RU1789046C - Устройство дл измерени рассто ни - Google Patents

Abstract

Использование: в черной металлургии дл  измерени  толщины листов, диаметра труб, периметра и овальности сварных труб. Сущность изобретени : устройство содержит 1 источник света (1), 1 объектив (4), 1 координатно-чувствительный фотоприемник (5), 1 аналого-цифровой преобразователь (6), 1 блок определени  зоны изображени  (7), 1 индикатор (8), 1 блок управлени  (10), 1 блок умножени  (11) 2 блока суммировани  (12) и (14). 1 блок делени  (13). 2 ил.

Description

СО

с

Фиг.1

XI 00

ю

Ю

со

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, предназначено дл  измерени  рассто ни  до поверхности изделий и может быть использовано в черной металлургии дл  измерени  толщины листов , диаметра труб, периметра и овальности сварных и прокатных труб большого диаметра и т.п.

Известное устройство дл  измерени  рассто ни  содержит лазерный источник света, координатно-чувствительный фотоприемник с оптической системой, блок определени  рассто ни  и индикатор 1.

Наиболее близким по технической сущности и прин тым за прототип  вл етс  устройство дл  измерени  рассто ни , содержащее источник света, объектив, координатно-чувствительный фотоприемник, блок управлени , первый выход которого соединен со входом координатно-чувстви- тельного фотоприемника, блок определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника, и индикатор.

Причиной, преп тствующей получению требуемой точности измерени  рассто ни   вл етс  то, что в аналоге и прототипе измер емое рассто ние определ ют как координату (на координатно-чувствительном фотоприемнике) центра зарегистрированной фотоприемником зоны изображени  светового п тна, что справедливо лишь при абсолютно одинаковой чувствительности всех элементов, составл ющих фотоприемник- . При соблюдении этого услови  изображение центра светового п тна совпадает с координатой центра изображени . На практике же чувствительность отдельных элементов фотоприемника имеет значительный разброс, что приводит к следующему: при изменении рассто ни  происходит изменение уровн  видеосигнала как вследствие изменени  освещенности и воспри ти  освещени  п тна, так и в зависимости от того, на какой из конкретных элементов попадает проекци  светового п тна. В результате световое п тно фиксируетс  с неоднородным освещением, что вызывает неинформативное смещение как самой зоны, так и центра изображени . Кроме того, в реальных осветител х энергетический центр светового п тна не всегда совпадает с его геометрическим центром, что также вызывает неинформативное смещение центра изображени .

Наличие неинформативных смещений центра изображени  светового п тна вызывает нарушение функции перемещени  центра изображени  от собственного

перемещени  объекта, что снижает точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Поставленна 

цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  рассто ни , содержащее источник света, объектив, координатно-чувствительный фотоприемник, блок управлени , первый вход которого соединен со входом

координатно-чувствительного фотоприемника , блок определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника , и индикатор, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок умножени , первый блок суммировани  и блок делени , выход которого соединен со входом индикатора, и второй блок суммировани , первый вход которого соединен с выходом аналого-цифро- вого преобразовател , второй вход - с выходом блока определени  зоны изображени  светового п тна, а выход - со вторым входом блока делени , второй вход блока

умножени  соединен со вторым выходом блока управлени , а третий вход - с выходом блока определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника через аналого-цифровой преобразователь .

Введение в изобретение в указанной св зи аналого-цифрового преобразовател , блока умножени , двух блоков суммировани  и блока делени  позвол ет находить центр зоны изображени  светового п тна как центр распределени  сигналов его изображени  с координатой

40

X

2 XiUi 2 и,.

На фиг. 1 приведена примерна  эпюра сигналов зоны изображени  светового п тна , по сн юща  реакцию прототипа и предлагаемого изобретени  на мешающее воздействие одного и того же характера, и подтверждающа  возможность достижени  цели изобретени . На фиг. 2 приведена

структурна  схема устройства дл  измерени  рассто ний.

Рассмотрим реакцию прототипа и предлагаемого изобретени  на одно и то же ме- шающее воздействие, например на пропадание (аналогично и на по вление) в зоне изображени  сигнала от одного из элементов координатно-чувствительного фотоприемника .

Дл  нагл дности представим зону изображени  в виде ступенчатой функции с числом элементов , дискретностью 1 и приращением напр жени  ,1 (см. фиг. 1).

Центр изображени  и центр распределени  X будет соответствовать координате

Ц

Выпадение одного из элементов (на- пример заштрихованного) из зоны изображени  приведет к сдвигу центра изображени  в прототипе (ЦИ) на 0,5 шага дискретности расположени  фотоэлементов , и будет иметь значение (ЦЙ)1+4,5 т.е. погрешность составит 0,5 шага дискретности .

В предлагаемом же изобретении при выпадении этого же элемента координата X примет значение i+4,2, т.е. погрешность составит 0,2 шага дискретности (в 2,5 раза меньше, чем в прототипе).

Именно введение указанных элементов и их взаимосв зей позвол ют достичь технического результата, а именно - повыше- ние точности.

Устройство измерени  рассто ни  состоит из источника 1 света, измер ющего на поверхность контролируемого объекта 2 пучок 3 света (например лазерного), объектива

4. координатно-чувствительного фотоприемника 5,блока 6 управлени , первый вход которого соеинен со входом координатно- чувствительного фотоприемника 5, блока 7 определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника

5. индикатора 8, последовательно соединенных аналого-цифрового преобразовател  10, блока 11 умножени , первого блока 12, сум- мировани  и блока 13 делени , выход которого соединен с индикатором 8, второго блока 14 суммировани , первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател  10, второй вход с выходом блока 7 определени  зоны изображени  светового п тна, а выход - со вторым входом блока 13 делени , второй вход блока 11 умножени  соединен со вторым выходом блока б управлени , а третий вход - с выхо- дом блока 7 определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника 5 через аналого- цифровой преобразователь 10.

Изображение светового п тна от попадани  на поверхность объекта 2 луча 3 от источника 1 света через объектив 4 проецируетс  активной зоне координатно-чувствительного фотрприемника 5, который

опрашиваетс  блоком 6 управлени . Сигналы от каждого фотоэлемента фотоприемника 5 преобразуютс  аналого-цифровым преобразователем 10 и в цифровом виде попадают в блок 7 определени  зоны изображени , который выдел ет (фильтрует) границы зоны зафиксированного фотоприемником изображени  светового п тна. Информаци  о координатах границ зоны, текущих значени х Ui, а также номерах Х фотоэлементов фотоприемника 5 попадает на вход блока 11 умножени , который выполн ет операцию UrXi и выдает значени  этих произведений блоку 12 суммировани , который, в свою очередь, выполн ет операцию 2) UiXi. С выхода блока 12 суммирова0

ни  указанный результат поступает на вход блока 13 делени  (значение числител ). .Одновременно второй блок 14 суммировани  осуществл ет сложение всех текущих значений Uj в выделенных границах зоны и передает значение суммы 2, Uj на второй вход

о

блока 13 делени  (значение знаменател ). Блок 13 делени  выполн ет операцию

I UiX

I

п

I и

-- --- л Ч

Частное X от делени  представл ет собой координату центра распределени  и соответствует рассто нию до объекта, которое регистрируетс  индикатором 8.

Конструкци  устройства дл  измерени  рассто ни  позвол ет по сравнению с существующими резко снизить вли ние неинформативных воздействий и существенно повысить точность измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  рассто ни , содержащее источник света, координатно- чувствительный фотоприемник, блок управлени , первый выход которого соединен с входом координатно-чувствительного фотоприемника , блок определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом координатно-чувствительного фотоприемника, и индикатор, о т- личающеес  тем. что, с целью повышени  точности в него введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок умножени , первый блок суммировани  и блок делени , выход которого соединен с входом индикатора, и второй блок суммировани , первый вход которого соединен с выходом аналого-цифро- вого преобразовател  второй вход-с выходом блока определени  зоны изображени  светового п тна, а выход- с вторым входом блока делени , второй вход блока умножени  соединен с вторым выходом блока управлени , а третий вход - с выходом блока определени  зоны изображени  светового п тна, вход которого соединен с выходом ко- ординатно-чувствительного фотоприемника через аналого-цифровой преобразователь.

   Фи2.1