Устройство для измерения размеров

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при бесконтактных измерениях размеров, в частности, в системах технического зрения. Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения в устройство для измерения размеров с матрицей фотоэлементов , связанной с блоком ступенчатого изменения напряжения, элемента И-НЕ, первый выход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом блока ступенчатого изменения напряжения и вторыми входами.логических элеметов И, двоичных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами элементов И, программного контроллера, триггера и магистрального мультиплексора, входные магистрали которого соединены с выходами счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и двоичных счетчиков, а выходная магистраль и магистраль управления соединены соответственно с магистралью данных и адресной магистралью программного контроллера, которые являются первым и вторьа-1 входами-выходами устройства. Выход датчика стартовых импульсов соединен с входом установки в О счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и первым входом программного контроллера, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, третий вход и первый выход являются соответственно входом и выходом устс S ройства; второй и третий выходы соединены соответственно с входами установки в О двоичных счетчиков и первым входом триггера, вторые вход и выход которого соединены с выходом блока ступенчатого изменения напряжения и входом счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов соответстГС венно. В дополнительных пунктах мулы изобретения дана структура прог1чЭ раммного контроллера и его блока управления. Таким образом, за счет наличия в устройстве программного контроллера и мультиплексора с блоками их обеспечения возможно преобразование оптической информации, получаемой с матрицы фотоэлементов, в электрическую с одновременной обработкой преобразованной ранее информации при измерении одновременно нескольких размеров на одной позиции, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„>aza>1О б С 01 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3779284/24-28 (22) 13.08.84 (46) 23.11.86. Бюл. Ф 43 (7 1) Производственное объединение

"Пермский машиностроительный завод им. Октябрьской революции (72) В.И.Ермошин, С.Н.Орлов и Н.К.Давлетбаев (53) 531.7 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР и 832317, кл. С 01 В 7/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 913068, кл. С 01 В 21 /02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при бесконтактных измерениях размеров, в частности, в системах технического зрения. Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения в устройство для измерения размеров с матрицей фотоэлементов, связанной с блоком ступенчатого изменения напряжения, элемента И-НЕ, первый выход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с входом блока ступенчатого изменения напряжения и вторыми входами, логических элеметов И, двоичных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами элементов И, программного контроллера, триггера и магистрального мультиплексора, входные магистрали которого соединены с выходами счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и двоичных счетчиков, а выходная магистраль и магистраль управления соединены соответственно с магистралью данных и адресной магистралью программного контроллера, которые являются первым и вторым входами-выходами устройства.

Выход датчика стартовых импульсов соединен с входом установки в "О" счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и первым входом программного контроллера, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, третий вход и первый выход являются соответственно входом и выходом устройства; второй и третий выходы соединены соответственно с входами установки в "0 двоичных счетчиков и первым входом триггера, вторые вход и выход которого соединены с выходом блока ступенчатого изменения напряжения и входом счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов соответственно. В дополнительных пунктах формулы изобретения дана структура программного контроллера и его блока управления. Таким образом, за счет . наличия в устройстве программного контроллера и мультиплексора с блоками их обеспечения возможно преобразование оптической информации, получаемой с матрицы фотоэлементов, в электрическую с одновременной обработкой преобразованной ранее информации при измерении одновременно нескольких размеров на одной позиции. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1272110

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при бесконтактных измерениях размеров, в частности, в системах технического зрения. 5

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения размеров; на фиг.2 — блок-схема программного

10 контроллера; на фиг.3 — схема блока управления.

Устройство для измерения размеров содержит генератор импульсов, матрицу 2 фотоэлементов, блок 3 ступен19 чатого изменения напряжения, компараторы 4-1...4-N, число которых равно числу столбцов матрицы 2, элементы И 5-1...5-N, счетчик 6 выбора строки матрицы 2 фотоэлементов, датчик 7 стартовых импульсов, элемент

И-НЕ 8, двоичные счетчики 9-1...9-N программный контроллер 10, триггер

11, магистральный мультиплексор 12, магистраль 13 данных программного

25 контроллера 10 соединена с первым входом-выходом устройства, адресная магистраль 14 программного контрол- лера 10 соединена с вторым входомвыходом устройства, третий вход программного контроллера 10 соединен с входом 15 устройства, первый выход программного контроллера !О соединен с выходом 16 устройства.

Программный контроллер !0 содер- 35 жит запоминающий узел (ЗУ) 17 микропрограмм, универсальный микропроцессор 18„ инкрементный микропроцессор

19, элемент И-ИЛИ-НЕ 20, оперативный запоминающий узел 21, универсальный 40 магистральный коммутатор 22, блок 23 управления, блок 24 синхронизации„ вторые входы элемента И-ИЛИ-НЕ 20 соединены с первым 25 и вторым 26 входами программного контроллера tO 45 первый выход 27 блока 23 управления является вторым выходом программного контроллера 101 второй выход 28 блока

23 управления является третьим выходом программного контроллера 10. 5О

Блок 23 управления содержит первый

29 и второй 30 элементы НЕ, первый 31, второй 32, третий 33 элементы И-НЕ, триггер 34, первый 35, второй 36 элементы И, выход триггера 34 соеди- 55 нен с третьим выходом 37 блока 23 управления, выходы первого 35 и второго 36 элементов И соединены оответственно с первым 27 и вторым 28 выходами блока 23 управления, вход первого элемента НЕ 29 является вторым входом блока 23 управления и выходом 16 устройства, вторые входы первого 35 и второго 36 элементов И соединены соответственно с третьим

38 и четвертым 39 входами блока 23 управления, вторыевходы второго 32 итретьего 33 элементов И-НЕ соединены соответственно с шестым 40 и пятым 41 входами блока 23 управления, вход второго элемента Hl . 30 соединен с первым входом 42 блока 23 управления, второй вход первого элемента И-НЕ 31 соединен с седьмым входом 43 блока

23 управления,,выход третьего элемента

И-НЕ 33 соединен с четвертым выходом

44 блока 23 управления.

Устройство для измерения размеров работает следующим образом.

В исходном состоянии на втором выходе триггера 11 уровень логического "0", элемент И-HE 8 заблокирован, программньй контроллер 10 находится в режиме ожидания сигнала (вход 25) с датчика 7 стартовых импульсов. При поступлении сигнала (вход 25) с датчика 7 стартовых импульсов счетчик

6 выбора строки устанавливается в нулевое состояние, при котором его выход подключается к первой строке матрицы 2 фотоэлементов. При этом .на вторых входах компараторов 4-1...4-N устанавливаются сигналы, пропорциональные площади затемнения соответствующих фотоэлементов первой строки матрицы 2;

По сигналу (вход 25) датчика стартовых импульсов программный контроллер 10 вырабатывает импульс на выходе

27, по которому двоичные счетчики

9-1...9-N устанавливаются в "0", затем программный контроллер 10 вырабатывает импульс на выходе блока 23, по которому перебрасывается триггер

11, после чего сигналы с генератора

1 импульсов через элемент И-НЕ 8 поступают на вторые входы злемечтов

iH 5-1... 5-N и вход блока 3 ступенчатого изменения напряжения, который вырабатывает опорные напряжения, поступающие на вторые входы компараторов

4-1...4-N таким образом, чтобы при полном освещении фотоэлементов матрицы 2 на выходе компараторов 4-1 ...4-Я в исходном состоянии был уровень логического " У, а на выходах

1272110 компараторов 4-1...4-N соответствущих частично или полностью затемненных фотоэлементов матрицы 2 — уровень логической "1". Переключение последних компараторов 4-1...4-N произойдет, когда опорное напряжение с выхода блока 3 ступенчатого изменения превысит или сравняется с напряжением с соответствующих фотоэлементов матрицы 2.

Таким образом, на выходы счетчика

9-1...9-М через элементы И 5-1...5-N поступает числа импульсов, соответствующее степени затемнения соответствующих фотоэлементов выбранной строки матрицы 2.

При исчерпании ступеней напряжения

1О блока 3 сигналом с его выхода перебрасывается триггер 11, сигнал с выхода которого поступает на вход 26 программного контроллера 10 ° Программный контроллер 10 производит считывание содержимого счетчика 6 выбора строки и двоичных счетчиков 9-1...

9-И путем изменения кода на адресной магистрали 14, подаваемого на адресный вход магистрального мультиплексора 12, при этом содержимое соответствующего счетчика б, 9-1...9-И поступает йо магистрали 13 данных на вход программного контроллера 10.

По окончании считывания программный контроллер 10 последовательно вырабатывает импульсы на первом 27, втором 28 выходах, которые, в свою з5 очередь, сбрасывают в "0" счетчики

9-1...9-И, и перебрасывает триггер

11 соответственно. Сигналом с второ. го выхода триггера 11 счетчик 6 выбора устанавливается в состояние, 40 соответствующее подключению второй строки матрицы 2 фотоэлементов. Далее цикл повторяется. В процессе накопления информации в счетчиках 9-1. ° .

9-N программный контроллер 10 производит обработку принятой информации.

После считывания информации с последней строки матрицы 2 фотоэлементов программный контроллер 10 вычисляет требуемые размеры.

Вычисление производится в четыре этапа: определение параметров функций, которые описывают проекции контура измеряемого объекта в прямоугольной системе координат, в соответствии с площадями затемнения фотоэлементов матрицы 2; вычисление координат точек центра проекции, углов и т.п.; вычисление размеров проекции; вычисление размеров с учетом масштабных коэффициентов.

По окончании вычислений программный контроллер 10 перецает инфармацию во внешние устройства, например в схему контрольного автомата или на индикацию. При этом информация на адресной магистрали 14, являющейся вторым входом-выходом устройства, определяет приемник информации, а информация на магистрали 13 данных, являющейся первым входом-выходом устройства, характеризует количественное (например, размер) или качественное (например, "годная", "брак" ) содержание информации.

Передача информации стробируется сигналом на выходе 16 устройства.

Сигнализация оприеме внешним устройством информации осуществляется подачей сигнала логическая "1" на вход

15 устройства для измерения размеров.

По адресной магистрали и магистрали данных устройство для измерения размеров может принимать информацию с внешних устройств (например, информация о поле допуска, типе детали и т.п.).

Программный контроллер 10 (фиг.2) работает следующим образом. Инкрементный микропроцессор 19 вырабатывает последовательность адресов на адреснои магистрали в соответствии с кодам микрокоманды, поступающим с ЗУ микропрограмм.

Возможны три режима работы инкрементного микропроцессора 19: режим последовательного изменения адресов, осуществление безусловных переходов в соответствии с адресом, поступающим по магистрали данных, осуществление условных переходов в зависимости от уровня сигнала на входе управления, которое определяется состоянием элемента И-ИЛИ-НЕ 20. Запоминающий узел

17 микропрограмм вырабатывает последовательность управляющих сигналов в соответствии с состоянием адресной шины инкрементного микропроцессора

19. Универсальный микропроцессор 18 производит операции с данными, постулающими по первой и второй двунаправленным магистралям данных в соответствии с кодом на входе микрокоманды.

Результаты вычислений выдаются на магистрали данных.

12721

В соответствии с результатом вырабатываются сигналы на первом и втором выходах универсального микропроцессора 18, поступающие на вторые входы элемента И-ИЛИ-НЕ 20. Универсальный магистральный коммутатор 22 осуществдяет коммутацию данных, поступающих ,по первой, второй, третьей и четвертой магистралям, в .:соответствии с кодом на управляющей магистрали, со,единенной с шестым выходом запоминающего узла 17 микропрограмм, сигнал с восьмого выхода которого осуществляет выборку оперативного запоминаю. щего узла 21. При этом может осуществляться считывание информации, а. также запись при наличии сигнала,логического "0" на выходе 44 блока 23 управления в соответствии с состоянием на адресной магистрали.

Сигнал логического "0" с выхода

37 блока 23 управления переводит универсальный магистральный коммутатор

22 в режим хранения результата, при

25 этом состояние на шинах данных универсального магистрального коммутатора сохраняется независимо от состояния магистрали управленйя. Блок 24 синхронизации вырабатывает серии синхроимпульсов. Универсальный микропро- ЗО цессор 18 синхронизируется двумя синхроимпульсами с первого и второго выходов блока 24 синхронизации, инкрементный микропроцессор 19 синхронизируется синхроимпульсами с третьего Ы и четвертого выходов блока 24 синх, ронизации.

Блок 23 управления (фиг.3) работает следующим образом. При поступлении сигнала логической "1" с тринадцатого выхода ЗУ 17 микропрограмм на пятый вход 41 блока 23 управления и сигнала логического "0" с четвертого выхода блока 24 синхронизации на второй вход блока 23 управления, яв- "5 ляющийся также выходом 16 устройства,, который инвертируется элементом НЕ

29, сигналом с выхода второго элемента И-НЕ 32 перебрасывается триггер

34 и на выходе 37 блока 23 управленияИ появляется сигнал логического "0", который поступает на вход хранения результата универсального магистрального коммутатора 22. Возврат триггера 34 в исходное состояние осуществ- M ляется поступлением сигнала логического "0" с входа на элемент Нф 30 и сигнала логической "1" с входа 43 на

10 d первый элемент И-НЕ 31. Сигналы логической "1" на первом 27 и втором

28 выходах блока 23 управления вырабатываются при поступлении сигналов логической "1" на вторые входы первого 35 и второго 36 элементов И соответственно и логического "0" с входа, являющегося выходом 16 устройства, на первый элемент НЕ 29.

При поступлении сигнала логической "1" с входа 40 на третий элемент

И-НЕ 33 и сигнала логического "0" с входа, являющегося также выходом 16 устройства, на первый элемент 29 НЕ вырабатывается сигнал "Запись" на четвертом, выходе 44 блока 23 управления, поступающий на вход "Запись" узла 21. формула изобретения

i Устройство для измерения размеров, содержащее генератор импульсов, матрицу фотоэлементов, элементы

И и компараторы, число которых равно числу столбцов матрицы фотоэлементов, блок ступенчатого изменения напряжения, выход которого соединен с первыми входами компараторов, вторые входы которых подключены к столбцам матрицы фотоэлементов, а выходы соединены с первыми входами элементов И, счетчик выбора строки матрицы фотоэлементов, датчик стартовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что„ с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено элементом И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с входом блока ступенчатого изменения напряжения и вторыми входами элементов И, двоичными счетчиками, счетные входы которых соединены с выходами соответствующих элементов И., программным контроллером, триггером и магистральным мультиплексором, входные магистрали кото" рого соединены с выходами счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов и двоичных счетчиков, а выходная магистраль и магистраль управления соединены соответственно с магистралью данных и адресной магистралью программного контроллера, которые являются первым и вторым входами-выходами устройства, выход датчика стартовых импульсов соединен с входом установки в "0" счетчика выбора строки мат1272110 рицы фотоэлементов и первым входом программного контроллера, второй вхоц которого соединен с первым выходом триггера, а третий вход является входом устройства, первый выход програм- 3 ного контроллера является выходом устройства, а второй и третий выходы соединены соответственно с входами установки в "О" двоичных счетчиков и первым входом триггера, вторые входи выход которого соединены с выходом блока ступенчатого изменения напряжения и входом счетчика выбора строки матрицы фотоэлементов соответственно. 35

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что программный контроллер выполнен в виде запоминающего узла микропрограмм, универсального микропроцессора, блока управле- 20 ноя, блока синхронизации, инкрементного микропроцессора, магистраль адресов которого соединена с адресным входом запоминающего узла микропрограмм первый и второй выходы которого со-25

3 единены с входами микрокоманды универсального микропроцессора и инкрементного микропроцессора соответственно, элемента И-ИЛИ-HF., первые входы которого соединены с третьим, четвертым, 30 пятым, шестым и седьмым выходами запоминающего узла микропрограмм, а вторые входы являются соответственнно первым, вторым, третьим входами программного контроллера, первым и вторым выходами универсального микропроцессора, выход элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с входом управления инкрементного микпроцессора, оперативного запоминающего узла, универсального маги- 40 стрального коммутатора, магистраль управления и первая магистраль данных которого соединены с восьмым и девятым выходами запоминающего узла микропрограмм соответственно, вторая 45 магистраль данных — с магистралью данных инкрементного микропроцессора, третья магистраль данных — с первой магистралью данных универсального микропроцессора, а четвертая магист- g0 раль данных — с адресной магистралью программного контроллера и адресным входом оперативного запоминающего узла, информационный вход-выход которого соединен с второй магистралью у данных универсального микропроцессора и является магистралью данных программного контроллера, вход выборки оперативного запоминающего узла соединен с десятым выходом запоминающего узла микропрограмм, первый выход блока синхронизации соединен с первым синхровходом универсального микропроцессора и первым входам блока управления, второй выход — с вторым синхровходам универсального микропроцессора, третий и четвертый выходы— с первым и вторым синхровходами инкрементного микропроцессора соответственно, пятый выход — с вторым входом бЛока управления и является первым выходом программного контроллера, с третьего по седьмой входы блока управления соединены соответственно с одиннадцатого по пятнадцатый выходами запоминающего узла микропрограмм, а с первого по четвертый выходы блока управления являются соответственно вторым и третьим выходами программного контроллера, входом хранения результата универсального магистрального коммутатора и входом "Запись" оперативного запоминающего узла.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде первого и второго элементов НЕ, первого, второго и третьего элементов И-НЕ, триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И-НЕ, а выход является третьим выходом блока управления, первого и второго элементов И, выходы которых являются первым и вторым выходами блока управле ния соответственно, вход первого элемента НЕ является вторым входом бло;ка управления, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы элементов

И, второго и третьего элементов И-НЕ являются соответственно третьим, четвертым, шестым и пятым входами блока управления, вход второго элемента

НЕ является первым входом блока управления, а выход соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого является седьмым входом блока управления, а выход третьего элемента И-НЕ является четвертым выходом блока управления °

1272110

Фиг. r

1272110

Составитель Е. Глазкова

Техрсд Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Тупица

Заказ 6327/37 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4