Оптико-электронное измерительное устройство

союз соци РЕСПУ ОВЕТСКИХИСТИЧЕСКИлик 772626(505 6 01 В 21/06 ЗОБРЕТЕНИЯ ВУ ОПИС К АВТОРС ИЕ У С ТЕЛЬСТ(71) Волгоградский политехнический институт. (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -повышеЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ние надежности. Устройство содержит вибрационный скакатор 3 е закрепленным на его свободно конце фотоприемником 2, Источником колебаний является генератор 4. Фотоприемйик 2 с усилителем фототока 5 охвачены блоком АРУ, состоящим из пикового детектора 6 и дифференциального усилителя 7; Устройство содержит блок автоматической стабилизации уровня шу(4 ов, КОторый ищержит триггер Шмиттэ 8, два ждущих йультивибратора 9 и 10. два ключа И и 12.и цепь РЗС 1. К усилителю фототока 5 подключена последовательная цепь из триггера Шмитта 13, Фильтра низкой частоты 14 и индикатора 15, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам дляизмерения геометрических, параметров нагретых изделий и может быть использованопри измерении и контроле проката, поковоки обечаек,В металлургии и тяжелом машиностроении широко применяются оптико-электронные импульсные сканирующиеизмерительные устройства контроля размеров нагретых изделий.Точность измерения описанных в источнике устройств зависит от динамическогодиапазона потока излучения, который всвою очередь зависит от диапазона температур изделия. Существующие методыуменьшения погрешностей измерения размеров нагретых изделий от изменения потока излучения, приведенные в том источнике,чувствительны к помехам. Кроме тога, в описанных устройствах не исключено влияниена рабату устройства темнового тока фотоприемника, который при определенных температурах окружающей среды можетисключить работу измерительного устрой-ства.Известны адаптивные оптико-электронные помехоустойчивые устройства, параметры которых автоматически изменяются. в зависимости от поступающей информации как от внешней среды, так и от самогоустройства. Однако, все зти устройства и рименимы для задач распознавания образов ипоэтому применить их для повышения надежности измерительных устройств непредставляется возможным,Из известных измерительных устройствнаиболее близким по технической сущностиявляется оптико-электронное устройстводля измерения размеров нагретых изделий,Это устройство содержит вибрационный сканатор, преобразователь положениякромки нагретого изделия и блок автоматической стабилизации уровня шумов, который в свою очередь состоит издифференцирующей цепи, ждущего мультивибратора, коммутатора, пикового детектора, выходного преобразователя иэлектромагнитного привода с успокоителем,Недостатком этого устройства являетсянизкая надежность работы, обусловленнаязависимостью темнового тока фотоприемника от температуры окружающей среды,поскольку, например, темновой ток в фотодиоде вызван термически генерированными неосновными носителями. Приповышении уровня напряжения на выходеусилителя фототока. соответствующего некоторому темновому току фотоприемника,порога срабатывания триггера Шмитта измерительное устройство оказывается неработоспособным, поскольку в этом случаеуже не осуществляется широтно-импульс 5 ная модуляция.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства,Поставленная цель достигается тем, чтооптико-электронное измерительное устрой 10 ство, содержащее вибрационный сканаторс блоком питания, фотоприемник, усилитель, блок автоматической регулировки усиления, ждущий мультивибратор, триггерШмитта, фильтр низкой частоты и блок авто 15 матической стабилизации уровня шумов,снабжена вторым мультивибратором, делителем напряжения, а блок автоматическойстабилизации уровня шумов выполнен в виде ВС-цепи, соединяющей делитель напря 20 жения, подключенный к выходу усилителя, синвертирующим входом усилителя, и двухключей, один из которых подключен к выходу усилителя и инвертирующему входу уси-.лителя, а другой подключен параллельно25 входному сопротивлению усилителя, а управляющие входы ключей соединены с блоком питания сканатора через триггерШмитта и два ждущих мультивибратора,Указанное отличие позволяет повысить30 надежность работы устройства, посколькуконденсатор ЙС-цепи заряжается до напряжения на входе усилителя фотатока при отсутствии измерительного сигнала и этонапряжение при поступлении сигнала ком 35 пенсирует темновой ток фотоприемника ипоэтому устройство работоспособно в широком диапазоне температур окружающейсреды, а следовательно, и повышается надежность работы устройства.40 На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - время-импульсная диаграмма, поясняющая его работу.За обьективом 1 в плоскости его изображения установлен фотоприемник 2, закреп 45 ленный в евою очередь на вибрационномсканаторе 3. Энергетическим источникомколебаний вибрационного сканатора 3 является электрический генератор 4. чотоприемник 2 подключен через50 сопротивление нагрузки 5 (йн) к усилителюфототока 6, выполненного на базе операционного усилителя. Усилитель фототока б охвачен блоком автоматической регулировкиусиления (ЯРУ), осуществвяющим стабили 55 зацию амплитуды импульсов напряженияна выходе усилителя. Блок ЯРУ содержитпиковый детектор 7, дифференциальныйусилитель 8 с задающим блоком 9 (Взад.)Дифференциальный усилитель 8, кроме основной функции усиления в блоке ЯРУ, вы 17726265 10 15 20 25 30 35 40 45 50 щих мультивибратора. полняет также функцию элемента сравнения, К генератору 4 через диод 10 (Д 1) подключен формирователь импульсов - триггер Шмитта 11, к которому в свою очередь подключены два последовательно соединенные ждущие мультивибраторы 12 и 13 с длительностями импульсов 71 и т 2, Ждущий мультивибратор 13 соединен с ключами 14 и 15. Ключ 14 подключен параллельно входному сопротивлению 16 (В 1) усилителя 6. Сопротивление 16(В 1) совместно с сопротивлением 17 В 2) образуют делитель напряжения, который определяет коэффициент усиления усилителя фототока 5 Ку=В 2/В 1+1. Ключ 15 соединен с выходом и входом усилителя 6. Цепь 18 (ВЗС 1) соединяет делитель напряжения 16, 17 (В 2/В 1) с инвертирующим входом усилителя 6, К выходу усилителя фототока 6 подключена последовательно соединенная цепь из триггера Шмитта 19, фильтра низкой частоты 20 и индикатора 21,При работе устройства Фотоприемник 2 с помощью вибрационного сканатора 3 совершает возвратно-поступательное движение в плоскости иэображения объектива 1 диаграмма 22 на фиг,2). Триггер Шмитта 11 формирует прямоугольные импульсы диаграмма 23 на фиг.2) От 1, которые своим фронтом запускают ждущий мул ьтивибратор 12 с длительностью т 1, импульс которого своим срезом запускает второй ждущий мульти- вибратор 13 с длительностью импульса (диаграмма 24 на фиг,2) т 2, Длительности ждущих мультивибргторов т 1 и т 2 выбираются таким образом, чтобы длительность импульса т 2 мультивибратора 13 соответствовала некоторому участку на краю измерения, где осуществляется коррекция темнового тока, Очевидно, что в процессе измерения на этом участке не должно быть детали, Мультивибратор 13 на времй т 2 включает ключ 14, который подключает цепь 18 ВЗС 1) к земле, и ключ 15, который соединяет выход со входом усилителя 6, при этом коэффициент усиления усилителя становится равным единице и к выходу его подключается цеп ь 18 ВЗ С 1). После коммутации конденсатор С 1 цепи 18 заряжается до напряжения, равного напряжению на сопротивлении 5 (Вн), соответствующему в свою очередь некоторому значению темнового тока. При раэмыкании ключей 14 и 15 коэффициент усилителя восстанавливается и к инвертирующему входу подключается дополнительное напряжение цепи 18 (ВЗС 1), которое полностью компенсирует темновой ток фотоприемника. Далее сигнал с усилителя фототока 6 диаграмма 25 на фиг.2) Оф поступает на вход формирователя импульсов - триггера Шмитта 19, прямоугольные импульсы с которого(диаграмма 26 на фиг.2) От 2 поступает на фильтр низкой частоты 20,преобразующий широтно-импульсный сигнал в постоянное напряжение обратно пропорциональное скважности сигнала, которое регистрируется индикатором 21. Это напряжение пропорционально положению границы изделия относительно оптической оси объектива 1 При внедрении оптико-электронного измерительного устройства повышается технологическая точность производства обечаек - основных базовых деталей химнефтеаппаратуры, а при повышении точности производства обечаек повышается производительность труда при сборке химнефтеаппаратуры, так как уменьшается время, необходимое для индивидуальной подгонки обечаек при их сборке, Кроме того, при повышении точности изготовления улучшаются эксплуатационные характеристики химнефтеаппаратуры,Формула и зоб рете н и я Оптико-электронное измерительное устройство, содержащее в.брационный сканатор с блоком питания, фотоприемник,усилитель; блок автоматической регулировки усиления, ждущий мультивибратор, триггер Шмитта, фильтр низкой частоты и блок автоматической стабилизации уровня шумов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. целью повышения надежности работы, оно снабжено вторым мультивибратором, делителем напряжения, блок автоматической стабилизацииуровня шумов выполнен в аиде ВС-цепи, соединяющей делитель напряжения, подключенный к выходу усилителя, с инвертирующим входом усилителя, и двух ключей, один иэ которых подключен к выходу усилителя и инвертирующему входу усилителя, а другой подключен параллельно входному сопротивлению делителя, а управляющие входы ключей соединены с блоком питания сканатора через триггер Шмитта и два жду1772626 Г бинат "Патент", г. город, ул. Гагари РОи 380 ДС нно-иэдател ьский акаэ 383 ВНИИ Составитель А.Шилин Техред М,Моргентал Тираж Государственного комитета по изобре 113035, Москва, Ж-З 5, Раушс