Устройство для измерения площади плоских фигур

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения площади йлоских непрозрачньцс и прозрачных, но ограниченных непрозрачным фоном, плоских фигур, в частности для из" мерения площади металлизации печатных плат по фотошаблону.Известно устройство для измерения площадей непрозрачных плоских тел, содержащее источник света, фотоприемник и регистратор.Устройство выпЬлнено в виде кассеты, на внутренней поверхности которой расположены с одной стороны фотоприемник, а с другой - плоский электролюминесцентный источник света. Измеряемый объект расположен между фотоприемником и источником света 1 . Однако описанное устройство необладает достаточно высокой точнос-тью измерения, так как не компенси-:руются погрешйости, возникающие,в частности, от изменений параметровисточника света и фотоприемника.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для измеренияплощади плоских фигур, содержащееисточник излучения со стабилизатором, фотоприемник и блок регистрации. Фотоприемник выполнен в. видеодного Фотоэлемента. При этом оцен, ка измерения и калибровки осуществляется оператором 2 .Недостатком устройства являетсяневысокая точность измерений, обусловленная погрешностями оценки результатов оператором.Целью изобретения является повышение точности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измеренияплощади плоских фигур, содержащееисточник излучения со стабилизатором,фотоприемник и блок регистрации,снабжено аналого-цифровым преобразователем, соединенным с фотоприемником, двумя регистрами, реверсивным.счетчиком, двумя схемами сравнения,тактовым генератором, делителем .частоты, двумя ключевыми элементами,вумя десятичными счетчиками и блоком управления, входы аналого-цифро-вого преобразователя соединены сфотоприемником, первый выход - синформационным входом первого.регистра, выход которого соединен суправляющим входом реверсивного счет.чика, а второй вход - с блоком управления, первая схема сравнения,тактовый генератор и делитель частоты соединены последовательно, выход.последнего подключен к первьввходам ключевых элементов, выходыкоторых соединены соответственно ссуммирующим и вычитающим входами ре версивного счетчика, синхронизирующийвход которого соединен с блокомуправления, входы второй схемы сравнения подключены соответственно кпервому десятичному счетчику и второму регистру, а выход - к второмудесятичному счетчику и первому входупервого десятичного счетчика, выходвторого десятичного счетчика соединенс первым входом второго регистра и10 блоком регистрации, выходы блока управления соединены соответственно свходом тактового генератора, вторыми третьим входами второго регистра,вторыми входами ключевых элементов,15 .входом аналого-циФрового преобразователя и синхронизирующим входом реверсивного счетчика, второй выход такто"вого генератора подключен к второмувходу первого десятичного счетчика.Кроме того, Фотоприемник выполнен в виде квадратной фотоприемнойплоскости, пяти фотоэлементов, расположенных соответственно в углахи центре квадрата, масштабных ре 25,зисторов, подключенных параллельноФотоэлементам, четыре фотоэлементасоединены последовательно, а Фотоэлементрасположенный в центре квадрата, включен встречно четырем фотоэлементам, расположенньм в углахЗ 0 квадрата,на чертеже изображена блок-схемаустройства для измерения площади.Устройство содержит фотоприемник1, выполненный в виде Фотоэлементов35 2-6, и подключенных параллельно иммасштабных резисторов 7-11, аналого-цифровой преобразователь 12,соединенные последовательно первыйрегистр 13, реверсивный счетчик 14,40 первая схема 15 сравнения, тактовыйгенератор 16, делитель 17 частоты,ключевые элементы 18 и 19, соединен-ные последовательно первый десятичныйсчетчик 20, вторая схема 21 сравнения,45 второй десятичный счетчик 22 и фблок23 регистрации, второй регистр 24и блок 25 управления, вход которогосоединен с выходом аналого-цифровогопреобразователя 12, а выходы соответ 50 ственно с входами регистров 13 и 24,:реверсивного счетчика 14, тактовогогенератора 16 и аналого-цифровогопреобразователя 12,Устройство работает следующимобразом,Измерение площади объекта произфводится в три этапа. На первом этапе производится запись начальногофототока, на втором производитсякалибровка устройства, на третьем60 измеряется площадь объекта.Первые два этапа являются подготовительными и проводятся один разпосле включения устройства.Запись начального фототока про65 исходит при полном освещении фотоприемной плоскости, состоящей из фотоэлементов 2-6. С блока 25 управления поступает сигнал на управляющий вход аналого-циФрового преобразователя 12, разрешающий измерение начального Фототока, йосле измерения которого в аналого-цифровом преобразователе 12 Формируется сигнал окон- . чания измерения, который поступает иа вход блока 25 управления. По этому сигналу в блоке 25 управления Фор мируется сигнал "Запись начальных условийф, который с выхода блока 25 управления поступает на второйуправ ляющий) вход первого регистра 13 и происходит запись в него цифрово го значения величины начального ,полного ) фототока. Затем производят .калибровку.При калибровке в устройство между источником излучения со стабилизато ром не показаны )и фотоприемной плоскостью с фотоэлементами 2-6 по,мещают плоскую Фигуру с эталонной ,площадью и цифровое значение этой .площади заносят в блок 25 управления. 25 По сигналу с блока 25 управления .происходит измерение фототока нри измерении фигуры с эталонной калиб. ровочной) площадью и одновременная запись его цифрового значения с 30 ; блока 25 управления во второй регистр 24 по второму входу. После окончания измерения эталонной площади с блока 25 управления поступает импульс записи на синхронизирующий вход ре. 35 версивного счетчика 14. По этому сигналу величина начального фототока переписывается с выхода первого регистра 13 в реверсивный счетчик 14, затем с блока 25 управления на 40 вторйй управляющий ). вход тактового генератора 16 .поступает импульс запуска генератора 16, С выхода тактового генератора 16 умпульсы поступают на вход делителя 17 частоты и на первый вход первого десятичного счетчика 20. Делитель 17 частоты меняет масштаб, с его выхода импульсы через ключевой элемент 18 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 14. Вычитание проис-. ходит до тех пор, пока число в реверсивном счетчике 14 не станет равным числу на выходе аналого-цифрового преобразователя 12Сравнение этих чисел происходит в первой схеме 55 15 сравнения. При равенстве этих чисел с выхода схемы 15 сравнения поступает импульс на первый вход тактового генератора 16 и запрещает его работу. Одновременно с вычита нием происходит счет в первом десятичном счетчике 20; зафикеированное цифровое значение поступает на первый вход второй схемы 21 сравнения, а иа второй ее вход поступает цифровое значение калибровочнои площади с выхода второго регистра 24.При совпадении чисел в первомдесятичном счетчике 20 и втором регистре 24 с выхода второй схемы 21сравнения поступает сигнал на входвторого десятичного счетчика 22и на второй ( установочный ) вход первого десятичного счетчика 20.Таким образом, осуществляетсяоперация деления или получения масштабного коэффициентаАВгде А - условное значение разности между начальным Фототоком при наличии Фигурыкалибровочной площади;В - значение калибровочнойплощади;С - масштабный коэффициейт.После окончания вычитания в реверсивным счетчике 14, происходит записьвеличины масштабного коэффициентаформула ) с выхода второго десятичного счетчика 22 во второй регистр24 по первому входу. Записанная величина масштабного коэффициентасохраняется постоянно во втором регистре 24 до конца измерения площади,При измерении площади фигурыработа всех функциональных блоковпроисходит аналогично, как и приизмерении эталонной калибровочнойплощади), с той разницей, что фигурас .эталонной площадью заменяется фигурой с измеряемой площадью, величщаначального фототока не измеряется,а используется ее значение, записанное в первом регистре,13,.масштаб- оный коэффициент также не вычисляется,а используется во втором регистре24. С помощью счетчика 20, схемы21 сравнения, регистра 24, счетчика22 происходит деление величины разности начального фототока и фототокапри наличии фигуры с измеряемой площадью на масштабный коэффициент,в результате чего получается величи-.на измеряемой площади в реальных единицах, которая записывается во второмдесятичном счетчике 22 и с него выводится в цифровом виде на блок 23 регистрации.При измерении площади прозрачныхфигур, ограниченных непрозрачнымфоном, в первый регистр 13 записывается в качестве начального темновой фототок, а при калибровке иизмерении площади при помощи, например, переключателя, расположенного в блоке 25 управления, отключается ключевой элемент 18, и включается ключевой элемент 19, врезультате чего реверсивный счетчик 14иэ режима вычитания переводится врежим сложения. В остальном измере.1013755 ВНИИПИ Заказ 2999/48 Тираж 600 Подписное илиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная ние площади происходит а 11 логичноописанному,Кроме того,.для и,; л;жния точности измерения в устройстве применена специальная схема включения Фотоэлементов. образующих фотоприемнуюплоскость,Фотоприемная плоскость состоит изпяти Фотоэлементов 2-6, причем, дляуменьшения погрешности, возникающейэа счет неравномерности светового 10потока, четыре Фотоэлемента 1-4 расположены в вершинах квадрата, образующего фотоприемную плоскость, а пятыйфотоэлемент 5 расположен в центрефотоприемной плоскости и предназначен для коррекции погрешности от расстояния точечного источника света отповерхности фотоприемника 1. Фотоэлементы 1"4 расположенные в вершинах квадрата, соединены последовательно, а пятый Фотоэлемент 5 включен встречно относительно первых четырех фотоэлементов. Параллельно фотоэлементам 2-6 включены масштабные переменные резисторы 7-11. При удалении фотоприемной плоскости от источника излучения на величину ее стороны масштабные коэффициенты включения фотоэлементов примерно равны единице,Таким образом, устройство обладает более высокой точностью измерения, эа счет автоматизации настройки и калибровки, и измерения, а также за счет применяемого исполнения фотоприемника.Экономический эффект от внедрения одного устройства 10,7 тыс.руб.