RU2031361C1

RU2031361C1 - Photoelectric device for measuring linear sizes

Info

Publication number: RU2031361C1
Authority: RU
Inventors: Ибрагим Аганур оглы Бахшиев; Александр Львович Койфман; Махмуд Мухтар оглы Муршудли; Ислам Баба оглы Юсифов
Original assignee: Опытный завод "Селен" Института физики АН Азербайджанской Республики
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has light flow source connected in series with optical system 2, discrete photodetector 3 formed by N elements, the first AND gate 4, the second and the third AND gates 5 and 6, the fourth AND gate 7, OR gate 8, counter 9, indicator 10, additional element 11 which forms measuring racks together with photodetector 3. The length of the rack is equal to d. The units are disposed along the measurement axis in such a manner that distance between element 11 and element 17 is equal to half length of measurement rack 16 (d/2), RS flip-flop 12, the first and the second capacitors 12 and 13, N-1 capacitors 15. Additional element 11 is disposed at start point of the rack and element 17 is disposed at the center of the measurement rack firmly. At initial condition all the elements of measurement rack 16 are illuminated by light flux and voltage of logic "zero" corresponds to them, logic "unit' corresponds to darkened ones. Code of value of half length d/2 of measurement rack 16 is brought to adjusting inputs D1. ..DD1 ... D_n of counter 9. Article under test moves along the measurement rack 16 from the side of additional element 11 and darkens it with the first one. Voltage at the element arises till achieving logic "1" by jump and then enters the second input of the first AND gate 4 and then to input of reject of counter 9 and the second control input of RS flip-flop 12 through capacitor 14 in form of positive pulse. In this case output of counter 9 and readings of indicator 10 are set to zero, and output of RS flip-flop 12 is set to logic "1" condition correspondingly. After that operation of the device depends on size of the article. EFFECT: improved precision of measurement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технологическом процессе для автоматического контроля изделий при их перемещении по конвейеру от одной операционной позиции к другой. The invention relates to measuring equipment and can be used in the process for automatic control of products when they are moving along the conveyor from one operating position to another.

Известно устройство для измерения линейных размеров [1], содержащее источник светового потока, оптическую систему, дискретный фотоприемник, состоящий из N дискретов, схему обработки. A device for measuring linear dimensions [1], containing a source of light flux, an optical system, a discrete photodetector consisting of N samples, a processing circuit.

Недостатком этого устройства является небольшой предел измерения. The disadvantage of this device is the small measurement limit.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения диаметра изделий [2], содержащее источник светового потока, оптическую систему, дискретный фотоприемник, состоящий из 2 N дискретов, схему обработки и управления. The closest in technical essence to the invention is the selected device as a prototype for measuring the diameter of products [2], containing a light source, an optical system, a discrete photodetector consisting of 2 N discrete, processing and control circuit.

Недостатком этого устройства является небольшой предел измерения и низкая надежность, обусловленная наличием большого количества дискретов и функциональных узлов. The disadvantage of this device is the small measurement limit and low reliability due to the presence of a large number of discrete units and functional units.

Целью изобретения является расширение предела измерения и повышение надежности устройства за счет упрощения схемы. The aim of the invention is to expand the limit of measurement and increase the reliability of the device by simplifying the circuit.

Это достигается тем, что в фотоэлектрическое устройство измерения линейных размеров, содержащее последовательно установленные источник светового потока и оптическую систему для переноса теневого изображения изделия в плоскость анализа, дискретный фотоприемник, установленный в плоскости анализа и состоящий из N дискретов, расположенных вдоль оси измерения на расстоянии друг от друга, равном цене деления устройства, первый элемент И, второй элемент И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, третий элемент И, первый вход которого подключен к первому входу первого элемента И, четвертый элемент И, первый вход которого подключен к второму входу второго элемента И, второй вход - к выходу третьего элемента И, элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И, второй вход - к выходу четвертого элемента И, счетчик, вход прямого счета которого подключен к выходу элемента ИЛИ, индикатор, вход которого подключен к выходу счетчика, введены RS-триггер, первый управляющий вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй управляющий вход - к входу сброса счетчика, а выход - к второму входу третьего элемента И, первый конденсатор, включенный между выходом первого элемента И и входом записи счетчика, второй конденсатор, включенный между входом сброса счетчика и вторым входом первого элемента И, N-1 конденсаторов, каждый из которых одним концом подключен к второму входу второго элемента И, дополнительный дискрет, который подключен к второму входу первого элемента И, образует с фотоприемником измерительную линейку и расположен в начале оси измерения на расстоянии, равном половине длины измерительной линейки от ближайшего к нему дискрета, подключенного к первому входу первого элемента И, при этом другую половину измерительной линейки образуют остальные N-1 дискретов фотоприемника, каждый из которых подключен к свободному концу одного из N-1 конденсаторов, а к установочным входам счетчика подведен код значения половины длины измерительной линейки. This is achieved by the fact that in the photoelectric device for measuring linear dimensions, containing a sequentially installed light source and an optical system for transferring the shadow image of the product into the analysis plane, a discrete photodetector installed in the analysis plane and consisting of N discrete spaced apart from each other along the measurement axis from a friend equal to the division price of the device, the first element And, the second element And, the first input of which is connected to the output of the first element And, the third element And, the first input One of which is connected to the first input of the first And element, the fourth element And, the first input of which is connected to the second input of the second And element, the second input - to the output of the third And element, OR element, the first input of which is connected to the output of the second And element, the second input - to the output of the fourth AND element, a counter whose direct count input is connected to the output of the OR element, an indicator whose input is connected to the output of the counter, an RS trigger is introduced, the first control input of which is connected to the output of the first And element, the second control input - to the counter reset input, and the output to the second input of the third AND element, the first capacitor connected between the output of the first AND element and the counter recording input, the second capacitor connected between the counter reset input and the second input of the first AND element, N-1 capacitors, each of which one end is connected to the second input of the second element And, the additional discrete, which is connected to the second input of the first element And, forms a measuring line with a photodetector and is located at the beginning of the measurement axis at a distance equal to half e the length of the measuring line from the discrete closest to it, connected to the first input of the first element And, while the other half of the measuring line is formed by the remaining N-1 discretes of the photodetector, each of which is connected to the free end of one of the N-1 capacitors, and to the installation inputs counter summed code for the value of half the length of the measuring line.

На фиг. 1 представлена функциональная схема фотоэлектрического устройства измерения линейных размеров; на фиг.2 - схема расположения дискретов измерительной линейки. In FIG. 1 is a functional diagram of a photoelectric device for measuring linear dimensions; figure 2 - arrangement of discrete measuring ruler.

Фотоэлектрическое устройство измерения линейных размеров содержит источник 1 светового потока, оптическую систему 2 для переноса теневого изображения изделия в плоскость анализа, дискретный фотоприемник 3, состоящий из N дискретов, первый элемент И 4, второй элемент И 5, третий элемент И 6, четвертый элемент И 7, элемент ИЛИ 8, счетчик 9, индикатор 10, дополнительный дискрет 11, RS-триггер 12, первый конденсатор 13, второй конденсатор 14, N-1 конденсаторов 15. The photoelectric device for measuring linear dimensions contains a light flux source 1, an optical system 2 for transferring a shadow image of the product to the analysis plane, a discrete photodetector 3, consisting of N discrete, the first element And 4, the second element And 5, the third element And 6, the fourth element And 7, OR element 8, counter 9, indicator 10, additional discrete 11, RS-trigger 12, first capacitor 13, second capacitor 14, N-1 capacitors 15.

Дополнительный дискрет 11 и фотоприемник 3, образующие измерительную линейку 16 (фиг.2) длиной d, расположены вдоль оси измерения таким образом, что расстояние между дополнительным дискретом 11 и ближайшим к нему дискретом 17 фотоприемника 3 равно половине длины измерительной линейки 16 (d/2). При этом дополнительный дискрет 11 расположен в начале, а ближайший к нему дискрет 17 фотоприемника 3 - строго в центре измерительной линейки 16. The additional discrete 11 and the photodetector 3, forming a measuring line 16 (figure 2) of length d, are located along the measurement axis so that the distance between the additional discrete 11 and the closest discrete 17 of the photodetector 3 is equal to half the length of the measuring line 16 (d / 2 ) In this case, an additional discrete 11 is located at the beginning, and the closest discrete 17 of the photodetector 3 is located strictly in the center of the measuring line 16.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии все дискреты измерительной линейки 16 засвечены световым потоком, формируемым источником 1 светового потока и оптической системой 2. Засвеченным дискретам соответствует напряжение логического "0", затемненным - логической "1". К установочным входам D1...D_п счетчика 9 подведен код значения половины длины d/2 измерительной линейки 16.The device operates as follows. In the initial state, all the samples of the measuring line 16 are illuminated by the light flux generated by the source 1 of the light flux and the optical system 2. The illuminated samples correspond to a voltage of logical "0", darkened to logical "1". To the installation inputs D1 ... D _{p of} counter 9, a code is entered for the value of half the length d / 2 of the measuring line 16.

Контролируемое изделие перемещается вдоль измерительной линейки 16 со стороны дополнительного дискрета 11, затемняя его первым. Напряжение на нем скачкообразно поднимается до уровня логической "1" и поступает на второй вход первого элемента И 4 и через второй конденсатор 14 в виде положительного импульса на вход R сброса счетчика 9 и второй управляющий вход RS-триггера 12. При этом выход счетчика 9 и соответственно показания индикатора 10 устанавливаются на ноль, а выход RS-триггера 12 - в состояние логической "1". The controlled product moves along the measuring line 16 from the side of the additional discrete 11, dimming it first. The voltage on it rises abruptly to the logical level “1” and enters the second input of the first element And 4 and through the second capacitor 14 in the form of a positive pulse to the input R of the reset counter 9 and the second control input of the RS-trigger 12. The output of the counter 9 and accordingly, the readings of indicator 10 are set to zero, and the output of the RS-flip-flop 12 is set to logical “1”.

Дальнейшая работа устройства зависит от размера L изделия, при этом возможны три случая. Further operation of the device depends on the size L of the product, and three cases are possible.

Размер L изделия меньше d/2. Product size L is less than d / 2.

В этом случае невозможно одновременное затемнение изделием дополнительного дискрета 11 и ближайшего дискрета 17 фотоприемника 3. Перемещение изделия сначала приводит к засвечиванию дополнительного дискрета 11, на котором устанавливается логический "0", а после - к затемнению дискрета 17, на котором устанавливается логическая "1". Следовательно, только на одном из входов первого элемента И 4 действует логическая "1" и напряжение на его выходе остается на прежнем уровне - логического "0", которое, поступая на первый вход второго элемента И 5, удерживает его выход в состоянии логического "0" и блокирует этим прохождение сигнала по цепи второй вход второго элемента И 5 - первый вход элемента ИЛИ 8. In this case, it is impossible to simultaneously darken the product with the additional discrete 11 and the closest discrete 17 of the photodetector 3. Moving the product first leads to the illumination of the additional discrete 11, on which the logical "0" is set, and then to the darkening of the discrete 17, on which the logical "1" is set . Therefore, only one of the inputs of the first element And 4 acts as a logical "1" and the voltage at its output remains at the same level - logical "0", which, entering the first input of the second element And 5, keeps its output in the state of logical "0 "and blocks the passage of the signal along the circuit of the second input of the second element AND 5 - the first input of the element OR 8.

Логическая "1" с дискрета 17 фотоприемника 3 поступает на первый вход третьего элемента И 6, на втором входе которого действует логическая "1" с выхода RS-триггера 12. Выход третьего элемента И 6 устанавливается в состояние логической "1", которая, поступая на второй вход четвертого элемента И 7, подготавливает к прохождению сигнала цепь первый вход четвертого элемента И 7 - второй вход элемента ИЛИ 8. Logical "1" from discrete 17 of photodetector 3 is fed to the first input of the third element And 6, at the second input of which there is a logical "1" from the output of the RS-trigger 12. The output of the third element And 6 is set to the state of logical "1", which, by to the second input of the fourth element And 7, prepares for the passage of the signal circuit, the first input of the fourth element And 7 - the second input of the element OR 8.

Перемещаясь дальше вдоль измерительной линейки 16, изделие затемняет следующий по ходу дискрет фотоприемника 3. На дискрете скачкообразно устанавливается логическая "1", которая через один из N-1 конденсаторов 15 в виде положительного импульса поступает по цепи первый вход четвертого элемента И 7 - второй вход элемента ИЛИ 8 на счетный вход С счетчика 9. Выходной код счетчика 9 и следовательно показания индикатора 10 увеличиваются на величину длины перемещения изделия, равную цене деления l измерительной линейки 16. Moving further along the measuring line 16, the product darkens the next upstream disc of the photodetector 3. The logic “1” is abruptly set on the disc, which through one of the N-1 capacitors 15 in the form of a positive pulse enters the first input of the fourth element And 7 - the second input element OR 8 to the counting input from the counter 9. The output code of the counter 9 and therefore the readings of the indicator 10 are increased by the value of the length of the product moving equal to the division price l of the measuring line 16.

Перемещаясь дальше, изделие последовательно затемняет следующие дискреты фотоприемника 3 и аналогично описанному изменяются показания индикатора 10. Так продолжается до того момента, пока изделие не пройдет над дискретом 17 фотоприемника 3 расстояние, равное размеру изделия. Дальнейшее перемещение изделия приводит к засвечиванию дискрета 17, на котором устанавливается логический "0", поступающий на первый вход третьего элемента И 6. Moving further, the product sequentially obscures the following discretions of the photodetector 3 and, similarly to the described, the readings of the indicator 10 change. This continues until the product passes a distance equal to the size of the product above the discrete detector 17 of the photodetector 3. Further movement of the product leads to the exposure of the discrete 17, which sets the logical "0", arriving at the first input of the third element And 6.

На выходе третьего элемента И 6 устанавливается логический "0", блокирующий дальнейшее прохождение импульсов напряжения с дискретов фотоприемника 3 по цепи четвертый элемент И 7 - элемент ИЛИ 8 на счетный вход счетчика 9. Этим останавливается рост показаний индикатора 10. At the output of the third element And 6, a logical "0" is set, blocking the further passage of voltage pulses from the discretes of the photodetector 3 along the circuit, the fourth element And 7 is the OR element 8 to the counting input of the counter 9. This stops the growth of the indicator 10.

Таким образом, на индикаторе 10 фиксируется значение размера изделия. Thus, the indicator 10 captures the value of the size of the product.

Размер L изделия больше d/2. Product size L is greater than d / 2.

Так как L>d/2, то изделие, перемещаясь, затемнит дискрет 17 фотоприемника 3, оставляя затемненным дополнительный дискрет 11. На обоих входах первого элемента И 4 устанавливается напряжение логической "1". На выходе первого элемента И также устанавливается логическая "1", которая поступит на первый вход второго элемента И 5, на первый управляющий вход RS-триггера 12 и через первый конденсатор 13 в виде положительного импульса - на вход V счетчика 9. Since L> d / 2, the product, moving, darkens the discrete 17 of the photodetector 3, leaving an additional discrete 11 darkened. At both inputs of the first AND 4 element, the logical voltage “1” is set. The output of the first element And also sets the logical "1", which will go to the first input of the second element And 5, to the first control input of the RS-trigger 12 and through the first capacitor 13 in the form of a positive pulse to the input V of the counter 9.

При этом второй элемент И 5 подготавливается для прохождения сигнала по цепи второй вход второго элемента И 5 - первый вход элемента ИЛИ 8; на выходе RS-триггера 12 устанавливается логический "0", который удерживает выход третьего элемента И 6 в состоянии логического "0" и этим блокирует прохождение сигнала по цепи первый вход четвертого элемента И 7 - второй вход элемента ИЛИ 8. На выход счетчика 9 выводится код значения половины длины d/2 измерительной линейки 16, действующий на его установочных входах D1... D_п. Соответственно, на индикаторе 10 высвечивается значение половины длины измерительной линейки 16.In this case, the second element And 5 is prepared for the signal to pass along the circuit; the second input of the second element And 5 is the first input of the element OR 8; at the output of the RS-flip-flop 12, a logical "0" is set, which holds the output of the third AND 6 element in a logical "0" state and thereby blocks the signal from passing through the circuit the first input of the fourth And 7 element - the second input of OR 8. The counter 9 is output the code for the value of half the length d / 2 of the measuring line 16, acting on its installation inputs D1 ... D _p . Accordingly, the indicator 10 displays the value of half the length of the measuring line 16.

Перемещаясь дальше, изделие затемняет следующий по ходу дискрет фотоприемника 3. На дискрете скачкообразно устанавливается логическая "1", которая через один из N-1 конденсаторов 15 в виде положительного импульса поступает по цепи второй вход второго элемента И 5 - первый вход элемента ИЛИ 8 на счетный вход С счетчика 9. Moving further, the product obscures the next upstream discretion of the photodetector 3. At the discrete step, a logical “1” is set, which through one of the N-1 capacitors 15 in the form of a positive pulse enters the second input of the second element And 5 - the first input of the OR element 8 to counter input From counter 9.

Выходной код счетчика 9 и следовательно показания индикатора 10 увеличиваются на величину длины перемещения изделия, равную цене деления l измерительной линейки 16. The output code of the counter 9 and therefore the readings of the indicator 10 are increased by the value of the length of the product moving equal to the division price l of the measuring line 16.

Перемещаясь дальше, изделие последовательно затемняет следующие дискреты фотоприемника 3 и показания индикатора 10 изменяются аналогично описанному. Так продолжается до того момента, пока изделие не пройдет над дополнительным дискретом 11 расстояние, равное размеру изделия. После этого дополнительный дискрет 11 засвечивается, на нем устанавливается напряжение логического "0", поступающее на второй вход первого элемента И 4. Moving further, the product sequentially obscures the following discretes of the photodetector 3 and the readings of the indicator 10 change in the same way as described. This continues until the product passes over the additional discrete 11 distance equal to the size of the product. After that, the additional discrete 11 is illuminated, it sets the logical voltage "0", supplied to the second input of the first element And 4.

На его выходе устанавливается логический "0", блокирующий дальнейшее прохождение импульсов напряжения с дискретов фотоприемника 3 по цепи второй вход второго элемента И 5 - первый вход элемента ИЛИ 8 на счетный вход С счетчика 9. Этим останавливается рост показаний индикатора 10 и фиксируется значение размера изделия, равного сумме ранее выведенного на индикатор значения половины длины d/2 измерительной линейки 16 и значения длины, пропорциональной числу импульсов, поступивших с дискретов фотоприемника 3 на счетный вход счетчика 9. At its output, a logical "0" is set, blocking the further passage of voltage pulses from the discs of the photodetector 3 along the circuit, the second input of the second element And 5 is the first input of the element OR 8 to the counting input From counter 9. This stops the growth of the indicator 10 and fixes the value of the size of the product equal to the sum of the value of half the length d / 2 of the measuring line 16 previously displayed on the indicator and the length value proportional to the number of pulses received from the discs of the photodetector 3 to the counting input of the counter 9.

Размер L изделия равен d/2. The size L of the product is d / 2.

Работа устройства аналогична, так как при L=d/2 изделие, перемещаясь, затемнит дискрет 17 фотоприемника 3, оставляя затемненным дополнительный дискрет 11. The operation of the device is similar, since at L = d / 2 the product, moving, darkens the discrete 17 of the photodetector 3, leaving the additional discrete 11 darkened.

Дальнейшее перемещение изделия сразу приводит к засвечиванию дополнительного дискрета 11 и запрету поступления импульсов с дискретов фотоприемника 3 на счетный вход С счетчика 9. Следовательно, на индикаторе 10 фиксируется только значение половины длины измерительной линейки 16, т.е. размер изделия. Further movement of the product immediately leads to illumination of the additional discrete 11 and the prohibition of the receipt of pulses from the discretions of the photodetector 3 to the counting input C of the counter 9. Therefore, on the indicator 10 only the value of half the length of the measuring line 16 is recorded, i.e. product size.

Таким образом, ввод в устройство одного дополнительного дискрета, расположенного на расстоянии половины длины измерительной линейки от ближайшего к нему дискрета фотоприемника, RS-триггера и N+1 конденсаторов позволяет в два раза расширить предел измерения устройства или при вдвое меньшем числе дискретов обеспечить тот же предел измерения. При этом благодаря уменьшению числа дискретов удается упростить схему и соответственно повысить ее надежность. Thus, the introduction of one additional discrete device located at a distance of half the length of the measuring line from the discrete detector, RS-flip-flop, and N + 1 capacitors closest to it allows us to double the measurement limit of the device or to provide the same limit with half the number of samples measurements. At the same time, due to the decrease in the number of discretes, it is possible to simplify the circuit and, accordingly, increase its reliability.

Claims

A PHOTOELECTRIC MEASURING DEVICE FOR LINEAR DIMENSIONS, containing a sequentially installed light flux source and an optical system for transferring a shadow image of the product into the analysis plane, a discrete photodetector installed in the analysis plane and consisting of N samples located along the measurement axis at a distance from each other equal to the division price devices, the first element And, the second element And, the first input of which is connected to the output of the first element And, the third element And, the first input of which is connected to the first input of the first element And, the fourth element And, the first input of which is connected to the second input of the second element And, the second input - to the output of the third element And, the OR element, the first input of which is connected to the output of the second element And, the second input - to the output of the fourth element And, a counter whose direct count input is connected to the output of the OR element, an indicator, whose input is connected to the counter output, characterized in that, in order to expand the measurement limit and increase the reliability of the device, an RS trigger, the first control input One of which is connected to the output of the first AND element, the second control input to the counter reset input, and the output to the second input of the third AND element, the first capacitor connected between the output of the first AND element and the counter recording input, the second capacitor connected between the counter reset input and the second input of the first element And, N-1 capacitors, each of which is connected at one end to the second input of the second element And, an additional discrete, which is connected to the second input of the first element And, forms a photodetector th ruler and is located at the beginning of the measurement axis at a distance equal to half the length of the measuring ruler from the discrete closest to it, connected to the first input of the first element And, while the other half of the measuring ruler is formed by the remaining N-1 discretes of the photodetector, each of which is connected to a free the end of one of the N-1 capacitors, and a code for the value of half the length of the measuring line is connected to the installation inputs of the counter.