Устройство для дистанционного измерения размеров объекта

С 01 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зс 50 С 01 В 11 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф 1 сф 1 ф13 " ",(71) Пермский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 729438, кл. С 01 В 19/37, 1975.2. Патент США У 3,218.389, кл, 178-6, 1965 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователясигнала, а входом установки нуля -с выходом импульсного модулятора,видеоконтрольный блок, выход которогосоединен с выходом датчика, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, оноснабжено системой, расположеннойперед объективом датчика и состоящей из двух оптически сопряженныхпризм, одна из которых укрепленанеподвижно и смещена относительноолтической оси объектива датчика, адругая укреплена на оптической осиобъектива датчика с возможностьюперемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля размеров накаленных тел в технологических процессах,например поковок в радиально-ковочноймашине.Известно устройство для дистанционного измерения размеРов объекта,содержащее телевизионный датчик иэлектронный блок 1ОНаиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для дистанционного измерения размеров объекта, содержащеетелевизионный датчик, формировательсигнала и импульсный модулятор,электрически связанные с датчиком,счетчик, соединенный счетным входомс выходом формирователя сигнала,а входом установки нуля - с выходом 20импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соеди -нен с выходом датчика 2Недостатком известных устройствявляется низкая точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что устройство для дистанционного30 измерения размеров объекта, содержащее телевизионный датчик, формирователь сигнала и импульсный модулятор, электрически связанные с датчиком, счетчик, соединенный счетным входом с выходом формирователя сигнала, а входом установки нуля - с выходом импульсного модулятора, видеоконтрольный блок, выход которого соединен с выходом датчика, снабжено системой, расположенной перед объек тивом датчика и состоящей из двух оптически сопряженных призм, одна из которых укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси объектива датчика, а другая укрепле на на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси.50На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройствадля измерения размеров объекта; на фиг, 2 - ход лучей и изображения на катоде без системы, состоящей из 55 двух оптически сопряженных призм; на фиг. 3 - то же, на Фотокатоде при введении зеркальных призм. Устройство содержит телевизонный датчик 1 и электрически связанные с ним и между собой импульсный модулятор 2, видеоконтрольный блок 3, формирователь 4 сигнала, счетчик 5, систему, расположенную перед объективом датчика 1 и состоящей из двух оптически сопряженных призм 6 и 7, одна из которых 6;укреплена неподвижно и смещена относительно оптической оси объектива датчика, а другая 7 укреплена на оптической оси объектива датчика с возможностью перемещения д направлении, перпендикулярном оптической оси.Счетчик 5 соединен счетным входом с выходом формирователя 4 сигнала, вход установки .нуля счетчика 5 соединен с выходом импульсного модулятора 2, а входы видеоконтрольного блока 3, формирователя 4 сигнала и импульсного модулятора 2 - с выходом телевизионного датчика .Устройство работает следующим образом.На объект 8, например раскаленное тело, у которого требуется измерить вертикальный размер Н (фиг.2), наводится телевизионный датчиктак, чтобы изображение объекта 8 на экране видеоконтрольного блока 3 размером Ь фиг.2) было четким, конт. растным и устойчивым. При необходимости используются светофильтры (не показаны), Если электрический луч при развертке по данной строке не попадает на изображение объекта, на выходе Формирователя 4 сигнала нет логический нуль), Если луч попадает на изображение объекта 8, в строке появляется импульсный видеосигнал с большой амплитудой и на выходе формирователя 4 сигнала - логическая единица. Таким образом, каждой строке растра телевизионного датчика 1, находящегося на изображении объекта 8, соответствует единичный сигнал на выходе формирователя 4 сигнала, а всем строкам, не попадающим на изображение объекта нулевой сигнал на выходе формирователя 4 сигнала. Счетчик 5 открывается импульсным модулятором 2 и подсчитывает количество импульсов с выхода формирователя 4 сигнала, в течение одного кадра. Число импульсов Ь, занесенное в счетчик 5 эа один кадр, определяет размер Н,2 аЬЬБ(Ь:Ь ) (1) увеличение оптиче"кой длины лучей, соответствующее Ь; Н = где 2 а й - фокусное расстояние объективаш - число строк развертки,приходящееся на 1 ммизображения Ь (и ); Г,ш,а - величины постоянные.Кроме того, величину а можно выбрать из условия12 а(2)Етп и тогда формула (1) для вычисленияН упрощается и принимает вид Увеличение оптической длины лучей при введении подвижной призмы 7 происходит эа счет того, что лучи от объекта 8 отражаются зеркальной гранью призмы 7 со стороны объекта 8 на зеркальную грань неподвижной призмы 6, находящейся на расстоянии от подвижной призмы 7. Отразившись дважды на зеркальных поверхностях неподвижной призмы 6, лучи направ 3 11 Двоичный код этого числа Ь появляется на выходе счетчика 5. Измерение размера Н производится в два приема. Сначала при отведенной призме 7 определяется число Ь, соответствующее размеру Н на расстоянии Ь. Затем вводится призма 7 и производится измерение размера Н при увеличившейся оптической длине лучей на ЗЬ = 2 а. При этом изображение на фотокатоде изменяется и принимает размер Ь, а число импульсов, подсчитанное счетчиком 5 - Ь, Размер изображения Н определяется форму- лой 30737 4ляются на отражающую поверхность подвижной призмы 7 со стороны объектива телевизионного датчика 1.Формулудля подсчета Н можно получить из следующих соображений.Из Фиг. 2 следует, что изображениеЬ размера Н при расстоянии Ь, изоб 1ражение Ь того же размера Н прирасстоянии Ь + Ь Ь и фокусное расстояние Е связаны соотношением6 ЬЬ. ЬН = (4)(Ь -Ь)В свою очередь подсчитанные счетчиком 5 числа Ъ, Ь связаны с размерами Ь, Ь соотношениемЪ = пй, Ъ = шп, (5)Найдя Ь и Ь из 5) и подставивих в 4) , а также д Ь = 2 а, получаемФормулу ( ЦФормулы 1) или ( 3) и используются для подсчета Н, Подсчет можетбыть легко автоматизирован и резуль 1тат используется в автоматизированной системе управления.Из формулы (1) или (3) вытекает,что измерение размера Н не зависитот расстояния Ь. Следовательно, измерение размера может быть произведеноточно при неизвестном расстоянии Ь. З 0 Размер телевизионного изображенияизмеряемого размера определяется ве.личиной расстояния телевизионногодатчика 1 от объекта 8.Предлагаемое устройство позволяе 35 простыми средствами исключить,погрешность, обусловленную изменением расстояния. Кроме того, длядистанционного измерения размеровпри помощи устройства расстояние от 40 объектива до объекта ие влияет нарезультат измерения, поэтому изобре.тение позволяет производить дистанционное измерение размеров с высоко 1точностю в условиях высокой темпертуры, интенсивного искрения.1130737 гЗ Редак ае акаэ 9598/2 Тираж 586 Под Государственного комитета СССР елам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д