HU202314B

HU202314B - Gauge tester of laser

Info

Publication number: HU202314B
Application number: HU881720A
Authority: HU
Inventors: Gyoergy Akos; Gyoergy Balogh; Csongor Hegedues; Istvan Hejjas; Gabor Sass
Original assignee: Miki Merestechnikai Fejlesztoe
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1991-02-28
Also published as: HUT49703A

Abstract

A találmány tárgya lézeres méretellenőrző készülék elsősorban hengeres tárgyak, mint pl. rudak, csövek, tengelyek, kábelek stb. külső átmérőjének méréséhez és ellenőrzéséhez. A találmány szerinti lézeres méretellenőrző készülék tartalmaz lézert (1), forgó poligontükrös sugáreltérítőt (2), pásztázó gyűjtőoptikát (3), a mérendő munkadarab (4) mögött elhelyezkedő kalibrált ablakot (5), gyűjtőlencsét (6) és fényérzékelőt. Ez utóbbi villamos kimenete jelformálón (8) keresztül jelszintváltozás számláló (9) bemenetéhez és ütemgenerátoros (11) meghajtású időszámláló (12) indító bemenetéhez van kapcsolva. A készülékben lévő tárolóregiszter (13) adatbemenetéhez az időszámláló (12) kimenete, vezérlő bemenetéhez a jelszintváltozás számláló (9) kimenete, kimenetéhez pedig aritmetikai egység (14) van csatolva, amely utóbbi kimenete egyben a készülék adatkimenetét alkotja. A találmány szerinti megoldásban a pásztázó gyűjtőoptika (3) kizárólag szférikus lencsékből van összeépítve és az aritmetikai egységhez (14) a pásztázó gyűjtőoptika (3) nemlineáris eltérítési jelleggörbéjét táblázatosán tartalmazó fix tartalmú memória (15) van kapcsolva. A találmány szerinti méretellenőrző készülék előnyös változata tartalmaz még késleltető áramkört (10), amelynek indító bemenete a jelformáid (8) kimeneté- hez, kimenetc pedig egyrészt a jelszintváltozás számláló (9) és időszámláló (12) törlő bemenetelhez, másrészt az aritmetikai egység (14) indító bemenetéhez van hozzákapcsolva. ( 1. ábra) A leírás terjedelme: 4 oldal, 1 rajz 1 HU 202 314 B -1-Field of the Invention The present invention relates to a laser size control device, in particular cylindrical objects, such as cylindrical objects, e.g. rods, tubes, shafts, cables, etc. for measuring and checking the outer diameter of the machine. The laser size control device according to the invention comprises a laser (1), a rotating polygon mirror (2), a scanning collector optic (3), a calibrated window (5) behind the workpiece (4) to be measured, a collecting lens (6) and a light sensor. The latter has an electrical output via a signal generator (8) connected to an input level counter (9) input and a timer (11) driven timer (12) starter input. The output of the time register (12), the control input of the timer (12) and the output of the signal level counter (9) are connected to the data input of the storage register (13) in the device, the output of which is an arithmetic unit (14), the output of which also forms the data output of the device. According to the present invention, the scanning collector optic (3) is assembled exclusively from spherical lenses, and the arithmetic unit (14) is connected to a fixed content memory (15) containing a nonlinear deflection curve of the scanning collector optic (3). A preferred embodiment of the size control device according to the invention further comprises a delay circuit (10), the starter input of which is the output of the signal form (8), and the output of both the signal change counter (9) and the time counter (12), and the arithmetic unit (14). ) is connected to the starter input. (Figure 1) Scope of the description: 4 pages, 1 drawing 1 EN 202 314 B -1-

Description

A találmány tárgya lézeres méretellenőrző készülék elsősorban hengeres tárgyak, mint pl. rudak, csövek, tengelyek, kábelek stb. külső átmérőjének méréséhez és ellenőrzéséhez.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a laser size control device, in particular to cylindrical objects such as cylindrical objects. rods, pipes, shafts, cables, etc. for measuring and checking the outside diameter.

A különféle ipari technológiák műszerezésében és automatizálásában egyre nagyobb szerepet kapnak az érintésmentes, optikai elven működő mérőeszközök. Az érintés nélküli mérési módszer különösen fontos az automatizált precíziós méretellenőrzéseknél, ahol a mikrodeformációk elkerülése érdekében zérus mérőnyomás kívánatos. Ugyancsak nélkülözhetetlen az ilyen jellegű mérés az olyan technológiai gyártósorokon, ahol a munkadarab mérés közben mozog vagy forog, s ráadásul esetleg még magas hőmérsékletű is, s emiatt annak fizikai érintése nem kívánatos.Non-contact optical instruments are increasingly used in instrumentation and automation in various industrial technologies. The non-contact measurement method is particularly important for automated precision dimensional checks, where zero measurement pressure is desirable to avoid micro-deformations. This type of measurement is also indispensable in technology production lines where the workpiece moves or rotates during measurement, and possibly even at high temperatures, and therefore physical contact is not desired.

Munkadarabok átmérőjének érintésmentes mérésére többféle optikai módszer ismeretes. Az iparban a legelterjedtebb ezek közül a pásztázó lézersugaras módszer, mivel ezzel érhető el a legnagyobb felbontóképesség és a működési sebessége is igen jelentős.There are various optical methods for non-contact measurement of workpiece diameter. The most widely used in the industry is the laser scanning method, because it achieves the highest resolution and very high operating speed.

A pásztázó lézersugaras méretellenőrző készülékben egy lézer fényét általában egy gyűjtőoptika fókuszában elhelyezkedő, elforduló tükörrel eltérítik, s a gyűjtőoptikára vetítik, amely utóbbi az elforduló lézersugárból egy önmagával párhuzamosan elmozduló sugarat állít elő. E sugárral a mérendő munkadarabot a tükör megfelelő mozgatásával ismételten végigpásztázzák, miközben a mögé helyezett fényérzékelővel figyelik, hogy a pásztázó sugarat a munkadarab mikor takatja el, ill. hogy mögüle a pásztázó sugár mikor bukkan újra elő. így a belépő és kilépő kontúrpontok helyzetkülönbsége adja a kívánt méretet. Ezek meghatározásához természetesen ismerni kell a pásztázó sugár térbeli pozícióját a kontúrpontoknál. A feladatot megnehezíti, hogy közönséges szférikus lencsékből összeépített gyűjlőoptika esetén a pásztázó sugár elmozdulása nem arányos az eltérítő tükör szögelfordulásával, hanem annak nemlineáris függvénye. Elméletileg tökéletes lencsékből álló gyűjtőoptika esetén ezen nemlinearilás tanges függvénynyel írható le. Valóságos szférikus lencsék esetében ezen tangens függvényre még a lencsetorzításokból eredő további nemlineáris komponensek is szuperponálódnak.In a scanning laser beam size monitor, the light of a laser is generally deflected by a rotating mirror located in the focus of a collecting optic and projected onto a collecting optic, which produces a beam moving parallel to itself from the rotating laser beam. With this beam, the workpiece to be measured is repeatedly scanned by moving the mirror properly, while the light sensor behind it monitors when the workpiece is obstructed or blocked by the workpiece. to see when the scanning beam appears behind it. Thus, the difference in position between the inlet and outlet contour points gives the desired dimension. Of course, to determine these, you need to know the spatial position of the scanning beam at the contour points. The task is complicated by the fact that, in the case of collector optics constructed from ordinary spherical lenses, the displacement of the scanning beam is not proportional to the angular rotation of the deflection mirror, but its non-linear function. In the case of theoretically perfect lens optics, this nonlinear tangent function can be described. In the case of real spherical lenses, even other nonlinear components resulting from lens distortion are superimposed on this tangent function.

A pásztázó sugár térbeli pozíciójának nyomon követésére s ezzel a munkadarab-kontúrpontok helyzetének azonosítására több ismert megoldás van, s ezek két fő csoportba sorolhatók.There are several known solutions for tracking the spatial position of a scanning beam and thereby identifying the position of workpiece contour points, which can be classified into two main groups.

Az ismert megoldások egyik fő csoportjánál a pásztázó sugarat féligáteresztő tükörrel kétfelé csatolják, s így létrehoznak egy második, ún. referenciasugarat, amelynek mindekori mozgása a fő pásztázó sugárral azonos. A referenciasugarat optikai rácson vezetik végig, amely utóbbi mögött egy vagy több fényérzékelő helyezkedik el. A sugár mindekori térbeli helyzetét a rácsvonalak között áthaladó fényimpulzusok számlálásával, sűrűbb rács esetén pedig a rajta keletkező diffrakciós fényimpulzusok számlálásával azonosítják. A módszer tökéletesített változata találtató a HU 183 942 lajstromszámú (magyar) szabadalmi leírásban. Ez utóbbi megoldásnál a szomszédos rácsvonalak közötti töredék vonalszélességnyi elmozdulásokat időinterpoláció segítségével számítja ki a mérőkészülékbe beépített processzor. A referenciasugaras megoldások előnye, hogy a pásztázósugár sebességíngadozása a mérési pontosságot gyakorlatilag nem befolyásolja, így a készülékben olcsó és igénytelen gyűjtőoptika és sugáreltérítő alkal2 mazható. Hátránya ugyanakkor ezen megoldásoknak az, hogy a referencia fényút miatt járulékos optikai és elektronikus elemekre van szükség, ami növeli a készülék geometriai terjedelmét és bizonyos mérvű többletköltséget is okoz.In one of the major groups of known solutions, the scanning beam is coupled to each other by a semi-transparent mirror, thereby creating a second, so-called "beam". a reference beam having the same movement as the main scanning beam. The reference beam is guided through an optical grid, behind which one or more light sensors are located. The current spatial position of the beam is identified by counting the light pulses passing through the grid lines and, in the case of a denser grid, by counting the diffraction light pulses generated on it. An improved version of the method is found in Hungarian Patent Application No. HU 183 942. In the latter solution, the fractional line-width displacements between adjacent grid lines are computed by a time-interpolated processor embedded in the meter. The advantage of the reference beam solutions is that the scanning angles of the scanning beam have practically no influence on the measuring accuracy, so that the device can be equipped with cheap and undemanding optics and deflector. However, the drawback of these solutions is that the reference light path requires additional optical and electronic elements, which increases the geometry of the device and causes some additional costs.

Az ismert megoldások másik fő csoportja a pásztázási sebesség stabilizálására épül. Ezért stabilizált fordulatszámú poligontükrös sugáreltérítőt alkalmaznak, továbbá a gyűjtőoptika olyan, nemszférikus lencsékből álló linearizált optika - ún. F-θ optika -. amely biztosítja, hog a sugáreltérítő tükör elfordulási szöge és a pásztázó sugár elmozdulási távolsága közötti kapcsolat szigorúan lineáris legyen. így a pásztázósugár elmozdulásának, ill. pillanatnyi térbeli pozíciójának azonosítása akár az elmozdulási idő mérése útján, akár a sugáreltérítő tükör tengelyéről nyerhető szögelfordulás-jel alapján lehetséges. Ismeretes ezen módszer olyan változata is, amelynél a mérendő munkadarab mögött egy annál nagyobb méretű, etalonként szolgáló kalibrált ablakot helyeznek el és a pásztázás során - egy ütemgenerátor órajeleinek számlálásával - mérik egyrészt az etalon ablak két széle közötti pásztázási időtartamot, másrészt a munkadarab két kontúrja közötti pásztázási időtartamot. Az etalon ismeretében a keresett méretet aránypárral számítja ki a készülékbe beépített processzor. Ezzel a módszerrel számottevően enyhíthető a sugáreltérítő tükör hosszú idejű fordulatszám stabilitására vonatkozó követelmény. Az F-θ optikát alkalmazó egy fényutas megoldások előnye, hogy a készülék súlya és terjedelme kicsi, mérési pontossága, felbontóképessége és működési sebessége pedig igen nagy lehet E megoldások hátránya viszont az, hogy az F-θ optika előállítása nagyon költséges és olyan magas szintű technológiát igényel, amely a legfejlettebb ipari országokban is nehezen hozzáférhető. így az ilyen készülékek hazai előállítása - ha egyáltalán keresztülvihető - csak magas konvertibilis import ráfordítással volna lehetséges.Another major group of known solutions is based on stabilizing the scan speed. Therefore, polygon reflectors with a stabilized speed are used, and collecting optics are linearized optics consisting of non-spherical lenses. F-θ Optics -. which ensures that the relationship between the angle of rotation of the deflector mirror and the distance of the beam of the scanning beam is strictly linear. Thus, the movement of the scanning beam or it is possible to identify its current spatial position either by measuring the displacement time or by taking an angular rotation signal from the axis of the deflection mirror. A variant of this method is known in which a larger calibrated window serving as a reference is placed behind the workpiece and, during scanning, counting the scanning time between the two edges of the reference window and counting the contours of the workpiece scan time. Knowing the benchmark, the size you are looking for is calculated by the ratio processor built into the device. By this method, the requirement for long-term stability of the deflection mirror can be significantly reduced. The advantage of one-way solutions using F-θ optics is that the weight and volume of the device are small and the measurement accuracy, resolution and operating speed can be very high. The disadvantages of these solutions, however, are that the production of F-θ optics is very expensive and which is difficult to access even in the most developed industrial countries. Thus, domestic production of such devices, if at all possible, would only be possible with high convertible import costs.

Találmányunk célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése. Célunk olyan pásztázó lézersugaras mérőkészülék megvalósítása, amely nem tartalmaz sem referencia fényutat, sem F-θ optikát, de mérési sebessége és felbontóképessége legalább akkora, mint amit a referencia-fényutas megoldásokkal el lehet érni.The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the known solutions. Our aim is to provide a scanning laser beam measuring device that does not contain either a reference light path or F-θ optics, but has a measurement speed and resolution at least as high as can be achieved with reference light path solutions.

Találmányunk alapja az a felismerés, amely szerint ez a célkitűzés úgy érhető el, hogy az egy fényutas, kalibrált etalon-ablakos megoldásokban F-θ optika helyett közönséges szférikus lencsékből álló optikát alkalmazunk, ennek nemlineáris jelleggörbéjét fix tartalmú memóriában rögzítjük, s ez utóbbit a készülék aritmetikai egységéhez, azaz processzoréhoz kapcsoljuk, miáltal a nemlineáris torzítás hatása korrekcióba vehető.The present invention is based on the discovery that this object can be achieved by employing ordinary spherical lenses instead of F-θ optics in a one-way calibrated standard window solution, the non-linear characteristic of which is recorded in a fixed content memory. to its arithmetic unit, that is, its processor, so that the effect of non-linear distortion can be corrected.

Találmányunk tárgya tehát olyan lézeres méretellenőrző készülék, amely tartalmaz lézert, forgó poligontükrös sugáreltérítőt, pásztázó gyűjtőoptikát, továbbá a mérendő munkadarab mögött elhelyezkedő kalibrált ablakot, gyűjtőlencsét és fényérzékelőt. Ez utóbbi villamos kimenete jelformálón keresztül jelszintváltozás számláló bemenetéhez, valamint ütemgenerátoros meghajtású időszámláló indító bemenetéhez kapcsolódik. A készülék tartalmaz még tárolóregisztert, amelynek adatbemenetéhez az időszámláló kimenete, vezérlő bemenetéhez a jelszintváltozás számláló kimenete, kimenetéhez pedig aritmetikai egység van kapcsolva, amely utóbbi kimenete képezi a készülék adatkimenetétThus, the present invention relates to a laser size control device comprising a laser, a rotating polygon reflector, a scanning optic, and a calibrated window, a collecting lens and a light sensor located behind the workpiece to be measured. The electrical output of the latter is connected via a signal generator to the input of a signal level change counter and to the start input of a clock generator driven time counter. The device further comprises a storage register, the data input of which is the time counter output, the control input the signal level change output and the output of which is an arithmetic unit, the latter output of which is the data output of the device.

A találmány lényege abban van, hogy a pásztázóThe essence of the invention is that the scanner

HU 202 314 Β gyűjtőoptika kizárólag szférikus lencsékből van öszszeépítve és az aritmetikai egységhez a pásztázó gyűjtőoptika nemlineáris eltérítési jelleggörbéjét táblázatosán tartalmazó fix tartalmú memória van hozzákapcsolva.EN 202 314 Β Collector optics are constructed entirely of spherical lenses and are connected to the arithmetic unit with a fixed amount of memory containing a table of nonlinear deflection characteristics of the scanning optics.

A találmány példakénti megvalósítását rajz alapján ismertetjük. A rajzon azAn exemplary embodiment of the present invention will be described by way of illustration. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti lézeres méretellenőrző készülék optikai-elektronikus elrendezési vázlatát szemlélteti.Figure 1 illustrates an optical-electronic layout diagram of a laser size control device according to the invention.

Az 1. ábrán az 1 lézer sugárzási irányában 2 forgó poligontükrös sugáreltérítő, ez utóbbi reflexiós irányában pedig rendre 3 pásztázó gyűjtőoptika, 4 munkadarab, 5 kalibrált ablak, 6 gyűjtőlencse és 7 fényérzékelő található. A 7 fényérzékelő villamos kimenete 8 jelformálón keresztül 9 jelszintváltozás számláló bemenetéhez, 10 késleltető áramkör indító bemenetéhez és 12 időszámláló indító bemenetéhez van kapcsolva. A 12 időszámláló adatkimenete a 13 tárolóregiszter adatbemenetéhez, ez utóbbi adatkimenete pedig a 14 aritmetikai egység adatbemenctéhez csatolódik. A 14 aritmetikai egységhez 15 fix tartalmú memória van hozzákapcsolva. A 9 jelszintváltozás számláló kimenete a 13 tárolóregiszter vezérlő bemenetéhez kapcsolódik. A 10 késleltető áramkör kimenetéhez a 9 jelszintváltozás számláló törlő bemenete, a 12 időszámláló törlőbemenete és a 14 aritmetikai egység indító bemente csatlakozik. A 14 aritmetikai egység kimenete képezi a teljes elrendezés kimenetét.Fig. 1 shows a rotating polygon reflector 2 in the radiation direction of the laser 1 and a scanning optic 3 in the latter direction, a workpiece 4, a calibrated window 5, a collecting lens 6 and a light sensor 7 respectively. The electrical output of the light sensor 7 is coupled via a signal generator 8 to a signal level change input 9, a delay input 10, and a timer 12 input. The data output of the time counter 12 is coupled to the data input of the storage register 13 and the data output of the latter to the data input of the arithmetic unit 14. A fixed content memory 15 is associated with the arithmetic unit 14. The output of the signal level change counter 9 is connected to the control input of the storage register 13. The output of the delay circuit 10 is connected to the signal level change reset input 9, the time counter 12 reset input and the arithmetic unit 14 start input. The output of the arithmetic unit 14 is the output of the entire arrangement.

Az ábrán látható méretellenőrző készülék működése a következő:The operation of the size control shown in the figure is as follows:

A 2 forgó poligontükrös sugáreltérítő egyenletes szögsebességgel forog, s ennek során az egymást követő tükörlapok az 1 lézer fényét a 3 pásztázó gyűjtőoptikára vetítve, azt ismételten végigpászlázták. A 3 pásztázó gyűjtőoptika a lézersugarat önmagával párhuzamosan elmozduló sugárra alakítja, amely itt felülről lefelé mozog. Két egymást követő pásztázás között a 7 fényérzékelőre nem jut fény, így az a 8 jelformálón keresztül „sötét” jelszintet továbbít a 9 jelszintváltozás számláló felé. A 8 jelformáló szerepe az, hogy a 7 fényérzékelő jeléből határozott jelmeredekségű kétállapotú digitális jelet képezzen, így 8 jelformáiéként legcélszerűbb egy ún. Schmidt-trigger áramkört alkalmazni. Amikor a soron következő tüköroldalról reflektált fény a 3 pásztázó gyűjtőoptikán keresztül éppen eléri az 5 kalibrált ablak felső szélét, akkora 7 fényérzékelő jele „világos” szintre vált, melynek hatására a 8 jelformáié felfutó jelszintváltozást továbbít a 9 jelszintváltozás számláló és a 12 időszámláló felé. Ennek következtében a 9 jelszintváltozás számláló beszámlálja az első felfutó jelváltozást, a korábban alaphelyzetben veszteglő 12 időszámláló pedig megindul és elkezdi számlálni a 11 ütemgenerátor órajel-impulzusait. Ezután a pásztázó sugár tovább halad lefelé és így eléri a 4 munkadarab felső kontúrját, így a 7 fényérzékelő és 8 jelformáló ismét „sötét” jelszintre vált. Ez a 12 időszámláló működését nem befolyásolja, a 9 jelszintváltozás számláló viszont beszámlálja az első lefutó jelváltozást és vezérlőparancsot küld a 13 tárolóregiszter felé, hogy tárolja el az első lefutó jelváltozáshoz tartozó N_t számértéket a 12 időszámlálóból. A pásztázó sugár további haladása során eléri a 4 munkadarab alsó kontúrját, amire a 7 fényérzékelő és 8 jelformáié segítségével a 9 jelszintváltozás számláló beszámlálja a második felfutó jel változást és vezérli a 13 tárolóregisztert az ehhez tartozó N₂ számérték tárolására. Ha a pásztázó sugár végül eléri az 5 kalibrált ablak alsó szélét, a fentihez hasonló módon megtörténik a második lefutó jelváltozás beszámlálása a 9 jelszintváltozás számlálóba és az ehhez tartozó N₃ számérték rögzítése a 13 tárolóregiszterben. Ezt az információt érzékeli a 14 aritmetikai egység, mely most megkezdi az eredmény kiértékelését. Ennek során először kiszámítja a 4 munkadarab felső és alsó kontúrjához tartozó hányadosokat, majd kiolvassa a 15 fix tartalmú memóriában tárolt táblázatból az ezekhez tartozóThe rotating polygonal reflector 2 rotates at a constant angular velocity, during which successive mirrors are repeatedly scanned through the laser light 1 onto the scanning optics 3. The scanning optic 3 converts the laser beam into a beam moving parallel to itself and moving here from top to bottom. No light is transmitted to the light sensor 7 between two successive scans, thereby transmitting a "dark" signal level through the signal generator 8 to the signal level change counter 9. The function of the signal generator 8 is to form a definite binary digital signal from the signal of the light detector 7. Use a Schmidt-trigger circuit. When the light reflected from the next mirror side reaches the upper edge of the calibrated window 5 through the scanning optic 3, the light sensor signal 7 changes to a "clear" level, causing the signal waveform 8 to transmit to the signal change counter 9 and time counter 12. As a result, the signal level change counter 9 counts the first rising signal change, and the previously idle time counter 12 starts and starts counting the clock pulses of the clock generator 11. Thereafter, the scanning beam advances further down, thus reaching the upper contour of the workpiece 4, so that the light sensor 7 and the signal former 8 again return to the "dark" signal level. This does not affect the operation of the time counter 12, but the signal level change counter 9 counts the first falling signal change and sends a control command to the storage register 13 to store the numerical value N _t associated with the first falling signal change from the time counter 12. As the scanning beam proceeds further, it reaches the lower contour of the workpiece 4, which, by means of the light sensor 7 and the waveforms 8, counts the second rise signal and controls the storage register 13 to store the corresponding numerical value N ₂ . When the scanning beam finally reaches the bottom edge of the calibrated window 5, a second downstream signal change is counted in the same way as above, and the corresponding N ₃ numerical value is recorded in the storage register 13. This information is sensed by the arithmetic unit 14, which now begins to evaluate the result. First, it calculates the quotients for the upper and lower contours of the workpiece, and then reads from the table stored in the fixed-content memory 15

K, = f(X,) és K₂ = f(X2) kontúr-koordinátákat A 4 munkadarab keresett D átmérője, ill. mérete ezek különsége, azaz:K, = f (X,) and K ₂ = f (X2). The required diameter D of workpiece 4, respectively. size of these differences, ie:

D = K₂-K,D = K ₂ -K,

A művelet végén a 9 jelszintváltozás számlálót, a 12 időszámlálót és a 13 tárolóregisztert ismét alaphelyzetbe kell állítani, hogy a rendszer képes legyen a soron következő pásztázás jeleinek feldolgozására. Ez történhet pl. a 14 aritmetikai egység által kibocsátott általános RÉSÉT paranccsal, megfelelően beállított időzítésekkel, vagy a digitális technikában szokásos egyéb ismert módszerek alkalmazásával.At the end of the operation, the signal level change counter 9, the time counter 12 and the storage register 13 must be reset to allow the system to process the signals of the next scan. This can happen eg. using the generic SLIP command issued by the 14 arithmetic units, with well-timed controls, or other known techniques known in the art of digital technology.

A rendszer ismételt alaphelyzetbe állítása és a 14 aritmetikai egység szinkronizált indítása igen előnyösen oldható meg az eddig még nem ismertetett, opcionálisan beiktatható 10 késleltető áramkör segítségével. Ennek előnyös szerepe abban áll, hogy lehetővé teszi a készülék működésének stabilizálását akkor is, ha egy-egy pásztázási cikluson belül kettőnél több fel- és lefutó jelszintváltozással kell számolni. Ilyen eset fordulhat elő pl. üreges 4 munkadarab mérésénél, vagy pedig az 5 kalibrált ablak széle között még elférő két vagy több 4 munkadarab egyidejű mérésénél stb. Ilyen esetben a 2 forgó poligontükrös sugáreltérítő és a 3 pásztázó gyűjtőoptika paramétereit úgy keli megválasztani, hogy két egymást követő pásztázás között a „sötét” jelszintű szünet időtartama nagyobb legyen, mint az 5 kalibrált ablak felső és alsó széle közötti teljes pásztázási időtartam. A 10 késleltető áramkör késleltetését pedig úgy kell beálltam, hogy az nagyobb legyen, mint a pásztázási idő, de kisebb, mint a menetidő. A 10 késleltető áramkör akkor kezdi meg a késleltetést, ha bemenetén a „világos” jelszint „sötétre” vált, vagyis lefutó jelszintváltozást kap, újabb „világos” jelszint viszont ismételten alaphelyzetbe viszi. 10 késleltető áramkörként közönséges monostabil multivibrátor is alkalmazható, de előnyösebb ezt olyan további időszámlálóként megvalósítani, amely a 11 ütemgenerátor megfelelő számú órajele alapján valósítja meg a szükséges időkésleltetést. Mint a fentiekből látható, a 10 késleltető áramkör időzítése csak a pásztázás befejezése után, az azt követő szünet vége felé tud lejárni, s ekkor a kimenetén megjelenő impulzus egyrészt törli és alaphelyzetbe állítja a 9 jelszintváltozás számlálót és a 12 időszámlálót, másrészt megindítja a 14The resetting of the system and the synchronized start of the arithmetic unit 14 can be very advantageously accomplished by means of an optional delay circuit 10, which has not been described previously. This has the advantage of allowing the device to be stabilized even if more than two up and down signal level changes are to be expected per scan cycle. This may be the case, for example. for measuring a hollow workpiece 4, or for simultaneously measuring two or more workpieces 4 that still fit between the edges of the calibrated window 5, etc. In this case, the parameters of the rotating polygon reflector 2 and the scanning optics 3 must be selected such that the duration of the "dark" pause between two successive scans is greater than the total scan time between the upper and lower edges of the calibrated window. And the delay of the delay circuit 10 should be set to be greater than the scan time but less than the travel time. The delay circuit 10 initiates the delay when the input light level changes to "dark", that is, it receives a downward signal level change, but again resets the "light" level. An ordinary monostable multivibrator can be used as the delay circuit 10, but it is more preferred to implement this as an additional time counter which provides the required time delay based on a sufficient number of clock times of the clock generator 11. As shown above, the timing of the delay circuit 10 can only expire towards the end of the subsequent pause after the scan is complete, at which point the pulse on its output clears and resets the signal level change counter 9 and the time counter 12 on the other hand.

HU 202 314 Β aritmetikai egységet az eredmény kiértékelésére. Ez utóbbi először kiolvassa és ezzel egyben törli is a 13 tárolóregiszter tartalmát, majd a 15 fix tartalmú memóriában található táblázat segítségével a már fentebb leírt módon kiszámítja a pásztázás során előfordult kontúrpontok koordinátáit A 13 tárolóregiszter kapacitását természetesen úgy kell megválasztani, hogy az képes legyen a várható számú konturponthoz tartozó N_lt N₂... stb. számértékek tárolására. A 14 aritmetikai egység számára így az eredmény kiértékeléséhez rendelkezésre áll a soron következő pásztázás teljes időtartama, valamint az azt követő késleltetési idő is, csak az a fontos, hogy a számításokat a 10 késleltető áramkörtől érkező következő indítóimpulzus megérkezése előtt befejezze.EN 202 314 Β arithmetic unit to evaluate the result. The former first reads and deletes the contents of the storage register 13 and then calculates the coordinates of the contour points that occurred during the scan using the table in the fixed-content memory 15 The storage register 13 must of course be selected so that it can be expected contour points N _lt N ₂ ... etc. to store numeric values. Thus, for the arithmetic unit 14, the total scan time and subsequent delay time are available for evaluating the result, but it is only important to complete the calculations before the next start pulse from the delay circuit 10 arrives.

Atalálmány szerinti megoldás előnye, hogy szükségtelenné teszi mind a helyigényes referencia fenyutat, mind pedig a költséges és nehezen előállítható Foptika alkalmazását, így azonos mérési teljesítmény és felbontóképesség esetén mindkét előző megoldáshoz képest olcsóbb és a referencia fényutas megoldásnál kisebb helyigényű. Ezen előnyök ára az, hogy a 14 aritmetikai egységre háruló számítási műveletek mennyisége valamelyest megnő, ezért a mérési sebesség ill. teljesítőképesség nem fokozható olyan mértékben, mint az F-θ optikával felszerelt készülékeknél. Ennek ellenére a készülék rendkívül gazdaságosan alkalmazható minden olyan esetben, ahol a mérési sebesség iránti követelmény nem szélsőségesen magas, márpedig az ipari alkalmazások többségére ez a követelmény teljesül.The advantage of the present invention is that it eliminates the need for both a space-consuming reference span and a costly and difficult-to-produce Foptics, thus providing less power and space compared to both previous solutions with the same measurement power and resolution. The price of these advantages is that the amount of computation per unit of arithmetic unit 14 is slightly increased, therefore the measuring speed or the measurement speed is lower. performance cannot be increased to the same extent as with F-θ optics. However, the device can be used very economically in all cases where the measurement speed requirement is not extremely high, which is the requirement for most industrial applications.

Claims

PATENT CLAIMS

A laser size control device comprising a laser (1) followed by a rotating polygonal reflector (2) and a scanning optic (3), and a calibrated window (5), a collecting lens (6) and a light sensor (4) located behind the workpiece (4). 7), the electrical output of which is coupled via a signal generator (8) to the input of a signal level change counter (9) and to the start input of a timer (12) connected to a clock generator (11) and further comprising a storage register (13) ), the output of the signal level change counter (9) is connected to its control input, the output of which is the data output of the device, characterized in that the scanning optics (3) are constructed exclusively from spherical lenses and the arithmetic unit ( 14) scanning optics ( 3) a fixed content memory (15) having a tabular nonlinear deflection characteristic is connected.

A laser size control device according to claim 1, further comprising a delay circuit (10), e.g. preferably, it is configured as an additional time counter coupled to the clock generator (11) and whose start input is connected to the output of the signal form (8) and the output of the delay circuit (10) to the signal change counter (9) and time counter (12) is connected to the start input of unit (14).