Оптоэлектронное устройство для измерения линейных размеров Советский патент 1982 года по МПК G01B21/00 

(54) ОПТИКОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к бесконтактным оптикоэпектронным устройствам дпя измерения пинейных размеров объектов, в частности линейных размеров выпуклых движущихся деталей.

Изве.стно устройство для измерения тошшны, содержащее освети те ль пинейKV (Ьотоприемников и схему обработки информацнонного сигнала, содержащую блоки сканирования и сравнения l.

Недостатком устройства 5 пяется то, что с его помощью нельзя измерять деташ1 крутой формы, т.е. нельзя различить, изменился пи размер или угол на- j клона поверхности в зоне измерения, тем самым понижается точность измерений и функциональные возможности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому ре-20 зупьтату является оптикоэпектронное ус- ройство для измерения пинейных размеров, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные между собой, блок управления, усилитель и блок формирования информационного сигнала Устройство также содержит систему перемещения осветителя и фотоприемника 2.

Недостатком устройства является наличие погрещности, вызванной погрешностью установки измеряемого объекта круггтой (Ьоомы таким образом, чтобы его центр лежал на биссектрисе угпа, вдопьсторон которого передвигаются осветитель и фотоприемник, а также погрешностью траектории их движения. Устройство не позволяет точно измерить размер движущегося объекта круглой и цилиндрической формы.

Цепь изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цёгаь достигается тем, что оптикоэлектронное устройство для измерения линейных размеров, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные межДу собой, блок управления,усилитель и блок формирования информационного сигнала, снабжено прозрачной пластиной.

3958019

жестко закрепленной параплепьно пноскости фотоприемника и частично перекрывающей ее, двумя измерительными каналами, один иа которых состоит из соединенных последовательно первого блока за-5 ПИ си результата предыдущего измерения, первого электронного ключа, первого блока памяти и схемы сравйений, другой измерительный канал состоит из соединенных последовательно второго блока залией результата предьздущего измерения второго электронного ключа, второго блока памяти и индикатора, а фотоприемник выполнен в виде, прибора с зарядовой связью и соединен соответственно с входом усилителя и выходом блока упр вления, выходы последних соединены с блоком формирования информационного сигнада, выходы которого подключены к входам измерительных каналов, второй выход пер вого блока Записи результата предыдущего измерения соединен с схемой сравнения, выход которой подключен к электрон ным ключам измерительнь1Х каналов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема получения световых зондов с помощью прозрачной пластины на поверхности фртоприемника. Устройство состоит из осветителя 1, щелевой диафрагмы 2, объектива 3, прозрачной пластины 4, фотоприемн19са 5, блока 6 управления, усилителя 7, вход фотоприемника 5 связан с выходом бпрка 6 управления, а выход - с входом усилителя 7, блока 8 формирования информационного сигнала и двух измерительных каналов, один из которых состоит из соединенных последовательно блока 9 записи ре зультата предыдущего измерения, электронного ключа 10, блока 11 памяти и схемы 12 сравнения. Другой измерительный канал состоит из соединенных последовательно блока 13-записи результата предьщущего измерения, электронного ключа 14, блока 15 памяти и индикатора 16. Блок 8 формирования информационного сигнала состоит из трех счетчиков 17-19, по входам соединенных между собой, сумматора 20, соединенного с счетчиками 17 и 18, и двух элементов И 21 и 22. Элемент И 21 связан с сумматором 20 и счетчиком 19, а элемент, И 22 соединен с счетчиками 18 и 19. 1&ЛХОДЫ элементов И 21 и 22 и счетчика 19 являются выходами блока 8 формирования информационного сигнала, подкгио , ченными соответственно к двум измерительным каналам и индикатору 16 одного из измерительных каналов.

Устройство работает следующим образом.

Фотоприемник 5 (матрица на приборе с зарядовой связью) непрерывно сканируется,блоком 6 управления и сигнал.с фооприемника 5, усиленный усилителем 7, оступает на первый вход блока 8 формиования информационного сигнала. В исходнс состоянии счетчики 17-19 и блоки 9, 11-13 и 15 обнулены, электронные ключи 10 и 14 открыты, элементы И 21 и 22 заперты. Пока на фотоприемнике 5 нет светового пятна, пощгченного при ч тражении светового пучка от поверхности детали, сигнал с него не поступает. При движении выпуклой детали по опорной поверхности в плоскости оптического хода лучей пучок света от осветителя 1, отраженный от поверхности детали, попадает при некотором ее положении на прозрачную пластину 4 (толщиной соизмеримойс размером измеряемого объекта, из вещества с показателем преломления h 7 1). При наличии угла «t между осью падакяцего на прозрачную пластину 4 пучка и нормалью к ее поверхности часть пучка, прошедшая через прозрачную пластину 4, смещается на величину cf и, соответственно, смещается световое пятно на поверхности фотоприемника 5 по сравнению с пятном от части пучка непосредственно падающего на фотоприемник 5. При каждом единичнс сканировании всего фотопртемника 5 (т.е. в каждом кадре) определяется наличие и положение световых пятен по информащонным ячейкам фотоприемника 5. Счетчик 17 определяет положение центра одного светового пятна(например, соответствующего части пучка, прошедшей через прозрачную пласти 4) следующим образом. При сканировании информационной строки с фотоприемника 5 с блока 6 управления поступают импульсы, соответствующие количеству |i мезасвеченных ячеек от начала данной строки. При появлении с фотоприемника 5 сигнала, соответствующего наличию светового пятна на стрйке, количество импупьсов ЖИ,, соответствующих засвеченным ячейкам, делится на два, и положение центра светового пятна определяете суммированием целой части w/i /ijcjrt после чего счет прекращается ив, счетчике 17 записывается число (; /2..Счетчик 19 определяет количество пятен в кадре. Если в кадре имеется только одно свете- вое пятно, то эпемен-Л. И 21 и 22 заперты. При появлении второго светового пят на на другой информационной строке счет чик 19 разрешает работу счетчика 18 и количество импульсов mi. соответствующих засвеченным {(чейкам, деленное на два (целая часть Уг12./2. ), суммируется с количеством импульсов Mj | поступающих от блока 6 управления и соответствукших количеству незасвеченных ячеек до конца строки, после чего счёт в цанном кадре прекращается, « . В счетчике 18 записывается число JA-vCwia/2. Количество ячеек А в каждой строке и их размер известен. Тогда расстояние между центрами световых пятен равно fAk-lNl,- -L4/2 ;-CMi 1-См1г1Я)ячеек, что определяется сумматором 20, При первом появлении двух световых пятен на фотоприемнике 5 счетчик 19 в конце, кадра выдает команду на элементы И 21 и 22 и инфсфмация о расстоянии между центрами световых пятен поступает в блок 9 записи и через открытый электронный ключ 1О - в блок 11 памяти, Опно земенно информация о положении центра одного из световых .пятен (например, соответствующей части пучка, Henoсредственно падающей на фотоприемник 5 поступает в блок 13 записи и через от. крытый электронный ключ 14 - блок 15 памяти, после чего ключи 1О и 14 закрываются. По окончании кадра счетчики 17-19 сбрасываются в исходное состояние. Элементы И 21 и 22 запираются. В .следующем кадре при наличии двух световых пятен информация о расстоянии между, центрами световых пятен и положении центра одного из них поступает соответственно в блоки 9 и 13 записи. В схеме 12 сравнения поступивщая информация о расстоянии между центрами световых пятен в последнем измерительном кадре сравнивается с той, что хранится в блоке 11 памяти. Если расстояние между центрами световых пятен в последнем измерительном кадре меньще, чем записанное в блоке 11 памяти, схема 12 сравнения выдает команду на ключи 1О и 14, которые открываются и в блоки 11-15 памяти заносится послед няя информация о расстоянии между цент рами световых пятен иположении центра одного из них. После чего ключи 1О и 14 опять закрываются. Если же расст яние между центрами световых пятен в последнем измерительном кадре болыие. чем записано в блоке 11 памяти, то схе- , ма 12 сравнения оставляет ключи 10 -и 14 закрытыми,-и в блоках 9 и 13 записи остается прежняя информация. При выходе одной из частей пучка за границу фотоприемника 5 счетчик 19 выдает команду на индикатор 16 и информация о положении центра выбранной части светового пучка, соответствующая совпадению центров обоих световых пятен цнлинцрируется, после чего схема при ходит в исхооное состояние по поступления в зону из epeния следующей детали. Таким образом, при движении выпуклой детали по опорной поверхности на фотоприемнике 5 происходит изменение положения световых пятен, соответствующих световым потокам, непосредственно падающему на фотоприемник и проще шием через прозрачную пластину. Размер детали опрепеляется по координате точки совпадения центров обоих световых пятен на фотоприемник 5, что достигается при нормальном падении отраженного от поверхности детали светового пучка на поверхность фотоприемника 5, при этом касательная плоскость к поверхности детали в зоне измерения параллельна опорной поверхности, Птзедлагаемое устройство повышает точность измерения, так как исключает ошибку, связанную с наличием перемещения-осветителя н фотсятриемника, а также ошибку, обусловленную установкой каждой круглой детали в зоне измерения так, чтобы ее центр находился на линии перемещения, осветите ля и фотоприемника, и измерение производится при движении детали без.фиксации ее в зоне измерения. Формула изобретения Оптикоэлектронное устройство для измерения линейных размеров, содержащее осветитель и фотоприемник, соединенные между собой, блок управления, усилитель и блок формирования информационного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено прозрачной пластиной, жестко закрепленной параллельно плоскости фотоприемника и частично перекрьпваюшей ее, двумя измерительными каналами, один из которых состоит из соединенных последовательно первого блока записи результата предыдущего измерени я, первого электронного ключа, первого блоха памяти исхемы сравнения, другой измерительный канал состоит из соединенных последовательно второго блока записи результата предыдущего измерения, второго электронного ключа, второго блока памяти и индикатора, а фотоприемннк выполнен в виде прибора с за рядовой связью и соединен соответственно с входом усилителя и выходом блока управления, выходы последних соединены с блоком формирования информационного сигнала, выходы которого подюио939 чены к входам измерительных каналов, второй выход первого бпока записи результата предыдущего измерения соединен с схемой сравнешгя, выход которой подключен к электроншам ключам идалеритепьных каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4053234, кл. 0-01 В 11/ОО, 1977. 2.Авторское свицетеяьство СССР № 428200, кл. Q 01 В 11/02, 1975 (прототип).

jfff: : /j / /////// /f4Kf)/ /jyy//

/УА /А///////

.ЛУУУУ/УУ Vyv yvvv/Xrvvy

v S/V X/TX/y/V y/ yVwyv VV 0 УУУ;

f ffm m rmJif fjf Mm jr mmM mJffr M j .

fftyt jtttjffttflttt J fl/.J J /j/.f..-t.fi--ff

A //////,,////////// //////////// // f// -f/:fyy

jfw,//////////////,///////y,//

///////////////////////////////////

I

/ ./

/

У ,, Л

i

zSfe

УУУ,УХА,,,

асетрй

/Vf/wf

ООС/ООУХХ/

Jf.f ГЛ.-ЛГ/

у УУУГ/УУУХУУ/УУУУ

/////////////// i ny

ГГ77

Ф|«е./