фотоэлектрический измеритель размеров объекта
Классы МПК: | G01B21/10 для измерения диаметров |
Автор(ы): | Будкин Ю.В., Гарбузов В.Т., Дмитриев А.А., Ефремов М.С., Маринин С.И., Нартов А.П., Таранин А.А. |
Патентообладатель(и): | Кооператив "Воронежлесдревавтоматика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-07-18 публикация патента:
10.09.1995 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения диаметров круглых лесоматериалов. Цель изобретения повышение точности и надежности измерений. Измеритель содержит генератор импульсов 1, два счетчика импульсов 2, 10, постоянное запоминающее устройство 3, два дешифратора 4, 7, матрицы ключей и усилителей, линейки излучателей и фотоэлектрических приемников 6, 9, выполненных с неодинаковыми периодами размещения элементов, одновременно включенных по некоторому правилу только по одному в каждой линейке с тактом колебаний генератора, причем генератор импульсов, первый счетчик импульсов по первому входу, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, первый дешифратор, матрица ключей и передающая линейка включены последовательно, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, второй дешифратор, матрица усилителей по первому входу и второй счетчик импульсов по первому входу также соединены последовательно, кроме того, постоянное запоминающее устройство по второму выходу соединено со счетчиками импульсов по вторым входам, а линейка приемников соединена с вторым входом матрицы усилителей. 2 ил. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗМЕРОВ ОБЪЕКТА, содержащий генератор импульсов, два счетчика импульсов, постоянное запоминающее устройство, два дешифратора, матрицы ключей и усилителей, линейки излучателей и фотоприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности за счет сокращения числа излучателей и фотоприемников в линейках и выравнивания раскрывов линеек, линейки выполнены с периодами размещения излучателей и фотоприемников, определяемыми по формуле![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043147/183.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043147/183.gif)
где
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
r1 и r2 целые остатки разложения периодов T1 и T2 на сомножители;
k наибольший общий делитель T1 и T2,
генератор импульсов, первый счетчик импульсов по первому входу, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, первый дешифратор, матрица ключей и передающая линейка включены последовательно, постоянное запоминающее устройство по первому выходу, второй дешифратор, матрица усилителей по первому выходу и второй счетчик импульсов по первому входу также соединены последовательно, постоянное запоминающее устройство по второму выходу соединено со счетчиками импульсов по вторым входам, а линейка приемников соединена с вторым входом матрицы усилителей, матрица ключей предназначена для одновременного включения по одному излучателю и приемнику в каждой линейке.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения диаметров круглых лесоматериалов, особенно в составе автоматизированных систем учета и управления технологическими процессами производства лесоматериалов. Известен фотоэлектрический датчик диаметров бревен, включающий источник света, собирательную линзу, экран с вертикальным рядом щелевых отверстий и фотоприемник, выполняющий возвратно-поступательные перемещения в процессе работы вдоль вертикальной оси экрана. Недостатками датчика являются низкая точность измерения за счет возможности перемещений измеряемого предмета вдоль оптической оси линзы и недостаточная надежность за счет использования механически перемещающихся элементов устройств. Известно устройство для измерения диаметров сырья, содержащее источник излучения, растр, фотоприемник и развертывающий блок, выполненный в виде замкнутой ленты, вращающейся в плоскости, параллельной плоскости растра и отражателя, расположенного на ней. Недостатками этого устройства является его сложность, низкое быстродействие и малая надежность за счет применения механической развертки лучей. Известно также устройство для определения наименьшего диаметра круглых лесоматериалов, например бревен, содержащее щелевой источник направленного света, фотоэлектрический приемник в виде ряда фотоэлектрических преобразователей, блоки усиления, преобразования, коммутации, памяти и циклического счетчика. Устройство определяет число незатененных фоточувствительных элементов, которое однозначно связано с измеряемым диаметром круглых лесоматериалов. Недостатком этого устройства является большое число фоточувствительных элементов, а следовательно, сложность и низкая надежность устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устpойство для измерения площади непрозрачных плоских фигур, относящееся к контрольно-измерительной технике. Оно может быть использовано в измерительных машинах, предназначенных для измерения площади плоских фигур, например, лекал, кож и т.п. в кожгалантерейной, швейной, меховой отраслях промышленности. В устройстве применены источники многолучевого (рассеянного) излучения. Измеряемая фигура перемещается вблизи линейки приемников в поперечном направлении и освещается с помощью линейки излучателей. При этом используются приемники, часть которых находится на пути излучения нескольких излучателей, излучатели, на пути излучения которых находится хотя бы один общий приемник, включают и выключают поочередно, а сигналы на выходах приемников, находящихся на пути излучения одного и того же излучателя во включенном состоянии, регистрируются также поочередно. Недостатком этого устройства является близкое расположение линейки приемников от измеряемого предмета, большие погрешности, имеющие место в случае смещения предмета вдоль нормали к линейкам приемников и излучателей, большое число элементов в линейке приемников и излучателей. В техническом решении, выбранном в качестве прототипа, предложен способ измерения положения объекта. Для осуществления предложенного способа используется устройство, содержащее генератор импульсов, два счетчика импульсов, постоянное запоминающее устройство, два дешифратора, матрицы ключей и усилителей, линейки излучателей и фотоэлектрических приемников. Недостатком этого устройства является низкая точность и надежность работы устройства, большое суммарное число излучателей и приемников, увеличенные размеры линейки приемников или излучателей, так как формулы для определения основных геометрических параметров линеек не позволяют оптимизировать их значения, не учитывают объемный характер измеряемых тел. Цель изобретения повышение точности и надежности работы устройства при одновременном сокращении числа излучателей и фотоприемников в линейках, выравнивания раскрывов линеек. Это достигается тем, что в фотоэлектрическом измерителе диаметров круглых лесоматериалов содержатся генератор импульсов, два счетчика импульсов, постоянное запоминающее устройство, два дешифратора, матрицы ключей и усилителей, линейки излучателей и фотоэлектрических приемников. Последние выполнены с периодами размещения излучателей и фотоприемников, определяемым по формуле![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
tg w T0 /(x1 + x2), где T 0= r1*T1 r2*T2 r1*r2*k. Вследствие этого может быть получено квазипараллельное поле лучей и малая зависимость погрешности измерения круглых лесоматериалов от смещения предметов вдоль оси х (см. фиг. 2). В изобретении интервал
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
q x1/(x1-x2) k1*c/k1*d c/d есть рациональное число (например, 1/2, 1/3, 5/7, 7/5 и т.д.). 2.2.2. Из п. 2.1.4 следует, что числа Т1 и Т2 могут быть разложены на сомножители, один из которых k является наибольшим общим делителем, а r1 и r2 соответственно целыми остатками. Тогда
Т1/T2 r2/r1 и
r1*T1 r2*T2 T0
Величину Т0 можно рассматривать как период размещения излучателей и приемников, имеющих одинаковые ординаты. Лучи, соединяющие эти элементы, параллельны между собой и осью х. Поэтому такие элементы будем называть противостоящими. Координата у противостоящих элементов есть
y*r1*T1 *r2*T2*T0*k*r1*r2 где целое число. П р и м е р 1. Пусть Т2 1.2 см 12 мм, Т1 1,8 см 18 мм, тогда Т1/Т2 18/12 (6*3)/(6*2) 3/2. Здесь k 6 наибольший общий делитель, r2 3, r1 2. Координаты у противостоящих элементов есть
y*3*12*2*18 *36. где 0,
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
2.3. Вывод взаимосвязи между периодами Т1 и Т2 размещения элементов передающей и приемной линеек и дискретой 6. Исходя из уравнения прямой, проходящей через точки (х х1, y м*Т1) и (х х2, y= n*T2) можно найти координаты точек пересечения спектров излучений, исходящих из точки х х2, y n*T2 *T0 + p2*T2, где p2 0,
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
Эти координаты будут
y(02) *T0 + p2*T2*q + j*T1*(1-q)
y(01) *T2 + p1*T1*(1-q) + i*T2*q где j, i 0,
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043022/177.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
F r2*(j-p2) + c*r1*(p2-i). П р и м е р 2. Пусть Т1 18, Т2 12, r1= 2, r2 3, k 6. Тогда Fмин для q равных 1/3, 1/2 и 2/3 соответственно равны 1,1 и 2, а
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
В нашем случае q 1/2, Fмин 1, d 2 и
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
П р и м е р 3. Пусть k=6, q=1/2, r1=2, r2=3. Тогда d 2, fмин 1 и
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
![фотоэлектрический измеритель размеров объекта, патент № 2043602](/images/patents/429/2043078/963.gif)
Класс G01B21/10 для измерения диаметров