Устройство для измерения линейных размеров прозрачных и полупрозрачных изделий

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точность за счет уменьшения влияния смещения измеряемого изделия. Устройство содержит оптически связанные и расположенные по ходу светового излучения источник 1 направленного излучения (лазер), узел 2 развертки, выполненный в виде правильной многогранной зеркальной призмы, оптический фазоинвертор 5, передающие объективы 6 и 7, створ 8, выполненный в виде диафрагмы эталонной ширины, фокусирующие линзы 9 и 10, фотоприемники 11 и 12, два усилителя, два формирователя , два формирователя импульсов заданной длительности, два триггера, две двухвходовые схемы И, генератор заполняющих импульсов , двухвходовую схему ИЛИ, счетчик, микропроцессорный блок и индикатор. В устройстве формируются два встречных сканирующих луча, формирующих теневые изображения противоположных краев изделия 28. Электронная схема устройства позволяет исключить шумы, возникающие из-за прозрачности изделия 28. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 21/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4677041/28

f22) 11.04.89 (46) 07.04.91. 6юл, М 13 (72) Н.А.Чистяков и С.Н.Иванов (53) 531 7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1188538, кл. G 01 В 21/02, 1984. (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПРОЗРАЧНЫХ И ПОЛУПРОЗРАЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

f57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точность за счет уменьшения влияния смещения .измеряемого иэделия, Уст.ройство содержит оптически связанные и расположенные по ходу светового излуче ния источник 1 направленного излучения

„„. Ж„„1640550 А1 (лазер), узел 2 развертки, выполненный в виде правильной многогранной зеркальной призмы, оптический фазоинвертор 5, передающие объективы 6 и 7, створ 8, выполненный в виде диафрагмы эталонной ширины, фокусирующие линзы 9 и 10, фотоприемники 11 и 12, два усилителя, два формирователя, два формирователя импульсов заданной длительности, два триггера, две двухвходовые схемы И, генератор заполняющих импульсов, двухвходовую схему ИЛИ, счетчик, микропроцессорный блок и индикатор. В устройстве формируются два встречных сканирующих луча, формирующих теневые изображения противоположных краев изделия 28, Электронная схема устройства позволяет исключить шумы, возникающие из-эа прозрачности изделия 28. 5 ил.

1640550

50

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля диаметров прозрачных и полупрозрачных изделий, Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния смещения измеряемого изделия, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, оптическая часть; на фиг. 2 — то же, электрическая часть; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства; на фиг, 4 и 5 приведены алгоритмы работы микропроцессорного блока.

Устройство состоит из оптически связанных источника 1 направленного излучения, узла 2 развертки, выполненного в виде правильной многогранной зеркальной призмы, установленной с возможностью вращения вокруг собственной оси, оптического блока 3, состоящего иэ плоского зеркала 4 и оптического фазоинвертора 5, выполненного в виде двугранного зеркала, передающих объективов б и 7, установленных таким образом, что их оптические оси параллельны, а оптическая длина хода от узла 2 разветки до каждого объектива равна фокусному расстоянию соответствующего объектива, причем передние фокусы объективов б и 7 совпадают и находятся на зеркальной поверхности узла 2 развертки в точке падения на эту поверхность светового пучка излучаемого лазером, створа 8, выполненного в виде диафрагмы эталонной ширины, фокусирующих линз 9 и 10, оптические оси которых совпадают с оптическими осями обьективов 6 и 7 соответственно, фотоприемников 11 и 12, расположенных в задних фокусах линз 9 и 10 соответственно, двух усилителей 13 и 14, двух формирователей 15 и 16, двух формирователей 17 и 18 импульсов заданной длительности, двух триггеров 19 и 20, двух двухвходовых схем

И 21 и 22, генератора 23 заполняющих импульсов, двухвходовой схемы ИЛИ 24, счетчика 25, микропроцессорного блока 26 и индикатора 27.

Выходы первого 11 и второго 12 фотоприемников соединены соответственно с входами первого и второго усилителей 13 и

14, выходами соединенных с входами первого 15 и второго 16 формирователей, Выходы первого 15 и второго 16 формирователей соединены с входами первого 17 и второго

18 формирователей импульсов заданной длительности соответственно и входами установки нуля первого 19 и второго 20 триггеров соответственно, счетные входы которых соединены соответственно с выходами первого 17 и второго 18 формирователей импульсов заданной длительности.

Выходы первого 19 и второго 20 триггеров соединены с первыми входами первой 21 и второй 22 двухвходовых схем И соответственно и первым и вторым входами микропроцессорного блока 26 соответственно.

Вторые входы двухвходовых схем И 21 и 22 соединены с выходом генератора 23 заполняющих импульсов, а выходы двухвходовых схем И 21 и 22 соединены с входами двухвходовой схемы ИЛИ 24, Выход двухвходовой схемы ИЛИ 24 соединен со счетным входом счетчика 25, установочный вход которого соединен с первым выходом микропроцессорного блока 26, информационный вход которого соединен с выходом счетчика

25, а второй выход — с входом индикатора

27.

Устройство работает следующим образом.

Излучаемый источником 1 световой пучок направляется на вращающуюся зеркальную призму узла 2 развертки, отражаясь от которой, совершает плоские угловые колебания и попадает в оптический блок 3, где, поочередно отражаясь от зеркала 4 и фазоинвертора 5, направляется соответственно в передающие обьективы 6 и 7.

Причем, проходя оптический блок 3, световые пучки претерпевают разное количество отражений: от плоского зеркала 4 пучок отражается однократно, а от фазоинвертора 5 дважды, благодаря чему выходящие иэ onтического блока 3 пучки перемещаются по объективам 6 и 7 в противоположных направлениях. Так как оптическая длина хода, от узла 2 развертки до каждого иэ обьективов 6 и 7 равна фокусному расстоянию каждого обьектива, световые пучки, пройдя обьективы 6 и 7, перемещаются в зоне измерения параллельно самим себе и оптическим осям обьективов 6 и 7, формируя в зоне измерения две ветви параллельного сканировайия. Причем перемещение пучков в сканирующих ветвях носит встречный характер. Размах сканирования ограничивается створом 8, который выполняет роль эталонной меры длины, При наличии измеряемого изделия 28 в зоне измерения световые пучки, сканируя по изделию 28, образуют в пространстве эа ним два развернутых во времени теневых иэображения кромок изделия 28, которые фокусируются линзами 9 и 10 на фотоприем-. никах 11 и 12, где преобразуются в электрические сигналы. Эпюры напряжений U> и 02 на выходе фотоприемников 11 и 12 (фиг. 3) представляют собой последовательность полезных сигналов. Полезные сигналы в аиде положительных импульсов, по форме близких к прямоугольным, имеют длитель1640550

10

45

55 ности тв итЬ, пропорциональные линейным расстояниям а и Ь соответственно между кромками створа 8 и проекциями кромок изделия 28 на плоскость створа 8. Следующие за полезными сигналами сигналы помех обусловлены прозрачностью изделия

28 и носят случайный характер. Получаемые на фотоприемниках 11 и 12 сигналы усиливаются усилителями 13 и 14 и поступают на входы пороговых элементов 15 и 16, срабатывающих по уровню 0,5U, где производится формирование прямоугольных импульсов Оз и О4, фронты которых соответствуют моментам пересечения кромок центрами сканирующих лазерных пучков. С выходов пороговых элементов 15 и 16 прямоугольные импульсы подаются на входы формирователей 17 и 18 и на установки нуля триггеров l9 и 20, Формирователи 17 и 18 формируют прямоугольные импульсы Us u

Оа, длительность которых выбрана равной или чуть больше времени одиночного сканирования светового пучка по одному из обьективов 6 или 7. Положительными фронтами этих импульсов триггеры 19 и 20 устанавливается в единичное состояние и сбрасываются в моменты времени 1 и г (фиг. 3).

Таким образом на выходе триггеров 19 и 20 формируются положительные прямоугольные импульсы U7 и Оз, длительность которых соответствует расстояниям а и Ь .от кромок створа до проекций соответствующих кромок изделия на плоскость створа.

При этом импульсы помех на выходе триггеров l9 и 20 отсутствуют. Эти импульсы 07 и

Оэ поступают на первые входы схем И 21 и

22, на вторые входы которых поступают импульсы заполнения с генератора 23, В результате на выходах схем И 21 и 22 формируются пучки импульсов Ото и U», количество которых соответствует размерам а и b и которые через схему 24 ИЛИ поступают на вход счетчика 25 в моменты времени е1 и t4 по перепаду импульсов 07 и

Оа(фиг. 3). Микропроцессорный блок 26считывает результат заполнения счетчика 25, после чего устанавливает его в исходное состояние в моменты времени t2 и т5, После обработки результатов измерений информация о величине контролируемого размера индицируется на цифровом индикаторе 27.

Расчет поперечного размера контролируемого изделия 28 производится по следующим выражениям:

d = Lñòâ (a+b); а - Na k; Ь = Nb k, где Ытв — линейный размер створа;

N, Nb — число .импульсов, соответствующих линейным расстояниям а и Ь между кромками створа и проекциями кромок контролируемого иэделия на плоскость створа;

k — коэффициент пропорциональности перевода числа импульсов в линейный размер, Управление работой устройства производится от микропроцессорного блока 26 в соответствии с алгоритмами, приведенныминафиг.4и5, Формула изобретения

Устройство для измерения линейных размеров прозрачных и полупрозрачных иэделий, содержащее оптически связанные источник направленного излучения, узел развертки, первый передающий обьектив, первую фокусирующую линзу и первый фотоприемник, оптически связанные вторую фокусирующую линзу и второй фотоприемник, оптический фазоинвертор, два формирователя, входы которых электрически связаны с выходами соответствующих фотоприемников, два триггера, входы установки нуля которых подключены к выходам первого и второго формирователей соответственно, последовательно соединенные схему

ИЛИ и счетчик, две схемы И, каждая иэ которых включена между соответствующим триггером и соответствующим входом схемы ИЛИ, и генератор заполняющих импульсов, выход которого подключен к вторым входамсхем И,отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым передающим объективом, расположенным по ходу лучей между оптическим фазоинвертором и второй фокусирующей линзой, двумя формирователями импульсов заданной длительности, каждый из которых включен между выходом соответствующего формирователя и счетным входом соответствующего триггера, последовательно соединенными микропроцессорным блоком, первый и второй входы которого подключены к выходам триггеров соответственно, счетный вход подключен к выходу счетчика, а второй выход подключен к выходу установки счетчика, и индикатором и створом, выполненным в виде диафрагмы эталонной ширины, расположенной за передающими обьективами по ходу лучей, схемы

И и схема ИЛИ выполнены двухфазовыми, узел развертки предназначен для последовательного сканирования первого объектива и оптического фазоинвертора.

1640550

Начало

Установка устройства в исходное состояние

Проверка работоспособности

yiTPOHCTDA . Отказ нет

Опрос окончания импульса И> нет да

Снять показания счетчиков

Фа и запомнить

Сброс счетчиков

Опрос окончания импульса И нет да

Снять и запомнить показания счетчиков /ф

1640550

Составитель М. Кузнецов.

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Е.Савина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 !

Заказ 1262 Тираж 386, Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5