Устройство для измерения линейных размеров

(51)5 О 01 В 21/02 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Приборы и системы управления, 1984,М 1,с. 34.Авторское свидетельство СССРР 1439401, кп. 6 01 В 21/00, 1987. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛНЕЙНЫХ 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, содеркащее объектив, направляющий световой поток на объект, линейку фоточувствительных элементов, причем объектив располо-Ж ) 1762121 А 1(57) 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. Дпя повышения дискретности измерений сканируют иэображением светового пятна по линейке Зп 1 раз на величину Ьр= и/в, где и - 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, предназначенного 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 обьективом 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.З - временная диаграмма проведения измерения,Устройство для измерения линейных размеров состоит из обьектива 1, направляющего световой поток от обьекта 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 1816ВЕ 35,Оперативно-запоминающие устройства13, 14 могут быть выполнены на микросхемах типа К 537 РУ 10, постоянно-запомина 5 10 15 20 25 ющие устройства 15, 16 - на микросхемах типа К 556 РФ 5.В качестве индикатора 10 может быть использован семисегментный индикатор на АЛС ЗЗЗБ. Тактовый генератор 7 может быть реализован на микросхеме типа К 155 ЛАЗ, а выходной блок (компаратор) 8 - на микросхеме типа К 544 УД 26,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 пластиныЬр=а Эпа (1 -ч Г- Ъ), (1)п - з 1 п а где Ао - величина сдвига изображения;б - толщина плоскопараллельной пластины; и - показатель преломления пластины,изменение угла наклона приводит к переме-.щению границы измеряемого объекта(фиг.З),При помощи импульсов с тактового генератора 7 происходит сканирование с линейки 3 через выходной блок 8 ввычислительный блок 9, Здесь полученноеизображение запоминается и выдается команда в ЦАП 6 изменить при помощи механизма угол наклона так, чтобы изображениесдвинулось (сместилось) на определенную40 величину.Точность измерения определяется дискретностью линейки фоточувствительныхэлементов. Пусть необходимо повысить дискретность фотоприемника в гп раз. Для это 45 го будем сдвигать изображение вдольлинейки в раз на величину Ьр- - , где и -П 3шаг линейки,Процесс считывания изображения по 50 вторяется до тех порпока сдвиг изображения относительно исходного положения недостигнет величины й (фиг.З). 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 фотоэлементавыдается логическая "1", в противном случае "0", Результат измерения будет выглядеть подобно изображенному на фиг.З.По результатам первого кадра объект перекрывают К фотоэлементов, поэтому грубая оценка длины объекта определяется вы- . ражениемар (Ь - 1) Ь+ - , (2)5 где- протяженность фотоэлемента.Поправка Ь определяется следующим образом: просматривая кадры, следующие за первым, вычислительный блок 9 отмечает 10 номер кадра й, после которого количество засвеченных фоточувствительных элементов изменяется Поправка вычисляется по формуле15Ь "(Н - - ) - .1 Ь2 гп(з)Тогда точная оценка измеряемой величины точн,определяется по формуле201 точн," Згр+ Ь 1, (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 Корректор И. Муска Васильев еаак город, ул.Гагарина, 101 оизводственно-издательский комбинат "Патент оставитель Е, Гудалинехред М,Моргентал акаэ 3251 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобре 113035, Москва. Ж, РаушсПодписноениям и открытиям при ГКНТ СССРя наб., 4/5