Бесконтактный измеритель геометрических размеров или перемещений изделий Советский патент 1982 года по МПК G01B21/00 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИЗДЕЛИЙ

1

Измфитепь относится к измеритепьноА технике и может быть использовано для измерений геометрических размеров протяженных изделий, например стекловолокна.

Известно устройство, содержащее сканистор, блок выделения и обработки видеосигнала, регистрирующий прибор, в качестве которого используется измеритель интервала времени. Это устройство являет- jg ся измерителем перемещения световой зоны на мишени сканистора Ul j.

Однако устройство не позволяет измерять ширину световой (темновой) зоны и обладает пониженной точностью измере-)5 кия, обусловленной неоднородностью характеристики отклонения сканистора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре, ЗУльтату .является бесконтактный измери-20 тель геометрических размеров и линейных перемещений издепий, содержащий .оптически связанные объектив и сканистор, блок выдепения и обработки информационного сигнала, подключенный к скани стору, и индикатор 2.

Недостатком известного бесконтактного измерителя на основе сканистора яв ляетсй невысокая точность, обусловленная неоднородностью делительной шины сканистора и влиянием шумов, и наводок.

Цель изобретения - повышение точности измерения геометрических размеров и линейных перемещений объектов.

Эта цель достигается тем, что измеГштель снабжен блоком качания изображе ння, блоком синхронизации и блоком усреднения, блок 9Ы{1еления и обработки информационного сигнала, блок усреднения и индикатор соединены последовательно, а выход блока синхронизации соединен с выходами блока качения изображения, бло ка выделения и обработки информационного сигнала и блока усреднения.

На чертеже представлена блок-схема измерителя. Бесконтактный измерите ггь ческих размеров и пикейных перемещений состоит из объектива 1, блока 2 качашГя изображения, ск ннстора 3, блока 4 выделения и обработки информационного сигнала, блока 5 синхрюнизации, блока 6 усреднения, выход которого подключен к блоку 7 индикации, причем к блоку 4 выделения и обработки видеосигнала,блоку 2 качания изображения и блоку 6 усреднения подсоединен выход блока 5 син хронизации. Работа измерителя заключается в сле дующем. На мишень сканистора 3 проектируется изображение измеряемого изделия. Но изображение подвижное. Качание изображения может производиться колебаниями объектива 1, самого сканистора 3, изме ряемого объекта, соответствующими устройствами и т. д. При измерении геометрических размеров и перемещений (координат) изделий, в случае неподвижного изображения, получают временной интервал, пропорционал .ный размеру (координате) t-.,- , (1) где uf-y - значение интервала, точно со ответствующее размеру (ко ординате) изделия; Д-t,- - значение разброса измерений вследствие неоднородности да чика по длине ( Л ) Для нормального закона распределения неоднородности вдоль оптоэлектронно го датчика (сканистора 3) плотность распределения погрешности измерения в зависимости от положения изображения на датчике запишется как SCAtJ TrFz expf- . oVitr 0 У (2) где О - средняя квадратическая погреш ность измерений. Следовательно, погрешность измерения размера (координаты) изделия при неподвижном изображении определяется величиной При качании изображения (и измерении) при каждом опросе скакистора 3 имеется N независимых значений выборок за время периода качания на выходе блока 4 выделения обработки видеосигнала t - .T.e. получим ряд U. Прй накоплении за )) (шросов If значений i получим результат измерений на выходе блока 6 усреднения как Г M.. iiisi-/ N н - Ni .N где t - среднее значение. Для симметричного закона качания изображения, например синусоидального треугольного и др, выполняются равенства .--Nt,,- %бЛ,.,.S up- -wc-ri л ni --i Поставив выражения (4) в (3) полу- ---ЬцстСледует отметить, что амплитуда качания изображения А должна быть максимально возможной и определяться как A U-e|2, где Ц - длина фоточувствительной поверхности сканистора 3; 8 - измеряемый размер, Причем для симметричного закона качания оптимальное положение изображения изделия - в центре мишени датчика (сканистора 3). При сопоставлении выражений (1) и (5) внцно, что при качании изображения изделия и щюведении 4 измерений за период качания погрешность измерений уменьшается ъ раз. Выбор N значений результатов измерений за период качания изображения, усредиеняе их зр это время блоком 6 усреднения, управляется блоком 5 синхронизашга. Бпсж 5 синхронизации может отсутствовать, если его функция осущес-р-, вляется соответствуХ шим выбором периодов качания изображения и Hipoca(N7/ Л т.е. осушествляется заранее определенный выбор математнческЫ зависимости между вепичивами и ТопрИндикатор в Ш1ФРОВОЙ ипи анапоговой индицирует и регистрирует результат измерения за N опросов за период качания изо ажения изделия. Таким союзом, применение Щ)едпага vioro изме1Жтеля позволяет супественио снизить погрезиности измерений, вызванные влиянием неоднородности харсиктеристикв (женвя датчика -v сканистсфа, воздейстю(ем на узлы и блоки измерителя сцучайных помех., шумов и иавоАок,

так как они подчиняются нормальному закону распределения вероятности и,

самым, повысить точность иамерення,

снизив погрешности иж ерений доО,О5-1%.

Экономический эффект от внедрения одно-5 го измеритепя составит 5О-10О тыс.руб.

изобретения

Ф

6 р м у л а

Бесконтактный нзмеритепь геометри- о ческях размеров и |инейных перемещений изделий, содержащий оптически связанные объектив и сканистор, бпок выделения и обработки информапионного сигнала, подключенный к сканистору, и индикатор, is отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он

снабжен блоком качания яэображевмя, бшьком синхронизации и блоком усреднение блок выделения и обработки информавяонного сигнала, блок усреднения и индикатор соединены последовательно, а : выход блока синхромнзации соединен с выходами блока качания изображения блока выделения и обработки информационного сигнала и блока усреднения.

IИсточники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Госьков П. И. Метрология и технология полупроводниковых сканисторов. Томск. Изд-во томскогогос. ун-та, 1977, с. 118.

2.Там же, с. 1О7 (прототип).