RU2821435C1 - Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий - Google Patents
Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821435C1 RU2821435C1 RU2024107596A RU2024107596A RU2821435C1 RU 2821435 C1 RU2821435 C1 RU 2821435C1 RU 2024107596 A RU2024107596 A RU 2024107596A RU 2024107596 A RU2024107596 A RU 2024107596A RU 2821435 C1 RU2821435 C1 RU 2821435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- microcontroller
- input
- comparator
- movable
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам бесконтактного метода измерения диаметра подвижных пластмассовых изделий, например филамента для 3D-принтеров, лески для триммеров, медицинских трубок и т.п. Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий содержит точечный источник света (1), например SMD светодиод КА-3528, оптически связанный с многоэлементной фотоприемной линейкой (3), например TCD1304AP, через коллиматор (2) и подвижное изделие (7), компаратор (4), например LM311, и микроконтроллер (5), например AT91SAM7S64, при этом выход многоэлементной фотоприемной линейки соединён с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединён с первым выходом микроконтроллера, второй выход микроконтроллера соединён с входом многоэлементной фотоприемной линейки, третий выход микроконтроллера соединён с точечным источником света, первый вход микроконтроллера соединён с выходом компаратора, причём в него дополнительно введён датчик цвета (6), например TCS34725, который оптически связан с подвижным изделием, а выход соединён со вторым входом микроконтроллера, четвёртый выход микроконтроллера является выходом управляющего сигнала FSTEP для драйвера шагового двигателя. Технический результат: создание оптического устройства для измерения диаметра подвижных прозрачных, непрозрачных и цветных изделий из пластмассы. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам бесконтактного метода измерения диаметра подвижных пластмассовых изделий, например, филамента для 3D-принтеров, лески для триммеров, медицинских трубок и т.п.
Уровень техники
Известно фотоэлектрическое устройство для измерения диаметра изделий (авторское свидетельство SU №1767329, приоритет 29.10.1990), содержащее последовательно соединенные датчик изображения, формирователь импульсов и схему И, блок счета импульсов заполнения, регистр, счётчик.
Недостаток устройства заключается в том, что, исходя из описания его работы, теневое изображение диаметра изделия образуется за счет естественного освещения, поскольку в схеме отсутствует какой бы то ни был источник света, что приводит к ненадежности измерения. Кроме того, устройством не предусмотрена возможность проведения измерений прозрачных и полупрозрачных изделий, а также измерений цветных изделий без потери точности.
Известно фотоэлектрическое устройство для измерения диаметра изделий (патент RU №2173833, приоритет 27.03.2000), содержащее точечный источник света, коллиматор, фотоприемник, к выходам которого подключена электронная система обработки и регистрации измерений и подвижное изделие.
Недостаток устройства заключается в невысокой точности измерения, которая усугубляется двукратным прохождением изображения измеряемого изделия через коллиматор. Также данное устройство не предполагает проведения измерений прозрачных и полупрозрачных изделий, равно как и измерений цветных изделий без снижения точности.
Наиболее близким техническим решением является оптоэлектронный датчик толщины (Каштанов Н. В. Применение многоэлементной фотоприемной линейки в датчике толщины пластиковой нити / Вузовская наука в современных условиях: сборник материалов 54-й научно-технической конференции. В 3 ч. Ч.1. - Ульяновск: УлГТУ, 2020. - С. 175-178), содержащий микроконтроллер и два ортогональных канала измерения, каждый из которых включает в себя: светодиод, коллимирующую линзу, многоэлементную фотоприемную линейку (МФПЛ), компаратор.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения прозрачных и полупрозрачных изделий в связи с малой амплитудой и крутизной фронтов видеоимпульсов на выходе многоэлементных фотоприемных линеек.
Техническая задача заключается в создании устройства для измерения диаметра прозрачных, непрозрачных и цветных изделий из пластмассы с возможностью регулирования диаметра непосредственно в процессе изготовления.
Техническим результатом является создание оптического устройства для измерения диаметра подвижных прозрачных, непрозрачных и цветных изделий из пластмассы.
Раскрытие сущности изобретения
Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий, содержащее точечный источник света, оптически связанный с многоэлементной фотоприемной линейкой через коллиматор и подвижное изделие, компаратор и микроконтроллер, при этом выход многоэлементной фотоприемной линейки соединён с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединён с первым выходом микроконтроллера, второй выход микроконтроллера соединён с входом многоэлементной фотоприемной линейки, третий выход микроконтроллера соединён с точечным источником света, первый вход микроконтроллера соединён с выходом компаратора, отличающееся тем, что в него дополнительно введён датчик цвета, который оптически связан с подвижным изделием, а выход соединён со вторым входом микроконтроллера, четвёртый выход микроконтроллера является выходом управляющего сигнала FSTEP для драйвера шагового двигателя.
Краткое описание чертежей
На фигуре приведена структурная схема устройства, где 1 - точечный источник света, 2 - коллиматор, 3 - многоэлементная фотоприемная линейка, 4 - компаратор, 5 - микроконтроллер, 6 - датчик цвета, 7 - подвижное изделие.
Осуществление изобретения
Оптическое устройство для измерения диаметра подвижного изделия включает в себя точечный источник света 1, например SMD светодиод КА-3528, коллиматор 2, например короткофокусную плоско-выпуклую линзу, многоэлементную фотоприемную линейку 3, например TCD1304AP, компаратор 4, например LM311, микроконтроллер 5, например AT91SAM7S64, и датчик цвета 6, например TCS34725.
Точечный источник света 1 оптически связан с многоэлементной фотоприемной линейкой 3 через коллиматор 2 и подвижное изделие 7, например филамент для 3D-принтеров, выход многоэлементной фотоприемной линейки 3 соединён с первым входом компаратора 4, второй вход компаратора 4 соединён с первым выходом микроконтроллера 5. При этом второй выход микроконтроллера 5 соединён с входом многоэлементной фотоприемной линейки 3, третий выход микроконтроллера 5 соединён с входом точечного источника света 1, первый вход микроконтроллера 5 соединён с выходом компаратора 4, второй вход микроконтроллера 5 соединён с выходом датчика цвета 6, который оптически связан с подвижным изделием 7, четвёртый выход микроконтроллера 5 является выходом управляющего сигнала FSTEP для драйвера шагового двигателя (не показан).
Устройство работает следующим образом. Точечный источник света 1 посредством коллиматора 2 создает в рабочей зоне, где располагается подвижное изделие 7, пучок света, близкий к параллельному. Тень подвижного изделия 7, размер которой отождествим с диаметром подвижного изделия 7, падает на многоэлементную фотоприемную линейку 3.
Сигнал с датчика цвета 6 следует на микроконтроллер 5 для осуществления корректирующих мер в связи с наличием погрешности, связанной с отражающими и поглощающими свойствами подвижного изделия 7 разной степени прозрачности и разных цветов. Корректирующие меры включают в себя изменение интенсивности излучения источника света 1 с помощью ШИМ-сигнала, а также порогового напряжения компаратора 4.
Число затененных пикселей, размеры которых априорно известны, многоэлементной фотоприемной линейки 3 подсчитывается программой микроконтроллера 5 после приема сигнала с выхода компаратора 4, образованного путем компарирования выходного видеосигнала многоэлементной фотоприемной линейки 3.
Микроконтроллером 5 формируется управляющий сигнал FSTEP для драйвера шагового двигателя, входящего в тянущее устройство, которое в большинстве случаев имеет место в технологических линиях по изготовлению пластмассовых изделий. Управляющее воздействие формируется в соответствии с программно реализованным пропорциональным регулятором и на основании результатов измерения с целью коррекции скорости вытягивания изделия. Так, если измеряемый диаметр превышает заданный, то скорость вытягивания увеличивается, приводя к уменьшению действительного диаметра. Если измеряемый диаметр меньше заданного, то скорость вытягивания снижается. Способ изготовления подвижного изделия не является задачей изобретения, поэтому подробно не рассматривается.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено в условиях промышленного производства с помощью известных средств и технологий.
Таким образом, оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий является функционально законченным устройством и позволяет измерять диаметр прозрачных, непрозрачных и цветных изделий из пластмассы с возможностью регулирования диаметра непосредственно в процессе изготовления.
Claims (1)
- Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий, содержащее точечный источник света, оптически связанный с многоэлементной фотоприемной линейкой через коллиматор и подвижное изделие, компаратор и микроконтроллер, при этом выход многоэлементной фотоприемной линейки соединён с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединён с первым выходом микроконтроллера, второй выход микроконтроллера соединён с входом многоэлементной фотоприемной линейки, третий выход микроконтроллера соединён с точечным источником света, первый вход микроконтроллера соединён с выходом компаратора, отличающееся тем, что в него дополнительно введён датчик цвета, который оптически связан с подвижным изделием, а выход соединён со вторым входом микроконтроллера, четвёртый выход микроконтроллера является выходом управляющего сигнала FSTEP.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821435C1 true RU2821435C1 (ru) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19626448A1 (de) * | 1996-06-20 | 1998-01-02 | Ingbuero Fuer Spezialtechnik I | Optische Fasersensoren mit lateraler Auflösung |
| RU2243502C2 (ru) * | 1999-06-28 | 2004-12-27 | Матерьель Пур Ларборикултур Фрюитьер | Способ и устройство проверки при автоматической сортировке продуктов, таких как фрукты |
| RU2263885C2 (ru) * | 2000-08-31 | 2005-11-10 | Тоудай Тло,Лтд. | Оптический тактильный датчик |
| RU2593425C2 (ru) * | 2013-07-29 | 2016-08-10 | Сикора Аг | Способ и устройство для измерения центричности токопроводящей жилы в изоляционной оболочке |
| CN103572574B (zh) * | 2012-07-20 | 2019-05-14 | 里特捷克有限公司 | 用于在纺织机的工作单元处监测移动的线性纺织材料的质量的装置 |
| US20190195853A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-27 | Petr PERNER | Method and system for yarn quality monitoring |
| RU2720653C1 (ru) * | 2017-03-03 | 2020-05-12 | Свен ХАНЦЕЛЬ | Устройство и способ определения длины провода |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19626448A1 (de) * | 1996-06-20 | 1998-01-02 | Ingbuero Fuer Spezialtechnik I | Optische Fasersensoren mit lateraler Auflösung |
| RU2243502C2 (ru) * | 1999-06-28 | 2004-12-27 | Матерьель Пур Ларборикултур Фрюитьер | Способ и устройство проверки при автоматической сортировке продуктов, таких как фрукты |
| RU2263885C2 (ru) * | 2000-08-31 | 2005-11-10 | Тоудай Тло,Лтд. | Оптический тактильный датчик |
| CN103572574B (zh) * | 2012-07-20 | 2019-05-14 | 里特捷克有限公司 | 用于在纺织机的工作单元处监测移动的线性纺织材料的质量的装置 |
| RU2593425C2 (ru) * | 2013-07-29 | 2016-08-10 | Сикора Аг | Способ и устройство для измерения центричности токопроводящей жилы в изоляционной оболочке |
| RU2720653C1 (ru) * | 2017-03-03 | 2020-05-12 | Свен ХАНЦЕЛЬ | Устройство и способ определения длины провода |
| US20190195853A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-27 | Petr PERNER | Method and system for yarn quality monitoring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5499794A (en) | Process and device for detecting foreign substances in a textile test material using an alternating light and dark background | |
| US7292332B2 (en) | Method and apparatus for detecting faults in transparent material | |
| CN1052151C (zh) | 卷烟工业测量杆状物体的直径的方法及其装置 | |
| JPWO2018160886A5 (ru) | ||
| JP2020512544A5 (ru) | ||
| EP2503360B1 (de) | Verfahren zur optischen Erfassung zumindest teilweise transparenter Objekte | |
| CN110582685B (zh) | 用于检测进给至操作机器的纺织品或金属线的特征的方法、系统和传感器 | |
| US9575048B2 (en) | Method for monitoring at least one parameter of quality of yarn and/or parameters of sensor by electronic yarn cleaner | |
| CN105160754B (zh) | 基于高度测量的硬币表面质量检测装置及其检测方法 | |
| CN2531393Y (zh) | 自动纱线综合测试仪 | |
| RU2821435C1 (ru) | Оптическое устройство для измерения диаметра подвижных изделий | |
| CZ2009634A3 (cs) | Zpusob sledování barevné homogenity povrchu príze a zarízení k jeho provádení | |
| CN1154759C (zh) | 环锭纺纱机上的纱线的检测装置 | |
| CN103576099A (zh) | 一种led灯具闪烁测试系统及其实现测试方法 | |
| JPH10508984A (ja) | 特にオプトエレクトロニクス半導体デバイス用であるオプトエレクトロニクスデバイス用温度補償方法 | |
| CZ2013566A3 (cs) | Způsob sledování kvality příze elektronickým čističem příze a senzor k jeho provádění | |
| CN203072041U (zh) | 接触式图像传感器 | |
| CN103968756B (zh) | 一种柔软介质边缘检测装置 | |
| CN103439343A (zh) | 一种瓶盖质量检测系统 | |
| CN217466659U (zh) | 一种高精度一体式颜色传感器 | |
| JP5544257B2 (ja) | 光学ラインセンサ装置 | |
| CN113310920A (zh) | 一种高精度一体式颜色传感器 | |
| CN203494807U (zh) | Led灯珠智能分光分选装置 | |
| CN206989886U (zh) | 一种纱线检测的装置 | |
| CN201463835U (zh) | 在线机械尺寸和色差检测装置 |