RU2095750C1 - Photoelectric device for measuring the moving article diameter - Google Patents
Photoelectric device for measuring the moving article diameter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095750C1 RU2095750C1 RU95121795A RU95121795A RU2095750C1 RU 2095750 C1 RU2095750 C1 RU 2095750C1 RU 95121795 A RU95121795 A RU 95121795A RU 95121795 A RU95121795 A RU 95121795A RU 2095750 C1 RU2095750 C1 RU 2095750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- circuit
- counter
- image sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам бесконтактного измерения диаметров проводников, кабелей, сверл, лазерных пучков, горячего и холодного проката прутка и других цилиндрических тел. The invention relates to non-contact measuring devices for diameters of conductors, cables, drills, laser beams, hot and cold rolled bars and other cylindrical bodies.
В настоящее время существует много производственных процессов, в которых контактные методы измерения диаметров цилиндрических тел не обеспечивают необходимой точности и быстродействия. Иногда контактные методы не могут быть использованы (например, при изготовлении кабелей, горячего и холодного проката прутка и т.д.), т.к. приводят к повреждению либо измеряемого изделия, либо измерительного устройства. Currently, there are many production processes in which contact methods for measuring the diameters of cylindrical bodies do not provide the necessary accuracy and speed. Sometimes contact methods cannot be used (for example, in the manufacture of cables, hot and cold rolled bars, etc.), because damage either the measured product or the measuring device.
Известно устройство для бесконтактного измерения диаметра цилиндрических тел устройство для фотоимпульсного измерения диаметра [1] содержащее источник коллимированного пучка света, контролируемое изделие, устройство формирования теневого изображения и поля зрения на базе диска с двумя фиксированными вырезами и фотоприемниками напротив этих вырезов, формирователь измерительного импульса одного фотоприемника и формирователь импульса поля зрения устройства, а также управляемый счетчик импульсов заполнения измерительного импульса, регистр памяти и индикатор результата измерения. Помимо изложенного в этом устройстве имеется схема повышения помехоустойчивости, техническое решение которой авторами не рассматривается. A device for non-contact measurement of the diameter of cylindrical bodies is a device for photo-pulse diameter measurement [1] comprising a collimated light beam source, a controlled product, a shadow image and field of view formation device based on a disk with two fixed cutouts and photodetectors opposite these cutouts, a measuring pulse shaper of one photodetector and a pulse shaper of the field of view of the device, as well as a controlled pulse counter for filling the measuring pulse, Registers memory and display the measurement result. In addition to what is stated in this device, there is a scheme for increasing noise immunity, the technical solution of which is not considered by the authors.
Устройство работает следующим образом. Свет коллимированного источника света попадает на контролируемое изделие. При развертывании теневого изображения изделия с помощью диска с вырезом на периферии формирователь импульсов формирует измерительный импульс от первого фотоприемника, а второй формирователь импульсов формирует импульс поля зрения устройства от второго фотоприемника при попадании на него света через вырез по краю диска. Измерительный импульс поступает на один вход элемента И, на второй вход которого поступают импульсы заполнения с генератора импульсов. С выхода элемента И импульсы поступают на счетный вход счетчика. Результат счета переписывается в регистр памяти, к выходам которого подключен индикатор. The device operates as follows. The light of a collimated light source enters the controlled product. When deploying a shadow image of the product using a disk with a notch at the periphery, the pulse shaper generates a measuring pulse from the first photodetector, and the second pulse shaper generates a pulse of the field of view of the device from the second photodetector when light enters through the cutout along the edge of the disk. The measuring pulse is fed to one input of the element And, the second input of which receives filling pulses from the pulse generator. From the output of the element AND pulses arrive at the counting input of the counter. The result of the count is written to the memory register, to the outputs of which an indicator is connected.
Недостаток устройства заключается в наличии механических частей, малом быстродействии и отсутствии жесткой синхронизации скорости вращения диска и частоты генератора импульсов заполнения. Последний недостаток определяет невысокую точность устройства. The disadvantage of this device is the presence of mechanical parts, low speed and the absence of tight synchronization of the speed of rotation of the disk and the frequency of the pulse generator fill. The last drawback determines the low accuracy of the device.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения диаметра изделий [2] содержащее последовательно соединенные датчик изображения, формирователь измерительных импульсов, схему И, блок счета импульсов заполнения, регистр и индикатор, а также делитель частоты, дополнительный счетчик, блок счета числа реализаций и дешифратор. The closest technical solution to the invention is a device for measuring the diameter of products [2] containing a series-connected image sensor, a shaper of measuring pulses, a circuit And, a block for counting fill pulses, a register and an indicator, as well as a frequency divider, an additional counter, a block for counting the number of realizations and decoder.
Устройство работает следующим образом. Датчик изображения (ДИ) (ПЗС- линейка, фотодиодная линейка) формирует видеосигнал, соответствующий теневому изображению диаметра изделия, проецируемого на фотоприемную часть линейки. Видеосигнал поступает на вход формирователя измерительного импульса, где преобразуется в прямоугольный импульс, который поступает на один вход схемы И, на второй вход этой схемы подаются тактовые импульсы ДИ. Т.о. на выходе схемы И при наличии импульса с выхода формирователя импульса формируется пачка импульсов, число которых пропорционально диаметру измеряемого изделия. Для обеспечения необходимого масштаба информации на индикаторе (измерение непосредственно в миллиметрах) в устройство введен делитель частоты, включенный непосредственно после схемы И. Пачка импульсов после делителя частоты поступает на вход дополнительного счетчика, причем при необходимости усреднения по 10 реализациям на вход второго десятичного разряда этого счетчика, а при усреднении по 100 реализациям на вход 1 разряда двухразрядного десятичного счетчика, с выхода которого импульсы поступают на вход основного счетчика, где и накапливаются. В случае, если в усреднении необходимости нет, названная пачка импульсов поступает на вход основного счетчика. Одновременно со счетчиком импульсов заполнения производится счет числа реализаций сигнала в блоке счета числа реализаций (БСЧР), состоящим из двух десятичных разрядов, причем используется один или два разряда БСЧР при усреднении по 10 или по 100 реализациям или же ни одного, если усреднение не производится. При завершении счета необходимого числа реализаций информация с выхода счетчика импульсов заполнения импульсом с выхода БСЧР заносится в регистр устройства, а после незначительной задержки его этим же импульсом производится сброс счетчика импульсов заполнения. Информация, занесенная в регистр, дешифрируется и отображается на индикаторе. The device operates as follows. Image sensor (CI) (CCD line, photodiode line) generates a video signal corresponding to the shadow image of the diameter of the product projected onto the photodetector part of the line. The video signal is fed to the input of the measuring pulse shaper, where it is converted into a rectangular pulse, which is fed to one input of the And circuit, and the clock pulses of the DI are fed to the second input of this circuit. T.O. at the output of the AND circuit, in the presence of a pulse, a packet of pulses is formed from the output of the pulse shaper, the number of which is proportional to the diameter of the measured product. To ensure the necessary scale of information on the indicator (measurement directly in millimeters), a frequency divider is inserted into the device, included immediately after circuit I. The burst of pulses after the frequency divider is fed to the input of an additional counter, and if necessary, averaging over 10 realizations is made to the input of the second decimal place of this counter , and when averaging over 100 implementations, the input of 1 bit of a two-digit decimal counter, from the output of which pulses are fed to the input of the main counter, where ivayutsya. In case there is no need for averaging, the named burst of pulses arrives at the input of the main counter. Simultaneously with the counter of filling pulses, the number of signal realizations is counted in the block of the number of realizations (BSRM), consisting of two decimal places, moreover, one or two bits of the BSRK are used when averaging over 10 or 100 implementations, or none if not averaging. When the count of the required number of implementations is completed, the information from the output of the counter for filling pulses with a pulse from the output of the BSEC is entered into the device register, and after a slight delay with the same pulse, the counter for filling pulses is reset. Information entered in the register is decrypted and displayed on the indicator.
Недостаток устройства заключается в нестабильности показаний, связанной с температурной зависимостью аналоговых элементов устройства, а также с нестабильностью источников питания. Помимо этого точность устройства зависит от динамики объекта, связанной с колебанием изделия или перемещением его относительно поверхности фотоприемника с высокой скоростью, а также от дифракции света на границах измеряемого изделия. The disadvantage of this device is the instability of the readings associated with the temperature dependence of the analog elements of the device, as well as the instability of the power sources. In addition, the accuracy of the device depends on the dynamics of the object associated with the oscillation of the product or its movement relative to the surface of the photodetector at high speed, as well as light diffraction at the boundaries of the measured product.
Целью изобретения является повышение точности и расширение его функциональных возможностей. The aim of the invention is to improve the accuracy and expansion of its functionality.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик изображения и подключенные к выходу сигнала "сброс" датчика изображения последовательно соединенные счетчик числа реализаций, дополнительный счетчик, счетчик импульсов заполнения, вторым входом соединенный с входом дополнительного счетчика, регистр, вторым входом подключенный к второму выходу счетчика числа реализаций, дешифратор и индикатор, а также первый формирователь измерительного импульса, входом соединенный с выходом видеосигнала датчика изображения, и первый делитель частоты, входом соединенный с третьим выходом датчика изображения, дополнительно введены второй формирователь измерительного импульса, пиковый детектор, схема анализа, схема управления блоком питания, блок питания, точечный источник света, схема ИЛИ, второй делитель частоты, первый и второй ключи, причем к выходу видеосигнала датчика изображения подключены последовательно соединенные пиковый детектор, схема анализа, схема управления блоком питания точечного источника света, второй вход которой подключен к отдельному выходу схемы анализа, блок питания, точечный источник света, оптически соединенный через коллиматор, и измеряемое изделие с датчиком изображения, а также выход сигнала "сброс" датчика изображения подключен к управляющему входу схемы управления блоком питания точечного света, и выход третьей фазы датчика изображения подключен к второму управляющему входу пикового детектора, причем вход второго формирователя измерительного импульса подключен к выходу видеосигнала датчика изображения, а выход к первому входу схемы ИЛИ, вторым входом подключенный к выходу первого формирователя измерительного импульса и управляющему входу первого ключа, сигнальный вход которого, объединенный со счетным входом второго делителя частоты, подключен к выходу первого делителя частоты, причем второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого формирователя измерительного импульса, а ее выход подключен к управляющему входу второго ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу второго делителя частоты, при этом объединенные выходы первого и второго ключей подключены к счетному входу дополнительного счетчика. This goal is achieved by the fact that in the device containing the image sensor and connected to the output signal of the "reset" the image sensor is connected in series with a counter of the number of implementations, an additional counter, a counter of filling pulses, a second input connected to the input of an additional counter, a register, a second input connected to a second the counter output of the number of implementations, a decoder and indicator, as well as a first measuring pulse shaper connected to the video signal output of the image sensor by input, and not the second frequency divider, connected to the third output of the image sensor by an input, a second measuring pulse shaper, a peak detector, an analysis circuit, a power supply control circuit, a power supply, a point light source, an OR circuit, a second frequency divider, the first and second keys are additionally introduced, a peak detector, an analysis circuit, a control circuit for a power supply of a point light source, the second input of which is connected to a separate output, are connected to the video signal output of the image sensor the analysis circuit, a power supply unit, a point light source optically connected through a collimator, and the measured product with an image sensor, as well as the output signal of the reset sensor image is connected to the control input of the control circuit of the point light power supply unit, and the output of the third phase of the image sensor is connected to the second control input of the peak detector, and the input of the second shaper of the measuring pulse is connected to the output of the video signal of the image sensor, and the output to the first input of the OR circuit, the second input is connected the output signal of the first driver of the measuring pulse and the control input of the first key, the signal input of which, combined with the counting input of the second frequency divider, is connected to the output of the first frequency divider, the second input of the OR circuit connected to the output of the first driver of the measuring pulse, and its output is connected to the control input of the second key, the signal input of which is connected to the output of the second frequency divider, while the combined outputs of the first and second keys are connected to the counting input of the additional th counter.
В предлагаемом устройстве повышение точности достигается введением цепи автоматического регулирования интенсивности излучения точечного источника света, состоящей из последовательно включенных пикового детектора, схемы анализа и схемы управления блоком питания точечного источника света, а также схемы коррекции результата измерений устройства, учитывающей динамику контролируемого изделия, содержащей схемы выделения переднего, заднего фронтов и основной части измерительного импульса и схемы, управляющей числом импульсов заполнения названных частей измерительного импульса, состоящих из первого и второго формирователей, схемы ИЛИ, дополнительного делителя частоты и первого и второго ключей. Таким образом, введенные признаки пиковый детектор, схема анализа и схема управления блоком питания истчника света, а также схемы выделения переднего, заднего фронтов и основной части измерительного импульса и схемы, управляющей числом импульсов заполнения этих частей, в совокупности с ограничительными признаками позволяют повысить точность результата измерения и расширить возможности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. In the proposed device, improving accuracy is achieved by introducing a circuit for automatically controlling the radiation intensity of a point light source, consisting of a series-connected peak detector, an analysis circuit and a control circuit for the power supply of a point light source, as well as a correction circuit for the measurement result of the device, taking into account the dynamics of the controlled product containing the allocation circuit leading, trailing edges and the main part of the measuring pulse and the circuit controlling the number of pulses is filled I mentioned parts metering pulse consisting of first and second formers, the OR circuit, an additional frequency divider and the first and second keys. Thus, the features introduced are the peak detector, the analysis circuit, and the control circuit of the light source power supply unit, as well as the circuits for extracting the leading and trailing edges and the main part of the measuring pulse and the circuit that controls the number of filling pulses of these parts, together with the restrictive signs, can improve the accuracy of the result measurement and expand the capabilities of the proposed device compared to the prototype.
Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого технического решения позволяют заключить, что предлагаемое решение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the prototype and the claimed technical solution allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."
В известных устройствах, решающих задачу измерения диаметра изделия, отсутствуют признаки, а именно пиковый детектор, схема анализа и схема управления источником света, а также схема выделения переднего, заднего фронтов и основной части измерительного импульса и схемы управления числом импульсов заполнения, отсутствует подобная организация связей, обеспечивающая повышение точности измерений и расширение возможностей предлагаемого устройства. Наличие отличительного признака, неизвестного в технических решениях, позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". In the known devices that solve the problem of measuring the diameter of the product, there are no signs, namely, a peak detector, an analysis circuit and a control circuit for the light source, as well as a circuit for identifying the leading, trailing edges and the main part of the measuring pulse and the circuit for controlling the number of filling pulses, there is no such organization of connections , providing increased measurement accuracy and enhanced capabilities of the proposed device. The presence of a distinctive feature unknown in technical solutions allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема датчика изображения, выполненного на базе ПЗС-линейки; на фиг. 3 электрическая схема автоматического регулирования яркости источника света; на фиг. 4 даны реализации сигналов, поясняющие работу схемы автоматического регулирования яркости источника света; на фиг.5 - электрическая схема коррекции динамики контролируемого изделия; на фиг.6 приведены реализации сигналов, поясняющих работу схемы коррекции динамики контролируемого изделия. Figure 1 shows the functional diagram of the device; figure 2 is a functional diagram of an image sensor based on a CCD line; in FIG. 3 electric circuit automatically adjusting the brightness of the light source; in FIG. 4 shows the implementation of the signals explaining the operation of the circuit for automatically controlling the brightness of the light source; figure 5 is an electrical diagram of the correction dynamics of the controlled product; figure 6 shows the implementation of the signals explaining the operation of the dynamics correction circuit of the controlled product.
Из функциональной схемы, приведенной на фиг. 1, следует, что точечный источник света 1 расположен в фокальной плоскости коллиматора 2 на его оптической оси; измеряемое изделие 3 располагается в коллимированном пучке света перпендикулярно фотоприемной линейке датчика изображения (ДИ) 4, видеосигнальным выходом подключенного к входу первого формирователя измерительного импульса 5, причем тактовый выход подключен к счетному входу первого делителя частоты 6, а его выход "сброс" подключен к первому управляющему входу пикового детектора 14, к управляющему входу схемы управления блоком питания точечного источника света 16 и к счетному входу счетчика реализаций 7, один выход которого подключен к сбросовым входам последовательно включенных счетчика 8 и счетчика импульсов заполнения 9, а второй его выход подключен к входу занесения регистра 10, который подключен своими информационными входами к соответствующим выходам счетчика импульсов заполнения, а информационными выходами к последовательно включенным дешифратору 11 и индикатору 12; помимо этого к видеосигнальному выходу ДИ 4 подключены вход второго формирователя измерительного импульса 13 и последовательно включенные пиковый детектор 14, схема анализа 15, схема управления блоком питания точечного источника света 16, блок питания 17 и источник света 1, при этом выход третьей фазы ДИ 4 подключен к второму управляющему входу пикового детектора; выход первого формирователя измерительного импульса 5 подключен к первому входу схемы ИЛИ 18, а выход второго формирователя 13 подключен к управляющему входу первого ключа 19 и второму входу схемы ИЛИ 18, выход которой подключен к управляющему входу второго ключа 21, при этом выход первого делителя частоты 6 подключен к сигнальному входу первого ключа 19 и счетному входу второго делителя частоты 20, выход которого подключен к сигнальному входу второго ключа 21, причем объединенные выходы первого и второго ключей подключены к счетному входу счетчика 8. From the functional diagram shown in FIG. 1, it follows that the
Датчик изображения (ДИ) 4, функциональная схема которого представлена на фиг.2, содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 22, выходами подключенный к входам блока формирования управляющих напряжений (БФУН) 23, выходы которого подключены к соответствующим входам преобразователя уровней (ПУ) 24, подключенного своими выходами к соответствующим входам ПЗС-линейки 25, видеосигнальный выход которой подключен к входу видеоусилителя 26, выход которого используется по назначению. The image sensor (DI) 4, the functional diagram of which is shown in figure 2, contains a clock pulse generator (GTI) 22, the outputs connected to the inputs of the control voltage generation unit (BFUN) 23, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the level converter (PU) 24 connected by its outputs to the corresponding inputs of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Точечный источник света 1, находящийся в фокальной плоскости коллиматора 2 и на его оптической оси, излучает конический пучок света с соответствующей данному источнику диаграммой направленности, который преобразуется коллиматором 2 в коллимированный пучок, освещающий измеряемое изделие 3, тень от которого преобразуется ДИ 4 в видеосигнал, поступающий на входы пикового детектора 14, а также первого и второго формирователей измерительного импульса 5 и 13, имеющих разные пороги. Первый формирователь 5 имеет порог Un1, незначительно превышающий уровень шумов на выходе видеоусилителя, а второй 13 порог Un2, несколько меньший, чем допустимое значение сигнала видеоусилителя в состоянии, близком к насыщению (фиг.4а).A
В связи с зависимостью от температуры характеристик аналоговых элементов устройства (ПЗС линейки, видеоусилителя и точечного источника света), а также их зависимости от нестабильности источника питания в предлагаемое устройство введена схема автоматического регулирования (АР) излучения точечного источника света, содержащая пиковый детектор 14, схему анализа 15, схему управления блоком питания точечного источника света 16, блок питания 17 и источник света 1. Due to the temperature dependence of the characteristics of the analog elements of the device (a CCD line, a video amplifier and a point light source), as well as their dependence on the instability of the power source, the proposed device has a scheme for automatically controlling (AR) the radiation of a point light source containing a peak detector 14, a circuit analysis 15, the control circuit of the power supply of the point light source 16, the
Видеосигнал с выхода ДИ 4, соответствующий "тени" измеряемого изделия 3, отрицательной полярности (фиг.3а) представляет собой последовательность импульсов разной амплитуды (видеоусилитель 26 ДИ 4 работает в линейном режиме). Огибающая видеосигнала имеет отрицательную полярность, поэтому пиковый детектор должен выделить минимальное значение огибающей. В начальном состоянии емкость пикового детектора сигналом "сброс" по первому управляющему входу заряжается до максимального значения, т.е. до уровня напряжения источника питания. В связи с тем, что видеосигнал разрезан импульсами одной фазы, пиковый детектор 14 всегда выйдет на уровень основания сигнала, т.е. на нулевой уровень. Чтобы этого не случилось, пиковый детектор по информационному входу открывается импульсами фазы по второму управляющему входу на время прохождения импульсов видеосигнала, а также на время импульса с ДИ 4 "сброс" пиковый детектор 14 по информационному входу закрывается соответствующим уровнем. The video signal from the output of the
Уровень напряжения, выделенный пиковым детектором 14, поступает на вход схемы анализа 15, которая сравнивает его с заданным пороговым (фиг.3) и формирует на своих выходах состояние уровней, соответствующее результату сравнения. Это состояние поступает на входы схемы управления блоком питания точечного источника света (УБПТИС) 16, заносится передним фронтом сигнала "сброс" в регистр и в виде сигнала управления поступает на управляющий вход блока питания 17, изменение напряжения на входе которого приводит к изменению яркости излучения точечного источника, что обеспечивает изменение величины амплитуды видеосигнала на выходе видеоусилителя 25 ДИ 4. В итоге АР при работе выводит амплитуду видеосигнала в зону захвата, задаваемую порогами схемы сравнения (фиг.3). The voltage level allocated by the peak detector 14 is fed to the input of the analysis circuit 15, which compares it with a predetermined threshold (Fig. 3) and generates a state of levels corresponding to the comparison result at its outputs. This state arrives at the inputs of the control circuit of the power supply unit of a point light source (UBTIS) 16, is entered by the leading edge of the reset signal into the register and, in the form of a control signal, enters the control input of the
В установившемся режиме схемы АР формирователи 5 и 13 формируют импульсы разной ширины (фиг.4.2,3). Импульс формирователя 13 положительной полярности, соответствующий пологой части видеосигнала, поступает на один вход схемы ИЛИ 18 и на управляющий вход схемы ключа 19, который открывается и пропускает на выход импульсы первого делителя частоты. Более широкий импульс с выхода формирователя 5 (фиг.4.2) поступает на второй вход схемы ИЛИ 18, на выходе которой формируются импульсы положительной полярности, по длительности и по положению соответствующие переднему и заднему фронтам видеоимпульса. Эти импульсы поступают на управляющий вход схемы второго ключа 21 и открывают его. На выход ключа 21 проходят импульсы второго делителя частоты 20. Пачка импульсов, соответствующая "тени" измеряемого изделия 3, с объединенных выходов первого и второго ключей 19 и 21 поступает на вход счетчика 6 и далее после соответствующих преобразований в последовательной цепи счетчика 9, регистра 10 и дешифратора 11 полученная информация высвечивается на индикаторе 12. In the steady state of the AR circuit, the
На фиг.3 приведена электрическая схема автоматического регулирования яркости точечного источника света. В ней видеосигнал с выхода видеоусилителя 26 ДИ 4 поступает на вход пикового детектора 14, выполненного на диоде VD1, ограничительном и времязадающем резисторе R2 и интегрирующей емкости C1. Управление пиковым детектором обеспечивается ключами 27.1 и 27.2 на базе микросхемы 176КТ1. Выход пикового детектора подключен к входу схемы анализа 15, выполненной на двух компараторах (28.1 и 28.2) на базе микросхемы 574УД2 и диодной схеме И на диодах VD2, VD3 и резисторе R6. Figure 3 shows the electric circuit of automatic brightness control of a point light source. In it, the video signal from the output of the
C выходов схемы анализа соответствующие сигналы поступают на входы схемы управления блоками питания точечного источника света 16, содержащей триггер "знака" 29.1 и триггер выработки сигнала управления 29.2 (микросхема 176ТМ2). Сигнал с выхода триггера "знака" поступает на информационный вход ключа 27.3. Выход компаратора 28.1 подключен к информационному входу триггера "знака" 29.1, а выход диодной схемы И к информационному входу триггера управления 29.2. Выход триггера "знака" подключен к информационному входу ключа 27.3, а выход триггера управления к его управляющему входу, выход ключа 27.3 подключен к входу интегрирующей цепочки R9 C3, выход которой подключен к буферной схеме, выполненной на микросхеме 140УД2. Выход блока 16 используется по назначению. From the outputs of the analysis circuit, the corresponding signals are fed to the inputs of the control circuit of the power supplies of the point light source 16, which contains a “sign” trigger 29.1 and a trigger for generating a control signal 29.2 (chip 176TM2). The signal from the trigger output of the "sign" is fed to the information input of the key 27.3. The output of the comparator 28.1 is connected to the information input of the "sign" trigger 29.1, and the output of the diode circuit And to the information input of the control trigger 29.2. The output of the “sign” trigger is connected to the information input of the key 27.3, and the output of the control trigger to its control input, the output of the key 27.3 is connected to the input of the integrating chain R9 C3, the output of which is connected to the buffer circuit made on the 140UD2 chip. The output of block 16 is used as intended.
Описанная схема автоматического регулирования работает следующим образом. В начале каждой реализации сигнала емкость пикового детектора C1 заряжается через ключ 27.2 (управляемый сигналом "сброс") и резистор R1 напряжения питания микросхемы (9В). Видеосигнал с выхода видеоусилителя 26 ДИ 4 поступает на вход ключа 27.1 пикового детектора, который управляется импульсами третьей фазы, и на выходе его формируются мгновенные значения пиков импульсов, составляющих видеосигнал, которые запоминаются пиковым детектором. При отрицательном перепаде видеосигнала, формируемого "тенью" измеряемого изделия 3, пиковое значение импульсов, составляющих видеосигнал, уменьшается; при этом емкость C1 пикового детектора разряжается через диод VD1 до минимального уровня видеосигнала (фиг.4.2, 4.3). Сигнал пикового детектора 14 поступает на вход схемы анализа 15, а в ней на объединенные входы двух компараторов, имеющих разные пороги Un1 для компаратора 28.2 и Un2 для компаратора 28.1. Эти пороговые напряжения задают вилку допустимых значений отрицательного уровня видеосигнала. Реакция компараторов 28.1 и 28.2 приведена на эпюрах фиг.4.4 и 4.5. Состояния компараторов 28.1 поступают на вход D-триггера "знака" схемы 16 и одновременно на диодную схему И, а после нее - на триггер управления. Реакция триггеров 29.1 и 29.2 приведена на фиг. 4.6 и 4.8. Ключ 27.3, управляемый триггером 29.2, заряжает или разряжает емкость С3 в зависимости от знака на выходе триггера 29.1, результирующее напряжение на накопительной емкости С3 приведено на фиг.4.9. Это напряжение через буферный усилитель 30 в виде управляющего напряжения поступает на вход управления блока питания 17, обеспечивая изменение тока в цепи световода, а тем самым и его яркости.The described automatic control circuit operates as follows. At the beginning of each implementation of the signal, the capacitance of the peak detector C1 is charged through the key 27.2 (controlled by the "reset" signal) and the resistor R1 of the microcircuit's supply voltage (9V). The video signal from the output of the
На фиг.4 приведены реализации сигналов, поясняющие работу схемы автоматического регулирования яркости точечного источника света. Здесь цифрами обозначены: 1 сигнал фазы ДИ 4; 2 видеосигнал, соответствующий "тени" изделия 3; 3 сигнал на выходе пикового детектора 14; 4 сигналы на выходе компаратора 28.1; 5 сигналы на выходе компаратора 28.2; 6 сигналы на выходе диодной сборки VD2 и VD3; 7 сигнал на выходе "знакового" триггера 29.1; 8 сигнал управления триггера 29.2 ключом 26.3; 9 управляющее напряжение на выходе блока 16; 10 сигналы "сброс" с выхода ДИ 4. Figure 4 shows the implementation of the signals explaining the operation of the circuit for automatically controlling the brightness of a point light source. Here, the numbers denote: 1
На фиг. 5 приведена электрическая схема коррекции динамики контролируемого изделия, содержащая схему выделения переднего, заднего фронтов и пологой части измерительного импульса, а также схему, управляющую числом импульсов этих частей. Работу этих схем поясняют эпюры сигналов на фиг.6. In FIG. 5 shows an electrical circuit for correcting the dynamics of a controlled product, containing a circuit for separating the leading and trailing edges and the shallow part of the measuring pulse, as well as a circuit that controls the number of pulses of these parts. The operation of these circuits is illustrated by the diagrams of the signals in Fig.6.
Схема коррекции динамики контролируемого изделия, содержащая блоки 5, 13, 18, 19, 20 и 21, реализована следующим образом. Формирователи измерительного импульса 13 и 5 выполнены на микросхеме 574УД2 (31.1 и 31.2), схема ИЛИ 18 на микросхеме 176ЛЕ5 (33), делитель частоты 20 на микросхеме 176ТМ2 (32) и ключи 19 и 21 на микросхеме 176КТ1 (19, 21). The dynamics correction scheme of the controlled product, containing
Схема работает следующим образом: видеосигнал с выхода ДИ 4 (фиг.6.1) формируется перемещающимся в поле зрения ПЗС-линейки изделием. Пологие фронты его обусловлены колебанием кабеля, прутка и др. изделий при их производстве. Это явление возникает при условии соизмеримости перемещения измеряемого изделия со временем накопления ПЗС-линейки (фотодиодной линейки). При этом наклоны переднего и заднего фронтов, т.е. их длительность одинаковы, т. к. скорости перемещения тела одинаковы, а пологая часть видеосигнала (его верхушка) уменьшается на длительность переднего фронта, и в то же время общая длительность видеосигнала увеличивается на длительность заднего фронта. Предлагаемая схема компенсации динамики измеряемого изделия учитывает это явление. Описанный видеосигнал поступает на объединенные входы компараторов 31.1 и 31.2, имеющих разнесенные пороговые напряжения Un2 и Un1 (фиг.6.1). Ответные реакции компараторов приведены на фиг. 6.2 и 6.3. Схема ИЛИ 33 обеспечивает выделение фронтов видеосигнала и сигнал (фиг.6.4) с ее выхода поступает на управляющий вход ключа 34.2, обеспечивая прохождение импульсов после делителя частоты 32 (фиг.6.6). Сигнал компаратора 31.2, соответствующий пологой части видеосигнала, поступает на управляющий вход ключа 34.1, обеспечивая прохождение импульсов с выхода делителя частоты 6 (фиг.6.5). Таким образом, на объединенных выходах ключей 34.1 и 34.2 формируется пачка импульсов, частота которых во время действия пологовой части видеосигнала соответствует выбранному ранее [1] cоотношению, а во время действия переднего и заднего фронтов эта частота делится пополам. Тогда суммарное число импульсов заполнения (пачки) будет
где tп длительность импульса, соответствующая пологой части импульса подвижного изделия; tпф передний фронт импульса подвижного изделия и tзф его задний фронт; f частота импульсов; tф - длительность фронта. Причем это соотношение не зависит от частоты колебаний измеряемого изделия (вплоть до момента, когда время накопления не сравняется с периодом колебания измеряемого изделия) в широком диапазоне частот колебаний измеряемого изделия. Можно заметить, что этот диапазон шире для изделий с большим диаметром.The scheme works as follows: the video signal from the output of DI 4 (Fig.6.1) is formed by a product moving in the field of view of the CCD line. Its gentle fronts are due to the oscillation of the cable, rod and other products in their production. This phenomenon occurs under the condition that the measured product is commensurate with the accumulation time of the CCD array (photodiode array). In this case, the slopes of the leading and trailing edges, i.e. their durations are the same, because the body moving speeds are the same, and the gentle part of the video signal (its top) decreases by the length of the leading edge, and at the same time, the total duration of the video signal increases by the duration of the falling edge. The proposed compensation scheme for the dynamics of the measured product takes into account this phenomenon. The described video signal is fed to the combined inputs of the comparators 31.1 and 31.2, with spaced threshold voltage U n2 and U n1 (Fig. 6.1). The responses of the comparators are shown in FIG. 6.2 and 6.3. The OR circuit 33 provides the selection of the fronts of the video signal and the signal (Fig.6.4) from its output is fed to the control input of the key 34.2, providing the passage of pulses after the frequency divider 32 (Fig.6.6). The signal of the comparator 31.2, corresponding to the gentle part of the video signal, is fed to the control input of the key 34.1, providing the passage of pulses from the output of the frequency divider 6 (Fig.6.5). Thus, a packet of pulses is formed at the combined outputs of the keys 34.1 and 34.2, the frequency of which during the action of the canal part of the video signal corresponds to the relation selected earlier [1], and during the action of the leading and trailing edges this frequency is divided in half. Then the total number of filling pulses (packs) will be
where t p the pulse duration corresponding to the gentle part of the pulse of the rolling product; t pf is the leading edge of the pulse of the rolling product and t sf is its trailing edge; f pulse frequency; t f - the duration of the front. Moreover, this ratio does not depend on the frequency of oscillations of the measured product (up to the moment when the accumulation time does not equal the period of oscillation of the measured product) in a wide range of vibration frequencies of the measured product. You may notice that this range is wider for products with a large diameter.
На фиг. 6 приведены реализации сигналов, поясняющие работу схемы коррекции динамики контролируемого объекта. Здесь цифрами обозначены:
1 сигналы на входах компараторов 31.1 и 31.2;
2 сигнал на выходе компаратора 31.1;
3 сигнал на выходе компаратора 31.2;
4 сигнал управления ключом 34.2, формируемый схемой ИЛИ 33;
5 сигнал на входе делителя частоты 32;
6 сигнал на выходе делителя частоты 32;
7 сигнал результирующей пачки импульсов на объединенном выходе ключей 34.1 и 34.2.In FIG. Figure 6 shows the implementation of the signals explaining the operation of the dynamics correction circuit of the controlled object. Here the numbers indicate:
1 signals at the inputs of comparators 31.1 and 31.2;
2 signal at the output of comparator 31.1;
3 signal at the output of comparator 31.2;
4, a key control signal 34.2 generated by the OR circuit 33;
5 signal at the input of the
6 signal at the output of the
7 signal of the resulting burst of pulses at the combined output of the keys 34.1 and 34.2.
По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает более высокими точностными характеристиками. Compared with the known, the proposed device has higher accuracy characteristics.
При эксплуатации и исследовании прототипа предлагаемого устройства было отмечено изменение во времени измеренных значений диаметра изделия. Анализ этих измерений показал, что амплитуда сигнала, а следовательно, и крутизна фронтов на выходе ДИ 4 связана с температурной зависимостью параметров аналоговых элементов, а также с нестабильностью источников питания, обеспечивающих работу аналоговых элементов. Значение амплитуды напряжения сигнала Uc на выходе ДИ 4 может быть выражено следующим соотношением:
Uc(t)=K•f[Uл, Kу(t), Uп(t), Iсв(t)]
где Uл выходной сигнал фотоприемника; Kу(t) коэффициент усиления усилителя сигнала линейки ДИ 4; Uп(t) напряжение источника питания и Iсв(t) светимость светодиода. Максимальная зависимость Uс проявляется от Iсв(t), поэтому если схему автоматического регулирования построить на основе стабилизации амплитуды Uс, управляя светимостью светодиода, можно в значительной степени устранить влияние температурной зависимости параметров аналоговых элементов устройства. Точность работы устройства будет определяться только разрешением (дискретностью) фотоприемника и необходимой разницей пороговых напряжений Uп1 и Uп2 (фиг.4) компараторов 28.1 и 28.2 (фиг.3). Экспериментальная проверка известного и предлагаемого устройства показала, что абсолютная погрешность измерения предлагаемого устройства в 5oC10 раз меньше по сравнению с известным.During operation and research of the prototype of the proposed device, a change in time of the measured values of the diameter of the product was noted. An analysis of these measurements showed that the signal amplitude, and hence the steepness of the edges at the output of
U c (t) = K • f [U l , K y (t), U p (t), I st (t)]
where U l the output signal of the photodetector; K y (t) the gain of the signal
Эффективность работы схемы коррекции динамики контролируемого изделия достаточно полно показана в разделе описания ее работы. The efficiency of the dynamics correction scheme of the controlled product is shown quite fully in the description section of its operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121795A RU2095750C1 (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Photoelectric device for measuring the moving article diameter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121795A RU2095750C1 (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Photoelectric device for measuring the moving article diameter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2095750C1 true RU2095750C1 (en) | 1997-11-10 |
| RU95121795A RU95121795A (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20175020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95121795A RU2095750C1 (en) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | Photoelectric device for measuring the moving article diameter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2095750C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443974C2 (en) * | 2008-12-01 | 2012-02-27 | Игорь Павлович Иерусалимов | Apparatus for contactless measurement of diameter of articles |
-
1995
- 1995-12-26 RU RU95121795A patent/RU2095750C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1229568, кл. G 01 B 11/02, 1986. Авторское свидетельство СССР N 1767329, кл. G 01 B 21/10, 1992. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443974C2 (en) * | 2008-12-01 | 2012-02-27 | Игорь Павлович Иерусалимов | Apparatus for contactless measurement of diameter of articles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6084658A (en) | Distance measuring apparatus | |
| US7212278B2 (en) | Method and device for recording a three-dimensional distance-measuring image | |
| US4460836A (en) | Device using signal integration and storing type image sensing means | |
| JPH1123709A (en) | Distance-measuring device | |
| KR20210089735A (en) | Analog-to-digital converter | |
| US6133992A (en) | Distance measurement apparatus | |
| EP1061336A2 (en) | Distance measuring apparatus and method | |
| RU2095750C1 (en) | Photoelectric device for measuring the moving article diameter | |
| US4912519A (en) | Laser speckle velocity-measuring apparatus | |
| JPH02254397A (en) | Method and apparatus for measuring time | |
| US4973962A (en) | Signal level detect circuits | |
| JPH04145391A (en) | Distance measuring device | |
| JPS57173562A (en) | Ignition device | |
| KR930016765A (en) | Amplitude Linearity of Photodetector | |
| JP3941274B2 (en) | Distance measuring device | |
| JP2002031770A (en) | Detecting circuit for scanning synchronizing signal for laser beam scanning device | |
| JP2753344B2 (en) | Method of measuring flash duration of flash device and apparatus for implementing this method | |
| SU1739244A1 (en) | Device for automatic inspection of geometric dimensions of the object | |
| SU1638708A1 (en) | Apparatus for controlling position of mobile object with respect to an orienting layer | |
| JPH0765964B2 (en) | Dimming smoke detector | |
| RU2173833C1 (en) | Photoelectric device for measurement of article diameter | |
| JP2000292258A (en) | Optical-sensor driving device | |
| JPH05136677A (en) | Received light quantity display device for photoelectric switch | |
| DE3666316D1 (en) | Phase detector | |
| SU1021957A1 (en) | Luminous flux intensity measuring device |