Устройство для контроля поперечного сечения объекта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ц 945649(51)М. Кл. б 01 В 11/08 с присоединением заявки,% РЮйа 3 ктвееьй комитет СССР Ф М аезм взебретеввй и апуцтвйДата опубликования описания 23.07.82(71) Заявитель пектроники АН Бепорусск нс РОЙСТВО(54 ОНТРОЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТА 1Изобретение относится к контрольно-идиеритепьной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам контролялинейных вепнчин, например, для контроля.поперечного сечения объекта,5Известно устройство дпя непрерывного бесконтактного контроля поперечныхразмеров пряжи,.содержащее осветитель,систему линз, формирующую световой поток осветителя, два зеркала с отверсти 10ями в центре дпя прохождения пряжи, отражающие поверхности которых .установлены. одно относительно другого под углом, обеспечивающим совпадение направления оси пряжи с геометрической осьюсветового пучка и прохождение пряжи через место сходимости светового пучка,фотоэлемент с регулирующими приборамии механизм протягивания пряжи, Устройство обеспечивает контроль плошади цойе-горечного сечения пряжи 111.Недостатком устройства является низкая точность контроля, которая зависитот непостоянства величины начального светового потока в месте сходимостилучей, вызванного поперечными вибрациями пряжи в процессе движения, посторонних засветок, а также от времени измерения (интегрирования), причем чемвыше скорость движения, тем ниже достоверность контроля, тем бопьше участокпряжи, на котором происходят усреднениерезультатов измерения,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устройство для контроля поперечного сечения объекта например проволоки, содержащее осветитепь, систему линз, формирующую световой поток осветителя, два эеркапа сотверстиями в центре для размещения обЬекта, отражающие поверхности которыхустановлены одно относительно другогопод углом, обеспечивающим совпадениеоси объекта с геометрической осью све-.тового пучка и прохождение объекта через место сходимости светового пучка,диафрагму, установленную в месте сходимости светового пучка, фотоэлемент срегистрирующим прибором и механизмпротягивания, Устройство обеспечиваетизмерение плошади поперечного сеченияобъекта и вычисление ее среднего диа метра 2),5Недостатком устройства является невысокая точность контроля вспедствие того, что измеряемые и регистрируемыевепичины есть некоторые средние значения, не опредепяется форма поперечного 10сечения, Схема вкпючения фотоэ ементапрямая, поэтому на точность измерениявлияют нестабипьность чувствительностифотоэпемента, вызванная изменением питающего напряжения, старением фотоэпемента, неодинаковостью чувствительностикраев и центра светочувствительной поверхности, нестабильностью коэффициента усиления усипитепя, непостоянства величины начального светового потока и т.п, 20Цель изобретения - повышение точности контроля,Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено поспедоватепьнорасположенными перед фотоэпементом цо дходу светового пучка сканирующим зеркалом, имеющим две оси вращения и установленным в плоскости изображенияобъекта, фокусируюшей нинзой и допо нительной диафрагмой,ЗОНа фиг, 1 приведена принципиапьнаясхема устройства; на фиг, 2 - механизмпривода сканирующего зеркала,Устройство содержит осветитель 1систему пинэ 2 и 3, диафрагму 4 зерка З 5ла 5 и 6 с отверстиями в центре дпя размещения объекта, сканирующее зеркапо7, фокусирующую линзу 8, дополнитепьную диафрагму 9, фотоэпемент 10, усилитепь 11, вычиспительный блок 12 и40регистрирующий прибор 13, На фиг. 2изображено подвижное зубчатое копесо14, на оси которого закреппено сканирующее зеркапо 7, водипо 15 зубчатогоколеса 14, имеющее ось вращения с,частотой (Ю от постоянного источника. движения (йе показан), неподвижное зубчатое колесо 16,Зеркало 5 установлено под углом 45к начальному световому пучу. Диафраг 50ма 4 помещена в месте сходимости светового пучка, отраженного от зеркапа 5,Второе эеркапо 6 установлено относитепьно первого зеркала 5 под угпом 90 иотноситепьно светового пучка, отраженно-,го от эеркапа 5, под угпом 450. апеерасположены вторая линза 3 и сканирующее эеркапо 7, которое помещено в фокуое линзы 3, фокусирующая линза 8 установпена в ходе отраженного от сканируюшего зеркала 7 луча, передний фокуслинзы 8 совпадает с задним фокусом пинзы 3, Щелевая диафрагма 9 полы иэобра- .жения раэмешена перед фотоэпементом 10,Выход фотоэлемента 10 связан с входомусилителя 11, а поспедний - с вычислительным блоком 12, Выход вычислительного блока 12 связан с регистрирующимприбором 13,Скани;ующее зеркало 7 имеет двеоси врашения и обеспечивает разверткуизображения объекта на ппоскости допопнитепьной диафрагмы 9, выполняется свнешним зеркальным покрытием с обеихсторон с толщиной стекла 2-3 мм и крепится на оси зубчатого копеса 14 (фиг,2),Соотношение зубьев колес 14 и 16 выбирают так чтобы частота вращения О/ведомой оси быпа в 5-10 раэ выше,чемчастота 0,4 ведущей оси, при этом изображение объекта будет просканированопо 10-20 направпениям. Изменяя соотношение частот Ю/Ю путем смены колеса 14 можно задавать необходимую дискретность сканирования,Устройство работает следующим образомеУменьшенное изображение освети тепя1 проектируется на объект с помощьюлинзы 2 и зеркапа 5 таким образом,что обеспечивается совпадение оси объекта с геометрической осью пучка света и прохождение объекта через местосходимости светового пучка, ранее световой поток падает на зеркапо 6 и фокусируется линзой 3 на сканирующее зеркало 7 имеющее две оси вращения (фиг.2)Уодна из которых совмещена с отражающими плоскостями зеркала 7 и явпяется ведомой, другая проходит через его геомет.рический центр и является ведущей. Первая ось вращается вместе с сканирующим, зеркапом 7 с частотой Ф 4 вокруг второйоси, имеющий. частотуОУ в плоскости,перпендикулярной плоскости чертежа ираспопоженной под углом 45 к оптической оси. Тем самым теневое изображениеобъекта, представляющее собой его сечение, сформированное фокусируюшей линзой 8 в плоскости диафрагмы 9, будетпросканировано по нескольким направле ниям. Скорость вращения сканирующегозеркала 7 вокруг ведомой оси задается в несколько раз бояьшей, чем скоростьвращения вокруг ведущей оси. Сканирующее изображение считывается диафрагмой9. Поперечный размер сканирующего изоб15649 5 9 сражения зависит от диаметра объекта, который как бы просматривается с всехсторон за один оборот. зеркала 7 вокруг,ведущей оси, Получаемые изменения световых потоков регистрируются фотоэлементом 10 сигнал с которого представляетсобойтрапецеидальный импульс. Далее фотоимпульсы усиливаются, формируются усилителем 11 и подается на вычислительный блок 12 определяющий площадь поперечного сечения, минимальныйи максимальный диаметр, овальность и.форму поперечного сечения,Вычислительный блок 12 осуществляетт сначала накопление измерительнойинформации, а затем ее обработку. Накоп.ление информации происходит в течениеодного оборота сканирующего зеркала 7вокруг ведущей оси. Например, если отношение частот ЩИ=5, изображение будет просканировано 10. раз через каждыео36, Начальная информация представляется длительностью импульса, пропорциональной диаметру изображения для тогоили иного направления сканирования, Максимальное и минимальное значение диаметра для данного сечения находится путем сравнения текущих значений и заданного эталонного значения. Овальность определяется по величинам диаметров в взаимно перпендикулярных направлениях, Площадь 5 сечения определяется вычрлительным блоком 12 по формуле 5=-г дт",гдеФи 2, углы поворота сканатора,1" - текущий радиус объекта,Схема для реализации данной формулысостоит из интегратора и сумматора (непоказаны), Пределы интегрирования определяются из соотношения частот Ю и и),1За один оборот зеркала 7 вокруг ведущейоси в сумматоре накапливается напряжение, величина, которого пропорциональнаплошади сечения,Форма поперечного сечения наглядноизображается на ленте самописца в видекривой. Самописец регистрирует все измеренные значения диаметра по всем направлениям.Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностьюконтроля плошади сечения и диаметра движущихся объектов за счет дискретного .измерения текущего диаметра по нескольким направлениям,Значительно уменьшилось влияние не-стабильности чувствительности фотоэлемента, коэффициента усиления усилителяи непостоянство величины начального светового потока за счет того, что фотоэлемент работает в репейном режиме.Значения диаметром по сечению в интервалах 0-360 О за один оборот вокруг 5 осиЮ дают наглядное представление оформе поперечного сечения,Отбраковка оптических волокон неправильной формы позволит повысить плот 1 О ность и симметричность укладки волоконжгутах, улучшить передаточные характеристки жгутов, их разрешакяцую способность,Кроме того, при контроле, например,5 прозрачных стеклянных трубок можно измерять не только их диаметр и овальность, но и тощцину стенок и разнотолщинность по всему сечению.Таким образом, предлагаемое устройо ство не только повышает точность конт-.роля поперечного сечения объектов, но ирасширяет его функциональные возможности, повышает достоверность контроля,расширяется его область применения.25 формула изобретенияФ Устройство для контроля поперечного 30 сечения объекта, например проволоки, содержащее осветитель, систему линз, формирующую световой поток осветителя, два зеркала с отверстиями в центре для размещения объекта, отражающие поверхности которых установлены одно относительноф ". другого под углом, обеспечивающим совпадение оси объекта с геометрической осью светового пучка и прохождение объекта через место сходимости светово го пучка диафрагму, установленную вместе сходимости светового пучка, фотоэлемент с регистрирующим прибором и механизм протягивания, о т и и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно расположенными перед фотоэлементом по ходу светового пучка сканирующим зеркалом, имеющим две оси вращения и установленным в плоскости изображения объекта, фокусируюшей линзой и дополнительной диафрагмой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР% 214088, кп, 6 01 В 11/04, 1968,2, Авторское свидетельство СССР М 247006, кл. О 01 й 31/08, 1969т" гУжгород уп Прое ИПИ лиан ППП каз 945649 57 ж 6 одпис кое