Устройство для измерения размера объекта Советский патент 1982 года по МПК G01B11/00 

диаграмма сигналов на выходе фотопри емника; на фиг. 3 - временная диагра ма сигналов на выходе фотоприемника при использовании подсветки. , Устройство содержит источник 1 и лучен1я с модулятором, источник 2 подсветки, фотоприемник 3, ключевой элемент 4, блок 5 выделения постоянной составляющей и два канала авг топЬдстройки, первый из которых состоит из последовательно соединенны первого фильтра б, первого и второго блока 7 и 8 вычитания, блока 9 управ ления интенсивностью светового пятна подключенного к источнику 1 излучения, а второй - из соединенных после довательно второго фильтра 10, треть его блока 11 вычитания и блока 12 уп равления интенсивностью подсветки, подключенного к источнику 2 подсветки, ключевой элемент 4 и-блок 5 выделения постоянной составляющей подключены к выходу фотоприемника. Объект измерения обозначен позицией 13. Устройство работает следующим образом. На объект 13 от источника 1 излучения с модулятором поступает модули рованный световой поток. При отражении от объекта 13 он падает на фотоприемник 3, на выходе которого образуются импульсы (фиг. 2). . Постоянная составляющая периодической функции определяется по форму 4iKx)d. Интеграл (х)с1л численно равен площади импульса (фиг. 2). В этом импульсе можно выделить три участка Первый и третий участки одинаковы и их ширина вдоль оси абсцисс равна размеру отверстия в диске модулятора источника 1 излучения. Обозначим площадь каждого из них через S Второй участок имеет форму прямоугольника. Его площадь равна Sr,47-)- Следовательно, , .V.,, W пост- U UK L где tT - размер отверстия в диске модулятора в направлении его движения; в - размер исследуемого объект 13; К - коэффициент увеличения изображения отверстия в диске модулятора оптической системой источника 1 излучения; V - линейная скорость движения отверстия в диске при его вращении; t - расстояние между отверстиями в диске; и - амплитуда импульса. При постоянной амплитуде импульса (U|) второе слагаемое в формуле (3) постоянная величина, а первое зависит только от размера объекта 13 ,(). Кроме того, из формулы (3) видйо, что результат измерения не зависит от скорости движения отверстий в диске (V ), а, следовательно, и от угловой скорости вращения диска. Так как характеристика фотоприемника 3 нелинейная (что обычно и наблюдается на практике), то с помощью подсветки можно выбрать линейный участок. Таким образом, при включении источника 2 подсветки. Уравнение ли- . нейного участка характеристики фотоприемника 3 имеет следующий вид где Оф - сигнал на выходе фотоприемника 3; Оф - сигнал на выходе фотоприемника 3 при интенсивности J Зо i тангенс угла наклона линейного участка характеристики фотоприемника 3 к оси абсцисс. Интенсивность света, попадающего а фотоприемник 3, пропорциональна коэффициенту отражения объекта 13 (g). Таким образом, интенсивность света, попадающего на фотоприемник 3,равна gfj + Зрс) когда световое пятно не попадает на объект 13; е(3|,)- когда световое пятно попадает (Ь) на объект, где Э1 D iO,, - интенсивность nojjiсветки источником 2 подсветки, интенсивность подсветки дневным освещением и интенсивность светового пятна, попадающая на фотоприемник при g 1 соответственно, (На выходе фотоприемника 3 подается сигнал, изображенный на фиг. 3). Ключевой элемент 4 в моменты времени -i , tij , ..., t , подключает выход фотоприемника 3 к фильтру 10, а в моменты времени t , t,, ,...,tn/ tp ,. . . - к фильтру б на время t (фиг. 3).Время Т выбирается не боль ше длительности участков (постоянную и (фиг. 3)).параллельных оси абсцис фильтры б и 10 выделяют постоянную составляющую. Тогда на выходе фильтр 10 имеем сигнал: и...,).(ь) а на выходе фильтра б сигнал: - к,и J (ез;.&а;, ) где К - коэффициент пропорциЪнальности. Подадим сигнал U на блок 11 вычит.ания, где из него вычитается сигнал, равный К Уф . На выходе этого блока имеем: ) (6) Сигнал и подают на блок, 12 управ ления интенсивностью подсветки. ТаКИМ образом, осуществляетая автоподстройка яркости объекта 13 до величи ны Од . Сигналы и ,j и U, подают на блок 7. вычитания, где из Utj вычитается- U . На выходе этого блока имеем: W.n- 3 Затем UQ подают на блок 8 вычитанйя, где из него вычитается сигнал U Этим сигналом ( Uo ) задают амплитуду импульсов (фиг. 3). На выходе блока имеем: и:-и;-и„ к,ез„-ио -(о) Сигнал Ul подают на блок 9 упрагления интенсивностью светового пятна Таким образом, осуществляется автоподстройка амплитуды импульсов. Она поддерживается равной UQ. Если теперь с выхода фотоприемяика 3 подать сигнал на блок 5 выделения постоянной составляющей, то на его выходе получим: вых ф пост.-) где и„., - определяется по формуле (3); Оф - постоянная величина (4). Таким образом, бесконтактное измерение размеров объекта можно проводить при дневном освещении и при различных коэффициентах отраикения света поверхностью объекта, при помощи введения подсветки и автоподстройки в измерительных каналах, при этом точность измерения повышается. Формула изобретения Устройство для измерения размера объекта, содержащее источник излучения с модулятором, фотоприемник и схему обработки информационного сигнала, отличающееся тем, |что, с целью повышения точности измерений при различной освещенности, оно снабжено источником подсветки, а схема обработки информационного сигнала выполнена в виде ключевого элемента, блока выделения постоянной составляющей двух каналов автоподстройки, первый из которых состоит из соединенных последовательно первого фильтра, первого и второго блоков вычитания, блока управления интенсивностью светового пятна, подк поченного к источнику излучения с модулятором, а второй - из соединенных последовательно второго фильтра, третьего блока вычитания и блока управления интенсивностью подсветки, подключенного к источнику подсветки, фотоприемник расположен между источником подсветки с модулятором и источником подсветки, его выход соединен с входами ключевого элемента и блока выделения постоянной составляющей, а выход второго фильтра соединен с вторым входе первого блока вычитания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афанасьев В. А. Оптические из(1ерения. М, 1968, с. 34-35. 2.Авторское свидетельстве СССР 230428, кл. G 01 В 11/02, 1967 (прототип).