SU1657961A1 - Device for measuring dimensions of transparent tubes - Google Patents
Device for measuring dimensions of transparent tubes Download PDFInfo
- Publication number
- SU1657961A1 SU1657961A1 SU884608491A SU4608491A SU1657961A1 SU 1657961 A1 SU1657961 A1 SU 1657961A1 SU 884608491 A SU884608491 A SU 884608491A SU 4608491 A SU4608491 A SU 4608491A SU 1657961 A1 SU1657961 A1 SU 1657961A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- pipe
- output
- rays
- light
- trigger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности за счет учета световых лучей, прошедших через контролируемую трубу, и повышение информативности за счет измерени внутреннего диаметра трубы. Устройство состоит из источника 1 света, рассеи- вател 2, щелевой диафрагмы 3, объектива 4 и фазоприемникд 5. При просвете трубы 25 светом, рассе нным рассеи- вателем 2, распределение интенсивности на фотоприемнике 5 зависит как от внешнего, так и от внутреннего диаметра трубы 25. 4 ил.This invention relates to instrumentation technology. The purpose of the invention is to improve the accuracy by taking into account the light rays that have passed through the controlled pipe, and to increase the information content by measuring the internal diameter of the pipe. The device consists of a source of light 1, a diffuser 2, a slit diaphragm 3, a lens 4 and a phase receiving receptacle 5. When the tube 25 is lumen with light scattered by a diffuser 2, the intensity distribution on the photodetector 5 depends on both the external and internal diameters pipe 25. 4 Il.
Description
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл контрол диаметра прозрачных труб.The invention relates to instrumentation technology and can be used to control the diameter of transparent pipes.
Цель изобретени - повышение точности за счет учета световых лучей, прошедших через контролируемую трубу, и повышение информативности за счет измерени внутреннего диаметра трубы.The purpose of the invention is to improve the accuracy by taking into account the light rays that have passed through the controlled pipe, and to increase the information content by measuring the internal diameter of the pipe.
На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2 - зависимость угла входа луча от координаты выхода и сигнала на фотоприемнике; на фиг. 3 - геометри рассе ни лучей прозрачной трубой; на фиг. 4 - временные диаграммы работы блоков устройства .FIG. 1 shows a block diagram of the device; in fig. 2 - dependence of the beam entry angle on the output coordinate and the signal on the photodetector; in fig. 3 - scattering geometry of rays by a transparent tube; in fig. 4 - time diagrams of the operation of the device blocks.
Устройство состоит из оптически св занных источника 1 света, рассеи- вател 2, щелевой диаграммы 3, объектива 4 и фотоприемника 5, блока 6 обработки видеосигнала, состо щего изThe device consists of optically coupled light source 1, scatterer 2, slit diagram 3, lens 4 and photodetector 5, video processing unit 6, consisting of
инвертора /, вход которого подключен к выходу фотоприемника 5, триггера 8, счетный вход которого объединен с входом инвертора 7, триггера 9, счетный вход которого подключен к выходу инвертора /, триггера 10, счетный вход которого подключен к пр мому выходу триггера 8, триггера 11, счетный вход которого подключен к пр мому выходу триггера 9, триггера 13, счетньй вход которого подключен к пр мому выходу триггера 10, триггера 14, счетный вход которого подключен к пр мому выходу триггера 11, элемента 15 ИЛИ-НЧ, входы которого подключены к пр мому выходу триггера 3 и инверсному выходу триггера 9 соответственно , элемента 16 ИЛИ-НЕ, входы которого подключены к выходу элемента 15 ИЛИ-НЕ и инверсному выходу триггера 12, элемента Г/ ИЛИ-ЧЕ, входы которого подключены к инверсным выходам триггеров 13 и 14, последовательно соедин ных счетчика 13, вход разрешени счета которого подключен к выходу элемента 16 ИЛИ-НЕ, и регистра 14, последовательно соединенных счетчика , вход разрешени счета которого подключен к выходу элемента 1 / ИЛИ-НК, и регистра .11, и генератора .., выход которого подключен к счетным входам счетчиков 18 и .О, блока 23 вычислений , выполненного в виде программируемого контроллера, синхронизирующий вход которого подключен к синхронизирующему выходу фотоприемника 5, информационные входы подключены к выходам регистров 14 и 21, первый синхронизирующий выход Начало измерени подключен к установочным в О1 входам триггеров 8-14 и счетчиков 18 и 20, второй синхронизирующий выход Конец измерени которого подключен к тактовым входам регистров 19 и .1, вход которого подключен к выходу блока 23 и индикатора 24.inverter /, whose input is connected to the output of photodetector 5, trigger 8, the counting input of which is combined with the input of inverter 7, trigger 9, the counting input of which is connected to the output of inverter /, trigger 10, the counting input of which is connected to the forward output of trigger 8, trigger 11, the counting input of which is connected to the forward output of the trigger 9, the trigger 13, the counting input of which is connected to the forward output of the trigger 10, trigger 14, the counting input of which is connected to the forward output of the trigger 11, element 15 OR-LF, the inputs of which are connected to direct output t the trigger 3 and the inverse output of the trigger 9, respectively, of the element 16 OR NOT, the inputs of which are connected to the output of the element 15 OR-NOT and the inverse output of the trigger 12, the element G / OR-CHE, whose inputs are connected to the inverse outputs of the trigger 13 and 14, sequentially the connected counter 13, the input of the permission of which account is connected to the output of the element 16 OR-NOT, and the register 14, connected in series with the counter, the input of the permission of the account of which is connected to the output of the element 1 / OR-НК, and the register .11, and the generator .., the output of which is connected to the counting inputs counters 18 and .O, the computing unit 23, made in the form of a programmable controller, the synchronization input of which is connected to the synchronization output of the photoreceiver 5, the information inputs are connected to the outputs of registers 14 and 21, the first synchronization output of the Start of measurement is connected to the 8– 14 and counters 18 and 20, the second synchronization output. The end of measurement of which is connected to the clock inputs of registers 19 and .1, whose input is connected to the output of block 23 and indicator 24.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Поток света от источника 1, рассеиваемый рассеивателем ,. и ограничиваемый с двух сторон относительно плоскости, в которой наход тс пини регистрации и ось прозрачной трубы 25, диафрагмой 3, освещает прозрачную трубу 25. Объектив 4 переносит изображение исследуемого объекта в плоскость анализа, в которой находитс дискретный фотоприемник 5. Таким образом , из потока рассе нных лучей, прошедщих через прозрачную трубу 5, с помощью объектива 4 выдел ют пучок параксиальных лучей, вошедших в прозрачную трубу 5 в секторе, ограниченном плоскост ми, проходчнимп через внутренние кра щелевой диафрагмы 3 и прозрачную трубу 5. Фиксаци пучка параноиалып г. лучей, COCYOHI OTO из светлых и темных полос, осуществл етс фотоприомнпком 5 и плоскости, перпендикул рной оси прозрачно трубы 25. На выходе ютоприемника 5 (Нормируетс видеосигнал, привеценный на фиг. .. 15 параксиальных лучей отсутствует ЛУЧИ, углы входа кото рых в призрачную трубу 5, образпнлц- ные линией регистрации и пини ми, проход щими через кра диафрагмы 3 И прозрачную трубу .. т, превышают по абсолютной величине значени ±0The flux of light from the source 1, diffused by the diffuser,. and bounded from two sides relative to the plane in which the registration is located and the axis of the transparent pipe 25, with diaphragm 3, illuminates the transparent pipe 25. Objective 4 transfers the image of the object under study to the analysis plane in which there is a discrete photodetector 5. Thus, from the stream scattered rays passing through the transparent tube 5, using lens 4, emit a beam of paraxial rays that entered the transparent tube 5 in the sector bounded by planes passing through the inner edges of the slit diaphragm 3 and transparent tube 5. Fixing the beam of paranoia rays of rays, COCYOHI OTO from light and dark stripes, is carried out by the photointerface 5 and the plane perpendicular to the axis of the transparent tube 25. At the output of the YouTube receiver 5 (the video signal normalized to Fig. 15 is normalized There are no RAYS OF BEAMS whose angles of entry into the ghost tube 5, the specimen registration line and the pins passing through the edge of the diaphragm 3 and the transparent tube .. t, exceed in absolute value ± 0
-9,„,±0-9, „, ± 0
п P
72Л72L
Эп Ep
, 9гп и Qi,n гч)е , 9gp and Qi, n gh) e
00
дельные значени углов входа в прозрачную трубу 25 лучей, соответственно прошедших через две стенки трубы 25 и ее внутреннее, отверстие (см. графики Л и А1 на фиг. 2а и луч А на Фиг. 3), испытавших вление полного внутреннего отражени на границе внутреннего отверсти (см. графики В и В на фиг. 2а и лучи В и В на фиг. 3) и пропедших только через стенку трубы 25 (см. графики С и С на фиг.2а и луч С на фиг. 3).Actual values of the angles of entry into the transparent tube 25 of the rays, respectively, passing through the two walls of the tube 25 and its internal opening (see graphs L and A1 in Fig. 2a and beam A in Fig. 3), experienced the phenomenon of total internal reflection at the boundary of the inner holes (see graphs B and B in Fig. 2a and rays B and B in Fig. 3) and those that have only passed through the wall of pipe 25 (see graphs C and C in Fig. 2a and beam C in Fig. 3).
График зависимости угла входа оптических лучей в прозрачную трубу 25 от координат выхода лучей параллельно линии регистрации, приведенной на фиг. 2а, построен на основе зависимостей:A plot of the angle of entry of optical rays in a transparent tube 25 on the coordinates of the output rays of the rays parallel to the line of registration shown in FIG. 2a, built on the basis of dependencies:
л ., X . X . X (У, 2 (arcsin- -arcsin-+arcsin-- паl., x. X. X (Y, 2 (arcsin- -arcsin- + arcsin-- pa
-arcsiorJ;-arcsiorJ;
nb (Оnb (o
X X 9 2 (arcsin1-arcsin--+arcsin-- x -arcsin-);X X 9 2 (arcsin1-arcsin - + arcsin-- x -arcsin-);
bb
00
5five
00
5five
00
5five
e,-ce, -c
где b, - угол входа лучей, проход щих через две стенки трубы 25 и внутреннее отверстие; угол входа лучей, проход щих через стенку трубы 25 и испытывающих вление полного внутреннего отражени на границе внутреннего отверсти трубы 2.5; 9з угол входа лучей, проход щих только через стенку трубы 25 и не вход щих во внут- ренее отверстие; п - показатель преломлени материала трубы 25 (показатель преломлени окружающего трубу воздуха и внутреннего отверсти равен 1); - а и 2Ь - внутренний и внешний диаметры прозрачной трубы 25, X - координаты выхода относительно линии регистрации лучей, прошедших через трубу 25 и выход щих параллельно линии регистрации.where b, is the angle of entry of the rays passing through the two walls of the pipe 25 and the inner opening; the angle of entry of the rays passing through the wall of the pipe 25 and experiencing the appearance of total internal reflection at the boundary of the internal opening of the pipe 2.5; 9 the angle of entry of the rays passing only through the wall of the pipe 25 and not entering the internal opening; n is the refractive index of the material of the pipe 25 (the refractive index of the air surrounding the pipe and the inner hole is 1); - a and 2b are the inner and outer diameters of the transparent pipe 25, X is the coordinates of the exit relative to the line of registration of rays passing through the pipe 25 and extending parallel to the line of registration.
Соотношени (1), (2), (3) получены на предположении, что центры внутреннего отверсти и внешней окружности трубы 25 совпадают.Relations (1), (2), (3) are obtained on the assumption that the centers of the inner bore and the outer circumference of the pipe 25 coincide.
График на фиг. 2а свидетельствует о том, что при отсечении лучей, углы входа которых в прозрачную трубу 25 превышают соответствующе значени i0w,t9in , t0w приводит к их отсутствию в пучке лучей, выход цих из про51bThe graph in FIG. 2a indicates that when clipping rays, the angles of entry into the transparent tube 25 exceed the corresponding values of i0w, t9in, t0w, result in their absence in the beam of rays, the output tsikh from pro51b
зрачнон трубы 15 параллельно линии регистрации .transparent pipe 15 parallel to the registration line.
Отсутствие лучей в пучке приводит к образованию темник полос, что соот- ветствует уровню |;) сигнала на FU.IXO- де фотоприемника 5 (фиг. 2). Лучи, вошедшие в прозрачную трубу 25 внутри секторов, ограниченных значени ми углов ±9 (1 , ,i®}n, образуют светлые полосы света в пучке параксиальных лучей, что соответствует уровню 1 сигнала на выходе фотоприемника 5 (фиг. 2).The absence of rays in the beam leads to the formation of dark bands, which corresponds to the level of the;;) signal on the FU.IXO- de photodetector 5 (Fig. 2). The rays that enter the transparent tube 25 inside the sectors bounded by the angles of ± 9 (1, ...) n form bright bands of light in the beam of paraxial rays, which corresponds to the level 1 of the signal at the output of the photodetector 5 (Fig. 2).
Согласно уравнени м (1), (2), О) положение границ светотени зависитAccording to equations (1), (2), O) the position of the borders of light and shade depends
1ft1ft
от параметров 5 и размеров диафрагмы 1, задающей предельные углы входа лучей п измер емый объект. Поэтому по положению границ светотени можно судить об одном из параметров прозрачной трубы 25, зафиксировав остальные параметрм объекта и положение ограничинлнкцих граней диафрагмы 3.from the parameters 5 and the dimensions of the diaphragm 1, which specifies the limiting angles of entry of the rays and the measured object. Therefore, the position of the borders of light and shade can be judged on one of the parameters of the transparent tube 25, fixing the remaining parameters of the object and the position of the limited faces of the diaphragm 3.
Например, зафиксировав значени показател п преломлени материала трубы 25, внешнего ее диаметра , предельного угла Р2ц входа лучей в трубу 25 и положение границ светотени ± Х- (фиг. . и 3) по уравнению (2) наход т значение внутреннего диаметра трубы 25:For example, fixing the values of the refractive index of the material of the pipe 25, its outer diameter, the limiting angle P2c of the entrance of the rays into the pipe 25 and the position of the light and shadow edges ± X- (Fig. 3), find the value of the internal diameter of the pipe 25 by equation (2):
2X2.2X2.
. , . , - 2 nsin(aresin1+arcsinn. , , - 2 nsin (aresin1 + arcsinn
Значени внешнего диаметра наход т по положению границ светоте- ни i X (фиг. 3), образованных внеш- ними кра ми трубы 25, по формулеThe values of the outer diameter are determined by the position of the luminosity i X (Fig. 3), formed by the outer edges of the tube 25, according to the formula
(5)(five)
Дл определени численных значений рассто ний между границами светотени 2Х,Ј и Х. служит блок обработки видеосигнала, диаграммы работы которого прииедены на фиг. 4. Импульсы длительностью формируютс элементом 16 ИЛИ-НЕ из сигналов на выводе триггера 12 и L ( на выходе элемента 15 ИЛИ-НЕ. Импульсы длитель- ностью ( формируютс элементомTo determine the numerical values of the distances between the edges of light and shade 2X, Ј, and X., a video signal processing unit is used, whose operation diagrams are taken from FIG. 4. Pulses of duration are formed by the element 16 OR-NOT from the signals at the output of the trigger 12 and L (at the output of the element 15 OR-NOT. The pulses are of the duration (formed by the element
1 / ИЛИ-НК из сигналов U1 / OR-NK from U signals
ОABOUT
и Uand u
ИAND
на выходе триггеров 13 и 14. Численности импульсов, пропорциональные длительност м импульсов t и t , подсчитываютс соответственно счетчиками 18 и 20. На информационных выходах регистров 19 и 21 по сигналу КИ формируютс цифровые значени длительностей импульсовat the output of the flip-flops 13 and 14. The number of pulses proportional to the duration of the pulses t and t are counted by the counters 18 and 20, respectively. At the information outputs of the registers 19 and 21, the digital values of the pulse durations are generated by the CI signal
Nz tlЈ0 2X2f0)(6)Nz tlЈ0 2X2f0) (6)
N t..fftN t..fft
4. 4- О Ч- О4. 4- О Ч- О
(7)(7)
где fQ - частота генератора 22. iwhere fQ is the oscillator frequency 22. i
В блоке 23 вычислений после окончани цикла формировани видеосигнала фотоприемником 5 с учетом уравнений (4) - (7) рассчитываютс значени внутреннего d и внешнего П диаметров, прозрачной трубы 25.In block 23, the calculations, after the end of the video signal formation cycle by the photodetector 5, taking into account equations (4) - (7), the values of the inner d and outer O diameters of the transparent tube 25 are calculated.
Результаты вычислений индицируютс индикатором 24.The results of the calculations are indicated by the indicator 24.
. 2Хг 02п. arcsin-- - ---) I)2. 2Hg 02p. arcsin-- - ---) i) 2
(4)(four)
,. ,
5 five
00
5five
00
Значение предельного угла ( устанавливают в процессе калибровки устройства , зафиксирован положение диафрагмы 3. Калибровка устройства осуществл етс с помощью эталонного образца трубы 25 с известными значени ми внутреннего и внешнего диаметров.The value of the limiting angle (set during calibration of the device, the position of the diaphragm 3 is fixed. The device is calibrated using a reference sample of pipe 25 with known values of internal and external diameters.
Дл обеспечени работоспособности устройства размеры диафрагмы 3 должны превышать максимальное значение внешнего диаметра измер емых труб 25. Целесообразно задавать значение предельного угла Q in входа лучей в трубу 25, испытывающих вление полного внутреннего отражени на границе внутреннего отверсти , в пределах от 20 до 60°, что установлено экспериментально , а также аналитически расчетом зависимостей углов входа лучей, прошедших через исследуемый объект, от координаты выхода их из объекта параллельно линии регистрации дл различных соотношении внешнего и внутреннего диаметров прозрачных труб. Дл приведенного на фиг. 2а примера )°.To ensure device operability, the diaphragm 3 dimensions must exceed the maximum external diameter of the measured pipes 25. It is advisable to set the value of the limit angle Q in of the entrance of the rays to the pipe 25, experiencing the appearance of total internal reflection at the boundary of the internal opening, established experimentally as well as analytically by calculating the dependences of the entrance angles of the rays passing through the object under study on the coordinate of their exit from the object parallel to the recording line for different the ratio of external and internal diameters of transparent pipes. For the one shown in FIG. 2a examples) °.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884608491A SU1657961A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Device for measuring dimensions of transparent tubes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884608491A SU1657961A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Device for measuring dimensions of transparent tubes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1657961A1 true SU1657961A1 (en) | 1991-06-23 |
Family
ID=21410722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884608491A SU1657961A1 (en) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | Device for measuring dimensions of transparent tubes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1657961A1 (en) |
-
1988
- 1988-11-24 SU SU884608491A patent/SU1657961A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 361391, кл. G 01 В 11/03, 1970. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5617201A (en) | Method for refractometer measuring using mathematical modelling | |
US4227809A (en) | Method of detecting flaws on the surface of metal | |
JPS61234837A (en) | Apparatus for measuring eye refraction | |
US4529308A (en) | Spectrophotometer apparatus and method including scale drift correction feature | |
US3614231A (en) | Optical aerosol counter | |
FI78355B (en) | METHOD FOER MAETNING AV GLANS OCH APPARATUR FOER TILLAEMPNING AV METODEN. | |
EP0487189A2 (en) | Particle diameter and velocity measuring apparatus | |
SU1657961A1 (en) | Device for measuring dimensions of transparent tubes | |
US5742382A (en) | Refractometer | |
JPS6319506A (en) | Detecting method for drop of dropping liquid | |
JP2013088138A (en) | Refraction factor measuring device, concentration measuring device and method thereof | |
JPH0599659A (en) | Method and device for measuring light-beam incident angle and usage of distance measuring equipment | |
JPH0277636A (en) | Particle measuring device | |
JPS6367521A (en) | Device and method of measuring displacement | |
SU1155848A1 (en) | Device for measuring roughness of polished surface of object | |
RU2005106125A (en) | METHOD FOR MEASURING REFRACTION INDICATOR AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2033603C1 (en) | Method of measurement of reflection factor | |
SU1523917A1 (en) | Method and apparatus for measuring geometrical dimensions of transparent tubes | |
SU1054743A1 (en) | Device for determining range of dimensions of aerosol particles and concentration of aerosol | |
SU983452A1 (en) | Device for measuring moving thread | |
SU945648A1 (en) | Method of measuring transparent pipe geometrical dimensions | |
RU2202814C1 (en) | Cat's eye index meter for optoelectronic devices | |
SU930023A1 (en) | Device for measuring temperature | |
RU2092789C1 (en) | Device measuring surface roughness | |
SU1753269A1 (en) | Method of measuring geometrical dimensions of transparent pipes |