Устройство для бесконтактного измерения линейных размеров

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных размеров. Устройство содержит приводной ремень, который подводит электрическую энергию к фотоприемнику и перемещает фотоприемник. Изобретение позволяет упростить конструкцию измерителя и повысить точность измерений. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения линейных размеров в машино- и автомобилестроении, шинной и резинотехнической отраслях промышленности.

Известно устройство для бесконтактного измерения линейных размеров, содержащее последовательно расположенные источник света, щелевую диафрагму, развертывающий цилиндр, фотоприемник и измерительную схему. Развертывающий цилиндр этого устройства выполнен из оптически прозрачного материала с нанесенным на него светонепроницаемым покрытием, которое имеет прорезь в виде винтовой полосы в один виток с шагом, равным длине щелевой диафрагмы, а фотоприемник установлен у одного из оснований развертывающего цилиндра [1].

Недостатком известного устройства является ромбовидность перемещающейся диафрагмы, образованной пересечением щелевой и винтовой полос, что ограничивает точность измерения. Другой недостаток устройства - значительное затухание светового потока в развертывающем цилиндре. Это ограничивает разрешающую способность (цену деления) устройства. Кроме того, точное выполнение винтовой полосы является технически сложной задачей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для бесконтактного измерения линейных размеров, включающее дополнительный барабан с прорезью в виде винтовой полосы в несколько витков. Длина щелевой диафрагмы, равная шагу винтовой полосы, определяет диапазон измерения линейных размеров [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что за счет влияния изменения положения ромбовидной диафрагмы (по отношению к фотоприемнику) изменяется интенсивность светового потока, попадающего на фотоприемник, установленный у торца световода. Это вызывает появление мультипликативной погрешности. Световой поток уменьшается с увеличением расстояния за счет большого числа отражений от стенок световода и неидеальности свойств материала, что в конечном итоге снижает точность измерений.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является измерение линейных размеров без перестройки в широком диапазоне.

Поставленную задачу можно решить за счет достижения техническою результата, который заключается в повышении точности измерений в широком диапазоне измеряемых объектов и упрощении конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для бесконтактного измерения линейных размеров, содержащем последовательно расположенные источник света, щелевую диафрагму, развертывающий механизм, фотоприемник и измерительную схему, особенностью является то, что развертывающий механизм выполнен из токопроводящих шкивов, электрически изолированных друг от друга, один из которых связан с общим проводом измерительной схемы, а другой с ее входом, причем шкивы кинематически связаны между собой приводным ремнем из электропроводного материала, имеющим изолирующие соединения, к границам которых подключен фотоприемник. Кроме того, один из шкивов насажен на вал электродвигателя и через его корпус связан с общим проводом, а другой соединен с входом измерительной схемы через неподвижную ось вращения.

Между признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Освещенность фотоприемника, работающего на прямых лучах не зависит от его положения во всем диапазоне измерений. Кроме того, размер входного отверстия может иметь малое значение, что дает возможность увеличить разрешающую способность измерителя линейных размеров при постоянном коэффициенте усиления усилителя сигналов фотоприемника и пороге срабатывания сравнивающего устройства. Светопропускающая поверхность щелевой диафрагмы может иметь форму узкого прямоугольника, расположенного параллельно кромке измеряемого материала.

Упрощение конструкции устройства обеспечивается путем совмещения приводным ремнем функций подвода электрической энергии к фотоприемнику и его транспортировки.

Совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, может быть многократно использована при проведении измерений с помощью предлагаемого устройства с получением указанного технического результата.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство для измерения линейных размеров содержит последовательно расположенные источник 1 света, щелевую диафрагму 2 и развертывающий механизм, в состав которого входят металлические шкивы 3 и 4. Шкив 3 насажен на вал электродвигателя 5, корпус которого связан с общим проводом измерительной схемы 6, неподвижная ось шкива 4 соединена с другим входом измерительной схемы 6. Шкивы 3 и 4 связаны между собой приводным ремнем 7 из электропроводного материала, имеющим изолирующие соединения 8 и 9, к границам которых подключен фотоприемник 10. Длина щелевой диафрагмы 2 определяет максимальный диапазон измерения линейных размеров. Измеряемый объект 11 помещают между диафрагмой 2 и источником 1 света.

Устройство работает следующим образом.

При подсветке щели диафрагмы 2 источником 1 света на приводном ремне 7 образуется световая полоса. В створе полосы перемещается фотоприемник 10, закрепленный на ременной передаче в зоне изолирующего соединения 8 и воспринимающий свет. При попадании фотоприемника 10 в область геометрической тени от измеряемого объекта 11 изменяются параметры электрического сигнала, поступающего от фотоприемника в измерительную схему 6, в которой по заданному алгоритму определяются размеры объектов.

Предложенное устройство по сравнению с базовыми устройствами, применяемыми в настоящее время, имеет простую кинематическую схему. Возможно подключение к границам другого изолирующего соединения аналогичного фотоприемника, что приведет к увеличению частоты измерений в 2 раза без повышения скорости вращения электродвигателя.

Работа фотоприемника на прямых лучах источника света дает возможность снизить интенсивность светового потока, что ведет к снижению затрат электроэнергии, а также позволяет уменьшить размеры приемного окна фотоприемника, что обеспечивает высокую разрешающую способность первичного измерительного преобразователя. Предложенное устройство не содержит деталей, требующих сложной технологической обработки, просто в изготовлении.

Источники информации 1. А.с. 1052855 СССР, МПК 4 C 01 B 11/02, опубл. 1983.

2. А.с. 1633273 СССР, МПК 5 G 01 В 11/02, опубл. 1988 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для бесконтактного измерения линейных размеров, содержащее последовательно расположенные источник света, щелевую диафрагму, развертывающий механизм, фотоприемник и измерительную схему, отличающееся тем, что развертывающий механизм выполнен из токопроводящих шкивов, электрически изолированных друг от друга, один из которых связан с общим проводом измерительной схемы, а другой соединен с ее входом, причем указанные шкивы кинематически связаны между собой приводным ремнем из электропроводного материала, имеющего изолирующие соединения, к границам одного из которых подключен фотоприемник.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один из шкивов насажен на вал электродвигателя и через его корпус связан с общим проводом измерительной схемы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что другой шкив соединен с входом измерительной схемы через неподвижную ось вращения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к свободным границам изолирующего соединения возможно подключение дополнительного фотоприемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1