Фотоимпульсный измеритель диаметра
Изобретение относится к контрояьно-иймерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля диаметров движущихся изделий. Целью изобретения является повышение точности путем создания остро направленных пучков освещения объекта. Для этого свободно падающий объект 6 симметрично с четырех сторон освещают узкими пучками света, создаваемыми мезооптическими объективами 2, в фокусе которых размещены точечные источники 1 света. Отраженное от объекта излучение от каждого канала освещения фокусируют соответствующей линзой 3 на фотоприемник 4, Сигнал с каждого из четырех фотоприемников 4 пербздают на вход блока 5 обработки данньк, где рассчитываются диаметр объекта 6.2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (И1 (594 0 01 В 11 10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4297876/24-28 (22) 21. 08, 87 (46) 15..03,.89. .Бюл. .Ф 10 (75) Л.Ч. Сороко (53) 531,7! 7.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1224579, кл. G 01 В 11/12, 1986. (54) ФОТОИМПУЛЬСНЦИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЦИАМЕ ТРА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и нредназначено для бесконтактного контроля диаметров движущихся изделий. Целью изобретения является повьппение точности путем создания остро направленных пучков освещения объекта. Для этого свободно падающий объект 6 симметрично с четырех сторон освещают узки- ми пучками света, создаваемыми мезооптическими объективами 2, в фокусе которых размещены точечные источники 1 света. Отраженное от объекта излучение от каждого канала освещения фокусируют соответствующей линзой Э на фотоприемник .4, Сигнал с каждого из четырех фотоприемников 4 передают на вход блока 5 обработки данных, где рассчитываются диаметр объекта 6, 2 ил.
1465695
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для бесконтактного контроля диаметров движущихся изделий.
Целью изобретения является повышение точности путем создания остра направленных пучков освещения объекта.
На фиг.1 представлена схема одного1О из четырех каналов устройства; на фиг.2 — схема взаимного расположения каналов измерения устройства.
Каждый из четырех каналов измерения выполнен в виде точечного источ— ника 1 света, расположенного по ходу излучения мезооптического объектива
2, факусирующей линзы 3, фотоприемника 4, расположенного в фокусе линзы
3, и блока 5 обработки данных, вход 2О которых соединен с выходом фотоприемника 4, позицией 6 обозначен объект, диаметр которого измеряется, позицией 7 — ось перемещения объекта 6, позицией 8 — бункер с деталями, а по-25 зицией 9 — исполнительный механизм.
Иезоонтические объек r Bbl 2 располаже0 пы в одной плоскости под углом 90 друг к другу на расстоянии, не превышающем максимальную величину радиуса 3О измеряемых объектов от оси 7 перемещения объектов 6 и ориентирова и-.. так, что их оптические.оси составляют острый угол 4 с осью 7 перемещени;. объектов.
Фотоийпульсный измеритель диаметра ,работает следующим образом, Освещают объект 6, свободно подающий по оси 7 иэ бункера 8 с четырех сторон узкими пучками, саздаваеMhNH от источников 1 света мезооптическими объективами 2,Посредством фокусирующих линз 3 в каждом из каналов измерения регистрйруют фотоприемником 4 световой импульс, получаемый 45 при отражении соответствующего светового пучка от объекта 6, Каждый из четырех каналов системы, состоящий из точечного источника 1 света, мезоаптического объектива 2, изображающей линзы 3 и фотоприемника 4 установ- лен в положение, при катаром расстояние D между оптйческими осями двух противоположных меэооптических объек, тивов-удовлетворяет условию: D fg> > 2 (1) 4 Ы,.g о g где Н=1/d — длина пути, на котором изделие освещается узким пучком света; Н, — высота, с которой падает изделие перед тем как попасть в зону контроля; 4 — угол между узким пучком счета и вертикалью; g — ускорение силы тяжести. Обычно H . Í. В реальных условиях изделие попадает в зону контроля несоосно с осью системы измерений. Поэтому длины путей Н и Н в двух противоположных канаf лах будут различны Н =-1 !, 1 =d -D 41@, 1 2 I 1 f g где 8 — эксцентриситет, при этом E D. Различающиеся интервалы времени и ь в двух противоположных каналах необходимо усреднить по формуле: л r9 >, + z ь Так как существует два различных эксцентриситета g,3 и Е в двух разных 7 парах каналов, то окончательная величина времени определяется следующим выражением: р.2 с + +(+ . (3) (2} и окончательно d =D +8 I,, Н 8 . (4) Оцифровывание импульса I в каждом из каналов ведут одновременно в блоке 5 обработки данных, а полученные значения ; (i=1,2,3,4) усредняют по формуле (3) ° Затем процессор выполняет операцию (4) и выдает на выходе зна- ,чение диаметра изделия a=4+r.-. где К=8Н с(g, à g — интервал времени, в течение которого изделие освещается узким пучком света, Если диаметр изделия и не попадает в требуемый интервал значений, то запрещающий сигнал с выхода блока 5 обработки данных поступает на исполнительный механизм 9 и изделие направляется в брак. ! I Повышение точности измерения диаметра достигается эа счет следующих зффек тав . 4 фектав дифракции света, которые имеются ва всех.изображающих системах. Фа таимпульсный измеритель диамет.ра, содержащий систему освещения, систему регистрации отражаемаго от объекта излучения и соединенный с ней блок обработки данных, о т л ич ающийс я тем, что, с целью повьппения точности измерений, система освещения состоит из четырх одинаковых каналов, расположенных соответстB ãнно в двух ортоганальных пересекаюшихся плоскостях симметрччна относительно линии пересечения, каждый из каналов выполнен в вице мезоонтическага объектива, ориентированного так, чта его ась образует острый угол с линией пересечения плоскостей и размещенного ат нее на расстоянии, не превьппающем заданную максимальную величину радиуса измеряемых объектов, и точечного источника света, pasMe-,. щенного в фокусе мезооптического объектива, а система регистрации выполнена в виде четырех симметрично расположенных относительно линии пересечения фокусирующих линз и четырех фотоприемников, размещенных соответственно в плоскостях формиравачия изображения соответствукщей линзой. Во-первых освещающая игла света образует с вертикалью острый угол 4 3 1/10, Эта приводит к тому, что удлиняется время прохождения иэделием Ф а р м у л а и з а б р е -. е н и я освещающей иглы света. Происходит кажущееся уменьшение ускорения силы тяжести g в 4 раз. Поэтому при неизменной тактовой частоте в блоке обработки данных число оцифровывающих им- 1р пульсов, которые заполняют импульс фототока на выходе фотоприемника, увеличивается в 1/4 раз. Благодаря этому повышается точность измерений. Во-вторых предметом .наблюдения в устройстве является не сам диаметр изделия, а разность между некоторым наперед заданным значением и искомым диаметром изделия. Чем меньше укаэанная разность, тем выше точность изме- 2р рений. В самом неблагоприятном случае погрешность измерения диаметра изделия в предлагаемом устройстве лучше,. чем в прототипе в 1,5-2 раза, где диаметр изделия измеряется непосред- 25 ственно. В-третыы, в данный момент времени освещается не все иэделие, как в прототипе, а очень малый участок пйоща-б дью 4 мкм =4 10 мм, Эта приводит 30 во-первых к тому, чта укорачиваются фронты нарастания и спада импульсов фа тотока, а во-вторых ус траняется воздействие на точность измерений зф1465695 Составитель В. Бахтин Редактор Ю. Середа Техред Л.Сердюкова Корректор И. Поко Тираж 683 Подписное Заказ 932/40 ВНИКНИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101
