RU2174671C1

RU2174671C1 - Device for contactless measurement of linear dimensions

Info

Publication number: RU2174671C1
Application number: RU2000126680/28A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Логачев; С.В. Логачев
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device includes driving belt which feeds electric energy to photodetector and handles photodetector. EFFECT: simplified design of meter and raised precision of measurements. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения линейных размеров в машино- и автомобилестроении, шинной и резинотехнической отраслях промышленности. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure linear dimensions in the machine and automotive, tire and rubber industries.

Известно устройство для бесконтактного измерения линейных размеров, содержащее последовательно расположенные источник света, щелевую диафрагму, развертывающий цилиндр, фотоприемник и измерительную схему. Развертывающий цилиндр этого устройства выполнен из оптически прозрачного материала с нанесенным на него светонепроницаемым покрытием, которое имеет прорезь в виде винтовой полосы в один виток с шагом, равным длине щелевой диафрагмы, а фотоприемник установлен у одного из оснований развертывающего цилиндра [1]. A device for non-contact measurement of linear dimensions containing a sequentially located light source, a slit diaphragm, a deploying cylinder, a photodetector and a measuring circuit. The expanding cylinder of this device is made of optically transparent material with an opaque coating applied to it, which has a slot in the form of a screw strip in one turn with a step equal to the length of the slit diaphragm, and a photodetector is installed at one of the bases of the expanding cylinder [1].

Недостатком известного устройства является ромбовидность перемещающейся диафрагмы, образованной пересечением щелевой и винтовой полос, что ограничивает точность измерения. Другой недостаток устройства - значительное затухание светового потока в развертывающем цилиндре. Это ограничивает разрешающую способность (цену деления) устройства. Кроме того, точное выполнение винтовой полосы является технически сложной задачей. A disadvantage of the known device is the diamond shape of the moving diaphragm formed by the intersection of the slotted and helical bands, which limits the accuracy of the measurement. Another disadvantage of the device is the significant attenuation of the light flux in the expanding cylinder. This limits the resolution (division value) of the device. In addition, the precise implementation of the helical strip is a technically challenging task.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для бесконтактного измерения линейных размеров, включающее дополнительный барабан с прорезью в виде винтовой полосы в несколько витков. Длина щелевой диафрагмы, равная шагу винтовой полосы, определяет диапазон измерения линейных размеров [2]. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for contactless measurement of linear dimensions, including an additional drum with a slot in the form of a helical strip in several turns. The length of the slit diaphragm, equal to the pitch of the helical strip, determines the range of measurement of linear dimensions [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что за счет влияния изменения положения ромбовидной диафрагмы (по отношению к фотоприемнику) изменяется интенсивность светового потока, попадающего на фотоприемник, установленный у торца световода. Это вызывает появление мультипликативной погрешности. Световой поток уменьшается с увеличением расстояния за счет большого числа отражений от стенок световода и неидеальности свойств материала, что в конечном итоге снижает точность измерений. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the device adopted as a prototype include the fact that due to the influence of a change in the position of the diamond-shaped diaphragm (relative to the photodetector), the intensity of the light flux incident on the photodetector installed at the end of the fiber changes. This causes a multiplicative error. The luminous flux decreases with increasing distance due to the large number of reflections from the walls of the fiber and the non-ideal material properties, which ultimately reduces the measurement accuracy.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является измерение линейных размеров без перестройки в широком диапазоне. The task to which the invention is directed is the measurement of linear dimensions without adjustment in a wide range.

Поставленную задачу можно решить за счет достижения техническою результата, который заключается в повышении точности измерений в широком диапазоне измеряемых объектов и упрощении конструкции. The problem can be solved by achieving a technical result, which consists in increasing the accuracy of measurements in a wide range of measured objects and simplifying the design.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для бесконтактного измерения линейных размеров, содержащем последовательно расположенные источник света, щелевую диафрагму, развертывающий механизм, фотоприемник и измерительную схему, особенностью является то, что развертывающий механизм выполнен из токопроводящих шкивов, электрически изолированных друг от друга, один из которых связан с общим проводом измерительной схемы, а другой с ее входом, причем шкивы кинематически связаны между собой приводным ремнем из электропроводного материала, имеющим изолирующие соединения, к границам которых подключен фотоприемник. Кроме того, один из шкивов насажен на вал электродвигателя и через его корпус связан с общим проводом, а другой соединен с входом измерительной схемы через неподвижную ось вращения. The specified technical result is achieved by the fact that in the known device for non-contact measurement of linear dimensions, containing a sequentially located light source, a slit diaphragm, a deployment mechanism, a photodetector and a measuring circuit, a feature is that the deployment mechanism is made of conductive pulleys, electrically isolated from each other , one of which is connected to the common wire of the measuring circuit, and the other to its input, and the pulleys are kinematically connected to each other by a drive belt m of electrically conductive material having insulating connections to the borders of which a photodetector is connected. In addition, one of the pulleys is mounted on the motor shaft and through its housing is connected to a common wire, and the other is connected to the input of the measuring circuit through a fixed axis of rotation.

Между признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Освещенность фотоприемника, работающего на прямых лучах не зависит от его положения во всем диапазоне измерений. Кроме того, размер входного отверстия может иметь малое значение, что дает возможность увеличить разрешающую способность измерителя линейных размеров при постоянном коэффициенте усиления усилителя сигналов фотоприемника и пороге срабатывания сравнивающего устройства. Светопропускающая поверхность щелевой диафрагмы может иметь форму узкого прямоугольника, расположенного параллельно кромке измеряемого материала. Between the signs and the achieved technical result, there is the following causal relationship. The illumination of a direct-acting photodetector does not depend on its position in the entire measurement range. In addition, the size of the inlet may have a small value, which makes it possible to increase the resolution of the linear size meter with a constant gain of the photodetector signal amplifier and the threshold of operation of the comparison device. The light transmitting surface of the slotted diaphragm may be in the form of a narrow rectangle parallel to the edge of the measured material.

Упрощение конструкции устройства обеспечивается путем совмещения приводным ремнем функций подвода электрической энергии к фотоприемнику и его транспортировки. Simplification of the design of the device is achieved by combining the drive belt functions of supplying electrical energy to the photodetector and its transportation.

Совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, может быть многократно использована при проведении измерений с помощью предлагаемого устройства с получением указанного технического результата. The set of essential features characterizing the invention can be repeatedly used when taking measurements using the proposed device to obtain the specified technical result.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для измерения линейных размеров содержит последовательно расположенные источник 1 света, щелевую диафрагму 2 и развертывающий механизм, в состав которого входят металлические шкивы 3 и 4. Шкив 3 насажен на вал электродвигателя 5, корпус которого связан с общим проводом измерительной схемы 6, неподвижная ось шкива 4 соединена с другим входом измерительной схемы 6. Шкивы 3 и 4 связаны между собой приводным ремнем 7 из электропроводного материала, имеющим изолирующие соединения 8 и 9, к границам которых подключен фотоприемник 10. Длина щелевой диафрагмы 2 определяет максимальный диапазон измерения линейных размеров. Измеряемый объект 11 помещают между диафрагмой 2 и источником 1 света. A device for measuring linear dimensions contains a sequentially located light source 1, a slit diaphragm 2 and a scattering mechanism, which includes metal pulleys 3 and 4. The pulley 3 is mounted on the shaft of an electric motor 5, the housing of which is connected to a common wire of the measuring circuit 6, the fixed axis of the pulley 4 is connected to the other input of the measuring circuit 6. The pulleys 3 and 4 are interconnected by a drive belt 7 of electrically conductive material having insulating connections 8 and 9, to the borders of which a photodetector 10 is connected. left diaphragm 2 defines the maximum measuring range of linear dimensions. The measured object 11 is placed between the diaphragm 2 and the light source 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подсветке щели диафрагмы 2 источником 1 света на приводном ремне 7 образуется световая полоса. В створе полосы перемещается фотоприемник 10, закрепленный на ременной передаче в зоне изолирующего соединения 8 и воспринимающий свет. При попадании фотоприемника 10 в область геометрической тени от измеряемого объекта 11 изменяются параметры электрического сигнала, поступающего от фотоприемника в измерительную схему 6, в которой по заданному алгоритму определяются размеры объектов. When illuminating the slit of the diaphragm 2 with a light source 1, a light strip is formed on the drive belt 7. In the alignment of the strip moves the photodetector 10, mounted on a belt drive in the area of the insulating connection 8 and receiving light. When the photodetector 10 enters the geometrical shadow region from the measured object 11, the parameters of the electric signal coming from the photodetector into the measuring circuit 6 are changed, in which, according to a given algorithm, the sizes of the objects are determined.

Предложенное устройство по сравнению с базовыми устройствами, применяемыми в настоящее время, имеет простую кинематическую схему. Возможно подключение к границам другого изолирующего соединения аналогичного фотоприемника, что приведет к увеличению частоты измерений в 2 раза без повышения скорости вращения электродвигателя. The proposed device in comparison with the basic devices currently used, has a simple kinematic scheme. It is possible to connect to the borders of another insulating connection a similar photodetector, which will lead to an increase in the measurement frequency by a factor of 2 without increasing the rotation speed of the electric motor.

Работа фотоприемника на прямых лучах источника света дает возможность снизить интенсивность светового потока, что ведет к снижению затрат электроэнергии, а также позволяет уменьшить размеры приемного окна фотоприемника, что обеспечивает высокую разрешающую способность первичного измерительного преобразователя. Предложенное устройство не содержит деталей, требующих сложной технологической обработки, просто в изготовлении. The operation of the photodetector on direct rays of the light source makes it possible to reduce the intensity of the light flux, which leads to lower energy costs, and also allows to reduce the size of the receiving window of the photodetector, which ensures high resolution of the primary measuring transducer. The proposed device does not contain parts requiring complex processing, just to manufacture.

Источники информации
1. А.с. 1052855 СССР, МПК 4 C 01 B 11/02, опубл. 1983.Sources of information
1. A.S. 1052855 USSR, IPC 4 C 01 B 11/02, publ. 1983.

2. А.с. 1633273 СССР, МПК 5 G 01 В 11/02, опубл. 1988 (прототип). 2. A.S. 1633273 USSR, IPC 5 G 01 B 11/02, publ. 1988 (prototype).

Claims

1. A device for non-contact measurement of linear dimensions, containing a sequentially located light source, a slit diaphragm, a deployment mechanism, a photodetector and a measuring circuit, characterized in that the deployment mechanism is made of conductive pulleys electrically isolated from each other, one of which is connected to a common wire measuring circuit, and the other is connected to its input, and these pulleys are kinematically connected to each other by a drive belt of an electrically conductive material having an insulating ue compound to the boundaries of one of which is connected a photodetector.

2. The device according to claim 1, characterized in that one of the pulleys is mounted on the shaft of the electric motor and through its housing is connected to a common wire of the measuring circuit.

3. The device according to claim 1, characterized in that the other pulley is connected to the input of the measuring circuit through a fixed axis of rotation.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is possible to connect an additional photodetector to the free boundaries of the insulating connection.