Файл: Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства.pdf

грешности, -связанные-с неконтролируемым перемещением 'предмета вдоль оси визирования и одиовременныім поворотом -в плоскости,

Рис. 1.3. К определению размера изделия при неконтролируемом его перемеще­ нии: а) вдоль оси визирования: б) дополнительном повороте в плоскости, па­

раллельной осп визирования;

параллельной этой оси. Искомый размер определяется следующим выражением, «е заносящим -от расстояния L и угла попорота ß:

где приняты те же ооозначеиия и порядо-к применения знаков, что и в,предыдущем выражении.

Определение размеров в рассмотренных случаях целесообразно проводить с і-юпользо'ва'нием счетно-го устройства, так как для іполу-

— 18 —

чентія 'результата, например, в последнем onособе нужно произвести 19 различных числовых операций.

Представляет известный интерес также контроль размеров ■предмета по глубине пространства. Если расположить предмет па­ раллельно оси визирования (рис.

1.4), то его длина по глубине может быть определена из выражения

а расстояние крайней передней точ­ ки от ТД

L= kBF -

Г+ п

-Здесь -приняты старые обозначе­ ния, а величина п — отрезок време­ ни, соответствующий -прохождению сканирующим лучом участка фото­ слоя от центра трубки до начала видеоимпульса.

Следует иметь в виду, что при конструирований последних ТА не­

обходимо сильно диафрагмировать объективы для получения рез кого изображения всего контролируемого предмета.

Раздваивающие системы

При контроле небольших размеров, в частности при измерении мнк.р'оп'репаратов, успешно используются так называемые «раз­ дваивающие» оптические системы. 'С помощью этих систем создает­ ся два изображения контролируемого препарата, сдвинутых друг относительно друга так, что между ними остается небольшой за­ зор. При изменении размера предмета изменяется величина зазора; при перемещении предмета перемещается также и зазор, не изме­ няя своей'.величины. Поскольку зазор может ібыть сделан достаточ­ но малым, то точность контроля значительно возрастает, так как она пропорциональна отношению величины изображения измеряе­ мого размера к величине зазора. Увеличение системы обычно вы­

Способ раздваивания изображения ромбической призмой пояс­ няется с -помощью рис. 1.5а [166].

Изображение предмета гранью призмы а — а' -частично пропус­

— 19 —

20

Рис. 1.5. Раздваивающие оптические системы: а) с помощью оптической призмы; б) с помощью разрезного зеркала; в) с помощью разрезной линзы; г) путем раздельного проецирования

объектива и его 'положение выбираются таким образом, чтобы спроецировать изображение обоих краев иа фотослой передающей трубки. Величина зазора Д определяет размер предмета. Расстоя­ ние между гранями призмы d = l+ kA, где k — масштаб изображе­ ния. Грань призмы а—а' должна пропускать около 40% падающе­ го светового потока и отражать около 60%.

Раздвоение изображения при помощи разрезного зеркала пояс­ няется рис. 1.56. Поскольку одно зеркало-закреплено, а другое мо­ жет поворачиваться относительно первого-на некоторый угол с по­ мощью микрометрического пинта, то после объектива -на фотослое возникнут рядом, два изображения противоположных краев пред­

мета.

Применение разрезной линзы для двоения изображения показа­ но на рис. !.5в. Раздваивание изображения достигается перемеще­ нием одной из полулииз.

Описанные методы раздвоения изображения имеют общий недо­ статок: невозможность увеличения контраста изображения, так как при увеличении освещенности зазора пропорционально увеличива­ ется и освещенность фотослоя, занятого изображением предмета, по причине взаимного наложения свето-вых полей.

Эталон

Свободным от указанного недостатка является способ (рис.. 1.5г), в котором применено раздельное проецирование краев конт­ ролируемого предмета. При этом использован базовый метод со­ гласно рис. 1.16 лишь е той разницей, что, так как по причине ма­ лых размеров предмета объективы не могут быть непосредствен­ но направлены на края предмета, применена дополнительная сис­ тема отражающих зеркал.

В ТД для контроля формы изделий часто используется метод, раздвоенного бегущего луча. Оптическая схема такого устройства приведена на рис. 1.6. Бегущий луч раздваивается на кубический' призме и после прохождения оптических систем попадает парал­ лельно на эталон детали и контролируемую деталь, за которыми помещаются ФЭУ.

— 21

Оптическая ком пенсация перем ещ ения предм ета

При контроле равномерно передвигающихся предметов обычно необходимо быстро фиксировать их размеры для устранения раз­ мытия границ изображения. Наиболее просто это достигается при­ менением импульсной засветки с помощью механических или элек­ трических средств. Однако время подсветки может оказаться столь коротким, что отношение сигнал/шум становится недопустимо ма­ лой величины. Применение оптической компенсации перемещения позволяет остановить на некоторое время изображение участка предмета, а затем скачком перейти к следующему участку, чем значительно увеличивается время экспонирования.

Наиболее часто оптическая компенсация достигается за счет

Рис. 1.7. Оптическая схема компенсации движении объекта с помощью вращаю­ щейся призмы

вращающейся призмы, установленной между передаваемым предметом и объективом (рис. 1.7) и периодически перемещающей изображение предмета обратно его движению (82].

Смещение центра кадра

Дh — d (tg ф — tg rn) cos <p,

где n — показатель преломления стекла призмы.

Максимальный угол поворота іЫа х = 1807/С, где К — число гра­ ней призмы.

Вследствие явно нелинейной зависимости смещения кадра от угла поворота, что приводит к дрожанию изображения, необходи­ мо принимать специальные меры по устранению этого дефекта

[34].

Из выражения для Ah следует, что его величину можно из­ менять за счет изменения толщины призмы, так как оперативное изменение показателя преломления практически невозможно.

Такой способ поясняется рис. 1.8. Между перемещающимся предметом и объективом находится вращающийся корпус с двумя стеклянными клиньями, причем один из них перемещается вдоль ■оси вращения с помощью специального кулачка и цапфы. Путем

— 22 —

подбора профиля кулачка удается изменять величину d по нужно* му заікону.

Второй способ основан на неравномерном вращении компен­ сационной призмы, что достигается путем соответствующего под­

пользован третий способ ком­ пенсации. Он основан на заме­ не призмы на зеркальный ба­ рабан с большим числом гра­

ней, которое, одра ко, можно уменьшить, если сделать их колеблю­ щимися вокруг осей, находящихся на образующей барабана [171]. Подробное изложение вопросов оптической компенсации переме­ щения объектов изложено в [8].

— 23 —

Оптическая дискретизация изображ ения

Повышению точности контроля при измерении размеров теле- ■визионнными способами в значительной степени препятствуют на­ личие нелинейности разверток, геометрические искажения и изме­ нение размера растра, которые не позволяют снизить погрешность измерения ниже 1-^2% от сканируемого размера. Существенное повышение точности контроля может быть достигнуто за счет оп­ тической дискретизации изображения (разделения изображения на большое число одинаковых участков) до его сканирования, так как воздействие всех указанных дестабилизирующих факторов ■скажется теперь только на изменении частоты или фазы следова­ ния получаемых при этом видеоимпульсов, но не их числа, кото­ рое определяет размер предмета.

Оптическая дискретизация изображения с помощью м и р ы в виде равномерных прозрачных и непрозрачных штрихов осущест­ вляется путем совмещения изображений измеряемого предмета и миры. Наиболее просто нанести миру 'непосредственно на мишень передающей трубки. Однако этот способ не распространен, так как требует изготовления специальных трубок, возможно нанесение

местоположения плоскостей изображения (внутренняя сторона планшайбы трубки) и плоскости миры (наружная сторона план­ шайбы трубки) и приводящий к дополнительным погрешностям.

- Приемлемым является помещение миры в плоскость промежу­ точного изображения. Здесь изображение предмета с помощью оптической системы проецируется на плоскость промежуточного изображения, в которой устанавливается прозрачная оптическая мира.

Суммарное изображение предмета с наложенными штрихами ми­ ры с помощью объектива проецируется на мишень передающей трубки.

Применение.оптических мир не получило распространения из-за сильного снижения контраста их изображения при повышении чис- 'ла штрихов. Существенно лучшие результаты были получены при использовании волоконной оптики.

В о л о к о н н а я о п т и к а представляет собой набор тонких ци­ линдрических стеклянных волокон (светопроводов), собранных в жгут. Каждый светопровод имеет диаметр Ю-^-20 мкм и покрыт снаружи тонким слоем (1-Е2 мкм) стекла с более низким коэффи­ циентом преломления. Благодаря этому свет, входящий в такое волокно, претерпевает в основном полное внутреннее отражение и выходит с другого торца. Если волокна на торцах жгута зафикси­ ровать неподвижно друг относительно друга и затем торцы от­ полировать, то по жгуту можно передавать спроецированное на

— 24 —