Способ измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями и электронно-оптическое устройство (его варианты) для реализации способа

Способ измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями и электронно-оптическое устройство (его варианты) для реализации способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Рес убл (ii)903701 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03, 08. 79 (21) 2807010/18-28 (Sl)M. Кл. а О! В 21/08

С 01 В 21/16 с присоединением заявки И 2807011/18-28 фоударотоаиЫ коинтот

СССР во долом нзобротени11 н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень М 5 (53) УДК э3э. .824(088.8) Дата опубликования описания 09.02.82

Т.М. Айсин, А.В.. Подобрянский, Б,А и Ф.П. Хлебников (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ОПТИЧЕСКИ

ПРОЗРАЧНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ И ЭЛЕКТРОННО, ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО BAPHAHTbl) ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения расстояния между оптически прозрачЪ ными поверхностями, например, толщины линзы, толщины стенки стеклянной трубки, расстояния между линзами в объективе.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями при помощи оптических средств, заключающийся в том, что. перемещают изображение тест-объекта в направлении измеряемого расстояния и фиксируют момент фокусировки изображения тестобъекта на первой поверхности fl ).

В данном способе формируют неподвижное изображение вспомогательного тест-объекта и фиксируют совмещение изображений тест-объекта и вспомогательного тест-объекта.

Известно электронно-оптическое устройство (вариант l) для измерения расстояний между оптичееки прозрачными поверхностями, содержащее тестобъект в виде осветителя и диафрагмы, установленные последовательно по ходу светового потока, полупрозрачный элемент, сканирующий объектив с приводом, анализирующую диафрагму и фотоприемник, счетчик и соединенный

f0 с ним блок индикации. Устройство также содержит вспомогательный источник света, дополнительный фотоприемник, растровый датчик перемещений, схему задержки и блок логики.

Известно электронно-оптическое устройство (вариант 2) для измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями, реализующее

20 способ содержащее тест-объект в виЭ де осветителя и диафрагмы, установленные по ходу светового потока, полупрозрачный элемент, сканирующий объектив с приводом, анализирующую

3 90370 диафрагму и фотоприемник, растровый датчик перемещений, соединенный с приводом, счетчик и блок индикации, подключенный к счетчику. Устройство также содержит вспомогательный источник света, дополнительный фотоприемник, схему задержки и блок логики.

Недостатком способа и устройства является малая точность измере ния, так как расстояния могут быть 111 вычислены косвенным путем, при условии, когда одна из поверхностей имеет фиксированную кривизну.

Цель изобретения — повышение точ-, ности измерения. !5

Указанная цель достигается тем, что фиксируют момент фокусировки изображения тест-объекта на второй поверхности и по временному интервалу между этими фокусировками судят об измеряемом расстоянии.

Кроме того, с целью повышения точности при измерении толщины стенок цилиндрических иэделий типа стеклянных трубок, совершающих колебательные движения, иэображение тестобъекта строят одномерным в плоскости, перпендикулярной образующим иэделия, с протяженностью, превышающей амплитуду колебаний изделия.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство (вариант 1) снабжено блоком определения направления пере мещения, входом, связанным с приводом, объектива, соединенными последовательно блоком нахождения максимума, триггером, элементом И, генератором, выход которого соединен с вторым входом элемента И, вход блока нахождения максимума подключен к фотоприемнику, а выход элемента И соединен с вхбдом счетчика, выход блока определения направления перемещения подключен к второму входу триггера.

Кроме того, с целью повьнпения точности измерения цилиндрических изделий диафрагмы выполнены щелевыми.

Указанная цель в устройстве (вариант 2) достигается тем, что уст- 50 ройство снабжено датчиком начала отсчета, соединенными последовательно блоком нахождения максимума, триггером и элементом И, вход блока нахождения максимума подключен к фо- 55 топриемнику, выход элемента И соединен с входом счетчй7са, вход датчика начала отсчета соединен с приво1 4 дом, а выход " с BTOpblM входом триггера, выход растрового датчика перемещений подключен к соответствующему входу элемента И.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства (вариант !).

Устройство (вариант 1) содержит оСветитель 1, щелевую диафрагму 2, полупрозрачный элемент 3, сканирующий объектив 4, привод 5, анализирующую щелевую диафрагму 6, фотоприемник 7, усилитель 8, блок 9 нахождения максимума, триггер 10, генератор ll, элемент 12 И, счетчик 13, блок 14 индикации, блок 15 определения направления перемещений, которым измеряется толина стенки контролируемой стеклянной трубки 16.

Устройство (вариант 1) реализует способ измерения росстояния между оптически прозрачными поверхностями следующим образом.

Сканирующее изображение щелевой диафрагмы 2 строится полупрозрачным элементом 3 и микрообъективом

4 совершающим осциллирующие колебания с постоянной скоростью с помощью привода 5 ° При фокусировании изображения щелевой диафрагмы на одной из поверхностей контролируемой трубки,16 отраженное изображение переносится объективом 4 в плоскость анализа, где установлена анализирующая диафрагма 6. На выходе фото" приемника 7 формируется максимальный электрический сигнал, усиливаемый усилителем 8 и выделяемый блоком 9 нахождения максимума. Сигнал с выхода блока 9 переключает триггер 10 в состояние "логическая 1". На выход элемента И 12 начинают проходить импульсы с генератора 11, которые перечитываются счетчиком 13.

При фокусировании изображения щелевой диафрагмы на вторую поверхность стеклянной трубки 16 на выходе блока

9 формируется второй импульс, перебрасывающий триггер 10 в состояние

"логический 0, при котором на выход элемента И 12 импульсы не проходят °

В счетчике 13 фиксируется результат измерений, который индицируется блоком 14 индикации.

При изменении направления сканирования микрообъектива 4 блок 15 определения направлейия перемещейия формирует сигнал, сбрасывающий триггер 10 в состояние логический 0". При этом устройство подготовлено к

903701

5 очередному циклу измерений. Изменение положения контролируемой трубки

l6 не создает дополнительной погрешности измерений из-за построения протяженного изображения щелевой диафрагмой 2 и анализа анализирующей диафрагмой 6.

Реализация способа и устройства для его осуществления позволяет по.высить точность измерений толщины 1о стенок стеклянных трубок в процессе вытяжки, что позволяет в сочетании с системами регулирования обеспечить более высокое качество выпускаемой продукции.

Устройство (вариант 1) работает следующим образом, Изображение щелевой диафрагмы 2, построенное с помощью полупрозрачного элемента 3 и сканирующего объек- 2р тива 4, отраженное от поверхности стеклянной трубки 16, анализируется анализирующей диафрагмой 6.

При перемещении сканирующего объектнва 4, перемещаемого с постоянной ?5 скоростью приводом 5 в одно из край-. них положений, на выходе блока 15 определения направления перемещения формируется сигнал "сброс", сбрасывающий триггер 10 и счетчик 13.

В процессе сканирования, при фокусировании изображения щелевой диафрагмы 2 на первую поверхность стеклянной трубки 16, на выходе фотопри.емника 7 формируется максимальный электрический сигнал, усиливаемый усилителем 8 ° При. этом блок 9 на:хождения максимума формирует пер вый импульсный сигнал, перебрасывающий триггер 10 в состояние ло- 40 гическая 1".

35

На выход элемента 12 И начинают проходить импульсы с генератора 11, которые подсчитываются счетчиком 13.

При фокусировании иэображения щелевой диафрагмы 2 на вторую поверхность стеклянной трубки 16 на выходе блока 9 нахождения максимума формируется второй импульсный сиг-, нал, перебрасывающий триггер 10 в; состояние."логический 0". Прохождение импульсов с генератора 11 на вход счетчика 23 прекращается, и в счет.чике 13 фиксируется результат, пропорциональньш толщине стенки стеклянной трубки 16, который индицируется блоком 14 индикации.

Устройство может работать как в старт-стопном так и в непрерывном режиме.

Колебания стеклянной трубки 16 в направлении, перпендикулярном направлению оптической оси сканирующего объектива 4, возможны в пределах изображения щелевой диафрагмы 2.

На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства (вариант 2).

Устройство, (вариант 2) содержит осветитель 17, щелевую диафрагму

18, полупрозрачный элемент 19, сканирующий объектив 20, привод 21, анализирующую диафрагму 22, фотоприемник 23, усилитель 24, блок 25 нахождения максимума, триггер 26, растровый датчик 27 перемещений, элемент И 28, счетчик 29, блок 30 индикации, датчик 31 начала отсчета, которым измеряется топ. ина стенки стеклянной трубки 32.

Устройство (вариант 2) работает следующим образом.

Изображение щелевой диафрагмы

18, построенное с помощью полупрозрачного элемента 19 и сканирую- щего объектива 20, отраженное от поверхности стеклянной трубки 32, анализируется анализирующей диафрагмой 22.

При перемещении сканирующего объектива 20, перемещаемого приводом

21 в крайнее положение, на выходе датчика 31 начала отсчета формируется сигнал "сброс", сбрасываюпфй триггер 26 и счетчик 29.

В процессе сканирования при фокусировании изображения щелевой диафрагмы 18 на первую поверхность стеклянной трубки 32 на выходе фотоприемника 23 формируется максимальный электрический сигнал, усиливаемый усилителем 24. При этом блок 25 нахождения максимума формирует первый импульсный сигнал, перебрасывающий триггер 26 в состояние"логичес— кая 1".

На выход элемента И 28 начинают проходить импульсы с растрового датчика 27 перемещений, которые подсчитываются счетчиком 29.

При фокусировании изображения щелевой диафрагмы 18 на вторую поверхность стеклянной трубки 32 на выходе блока 25 нахождения максимума формируется второй импульсный сигнал, пе903701 ребрасывающий триггер 26 в состояние

"логический 0", Прохождение импульсов с растрового датчика 27 перемещений на вход счетчика 29 прекращается, и в счетчике 29 фиксируется результат, пропорциональный толщине стенки стеклянной трубки 32, который индицируется блоком 30 индикации.

Таким. образом, в результате того, 10 что в предлагаемом способе изображение диафрагмы строится протяженным, перпендикулярно образующим контролируемого объекта, а устройство снабжено блоками обработки информации, по- 15 вьппается точность измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями.

Формула изобретения

1. Способ измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями при помощи оптических средств 2$ заключающийся в том, что перемещают иэображение тест-объекта в направлении измеряемого расстояния и фиксируют момент фокусировки изображения тест-объекта на первой поверхности, щ отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, фиксируют момент фокусировки изображения тест-объекта на второй поверхности и по временному интервалу между этими фокусировками судят об измеряемом расстоянии.

2. Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что,с целью повышения точностй при измерении толщины стенок цилиндрических изделий типа стеклянных трубок, совершающих колебательные движения, изображение тест-объекта строят одномерным в плоскости, перпендикулярной образующим изделия, с протяженностью, пре- вышающей амплитуду колебания изделия.

3. Электронно-оптическое устройство для измерения расстояний между оптически-прозрачными поверхностями, SD содержащее тест-объект в виде осветителя и диафрагмы, установленные последовательно по ходу светового потока, полупрозрачный элемент, 55 ск а нир ующий объ ек тив с и рив одом, анализирующую диафрагму и фотоприем.ник, счетчик и соединенный с ним блок индикации, о т л и ч а .ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, оно снабжено блоком определения направления перемещения, входом, связанным с приводМ объектива, соединенными последовательно блоком нахождения максимума, триггером, элементом И, генератором, выход которого соединен с вторым входом элемента И, вход блока нахождения максимума подключен к фотоприемнику, а выход элемента И соединен с входом счетчика, выход блока определения направления перемещения подключен к второму входу триггера.

4. Устройство по . 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений цилиндрических изделий типа стеклянных трубок, совершающих колебательные движения, диафрагмы вьп1олнены щелевыми.

5. Электронно"оптическое устройство для измерения расстояния между оптически прозрачными поверхностями, содержащее тест-объект в виде осветителя и диафрагмы, установленные по ходу светового потока, полупрозрачный элемент, сканирующий объектив с приводом, анализируюпую диафрагму и фотоприемник, растровый датчик перемещений, соединенный с приводом, счетчик и блок индикации, подключенный к счетчику, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено датчиком начала отсчета, соединенными последовательно блоком нахождения максимума, триггером и элементом И, вход блока нахождения максимума подключен к фотоприемнику, выход элемента И соединен с входом счетчика, вход датчика начала отсчета соединен с приводом, а выходf с вторым входом триггера, выход растрового датчика перемещений подключен к соответствующему входу элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3652164, кл. G 01 В 9/00, 1972 (прототип), 903701

Составитель Е. Глазкова

Редактор Н. Данкулич Техред Т.Фанта Корректор М. Коста

Заказ 97/22 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 IfocKBa Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

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