Устройство для измерения размеров изделий

(54)(57) УСТРОЙ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛЮ рентный источни ные последовате го луча коллима мого и обратног ний с установле ВО ДЛЯ И содержащее огеовлен уст света етовоьно по ходу сор, объективы Фурье-преобр пря- зова диапаз азмера де ия равЭ ар 1 ног+соответсальный ра1,2,. нн яемыи и номинм сечении,меры , и,изм1 впри 2 "ном 2 НОм ГОСУДАРСТНЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельствк 627314, кл. С 01 В 11/02,ным между ними полосовым фильтром пространственных частот, транспарант, расположенный взадней фокальной плоскости объектива обратного фурье-преобразования,и фотоприемник, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности и расширения функциональных воэможностей, оно снабжено пос-,ледовательно соединенными формирователем входных сигналов, входомсвязанным с фотоприемником, формирователем измерительных интервалов,узлом счетчиков, арифметико-логическим блоком и схемой индикации,и блоком управления, выходы которого подсоединены к управляющим входам формирователя измерительных интервалов, узла счетчиков, арифметико-логического блока и схемы индикации, фазовым фильтром, расположенным в плоскости полосового фильтра,ось симметрии фазового фильтра перпендикулярна направлению движенияконтролируемого изделия, толщинафазового фильтра изменяется скачкообразно относительно его оси симметрии на величину ( ) 71, где2длина волны источника света, К = О,1,2 формирователь измерительныхинтервалов подключен к выходу фотоприемника, а транспарант имеет Мпар щелей, расположенных в соответствии с контролируемыми сечениямитак, что каждая пара щелей сдвинута относительно контура сеченияизделия в направлении его движенияна величинуь+ Р + Р+1 маркс 1 минизменения номинального р изл в 1-м сечении,а расстояние между щелями в каждой3;=Д, +рком 1ции. 1 118508Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может бытьиспользовано для бесконтактного контроля движущихся на конвейере изделийодновременно по многим сечениям. 5Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных.возможностей.На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства для измере Ония размеров изделий; на фиг. 2один из вариантов конкретной реализации транспаранта для случая контроля трех сечений изделия; на фиг.Зодин из вариантов конкретной реализации полосового Ф и фазового Б фильт -ров пространственных частот; наФиг, 4 - форма сигнала Фотоприемника при контроле одного м и трех Бсечений; на Фиг. 5 - диаграммы, пояс 20няющие работу формирователя входныхсигналов; на Фиг. 6 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства,Устройство состоит из последовательно расположенных на одной оптической оси когерентного источника 1света, коллиматора 2, объектива 3прямого Фурье-преобразования, полосового Фильтра 4 пространственныхчастот, Фазового фильтра 5, объекти ва 6 обратного Фурье-преобразования,транспаранта 7, конденсорной линзы 8, Фотоприемника 9, последовательно соединенных формирователя 10 входных сигналов, Формирователя 11 измерительных интервалов, узла 12 счетчиков,.арифметико-логического блока 13 и схемы 14 индикации, блока 15управления, соединенного с формирователем 11 измерительных интервалов,узлом 12 счетчиков, арифметико-логическим блоком 13 и схемой 14 индикаУстройство работает следующим образом. 45Пучок когерентного источника 1 света расширяется коллиматором 2 и освещает контролируемое изделие, движущееся в передней фокальной плоскости объектива 2. Последний из 50 теневого иэображения формирует в задней фокальной плоскости спектр Фурье изделия, В этой же плоскости установлен полосовой фильтр 4 пространственных частот (фиг. 3 а) в 55 виде двух щелей, который подавляет низкие пространственные частоты, Непосредственно за Фильтром 4 располоо 2жен фазовый фильтр 5, сдвигающийфазу световой волны на Р в однойиэ щелей Фильтра 4 относительно другой. В данной реапизации фазовыйфильтр 5 может быть выполнен издвух стеклянных пластин с разностьюоптических толщин в ( )4 где2%+1ФД - длина волны света, а К = 0,1,2,(фиг, Зб),Отфильтрованное изображение изделия формируется объективом 6 взадней фокальной плоскости, где установлен транспарант 7, представляющий собой набор щелей. Вид транспаранта дпя конкретного случая контроля изделия по трем сечениям представлен на Фиг. 2, Каждому сечениюсоответствует пара щелей: 16 и 17,18 и 19, 20 и 21, Расстояние междущелями каждой пары определяется соотношением где Р - номинальный размер из -делия в 1-м сечении,1,2 й,М - число сечений,Р.=П -Э параметр, учитывающий возможный разброс размеров при изготовлении изделия. Каждая пара щелей сдвинута относительно контура изделия 22 по направлению его движения на величину й= а; + Р; + Р; + 1, причем а = 0нм" гквм)Иком.Такое смещение щелей необходимодля разделения информации от различных сечений изделия. Сдвиг 1 +1пары щелей относительно -й на величину Р; + Р, + 1 учитывает предельные изменения размеров в 1 + 1и ;-м сечениях изделия.Световой поток, прошедший транспарант 7, собирается линзой 8 нафотоприемник 9. Сигнал, снимаемыйс него, представляет собой последовательность импульсов. Форма сигнала при контроле одного сечения представляет собой последовательностьчетырех импульсов, первые три из которых являются информативными(фиг. 4 а). В случае контроля трехсеченийФорма сигнала такая, какпоказано на фиг, 4 Е. Импульсы 23,26,27 и 32 относятся к первому сечению; 24, 28, 29 и 33 - к второму;25 30, 31 и 34 - к третьему. Ин1185080 3формативными являются первые девять импульсов (23-31).Рассматривается работа устройства при контроле одного сечения изделия,Сигнал с фотодиода 9 поступает на формирователь 10 входных сигналов, Далее сигнал в формирователе 10 усиливается двухкаскадным усилителем и через повторитель поступает на схему восстановления постоянной составляющей, осуществляющую привязку сигнала к уровню, близкому к нулевому Затем сигнал через повтори тель одновременно поступает на инвертирующие входы двух компараторов (элементы схемы формирователя 10 не показаны), а на неинвертирующие входы этих компараторов подаются опорные напряжения, причем верх 20 ний порог Об срабатывания одного компаратора совпадает с нижним порогом 01 срабатывания другого компаратора. Таким образом, компараторами25 формируются прямоугольные импульсы 35 и 36 (фиг, 5), которые подаются на входы логической схемы И-НЕ, причем выходной сигнал одного компаратора предварительно инвертируется инвертором. С выхода схемы И-НЕ отрицатель 30 ные импульсы 37 (фиг. 5) подаются на счетный вход триггера. Его выходной сигнал представляет собой прямоугольные импульсы с длительностью, соответствующей определенному сечению 35 импульсов фотоприемника 9 (фиг. 6 Ф). Эти импульсы поступают в формирователь 11 измерительных интервалов на вход его одновибратора (не показан), который вырабатывает узкие положи тельные импульсы по переднему и заднему фронтам входных импульсов (фиг. 6 Г). Полученный сигнал поступает на вход восемнадцатиразрядного . сдвигового регистра (не показан). 45 С приходом каждого узкого импульса на выходе регистра происходит последовательный сдвиг логической единицы. С помощью логических элементов ИЛИ (не показаны) осуществляется выделе-. 5 О ние измерительных интервалов (фиг.б в) в виде положительных импульсов 38-43. Интервалы 38 и 41 заполняются метками частотой , а интервалы 39 и 40, 42 и 43 - частотой/2 при помощи логических элементов И (не показаны). Выходные сигналы этих элементов попарно подаются на входы других элементов ИЛИ, Таким образом производитсяформирование пачек меток 44 и 45, вкоторых число меток И и 82 пропорционально временным интервалам между серединами соответствующих входных импульсов (фиг, ба). Эти пачкиметок поступают на входы мультиплексора, который коммутирует их на вы-.ход в соответствии с числом контролируемых сечений. Шесть выходов мультиплексора подключены к соответствующим шести счетчикам узла 12, где происходит подсчет числа меток в пачках 44 и 45. Работа арифметико-логического блока 13 состоит из двух этапов. На первом этапе параллельный код числа меток в пачке 45 К из узла 12 счетчиков через мультиплексор кодов блока 13 поступает на его схему ИЛИ (не показаны) и далее - на узел деления.На второй вход узла через мультиплексор, регистр и схему. ИЛИ (не показаны) подается в последовательном кодечисло меток в пачке 44 М 2, узел деления осуществляет деление М,/ М 2 посигналу управления из блока 15. Результат деления записывается врегистр блока 13, На втором этапечастное от деления из регистраблока 13 в последовательном кодечерез схему ИЛИ поступает на второйвход узла деления, На его первыйвход поступает параллельный кодэталонного размера 2 , набранный предварительно на переключателе эталонного размера, Результат второго деления записывается в регистр блока 13 и является значением контролируемого размера. Это значение в параллельном коде идет в схему 14 индикации и на узел сравненияблока 13, на второй вход которогопоступает информация о предельно допустимых размерах изделия, записанных в постоянном запоминающемузле блока 13. В случае, когда размер изделия выходит за пределы поля допусков, на выходе запоминающегоузла формируется сигнал Брак, поступающий в схему индикации на светодиод, Код размера из регистра блока 13 поступает на регистр схемы 14и далее - на ее дешифратор (не показаны)На табло светодиоднойматрицы отображается размер изделияв десятичном коде. Поступающие изблока 15 управления импульсы под1185080 г 3 считываются в счетчике схемы 14,сигнал с которого подается на дешифратор и далее - на. светодиоднуюматрицу (не показаны), на которойв десятичном коде отображается числопроконтролированных изделий. Блок 15управления координирует работу всего электронного блока. Внешний импульс синхронизации, например, отсистемы подачи изделия, предшествующий поступлению контролируемого изделия на измерительную позицию, запускает одновибратор блока 15, формирующий управляющие импульсы, Эти импульсы запускают генератор опорнойчастоты и узел управления делителем (не показаны). Кроме того, этиимпульсы поступают в узел 12 счетчиков, подготавливая счетчики к приему инФормации, а также в схему 14индикации на ее счетчик. Сигналопорной частоты с генератора блока 15 подается в узел управленияделителем, в делитель (на десять) 10 частоты и в делитель (на два) частоты (не показаны), Выходные сигналы с делителей (с частотой У и Е /2соответственно) поступают в Формирователь 1 измерительных интервалов.15 По сигналу с узла управления делением начинает работу узел деленияблока 13.