Устройство для измерения линейных размеров
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит объектив 1, направляющий световой поток от объекта 2 на линейку фоточувствительных элементов, причем между объективом и под углом к линейке установлена плоскопараллельная пластина 4, одним концом жестко соединенная с ней, а другим - с механизмом 5 изменения угла наклона пластины. Для повышения дискретности измерений сканируют изображением светового пятна по линейке Зт раз на величину Дуз h/m, где h - шаглинейки. 3 ил.
союз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУГЛИК (si)s G 01 В 21/02
ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847432/28 (22) 03.07.90 (46) 15.09.92, Бюл, N 34 (71) Особое проектно-конструкторское бюро
Научно-производственного объединения
"Черметавтоматика" (72) А.А.Смагупов, А.Н,Терсков и Г.С,Пыхтин (56) Приборы и системы управления, 1984, М1, с. 34.
Авторское свидетельство СССР
М 1439401, кп. 6 01 В 21/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для определения линейных геометрических размеров контрастных объектов.
Известно устройство для бесконтактного контроля размеров деталей, включающее источник света, диафрагму, линзу, объектив, линейный многоэлементный датчик изображения, видеоусилитель. блок управления, блок определения середины штриха, блок усреднения измерений, блок вычисления размеров, индикатор. Недостатком данного устройства является низкая точность из-за дискретности многоэлементного фотоприемника, Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения линейных размеров, содер>кащее объектив, направляющий световой поток на объект, линейку фоточувствительных элементов, причем объектив располо. Ж 1762121 А1 (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения — IloBblLUBHMB надежности устройства.
Устройство содержит объектив 1, направляющий световой поток от объекта 2 на линейку фоточувствительных элементов, причем между объективом и под углом к линейке установлена плоскопараллельная пластина
4, одним концом жестко соединенная с ней, а другим — с механизмом 5 изменения угла наклона пластины. Дпя повышения дискретности измерений сканируют иэображением светового пятна по линейке 3m раз на величину Лр= h/m, где h — шагпинейки. 3 ил. жен между измеряемым объектом и линейкой, вибровозбудитепь, жестко связанный с линейкой, тактовый генератор, подключенный к выходу линейки, генератор низких частот, выход которого подключен к вибровозбудителю, счетчик, один выход которого подключен к выходному блоку. а другой — к генератору, индикатор, подключенный к счетчику. Измерение проводится в два этапа. Во время первого этапа при неподвижной линейке измеряется линейный размер объекта с точностью до элемента дискретизации линейки. Во время второго этапа линейка совершает продольные колебания и линейный размер уточняется, Недостатком данного устройства является низкая надежность вследствие вибрации микросхемы фотоприемника.
Целью изобретения является повышение надежности устройства.
Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейных размеров, состоящее иэ объектива, предназна1762121 ченного для направления светового потока на объект. линейки фоточувствительных элементов, тактового генератора, подсоединенного к управляющему входу линейки, выходного блока, подсоединенного к выходу линейки, индикатора, дополнительно содержит расположенную между объективом и линейкой плоскопараллельную прозрачную пластину, установленную под углом к линейке и одним концом жестко соединенную с ней, а другим — с механизмом изменения угла наклона пластины, вычислительный блок и цифро-аналоговый преобразователь, вход механизма соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, вход последнего соединен с выходом вычислительного блока. вход вычислительного блока подсоединен к выходному блоку, а выход — к индикатору.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения линейных размеров; на фиг.2 — структура вычислительного блока; на фиг.3 — временная диаграмма проведения измерения, Устройство для измерения линейных размеров состоит из объектива 1, направляющего световой поток от объекта 2 на линейку 3 фоточувствительных элементов, причем между объективом 1 и под углом а к линейке 3 установлена плоскопараллельная пластина 4, одним концом жестко соединенная с ней, а другим- с механизмом изменения угла наклона пластины 5, вход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 6, Тактовый генератор 7 соединен с управляющим входом линейки 3, а выход линейки 3 соединен с выходным блоком 8. выход последнего соединен с входом вычислительного блока 9, выходы которого соединены с ЦАП 6 и индикатором 10.
Вычислительный блок 9 (фиг.2) состоит из последовательно соединенных процессора 11 для предварительной обработки в реальном масштабе времени и процессора . 12, выполняющего функции масштабирования, управления, организации вывода на индикатор 10 и ЦАП 6. Процессоры 11, 12 соединены каждый соответственно с оперативными запоминающими устройствами (ОЗУ) 13, 14 для хранения промежуточных результатов и постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ) 15, 16 для хранения программ, констант и таблиц.
Процессоры 11, 12 могут быть выполнены нэ однокристальной микро-ЭВМ к 1816
ВЕ35.
Оперативно-запоминающие устройства
13, 14 могут быть выполнены на микросхемах типа К 537 РУ10, постоянно-запоминающие устройства 15, 16 — на микросхемах типа К556 РФ5.
В качестве индикатора 10 может быть использован семисегментный индикатор на
АЛС 333Б. Тактовый генератор 7 может быть реализован на микросхеме типа К155
ЛАЗ, а выходной блок (компаратор) 8 — на микросхеме типа К 544 УД26.
Механизм угла наклона пластины может быть выполнен на основе пьезоэлемента.
Устройство работает следующим образом, Изображение измеряемого объекта 2 (фиг.1) проецируется на линейку 3 и охватывает определенное число фоточувствительных элементов. В исходном состоянии плоскопараллельная пластина 4 имеет угол наклона а, равный нулю. В соответствии с формулой плоскопараллельной пластины
n — з!п а где А о — величина сдвига изображения;
d — толщина плоскопараллельной пластины;
25 и — показатель преломления пластины, изменение угла наклона приводит к переме-. щению границы измеряемого объекта (фиг.3).
При помощи импульсов с тактового генератора 7 происходит сканирование с линейки 3 через выходной блок 8 в вычислительный блок 9, Здесь полученное изображение запоминается и выдается команда в ЦАП 6 изменить при помощи механизма угол наклона так, чтобы изображение сдвинулось (сместилось) на определенную
40 величину.
Точность измерения определяется дискретностью линейки фоточувствительных элементов. Пусть необходимо повысить дискретность фотоприемника в m раз. Для это45 го будем сдвигать изображение вдоль линейки m раз на величину Ьp- —, где h—
m шаг линейки, Процесс считывания изображения по50 вторяется до тех пор,.пока сдвиг изображения относительно исходного положения не достигнет величины h (фиг.3). Затем вычислительный блок 9 определяет границу обьекта, анализируя собранную информацию.
55 Этот анализ проводится следующим образом: выходной блок 8 настроен так, что ос. вещении более половины фотоэлемента выдается логическая "1", в противном случае "0", Результат измерения будет выглядеть подобно изображенному на фиг.3.
1762121
По результатам первого кадра объект перекрывают k фотоэлементов, поэтому грубая оценка длины объекта определяется вы- . ражением ! (1) 2
L (2)
5 где L — протяженность фотоэлемента.
Поправка b, I определяется следующим образом: просматривая кадры, следующие за первым, вычислительный блок 9 отмечает 10 номер кадра N. после которого количество засвеченных фоточувствительных элементов изменяется.. Поправка вычисляется по формуле
15 ь! (e - — ) —.
1 h
2 m (З)
Тогда точная оценка измеряемой величины l «.îïðåäåëÿåòñÿ по формуле
1точн. Irp+ Ь!. (4)
Результат выводится на индикатор.
Цикл измерений повторяется.
Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом более надежно за счет 25 отсутствия вибрации фотоприемника.
Формула изобретения
Устройство для измерения линейных размеров, состоящее из объектива, предназначенного для направления светового потока на объект, линейки фоточувствительных элементов, тактового генератора, подсоединенного к управляющему входу линейки. выходного блока, подсоединенного к выходу линейки, индикатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено расположенной между объективом и линейкой плоскопараллельной прозрачной пластиной, установленной под углом к линейке и одним концом жестко соединенной с ней механизмом изменения угла наклона пластины, другой конец пластины соединен с механизмом изменения угла наклона пластины, вычислительным блоком и цифроаналоговым преобразователем, вход механизма соединен с выходом цифроаналогового преобразователя. вход последнего соединен с выходом вычислительного блока, вход вычислительного блока подсоединен с выходному блоку, а выход — к индикатору.
1762121
Составитель Е, Гудалина.
Редактор M. Васильева Техред М.Моргентал Корректор И. Муска
Заказ 3251 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101
![Устройство для измерения линейных размеров](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7556071-s.jpg)
![Устройство для измерения линейных размеров](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7556072-s.jpg)
![Устройство для измерения линейных размеров](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7556073-s.jpg)
![Устройство для измерения линейных размеров](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/755/7556074-s.jpg)