Способ фотоэлектрического определения толщины листового изделия и устройство для его осуществления

 

1. Способ фотоэлектрического определения толщины листового изделия , заключающийся в подаче двух основных световых пучков на противоположные поверхности изделия соответственно под углом of и о; , в приеме отраженных от них световых пучков, в преобразовании положения световых пучков в месте их приема в пропорциональный электрический сигнал соответственно с коэффициентами KB и К„ у в вычислении толщины листового изделия по сигналам, пропорциональным положению отраженных световых пучков в месте их приема от каждой стороны изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, oпoлнитeльнo и поочередно с основными подают еще два световых пучка на противоположные поверхности изделия соответственно под углом л: g и ог н и принимают их отражения, а электрические сигналы запоминают синхронно с подачей световых пучков сначала для изделия с эталонной толщиной fi g затем для изделия с заданными приращениями толщины hjft ° отношению соответственно к одной и другой поверхности изделия с толщиной h, , а после для всех других изделий с неизвестной толщиной Ь, определяют угол наклона (fg и ( обеих сторон каждого изделия с неизвестной толщиной HX по формуле . ,-co5oi; . ,-co5oi ( (Л Ч Uio-U3ic. г Ujo-Ujio. I . 2ki-h9-,. Uio-Uig -parcstn (l UMO-I - : § 10 3tO где 1 принимает значение В для одной стороны и значение Н для другой стороны изделия , ;o о - ,;,,U,.iU,i, U,i :o - запомненные электрические сигналы, пропорциональные положению отраженных световых пучков в месте их приема от одной В и другой Н сторон изделия соответственно для основного О и дополнительного ч световых пучков для изделия с тол1ЦИНОЙ h-5 для изделия с неизвестной тол1 1иной h J (X), а также для изделия с толщиной ,h,-h,,- (Э), определяют толщину изделия по формуле Ьх .,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)4 G 01 В 21/02 ю

« ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i0> ">ф > х>ц > х (> 9>о 9lg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGHONIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3647412/24-28 (22) 08.07.83 (46) 07.11.85. Бюл. № 41 (71) Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышпенности

"Гиредмет" (72) Л.И. Русин, Е.А. Кожухова и Т.С. Емельянова (53) 531.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 113949, кл. С 01 В 11/06, 1956. (54) СПОСОБ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТОЛЩИНЫ ЛИСТОВОГО ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ фотоэлектрического определения толщины листового изделия, заключающийся в подаче двух основных световых пучков на противоположные поверхности изделия соответственно под углом М а и М „, в приеме отраженных от них световых, пучков, в преобразовании положения световых пучков в месте их приема в пропорциональный электрический сигнал соответственно с коэффициентами Ке и kн в вычислении толщины листового изделия по сигналам, пропорциональным положению отраженных световых пучков в месте их приема от каждой стороны изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно и поочередно с основными подают еще два световых пучка на противоположные поверхности изделия соответственно под углом Кз и ot» и принимают их отражения, а электрические сигналы запоминают синхронно с подачей световых пучков сначала для изделия с эталонной толщиной t>э затем для

Э> изделия с заданными приращениями толщины h и »,н по отношению соответственно к одной и другой поверхности изделия с толщиной а после для всех других изделий с неизвестной толщиной bz определяют угол наклона в и 4>„ обеих сторон каждого изделия с неизвестной толщиной b< по формуле

)2К; э > собе (=-агсб ю

<О 3>о.

2k; h ; собо > ">о Uig где 1 принимает значение В для одной стороны и значение Н для другой стороны изделия, запомненные электрические сигналы, пропорциональные положению отраженных световых пучков в месте их приема от одной И и .другой Н сторон изделия соответственно для основного 0 и дополнительного световых пучков для иэделия с толщиной b для изделия с неизвестной толщиной b„ (X), а также для иэделия с толщиной Ьэ> h (Э), определяют толщину изделия по формуле

= > + вх нх >

1190191 и h вычисНк

0;,-0;g

Х io U9io мы. причем величины hвх ляют по формуле

1Х Э1 LCM. 1(, при выполнении условия и по формуле

U„„-0„;, "io Bio ари выполнении условия ; = О, после окончания операции вычислений и регистрации их результатов информацию об электрических сигналах с Х стирают.

2. Устройство для фотоэлектрического определения толщины листового изделия, содержащее две системы, каждая из которых состоит из основного осветителя с источником питания и координатно-чувствительного фотоприемника отраженного светового потока, системы располагаются по разные стороны изделия, схему сравнения и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двенадцатью ячейками памяти, двумя преобразователями напряжение — частота, блоком синхронизации, вычислительным блоком с блоком задания постоянных величин, задатчиком и исполнительным механизмом, выходы первого и второго координатно-чувствительных фотоприемников соединены с входами соответственно первого и второго преобразователей напряжение — часИзобретение относится к измерительной технике, в частности, к фотоэлектрическим устройствам для бесконтактного измерения толщины листовых материалов и изделий., Цель изобретения — расширение функциональных возможностей (измерение толщины листовых изделий с патота, выходы первого и второго преобразователей соединены с информационным входом каждой ячейки памяти соответственно с нечетным и четным номером, источник питания осветителей соединен с входом блока синхронизации, выходы которого с третьего по восьмой соединены с управляющими входами записи соответственно первой и второй, третьей и четвертой, пятой и шестой, седьмой и восьмой, девятой и десятой, одиннадцатой .и двенадцатой ячеек памяти, выходы блока синхронизации с девятого по одиннадцатый соединены с входами установки на нуль соответственно первой, второй, третьей, четвертой, пятой, шестой, седьмой и восьмой, девятой и десятой, одиннадцатой и двенадцатой ячеек памяти, двенадцатый выход блока синхронизации соединен с входами считывания всех ячеек памяти и входом команды начала счета вычислительного блока, выходы всех ячеек памяти соединены с соответствующими входами вычислительного блока, выходы которого соединены с входами индикатора и с первыми входами схемы сравнения, вторые входы которой соединены с выходами задатчика, а выходы — с входами исполнительного механизма, каждая система снабжена дополнительным осветителем, предназначенным для создания светового пучка, параллельного световому пучку от основного осветителя, первый и второй выходы блока синхронизации соединены соотВетственно с основными и дополнительными .осветителями каждой систераллельными и непараллельными поверхностями, а также углов наклона поверхностей изделия, например измерение толщины и неплоскостности полупровод. иковых пластин).

На фиг.1 представлена схема распространения световых пучков от источников света до фотоприемника

1!90191 после отражения от поверхностей изделий; на фиг.2 — схема устройства; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов на выходах элементов блока синхронизации. 5

Устройство для определения толщины состоит из двух систем, первая из которых содержит основной 1 и дополнительный 2 осветители, посылающие световой пучок на изделие 3, вторая система состоит из основного

4 и дополнительного 5 осветителей и устанавливается аналогично по другую сторону изделия 3, каждая из систем содержит также соответ-! ствующий приемник 6 и 7. Устройство содержит также преобразователи

8 и 9 напряжение — частота (или ток — частота1 ячейки 10-21 памяти, вычислительный блок 22, блок 23 20 задания постоянных величин, индикатор 24, схему 25 сравнения, задатчик 26, исполнительный механизм

27, блок 28 синхронизации, вход которого соединен с выходом источника 29 питания.

Выход преобразователя 9 соединен с информационными входами ячеек

10, 12, 14, 16, 18 и 20 памяти, а выход преобразователя 8 соединен З0 с информационными входами ячеек 11, 13, 15, 17, 19 и 21 памяти. Выходы всех указанных ячеек памяти соединены с информацион-. ными входами вычислительного бло- З5 ка 22 с блоком 23 задания постоянных величин. Выходы вычислительного блока 22 соединены с входами индикатора 24 и первыми входами схемы 25 сравнения, вторые входы которой 40 соединены с выходами задатчика 26, а выходы — с входами исполнительного механизма 27.

Управление работой осветителей

2-5, ячеек 10-2! памяти и вычисли- 45 тельным блоком 22 осуществляется от блока 28 синхронизации, вход которого соединен с выходом источника

29 питания и содержащего ключи

30, 31 и 32, коммутатор 33, логи- 50 ческие элементы И 34-46, R5 -триггер 47, 33 -триггеры 48 и 49, тактовый генератор 50 импульсов и генератор 51 единичного сигнала (источник напряжения). Выход источни- 55 ка 29 питания соединен с входами ключей 30 и 31 (вход блока 28 синхронизации), а их выходы (первый и второй выходы блока 28 синхронь зации) — соответственно с входами осветителей 1 и 4, 2 и 5. Выход генератора 50 тактовых импульсов соединен с входом триггера 48 и первыми входами логических элементов И 42-46; Неинвертирующий выход триггера 48 соединен с вторыми входами логических„ элементов И 42 и

45, а инвертирующий выход — с входом триггьра 49 и вторыми входами логических элементов И 43, 44.и 46.

Неинвертирующий выход триггера

49 соединен с третьими входамй логических элементов И 43 и 45, а иивертнрующий выход — с третьими входами логических элементов И 42, 44 и 46.

Выход логического элемента И 42 соединен с управляющим входом ключа 30 и первыми входами логических элементов Ч 34, 36 и 39. Выход логического элемента И 43 соединен с управляющим входом ключа 31 и пер-, выми входами логических элементов И

35, 37 и 40. Выход логического элемента И 44 (девятый выход блока 28 синхронизации) соединен с первыми входами логическйх элементов И 38 и 41, а также с управляющими входами команды сброса на нуль ячеек 1013 памяти. Выход логического элемента 45 (двенадцатый выход блока

28 синхронизации) соединен с К -входом 85 -триггера 47, с управляющими входами команды считывания ячеек

10-21 памяти и с управляющим входом команды начала операции счета вычислительного блока 22. Выход логического элемента И 46 соединен с

5-входом R5 -триггера 47. Выход генератора. 51 единичного сигнала соединен с входом ключа 32 с управлением либо оператором, либо от внешнего источника сигналов (пунктирная линия). Выход ключа 32 соединен с входом коммутатора 33 и четвертым входом логического элемента И 46.

Коммутатор 33 управляется либо оператором, либо от внешнего источника сигналов (пунктирная линия) .

Инвертирующий выход RB -триггера 47 соединен с вторыми входами логических элементов И 34 и 35 ° а неинвертирующий выход — с вторыми входами логических элементов И 3641. Первый выход коммутатора 33 соединен с третьими входами логических

5 1 элементов И 36, 37 и 38, а второй выход — с третьими входами логических элементов И 39, 40 и 41. Выход логического элемента 34 (третий выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды запиЬи ячеек 10 и 11 памяти. Выход логического элемента 35 (четвертый выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды записи ячеек 12 и

13 памяти. Выход логического элемента 36 (пятый выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды записи ячеек

14 и 15 памяти. Выход логического элемента 37 (шестой выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды записи ячеек 16 и 17 памяти. Выход логического элемента 38 (десятый, выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды сброса на нуль ячеек 14-17 памяти. Выход логического элемента 39 (седьмой выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды sanucu ячеек 18 и 19 памяти. Выход логического элемента 40 (восьмой выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды записи ячеек 20 и 21 памяти.

Выход логического элемента 41 (одиннадцатый выход блока 28 синхронизации) соединен с управляющими входами команды сброса на нуль ячеек

18-21 памяти.

Способ фотоэлектрического измерения толщины заключается в следую- щем.

Световые пучки распространяются поочередно от основного (188) и дополнительного (IÄВ) источников под углом Мз к первой поверхности

Яора изделия с заданной толщиной 4э и к поверхности Q изделия с за данным приращением толщины h e к поверхности Gets а также под углом М8-((8 к первой поверхности Якв изделия с неизвестной толщиной h> > где .Qs — произвольный угол наклона поверхности Я„з по отношению к поверхности Ярц Световые пучки от основного (I ) и дополнительного (I*„) источников света после отражения либо от поверхности ч „, когда на их пути нет поверхностей Я„, и Q » либо от поверхности Q э8.

190191

5 !

О

40 когда на их пути нет поверхности

Ц КВ либо от поверхности Як8 поочередно воспринимаются координатночувствительным фотоэлектрическим преобразователем, расположенным на поверхности. 9„1, под углом (8 к поверхности Я рр 8 (угол (8 образуется за счет неточной установки поверхности Рр 8 преобразователя по отношению к поверхности 0 рр ). Источники света 1,8 и ?48 располагаются на фиксированном расстоянии 88 между собой. Координатно-чувствительный фотоэлектрический преобразователь формирует сигналы О ео и

ЭВО "хeo > .— 84 1 одев* КВ,ф порциональные положению пучков света от основного "(индекс о) и дополнительного (индекс д) источников, отраженных соответственно от повеРхностей Яons Цэ8, С1xs пРи коэффициенте пропорциойальности K . ПучНН света от источ"иков ов и 45 на поверхность õà падают на расстоянии L < друг от друга. Точки на поверхности Як8 в месте падения световых пучков от источников I u.

14 располагаются соответственно на искомом расстоянии ho u h от поверхности Q

Аналогична картина распространения световых пучков и для случая расположения источников света (на фиг.1 не показаны) со стороны Я,щ„ изделия с толщиной h причем обозначения те же, что и в вышеприведенном случае, но вместо индекса 5 везде используется индекс Н, В зону поочередного распространения световых пучков от источников ое >*8, >» I4н помещает ся образец иэделия с первой эталонной (опорной) толщиной э от

1 первой поверхности (Я „8) н второй поверхности (Я „„) которого световые пучки отражаются на поверхность координато-чувствительных фотоэлектрических преобразователей (КЧФ), расположенных в плоскости Цpps и Яnpa (на фиг.1 не показана). Допустима любая очередность распространения световых пучков, в том числе и попарно, но по одному с каждой стороны изделия. В результате преобразования положения световых пучков в электрический сигнал с коэффициентом К8 и К„ КЧФ ормируют сигналы 0 8 0 *, И

7 1

tl„H„4,,которые запоминаются на время проведения серии измерений. Затем в зону распространения световых пучков (после удаления из нее образца с толщиной ) помещается образец изделия с второй эталонной толщиной и приращением h u по отношению к поверхностям Q o„z и Qoz изделия с первой эталонной толщиной h> . От поверхностей Я эв и g э„ (на фиг.1 не показана) световые пучки отражаются на поверхности Я„ в и Gape КЧФ. В результате преобразования с коэффициентом ks u ku КЧФ формируют сигнаэво 0964 0 эмо энА Ф которые запоминаются на время проведения серии измерений.

После этого в зону распространения световых пучков (после удаления из нее образца с второй эталонной толщиной) помещается первый образец из серии образцов с неизвестной толщиной », От поверхностей Q в и Q хн (на фиг.1 не показана) образца, которые могут располагаться под углом (в и („ соответственно по отношению к поверхностям Я<щВи Яодиобразца с первой эталонной толщиной Ь свето- .

7 вые пучки отражаются на поверхности Я > в и Q „ „ (на фиг.1 не показана КЧФ. В результате преобразования с коэффициентом "в и К„

КЧФ формируют сигналы U»„o, LI »вД

5... 0 <„4 которые запоминаются

4 .на время проведения измерений данного (первого) образца с неизвестной толщиной. На основе полученных и запомненных электрических сигналов КЧФ сначала определяются углы наклона в и 4 „ поверхностей

Q »8 и Q „н данного образца изделия, а затем с учетом этих углов определяются расстояния между соответственно первой поверхностью Я „ изделия с первой эталонной толщиной и точками падения световых пучков на первую поверхность изделия с неизвестной толщиной от основного и дополнительного источников.

Аналогично определяются расстояния 1 он H h 4н между поверх костями Q О„ и Q „„ (в случае необходимости определяются средние

"48 .. " Лв значения -- — .,— — и -"" -) a за.ъ ° 7

50 "в "эв совж в

e tp, = arcein

"во- Оэво

Проведем еще две вспомогательные прямые ДЯ и F H из точек А и Е соответственно параллельные прямой Е Е и прямой 4 >k, до пересечения с прямой 4Е и прямой E Ж в точках Р1 и Н. Тогда из треугольника ДЛМ по теореме синусов имеем, учитывая, что Д М = ЕF., Квв "(э в Ув ) 5in(m.â ×â Ув)

I а из треугольника ЕЕ Н по теореме синусов имеем, учитывая, что E H = д с

ЕЕ А )К (6)

51 о».в 5 п{о в- Ув)

Вследствие пересечения линии

Qqp5 и линии Оо„в параллельными прямыми A А, ЬГ и Ас Ж справедливо следующее соотношение, (1во- 1эво А Г (7)

Из выражения (5) после подстановки в него величины ЯЕ найденной из э

190191 тем, после их сложения с толщиной определяют толщину h» образца изделия. Аналогично определяется толщина второго и всех других изделий серии, при этом перед началом измерения каждого следующего образца предыдущие сигналы 0 »в 0 Хв4 хьo i Хв4 э 1 но ° 1»н4 из 1IaMHти тираю ся

Формулы для вычисления укаэанных

10 параметров получены следующим образом (для случая ys ф О и („ 0).

На схеме фиг.1 из точки A проведем вспомогательную прямую АГ параллельную поверхности Q ц до пересевав, 15 чения с прямой Б B в точке Г . Тогда по теореме синусов имеем

"во "эво АГ (1)

К в вю о(g 5in м в+ Я в)

Из треугольника 4 Br (отрезок Br является продолжением прямой Б Ь ) найдем, учитывая, что АГ 4 Г дг- A ã - — ", (2)

25 в тогда из формулы (1) с учетом формулы (2) имеем:

"во "аво со в (3)

1

2Кв. 6эв 5 "(C в4 Чв)

30 откуда

11901

91 откуда

50

9 выражения (6), с учетом выражений (7) и (2), имеем оовЫв О во оввв ово овво

° э (8)

bn в в+с в-29ь) 2Кв. Ьэв 0so Îs откуда с учетом выражения (4) найо дем угол наклона у поверхности изделия (2кв "эв.coeIX S (=- се nl ( во iso

2Кь ",в созыв 0„- Ц,в — -CIrCSfn

"во 0 эьо 0хво-0xeg

1,э

Проведем еще одну вспомогательную прямую, являющуюся продолжением прямой ЕН до встречи с перпендиJ

I куляром, опущенным из точки E на поверхность ч о„в в точке Н, ТогI

) да справедливо следующее выражение, с учетом, что ЕЦ = Д )К

h,- „=(А . Н Н ) Ув (10)

Из треугольника Е НН имеем

2$ 1И ов

1н тогда из выражения (10) с учетом выражений (2), (7) и (11) имеем

30 /If в "во "в (12)

Фигуры ДАА PE и ЛЖ ЖР E подобны,так

Р 1 как их соответствующие внутренние углы равны, вследствие чего справедливо следующее соотношение:

"вр-"хв цов "xsa

1 тогда из совместного решения выражения (12) и соотношения (13) имеем " 8 Ово "вд в - квв (u, -U„-, 1-(u,.-u„„) (14) ов эв

"so ьв „ эв р,- us,-U», вв во-0 квво

" Ов -цхв 1-("ьо "хво1 (15) Угол наклона 4вн поaepxности

H3P,P. IIf н )t P3.сстонние н II 1 он off) ределяются соответственно по формулам (9), (14) и (15), где вместо индекса В везде ставится индекс Н.

Для случая, когда /в = 0 или (, = 0 (поверхность одной стороны издеI лия Ц хв параллельна поверхностнм (IIýâ и Цонв э HsIH повеРхность Qхн другой стороны изделия (на фиг.1 не показана) параллельна поверхностям Я эн и 0 овн ), расстояния

tf3Ь= jf ÎS НаН jI>Н =- hоН ОПрЕд ся следующим образом (индекс "штрих" обозначает случай, когда ((в =0 или (й =О).

Пучки света от основного и дополнительного источников света, отраженные под углом Ix от поверх/в I Ь

НОСТИ в4 ХВ ИЗДЕЛИЯ, ВОСПРИНИМаЮтся преобразователем на поверхности

QfI в в точках, определяемых сигнаI I лами 0 Xs„H 0 Ifs пРеобРазователЯ.

Фигуры АБВСА и ЛБ В С А подобны, так как их соответствующие внутренние углы равны, вследствие чего справедливо следующее соотношение: в I f

"во "хво "ов "os (16)

"ьо 9sî эв эв

I I цво-"кво "в -"кв

II0s=h ü="ýs ц ц "эв ц ц (17) во эво в эвч

I в в

Расстояния h „= и „определяются по формуле (17), где.вместо индекса В везде ставится индекс Н.

Толщину измеряемого изделия h< по предлагаемому способу определяют по следующей формуле; .

"к="э" "вх "нк э (18)

rpe gapa Ч в О и н g 0: b sÄ = h в или вх= двj 1чк 1 он или ввнх нэ

4o„f4 н вв Н„= "2 — (Формулы 15 и 14), 1 а при Чв = 0 или с н = 0: и „= 1ь " "нх= "он = " в (форму"а причем угол (или угол Цн определяется по формуле (9). Способ осуществляется устройством следующим образом.

Вначале рассмотрим работу блока

28 синхронизации. Генератор 50 формирует на выходе последовательность импульсов (фиг.3) с напряжением 0 g, Рассмотрим случай, когда в исходном случайном состоянии на

1190191

12 выходе триггера 47 формируется единичный сигнал, а на выходах триггеров 48 и 49 — нулевой сигнал, на выходе ключа 32 — нулевой сигнал, на выходе генератора 50 — 5 нулевой сигнал. При этом на выходах логических элементов И 42-46, 34-41 и ключей 30 и 31 формируется нулевой сигнал.

При формировании на выходе ге/ нератора 50 первого импульса на выходе триггера 48 формируется единичный сигнал (04»» rb»»r.3). В резульгтате на все входы логического элемента И 42 .поступает единичный сиг- 15 нал, а на его выходе формируется также единичный сигнал, при этом открывается ключ 30 (U4 и 0 »„- фиг.З)

»о и на первом выходе блока 28 синхронизации формируется импульс напри- 20 жения питания осветителей 2 и 4 с длительностью, равной длительности импульса тактового генератора 50.

При формировании на выходе генератора 50 второго импульса на выходе триггера 48 Формируется нулевой сигнал, а на выходе триггера 49— единичный сигнал (048 и Ц49 фиг.З).

В результате на все входы логичес- 30 кого элемента И 43 поступает единичный сигнал, а на его выходе формируется также единичный сигнал, при этом открывается ключ 31 (Ц » и 04,фиг.3) и на втором выходе бло- З5 ка 28 синхронизации формируется импульс напряжения питания осветителей 3 и 5 с длительностью, равной длительности импульса тактового генератора 50. 40

При формировании на выходе генератора 50 третьего импульса на вы ходах триггеров 48 и 49 Формируется единичный сигнал (Uq»» и 0 »з, фиг.З), В результате на все входы логичес- 4> кого элемента И 45 поступает единичный сигнал, à íà его выходе (двенадцатый выход блока 28 синхронизации) формируется также единичный сигнал, при этом на управляющие входы коман- Ю ды считывания всех ячеек 10-21 памяти и на управляющий вход команды начала операции счета вычислительного блока 22, а также на

R""âõîä триггера 47 поступает единич- M ный сигнал (04, фиг.3). В результате на выходе триггера 47 формируется нулевой сигнал (114, фиг.З), а на вторых входах логических элементов 34 и 35 — единичный сигнал (на первых входах элементов 34 и

35 — нулевой сигнал).

При формировании на выходе генератора 50 четвертого импульса на выходах триггеров 48 и 49 формируется нулевой сигнал (0 a и 04,> фиг.3), В результате на все входы логического элемента И 44 поступает единичный сигнал, а на его выходе (девятый выход блока 28 синхронизации) формируется также единичный сиг(Орь и О 44 фиг 3) р при этом на управляющие входы команды сброса на нуль ячеек 10-13 памяти поступает единичный сигнал.

Таким образом, блок 28 синхронизации приходит в новое (рабочее) исходное состояние, при котором на выходах триггеров 47, 48 и 49 формируется нулевой сигнал (04<, 04»» и

U4 фиг.З).

При формировании на выходе генератора 50 пятого импульса (первого импульса серии из четырех тактовых импульсов) единичный сигнал формируется не только на выходе ключа 30 и логического элемента И 42 (Ll u

04, фиг.3), но еще и на выходе логического элемента И 34, так как на все его входы поступают единичные сигналы (U 4. Фиг е 3) е

Таким образом, на управляющие входы команды записи ячеек 10 и 11 памяти поступает единичный сигнал с длительностью, равной длительности тактового импульса, и синхронно с импульсами питания осветителей 2 и 4.

При формировании на выходе генератора 50 шестого импульса (второго импульса серии из четырех тактовых импульсов) единичный сигнал форми- . руется на выходе ключа 31, логических элементов И 43 и 35 (0 „043 и

U, фиг.3) . Таким образом, на управляющие входы команды записи ячеек

12 и 13 памяти поступает единичный сигнал с длительностью, равной длительности тактового импульса, и синхронно с импульсами питания осветителей 3 и 5.

При формировании .на выходе генератора 50 седьмого и восьмого импульсов (третьего и четвертого импульсов серии из четырех тактовых импульсов) единичный сигнал форми1190

13 руется соответственно на выходах логических элементов И 45 и 44, а следовательно, на двенадцатом и девятом выходах блока 28 синхронизациие 5

При формировании на выходе генератора 50 следующих серий из четырех тактовых импульсов повторяется аналогичная последовательность формирования единичных сигналов íà 1Î первом, втором, третьем; четвертом, двенадцатом и девятом выходах блока

28 синхронизации, а также установка исходного (рабочего) состояния всех элементов блока 28 синхронизации . 15

Причем исходное (рабочее) состояние элементов блока 28 синхронизации (на выходах триггеров 47, 48 и 49 — нулевой сигнал) достигается независимо от начального (случайного) исход- 2б ного состояния триггеров 47, 48 и 49 после формирования ка выходе логического элемента И 44 единичного сигнала.

При замкнутом состоянии ключа 32 на его выходе, а следовательно, и на входе логического элемента И 46 и входе коммутатора 33 формируется единичный сигнал (/) фиг.3) передний и задкий фронт которого име- © ет случайное временное положение (на фиг.3 показаны два случая - длительность импульса 9 меньше и больше длительности серии из четырех импульсов тактового гекерато- З5 . pa 50). В результате после замыкания ключа 32 и одновременно с формированием импульса на выходе логического элемента И 44, формируется импульс:М ка выходе логического элемента И 46, так как на все его входы поступает едикичкый сигнал (Ца, на фиг.3). Импульс с выхода логического элемента 46 поступает на

6-вход триггера 47 и,устанавливает на его выходе единичный сигнал

@ 17 фиг ° 3) i При этом единичный сигйал снимается с вторых входов логических элементов И 34 и 35, но подается на вторые входы логических элементов И 36-41. При замкнутом состоянии ключа 32 единичный сигнал подается либо ка третьи входы логических элементов И 36, 3 и 38, либо на третьи входы логических 55 элементов И 39, 40 и 41, в зависимости от состояФжя коммутатора 33.

Тогда по мере фа@иирования еди191 14 ничных сигналов на выходах логических элементов И 42, 43 н 44 единичные сигналы формируются соответственно на выходах логических элементов И 36 (39), 37 (40) и 38 (41) — (U „ U» 0 „, фиг.З),так как на все их входы поступает единичный сигнал.

При размыкании ключа 32 и после формирования единичного сигнала на выходе логического элемента 45 на вьйоде триггера 47 формируется нулевой сигнал,.в результате чего на вторые входы логических элементов И 34.и 35 вновь поступает единичный сигнал, блок 28 синхронизации вновь переходит на работу в режим, уже рассмотренный выше.

С учетом рассмотренного функционирования блока 28 .устройство работает следукнцим образом.

В исходном состоянии ячейки 1021 памяти находятся в нулевом состоянии, на осветители 1,2 и 4,5 питание не поступает, блок 22 вычислений не производит операции вычисления, на всех выходах блока

28 нулевой сигнал. Клоч 32 блока

28 устанавливается в открытое состояние (U z фиг.3), а коммутатор

33 устанавливается в состояние, при котором его вход соединек с входами логических элементов И 36, 37 и 38.

В зону действия осветителей

1,2 и 4,5 помещается изделие 3 с . первой эталонной толщиной h . После формирования импульса на выходе логического элемента 46 и 44 синхронизатора 28 (!J<6 и U<<, фиг.3) прк работающем генераторе 50 триггер 47 на выходе формирует единицный сигнал (0,17, фиг.З), а в результате единичный сигнал формируется на выходе логического элемента 38 (десятый выход блока 28) и девятом выходе блока 28 (U> и U<<, фиг.3).

Сигналы с девятого и десятого выходов блока 28 синхронизации поступают на управляющие входы установки нуля ячеек 10-17 памяти, после чего они устанавливаются в нулевое состояние. После формирования следующего импульса генератором 50 (первого в серии из четырех импульсов) едикичкые сигналы формируются на выходах элементов 42, ЗО и 36 (на первом и пятом выходах сннхронизато 5

30

15 11

Р 8 (14z (1 3О H 0 )Ь фиг.3) . В результате осветители 1 и 4 получают питание, посылают световой пучок на изделие 3, после отражения от двух его поверхностей световой сигнал воспринимается фотоприемниками 6 и 7, сигналы которых P U )и

ВО 1

0 ц (Ц н ) преобразуются в частоту преобразователями 8 и 9 и поступают на информационные входы ячеек 1О21 памяти, но так как единичный сигнал с выхода логического элемента И 36 поступает только на управляющие входы команды записи ячеек

14 и 15 памяти, то информационные сигналы с выхода преобразователей

8 и 9 запоминаются в этих ячейках (.14 и 15). После формирования следующего импульса генератором 50 (второго в серии из четырех импульсов) единичные сигналы формируются на выходах элементов 43, 31 и

37 (на втором и шестом выходах синхронизатора 28 — U 4 Q» и () фиг.3). В результате осветители 2 и 5 получают питание, посылают световой пучок на изделие З,-после отражения от двух его поверхностей воспринимаются фотоприемниками 6 и 7, сигналы которых 11> (0 ) и J H (0„) преобразуются в частоту преобразователями 8 и 9 и поступают на информационные входы ячеек 10-21 памяти, но так как единичный сигнал с выхода логического элемента 37 поступает только на управляющие входы команды записи ячеек 16 и 17 памяти, то информационные сигналы с выхода преобразователей 8 и 9 запоминаются только в этих ячейках (16 и 17).

После формирования следующего импульса генератором 50 (третьего в серии из четырех импульсов) единичный сигнал формируется на выходе логического элемента 45 (04, фиг ° 3) и на двенадцатом выходе блока 28. В результате триггер 47 переводится в нулевое состояние (Ц4z фиг ° 3) на управляющие входы команды записи всех ячеек 10-21 памяти и на вход команды начала счета блока 22 вычислений поступает единичный сигнал, считывается информация со всех ячеек 10-21 памяти и-подается сигнал на производство вычислений блоком 22.

Результат вычислений в блоке 22 на рассматриваемом этапе будет носить неопределенный характер, так как

90191 l6 нчейки 10-13 и 18-21 памяти находятся в нулевом положении. Далее, после формирования следующего импульса генератором 50 (четвертого в серии иэ четырех импульсов), единичный сигнал формируется на выходе логического элемента 44 и на девятом выходе блока 28 синхронизации ((44 и 0 zb,„, фиг.3). Причем, если ключ 32 к моменту формирования генератором 50 четвертого импульса в се рии иэ четырех импульсов уже находится в закрытом состоянии (0,фиг.3), то на выходе логического элемента

46 единичный сигнал после прихода четвертого импульса серии не формируется, триггер 47 остается в нулевом состоянии. Единичный сигнал, формируемый на девятом выходе синхронизатора 28 (на выходе логического элемента 44), поступает на управляющие входы команды установки на нуль ячеек 10-13 памяти, а в ячейках 14-17 памяти остается информация, записанная при поочередном облучении обоих поверхностей изделия 3 с первой эталонной толщиной h от осветителей 1, 4 и 5, 2.

В случае, если клю - 32 к моменту формирования генератором 50 четвертого импульса в серии из четырех импульсов находится еще в открытом состоянии (0>, обозначенная пунктиром на фиг.3) то на выходе логического элемента 46 после прихода четвертого импульса серии формируется единичный сигнал, а триггер

47 переводится в единичное состояние (Ll4g и 047 показанные на фиг.3

) пунктиром). В результате единичный сигнал фбрмируется на выходе логического элемента 38 (U>8 > обозначенный пунктиром на фиг.3). В результате указанный единичный сигнал посту45 пает на управляющие входы команды установки на нуль ячеек 14-17 памяти и они переводятся в нулевое состояние. После формирования генератором

50 следующих двух импульсов (первого и второго в серии из четырех импульсов) происходит вновь запись информации в ячейки 14-17 памяти (U и 0 5, обозначенные на фиг.3 .пунктиром, а также U o и Uq,). Та55 кой цикл стирания и записи информации в ячейки 14-17 памяти продолжается до тех пор, пока ключ 32 не переведен в закрытое состояние, 17 1 по ле чего записанная информация, пропорциональная сигналам (Jao Д

0 O, U в остается в ячейках 14-17 памяти ..

После перевода ключа 32 в закрытое состояние изделие 3 с первой эталонной толщиной h удаляется из эоны действия осветителей 1,2 и 4,5, вместо него в укаэанную зону помещается изделие 3 с второй эталонной толщиной и с известным приращением толщины hзв и "рн по отношению к одной (верхней на фиг.2) и другой (нижней на фиг;2) поверхностям изделия с первой эталонной толщиной. Затем коммутатор 33 переводится в состояние, при котором его вход соединяется с входами логических элементов 39, 40 и 41, а ключ 32 снова устанавливается в открытое состояние. В результате после формирования генератором 50 первых двух импульсов в серии из четырех импульсов происходит запись информации, соответствующей второй эталонной толщине изделия 3 с приращениями h>8 и h ц к пропорциональной

-H-- О„., а „„, u„„„„, u„„„„, в ячейках 18-21 памяти. Процесс записи информации в ячейки 18-21 памяти происходит аналогично рассмотренному процессу записи информации в ячейки 14-17 памяти.

После записи информации в ячейки

18-21 памяти ключ 32 устанавливается в закрытое состояние. Порядок записи информации может быть изменен — сначала запись информации производится в ячейки 18-21 памяти, а затем — в ячейки 14-17 памяти, что должно быть учтено в программе проведения вычислительного процесса блока 22.

После того, как ключ 32 переведен в закрытое состояние,.изделие

3 с второй эталонной толщиной удаляется иэ зоны действия осветителей

1,2 и 4,5 и вместо него в указанную зону помещается изделие 3 с неизвестной толщиной h При этом на 5 -вход триггера 47 сигнал не поступает (ключ 32 закрыт), а поэтому на время нахождения ключа 32 в закрытом состоянии на инверсном выходе триггера 47 формируется единичный сигнал, поступающий на вторые входы логических элементов 34 и 35.

190191 18

1О

40

Сигнал о результатах сравнения поступает на исполнительный механизм

27, который производит, например, распределение измеренных изделий 3 по контейнерам с учетом измеренной толщины указанных изделий 3. После формирования генератором 50 четвертого импульса в серии из четырех импульсов единичный сигнал формируется на выходе логического элемента

44 (девятый выход блока 28 синхронизации), который поступает на управляющие входы команды установки на нуль ячеек 10-13 памяти . В реВ результате при формировании генератором 50 первых двух импульсов в серии из четырех импульсов на выходах ключа 30 и логического элемента 34, ключа 31 и логического элемента 35 формируются единичные сигналы (U > Q „ 0 . IJ фиг 3).

Указанные сигналы соответственно используются для питания осветителей 1,2 и 4,5 (первый и второй выходы блока 28) и для разрешения синхронной записи информации, пропорциональной сигналам 0 хво (1 хвр, (1 хво

0 х„5 о толщине изделия 3 с неизвестной толщиной в ячейки 10-13 памяти (третий и четвертый выходы блока 28 синхронизации). После формирования генератором 50 третьего импульса в серии из четырех импульсов единичный сигнал формируется на выходе логического элемента 45 (двенадцатый выход блока 28 синхронизации) и подается на управляющие входы команды считывания всех ячеек 10-21 памяти и на управляющий вход команды начала счета блока 22 (единичный сигнал íà R -входе триггера 47 удерживает его в нулевом состоянии). В результате вся информация из ячеек 10-21 памяти поступает в вычислительный блок 22, в котором производится вычисление толЩины 1х изДелиЯ 3, с неизвестной толщиной по формулам (9) и (18) с производством всех промежуточных вычислений по формулам (14), (15), (17) с Учетом постоЯнных величин ив

Э я

" д) +8 "e км и у вво димых в вычислительный блок 22 с помощью блока 23. Результаты вычислений выводятся на индикатор 24, а в схеме 25 сравнения сравниваются с заданными значениями, поступающими из задатчика 26.

19 11 зультате ячейки 10-13 памяти обнуляются (информация в ячейках 14-21 памяти сохраняется). После формирования генератором 50 следующей серии иэ четырех импульсов процессы синхронной записи информации в ячейки 10-13 памяти, формирования команды на считывание информации с ячеек 10-21 йамяти и на начало счета блока 22, формирования команды для обнуления ячеек 10-13 памятиповторяются до тех пор, пока из зоны действия осветителей 1,2 и 4,5 не будет удалено изделие 3 с измеренной толщиной и.на его место будет помещено следующее изделие 3 с неизвестной толщиной. При этом в ячейки 10-13 памяти записывается

90191 20 информация о толщине нового иэделия

3 с последующим ее определением в блоке 22. Таким образом определяется толщина всех последующих образцов.

Запись информации о толщине изделия 3 с первой и второй эталонными толщинами в.ячейки 14-21 памяти производится либо по мере„ необходимости, либо периодически путем пере10 вода ключа 32 в открытое состояние и переключения коммутатора 33 синхронно с подачей соответствующих изделий в зону действия осветителей

1,2 и 4,5. Манипулирование ключом

1S 32 и коммутатором 33 мокно произво. дить вручную либо по сигналам датчиков наличия и смены образцов (не показаны).

1190191

1190191

Ц42 N 4з

Lls1

ВНИИПИ Заказ 6959/42 Тираж 650 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4