Устройство для бесконтактного измерения расстояний Советский патент 1981 года по МПК G01B11/02 

:54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля размерных параметров изделий. Известно устройство для измерения расстояния до поверхности, содержащее лазер и .интерференционную схёму ly. Недостатком устройства являетря невозможность измерения им расстояний в случае негладких поверхностей . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство, содержащее источник света с модулятором, последовательно установленные по ходу светового потока светодели.тель, объектив, второй светоделитель и два оптико-электронных канала, каж дый из которых включает последовательно расположенные линзу, диафрагму, установленную в одной из каналов перед, а в другом - за фокусом линзы и фотоприемник, и последовательно соединенные схему сравнения, сервоусилитель, усилитель мощности и сервопривод, а входы схемы сравнения соединены с выходом фотоприемников 2Х Недостатком известного устройства является низкая производительность измерений при контроле изделий, имеющих негладкую поверхность, или ряда однотипных изделий, установленных с зазорами на опорной плоскости. Цель изобретения - повышение производительности измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным, идентичным основным, оптико-электронным каналом, диафрагма в котором установлена в фокусе линзы, компаратором, один из входов которого соединен с выходом фотоприемника дополнительного канала, блоком опорного напряжения, подключенным ко второму входу компаратора, и логическим блоком, установленным между схемой сравнения и сервоусилителем и управлякядий вход которого подключен к выходу компаратора. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 света с модулятором 2, светоделитель 3, объектив 4 для фокусировки оптического луча, на контролируемую по- верхность, второй светоделитель 5, третий светоделитель 6 и два оптикоэлектронных канала, включаквдих диафрагмы 7 и 8, которые установлены

по разные стороны от заднего фокуса линз 9 и 10, и фотоприемники 11 и 12, схему 13 сравнения, дополнительный оптико-электронный канал, включающий линзу 14 с установленной в ее заднем фокусе диафрагмой 15 и фотоприемник 16, логический блок 17, включенный между схемой 13 сравнения и сервоусилителем .18, усилитель мощности 19, сервопривод 20, компаратор 2.1, блок 22 опорного напряжения и (лок 25 измерения перемещений вала сервопривода.

Один из входов компаратора соединен с выходом фотоприемника дополнительного кансша, другой - с блоком опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу логического блока.

Устройство работает следующим образом..

Детали 24 совершают поступательное движение по опорной плоскости 26 Если контролируемая поверхность 25 находится в фокусе объектива 4, то за счет соответствующей установки диафрагм 7 и 8 по разные стороны от заднего фокуса линз 9 и 10 на фотоприемники 11 и 12 попадают одинаковые световые потоки и соответственно со схемы 13 сравнения снимается ну,левой сигнал. При изменении высоты контролируемой поверхности относително опорной плоскости 26, а также относительно объектива 4 устройст51а, на одном из фотоприемнйков 11 или 12 световой поток увеличивается, другом уменьшается, сигналы с фотоприемников попадают на схему 13 сравнения, которая вырабатывает разностный сигнал той или иной фазь1. Этот сигнал поступает на логический блок 17,который пропускает этот разностный сигнал на сервоусилитель 18 только при наличии разрешагацего потенцигша с компаратора 21. Одновременно часть светового потока попадает на фотоприемник 16, причем, если в данный момент перед объективом 4 устройства находится контролируемая поверхность 25, диафрагма 15, устаноленная в заднем фокусе линзы 14, пропускает На фотоприемник 16 световой поток большей величины, чем от впадины {или от опорной плоскости). С фотоприемника 16 сигнал, пропорциональный величине светового потока поступает на компаратор 21, где амплитуда этого сигнала Уф сравнивается по величине с напряжением подпора UD, которое вырабатывается блоком 22 опорного напряжения. Блок 22 опорных напряжений позволяет легко перестраивать величину Ufi в зависимости от конфигурации измеряемых деталей, величина напряжения подпора UK защается пропорциональной абсолютной величине скачкообразного изменения высоты контролируемой поверхности относительно опорной плоскости. ЕСЛИ выполняется условие Уф и , то компаратор 21 выдает разрешающий сигнал на логический блок 17, который пропускает разностный сигнал опредее ленной фазы с блока 13 сравнения на серврусилитель 18, после сервоусилителя сигнал определенной полярности усиливается по мощности в усилителе .19 и поступает на сервопривод 20, . который перемещает оптическую систему устройства в определенном направлении, уменьшая сигнал рассогласования. Измеряя перемещения вала сервопривода 20, можно непрерывно произ« водить измерение высоты положения 5 контррлируемой части негладкой поверхности, образованной либо ступенчатой деталью, либо рядом однотипных деталей, относительно опорной плоскости, по которой они перемещаются. 0 Таким образом, введение дополнительного оптико-электронного канала, блока опорного напряжения и компаратора позволяет измерять расстояние до контролируемой поверхности ряда 5 деталей на более высокой скорости, что существенно повышает производительность измерений.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения расстояний, содержгицее последовательно установленные по ходу .светового потока светоделитель, объектив, источник света с модулятором.

второй светоделитель и два оптикоэлектронных кангша, каждый из которых включает последовательно расположенные линзу, диафрагму установленную в одном из каналов перед,

0 а в другом - за фокусом линзы, и фотоприемник, и последовательно соединенные схему сравнения, сервоусилитель, усилитель мощности и сервопривод, а входы схемы сравнения соединены с выходом фотоприемников, о т личающееся тем, что, с целью повышения производительности измерений, оно снабжено дополнительным, идентичным основным, оптико-

л электронным канешом, диафрагма в ijOTOpoM установлена в фокусе линзы; компаратором, один из входов которого соединен с выходом фотоприемника дополнительного канала, блоком опорного напряжения, подключенным ко второму входу компаратора, и логическим блоком, установленным между схемой сравнения и сервоусилителем и управляющий вход которого подключен к выходу компаратора.

0 Источники информации.

принятые во внимание при экспертизе

2.Японский патент №47-18787 5 кл. 106 С 2, 1972 (прототип).