Устройство для измерения размера и положения изделия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(71) Уфимский авиационный институт им.СергоОрджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРАИ ПОЛОЖЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ(57) Изобретение относится к измерительнотехнике. Цепью изобретения является повышение информативности за счет одновременног измерения в двух сечениях Цель достигается тем, что формируют световой поток разделяют сформированный световой поток на первый и второй потоки, напоавляют их на изделие с двух различных направлений, по которым получают два теневых изображения, проецируют их на развертывающий фотоприемник, преобразуют теневые проекции в электрические сигналы, определяют длительность видеоимпульсов этих сигналов и длительности временных интервалов от начала или конца развертки до центров видеоимпульсов, по которым судят о размере и положении изделия в двух сечениях 5 ил.20 ЗО 40 50 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтгктного измерения и контроля размера и положения протяженных изделий, например, труб, провода, волокна в процессе их изготовления.Цель изобретения - повышение информативности за счет одновременного измерения в двух сечениях.На фиг. 1, 2 приведены функциональные схемы устройства; на Фиг. 3 - принципиальная схема блока разделения; на фиг. 4 - блока Формирования выходных кодов; на Фиг. 5 - временные диаграммы.устройство содержит оптически связанные последовательно установленные источник 1 света, конденсор 2, зеркало 3, направляющие свет на контролируемое изделие 4, объектив 5, оптический Фильтр 6, причем, оптические оси конденсатора 2 и объектива 5 взаимно перпендикулярны и пересекаются, зеркало 3 установлено в плоскости, проходящей через точку пересечения и перпендикулярной плоскости, в которой расположены оптические оси конденсатора и объектива 5, под острым углом к ним; развертывающий фотоприемник 7, блок 8 опроса и управления, блок 9 обработки сигнала, блок 10 разделения, блок 11 Формирования выходных кодов, тактирующий выход блока 8 опроса и управления соединен через шину 12 с тактирующими входами развертывающего фотоприемника 7, и блока 9 обработки сигнала, первый управляющий выход блока 8 через шину 13 связан с первыми управляющими входами фотоприемника 7, блока 10 разделения и блока 11 формирования выходных кодов, второй управляющий выход блока 8 связан через шину 14 со вторым управляющим входом фотоприемника 7, третий управляющий выход блока 8 связан через шину 15 с вторыми управляющими входами блоков 10 и 11, высокочастотный выход блока 8 через шину 16 связан с высокочастотным входом блока 1, выход фотоприемника 7 через шину 17 связан с информационным входом блока 8 обработки сигнала, выход которого через шину 18 связан с информационным входом блока 10 разделения, выходы которого через шины 19 и 20 связаны с информационными входами блока 11 формирования выходных кодов, выходы 21, 22, 23, 24 которого являются выходными шинами устройства, шина 13 является выходной шиной синхронизации.Развертывающий фотоприемник 7 содержит, например, (фиг. 2) фотодиодную линейку (матрицу 25), регистры 26 и 27 сдвига стирания и считывания, тактовые входы регистра 26 и 27 подключены к шине 12, информационные входы подключены соответственно к шинам 13 и 14.Блок 8 опроса и управления, например, содержит(фиг, 2) последовательно включенные генератор 28 тактовых импульсов, тактовый и высокочастотный выходы которого подключены соответственно к шинам 12 и 16, первый 29, второй 30 делители частоты, выходы которых подключены соответственно к шинам 15 и 13, блок 31 задержки, выход которого подключен к шине 14.Блок 9 обработки сигнала, например, включает (фиг. 2) усилитель 32 видеосигнала,. вход которого подключен к шине 17, а выход- к информационному входу блока 33 выборки-хранения, тактовый вход которого связан с шиной 12, а выход подключен к входу фильтра 34 нижних частот, выход которого подключен к входам амплитудного детектора 35 и компаратора 36, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 35, а выход - с шиной 18.Развертывающий фотоприемник 7 служит для преобразования распределения яркости оптического сигнала в соответствующую совокупность электрических сигналов может быть выполнен на основе интегральных МДП-фотодиодных одно- и двумерных матриц.Регистры 26 и 27 сдвига предназначены для обеспечения последовательного выбора и непосредственного считывания информации с Фотоприемных элементов матрицы 25 и могут быть выполнены как на основе интегральных микросхем, так и изготовлены совместно с Фотоматрицей по единой интегральной технологии, т.е, конструктивно могут быть выполнены на одной подложке,Блок 8 опроса и управления предназначен для формирования тактовой (шина 12), первой (шина 13), второй (шина 14), третьей (шина 15), управляющих, а также высокочастотной (шина 16) импульсных последовательностей,Генератор 28 тактовых импульсов предназначен для формирования и выдачи импульсных последовательностей для тактирования 26, 27 (шина 12), а также для заполнения сформированных измерительных интервалов импульсами высокой частоты (шина 16), Может быть выполнен, например, на основе стандартного кварцевого генератора.Делители 29, 30 частоты предназначены для деления тактовой частоты в соответствующее число раэ.Блок 31 задержки предназначен длятактирования формирован,я сигнала запуска стирания (шина 14), задергканного отно"сительного сигнала запуска считывания 5(шина 13) на заданный интервал времени.Может быть выполнен, например, в видетактируемого одновибратора,Усилитель 32 видеосигнала предназначендля усиления выходного сигнала фотоприемника 7 и может быть выполнен по стандартнойсхеме активного преобразователя то;а в напряжение,Блок 33 предназначен для выборки ихранения пикового (среднего) значенияуровня видеосигнала.фильтр 34 нижних частот, выполненный, например, по стандартной схеме активного фильтра нижних частот второгопорядка, предназначен для выделения видеосигнала из дискретизированного сигнала на выходе усилителя 32 видеосигнала.Формирование измерительных импульсовпо интерполированному сигналу с выделением огибающей позволяет повысить точность измерения в 10-100 раз по сравнениюс обработкой дискретизированного сигнала.Амплитудный детектор 35 предназначен для формирования следящего порога 30компаратора 36 при выделении измерительных сигналов, пропорциональных размер ным параметрам преобразуемогоизображения, и может быть выполнен поизвестной схеме активного пикового детектора.Компаратор 36 предназначен для формирования прямоугольного импульса, равного по ширине видеоимпульсу на выходефильтра 34 при амплитуде 0,5 от максимальной,Блок 10 разделения служит для разделения измерительных сигналов, соответствующих измеряемым величинам по первомуи второму сечению контролируемого изделия 4. Блок 10 включает(фиг. 3) схемы 37,38,совпадения, О-триггер 39, первые входысхем 37, 38 соединены с шиной 18 (выходкомпаратора 36), вторые входы соединенысоответственно с прямым и инверсным выходами триггера 39, вход установки "нуля"которого подключен к шине 13, тактирующий вход - к шине 15, а информационныйвход- к шине питания, выходы схем 37 и 38соединены с шинами 19 и 20 соответствен. но,Блок 11 предназначен для формирования и выдачи на ЭВМ кодов, соответствующих измеряемым величинам, выполнен(фи;. 4) четырехканальным и включает О- триггеры 40, 41, 42, схемы 43, 44, 45, 46 И, 47, 48 ИЛИ, счетчики 49, 50, 51, 52, 0-входы триггеров 40, 42 соединены с шиной питания, тактирующие входы связаны соответственно с шинами 19 и 20, входы установки "нуля" - с шинами 12 и 15, выходы соединены с первыми входами схем 43, 36 И, вторые входы которых связаны с шиной 16, а выходы соединенИс первыми входами схем 47, 48 ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходами схем 44, 45 И, первые входы кото-рых подключены соответственно к шинам 19 и 20, вторые входы связаны с выходом триггера 41, включенного в режиме деления на 2, тактирующий вход триггера 41 связан с шиной 16, выходы схем 47, 44, 45, 48 подключены к тактирующим входам счетчиков 40, 50, 51, 52 соответственно, входы установки "нуля" которых соединены с шиной 13, а выходы 21, 22, 23, 34 являются шинами выдачи информации устройства.Устройство работает следующим образом.Световой поток от источника 1 света, сформированный конденсором 2, направляется на контролируемое изделие 4. При этом продольная ось изделия 4 перпендикулярна направлению распространения светового потока. Далее этот поток, частично затененный изделием 4, попадая на зеркало 3, установленное на пути потока под углом, например 45 О к направлению его распространения, отражается в направлении, перпендикулярном направлению основного светового потока, проецируется с помощью обьектива 5 и оптического фильтра 6 на светочувствительную поверхность развертывающего фотоприемника 7. Таким образом формируется теневое изображение изделия 4 с первого сечения,Одновременно часть светового потока попадает на зеркала 3, отражается от него направлении, перпендикулярном начальному направлению основного потока и падает на изделие 4. Теневое изображение изделия 4 с другого сечения одновременно с пеовым проецируется с помощью объектива 5 и оптического фильтра 6 на светочувствительную поверхность развертывающего фотоприемника 7. Информационными параметрами являются ширина проекций теневого изображения изделия 4 на поверхности фотоприемника 7 и расстояния от центров этих проекций до начала или конца фотоприемника. Измерение этих величин производится путем оптоэлектронно г ."(., - 1 ( ;,Мг 1Г . ,Д(ЛЛ НОВ; :Л; "., Рг 1 дНг 10 С Г 100( -"(" 0".к" ( Вд Гг10(Я(ЫО. 1 г-(Г (""л 84 - 1., г. ,Гл".гЛ ," "Л г, дй,1г,;Г =.,01 РЫ,"1;-,ОС-.УГ 18,-. - Нл 1 Н(;,00,"1 ВОИ 01- :.,";В ",ЛВ,1 Г г ЧИ 11,В;:,;,В : ЗК:1(8 НЯ Вход бЛ 1.Я( 2;"-.,",81111(г 1, А (Г 1(Л СЫл 1 (,л,1(Я л"лоХг 01 11 " 0 гл Тат 10 ВХОДНЫХ 11 ПУЛВСОВ "ЯГ(У1(Я 0 ЧИТЫ В"ИЙ 1(В .В "ЙЛ 1 В,.: " 1.,НИ Г,3 НГ(ХОПЛВН(г(В ЛИМЫЗ ЛЛ ОГ)С;"Я (10 ТОМЭТП 1 ЦЫ г 1 СИГ(13 Л 11, Г 0";ЯЧ 100 тог;Ы 1 г ,В СООГВ 8 СТВУГОШИВ "(ХЛЦ ,глг:.1 1 г г., , " Дагл",в лг - ро 1 я;у(:," Гц"г 1 О" Сгг В(л И ;Г 0 ЛВИ 81 13 0: БВОЛЬ 0 ВГИСТОЗ,ВЛЯ ПДИ 0888111/1 Г 1 лГ С(г"-1-1 Р( (1 ЧВЗЕ (1 ОТОКОНОЙ РЗ " 1.:10 Ы 23 3 1(С01 Н 08 ССстойН 16 ПОДВЧУ ДИ 11111 Ы" С О,:ГИСТ 3,7 С;ИТ ЫВЯНИВ И ПГОЛВг)1;8 НИ 8 88 ВлОЛ 1 1 ВГ 11 СТОВ Р 1 П ПОСЛЕСЯ,г.:Л,:.(;Го ПР 1 (В 1 а;,",ГЯР, г 10 Д гВ го ЛИлЦГ 1 1 гл 1 гл 1 гл В ,.,: л 1 гО(:1) ОТО 11 12 118 1 Н И Хг.11 1" 0( (Вл(8 Н л И(,(Ы Пр Г 81(гг)гг г 0лгг Лдг"гг" г "1."г В":1(Ц 10 Р С дЫХО(ъ гоглЯРЯОЦЯ 36 ПОЦЯ ;.:Тст( 18 реа О.(ИНу 18 КЯ ПерВЫЕ ВХОдц СХЕМДЦР 11"гМОлСХОДЕ ТО 11 ГГ 8 ОЯ ЗЦ ДОО.",1 Г О ИЯ гфИ 1-"лЛ НЯ 1 -горе ( 1 Ц (Иг : еди 1-1 ицный сиГнял, действу 10 щий В теча- ,:.1 ИЕ "ЯРОГО По 1 УПОРИОДЯ ОГ(РОСЯ фотоП 0,",1- ОУН(га 7.;РТОГ СИГНЗЛ ПОДЯ 8 ТСВ НЯ ВТОРОЙ ХОД СХЕМЫ 17 НЭ ВЬ(ХОД 8 1:ОТОРОЯ ВЫДОЛйетС;, 18081 л(Я В деОИ;:.ПуЛ.,С, СООТВВТСТВу 1011 И 11л ",1 м.гл Лл г / г( ГЛ, 0 лС л, г .,7 И 1 Д И1 1вИ -.ИГНЯЛ11 НВ(гРС;.10 ГО ВЫХОЛЯ ГРИГГВОЯ Д ;81 лс"ВУ 1 ОЦИЙ В ТВЧВНИВ ВТ 01".ОГО ПОЛУПЯООДЯ 00)00 ПгТ 000 Иа лгг. гг 7 Гглд гетсв НВтОООР:. ВХОЦ СХ.МЫ 33, НЯ ВЫЕЛО(С ;ОтоУ ВЫ,181;.Г;ТС(1 ВТОГ 0:.,"1 ОИДВОИМПУЛЬС, СООТВВТ,.; г(,г,1(Лл :. э, 8 Л(; гвг(Л 11 1 В ОлГО(1 СЯЧЕГг;г, ;.11 ,1 0 г 0 .-(опт 1-т 1; ВХГгЫ01:,11.г 1 1 фор 1 ИО,(ВЯНИБ ВЫХОВНЫХ 1(ОЗОВ: 100 Г 1 гы,; вк",аоки;,лвс на 1:-Вхо триГгеоз 40 И (-ИН ВХОД Хл Ы 1 гт 1 Гт(ОПГ рИрр 01 гМП. 1Влгглв ":,гГ:ГЯ 4И ГЛИ л(гг(р СХО.:.Вг ;О Р 1. лЯ ВЫХОД ТРИГГ 88 4 О доОУИ- ГО (.ООНТЯ Пеовг; Г"; 81 80 ИМГ(УЛ Са 1 О 10(.1118 г(;лО;.П . д(1 лг",В О, Ггъ гг +П ТОП Г(1 ц Н,Вь. О.;,. "Хе:1 ы 7 ,1 Г;ОЯУчаетсл с:;",ГЯр 1 к 17 ф 1,Р р 1 ЧЯС Р; КО ,",СО О ОЯВРЯБ ПО,РР:",.Тел -РОСТИ П 8 Ор В Оф Вр 1:288 р".Ю:зСрр, Яра П;ГН 81 а ИМПулЬЯр 11 р ЯСТОТ:Д.раое Н 11;рЕ ц.=-;гОС ЯД НЯ Р,РЯГТЬ С: ГРЫЗЛ.Р иР:РЛ.8 О ДРР:,П 8 О ВО Р О Р Н Р 1 8тГ 1 Р, ы Р ООР. ПО РрОПОО рООП Г рря 7 ГОрьР 1 М ПУЛЬСОВ ЯарПСЛНБНР 1 В ПОДСЧРТЬВаетслР РТ Р 8 ЕД 1 Ы Б 1О 1 ПДЬРДрКОНР Я :. ъ.БОГО ПОЛУПЯРЫОДВ СПРОСЯ фОторПРНБ".,:;.,.;что соответствует ГО 1 оркенею переОГО сечеНР;:В ИБДВЛМЯ 4. Формула 3 . б О р, 7 8 ц рЛ УСТРОИСРС,рР р" 1- -р-РАЗМЕРА И "ОЛО)ХЕНИЯЗД:Л.ь,СОДВРЯЯЦ 88 ОГ 7 РЧВСКР СВБЯЗННЫБ Г" дедов ",тел ьч О уста, ОБЛ.тз, конденсатор, а такХе Обьектыв, ОпТКЧесОДфГ:.л ьтр,фО ГОП рИВМНЯК Ор 1 ОК СПоосд Фр р,р-рр рог анирБ 1 блок Оораоэ1 ОУ 1 р рра. рЯ 1ак 1 .ррЦж 1, пеРВыЙ Рл ВТОРОЙ УпРЯВЛЯО 1 Р 8Выходы блОкя Опроса е упраВленд., соединенные соответственно с ГактудЩКМр 1, ПЕРВЫМ р ВторрЫ 4 уПраВПрО";.1:ИВХОДЯТр раавертЬВЯОЩЕГО (ротОПр 1 ЯМНр 1- 3 дКЯ, ВЫХОД КОТОООГО ПОДОЮЧЕН К р 1 р-.р)ОРмацр;ООму ВхОДу дока Обрабстк.НЯР 1 Я РПОЯБЛЯРОЩР БХО", 1;ОТОООГОсвчаан с такт,1 рурОц 1, Б 1: ОД,бд,. аОПРОСЯ 4 РЛОЯБЛЯр 1 Л, ВГСК АОР;.",.;ОО- с,"с.БЬ Ий ВЫХОДНЫХ К. ДОЮ, ОтлрЧЗО 1,.р-,СБфЧ О " .;"-РЬ Г Б Ы" 1 р""Ср ЭматлвностР 1, Оно снебр;.(8: ГО пло КРр 1 м,";ВООдом, блоком раэдедеихл:.яГррор," .:;р 1;.Ьр 1 БХОП КО,ОООГО С,;рЯ,.р;.ВыходОм Олока ГОО.рботк 1 р сдГнада. а-)ТО У: ОД 1, Н Р РАТЬ враг 7".О;, Р;", г ЯД Н э ",- блока ОЯЯДВррен,я . бдска фр 1"кров,рррр ррр р"СН"р ПДр р рррр Я 4 Ы ООТВ 6 СТБЕННО С ПерввМ " ТОЯТЬргрр уГ 1 равд;Ю. 2 ЯМЫ БЫХ. ЭЯ"р ОДКа СГБОСЯуПОЯБЛ,:.Н 1 П, БЬСОКОрЧЯСТОТНЬр БЫ"Ол КО- роо" 0ЛКЛО-Е- Г ЭЬССПЧЯС ОТНОБрО.4 ОДОКЯ :ООМРРООВЯН 1 Р В-РХОРН-;, КОДОВ, ОЛОК 0 ОРМ.РСБЯН 4 Б БЬХОД. ЬХ КОДОВ ВЫ ПС РНЕ Р Р.,РОДХР; 4 РР НМ ВЫХОЦ кя:кдОГО кацапа Валяется Выходной шиОй устройства, первьй управляюцй Брхо 8 блока Опосе р мп Оа Блен;р Б Вг БЕТГ Л ЫХОДОр С:;НХрОН 13 Я 11 К уст ро 187 Вя, бЛОК ряядедецр 1 В ВЬ.ПОЛНБН Б Врде р"рГ БЯ и 1 В 1 рХ СрМ СОВрЯДЕрррахЕрБЫ 8 БХОДЬ КОТОРЫХ ОбЬЕД.Р:18 Н Ь Ч р,1 Вр 11(.8.1,ЯБ,ОННЫ,. БХОр-ОМ ОР 1 ОКГОЛМЬМ р," 1 рНерерсц.Г ВЫХСЦЯМь 4 ТОНГГЕ"Я- Р", ;Б -Ы "ОгрРО О Рс;РРГРО-СР ПОрБр у .р ров.,1," рррБрОЩ"р. ХОДр - ,-Р;.ГР,гР "1 Р;1 Л;,ЕРР;. р 1 НЦЕ ГГТЯНИЛ1828239 Составитель Е.Глазкова фдТехред М,Моргентал Корректор Е,Пап Редакто Заказ 131 Тираж Род НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Рауаская наб писно Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 10