Фотоэлектрическое устройство для определения положения границы объекта Советский патент 1982 года по МПК G01B11/02 

(5) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЪЕКТА

1

I .Изобретение относится к фотоэлектрическим измерениям в машиностроении и предназначено для автоматической регистрации заданного положения ли- НИИ раздела поверхностей или зон с различной освещенностью, -например, штриховых отметок шкал, кромок режу,щего инструмента и т.п.

Известно фотоэлектрическое устройство для определения положения грани или края объекта, образуемого линией раздела поверхностей, содержащее отклоняющую пластину, разделительную призму и два фотоэлемента для регистрации световых потоков tl. Недостатком известного устройства является то,что обнаружение штриховой отметки и регистрация ее положения осуществляются раздельно за счет использования различных элементов устройства, причем, для обнаружения штриха требуется механическое переме щение отклоняющей пластины,

Наиболее .близким по технической сущности к изобретению является фотоэлектрическое устройство для определения положения границы объекта, содержащее оптическую систему с мя фотоприемниками, например фотодиодами, три нуль-органа, элемент ИЛИ и делитель напряжения, образующие электронный блок . 1.

К недостаткам устройства следует

10 отнести необходимость ручного переключения электронного блока для изменения режима работы, а входящее в состав электронного блока дифференцирующее звено, применяемое

ts для ослабления влияния вариаций абсолютных значений, регистрируемых фотоприемником световых потоков, ухудшает отношение сигнал-шум в измерительном канале, что снижает точность

30 устройства в целом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет совмещения функций обнаружения штриховой отметки и измерения положения ее края без переключения режимов работы устройства, а также повышение его томности. Эта цель достигается тем, что в фотоэлектрическом устройстве для определения положения границы объек та, содержащем оптическую систему с тремя фотоприемниками, например фот диодами, три нуль-органа, элемент ИЛИ и делитель напряжения, нульорганы выполнены в виде операционных усилителей, два крайних фотоприемника расположены симметрично по отношению к центральному, выходы крайних фотоприемников соединены с входами двух параллельно и противофазно включенных нуль-органов, межд их входами включен делитель напряже ния, средняя точка которого соединена с одним входом третьего нульоргана, второй вход которого соедий .с выходом центрального фотоприемник а входы элемента ИЛИ соединены с выходами противофазно включенных нуль-органов и средней точкой делителя напряжения. На чертеже представлена блдк-схе ма устройства. Устройство содержит три фотоприемника 1-3, оптические входы которых представляют собой зоны 1.1, 2.1 .Т, расположенные в плоскости изображения оптической системы (не показана), нуль-органы 4-6, выполненные в виде операционных усили телей , делитель 7 напряжения и элемент 8 МЛИ. Устройство работает следующим об разом. При отсутствии изображения штриховой отметки в плоскости изображен оптической системы на входах нульорганов устанавливаются равные поте циалы, соответствующие равным уровн освещенности в зонах 1.1, 2.1 и 3.1 Вследствие синфазности сигналов на входах нуль-органбв 5 и 6 на их выходах устанавливаются нулевые уровни напряжения, а на входах нуль-органа k -.разные уровни входных потенциалов. При появлении изображения штриховой отметки в зоне 1.1 (или 3.1) на выходе фотоприемника 1 устанавливается высокий потенциа являющийся сигналом, регистрирующим обнаружение штриховой отметки в зон измерения. Одновременно с этим на входе нуль-органа 4, соединенном с делителем 7 напряжения, устанавливается уровень напряжения, являющийся промежуточным между величинами напряжений на входах нуль-органов 5 и 6 с учетом величин R и R лителя 7 (например, при равенстве сопротивлений резисторов R и Ro устанавливается уровень напряжения. равный среднему значению от напря жений на входах нуль-органов 5 и 6)1 При дальнейшем перемещении изображения штриховой отметки в зону 2.1 и перекрытии заданной части площади зоны 2.1 на обоих входах нуль-органа t устанавливаются равные напряжения, это регистрируется нуль-органом в виде скачка напряжения на его выходе, что является сигналом точного оЯР Делсчия положения края штриховой отметки или грани объекта. Использование изобретения позволяет работать как в режиме обнаружения штриховой отметки или области с отличным от фона уровнем освещенности , так и в режиме точного определения положения ее края без необходикости переключения режимов работы, что требуется, например, при необходимости автоматического снижения скорости в режиме управления точным позицированием исполнительных механизмов. Работа устройства не зависит от абсолютных значений уровней освещенности, изменений соотношения ;освещенностей фона и объекта (темный или светлый фон), что расширяет область его применения, Формула изобретения Фотоэлектрическое устройство для определения положения границы объекта, содержащее оптическую систему с тремя фотоприемниками, три нульоргана, элемент ИЛИ и делитель напряжения ,о т личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения его точности, нуль-органы выполнены в виде операционных усилителей, два крайних фотоприемника расположены симметрично по отношению к центральному, выходы крайних фотопрйемников соединены с входами двух параллельно и противофазно включенных нуль-органов, между их входами

включен делитель напряжения,.средняя точка которого соединена с одним входом третьего нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом центрального фотоприемника, а входы элемента ИЛИ соединены с выходами противофазно включенных нуль-органов и средней точкой делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М., Машиностроение, 19б5, с.121.

. кл. G 01 D 18/00 (прототип).