Устройство для измерения размера объектов

1) 827974 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(43) Опубликовано 07.05.81, Бюллетень Ъ 17 по делам изобретений и открытий) Авторзобретения В. Г. Назаре 1) Заявител Таганрогский радиотехнический институт имени В, Д, Калмыкова(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИ РАЗМЕРА ОБЪЕКТОВИзобретенне относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения,размеров объектов, и может быть использовано в машиностроении.Известно устройство для измерения размера объекта, содержащее телевизионный датчик, направленный на,измеряемый объект, селектор видеосигнала, блок управления, генератор импульсов, каскад совпадения и счетчик импульсов. Селектор видеосигнала и блок управления ,соединены с телевизионным датчиком. Управляющие входы каскада совпадения связаны с выходами селектора видеоимпульсов 1 и блока управления. Выход генератора импульсов соединен с информационным;входом каскада совпадения, выход которого соединен со счетным входом счетчика. Линия измеряемого размера должна быть либо параллельна, либо перпеидикулярна линии строчной развертки. Если линия измеряемого размера параллельна линии строчной развертки, то при оканировании изображения отверстия телеьизионным датчиком на выходе селектора формируется видеосигнал, длительность которого определяет .измеряемый размер, соответствующий определенной строке развертки. Этот видеосигнал оттсрывает каскад совпадения, через который импульсы от геиератора поступают,в счетчпк. Число в счетчике, соответствующее оппеделенной строке развертки, определяет измеряемый размер. Если линия измеряемого диаметра перпендикулярна линии строчной ,развертки, то счетчик подсчитывает чпсло строк развертки, приходящееся на измеояемый размер Ц.Недостаток этого устройства заключается в значительной погрешности измерения, О которая обусловлена нелинейностями и нестабильностью,напряжений развертки телевизионного датчика.Наиоолее близким к описываемомуизобретению по его технической сущности )5 является устройство для изморения размера объектов, содержащее телевизионный датчик, мерную шкалу, размещенную в его ноле зрения и оптически перекрываемую измеряемым отверстием, формирователь 20 управляющих импульсов и коммутатор видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчиком, вычислительный блок, связанный с формирователем управляющих импуль сов, два соединенных,с этим формирователем идентичных узла обработки видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки соответственно, каждый из которых оодержит селектор видеоимпульсов, соединенный с ним блок сравнения количества видеоим 827974пульсов в соседних полустроках, селектор импульсов полустрок и соединенный с,ним счетчик, в каждом узле обработки управляющие входы селектора импульсов полу- строк и селектора видеоимпульсов соединены с формирователем управляющих импульсов. Кроме того, известное устройство содержит связанный с телевизионным датчиком селектор первой выделенной строки и соединенный с,ним счетчик целых единиц измерения. Счетчики, входящие в состав уз ла обработки, служат для подсчета долей единиц измерения, Выходы счетчика целых единиц измерения и выходы счетчиков, служащих для подсчета долей единиц измерения, соединены со входами вычислительного блока. В известном устройстве мерная шкала выполнена в виде двух, разделенных определенным промежутком, встречных шкал поперечного масштаба со,штрихами, расположенными наклонно к направлению сканирования.При сканировании изображения измеряемого отверстия телевизионным датчиком при помощи селектора выделенной строки формируются импульсы, которые подсчитызаются счетчиком целых единиц измерения, а,при помощи двух встречных шкал поперечного масштаба коммутатора и узлов обработки формируются импульсы, которые подсчитываются счетчиками долей единиц измерения. Числа, накопленные в указанных трех счетчиках, поступают в вычислительный блок, вычисляющий значение величины поперечного размера объекта как сумму выбранною базового расстояния между установленнымп встречными,шкалами попере нного масштаба, числа целых сдппиц измерения, равного количеству впдеопмпульсоз от штрихов тказаниых шкал л первой выделенной строке, и двух чиссл долей единиц измерения, причем каждая доля единицы измерения вычисляется как частное от деления расстояния между соседними,штрихами шкалы на число выделенных равноотстоящих строк. Зто устройство позволяет измерять поперечный размер объекта между его параллельными сторонами 121.Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно позволяет измерять поперечный размер объекта, имеющего круглую, овальную или близкую к ним форму, и, в частности, не позволяет измерять диаметр отверспия, имеющего круглую, овальную илп близкую к нпм форму поперечного сечения, и выполненного в теле пз непрозрачного материала.Цель изобретенпя - измерение диаметра круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах.Зта цель достигается тем, что устройство снабжено формирователем импульсов начала н конца левой полустрочии развертки, формирователем импульсов, начала и 5 10 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 60 65 конца правой полустроки развертки, соедикенньвми с формирователем управляющих импульсов, каждый узел обработки снабжен детектором больше, детектором меньше и блоком запоминания максимального количества видеоимпульсов в полусъроке, мерная шкала выполнена в виде двух разделенных определенным промежутком решеток с равноотстоящими контрастными,штрихами, перпендикулярными строкам развертки. В каждом узле обработками информационные входы обоих детекторов и блока запоминания соединены с выходом блока сравнения, выход блока запоминания соединен с выходом вычислительного блока, выход детектора больше соединен со входом сб 1 роса счетчика полустрок, выход детеквора меньше соединен с запирающими входаии селектора импульсов полустрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим входом блока запоминания, а управляющие входы коммутатора видеоимпульсов, блоков сравнения, детекторов и информационный вход селекторов импульсов полустрок - с выходами соответствующих формирователей импульсов ,начала и конца левой и правой полустрок.На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема оптического совмещения изображения измеряемого отгерстия и мерной шкалы.Описываемое устройство содержит телс впзионпьй датчик 1, мерную шкалу 2, размегценнуо в поле зрения датчика 1 и оптически перекрываемую измеряемым объектом, например отверстием 3, формирователь 4 управляющих импульсов, формиро. ватель 5 импульсов начала и конца левой полустроки развертки, формирователь б импульсов начала,и конца правой полустрокп развертки, коымутатор 7 видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки, два идентичных узла 8 и 9 обработки, из которых узел 8 служит для обработки видеоимпульсов левой полустроки развертки, а узел 9 - для обработки видеоимпульсов правой полустроки развертки, и вычислительный блок 10,Узлы 8 и 9 обработки содержат соответственно селекторы 11 и 12 видеоимпульсов, соединенные с ниии блоки 13 и 14 сравнения количества видеоимпульсов в соседних полустроках, детекторы больше 15 и 16, детекторы меньше 17 и 18, блоки 19 и 20 запоминания максимального количества видеоимпульсов в строке, селекторы 21 и 22 импульсов полустрок и соединенные с нимри счетчики 28 и 24. Вход формирователя 4 соединен,с датчиком 1, а его выходы - со входами формирователей 5, б и с управляющими,входами селекторов 11, 12, блоков 19, "О, селекторов 21, 22 и вычислительного блока 10. Информационный вход коммутатора 7 соединен с датчиком 1. Выходы формирователей 5 и б соединены суправлявшими входами коммутатсда 7, блоков 13 и 14 и, кроме того, соответстзенно с управляющим,и входами детекторов больше 16 и 15, детекторов меньше 18 и 17 и с информационными входами селекторов 21 и 22. Информационные выходы блоков 13 и 14 соединены соответственно с информационными входами детекторов больше 15 и 16, детекторов меньше 17 и 18, блоков 19 и 20. Выходы детекторов больше 15 и 16 соединены соответственно со входами сброса счетчиков 23,и 24. Выходы детекторов меньше 17 и 18 соединены соответственно с запирающими входами селекторов 21 и 22, блоков 13 и 4, селекторов 11 и 12 и с отпирающими входами блоков 19 и 20.Мерная шкала 2 (фиг. 2) выполнена в виде двух разделенных определенным промежутком длиной 1, решеток 25 и 26, из которых левая решетка 25 составлена из равноотстоящих контрастных штрихов а; (1 = 1,2), а правая решетка 26 - из равноотстоящих контрастных штрихов (1 = 1,2,). Все указанные штрихи перпендикулярны строкам развертки Я; (1=1,2, ). Длина штрихов выбрана с таким расчетом, чтобы штрих надежно перекрывал возможную зону положения диаметра отверстия в направлении развертки.Олисываемое устройство работает следующим образом,Перед началом работы телевизионный датчик, должен быть установлен таким образом, чтобы на его светочувствительную мишень проецировались совмещенные изображения мерной шкалы 2 и измеряемого объекта 3. После включения устройства луч телевизионного датчанка 1 сканирует совмещенное изображенне отверстия 3 и штрихов левой и правой решеток 25,и 26.мерной шкалы 2. Это сканирование осуществляется по строкам 5,; (1 = 1,2,) развертки, набор которых составляет кадр развертки. После подачи (зручную или автоматически) сигнала о начале измеренияв момент .начала очередного кадра развертки формирователь 4 вырабатывает управляющий импульс, который отпирает селекторы 11, 12, 21, 22 и сбрасывает информацию в блоках 10, 19, 20. Под воздействием формирователя 4 формирователи 5 и б вырабатывают импульсы начала н конца соответственно левой и дравой полустрок развертки. При этом импульсы, вырабатываемые формирователем 6, сдвинуты относительно импульсов, вырабатываемых формирователем 5, на половину длительности строки развертки. Эти импульсы поступают поОчередно на управляющие входы коммутатора 7, который вследствие этого пропускает сформированные датчиком 1 видеоимпульсы от штрихов левой решетки 25 через селектор 11 на блок 13 сравнения, а видеоимпульсы от штрихов правой решет 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 (2) (21 (21 (2) 50 в которой,входящие в нее величины вычисляются по формулам:1=1 О+Ы(п, в - 1), М(0 та - 1), (2) ии "б через селектор 12 на блок 14 сравнения. Одновременно с этим импульсы, выработанные формирователем 5, через селектор 21 поступают на счетнь:й вход счетчика 23, а ющульсывыработанные формирователем б, через селектор 22 поступают на счетный вход счетчика 24.В блоках 13 и 14 Оравнения производится подсчет количества видеоимпульсов соотзетствонно в левой и правой половинах очередной строки развертки, результат этого подсчета запоминается,и,затем сравнивается с таким же образом подсчитанным количеством впдеоимпульсов в той же половине следующей строки развертки. Если количество видеоимпульсов в очередной полустроке развертки больше, чем в предыдущей полустроке, то блоки И и 14 включают соответственно детекторы больше 15 и 1 б, управляемые формирователями 5 и 6. Включенные детекторы больше 15 и 16 сбрасывают информацию соответственно в счетчиках 23 н 24, Если количество вндеоимпульсов в очередной полу- строке развертки меньше, чем в предыдущей полусгроке, то блоки 13,и 14 включают соответственно детекторы меньше 17 и 18, управляемые формирователями 5 и 6, Включенные детекторы меньше 17 и 18 запирают селекторы 21 и 22, останавливая подсчет полустрок в счетчиках 23, 24, осуществляот запись количества видеоимпульсов в предыдущей полустроке из блоков И н 14,оразнения в блоки 19 и 20 соответственно, запирают селекторы 11 и 12 н сбрасывают информацию в блоках И и 14 сравнения. Измерение прекратится, когда количвсгзо видеоимпульсов и, следовательно, количество штрихов шкалы 2, видимых через отверстие 3, уменьшится в обоих лолустроках .развертки. В эгом случае в блоках 19 и 20 окажутся запомненными максимальные,количества видеоимпульсов в соответствующих полусрроках развертки, а в счетчиках 23 .и 24 - числа строк развертки, перекрытых видимыми через отверстие 3 участками крайних штрихов слвва и справа мерной, шкалы 2, т. е. участками крайних шприхов, открытыми Отверстием 3, Далее, по окончании сканирования по всем строкам кадра развертки, формирователь 4 вырабатывает сигнал, по которому информация из блоков 19, 20,и счетчиков 23, 24 передается в блок 10, вычисляющий искомый диаметр 0 отверстия 3 по формуле:(3) (4) Й =-Пг г".Й,Йп; - тпв Й Формула изобретения Устройство для;измерения размера объектов, содержащее телевизионный датчик, З 5 меряную шкалу, размещенную в его поле зрения, формирователь управляющих:импульсов и коммутатор,видеоиипульсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчиком, вычис дительный блок, связанный с формирователем управляющих имлульсов, два соединенных с этим формирователем идентичных узла обработки видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки соответст венно, каждый из которых содержит селектор видеоимпульсов, соединенный с ним гдеа. - число штрихов в блоке 19; 5и",и, - число штрихов в блоке 20;т, - число строк в счетчике 23;тр - число строк в счетчике 24;Л 1 - расстояние между соседиимиштрихами; 10ЬЙ - расстояние между соседнимистроками;Й - длина отирытого отверстием 3участка (Сг) левого крайнегоштриха (а), перекрытого отверстием 3;Й - длина открытого отверстием3 участка (Еб) правого крайнего штриха (р 5), перекрытогоотверстием 3; 201 О - расстояние между решетками25 и 2 б (т. е, между штрихам,иа, иДг);1 - расстояние АВ между,крайними штрихами (а 5 И р 5), перекрытыми отверстием 3.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять диаметр круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах. 30 блок сравнения количества видеоимпульсов в соседних полустроках, селектор импульоов полустрок и соединенный с ним счетчик, в каждом узле обработки управляющие входы селектора имлульсов полустрок и селектора видеоимпульсов соединены с фориирователем управляющих импульсов, о тли ч а ю щ ее ся тем, что, с целью, измере,ния диаметра круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах, оно .снабжено формирователем импульсов начала и,конца левой полустроки развертки, формирователем импульсов начала и конца правой полустроки развертки, соединенными с формирователем управляющих импульсов, каждый узел обработки снабжен детектором больше, детектором меньше и блоком запоминания максимального количества видеоимпульсов в полустроке развертки, мерная шкала выполнена в виде двух разделенных определееным промежутком решеток с равноотстоящими контрастными штрихами, перпендикулярными строкам ,развертки, в каждом узле обработки информационные входы обоих детекторов и блока запоминания соединены с выходами блока сравнения, выход блока запоминания соединен с входом вычислителыного блока, вход детектора больше соединен со входом сброса счетчика полустрок, выход детектора меньше соединен с запирающим входом селектора импульсов лолусгрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим входом блока запоминания, а улравляющие входы коммутатора видеоимлульсов, блоков сравнения, детекторов и информационный вход селекторов импульсов полустрок - с выходами соответствующих формирователей импульсов начала и конца левой и правой,полустрок.Источники информации, лринятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3218380, кл. 178-6, 1965.2, Авторское свидетельство СССР по заявке2413237/28, кл. б 01 В 7/02, 1976 (прототип).827974 п ,5 о 1 з7 ув Хв юг Составитель В. Жукедактор И, Гохфельд Техред И. Заоолотнова Корректор И, Осиповская Заказ 570/520 Изд.380 Тираж 661 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 и. Харьк, фил, пред. Патент 7 1,л