Устройство для измерения размера объектов

 

<»)827974

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт свид-ву— (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2617684/18-28 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 01.10.81 (51)М Kч з G01 В 21/14

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.717 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Г. Назаренко (71) Заявитель

Таганрогский радиотехнический институт имени В. Д. Калмыкова (54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАЗМЕРА ОБЪЕКТОВ

Изобретен не относится к измерительной технике, а именно к успройствам для измерения,размеров объектов, и .может быть использовано в машиностроении.

Известно устройство для измерения размера объекта, содержащее телевизионный датчик, направленный на:измеряемый объект, селектор видеосигнала, блок управления, генератор импульсов, каскад совпадения и советчик импульсов. Селектор в идео- 1о сигнала и блок управления, соединены с телевизHQHHbIM датчиком. Управляющие входы каскада совпадения связаны с выходами селектора в идеоимпульсов 1и блока управления. Выход генератора импульсов )5 соединен с информационным;входом каскада совпадения, выход которого соединен со счетным входом счетчика. Линия измеряемого размера должна быть л ибо параллельна, либо перпендикулярна линии строч- 20 ной развертки. Если линия измеряемого размера параллельна линии строчной развертки, то при скани рован ии изображения отверспия телевизионным датчиком на выходе селектора формируется видеосигнал, 25 длительность которого определяет:измеряемый размер, соответствующий определенной строке развертки. Этот в идеосигнал открывает каскад совпадения, через который импульсы от геиератора поступают,в счетчпк. Число в счетчике, соответствующее GiIIпеделенной строке развертки, определяет измеряемый размер. Если линия измеряемого диаметра перпендикулярна линии строчной,развертки, то счетчик подсчитызает число строк развертни, приходящееся на измеряемый размер (1).

Недостаток этого устройства заключается в знтчительной погрешности измерения, которая обусловлена нелинейностями и нестабильностью,напряжений развертки телевизионного датчика.

Наиоолее близким к описываемому. изобретению IIQ его технической сущности является устройство для измерения размера объектов, содержащее телевизионный датчик, мерную шкалу, размещенную в его ноле зрения и оптически перекрываемую измеряемым отверстием, формирователь управляющих импульсов и коммутатор видеоимпу льсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчиком, вычислительный блок, связанный с формирователем управляющих импульсов, два соединенных,с этим формирователем идентичных узла обработки видеоимпульсов левой и правой полустрок развертки соответственно, каждый из которых содерж ит селектор видеоимпульсов, соединенный с ним блок сравнения количества видеоим827974 пульсов в соседних полустроках, селектор импульсов полустрок и соединенный с,ним счетчик, в каждом узле обработки управляющие входы селектора импульсов полустрок и селектора в идеоимпульсо в соед инены с формирователем управляющих импульсов. Кроме того, известное устройство содержит связанный с телевизионным датчиком селектор первой выделенной строки и соединенный с,ним счетчик целых един иц измерения. Счетчики, входящие в состав уз ла обработки, служат для подсчета долей единиц измерения. Выходы счетчика целых единиц измерения и выходы счетчиков, слу>кащих для подсчета долей единиц измерения, соединены со входам и вычислительного блока. В известном устройстве мерная шкала .выполнена в виде двух, разделенных определенным промеж|утком, встречных шкал поперечного масштаба со,штрихами, располо>кенными наклонно к направлению сканирования.

При cKBIHировании изображения измеряемого от верстия телевизионным датчиком при помощи селектора выделенной строки формируются импульсы, которые подсч итызаются счетчиком целых единиц измерения, а,при помощи двух встречных шкал поперечного масштаба коммутатора и узлов обработки формируются импульсы, которые подсчитываются счетчиками долей единиц измерения. Числа, накопленные в указанных Tpeх счетчиках, поступают .в вычислительный блок, вычисляющий значение величины поперечного размера объекта как сумму выбраинопо базового расстояния между установленными встречным и,шкалами попере ного масштаба, числа целых сдппиц измерения, .равного количеству впдеопм пульсоз от .штрихов тказаниых шкал л первой выделенной строке, и двух чиссл долей единиц измерения, причем каждая доля единицы измерения вычисляется как ча тное от деления расстояния между соседними,штрихами шкалы на число выделенных равноотстоящих строк. Это устройство позволяет измерять поперечный размер объекта между его параллельными сторонами (2).

Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно позволяет измерять поперечный размер объекта, имеющего круглую, овальную или близкую к ним форму, и, |в частности, не позволяет измерять диаметр отверспия, имеющего круглую, овальную илп близкую к нпм форму поперечного сечения, и вы полненHîãî в теле пз непрозрачного материала.

Цель изо|бретенпя — измерение диаметра круглых или овальных отверстий в Нр-прозрачны телах.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено формирователем импульсов начала н конца левой полустрочии развертки, формирователем импульсов;начала и

65 конца правой полустроки развертии, соедикенньвми с формирователем управляющих импульсов, каждый узел обработки снабжен детектором «больше», детектором

«меньше» и блоком запоминания максимального количества видеоимпульсов в полустроке, мерная шкала выпол нена в виде двух разделенных определенным промежутком решеток с равно отстоящими контрастными, штрихами, перпендикулярными строкам развертки. В .каждом узле обработками информационные входы обоих детекторов и блока за поми нан ия соединены с выходом блока сравнения, выход блока запоминания соединен с выходом вычислительного блока, выход детектора «больше» соединен со входом сброса счетч ика полустрок, выход детектора «меньше» соединен с запирающими входами селектора импульсов полустрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим входом блока запоминания, а управляющие входы коммутатора видеоимпульсов, блоков сравнения, детекторов и и нформационный вход селекторов импуJIblcoB .полустрок — с выходами соответствующих формирователей импульсов ,начала и конца левой iH правой полустрок.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема оптического совмещения изобра>кения измеряемого отгерстия и мерной шкалы.

Описываемое устройство содержит Tcлсвизио нпь|й датчик 1, мерную шкалу 2, размеLLIPHIIу10 в поле зрения датчика 1 и оптически перекрываемую измеряемым объектом, например отверстием 8, формировате, ;ь 4 управляющих импульсов, формирователь 5 импульсов начала и конца левой полустроки Ipàзвертки, формирователь б импульсов начала,и конца правой полустроки развертки, коммутатор 7 видеоимпульсов левой.и правой полустрок развертки, два идентичных узла 8 и 9 обработки, из которых узел 8 служит для обработки видеоимпульсов левой полустроки развертки, а узел

9 — для обработки видеоимпульсов правой полустроки |развертки, и вычислительный блок 10.

Узлы 8 и 9 обработки содержат соответственно селекторы 11 и 12 видеоимпульсов, соединенные с ниии блоки 18 и 14 сравнения количества иидеоимпульсов в соседних полустроках, детекторы «больше» 15 и 16, детекторы «меньше» 17 и 18, блоки 19 и 20 запоминания максимального количества видеоимпульсов в строке, селекторы 21 и 22 импульсов полустрок и соединенные с нимри счетчики 28 и 24. Вход формирователя 4 соединен,с датчиком 1, а его выходы — со входами формирователей 5, б и с управляющими,входами селекторов 11, 12, блоков 19, О, селекторов 21, 22 и вычислительного блока 10. Информационный вход коммутатора 7 соединен с датчиком 1. Выходы формирователей 5 и б соединены с

827974 управляюшимн входами коммутатсда 7, блоков 13 и 14 и, кроме того, соответст1эенно с управляющим,и входами детекторов

«больше» 16 и 15, детекторов «меньше» 18 и 17 и с информационными входами селекторов 21 и 22. Информационные выходы блоков 18 и 14 соединены соответственно с информационHblhliH входами детекторов

«больше» 15 и 16, детекторов «меньше» 17 и 18, блоков 19 и 20. Выходы детекторов

«больше> 15 и 16 соединены соответственно со входами сброса счетчиков 28,и 24.

Выходы детеKTopo)B «меньше» 17 B 18 соединены соответственно с запирающими входами селекторов 21 и 22, блоков 18 и

14, селекторов 11 и 12 и с отпирающими входами блоков 19 и 20.

Мерная шкала 2 (фиг. 2) выполнена в виде двух разделенных определенным промежутком длиной le решеток 25 и 26, из которых левая решетка 25 составлена m равноотстоящих контрастных штрихов а; (1 = 1,2...), а правая решетка 26 — из равноотстоящих KQHTpBcTHbIx штрихов (i = 1,2,...). Все указанные штрихи перпендикулярны строкам развертки S; (j=1,2, ...). Длина штрихов выбрана с таким расчетом, чтобы штрих надежно перекрывал возможную зону положения диаметра отверстия в направлении развертки.

Олисываемое устройство работает следующим образом.

Перед началом работы телевизионный датчик . должен быть установлен таким образом, чтобы на его светочувствительную мишень проецировались совмещенные изображения мерной шкалы 2 и измеряемого объекта 3. После включения устройства луч телевизионного датчанка 1 сканирует совмещенное изображен не отверстия 8 и и1триxoiB левой и правой решеток 25,и 26 .мерной шкалы 2. Это сканирование осуществляется по строкам S,; (j = 1,2,...) развертки, набор которых составляет кадр развертки.

После подачи (вручную или автоматически) сигнала о начале измерения,,в .момент .начала очередного кадра развертки формирователь 4:вырабатывает упра вляющий импульс, который отп ирает селекторы

11, 12, 21, 22 и сбрасывает информацию в блоках 10, 19, 20. Под воздействием формирователя 4 формирователи 5 и 6 вырабатывают импульсы начала и конца соответственно левой и цравой полустрок разверт.ки. При этом импульсы, вырабатываемые формирователем 6, сдвинуты относительно импульсов, вырабатываемых формирователем 5, на половину длительности строки развертки. Эти импульсы поступают поочередно на управляющие входы коммутатора 7, который вследствие этого пропускает сформированные датчиком 1 видеоимпульсы от штрихов левой ipellleT@H 25 через селектор 11 на блок 18 сравнения, а видеоимпульсы от штрихов правой решет5

1 (2) (2 1 (21 (2)

60 в которой,входящие в нее величины Bblчнсляются по формулам:

1=l0+ Al(n,,- — 1)+ Al(n"„— 1), (2) ии "6 через селектор 12 на блок 14 сравнения. Одновременно с этим импульсы, выработанные формирователем 5, через селектор 21 поступают на счетнь:й вход счетчика

28, а юн1ульсы,,выработанные формиравателем 6, через селектор 22 поступают на счетный вход счетчика 24.

В блоках 18 tH 14 ораинения .производится подсчет количества видеоимпульсов соответственно в левой и правой половинах очередной строки развертки, результат это1о подсчета запоминается,и,затем сравнивается с таким же образом подсчитанным количеством впдеоимпульсов в той же половине следующей строки развертки. Если количество видеоимпульсов в очередной полустроке развертки больше, чем в предыдущей полустроке, то блоки И н 14 включают соответственно детекторы «больше» 15 и 16, управляемые формирователями 5 и 6. Включенные детекторы «больше»

15 и 16 сбрасывают информацию соответственно в счетчиках 28 и 24. Если количество .вндеоимпульсов в очередной полустроке развертки меньше, чем в предыдущей полусгроке, то блоки 18 и 14 включают соответственно детекторы «меньше» 17 и

18, управляемые формирователями 5 и 6.

Включенные детекторы «меньше» 17 и 18 запирают селекторы 21 и 22, останавливая подсчет полустрок в счетчиках 28, 24, осуществля1от запись количества видеоимпульсов в предыдущей полустроке из блоков 18 и 14,оравнения в блоки 19 и 20 соответственно, запирают селекторы 11 и 12 и сбрасывают информацию в блоках И и 14 сравнения. Измерение прекратится, когда количвсгзо видеоимпульсов и, следовательно, количество IIITpIHxoB шкалы 2, «видимых» через отверстие 8, уменьшится в обоих лолустроках .развертки. В эгом случае в блоках 19 и 20 окажутся запомненными максимальные,количества видеоимпульсов B соответствующих полуст1роках развертки, а в счетчиках 28 .и 24 — числа строк развертки, перекрытых «видимыми» через отверстие 8 участками крайних IIITpHхэв слвва и справа мерной, шкалы 2, т. е. участками крайних шт1р ихов, открытыми отверстием 3. Далее, по окончании сканирован ия по всем строкам .кадра развертки, формирователь 4 вырабатывает сигнал, по которому информация из блоков 19, 20,и счетчиков 28, 24 передается в блок 10, вычисляющий искомый диаметр D отверстия

8 по формуле:

827974

h,=-пг„г Й, Й и;> — ггг п р Й (3) (4) Формула изобретения

Устрой ство для;измерения размера объектов, содержащее телевизионный датчик, мерную шкалу, размещенную в его поле зрения, формирователь .управляющих,импульсов и коммутатор;в идеоиипульсов левой и правой полустрок развертки, соединенные с телевизионным датчиком, вычис- 40 лительный блок, связанHbIH Ic формирователем управляющих импульсов, два соединенных с этим форми ро вателем идентичных узла обработки вндеоимпульсов левой и пра вой полустрок развертки соот ветст- 45 вен но, каждый из которых содержит селектор в идеоимпульсов, соединенный с ним где а „„— число штрихов в блоке 19; 5

n"., — число штрихов в блоке 20; т, — число строк в счетчике 28; ггг„р — число строк в счетчике 24;

Л1 — расстояние между соседи ими штрихами; 10

ЛЙ вЂ” расстояние между соседним и строками;

h„— длина открытого отверстием 8 участка (СЕ) левого крайнего штриха (а„), перекрытого от- 10 верстием 8;

Й„ — длина открытого отверстием

8 участка (Е6) правого крайнего штриха (P5), перекрытого отверстием 8; 20

1Π— расстояние между решетками

25 и 2б (т. е. между штрихам,и а, и г);

l — расстояние AB между,край ними штрихами (а5 и P5), перекрытым и отверстием 8.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять диаметр круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах. 30 блок сравнения количества видеоимпульсов в соседних полустроках, селектор импульоов полустрок и соединенный.с ним счетчик, в каждом узле обработки управляющие входы селектора импульсов полустрок и селектора ыидеоимпульсо в соединены с фории рователем управляющих импульсов, о тл и ч а ю щ е е ся тем, что, с целью, измере,ния диаметра круглых или овальных отверстий в непрозрачных телах, оно .снабжено формирователем импульсов начала и,конца левой полустроки развертки, формирователем импульсов начала и конца правой полустроки развертки, соединенными с формирователем у правляюпгих импульсов, каждый узел обработки снабжен детектором «больше», детектором «меньше» и блоком запоминания .максимального количества видеоимпульсов .в полустроке развертки, мерная шкала вы полнена в виде двух разделенных определенным промежутком решеток с равноотстоящими контрастными штрихами, перпендикулярными строкам ,развертки, в каждом узле обработки информационные входы обоих детекторов и блока запоминания соединены с выходами блока сравнения, выход блока запоминания соединен с входом вычисл ителыного блока, вход детектора «больше» соединен со входом сброса счетчика полустрок, выход детектора «меньше» соединен с запирающим входом селектора импульсов лолусгрок, блока сравнения, селектора видеоимпульсов и с отпирающим входом блока запоминания, а управляющ ие входы коммутатора в идео импульсов, блоков сравнения, детекторов и информационный вход селекторов импульсов полустрок — с выходами соответствующих фор мирователей импульсов начала и конца левой и правой,полустрок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3218380, кл. 178-6, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2413237/28, кл. G 01 В 7/02, 1976 (прототип) .

827974

1 гс-wJ

>з

vs Г

> "

5уу

$г 2з

1 юг Z

Составитель В. Жук

Техред И. Заоолотнова

Корректор И. Осиповская

Редактор И. Гохфельд

Заказ 570/520 Изд. № 380 Тираж 561 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент»