Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15239 19 4 С 01 В 21/О ВЕННЫЙ КОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСССР ГОСУД АРСПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ 3,с А;и;1 О 3АТгЧЕСЛЯ Г ЗОБ РЕТЕНИЯ АНИ АВТО и инсти- ябрьской Фис. I СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнически"тут им.,50-летия Великой Октсоциалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРУ 945648, кл. С 01 В 11/08, 1980.Бпц.йда 11 О.Н. 1,ЦЬС всаггеггпшес 1 е 1 гог .СЬе дегегпппаг 1 оп оЕ1 осасдоп гп вд 1 гсопе соаггпдв.Арр 11 ей орс 1 св, 1982, ч,21, Р 7,р. 1326-1331.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХРАЗМЕРОВ ПРОЗРАЧНЫХ ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -повышение точности измерений за счетисключения влияния изменений показателя преломления на результат измерения. Измеряемую трубу 30 освещаютрассеянным вокруг нее светом, полученным от источника 1 излучения ирассеивателя 2. С помощью объектива5 формируют изображение трубы 30 вплоскости регистрации фотоприемника6, выходной сигнал которого обрабаты1523917 нается блоком 7 управления и индикации, Блок 7 осуществ 1111 ет управле 1 н:е приводами 28 и 29 подвижных ослабителей 3 и 4. В начальный момент Ос 5 лабители 3 и 4 находятся в крайних положениях, соответствующих мяксимальному размеру рассеянного светового потока, Освещающего измеряемую трубу, 11 ри начале измерения ослабите Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения внутреннег о и внешнего диаметров прозрачных труб.Цель изобретения - г 1 овышение точности измерений геометрических размеров прозрачных труб за счет исключения влияния изменения пока ателя преломления на результат измерения,На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации из керения геометр 11 ческих размеров прозрачных труб; на фиг, 2 - зависимость. углов входа лучей, прошедших через измеряемый Объект, от координат выхода их из объекта параллельно линии регистрации и сигналы на выходе фотопрчем ника при различных углах входа лучей в объект; на фиг, 3 - зависимо ти углов входа лучей, прошедших чере. змеряемый объект, от коорд 11 нат выхо да их из объекта паралл;льно шнии регис г рации для различных соотноше 11 й внут реннего и внешнего диаметров; на фиг, 4 - зависиь:ости углов входа лучей, прошедших через измеряемый объект, от координат выхода их из объекта параллельно линии регистрации для различных значен;1 й показателя преломления материала объекта; на фиг.5 - временные диаграммы работы устройства.45Устройство, реализующее способ, содержит оптически связанные источник 1 излучения, выполненный, например, в виде пяти ламп накаливания, рассеиватель 2 в виде усеченного цилиндра, 50 ось которого перпендикулярна плоскости излучения света, ослабители 3 и 4, расположенные симметрично относительно линии регистрации с возможностью перемещения один навстречу другому " вокруг Оси рассеивателя 2, обьектив 5, фотоприемник 6, блок 7 управ-ления и индикац 11 и, электрические выли 3 и 4 последовательно ограничиваюг поток лучей, входящих в трубу,При определенных положениях ослабителей 3 и 4 на изображении образуютсятемные полосы. Блок 7 фиксирует момент их появления и расстояния междуними, по которым вычисляют значенияизмеряемых параметров, 2 с.п.ф-лы,5 ил. ход и вход фотоприемника 6 соединеныс соответствующими входом и выходомблока 7 управления и индикации, содержащего инвертор 8, вхэ 1 которого1 одключен к выходу фотоприемника 6,григгер 9, счетный вход которогоподключен к входу инвертора 8, грггер 10, счетный вход которого подл 1 г, -чен к прямому выходу григгера 9,триггер 11, счетнь 1 й вход которогоподключен к прямому выходу триггера10, триггер 12, счетный вход которого подк.11 очзн к выходу инвертора 8,триггер 13, счетный вход которогоподключени,.:мому выходу триггера1, триггер 14, счетный вход которого подключсн к ;рямому выходу триггера 13, элемент И 15, первый и второйвход . которого подключены соответст-.ве 11 о к прямому выходу триггера 9и инверсному выходу триггера 10, элемент И 6, первый и второй входыкогорого подключены соответственно кпрямым выходам триггеров 11 и 14, последсвательно соединенные счетчик 17,вход разрешения счета которого подключен к выходу элемента И 15, регистр 18 и индикатор 19, последовательно соединенные счетчик 20, входразрешения счета которого подключенк выходу элемента И 16, регистр 21и индикатор 22, элемент И 23, первыйьход которого подключен к входу инвертора 8, счетчик 24, счетный входкоторого подключен к выходу элементаИ 23, триггер 25, установочный входК которого подключен к выходу счетчика 24 и тактовым входам регистров18 и 21, а прямой выход подключен квторому входу элемента И 23, генератор 26, выход которого подключен ксчетным входам счетчиков 17 и 20,и синхронизатор 27, первый вь 1 ход "Начало цикла" которого подключен к установочным К-входам триггеров 9-14,5 15239счетчиков 17, 20 и 24 и к первомувыходу блока 7, а второй выход "Начало измерения подключен к установочному входу Я триггера 25 и к второму выходу блока 7. Второй выходпоследнего подключен к приводам 28и 29, выходы которых соединены с ослабителями 3 и 4. Измеряются внутренний и внешний циаметры прозрачнойтрубы 30.Способ осуществляется следующимобразом.Световым потоком от истояника 1излучения, рассеянным с помощью рассеивателя 2, облучают прозрачнуютруоу 30, причем размер светового потока, освещающего трубу 30, изменяютс помощью ослабителей 3 и 4, синхронно движущихся симметрично относительно плоскости, проходящей черезлинию регистрации и ось трубы 30,совпадающую с осью рассеивателя 2.Объективом 5 формируют изображениепрозрачной трубы 30 в плоскости регистрации. Фотоприемник 6 преобразует изображение трубы 30 в электрический сигнал. При определенных положениях ослабителей 3 и 4 на изображении объекта появляются темные полосы. Блок 7 управления и индикациификсирует момент появления четырехтемнь. полос на изображении объектаи расстояние между ними. По расстоянию между темными полосами вьчисляются геометрические параметры измеряемой трубы,На фиг. 2 приведены сигналы дляразличных положений ослабителей 3и 4, Положения последних определяют40предельные углы 6 входа в трубу 30лучей, выходящих параллельно линиирегистрации. Отсчет значений этихуглов производят от линии регистрации, проходящей через источник 1 излучения, ось прозрачной трубы 30 и45фотоприемник 6, до линии, проходящейчерез ограничивающие края ослабителей 3 и 4 и прозрачную трубу 30. Приэтом отсчет по часовой стрелке при 11 1150нимают со знаком + и против часовойсо знаком11 11В начальный период движения ослабит елей , когда предельные углы + 9 ,входа лучей в трубу 3 0 велики , вс елучи приходят к фотоприемнику 6 б е з55ограничений и на его выходе получаютсигнал Б соответствующий равномернойосвещенностиПо мере движения осла 17 6бителей 3 и 4, приводящего к уменьшению предельных углов входа в трубу 30 лучей, выходящих параллельно линии регистрации, происходит ограничение ввода части лучей, углы входа которых превышают предельные. Отсутствие ограниченных лучей обусловливает появление темных полос на изображении трубы. При положениях ослабителей, определяющих предельные углы входа +6 лучей в трубу 30, образуются две темйые полосы на иэображении, что соответствует сигналу У на выходе фотоприемника 6, при предельных углах входаЦ образуются четыре темные полосы, что соответствует сигналу У на выходе фотоприемника 6. Значения внутреннего и внешнего диаметров прозрачной трубы 30 определяют в момент появления на фотоприемнике 6 четырех темных полос. В этом случае расстояние между внешними краями темных полос (фиг.2) соответствует внешнему диаметру 0 прозрачной трубы 30, а расстояние между двумя внутренними темными полосами соответствует внутреннему диаметру д. Появление темных полос, соответствующих внутреннему диаметру, объясняется отсутствием части лучей, прошедших через стенки трубы 30 и ее внутреннее отверстие, и лучей, прошедших через стенки трубы и полностью отразившихся на гра" нице внутреннего отверстия, вследст-, вие ограничения их ослабителями 3 и 4, Местоположения лучей, выходящих иэ прозрачной трубы 30 параллельно линии регистрации, связано с углами входа этих лучей в прозрачную трубу 30 относительно линии регистрации зависимостей: 0 =х хх9 =2(агсзи 1-агсзхи -- +и а х х6 :2(агсзги --- агсзгп -- ),(3)ифЬ Ь где Ц - угол входа лучей, проходящих через двЕ стенки трубы 30 и внутреннее отверстие (кривые 1 и 1, фиг.2);6 - угол входа лучей, проходящих через стенки трубы 30и испытывающих явление полного внутреннего отраженияна границе внутреннего отверстия трубы 30 (кривые 2и 2, фиг.2);5я - угол входа лучей, проходящих только через стенкутрубы 30 (кривые 3 и 3фиг. 2);п - показатель преломления ма 10териала трубы 30 (показатель преломления окружающей среды трубы 30 воздухаи внутреннего отверстия равен 1);15а и Ь - внутренний и внешний радиусы прозрачной трубы,30;х - координаты выхода относительно линии регистрациилучей, прошедших через тру 20бу 30 и выходящих параллельно линии регистрации,На фиг. 3 приведены графики, построенные па уравнениям (1)-(3) дляразличных соотношений внутреннего(а, а и а) и внешвега диаметров.Следует отметить, чта максимум угловвхода лучей для координат +Ь па абсолютной величине больше максимумовуглов в точках +а +а и +а . Такимобразом при движении ослабителей3 и 4 сначала появл;.ются темнис. полосы, соответствующие внешнему диаметру, а затем темные паласы, соответствующие внутренним диаметрам.35Положения максимумов углов входалучей для труб 30 с фиксированным соотношением внутреннега и внешнего диаметров не зависят ат значения показателя преломления труби,Кривая 4 построена при и = 1,8, кривая 5 - и = 1,5, кривая 6 - и = 1,2(фиг.4). Поэаму результат измерениявнутреннего диаметра па предлагаемомуспособу не зависит ат измерения показателя преломления материала трубы.Сигнал с выхода Фатсприемника 6фиксируют с памащьв блока 7, диаграммы напряжения кагараго приведены нафиг. 5. В сигнале "1" соответствует 50наличию лучей в .учке света, а "0отсутствию лучей. На фиг. 5 - показана работа блока 7 в момент появлецияна входе фотоприемника 6 четырех темных полос. Сигнал Б ц начала цикла с 55выхода синхронизатора 27 устанавливает в ноль триггеры 9-14 и счетчики17, 20 и 24. Из сигналов И и 1 триггеров 9 и 10 элемент 15 И формируетсигнал И, длительность которогопропорциональна внутреннему диаметрутрубы 30, Из сигналов И , и И, триггеров 11 и 14 элемент И 16 формируетсигнал И,6, длительность которогопропорциональна внешнему диаметру трубы 30, Численности импульсов, прапор"цианальные внутреннему и внешнему,диаметрам трубы 3(1, подсчитывают соответственно счетчики 17 и 20. Подготовка блока 7 к приему четырех импульсовосуществляет сигнал И я начала измерения с выхода синхронизатора 27, который в момент начала движения ослаби- .телей 3 и Ф иэ крайних положений,соответствующих максимально возможнымуглам 9 входа лучей в прозрачнуютрубу 30, устанавливает КЗ-триггер25 в состояние "1", что обеспечиваетпрохождение импульсов с выхода фотоприемника 6 через элемент И 23 навход счетчика 24. Если в течении цик"ла измерения, задаваемого сигналомП , счетчик 24 насчитывает меньшечетырех импульсов, сигнал на его выходе отсутствует. В момент поиходачетырех импульсов в течение одногоцикла н выходе счетчика 24 формиру"ется сигнал, который осуществляетперенос значения числа импульсов изсчетчиков 17 и 20 соответственно врегистры 18 и 21, а также устанавливает КБ-триггер 25 в состояние "0",что запрещает дальнейшее прохождениеимпульса с выхода фотоприемника 6на вход счетчика 24 до возвращенияаслабителей 3 и 4 в исходное положение. Результаты измерения внутреннего и внешнего диаметров прозрачнойтрубы 30 индицируются соответственноиндикаторам 19 и 22. формула изобретения1. Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб, заключающийся в том, что на измеряемую трубу направляют световой поток в плоскости, перпендикулярной к геометрической оси трубы, последовательно уменьшают размер светового потока и определяют геометрические размеры прозрачной трубы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, на измеряемую трубу направляют рессеянный вокруг нее световой поток, уменьшение размера светового потока производят15239путем его перекрытия симметрично относительно линии регистрации со стороны плоскости регистрации, проецируют прошедший через трубу световой поток в плоскость регистрации, фиксируют момент появления в плоскости регистрации темных полос, а определение геометрических размеров производят по расстоянию между темны ми полосами.2. Устройство для измерения гео.метрических размеров прозрачных труб, содержащее оптически связанные источник излучения, первый подвижный ослабитель с приводом и фотоприемник, электрически связанный с ним блок управления и индикации, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено располо 17 10женными между источником излучения и фотоприемником оптически связанными рассеивателем света, расположенным симметрично первому ослабителю относительно линии регистрации вторым подвижным ослабителем с приводом и объективом, рассеиватель света выполнен в виде усеченного параллельноУ образующей цилиндра, размещаемого так, что его ось совпадает с осью измеряемой трубы, ослабители установлены с возможностью встречного перемещения по окружности, ось которой совмещена с осью рассеивателя, первый выход блока управления и индикации подключен к управляющему входу фотоприемника, второй выход блока управления подключен к входам приводов первого и второго подвижных ослабителей."б ак. ор орректор Э.Лончако роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 Заказ 70 ББПП 1 И Г Составитель В.Козлообкова ТехРед М.Дидык 43 Тираж 683 Подписноедарственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5