[go: up one dir, main page]

RU2323054C2 - Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles - Google Patents

Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles Download PDF

Info

Publication number
RU2323054C2
RU2323054C2 RU2006118608/28A RU2006118608A RU2323054C2 RU 2323054 C2 RU2323054 C2 RU 2323054C2 RU 2006118608/28 A RU2006118608/28 A RU 2006118608/28A RU 2006118608 A RU2006118608 A RU 2006118608A RU 2323054 C2 RU2323054 C2 RU 2323054C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital video
video camera
fiber
matrix
optical fibers
Prior art date
Application number
RU2006118608/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006118608A (en
Inventor
Алексей Анатольевич Паутов (RU)
Алексей Анатольевич Паутов
Константин Аркадьевич Харахнин (RU)
Константин Аркадьевич Харахнин
Алена Леонидовна Смыслова (RU)
Алена Леонидовна Смыслова
Original Assignee
Череповецкий государственный университет (ЧГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Череповецкий государственный университет (ЧГУ) filed Critical Череповецкий государственный университет (ЧГУ)
Priority to RU2006118608/28A priority Critical patent/RU2323054C2/en
Publication of RU2006118608A publication Critical patent/RU2006118608A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323054C2 publication Critical patent/RU2323054C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: touch free measurement of dimensions and monitoring article positions with use of fiber optics.
SUBSTANCE: photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles includes fiber-optic converter whose inlet ends are arranged in the same straight line one close to other by their wide sides for forming inlet pupil and whose outlet ends are arranged in the form of rectangular matrix for forming outlet pupil; light source mounted in front of fiber-optic converter normally relative to motion of article; digital video camera and computer for processing digital video image.
EFFECT: simplified design, improved response and resolution.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области бесконтактных измерений размеров и контроля положения изделий с использованием волоконной оптики и может быть использовано в прокатном производстве, например, для измерения ширины и смещения движущегося проката относительно центральной линии агрегата.The invention relates to the field of non-contact measurement of dimensions and position control of products using fiber optics and can be used in rolling production, for example, to measure the width and displacement of a rolling steel relative to the center line of the unit.

Известно фотоэлектронное измерительное устройство, преобразующее положение светового луча в десятичный код, содержащее цифровое устройство с индикаторами и дешифраторами и оптико-электронный блок с сигнальными жгутами из световодов [а.с. СССР № 319837, кл. С01В 11/02, 1971].A photoelectronic measuring device is known that converts the position of a light beam into a decimal code containing a digital device with indicators and decoders and an optoelectronic unit with signal bundles from optical fibers [a.s. USSR No. 319837, class СВВ 11/02, 1971].

Недостатком описанного устройства такого типа является последующее преобразование многоразрядного параллельного двоичного кода в десятичный код, что требует применения сложных цифровых устройств. С увеличением числа разрядов сложность дешифраторов возрастает чрезмерно быстро, что ухудшает параметры измерительной системы в целом.A disadvantage of the described device of this type is the subsequent conversion of multi-bit parallel binary code to decimal code, which requires the use of complex digital devices. With an increase in the number of discharges, the complexity of the decoders increases excessively quickly, which worsens the parameters of the measuring system as a whole.

За прототип принято фотоэлектронное устройство для измерения линейных размеров тел [а.с. СССР № 335533, кл. G01В 11/02, 1972], содержащее волоконно-оптический преобразователь, состоящий из световодов прямоугольного сечения, входные торцы которых расположены на одной прямой вплотную друг к другу широкими сторонами, образуя входной зрачок, а выходные торцы расположены в виде прямоугольной матрицы, образуя выходной зрачок.For the prototype adopted photoelectronic device for measuring the linear dimensions of the bodies [A. with. USSR No. 335533, class G01B 11/02, 1972], containing a fiber-optic converter, consisting of rectangular optical fibers, the input ends of which are located on one straight line close to each other with wide sides, forming the entrance pupil, and the output ends are located in the form of a rectangular matrix, forming the exit pupil .

Недостатком описанного устройства является последующая развертка преобразованного изображения, что требует применения генератора дискретной развертки с двумя группами управляемых ключей и блока программного управления. С увеличением числа световодов количество управляемых ключей и сложность блока программного управления возрастает чрезмерно быстро, что ведет к усложнению конструкции, ухудшает быстродействие и ограничивает повышение разрешающей способности устройства.The disadvantage of the described device is the subsequent scan of the converted image, which requires the use of a discrete scan generator with two groups of managed keys and a program control unit. With an increase in the number of optical fibers, the number of controlled keys and the complexity of the program control unit grows excessively quickly, which leads to a complication of the design, worsens performance, and limits the increase in resolution of the device.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение быстродействия и разрешающей способности устройства.The technical result of the invention is to simplify the design, increase the speed and resolution of the device.

Технический результат достигается тем, что фотоэлектронное устройство для измерения линейных размеров и контроля положения изделий, содержащее волоконно-оптический преобразователь, состоящий из световодов прямоугольного сечения, входные торцы которых расположены на одной прямой вплотную друг к другу широкими сторонами, образуя входной зрачок, а выходные торцы расположены в виде прямоугольной матрицы, образуя выходной зрачок, согласно изобретению, оно дополнительно содержит источник света, установленный напротив волоконно-оптического преобразователя и перпендикулярно движению изделия, цифровую видеокамеру и компьютер для обработки цифрового видеоизображения, при этом матрица выходных торцов световодов совместно с цифровой видеокамерой размещена в тубусе, выполненном из герметичного материала, при этом объектив видеокамеры расположен над прямоугольной матрицей и его ось перпендикулярна плоскости матрицы, а цифровая видеокамера соединена с компьютером для обработки цифрового видеоизображения.The technical result is achieved by the fact that the photoelectronic device for measuring linear dimensions and controlling the position of products, containing a fiber optic converter consisting of rectangular optical fibers, the input ends of which are located on one straight line adjacent to each other with wide sides, forming the entrance pupil, and the output ends arranged in the form of a rectangular matrix, forming the exit pupil, according to the invention, it further comprises a light source mounted opposite the fiber optic the transducer and perpendicular to the movement of the product, a digital video camera and a computer for processing digital video images, while the matrix of the output ends of the optical fibers together with the digital video camera is placed in a tube made of sealed material, while the lens of the camera is located above the rectangular matrix and its axis is perpendicular to the plane of the matrix, and the digital video camera is connected to a computer for processing digital video.

Благодаря использованию источника света, световодов и цифровой видеокамеры решается проблема обзора ширины и положения движущегося изделия по всей ширине агрегата без потери точности измерения и разрешающей способности фотоэлектронного устройства. Применение цифровой видеокамеры для контроля положения и ширины движущегося изделия предполагает ее установку на определенном расстоянии от изделия для обеспечения обзора по всей ширине агрегата, при этом с увеличением ширины последнего точность измерения устройства падает. Использование светового потока от источника света позволяет точно спроецировать положение и ширину изделия на световоды входного зрачка. Применение цифровой видеокамеры совместно со световодами упрощает передачу изображения контролируемого участка агрегата в компьютер для обработки цифрового видеоизображения без потери разрешающей способности фотоэлектронного устройства и, следовательно, повышает точность измерения, при этом устраняется необходимость изменения расстояния между видеокамерой и изделием при изменении контролируемой ширины агрегата.By using a light source, optical fibers and a digital video camera, the problem of viewing the width and position of a moving product across the entire width of the unit is solved without loss of measurement accuracy and resolution of the photoelectronic device. The use of a digital video camera to control the position and width of a moving product involves installing it at a certain distance from the product to provide an overview of the entire width of the unit, while with an increase in the width of the latter, the measurement accuracy of the device decreases. Using the luminous flux from the light source allows you to accurately project the position and width of the product onto the fibers of the entrance pupil. The use of a digital video camera together with optical fibers simplifies the transfer of the image of the monitored section of the unit to a computer for processing digital video without losing the resolution of the photoelectronic device and, therefore, increases the accuracy of the measurement, while eliminating the need to change the distance between the camera and the product when changing the controlled width of the unit.

Благодаря использованию цифровой видеокамеры и компьютера для обработки цифрового видеоизображения значительно упрощается конструкция, повышается быстродействие фотоэлектронного устройства и, следовательно, улучшается эффективность контроля положения и качество измерения ширины при высоких скоростях транспортировки изделия.Thanks to the use of a digital video camera and a computer for processing digital video images, the design is greatly simplified, the speed of the photoelectronic device is increased, and therefore, the efficiency of position monitoring and the quality of measuring the width at high transportation speeds of the product are improved.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема фотоэлектронного устройства для измерения линейных размеров и контроля положения изделий; на фиг.2 - входной зрачок; на фиг.3 - выходной зрачок; на фиг.4 - изображение выходного зрачка в компьютере для обработки цифрового видеоизображения в виде матрицы чисел.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of a photoelectronic device for measuring linear dimensions and monitoring the position of products; figure 2 - entrance pupil; figure 3 - exit pupil; figure 4 - image of the exit pupil in a computer for processing digital video in the form of a matrix of numbers.

Фотоэлектронное устройство для измерения линейных размеров и контроля положения изделий (фиг.1) включает в себя волоконно-оптический преобразователь 1, состоящий из световодов прямоугольного сечения 2, входные торцы которых расположены на одной прямой вплотную друг к другу широкими сторонами, образуя входной зрачок 3, а выходные торцы расположены в виде прямоугольной матрицы, образуя выходной зрачок 4, источника света 5, установленный напротив волоконно-оптического преобразователя и перпендикулярно движению изделия 6, цифровую видеокамеру 7 и компьютер для обработки цифрового видеоизображения 8. Матрица выходных торцов световодов совместно с цифровой видеокамерой размещена в тубусе 9, выполненном из герметичного материала, при этом объектив цифровой видеокамеры 10 расположен над прямоугольной матрицей и его ось перпендикулярна плоскости матрицы. Цифровая видеокамера соединена с компьютером для обработки цифрового видеоизображения.A photoelectronic device for measuring linear dimensions and controlling the position of products (Fig. 1) includes a fiber-optic converter 1, consisting of rectangular optical fibers 2, the input ends of which are located on one straight line adjacent to each other with wide sides, forming the entrance pupil 3, and the output ends are arranged in the form of a rectangular matrix, forming the exit pupil 4, the light source 5, mounted opposite the fiber-optic converter and perpendicular to the movement of the product 6, a digital video camera at 7 and a computer for processing digital video 8. The matrix of output ends of optical fibers in conjunction with a digital video camera is placed in a tube 9 made of a hermetic material, the lens of digital video camera 10 is positioned above a rectangular matrix and its axis is perpendicular to the plane array. A digital video camera is connected to a computer for processing digital video.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Световой поток от источника света 5 направлен на волоконно-оптический преобразователь 7. При отсутствии изделия 6 в контролируемой зоне все световоды 2 входного зрачка 3 засвечены. Изделие 6 приходит в зону измерения и занимает положение, указанное на чертеже (фиг.2), перекрывая световой поток от источника света 5. При этом часть световодов 2 входного зрачка 3 волоконно-оптического преобразователя 1 остается засвеченной, что отображается на выходном зрачке 4 (фиг.3) и передается в компьютер для обработки цифрового видеоизображения 8 посредством цифровой видеокамеры 7, выполняющей сканирование и оцифровку изображения матрицы световодов. Выходной зрачок 4 и объектив цифровой видеокамеры 10 расположены в тубусе 9, выполненном из герметичного материала, например пластика, для предотвращения попадания внешнего излучения на выходной зрачок 4. Изображение выходного зрачка 4, оцифрованное с помощью цифровой видеокамеры 7 и поступившее в компьютер для обработки цифрового видеоизображения 8, представляется в виде матрицы чисел размерностью n×m (фиг.4). Каждый элемент (число) числовой матрицы представляет собой яркость соответствующего пикселя изображения (n×m - разрешение цифровой видеокамеры). Световоды 2, на которые не попал световой поток от источника света 5, выделяются в числовой матрице более низкой яркостью (меньшими числами) по сравнению с засвеченными световодами. Таким образом, обрабатывая числовую матрицу можно сделать заключение о ширине и смещении движущего проката от центральной линии технологического агрегата.The luminous flux from the light source 5 is directed to the fiber-optic converter 7. In the absence of the product 6 in the controlled area, all the optical fibers 2 of the entrance pupil 3 are illuminated. The product 6 enters the measurement zone and occupies the position indicated in the drawing (Fig. 2), blocking the luminous flux from the light source 5. At the same time, part of the optical fibers 2 of the entrance pupil 3 of the fiber-optic converter 1 remains illuminated, which is displayed on the exit pupil 4 ( figure 3) and is transmitted to a computer for processing digital video 8 through a digital video camera 7 that scans and digitizes the image of the matrix of optical fibers. The exit pupil 4 and the lens of the digital video camera 10 are located in a tube 9 made of sealed material, such as plastic, to prevent external radiation from reaching the exit pupil 4. The image of the exit pupil 4, digitized using a digital video camera 7, and received by a computer for processing digital video 8 is represented as a matrix of numbers of dimension n × m (Fig. 4). Each element (number) of the numerical matrix represents the brightness of the corresponding image pixel (n × m is the resolution of the digital video camera). The optical fibers 2, which did not get the light flux from the light source 5, are allocated in the numerical matrix with lower brightness (lower numbers) compared to the illuminated optical fibers. Thus, processing the numerical matrix, we can draw a conclusion about the width and displacement of the rolling steel from the center line of the technological unit.

Значение ширины изделия определяется по формулеThe value of the product width is determined by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где Шизд - ширина изделия, м;where Shizd - product width, m;

Kсу - количество световодов устройства;Ksu - the number of optical fibers of the device;

Ксл - количество световодов, засвеченных слева;Ksl - the number of optical fibers illuminated on the left;

Ксп - количество световодов, засвеченных справа;KSP - the number of optical fibers illuminated on the right;

Шс - ширина узкой стороны прямоугольного световода, м.Шс - width of the narrow side of a rectangular fiber, m.

Значение смещения изделия от центральной линии агрегата определяется по формуле:The value of the displacement of the product from the center line of the unit is determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Ссмещ - смещения изделия от центральной линии технологического агрегата, м.where Offset - product offsets from the center line of the technological unit, m

Пример.Example.

Пусть Kсу = 600, Ксл = 250, Ксп = 150, Шс = 0,001 м. По формуле (1) Шизд = (600-250-150)·0,001 м = 0,2 м. По формуле (2) Ссмещ = (250-150)·0,001 м = 0,1 м.Let Ksu = 600, Ksl = 250, Ksp = 150, Shs = 0.001 m. By the formula (1) Shizd = (600-250-150) · 0.001 m = 0.2 m. By the formula (2) Offset = (250 -150) · 0.001 m = 0.1 m.

Таким образом, из приведенного выше примера видно, что чем меньше ширина узкой стороны прямоугольного световода, тем выше разрешающая способность и точность измерения фотоэлектронного устройства.Thus, it can be seen from the above example that the smaller the width of the narrow side of the rectangular fiber, the higher the resolution and measurement accuracy of the photoelectronic device.

Claims (1)

Фотоэлектронное устройство для измерения линейных размеров и контроля положения изделий, например для измерения ширины и смещения движущегося проката относительно центральной линии агрегата, содержащее волоконно-оптический преобразователь, состоящий из световодов прямоугольного сечения, входные торцы которых расположены на одной прямой вплотную друг к другу широкими сторонами, образуя входной зрачок, а выходные торцы расположены в виде прямоугольной матрицы, образуя выходной зрачок, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник света, установленный напротив волоконно-оптического преобразователя и перпендикулярно движению изделия, цифровую видеокамеру и компьютер для обработки цифрового видеоизображения, при этом матрица выходных торцов световодов совместно с цифровой видеокамерой размещена в тубусе, выполненном из герметичного материала, при этом объектив цифровой видеокамеры расположен над прямоугольной матрицей и его ось перпендикулярна плоскости матрицы, а цифровая видеокамера соединена с компьютером для обработки цифрового видеоизображения.A photoelectronic device for measuring linear dimensions and controlling the position of products, for example, for measuring the width and displacement of a rolling steel relative to the center line of the unit, containing a fiber-optic converter consisting of rectangular optical fibers, the input ends of which are located on one straight line adjacent to each other with wide sides, forming the entrance pupil, and the output ends are arranged in the form of a rectangular matrix, forming the exit pupil, characterized in that it further comprises a light source mounted opposite the fiber-optic converter and perpendicular to the movement of the product, a digital video camera and a computer for processing digital video images, while the matrix of the output ends of the optical fibers together with the digital video camera is placed in a tube made of sealed material, while the lens of the digital video camera is located above a rectangular matrix and its axis is perpendicular to the plane of the matrix, and a digital video camera is connected to a computer for processing digital video i.
RU2006118608/28A 2006-05-29 2006-05-29 Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles RU2323054C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118608/28A RU2323054C2 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006118608/28A RU2323054C2 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006118608A RU2006118608A (en) 2007-12-10
RU2323054C2 true RU2323054C2 (en) 2008-04-27

Family

ID=38903559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006118608/28A RU2323054C2 (en) 2006-05-29 2006-05-29 Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2323054C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2542603C2 (en) * 2013-02-13 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" Fibre optic meter of speed and length
US20150347259A1 (en) * 2012-05-09 2015-12-03 Pacific Industrial Co., Ltd. Server monitoring device and server monitoring system
RU211605U1 (en) * 2022-03-09 2022-06-15 Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" Installation for measuring the geometric parameters of sheet material with self-tuning and calibration

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150347259A1 (en) * 2012-05-09 2015-12-03 Pacific Industrial Co., Ltd. Server monitoring device and server monitoring system
US9959189B2 (en) * 2012-05-09 2018-05-01 Pacific Industrial Co., Ltd. Server monitoring device and server monitoring system
RU2542603C2 (en) * 2013-02-13 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" Fibre optic meter of speed and length
RU211605U1 (en) * 2022-03-09 2022-06-15 Закрытое акционерное общество "Ультракрафт" Installation for measuring the geometric parameters of sheet material with self-tuning and calibration
RU2832532C1 (en) * 2023-09-13 2024-12-24 Акционерное Общество "Камский Металлургический Комбинат "Тэмпо" Device for control of rolling and prevention of its exit from rolling line in multi-groove multi-strand continuous rolling mill

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006118608A (en) 2007-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3807870A (en) Apparatus for measuring the distance between surfaces of transparent material
CN102538687B (en) Method and device for measuring morphology of moving sample
KR950703261A (en) Video projection device
JPH02146514A (en) Optical apparatus
US9880108B2 (en) Bore imaging system
JP6946341B2 (en) Thread imager and method for determining its use and thread characteristics
US6847910B2 (en) Method and apparatus to measure amount of movement using granular speck pattern generated by reflecting laser beam
RU2323054C2 (en) Photo-electronic device for measuring linear dimensions and monitoring position of articles
JP2022501580A (en) Multi-modality multiplexed lighting for optical inspection systems
US4634857A (en) Imaging arrangement for scanning using stationary optics
CN101118314B (en) Light path system detecting touch article coordinate using MEMS microscope
TWI683090B (en) Optical system for measurement, color luminance meter and color meter
US6321604B1 (en) Electro-optical float position indicator
US3604802A (en) Wide angle photoelectric position detecting device utilizing a conical truncated optical condenser
TWI666422B (en) A displacement sensor device and object displacement measurement method
JP2014144127A (en) Endoscope
US10483076B2 (en) Apparatus, method and system for the calibration of a streak camera
RU2386956C1 (en) Radiooptical endoscope
JP6629278B2 (en) Endoscope
CN206804535U (en) A kind of material scanning system and color selector
RU2120866C1 (en) Contact wire wear checking and recording device
CN105929483B (en) It is a kind of list beam can image transmission optical fibre system and its application
CN111897048B (en) A long-distance transmission imaging optical fiber device
US11381722B2 (en) Electromagnetic wave detection apparatus and information acquisition system
SU316924A1 (en) DEVICE FOR MEASURING DIMENSIONS OF BODIES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100530