174977. lajstromszámú szabadalom • Mozgó tárgyak méretének elektro-optikai mérésére alkalmas eljárás és berendezés
3 174977 4 makörben hivatkozunk R. Kingslakének az Academic Press által 1965-ben kiadott „Applied Optics and Optical Engineering” című írására. (I. kötet, 6. III. 4. alfejezet, 232. oldal, fejezetcím: sugárkötegek korlátozása, telecentrikus rendszer.) Úgy tűnik azonban, hogy korábban nem helyeztek hangsúlyt a tárgyak méretének pontos mérésére, miközben meghagyták a tárgy mozgási szabadságát is, amely követelmények kielégíthetők a vezérelt fényerőtér és a megfelelően programozott elektrooptikai letapogatás együttes alkalmazásával. Az Amerikai Egyesült Államok 3 854 222 számú szabadalmi leírásában tárgyak méretének olyan érintésmentes mérése olvasható, amelyet elektronikus tolómérce-technikának nevezhetnénk, mivel a tárgy két széle közötti távolságot olyan elektronikus letapogatási eljárással határozza meg, amely hasonló ahhoz, ahogyan a tolómérce pofái közrefogják a mérendő tárgy szemközti éleit. A hivatkozott szabadalmi leírásban olvasható eljárás azon alapszik, hogy a tárgy körvonalát, illetve árnyképét optikailag egy elektrooptikai letapogató érzékelőjére vetítik. A letapogató generátora letapogató feszültséget állít elő, amely létrehozza a mérendő tárgy körvonalai képének azokat az éleit keresztező letapogatási útvonalakat, amelyek a mérendő méretek végpontjait alkotják. A korábban alkalmazott eljárásokban azokban az esetekben merült fel nehézség, amikor a mérendő tárgy - vagy azok egy része — a letapogató irányában vagy azzal ellentétes irányban mozgást végzett; vagyis, amikor a kép változtatta méretét, és így a nyomok nem adták a tárgy valódi méretének hű képét. Az eddig elmondottak alapján a találmány szerinti berendezés és eljárás célja az, hogy a tárgyak méretének érintésmentes mérésére szolgáló berendezést és eljárást adjon, amelynél egy párhuzamosított fénysugár a mérendő tárgy árnyképét állítja elő, amelyet azután egy programmal vezérelt elektro-optikai letapogató oly módon analizál, hogy nagypontosságú méretinformációkat szolgáltat. A megnövekedett mérési pontosság a találmány szerinti elektro-optikai mérési eljárásnak köszönhető. Az eljárás alapja egy kis divergenciájú, párhuzamosított fénysugár alkalmazása, amely lehetővé teszi a megfigyelő berendezéshez képest tetszőlegesen elhelyezhető tárgy fő méreteinek pontos mérésére szolgáló egyszerű letapogató program alkalmazását. Továbbá az alacsony divergenciájú fénysugár hatására lényegesen csökken a változó tárgytávolság miatti képméret-változások okozta statisztikus rendszerzaj, és ezáltal minimálisra csökken a tárgy fő méreteinek mérésénél az állandó hiba. Ugyancsak célja a találmánynak, hogy viszonylag olcsó elektro-optikai mérőberendezést adjon, amely berendezés alkalmas nagysebességű futószalagon mozgó tárgyak méretének pontos meghatározására, és a berendezés hatékony, megbízható, és működtetése is olcsó. Röviden összefoglalva, a találmány szerinti berendezésben a mérendő tárgyat párhuzamosított fénysugár világítja meg, és nagy apertúra-számú (vagyis kis f-számú) optikai rendszer képezi le. Az így keletkezett képet egy letapogató rendszer figyeli, amely úgy van beállítva, hogy a tárgyról készült kép körvonala élének pillanatnyi fényességét méri, és ezáltal analizál2 ja a képen megjelenő él által generált Fresnel-elhajlási zóna vagy minta természetét. A találmány szerinti berendezés és eljárás azt a felismerést hasznosítja, hogy végtelenül kicsi letapogatási apertúra és a Fresnel-elhajláson kívül nem jelentkező optikai életlenség esetén, annak az élnek megfelelő képpont, amely a Fresnel-képet generálja, megegyezik azzal a ponttal, amellyel a tárgy hiánya esetén fellépő fényesség amplitúdó 25%-a tartozik. A találmány szerinti berendezésben és eljárásban az a különbség a korábbi eljárásokhoz képest, hogy a mért tárgy élének helyzetét nem a világos-sötét átmenetből, hanem a fényesség 25%-os értékéhez rendelt átbillenésből állapítjuk meg. A letapogató apertúra véges méretének, valamint az asztigmatikus és kóma-hibának stb. betudható optikai életlenségnek a hatása úgy vehető figyelembe, hogy a mért élnek megfelelő fényességi hullámalak átbülenési pontját a zavaró tényezők jelenlétében analizálva állapítjuk meg. Az eddigiek alapján a találmány szerinti elektro-optikai eljárás tárgyak méretének érintésmentes mérésére szolgál, és ezt az eljárást a következő lépések jellemzik:- a mérendő tárgy megvilágítása kicsi divergenciájú fénysugárral, amelynek következtében előáll a tárgy ámyékképe, amelynek körvonalait Fresnel-elhajlási zóna határozza meg.- Az árnykép letapogatása előre meghatározott útvonal szerint abból a célból, hogy az útvonal által bejárt zónák fényességváltozásának megfelelő elektromosjelet állítsunk elő.- Az elektromos jel analízise oly módon, hogy meghatározzuk a,Frésnél-elhajlási zónának azt a pontját, amelynek fényessége a tárgy hiányában fellépő fényességnek egy előre meghatározott százaléka.- A fenti pontok meghatározásából a tárgy méreteire vonatkozó információ kiszámítása. Továbbá a találmány szerinti elektro-optikai berendezés, amely megvalósítja a találmány szerinti eljárást, a következő részekből áll:-Kis divergenciájú fénysugarat előállító fényforrás, amely a mérendő tárgy megvilágítására szolgál, és így előállítja a tárgy árnyképét, amelynek körvonalait Fresnel-elhajlási zóna határozza meg.- Letapogató, amelynek segítségével az árnykép letapogatása előre meghatározott útvonal szerint történik, abból a célból, hogy az útvonal által bejárt zónák fényességváltozásának megfelelő elektromos jelet állítsunk elő.- Szintdetektor, amelynek célja a videojel analízise oly módon, hogy meghatározza a Fresnel-elhajlási zónának azt a pontját, amelynek fényessége a tárgy hiányában fellépő fényességnek mintegy 25%-a, és amely szintdetektor adatjelet állít elő a billenési szint bekövetkezésének jelzésére.- Számítóegység, amely a fenti adatjelzésekből meghatározza a tárgy méreteit. A találmány szerinti berendezés és eljárás, valamint azok további céljainak és tulajdonságainak jobb megértése céljából a következőkben ábrák segítségével részleteiben is bemutatjuk a találmányt. Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás alapján felépített találmány szerinti elektro-optikai berendezés, — egy nagy sebességgel mozgó tárgyak méretének 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
