока запоминания соединен с выходом вычислительного блока, выход детектора «больше соединен со входом сброса счетчика полустрок, выход детектора «меньше соединен с запирающими входам,и селектора импульсов полустрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим Входом блока запоминания, а управляющие входы коммутатора видеоимнульсав, блоков сравнения, детекторов и информационный вход селекторов импульсов полустрок - с выходами соответствующих формирователей импульсов начала и конца левой и правой полустрок.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема оптического совмещения изображения измеряемого отверстия и мерной шкалы.

Оп исываемое устройство содержит телевизионный датчик /, мерную шкалу 2, размещенную в поле зрения датчика / и онти чески перекрываемую измеряемым объектом, например отверстием 3, |формирователь 4 управляющих импульсов, фор.мирователь 5 импульсов начала и конца левой полустроки развертки, формирователь 6 импульсов начала и конца правой полустроки развертки, коммутатор 7 видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки, два идентичных узла 8 и 9 обработки, из которых узел 8 служит для обработки видеоимпульсов левой полустроки развертки, а узел 9 - для обработки видеоимпульсов правой полустроки развертки, и вычислительный блок 10.

Узлы 8 и 9 обработки содержат соответственно селекторы // и /2 видеои1миульсов, соединенные с ними блоки 13 и М сравнения количества -видеоимпульсов в соседних полустроках, детекторы «больше 15 и 16, детекторы «меньше 17 и 18, блоки 19 и 20 запоминания максимального количества видеоимпульсов в строке, селекторы 21 и 22 импульсов полустрок и соединенные с ними счетчики 23 и 24. Вход формирователя 4 соединен с датчиком 1, а его 1выходы - со входами формирователей 5, 6 и с управляющими входами селекторов 11, 12, блоков 19, 20, селекторов 21, 2-2 и вычислительного блока 10. Информационный вход коммутатора 7 соединен с датчиком /. Выходы формирователей 5 и 5 соединены, с

управляющими входами коммутатора 7, блоков 13 и 14 и, «раме того, соответст) с улравляющим.и входами детекторов «больше 16 и /5, детекторов «меньше 18 и 17 и с информационными входами селекторов 2/ и 22. И.нфармационные выходы блоков 13 и 14 соединены соответственно с информационными входами детекторов «больше 15 и 16, детекторов «меньше 17 и 18, блоков 19 И 20. Выходы детекторов «больше- 15 и 16 соединены соответственно со .входами сброса счетчиков 23 и 24. Выходы детекторов «.меньше /7 и 18 соединены соответственно с запираюш.имн входами селекторов 21 и 22, блоков 13 и 14, селекторов /У и /2 и с отпирающими входами блоков 19 и 20.

Мерная шкала 2 (фиг. 2) выпол.нена в виде двух разделенных определенным промежутком длиной /о решеток 25 и 26, из которых левая решетка 25 составлена из равноотстояш,их контрастных штрихов oci (1 1,2...), а правая решетка 26 - из равноотстояш,их- контрастных штрихов р, (I 1,2,...). Все указанные штрихи перпендикулярны строкам развертки Sj (,2, ...). Длина штрихов выбрана с таким расчетОМ, чтобы штрих надежно перекрывал возможную зону положения диаметра отверст1ия в направленИ|И развертки.

Описываемое устройство работает следу ю.ш,им обра.зом.

Перед началом работы телевизионный датчик / должен быть установлен таким образом, чтобы на его светочувствительную мишань проеп;ировались соВМещенные изображения мерной шкалы 2 и измеряемого объекта 3. После включения устройства луч телевизионного датчика / сканирует совмешенное изоб.ражение отверстия 3 и штрихов левой и правой решеток 25 и 26 .мерной шкалы 2. Это сканирование осуществляется по строкам Sj (1 1,2,...) развертки, набор Которых составляет кадр развертки. После подачи (вручную или автоматически) сигнала о начале иЗМереняя, в .момент .начала оче,редного кадра развертки формирователь 4 вырабатывает управляющий и.мпульс, который отпирает селекторы 11, 12, 21, 22 и сбрасывает информацию в блоках 10, 19, 20. Под воздействием формирователя 4 формирователи 5 и б вырабатывают импульсы начала и конца соответственно левой и правой полуст.рок разверт.К(И. При этом импульсы, вырабатываемые форМ.ирователем 6, сдвинуты относительно иМпульсо1В, вырабатываемых формирователе.м 5, на половину длительности строки развертки. Эти импульсы поступают поочередно на управляющие входы коммутатора 7, который вследствие этого пропускает сформированные датчиком / видеоимлульсы от левой решетки 25 через селектор 11 на блок 13 сравнения, а видеоимпульсы от штрихов пра.вой решетки 6 через селектор 12 на блок 14 аравнек.пя. Одновременно с этшм импульсы, выработанпые формирователем 5, через селектор 21 поступают на счетный вход счетчи,ка 23, а (ИМПульсы, выработанные формирователем 6, через селектор 22 поступают .на счетный вход счетчика 24.

В блоках 13 и 14 рраанения .производится подсчет количества видеаимпульсо.в соответстваяно в левой и шравой половинах очередной строки развертки, результат этого подсчета запоминается и затем срав:НИвается с та.киМ же образо.м подсчитанным количеством видеоимпульсов в той же половине следующей строки развертки. Если количество видеоимпульсов в очередной полустроке развертки больще, чем в предыдущей полустроке, то блоки 13 и 14 включают 1соответст1венно детекторы «больше 15 и 16, управляемые формирователями 5 и 6. Включенные детекторы «больше 15 и 16 сбрасывают информацию соответственно в счетчиках 23 и 24. Если количество видеоимпульсов в очередной полустроке развертки меньше, чем в предыдущей полустроке, то бло:ки 13 ,и 14 соответственно детекторы «меньше 17 и 18, управляемые форм,ирователями 5 и б. Включенные детекторы «-меньше 17 и 18 запирают селекторы 21 и 22, останавливая подсчет полустрок в счетч1иках 23, 24, осушествляют запись количества видеоимпульсов в предыдущей полустроке из блоков /5 и 14 сравнения в блоки 19 и 20 соответственно, запирают селекторы П и 12 и сбрасывают информацию в блоках 13 и 14 сравнения. Измерение прекратится, .котда количестзо видеоимпульсов и, следовательно, количество штрихов щкалы 2 «видимых через отверстие 3, уменьшится в обоих полустроках развертки. В этом случае в блоках 19 и 20 окажутся запомненными максимальные количества видеоимпульсов в соответствующих полустроках развертки, а в счетчиках 23 и 24 - числа строк развертки, перекрытых «видимыми через отверстие 3 участками крайних щтрихэв слева и оправа мерной шкалы 2, т. е. участками крайних щт|рихов, открыты. отверстием 3. Далее, по окончании сканирования по всем строкам .кадра развертки, формирователь 4 вырабатывает сигнал, по которому информация из блоков 19, 20 и счетчиков 23, 24 передается в блок 10, выЧ1ИСЛЯЮЩИЙ искомый диаметр D отверстия 3 по формуле:

f + 1

,,Lnp

2 I 1/

+ 1 2

(1)

в которой входящие в нее величины выЧисляются по формулам:

/ /0 + Д/(«тах-1) + ДД« тах-1),(2) /1,,-/я,Л/г, /1пз «гпрД/г, /гmax - ЧИСЛО ШТрИХОВ В блОКб 19; - ЧИСЛО штрихов В блоке 20; /тг., - число строк в счетчике 23; тпр - число строк -в счетчике 24; А/ - расстояние между соседвимя штрихами; Д/1 - расстояние между соседними строками; Лл - длина открытого отверстием 3 участка (CF) левого крайнего штриха (tts), перекрытого отверстием 3; hnp - длина открытого отверстием 3 участка (EG) правого крайнего штриха (§s), Перекрытого отверстием 3; /о - расстояние между решетками 25 |И 26 (т. е. между штрихами «1 и PI); / - расстояние АВ между крайними штрихами (ОБ и PS), иерекрытыми отверстием 3. Таким О:бразом, предлагаемое устройство позволяет измерять диамет р круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах. Формула изобретения Устройство для измерения размера объектов, содержаш,ее телевизионный датчик, мерную шкалу, раз1мещенную в его поле зрения, формирователь управляющих импульсов и коммутатор (Видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчикюм, вычислительный блок, связанный ic формирователем з правляюш,их импульсов, два соединенных с этим формирователем идентичных узла Обработк1И видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки соответственно, каждый из которых содержит селектор видеоимпульсов, соединенный с ним блок сравнения количества видеоимпульсов в соседних нолустроках, селектор им пульсов полустрок и соединенный с ним счетчик, в каждом узле обработки управляющие входы селектора импульсов полустрок и селектора в/идеоимпульсов соединены с формирователем управляющих импульсов, отличающееся тем, что, с целью измерения диаметра круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах, оно снабжено формирователем импульсов начала и конца левой полустроки развертки, формирователем импульсов начала и конца правой полустроки развертки, соединенными с формирователем управляющих импульсов, каждый узел обработки снабжен детектором «больше, детектором «меньше и блоком запоминания максимального количества (видеоимпульсов Б полустроке развертки, мерная шкала выполнена в в,иде двух разделенных определенным промежутком решеток с равноотстоящими контрастными штрихами, перпендикулярными строкам развертки, в каждом узле обработки информационные входы обоих детекторов и блока запоминания соединены с выходами блока сравнения, выход блока запоминания соединен с входом вычислительного блока, вход детектора «.больще соединен со входом сброса счетчика полустрок, выход детектора «меньше соединен с запирающим входом селектора и.мпульсоа полустрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим входом блока запоминания, а управляющие входы коммутатора видеоимпульсов, блоков сравнения, детекторов и информадионный вход селекторов импульсов полустрок - с выходами соответствующих формирователей импульсов начала и конна левой и правой полустрок. Источники информации, принятые во в н им а ни е при э ксп ер ти з е: 1.Патент США № 3218380, кл. 178-6, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N° 2413237/28, кл. G 01 В 7/02, 1976 (прототип). -т-- ; i I . I i 15 I I x.