ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА
OPTICAL ELECTRONIC GAUGE FOR NON-INVASIVE DIAMETER MEASUREMENT

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров протяженных объектов, в частности композитной арматуры, а также кабельной продукции, проволоки и других в процессе производства.
Известен способ контроля диаметров детали [АС РФ 2301968 от 27.06.2007], включающий вращение детали, сканирование ее в поперечной плоскости пучком излучения лазерного источника, фиксацию по границам теневого участка точек касания пучком излучения поверхности детали и определение диаметра по расстоянию между этими точками касания. Недостатком данного способа является невозможность измерения объектов, диаметр которых больше линейных размеров чувствительного элемента.
Известно устройство для измерения диаметров изделий [АС РФ 2042110 от 27.08.2000, БИ №24]. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, что затрудняет установку измерителя на производственную линию.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оптико-электронный преобразователь для бесконтактного измерения линейного перемещения и (или) диаметра [АС РФ 2156434 от 10.01.2003, БИ №1/2003].
Преобразователь содержит источник излучения, фокусирующий клин, механически связанные в единый блок-осветитель, зеркало с внеосевой параболоцилиндрической отражающей поверхностью и фотоприемник с линейкой фоточувствительных элементов.
Оптико-электронный преобразователь работает следующим образом. Зеркало формирует параллельный пучок излучения. Измеряемый объект проецирует тень на линейку фотоприемников, по величине и (или) перемещению которой определяют диаметр и (или) положение объекта. Это достигается путем использования в ОЭП оптически связанных многоэлементного линейного фотоприемника, простого коллиматора в виде тонкого зеркала с внеосевой параболоцилиндрической отражающей поверхностью и блока осветителя, состоящего из источника излучения и механически связанного с ним сужающегося фокусирующего клина (фоклина), установленного так, что ось выходной щели фоклина совпадает с фокальной линией зеркала. Узкая выходная щель фоклина в этом случае играет роль тонкого линейного источника излучения (световой линии) и обеспечивает формирование коллиматором параллельного пучка лучей.
Недостатки устройства прототипа: невозможность измерения объектов, диаметр которых больше линейных размеров линейки фотоприемников.
Предлагаемым оптико-электронным измерителем решается задача создания простого, компактного устройства с широким диапазоном измерения.
Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра, содержащий оптически связанные источник излучения с фокусирующим клином, коллиматор, масштабирующее внеосевое параболоцилиндрическое зеркало и многоэлементный линейный фотоприемник. Осуществление изобретения:
Оптико-электронный измеритель для бесконтактного измерения диаметра, содержит оптически связанные: источник излучения с фокусирующим клином, два внеосевых параболоцилиндрических зеркала, установленных соосно и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, и многоэлементный линейный фотоприемник.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, где 1 - щелевой источник излучения, 2 - внеосевое параболоцилиндрическое зеркало (коллиматор), 3 - объект измерения, 4 - масштабирующее внеосевое параболоцилиндрическое зеркало, 5 - линейка фотоприемников.
Оптико-электронный измеритель работает следующим образом. Щелевой источник излучения 1, расположенный в фокусе параболоцилиндрического зеркала 2, направляет расходящийся пучок света на зеркало 2, которое формирует параллельный световой пучок и, в свою очередь, направляет его на объект измерения 3. Изображение объекта 3 проецируется на параболоцилиндрическое зеркало 4, расположенное соосно зеркалу 2 и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, которое масштабирует изображение и проецирует его на линейку фотоприемников 5. Сигнал с многоэлементного фотоприемника 5 поступает на блок обработки сигнала. Измерение диаметра объекта производится по размеру тени, отбрасываемой объектом на линейку фотоприемников с учетом масштаба оптической системы.
В качестве источника излучения используется светодиод. В качестве многоэлементного фотоприемника применяется линейка ПЗС (прибор с зарядовой связью).
Предложенная схема обеспечивает достижение поставленной цели - расширения диапазона измерения геометрических размеров объектов за счет введения нового элемента - второго параболоцилиндрического зеркала и его определенного расположения. Внеосевое параболоцилиндрическое зеркало 4, расположенное соосно зеркалу 2 и симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось объекта измерения, масштабирует изображение объекта и проецирует его на линейку фотоприемников, позволяя производить измерение объекта, диаметр которого превышает по размерам длину многоэлементного фотоприемника. При этом габариты устройства в поперечном направлении не увеличиваются, что позволяет расположить устройство на технологической линии.