CS257940B1

CS257940B1 - Connection of cross dimension's contactless measuring instrument

Info

Publication number: CS257940B1
Application number: CS864837A
Authority: CS
Inventors: Jan Bydzovsky
Original assignee: Jan Bydzovsky
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1988-06-15
Also published as: CS483786A1

Abstract

Zapojení bezkontaktního měřiče příčnéhorozměru sestávajícího z lineárního obrazového snímače, jehož napájení a zesilovací obvod je předmětem vynálezu. Základem napájecího obvodu je řídioí oaoilátor, vytvářející posunovací obrazové napětí, které je přiváděno na lineární jehož blokovací napětí vymezuje krajní a přesně definované oblasti snímače, výstupní obrazová napětí za sudých a z lichých fotoelementů snímače jeou zesílena, v komparátoru porovnána a referenčním napětím a přivedena do součtového obvodu. Na jeho výstupu je impulsní napětí, které odpovídá zastíněné oblasti obrazového snímače a tedy velikosti měřeného objektu. Uěřlč příčného rozměru je . vhodný zejména pro bezkontaktní měření průměru kabelů, drátů, trubek a věeoh dalších předmětů, kde není možné přímé kontaktní měření z důvodů technologických nebo např. velké rychlosti měřeného objektu.Connection of a non-contact transverse meter consisting of linear image sensor whose power and amplifier the circuit is the subject of the invention. The power supply circuit is based on the steering amplifier, creating shifting image a voltage that is applied to a linear whose blocking voltage delimits the boundary a Exactly defined sensor areas output video voltages for even and z odd sensor photoelements are boosted comparator and reference voltage and brought to summation circuit. Its output is pulse voltage, which corresponds to the shaded area image sensor and thus the size of the measured sensor object. The transverse dimension is. especially suitable for contactless measurement the diameter of cables, wires, tubes, and hinges other subjects where direct is not possible contact measurement for technological reasons or, for example, the high speed of the object being measured.

Description

Vynález řeší zapojení bezkontaktního měřiče příčného rozměru, sestávajícího z lineárního obrazového snímače, základem jehož integrovaných obvodů je řada fotocitlivých prvků, na jejichž povrch se promítá měřený objekt.The invention solves the connection of a contactless transverse dimension meter consisting of a linear image sensor, the basis of whose integrated circuits is a series of photosensitive elements, on the surface of which the measured object is projected.

Pro bezkontaktní měření příčných rozměrů se dosud používají většinou laserové měřiče, kde je laserový paprsek mechanicky rozraítán a vytváří se rovnoběžný měřicí svazek paprsků, vFor non-contact measurement of transverse dimensions, mostly laser meters have been used so far, where the laser beam is mechanically shattered and a parallel measuring beam is formed, in which

který je zastiňován měřeným objektem. Pomocí optické soustavy se vyhodnocuje velikost tohoto zastínění. Nevýhodou stávajícího řešení je nutnost mechanického rozmítání laserového paprsku, •které vyžaduje přesné mechanické a optické díly. Další podstatnou nevýhodou je omezená životnost laseru, která je u špičkových výrobků asi 5000 hodin, což je cca 200 dní nepřetržitého provozu.which is overshadowed by the measured object. The optical system is used to evaluate the size of this shading. The disadvantage of the present solution is the necessity to mechanically sweep the laser beam, which requires precise mechanical and optical parts. Another major disadvantage is the limited laser life, which is about 5,000 hours for high-end products, which is about 200 days of continuous operation.

Základem bezkontaktního měřiče podle vynálezu je lineární obrazový snímač, který sestává z řady fotocitlivých elementů, na jejichž povrch se pomocí optické soustavy promítá měřený objekt. Výstupní signál z obrazového snímače se vyhodnocuje pomocí navazujících elektronických obvodů. Pro funkci snímače je zapotřebí zajistit jeho napájení předem definovaným impulsním napětím. Zapojení obvodů pro napájení lineárního obrazového snímače a zapojení zesilovacích obvodů je^předmětem vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že první výstup řídicího oscilátoru je přes první budící obvod připojen na první vstup .lineárního obrazové-r ho snímače, na jehož druhý vstup je přes druhý budící obvod připojen řídicí výstup snímkového obvodu, jehož vstup je připojen na výstup řídicího oscilátoru. Napětové výstupy snímkového obvodu jsou připojeny na vstupy rozdělovacího obvodu, jehož oba výstupy jsou připojeny jednak na vstupy blokovacího obvodu, jednak na vstupy budícího stupně. První výstup lineárního obrazového snímače je přes první zesilovač ^;obrazového signálu připojen na první vstup prvního komparátoru obrazového signálu, na jehož druhý vstup je připojen zdroj prvního referenčního napětí. Výstup prvního komparátoru obrazového signálu je připojen na první vstup součtaáho obvodu. Druhý výstup lineárního obrazového snímače je přes druhý zesilovač obrazového signálu připojen,na první vstup druhého komparátoru obrazového signálu, na jehož druhý vstup je připojen zdroj druhého referenčního napětí. Výstup druhého komparátoru obrazového signálu je připojen na druhý vstup součtového obvodu.The basis of the contactless meter according to the invention is a linear image sensor, which consists of a series of photosensitive elements, onto the surface of which the measured object is projected by means of an optical system. The output signal from the image sensor is evaluated by the following electronic circuits. For the function of the sensor it is necessary to provide its supply with a predefined pulse voltage. Circuitry for powering the linear image sensor and circuitry for amplifying circuits is an object of the invention. It consists in that the first output of the control oscillator is connected via a first excitation circuit to the first input of a linear imaging sensor, the second input of which is connected via a second excitation circuit to a control output of an imaging circuit whose input is connected to the oscillator. The voltage outputs of the sensor circuit are connected to the inputs of the distribution circuit, both outputs of which are connected both to the inputs of the blocking circuit and to the inputs of the driving stage. The first output of the linear image sensor is through the first amplifier ^; the video signal is connected to the first input of the first video signal comparator, to the second input of which the first reference voltage source is connected. The output of the first video signal comparator is connected to the first input of the total circuit. The second output of the linear image sensor is connected via a second video signal amplifier to the first input of the second video signal comparator, to the second input of which the second reference voltage source is connected. The output of the second video signal comparator is connected to the second summation circuit input.

Jeho třetí vstup je připojen na první výstup řídicího oscilátoru a čtvrtý vstup na výstup blokovacího obvodu. Výstup součtového obvodu je připojen na další vstup budícího stupně, na jehož následující vstup je připojen řídicí výstup snímkového obvodu. Výstupy zdroje pomocných napětí jsou připojeny na třetí a čtvrtý vstup lineárního obrazového snímače.Its third input is connected to the first output of the control oscillator and the fourth input to the output of the interlock circuit. The output of the summation circuit is connected to the next input of the driving stage, to which subsequent input the control output of the imaging circuit is connected. The auxiliary voltage source outputs are connected to the third and fourth inputs of the linear image sensor.

Použití bezkontaktního měřiče příčného rozměru podle vynálezu je vhodné zejména pro bezkontaktní měření průměrů kabelů, drátů, trubek a všech dalších předmětů, kde nepí možné přímé kontaktní měření. Příkladem je měření příčného rozměru kabelu vThe use of the contactless transverse dimensional meter according to the invention is particularly suitable for contactless measurement of cable, wire, tube and all other diameter diameters where direct contact measurement is not possible. An example is measuring the transverse dimension of the cable in

u ^opláštovacích a vytlačovacích strojů. Po nástřiku izolační hmoty je povrch kabelu v plastickém stavu a teprve v chladícím žlabu se sníží teplota ňastříknuté vrstvy. Podobně například při výrobě trubek z PVC nebo skleněných trubek. Kontaktní měření není možné v řadě případů také v důsledku velké rychlosti pohybu měřeného objektu.in sheathing and extruding machines. After spraying the insulating material, the surface of the cable is in a plastic state and only the temperature of the sprayed layer is lowered in the cooling trough. Similarly, for example, in the manufacture of PVC or glass pipes. Contact measurement is not possible in many cases also due to the high velocity of the measured object.

Zapojení napájecích a vyhodnocovacích obvodů bezkontaktního měřiče podle vynálezu je na obr. 1, na obr. 2 jsou časové průběhy jednotlivých napětí.The connection of the power supply and evaluation circuits of the contactless meter according to the invention is shown in Fig. 1, Fig. 2 shows the time courses of individual voltages.

Jak je patrno z obr. 1, je první výstup řídicího oscilátoru RO připojen přes první budící obvod Bl na první vstup 60As shown in Fig. 1, the first output of the control oscillator RO is connected via the first excitation circuit B1 to the first input 60

- 3 lineárního obrazového snímače LS. na jehož druhý vstup 70 je přes druhý budicí obvod B2 připojen řídicím výstupem 10 snímkový obvod GX. jehož vstup je připojen na výstup řídicího oscilátoru RO. Napětové výstupy 1-n snímkového obvodu GX jsou připojeny na vstupy rozdělovacího obvodu DO,, jehož oba výstupy jsou připojeny jednak na vstupy blokovacího obvodu BO. jednak na vstupy budicího stupně BS. První výstup lineárního obrazového snímače LS je přes první zesilovač Al obrazového signálu připojen na první vstup prvního komparátorů K1 obrazového signálu, na jehož druhý vstup je připojen zdroj prvního referenčního napětí UR1. Výstup prvního komparátorů Kl obrazového signálu je připojen na první vstup 20 součtového obvodu S. Druhý výstup lineárního obrazového snímače LS je přes druhý zesilovač A2 obrazového signálu připojen na první vstup druhého komparátorů K2 obrazového signálu, jehož druhý vstup je připojen na zdroj druhého referenčního napětí UR2. Výstup druhého komparátorů K2 obrazového signálu je připojen na druhý vstup 30 .součtového obvodu S. Jeho· třetí vstup 40 je připojen na první výstup řídicího oscilátoru RO a čtvrtý vstup 50 na výstup blokovacího obvodu BO. Výstup součtového obvodu S je připojen na další vstup budicího stupně BS. na jehož následující vstup je připojen řídicí výstup 10 snímkového.obvodu GX. Výstupy zdroje PN pomocných napětí jsou připojeny na třetí a čtvrtý vstup 80 a 90 lineárního obrazového snímače LS.- 3 LS linear image sensor. to which the second input 70 is connected via the second excitation circuit B2 to the control output 10 by an image circuit GX. whose input is connected to the output of the control oscillator RO. The voltage outputs 1-n of the GX sensor circuit are connected to the inputs of the distribution circuit DO, both of which are connected to the inputs of the blocking circuit BO. on the BS drive inputs. The first output of the linear image sensor LS is connected via a first image amplifier A1 to a first input of a first video signal comparator K1, to a second input of which a first reference voltage source UR1 is connected. The output of the first video comparator K1 is connected to the first input 20 of the summation circuit S. The second output of the linear video sensor LS is connected via the second video amplifier A2 to the first input of the second video comparator K2, the second input of which is connected to the second reference voltage UR2. . The output of the second video signal comparator K2 is connected to the second input 30 of the summing circuit S. Its third input 40 is connected to the first output of the control oscillator RO and the fourth input 50 to the output of the blocking circuit BO. The output of the summation circuit S is connected to the next input of the excitation stage BS. to which the following output is connected the control output 10 of the GX circuit. The outputs of the auxiliary voltage source PN are connected to the third and fourth inputs 80 and 90 of the linear image sensor LS.

Základním obvodem bezkontaktního měřiče rozměru je řídicí oscilátor RO, který vytváří posunovací obrazové napětí UT. které je přes první budicí obvod přivedeno na první vstup 60 lineárního obrazového snímače, na jehož druhý vstup 70 je přivedeno řídicí snímkové napětí Ux snímkového obvodu GX. Tento snímkový obvod GX představuje vhodně zapojené děliče (kmitočtové děliče tvořené elektronickými Čítači), a na výstupech 1-n těchto' děličů jsou pomocná výstupní napětí U1 - Un. která se přivádějí na vstup rozdělovacího obvodu £0, na jehož výstupu jsou blokovací napětí UL1 a UL2. která vymezují přesně definované oblasti '257940 lineárního obrazového snímače LS. Podrobný časový průběh těchto napětí je na obr. 2. Tató napětí jsou používána pro indikaci vytvoření měřeného předmětu ze zorného pole snímače LS. Výstupní obrazová napětí lineárního snímače LS jsou označena U01 a U02. Předpokládá se obrazový snímač LS s rozdělenou strukturou, tj. s odděleným zpracováním obrazového napětí ze sudých a lichých fotocitlivých elementů snímače LS. Výstupní obrazová napětí U01 a U02 se zesilují pomocí zesilovačů Al a A2 a přivádějí na vstup komparátorů K1 a K2. kde se zesílené obrazové napětí UO1 a U02 porpvnává s referenčními napětími UR1 a UR2. Výstupy z komparátorů se přivádějí na první a druhý vstup součtového obvodu S, ma jehož třetí vstup 40 se přivádí posunovací obrazové napětí UT. Na výstupu součtového obvodu S je impulsní napětí, které odpovídá zastíněné oblasti obrazového snímače LS a tedy i velikosti měřeného objektu. Posouvací obrazové napětí UT prochází na výstup součtového obvodu S pouze v případě, kdy je na výstupu komparátoru napětí logické jedničky, čemuž odpovídá zastínění obrazového snímače LS. Na čtvrtý vstup 30 součtového obvodu S se přivádí napětí z blokovacího obvodu BO. Tento obvod je nastavován pomocí blokovacích napětí rozdělovacího obvodu DO. Blokovací obvod BO dává na svém výstupu napětí, které blokuje součtový obvod S tak, že tento obvod pracuje pouze v oblasti, která je vymezena prvním blokovacím napětím UL1 a druhým blokovacím napětím UL2. Budící stupeň BS zpracovává výše popsané napětí na napětovou úroveň vhodnou k přenosu na vzdálenost několika metrů k vyhodnocovacímu mikropočítači.The basic circuit of the contactless size meter is the control oscillator RO, which generates a shifting video voltage UT. which, via a first excitation circuit, is applied to a first input 60 of a linear image sensor, to the second input 70 of which the control frame voltage Ux of the frame circuit GX is applied. This GX frame circuit is a suitably wired splitter (frequency splitter consisting of electronic counters), and the outputs 1-n of these splitters have auxiliary output voltages U1-Un. which are fed to the input of the distribution circuit 60 at the output of which the blocking voltages UL1 and UL2 are output. which define precisely defined regions of the 257940 linear image sensor LS. A detailed time course of these voltages is shown in Fig. 2. These voltages are used to indicate the formation of the measured object from the field of view of the LS sensor. The output video voltages of the LS linear encoder are labeled U01 and U02. It is assumed that the LS image sensor has a split structure, i.e., a separate processing of the image voltage from the even and odd photosensitive elements of the LS sensor. The output video voltages U01 and U02 are amplified by amplifiers A1 and A2 and applied to the comparators K1 and K2. wherein the amplified video voltage UO1 and U02 coincides with the reference voltages UR1 and UR2. Outputs from the comparators are applied to the first and second inputs of the summation circuit S, and the third input 40 of which supplies a video shift voltage UT. At the output of the summation circuit S there is a pulse voltage which corresponds to the shaded area of the image sensor LS and thus the size of the measured object. The shifting video voltage UT passes to the output of the summation circuit S only when there is a logic one at the output of the comparator, which corresponds to the shading of the image sensor LS. The fourth input 30 of the summation circuit S is supplied with voltage from the blocking circuit BO. This circuit is adjusted by the blocking voltage of the distribution circuit DO. The blocking circuit BO provides at its output a voltage that blocks the summation circuit S so that it operates only in the area defined by the first blocking voltage UL1 and the second blocking voltage UL2. The excitation stage BS processes the voltage described above to a voltage level suitable for transmission over a distance of several meters to the evaluation microcomputer.

Na obr. 2 jsou znázorněny časové průběhy řídicího snímkového napětí Ux snímkového obvodu GX. posunovacího obrazového napějí UT. které vytváří řídící oscilátor RO. Dále je na obrázku znázorněno první a druhé blokovací napětí UL1 a UL2. která vymezuji přesně definované oblasti lineárního obrazového snímače LS a výstupní obrazové napětí UQ1 a U02 ze sudých a lichých fotocitlivých elementů snímače LS. Jako poslední je znázorněno výstupní obrazové impulsní napětí UO. které je na výstupu budícího stupně BS.FIG. 2 shows the timing patterns of the control frame voltage Ux of the GX frame circuit. the shifting image voltage UT. which creates a control oscillator RO. Next, the first and second blocking voltages UL1 and UL2 are shown in the figure. which delimits precisely defined regions of the linear image sensor LS and the output image voltage UQ1 and U02 from the even and odd photosensitive elements of the LS sensor. Last, the output video pulse voltage UO is shown. which is at the output of the excitation stage BS.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A contactless transverse meter consisting of a linear image sensor based on its integrated circuits is based on a series of photosensitive elements, on whose surface the measured object is projected, characterized in that the first control oscillator output (RO) is connected via the first excitation circuit (B1) to a first input (60) of a linear image sensor (LS) to which a second input (70) is connected via a second excitation circuit (B2) a control output (10) of a sensor circuit (GX) whose input is connected to a control oscillator (RO) ) wherein the voltage outputs (1-n) of the sensor circuit (GX) are connected to the inputs of the distribution circuit (DO), both outputs of which are connected to the inputs of the blocking circuit (BO) and to the inputs of the excitation stage (BS); the linear image sensor (LS) is connected to the first input of the first comparator (K1) via the first image signal amplifier (A1) the second input is connected to a first reference voltage source (UR1), the output of the first image comparator (K1) is connected to the first input (20) of the summation circuit (S), the second output of the linear image sensor (LS) is a second video signal amplifier (A2) connected to a first input of a second video signal comparator (K2) whose second input is connected to a second reference voltage source (UR2), the output of the second video signal comparator (K2) connected to a second input (30) the summation circuit (S), the third input (40) of which is connected to the first output of the control oscillator (RO) and the fourth input (50) to the output of the blocking circuit (BO); (BS), to which the control output (10) of the imaging circuit (GX) is connected, the outputs of the auxiliary pap (PS) being connected to the third and fourth inputs (80/90) of the linear image sensor (LS).